节能采光砌筑模块的制作方法

本发明属于节能采光技术领域，涉及一种节能采光砌筑模块。

背景技术：

建筑节能作为国家可持续发展的重要战略举措，也是建设资源节约型社会的主要内容，在建设领域已经成为建设工作者的重要任务。在建筑维护结构中,门窗、外墙、屋面和地面为建筑能耗的四大部位。

1、窗的节能措施

门窗作为围护结构中保温节能的最薄弱的环节，因此确定合理的窗墙比，使用节能窗是现有的技术方案。国内生产的各种节能窗中，双玻塑料窗节能效果比较显著。

设计出高性能的节能窗户，最重要的就是在多样的玻璃工艺中，选择、搭配出最合理的窗户制作方案，进而达到窗户节能性的要求。其中双层和多层中空玻璃以及着色镀膜玻璃是常用的选择方式。窗框材质、形式及气密性也对节能效果产生一定影响。

2、透光混凝土技术应用现状

通过将玻璃纤维植入混凝土中，两侧之间的纤维是以矩阵方式平行放置，该玻璃纤维对于混凝土强度没有任何的负面影响，目前国内使用透光混凝土的成功案例是2010年上海世目的。界博览会中的意大利馆，利用透明混凝土外墙，解决部分馆内房间的照明问题。

3、玻璃砖运用现状

玻璃砖是一种以玻璃为基材、透明中空的小型砌块，常用于非承重外墙、内隔墙、采光屋顶以及建筑隔断等部位的装饰。玻璃砖在国内的研究现状与工程应用来看，玻璃砖大多用于装饰材料，少量用于建筑外墙。

现有技术存在的问题：

1、窗的节能技术存在的问题

(1)多层玻璃可以提高玻璃的保温性能，多层玻璃虽然传热损失显著降低，但可见光透射比和太阳得热系数的削减并不令人满意。

(2)夹层中间填充气体可以提高夹层玻璃窗的节能性能。氪气和氩气是两种常用的惰性气体，无毒、无色、无味且化学性质稳定。填充氪气后玻璃的保温性能优于填充氩气，不过氪气成本较高。且气体总会存在渗漏的问题，因而此项工艺十分依赖于玻璃的密封质量。

(3)在大部分商业建筑中，通常会采用Low-E涂层来降低太阳得热，虽然这使得可以用来补充采暖的有利，但是太阳得热有所减少，由于这些涂层对于外界影响比较强烈，会像镜子那样强烈反射阳光，对于临近建筑会造成影响。

(4)PASSIVE120铝木塑复合新型节能窗，主体是木材所以仍是木窗，天生就具有一定的隔热保温能力。多腔工程塑料型材作为附件，再配以0.65的三玻两腔双LOW-E双暖边充氩气中空玻璃，隔热系数K值达0.8W/(M2·K)，保温效果尤为突出。节能窗当逐步降低传热系数K值，如果K值小于1.8W/(M2·K)的时候，我们逐步减小K值，其能耗的减小速度并不是那么的明显，但是我们所投入的资本却在成倍的增加，也就是性价比较低，不能普及应用。

2、透光混凝土技术存在的问题

透光混凝土要在国内大批量生产还有一定的障碍，目前国内对于这种透明混凝土的技术还不成熟。光线高昂的造价无形增加了其生产成本。大面积的使用依然不现实，收到技术和价格的制约，这种可透光的混凝土在国内只有极少量的使用，其中也仅仅用在室内装修的点缀上，当下国内学者对于透明混凝土砌块的各种力学仍在研究实验阶段，其性能仍在测试中,应用范围相较于国外还比较狭隘。

3、玻璃砖技术存在的问题

玻璃砖砌筑墙体，虽然能取得采光效果，但是保温效果仍不及混凝土砌块，不利于保温节能，而且玻璃砖砌筑离不开承重墙体或者框架结构的依托。

现有技术包括：

PASSIVE120铝木塑复合新型节能窗，哈尔滨森鹰窗业股份有限公司2012年发明专利。

加气混凝土砌块保温墙，成都市第六建筑工程公司2014年实用新型专利。

透光混凝土由匈牙利建筑师阿龙·洛桑齐2001年提出理论，于2003年研制成功。

玻璃砖，英国圣海伦斯皮尔金顿兄弟有限公司的1929年发明专利；国内玻璃砖技术是德州晶华集团振华装饰玻璃有限公司2010年引进并生产。

技术实现要素：

本发明的目的是通过发明节能采光砌筑模块解决墙体保温节能与采光的矛盾，砌筑形成新的建筑墙体，同时取得采光，保温节能效果，且成本低廉，适于应用普及。

本发明的技术方案：

一种节能采光砌筑模块，主要由结构部分1、保温部分2和通光部分3组成；

所述的结构部分1为腔室结构，其截面为H型，起支撑作用；所述的通光部分3为成对称漏斗结构，位于结构部分1内部；所述的保温部分2为保温材料，填充在结构部分1与通光部分3之间的空隙；

所述的通光部分3，分为折射区和反射区；所述的折射区位于通光部分3的两端，一端为入口端，另一端为出口端，入口端和出口端均安装有透镜，起折射作用；所述的反射区为连接两折射区的全反射光通道；所述的折射区入口端的透镜改变光路，使光进入全反射光通道，出口端透镜还原光路，提供室内照明。

所述的结构部分1，材料为混凝土。

所述的保温部分2，材料为聚苯或岩棉。

所述的全反射光通道，材料为石英光导纤维。

所述的折射区出口端设置凹透镜，可散射光线，营造室内舒适的光照环境。

所述的全反射光通道中加入滤色片，从而过滤自然光中有害光线。

所述的节能采光砌筑模块中各部件均采用活动连接，若局部损坏或老旧可以替换更新。

本发明的有益效果：本发明利用透镜与光导改变光通路经，以压缩光通道；节能采光砌筑模块中的保温材料与光学装置的组合形成砌块以达到采光节能的双重目的组合方式。本发明用于既有建筑的节能改造，可以通过对局部墙体或窗洞的改造，满足采光的需求，从而建筑的开窗面积可以进一步缩小，提高建筑的节能效率。本发明可以运用在屋顶、墙面、地平面、旧建筑的窗墙改造；本发明达到采光、保温节能效果，且成本低廉，适于应用普及。

附图说明

图1是透镜聚焦原理示意图。

图2(a)是基本光路图示意图a。

图2(b)是基本光路图示意图b。

图3是砌筑模块内部构造示意图。

图4是砌筑模块模型示意图。

图5是运用模型示意图。

图6是砌筑模块变形示意图。

图7是菲涅尔透镜模块模型示意图。

图8是菲涅尔透镜模块变形示意图。

图9是模块阵列1示意图。

图10是模块阵列2示意图。

图中：1结构部分；2保温部分；3通光部分。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

一种节能采光砌筑模块，外侧利用透镜折射(如图1所示)，将自然光通过真空层约束到石英光导内，经过光导传输至另一端，再次通过真空层与内侧透镜折射将光线还原为自然光，使室内获得自然采光，如图2(a)和2(b)所示。节能采光砌筑模块的整体示意图如图3和图4所示，实际应用的示意图如图5所示。

实施例1：模块形态的实现方式

本发明的节能采光砌筑模块中的光导可以自由伸缩变形，模块形式可以弯折或扭曲，如图6所示。

实际运用可以调整最佳角度，获得充分的自然采光。

实施例2：出入口光折射的实现方式

(1)本发明的节能采光砌筑模块的光出入口设计使用的石英凸透镜可以替换使用菲涅尔透镜，如图7所示。

(2)菲涅尔透镜的镜面可以加工成规整方形或矩形，扩大模块采光面积。内部光导也可以加工成曲面，模块也可相应的扭转变形，如图8所示。

(3)透镜的材质可以使用树脂、有机玻璃等复合材料替换，提高耐磨、抗摔打强度。

(4)多个透镜形成阵列组合，共用同一光导通道。

实施例3：光通道全反射的实现方式

本发明的节能采光砌筑模块中全反射光导通道可以替换使用其他材料或形式，如内壁全反射涂层管道、树脂光导管、液晶光导管等。

实施例4：模块组合的实现方式

本发明的节能采光砌筑模块可由多个模块阵列组合，形成集聚模块，满足节能采光效率最大化和能够批量生产的需求。如图9和图10所示。