专利名称：一种节能清风窗的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到节能领域，特别涉及一种节能清风窗。
背景技术：
许多大型巴士、城市轨道或高铁车厢的窗户都是全封闭的，甚至一些大楼办公室也是制成密封的。窗户封闭的原因各有不同，高铁、巴士高速行车时为防止乘客在车辆行驶中将头、手伸出车外造成伤害，保证安全，长途行车又可防止开窗偷盗，并且行车管理方便；高层办公楼为防止落物和人员危险而设计制造的。由于车厢和办公楼窗户的封闭，为保证其中人员能适宜地工作生活，必须安装大功率的空调及通风设备，这些设备价格昂贵，能耗巨大，尤其车厢和办公楼的窗户使用单层普通玻璃，保温效果不良，造成能源巨大浪费。据统计，住宅建筑的围护能耗约占空调能耗65% — 75%，而窗户能耗约占冷暖空调能耗的40%左右。相比墙体，窗有较高的传热系数，对能耗有较大的影响。在夏季太阳辐射透过玻璃窗入室，增加制冷空调能耗。在没有遮阳措施的建筑条件下，太阳辐射造成的门窗能耗占建筑能耗的50%左右。在冬天，因传统的窗体构造无法合理储蓄用能，加之人们生活中必需的门窗开闭，导致能量外逸。一般来说，住宅窗户高传热系数导致的能耗约占窗户能耗的45— 50%，而太阳辐射对能耗的影响约占30%，其余20— 25%是由门窗启闭和泄漏导致的。一些写字楼的玻璃幕墙或巴士窗户贴有防辐射膜或直接使用防辐Iow-E玻璃等措施。但这些材料在夏天可以抵御太阳的辐射，保持房屋内的适宜温度，降低空调机的耗电。但在冬天也同时阻挡了太阳的热量，不能充分利用太阳的热能，使得空调机仍然消耗较多的电力。所以这些节能材料并不是特别的理想。目前对于密封的车厢房屋，人们更关心的是如何保持内部的空气新鲜。长时间密封的空调大巴，空气浑浊，乘客越来越关心车内空气是否被污染，又要空气新鲜又要保持大巴内温度，通风与节能始终是人们在该设计领域难以解决的矛盾。科学家发现二氧化钒有一种神奇的效果二氧化钒具有导体-绝缘体转变特性，是一种热致变色材料，它可随环境温度变化而自主调节红外光波透射率，在常温下它有两种晶相结构。二氧化钒材料在相对低的温度下作为绝缘体时，呈现为单斜晶相结构，可透过红外光，在较高温时，转变成导体体，呈现四方晶系结构，可以阻碍2500K-3000K的红外光透过，而另一种晶相结构则相反，可透过红外光。两种晶相结构可随温度的改变而相互转换，纯二氧化钒的相变温度为68°C。相变前后二氧化钒光学性能有较大的变化，低温态时相变前对红外线透过率大；相变后高温态时红外线透过率小。就是说这种材料在68°C以上阻碍红外光，在68°C以下透过红外光，利用这一特点，在聚丙希薄膜基体上沉积二氧化钒薄膜，可实现对汽车、建筑物、航天器等室内温度的自动调节，从而达到对太阳光能智能化利用。人体较适宜的温度在室温25°C，为了使它适宜自动地为人们服务，其相变温度必须调控降低至室温附近，现在人们已经找到了降低相变温度的方法，掺杂高价导体离子如W6+，Nb5+和Mo5+可降低相变温度，其中钨掺杂对于相变温度的降低效率最好，通过控制合适的掺杂比例，VO2的相变度可以降到室温。根据硅酸盐研究所研究报告二氧化钒粉体，掺入钨盐，可使二氧化钒的导体半导体相变温度可通过掺钨降低至室温25°c或更低。相变后，红外线几乎全部被吸收；在可见光区，透过率几乎不随温度发生变化；而在红外光区，其光学性质发生很大变化，低于相变温度，红外光可以高度透过，而高于相变温度，材料可阻隔红外光透过。因此，二氧化钒是一种智能控温的理想材料。通常在应用于节能领域，需要制备二氧化钒的薄膜或者涂层。薄膜的制备方法一般有两类，一类是基于气相蒸镀的方法，如溅射、脉冲激光外延、空气压化学气相沉积等，溅射包括磁控溅射、反应溅射、离子辅助溅射等，靶材可以是导体钒、VO2或者钒的其他氧化物，依据原料不同沉积条件如基板温度、气氛等不同。另一类是基于化学溶液处理的方法，即采用调制钒的前驱物溶液，然后化学镀膜。(旋涂法或提拉法)，最后加热结晶来制备VO2薄膜。化学气相沉积(CVD)也是一种气相沉积方法，但原料的选择有一定的限制。最近，大气CVD沉积法制备VO2的研究很受注目，主要优势在于原料易得便宜、不需要真空装置、沉积速度快和易于与现存的浮法玻璃生产工艺相结合等。化学溶液法由于采用钒的可溶盐溶液，原料便宜、制备工艺参数较少、可以实现大面积制备而成为产业化首选的制备方法，是目前为止在报道中最常见到的VO2薄膜的制备方法。因此，本实用新型提供一种表面设置有二氧化钒膜的节能清风窗，以解决上述现有存在的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种节能清风窗，针对现有技术存在的缺陷，解决窗户开闭时能耗的问题和室内环境清新的问题。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种节能清风窗，其特征在于，包括设置在两墙体之间中空的上边窗框和下边窗框，所述上边窗框和下边窗框之间配合设置有外层靠室外的外玻璃和内层靠室内的内玻璃，所述外玻璃朝室外的一侧设置二氧化钥J莫，所述外玻璃与内玻璃之间有的中间间隙，所述上边窗框与下边窗框的中空孔连通中间间隙；所述下边窗框朝室外一侧设置有空气入口，所述上边窗框朝室内一侧设置有出口，所述出口处设置有用以调节该出口出风量大小的阀门。在本实用新型的一个实施例中，所述下边窗框朝室外一侧的空气入口处外侧设置有防虫网，所述下边窗框朝室外一侧的空气入口处内侧设置有空气过滤片。在本实用新型的一个实施例中，所述过滤片为M2. 5-M10过滤片。在本实用新型的一个实施例中，所述空气入口处设置有与室外连通的排水管。本实用新型的一种节能清风窗，让空气通过两中空的上边窗框和下边窗框，并经过中间间隙，即使室内空气的到对流，保持室内环境的清新，将二氧化钒膜设置在外玻璃上，能够控制室内的温度，有效的防止了能耗，结构简单，十分实用，实现本实用新型的目的。本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
图1为本实用新型的一种节能清风窗的结构示意图；图2为本实用新型的一种节能清风窗的工作(室外温度小于25°C)原理图；图3为本实用新型的一种节能清风窗的工作(室外温度大于25°C)原理图；图4为两种通风方式不同的玻璃窗；图5为温度随风速变化表；图6为玻璃窗进口风速与温度的变化；图7为温度随时间变化表；图8为温度随时间变化曲线。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本实用新型。如图1所示，本实用新型的一种节能清风窗，包括设置在两墙体10之间中空的上边窗框20和下边窗框30,上边窗框20和下边窗框30之间配合设置有外层靠室外的外玻璃50和内层靠室内的内玻璃40,所述外玻璃50朝室外的一侧设置二氧化钥J莫60,所述上边窗框20朝室内一侧的出口处22设置有阀门21。上边窗框20安装一个阀门21，当冬天天气特别寒冷，而室内空气良好时可以关闭。在本实用新型中，所述外玻璃50与内玻璃40之间有的中间间隙70，所述上边窗框20与下边窗框30的中空孔连通中间间隙70。上边窗框20也是制作中空与室内连通，外界新鲜空气通过过滤经由两块玻璃中间间隙70，缓缓流入室内，同时外界新鲜空气在夹缝中流动时，缓慢到室内温度而在流入屋内时不致扰动室内温度。在本实用新型的一个实施例中，所述下边窗框30朝室外一侧的空气入口处32外侧设置有防虫网33，所述下边窗框30朝室外一侧的空气入口处32内侧设置有空气过滤片31。空气入口处贴有空气过滤材料及防虫网，根据需要可选择M2. 5-M10过滤片，保证进入空气的清洁。在本实用新型的一个实施例中，所述下边窗框空气入口处32设置有与室外连通的排水管34。考虑到雨水渗入及结露下方安装有排水口。如图2和图3所示，天气寒冷时，外界温度低于25°C (这片二氧化钒薄膜设计相变温度为25°C )，薄膜涂的二氧化钒呈现为单斜晶相结构，可透过太阳红外光及热辐射，给室内加温，节省空调机用电。如室内空气不好，可打开可调气门，让室外空气缓缓经由窗间空隙流入，同时由内壁玻璃来预热外界空气，使进入的冷气变热，不至于扰动室内温度。冬天特寒冷时可关闭。夏天时，外界温度高于25°C，薄膜涂的二氧化钒转变成金属体，呈现四方晶系结构，可以阻碍2500K-3000K的红外光及热辐射透过，减少太阳的热量侵入，同样节省空调机用电。如室内空气不好，也可打开可调气门，让室外空气缓缓经由窗间空隙流入，同时由内壁玻璃来预冷外界空气，使进入的热气变冷，不至于扰动室内温度。当室内空气良好时可关闭。室内外空气交换温度流失及节能保温分析[0032]对于密封的车厢或办公室，人们更关心的是如何保持车(室)内的空气新鲜。尤其是长时间坐在密封的空调大巴，或者工作在高档玻璃幕墙封闭的写字楼，时常空气混浊，室内空气容易交互污染。所以必须采取新通风措施，而新风通风措施的加强，势必是引起房内温度流失，造成空机电力的浪费。如果把引入的新鲜空气通过预加温(或预冷却)的方法，使之流入的空气温度与室内的温度接近一致，房间内部温度扰动将会减小，甚至忽略。因此该设计的窗子采用双层玻璃安装，双玻璃夹层空气缓流来达到预加温(或预冷却)。清风保温实验JiSAB两种形式的双层玻璃窗，如图4分别安装在两个保温房内，两窗都有相同大小的通风孔，但区别于A外界空气从窗中直接进入室内，B外界空气从窗玻璃夹层中进入室内，AB 二窗表面积相等。通风面积Sa=Sb ;空气流速Va=Vb ;Tal及Tbl为窗内表面温度，Ta2及Tb2为窗内距进风口 5cmm处温度节点。冬天时，当Sa=Sb=O通风口关闭，Va=Vb=O,两窗内表面温度Tal=Tbl，Ta2及Tb2忽略，温度流失相等。当Sa及Sb通风口开启，假设空气流速Va=Vb, A窗Tal相当于通风口关闭状态，而Ta2温度等同外界温度，B窗由于玻璃夹层空气流动，内窗热量被交换，内窗表面温度降低Tbl < Tal,表面温度流失B窗> A窗，而Tb2温度因外界空气已被预热，Tb2 < Ta2，风口处温度流失B窗< A窗。从实验中可以发现，通风口 S开启时，无论V大小，温度Tb2始终> Ta2，进风口温度流失B窗永远< A窗，如图5所示的数据可以充分验证这点。关键在于内窗表面温度Tal、Tbl影响，说明是否B窗比A窗温度损耗小。通过试验可知,Va对Ta2的温度影响较小,而Vb的流速对Tbl的温度影响较大，图5是实测风速V对泡沫房内温度的影响值(测量条件状态)，二个保温箱置屋内，电风扇离开保温箱距离及风扇挡速控制风速；箱内温度用电吹风加热至25°C。试验时间为冬天12月，外界温度5°C)。图6为A，B窗进口风速与温度的比较图，由于B窗Tbl温度为梯度呈现，故取上下两端平均值。上表数据做Excel表比较,可明显看到V=0, Tal+Ta2=Tbl+Tb2,风速低时，Tal+Ta2的下降率明显大于Tbl+Tb2，在V=O. 2-0. 6时，差为14. 2, M V=2. 2，差为9. 5，说明风速提高，Tal+Ta2开始接近Tbl+Tb2，这个趋势是当V增大时B窗受到的温度流失将和A窗一样。通常来讲V小于O. 6，对于室内空气的更新已是足够了，而此时的温度损失远远小于A窗。综上，B窗(夹层缓流形式)在满足通风的前提下，比A窗(直接通风形式)保温效果更好。同样模拟夏天温度，B窗温度损失始终小于A窗，可得出相同结论。智能节能实验用泡沫塑料制作二个小保温房，一个小房贴有二氧化钒镀层的玻璃窗(试验中二氧化钒镀层贴玻璃外面)，另一个小屋装有普通玻璃窗，小屋中间分别插入点温仪的k型温度探头，前侧安装红外卤素灯(300w)，模仿太阳的辐射，用冰袋从两小房后开口放入，观测温度计读数，当小房内环境温度接近0°C点时，取出冰袋，揿下秒表计时，同时点亮卤素灯，每隔O. 5分钟记录两小房的温度值如图7 :(环境温度为5°C，二氧化钒膜的相变温度为25 30°C)，作出保温房内温度随时间变化曲线，如图8 ;由上面两根曲线显示，O到1. 5分钟时，即1°C到约25°C时，两根曲线的斜率一样，升温速度一致，说明“普通”组的小房与“V02”组的小房受热一样，获得了相同的太阳辐射，即在冬天时，“ V02”组的小房不会阻碍太阳的热量。当时间超过I分钟时，两根曲线开始分开，数据显示“普通”组的房升温超过“V02”组的小房，说明“V02”组的小房开始抵御太阳的辐射阻止温度的上升，当时间进行到2. 5分钟时，“普通”组的小房温度35. 6°C、“V02”组的小房27. 8°C，两小房温差已7. 8°C，如果是我们所居住的房子处在“普通”组的小房状态，家中的空调机已是最大负荷了，而此时“V02”组的小房中27. 8°C，还是适宜温度。不用开空调，在夏天时，说明“V02”组的小屋具有良好的节能效果。当时间超过2. 5分钟时，两小房的升温速度又接近一致，缓慢上升，“普通”组的小房温度35. 6°C 47. 4°C、“V02”组的小房27. 8°C 35. 2°C，温差7. 8°C 12. 2°C，两根曲线的斜率接近一样，这是因为两小房的保温效果不好，随着时间的延长，周边热量的进入而引起热饱和，但是“V02”组的小房的升温速度还是低于“普通”组，说明“V02”组的小房具有抵御太阳热量的能力。防噪音测定把NDlO声阶仪各置于小房内，正面一组音响喇叭音量放到90db，测量小房内噪音约60db。通过试验，证明了本实用新型的一种节能清风窗具有智能节能保温的效果，又具有保持新鲜空气、防噪音的功能，解决了通风与节能之间的矛盾。据硅酸盐研究所透露，现在已和有关工厂合作，开始大批量生产这种二氧化钒薄膜，并且完全可以低成本地生产以满足各行各业的需求。此外，本实用新型的一种节能清风窗成本低廉，框架体积较小，适用于大型巴士、城市地铁或高铁车厢，一些场合可以取代价格高昂新风系统，节约能源的同时又节约设备的开支。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求1.一种节能清风窗，其特征在于，包括设置在两墙体之间中空的上边窗框和下边窗框，所述上边窗框和下边窗框之间配合设置有外层靠室外的外玻璃和内层靠室内的内玻璃，所述外玻璃朝室外的一侧设置二氧化钥;膜，所述外玻璃与内玻璃之间有的中间间隙，所述上边窗框与下边窗框的中空孔连通中间间隙；所述下边窗框朝室外一侧设置有空气入口，所述上边窗框朝室内一侧设置有出口，所述出口处设置有用以调节该出口出风量大小的阀门。
2.根据权利要求1所述的一种节能清风窗，其特征在于，所述下边窗框朝室外一侧的空气入口处外侧设置有防虫网，所述下边窗框朝室外一侧的空气入口处内侧设置有空气过滤片。
3.根据权利要求2所述的一种节能清风窗，其特征在于，所述过滤片为M2.5-M10过滤片。
4.根据权利要求2所述的一种节能清风窗，其特征在于，所述空气入口处设置有与室外连通的排水管。
专利摘要本实用新型的目的在于提供一种节能清风窗，包括设置在两墙体之间中空的上边窗框和下边窗框，所述上边窗框和下边窗框之间配合设置有外层靠室外的外玻璃和内层靠室内的内玻璃，所述外玻璃朝室外的一侧设置二氧化钒膜，所述外玻璃与内玻璃之间有中间间隙，上边窗框与下边窗框的中空孔连通中间间隙；所述下边窗框朝室外一侧设置有空气入口，所述上边窗框朝室内一侧设置有出口，所述出口处设置有阀门；让空气通过两中空的上边窗框和下边窗框，并经过中间间隙，使室内空气得到对流，保持室内环境的清新，而且将二氧化钒膜设置在外玻璃上，能够控制室内的温度，有效的防止了能耗，结构简单，十分实用，实现本实用新型的目的。
文档编号B32B17/06GK202850808SQ201220303669
公开日2013年4月3日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者顾晏恺 申请人:上海市建青实验学校