专利名称：一种通风玻璃幕墙及其工作方法
技术领域：
本发明涉及应用于通风双层玻璃幕墙热通道层间遮阳的冷凝水回收微灌天然植
物中间遮阳技术，涉及建筑节能以及新能源利用的技术领域。
背景技术：
由于玻璃幕墙通透美观，具有鲜明的时代和技术气息，从上个世纪下半叶至今，在世界各地办公建筑中的应用日渐风靡。与此同时，玻璃幕墙建筑所带来的高能耗、光污染、通风不良等方面的质疑声也是不绝于耳。尤其在我国夏热冬冷地区，其气候特征决定了已有玻璃幕墙建筑大部分都成为了高能耗的代名词。为了弥补传统单层玻璃幕墙建筑的缺点，近年来，国内引进了通风双层玻璃幕墙系统。通风双层幕墙系统由被动式太阳房发展而来，一般是由两层透明的围护结构组成，作为空气通道的空气腔把围护结构分为内、外两个部分，针对不同的室外气候条件，通过合理的通风组织设计实现通风、降温或蓄热等功能，所以，也被称之为"适应气候变化之表皮"或"可呼吸幕墙"。二十一世纪以来，在夏热冬冷地区很多改建和新建办公楼选择这样的系统。然而，通过实际使用发现，夏季，双层玻璃幕墙通道中的温度偏高，单纯利用机械通风降温的效果并不显著。 按照遮阳构件相对于窗口的位置，遮阳方式可以分为外遮阳、内遮阳和中间遮阳三种类型。从遮阳设计的手法和制作来分，又可以分为建筑简易遮阳(如建筑互相遮阳、建筑自遮阳)、建筑附加构件遮阳、绿化遮阳三种类型。，内遮阳的遮阳隔热效果显然不及外遮阳，但由于外遮阳要承受室外较为恶劣的自然条件，要求较高的强度、刚度和活动性能，并且不方便进行围护和管理，所以在实际使用中受到了很多限制。目前通风双层玻璃幕墙采用较多的是层间遮阳，遮阳材料以百叶帘为主。普通遮阳材料外遮阳时，大部分的太阳辐射将会被反射回外部空间，少量透过遮阳装置和玻璃进入室内，还有极少部分被遮阳材料和装置所吸收，使得遮阳装置温度升高，以对流和辐射的方式继续向室内、外空间散发热量，这样一来，尽管外遮阳将大部分的太阳辐射热阻挡在了室外，但却增加了室外环境的负担，城市热岛效应、全球暖化等问题随之加剧。普通遮阳材料内遮阳时，大部分的太阳辐射已经穿透玻璃进入室内，尽管有部分太阳辐射被内遮阳反射后透过玻璃回到室外，但大部分透过的太阳辐射被遮阳装置、玻璃等吸收，遮阳装置、玻璃等温度升高后，热量以对流的方式进入到了室内，加上透过玻璃和遮阳装置的太阳辐射热量，则有近一半的太阳辐射透过了内遮阳系统进入到了室内，最终经过一段时间的转化和延迟，仍将转化为室内空调负荷。所以，无论是哪种形式的遮阳，普通遮阳材料所能实现的功能主要是反射和投射，自身吸收的部分很少，即使自身吸收了部分太阳辐射热量，待遮阳材料温度升高后，这部分热量仍会以对流和辐射的形式继续反馈给室内或室外环境。也就是说，常规遮阳材料仅是将太阳辐射热量延迟转化为室内冷负荷，或者是反馈回室外环境空间，即便可能产生一定的节能效果，但也仅仅是针对建筑物自身的能耗统计而言，虽然建筑物自身能耗降低了 ，却会造成城市热岛效应、全球暖化等问题，难以实现真正的节能。要避免这种情况，行之有效的方法之一就是植物绿化遮阳。
绿化遮阳与其他遮阳方式的不同之处就在于它的能量流向。植被通过光合作用将 太阳能转化为生物能，蒸腾作用又使得叶片本身的温度维持在较低的波动范围之内，从而， 切断了能量的二次传播。而且植物在这一过程中，还能吸收周围环境中的能量，从而降低了 局部环境温度，造成能量的良性循环利用。在利用绿化遮阳的这一过程中，其遮阳的主要 原理是植物窗帘遮阳装置自身对太阳辐射热的吸收和转化作用，是将太阳能转化为生物质 能，并且吸热后植物窗帘的温度并不升高，从而使得反馈给外部空间和进入室内空间的太 阳辐射热大大减少，从本质上实现节能。从而实现人和自然的和谐发展。因此，双层玻璃幕 墙建筑最有效的遮阳方式就是植物窗帘层间遮阳，应充分利用绿化遮阳的能量转化原理， 强化绿化遮阳的性能。 传统的绿化遮阳一般采用攀援/攀爬或垂吊类植物，均需要固定支架的支撑，种 植荷载及防排水问题难以解决，且面临落叶收集和难以人工控制的问题，而防虫问题更是 诸多用户难以接受垂直绿化外遮阳的重要原因，也使得其难以在高层建筑中应用。松萝凤 梨类无根无土植物可以编织成任意密度、任意长度的线状窗帘，且耐热、耐寒、耐旱、耐湿、 不易生虫、生长缓慢、四季常青，既具有植物遮阳的优点，又可以避免常规绿化遮阳的缺陷， 打破了垂直绿化遮阳的瓶颈，为植物遮阳在建筑尤其是玻璃幕墙建筑中的应用开辟了广泛 的前景。 同时，夏季空调系统一般会产生大量冷凝水，一匹的空调在常温制冷或除湿工作
时，每二小时可排出冷凝水l升。以夏季室外环境温度35t:为例，设定室内空调温度为 2『C，此时，冷凝水温度一般要比环境温度低i(TC以上，同时，空调冷凝水的ra值为中性，
水质较好，十分适合养花、养鱼，用于盆景养殖还不易出碱。目前，处理冷凝水的基本方法是 直接将其排放或仅回收部分显热，造成了能源的浪费，如果直接排放至室外，更是会污染墙 壁，影响建筑物的外观，给行人带来不便。由于水由液态蒸发变成气态这一相变过程将会吸 收大量的热量，所以有必要对冷凝水中的显热和潜热加以回收利用。
发明内容
本发明目的是提供一种利用植物窗帘的光合作用以及蒸腾蒸散效应消耗太阳辐
射，同时辅以通风策略，强化淋水的蒸发冷却效应和植物的蒸腾蒸散效应，带走热通道内的 热量，降低通风双层幕墙空气腔内温度，从而使得室内、外热环境得以改善，达到节约能耗 的目的。 本发明为实现上述目的采用如下技术方案 —种通风玻璃幕墙，其特征在于包括空调末端、冷凝水管、储水箱、电子水泵、微喷 灌系统主供水管、微喷灌喷头、植物窗帘、排水槽、风机、第一通风调节器、第二通风调节器、 外层玻璃幕墙、内层玻璃幕墙，外层玻璃幕墙与内层玻璃幕墙之间设置植物窗帘，外层玻璃 幕墙的下端设置第一通风调节器，内层玻璃幕墙的下端设置第二通风调节器，第一通风调 节器、第二通风调节器分别与风机连接；植物窗帘的下端连接排水槽，植物窗帘的上端连接 微喷灌喷头，微喷灌喷头通过微喷灌系统主供水管与电子水泵连接，电子水泵与储水箱连 接，储水箱通过冷凝水管与空调末端的冷凝水出口连接。 本发明的外层玻璃幕墙的上端设置第三通风调节器，第三通风调节器与风机连 接。
本发明的内层玻璃幕墙的上端设置第四通风调节器，第四通风调节器与风机连 接。 本发明的冷凝水管朝向储水箱的一端设置0. 01的坡度。 本发明的储水箱上分别设置补水管、放空管和溢流管。 利用本发明的通风玻璃幕墙的工作方法，包括下面两种方式 A:白天时，内层玻璃幕墙上的第二通风调节器关闭，外层玻璃幕墙上的第一通风 调节器开启，风机开启，进行热通道内部机械通风，植物窗帘打开，均匀布置，电子水泵开 启，微喷灌系统主供水管投入使用； B :内层玻璃幕墙上的第二通风调节器开启，外层玻璃幕墙上的第一通风调节器开 启，风机关闭，植物窗帘收起，电子水泵关闭，微喷灌系统主供水管暂停使用，室内外空间和 热通道内部进行自然通风换热。 本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点 1、冷凝水回收微灌植物中间遮阳大大增强了通风双层幕墙的节能效果。天然植物
遮阳是最优的遮阳节能形式，层间遮阳同时避免了内、外遮阳方式的明显缺陷。双层幕墙
通道中一般具有较大的空间，使得植物窗帘在布置时可以和内外两层之间均留有一定的空
隙，空隙的存在可以保证夏季植物蒸腾蒸散效应的充分发挥，冬季可以形成贴壁面保护层
增强内层换热热阻，从而使得双层夏季散热和冬季保温效果都得到相应的增强。 2、将夏季空调冷凝水加以回收利用，一方面回收了冷凝水中的冷量，另一方面又
利用通风策略使冷凝水的蒸发冷却效应得到加强，而且不容易在玻璃表面产生结雾现象，
及时带走通风双层幕墙通道内的热量，达到节省能耗的目的。而空调冷凝水水质接近中性，
不易结垢，是理想的植物灌溉水体。 3、通风策略强化了将夏季空调冷凝水引入植物窗帘进行微灌，通过和通风策略的 组合，加强了植物的蒸腾蒸散效应，结合植物的光合作用消耗太阳辐射热转化为生物质能， 在植物窗帘自身温度并不升高的同时却能及时高效地带走热通道内部的热量，降低热通道 内空气温度，减少夏季空调系统能耗，达到节能减排的效果。 4、利用天然植物"松萝凤梨"制作成线状窗帘进行双层玻璃幕墙建筑层间植物遮 阳，避免了常规攀援/攀爬类和垂吊类植物遮阳不易人工控制的缺点，所采用的"空气凤 梨"类植物无根、无土、耐热、耐寒、耐旱、耐湿、不易生虫、生长缓慢，四季常青，可以适应双 层玻璃幕墙热通道内部夏季高温高湿的恶劣环境，其线状窗帘化制作方式可以对植物窗帘 的密度、外形进行人工控制，打破了绿化遮阳在建筑尤其是高层建筑中的应用瓶颈。
图1是本发明的工作原理图。
图2是本发明的热通道剖面图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明 如图1、图2所示，一种通风玻璃幕墙，包括空调末端1、冷凝水管2、储水箱3、电子 水泵4、微喷灌系统主供水管5、微喷灌喷头6、植物窗帘7、排水槽8、风机9、第一通风调节器11、第二通风调节器13、外层玻璃幕墙14、内层玻璃幕墙15，外层玻璃幕墙14与内层玻 璃幕墙15之间设置植物窗帘7，外层玻璃幕墙14的下端设置第一通风调节器11，内层玻璃 幕墙15的下端设置第二通风调节器13，第一通风调节器11、第二通风调节器13分别与风 机9连接；植物窗帘7的下端连接排水槽8，植物窗帘7的上端连接微喷灌喷头6，微喷灌喷 头6通过微喷灌系统主供水管5与电子水泵4连接，电子水泵4与储水箱3连接，储水箱3 通过冷凝水管2与空调末端1的冷凝水出口连接。 如图2所示，本发明的外层玻璃幕墙14的上端设置第三通风调节器IO，第三通风 调节器10与风机9连接。 如图2所示，本发明的内层玻璃幕墙15的上端设置第四通风调节器12，第四通风 调节器12与风机9连接。 如图1所示，本发明的冷凝水管2朝向储水箱3的一端设置0. 01的坡度。 如图1所示，本发明的储水箱3上分别设置补水管、放空管和溢流管。 利用本发明的通风玻璃幕墙的工作方法，包括下面两种方式 A :白天时，内层玻璃幕墙15上的第二通风调节器13关闭，外层玻璃幕墙14上的
第一通风调节器11开启，风机9开启，进行热通道内部机械通风，植物窗帘7打开，均匀布
置，电子水泵4开启，微喷灌系统主供水管5投入使用； B :内层玻璃幕墙15上的第二通风调节器13开启，外层玻璃幕墙14上的第一通风 调节器11开启，风机9关闭，植物窗帘7收起，电子水泵4关闭，微喷灌系统主供水管5暂 停使用，室内外空间和热通道内部进行自然通风换热。 本发明在通风双层玻璃幕墙中应用了植物遮阳，避免了内、外遮阳的缺点，双层玻 璃幕墙的热通道足够的空间又可以使得植物窗帘和内、外两层之间都留有一定的间隙，从 而可以充分发挥绿化遮阳的效果，增强植物的蒸腾蒸散效应，利用绿化遮阳的能量转化流 向达到环保节能。所采用的"空气凤梨"类植物无根、无土、耐热、耐寒、耐旱、耐湿、不易生 虫、生长缓慢，四季常青，可以适应双层玻璃幕墙热通道内部夏季高温高湿的恶劣环境，其 线状化窗帘制作方式避免了常规绿化遮阳植物生长状态难以人工控制和调节的缺陷，打破 了植物遮阳在建筑尤其是高层建筑应用的瓶颈。 另一个突出特点是回收利用空调冷凝水实现节能。 一方面，冷凝水可以雾化喷淋 植物窗帘，通过和通风系统的组合，可以强化植物的蒸腾蒸散效应，从而带走通道内的热 量；另一方面，冷凝水在雾化的过程中，通风系统亦会增强其蒸发冷却效应，同时避免在玻 璃幕墙表面产生凝结水，而冷凝水接近蒸馏水的理想水质也使得其不易在玻璃表面产生结 垢。 该技术实现了绿化遮阳和双层玻璃幕墙建筑的有机结合，通过对夏季空调冷凝水 的回收利用，结合通风策略，增强了冷凝水的蒸发冷却效应和植物窗帘的蒸腾蒸散效应，能 够迅速带走双层幕墙通道内的热量，降低了双层幕墙通道内的温度，同时不增加室内外环 境的负担，实现了幕墙建筑的环保节能。 本发明致力于充分利用植物遮阳原理，结合冷凝水回收利用，为通风双层幕墙热 通道夏季过热问题提供了 一个良好的解决方案。
权利要求
一种通风玻璃幕墙，其特征在于包括空调末端(1)、冷凝水管(2)、储水箱(3)、电子水泵(4)、微喷灌系统主供水管(5)、微喷灌喷头(6)、植物窗帘(7)、排水槽(8)、风机(9)、第一通风调节器(11)、第二通风调节器(13)、外层玻璃幕墙(14)、内层玻璃幕墙(15)，外层玻璃幕墙(14)与内层玻璃幕墙(15)之间设置植物窗帘(7)，外层玻璃幕墙(14)的下端设置第一通风调节器(11)，内层玻璃幕墙(15)的下端设置第二通风调节器(13)，第一通风调节器(11)、第二通风调节器(13)分别与风机(9)连接；植物窗帘(7)的下端连接排水槽(8)，植物窗帘(7)的上端连接微喷灌喷头(6)，微喷灌喷头(6)通过微喷灌系统主供水管(5)与电子水泵(4)连接，电子水泵(4)与储水箱(3)连接，储水箱(3)通过冷凝水管(2)与空调末端(1)的冷凝水出口连接。
2. 根据权利要求l所述的通风玻璃幕墙，其特征在于上述外层玻璃幕墙(14)的上端设 置第三通风调节器(IO)，第三通风调节器(10)与风机(9)连接。
3. 根据权利要求l所述的通风玻璃幕墙，其特征在于上述内层玻璃幕墙(15)的上端设 置第四通风调节器(12)，第四通风调节器(12)与风机(9)连接。
4. 根据权利要求l所述的通风玻璃幕墙，其特征在于上述冷凝水管(2)朝向储水箱 (3)的一端设置0.01的坡度。
5. 根据权利要求l所述的通风玻璃幕墙，其特征在于上述储水箱(3)上分别设置补水 管、放空管和溢流管。
6. 利用权利要求1所述的通风玻璃幕墙的工作方法，其特征在于包括下面两种方式A:白天时，内层玻璃幕墙(15)上的第二通风调节器(13)关闭，外层玻璃幕墙(14)上 的第一通风调节器(11)开启，风机(9)开启，进行热通道内部机械通风，植物窗帘(7)打 开，均匀布置，电子水泵(4)开启，微喷灌系统主供水管(5)投入使用；B :内层玻璃幕墙(15)上的第二通风调节器(13)开启，外层玻璃幕墙(14)上的第一通 风调节器(11)开启，风机(9)关闭，植物窗帘(7)收起，电子水泵(4)关闭，微喷灌系统主 供水管(5)暂停使用，室内外空间和热通道内部进行自然通风换热。
全文摘要
一种通风玻璃幕墙及其工作方法，涉及建筑节能以及新能源利用的技术领域。一种通风玻璃幕墙，外层玻璃幕墙与内层玻璃幕墙之间设置植物窗帘，外层玻璃幕墙的下端设置第一通风调节器，内层玻璃幕墙的下端设置第二通风调节器，第一通风调节器、第二通风调节器分别与风机连接；植物窗帘的下端连接排水槽，植物窗帘的上端连接微喷灌喷头，微喷灌喷头通过微喷灌系统主供水管与电子水泵连接，电子水泵与储水箱连接，储水箱通过冷凝水管与空调末端的冷凝水出口连接。本发明提供一种利用植物窗帘的光合作用以及蒸腾蒸散效应消耗太阳辐射，同时辅以通风策略，带走热通道内的热量，降低通风双层幕墙空气腔内温度，达到节约能耗的目的。
文档编号A01G9/02GK101701479SQ20091018493
公开日2010年5月5日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者何芸芸, 张小松, 李舒宏, 王芳 申请人:东南大学