专利名称：阻热采暖冬夏两用智能窗户及幕墙的制作方法
技术领域：
本发明属新型建筑材料，特别是阻热采暖冬夏两用智能窗户及幕墙。
背景技术：
调查表明，空调系统的能耗己经上升到建筑物运行能耗的40。/。 60%[李苏泷，朱孟标，张国强等，中央空调水系统改造中的几个问题，自动化博览、2003，5:53- 55]，[李峥嵘，汤泽，变水量系统在空调系统节能中的应用，上海节能，2006， 9]o
过去几年里，每年新建房屋的建筑面积都超过io亿m2[庄贵阳，低碳经济
气候变化下中国的发展之路M，气象出版社，北京，2007， P45]，其中公共建筑约3亿ltf，公共建筑使用中的能耗已经占全社会总能耗的l/4强，仅占总建筑的4%的公共建筑却耗能占20%以上，是住宅的10 20倍。调査表明；公共建筑的能耗是民用建筑的10倍以上。目前，全国有3亿Hf新竣工公共建筑面积，如果节能达到50%，那么一年1ltf就节约30KG标煤，则全国新增公共面积就节约900万吨标煤，如果现有的45亿nf公共建筑面积都按照5096的节能标准改造的话，那么总节能潜力是1.35亿吨标煤[庄贵阳，低碳经济气候变化下中国的发展之路M，气象出版社，北京，2007， P45]，[张坤民，低碳经济论，中国环境科学出版社M， P435]。公共建筑耗能突出的原因是为了所谓美化城市大量采用玻璃，玻璃作为建筑外围护结构，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，是传统墙体热损失5 6倍，其能耗约占整个建筑能耗的40%左右，幕墙与节能的原则难相吻合[高堃，玻璃幕墙的遮阳节能技术，设计研究，2005， 6]。数据说明墙体的传
热系数K-0.52,而采用双层玻璃的窗户传热系数K-2.5,后者是前者的4.8倍，这不仅浪费大量的能源，而且给居住者带来极不舒适的感觉[赵在春,幕墙保温与节能分析,房材应用,2005,33(2)]。
为了改善玻璃的辐射热，许多玻璃采用了镀膜玻璃，这些镀有钛、锌、铬、锡、铝、铟、钽、钼、钴、锆、银、金、铂、镍铬合金的玻璃在阳光的照射下，形成非常强烈的光反射，造成光污染，光污染又称"噪光"，是指建筑物墙体采用的镀膜玻璃对照射在其表面上的光产生的反射眩光对人体和环境产生的有害影响。国际上一般将光污染分为三类，即白亮污染、人工白昼和彩光污染，墙体玻璃产生的主要是白亮污染，其危险隐患有-
3眼睛杀手__高层建筑上的镀膜玻璃，其反射率为15%~38%刺眼的光束足以破坏人视网膜上的感光细胞，视网膜和虹膜都会受到不同程度的损害，造成视力急剧下降，白内障的发病率增高。
恶化居住环境---玻璃幕墙的反射光给附近居民住宅带来干扰，受光污染
影响的居民身心受到很大损害，如精神压抑、心情烦躁、视力下降、产生头昏目眩、失眠、心悸、食欲下降以及情绪低落等类似神经衰弱的症状，使人的正常生理及心理发生变化，长期下去会诱发某些疾病，夏日玻璃幕墙将阳光反射到居室中，强烈的刺目光线破坏室内原有的良好氛围也使室内气温平均升高VC 6'C，容易加剧家用电器和家具的老化。
城市热岛效应一一豪华气派的高层建筑玻璃所造成的光污染也对城市的气候产生了潜移默化的影响。光彩照人的建筑玻璃将热量反射到四周，加剧了城市的热岛现象。据深圳市气象台的资料显示，深圳市的年平均温度10年来提高了整整2'C，相当于把整个城市南移了 300公里，其中就有建筑大面积采用玻璃形成所谓的玻璃热岛效应的作用。放射性污染一_有些镀膜玻璃，如茶色的)含有一定的金属钴成分，钴是放射性元素，在阳光照射下更容易使人受到放射性污染，严重时会破坏人体的造血功能。
建筑节能是创造资源节约型建筑和建筑要可持续发展的重要组成部分，是以为居住者创造卫生、文明、舒适的居住环境为前提，房地产开发商和设计、施工、监理单位都是在共同创造卫生、文明、舒适的人居环境，应该以人为本，从性价比等因素综合考虑，慎重地选择民用建筑外墙的材料。
国外一些发达国家早在70年代末就已经开始了建筑节能的工作，他们强制建筑业在新建建筑中执行节能标准，并因此取得了巨大的成效，整个国家的建筑能耗大幅度下降。如丹麦1985年比1972年采暖面积增加了30%，但采暖建筑能耗却减少了318万吨标准煤。采暖能耗占全国总能耗的比重，也由39%下降为28%,美国自从制定第一部节能标准至今天。仅佛罗里达州在电力和天然气能源上就节约了158亿美元，预计到2011年，在此基础上又会节约430亿美元。由此可见，国外的建筑节能法规30年来取得了多么显著的社会效益和经济效益[王素霞，国外建筑节能与保温材料一瞥，建筑与发展导向，2005, 5]。
北京的建筑节能要达到65%，那么窗的K值必须要达到2.8W/(m2 K)，根据法国圣戈班公司的资料，单片玻璃30年的使用寿命，每平 米玻璃窗的能耗
4真安呼吁墙材革新建筑节能与建设节约型社会，墙材的创新主要发展保温隔热材料[顾真安，墙体革新，建筑节能之基础，墙体革新与建筑节能，2006， l]。
镀膜玻璃是现代技术的产物，是城巿建设的美化饰品，城市建设在现代文明进程中， 一方面追求城市的现代化景观，另一方面又积极创导节能减排，在针对以现代化景观为最高目标还是以建筑节能为最高目标出现矛盾时，事实证明，节能目标总是服从现代化景观为最高目标。
镀膜玻璃在夏季对阳光的反射，确是起到一定减少热辐射引起的室内温升的作用，但是，在冬季，人们对阳光的采暖需求是十分重要的，我国自古以来都有选取座南朝北的建筑方位，其目的就是为了冬季利用阳光采暖，现代建筑大规模采用镀膜玻璃，冬季阳光采暖时天然能源的利用就越少，显然，这也是一种浪费，也是一种人造耗能工程。
为了克服镀膜玻璃的缺陷，科学家寻求一种夏季阻隔阳光，冬季利用阳光的新技术，希望通过温度的变化而调节阳光的通过过量，所谓热色调光玻璃，热色调光玻璃工作原理有多种方式，这些玻璃主要依靠沉积在玻璃上的纳米薄膜，在某些物理因素(如光、电或热等)的激发下使薄膜的光学性质发生改变，从而实现对太阳能辐照的调节。
薄膜光学性质的改变通称为变色。变色效应可分为电致变色(电色)、热致变色(热色)、气致变色(气色)、以及光致变色(光色)等。基于这些变色效应的智能玻璃均可不同程度地实现对太阳光调节,但各有利弊。其中，热色玻璃相对具有一个最大优点是，它可以通过环境温度自动调节玻璃的进光量(或得热率)，不需耗费额外的能源或气体。在这层意义上，热色玻璃更适合在建筑物上大规模使用。热色玻璃工作原理不同其材质类型也不同，热色玻璃是在玻璃上涂敷一层热色材料，它可随着环境温度的改变实现玻璃透光率的调节。热色材料通常都存在一个相变温度，在相变温度之上或之下，材料表现出不同的光学性质。热色材料的种类虽然较多，但在建筑节能中获得应用，相变温度要求在室温附近(28 'C左右)，因而可供选择的范围并不大。现有可用的材料有几种类型热光聚合物. ReactFunctPolym，2002, 53 (1) : 19-27].[L IU Y Y, FAN X D. Synthesis and characterization of pH andTemperature - sensitive hydrogel of N - isop ropylacrylamide / cyclodextrin basedcopolymer [J]. Polymer, 2002, 43 ( 18 ): 4997 - 5003]，手性剂添加型液晶[何云富,徐刚，朱俊，陈德明，王春平等，V02热色智能玻璃研究进展，微纳电子技术第45巻第7期2008年7]，以及无机热色薄膜二氧化钒(V02 )，均属热致变色材料。前两者在低温下呈透明状，高温下呈浑浊状，与电色液晶玻璃类似。它们所形成热色玻璃具有制备工艺简单、成本低廉的优点，但高温下玻璃呈浑浊状，影响视觉。而无机热色薄膜V02的特点是，相变前后光学性能的改变主要发生在红外区域(波长入> 1 000nm)，在可见光区域变化很小，对视觉不会造成影响。因此,V02薄膜作为制备热色玻璃材料应用于建筑更具优势，但是，目前V02薄膜仍然处于实验阶段，大规模应用到建筑工程中还具有一段距离。发明任务
为了克服城市越发展，镀膜玻璃采用就越多，镀膜玻璃采用越多，能耗就越大，光污染越就突出的问题，镀膜玻璃采用越多，冬季阳光采暖时天然能源的利用就越少的问题，为了克服城市越发展，与节能减排的政策相孛的问题越突出的现状，本发明提供一种阻热采暖冬夏两用智能窗户及幕墙，本技术方案是，提供一种在冬季可以充分利用阳光天然能源采暖，夏季可以阻隔阳光的热辐射，同时还可以
满足现代城市设计美学的要求，又改善由于大量采用镀膜玻璃形成光污染的效应。本发明阻热采暖冬夏两用智能窗户及幕墙是利用镀膜玻璃与聚合物复合玻璃或手性剂添加型液晶玻璃组合制造窗户及幕墙，这种窗户及幕墙，夏季镀膜玻璃与聚合物复合玻璃、手性剂添加型液晶玻璃同时阻隔太阳光的热辐射，冬季聚合物复合玻璃、手性剂添加型液晶玻璃可以象普通玻璃样透过太阳光的红外能量获得采暖的效果，由于聚合物复合玻璃、手性剂添加型液晶玻璃在夏季处于不透明状态，使室内与室外产生明显的封闭效应，造成空间压抑，本发明采用了两片或多片聚合物复合玻璃、手性剂添加型液晶玻璃之间设置一片镀膜玻璃，它相当于在不透明玻璃之间开一个窗户，即使在夏季聚合物复合玻璃、手性剂添加型液晶玻璃处于不透明状态，仍然有一个可以与室外可视的窗户，这样就消除了室内与室外产生封闭效应造成压抑的不适感。
所述的镀膜玻璃是，在透明玻璃或着色玻璃基片的一个表面镀膜层，膜层材质是金属氧化膜或金属氮化膜，也可以是金属硫化膜，这些金属氧化物或金属氮化
6膜，金属硫化膜可以以下金属氧化物或氮化、硫化物之一钛、锌、铬、锡、铝、 铟、钽、钼、钴、锆、银、金、铂、镍铬合金，也可以是两种金属以上的多层镀 膜。或采用巿售商品镀膜玻璃，如山东金晶科技股份有限公司和苏州华东镀膜玻 璃有限公司产品。
所述的聚合物复合玻璃，聚合物复合玻璃是采用聚吡咯及聚吡咯的衍生物。 所述的手性剂添加型液晶玻璃是两层玻璃之间涂有聚乙烯醇、(一)l， 2—(二 4'-丙基-(4-环已基-4-苯甲酰基))丙二醇酯，(一)1， 2_ (二 4' -丙基-(4 -环乙基-4 -苯甲酰基))-2 -苯基-乙二醇酯、4 -戊基联苯氰和 4-庚基联苯氰、可聚合单体1，4(二4， _ (6-丙烯酰氧基-l-已氧基) -苯 甲酰基)-2 -甲苯酚酯，光引发剂:安息香异丙醚、二苯甲酮。也可以采用商品手 性剂添加型液晶玻璃(如北京伟豪智能玻璃有限公司产品、南京智显科技有限公 司产品)
实现发明的技术方案
本发明方案的阻热采暖冬夏两用智能窗户，采用手性剂添加型液晶玻璃在窗框 结构固定，纵列的手性剂添加型液晶玻璃两列之间插入一列镀膜玻璃。夏季阳光 照射温度升高至3CTC，手性剂添加型液晶玻璃发生相变形成不透明状态阻热， 镀膜玻璃以直接反射方式阻热，有效的减少了夏季阳光热量进入室内造成空调的 热负荷增加，此时，手性剂添加型液晶玻璃发生相变形成不透明状态，造成了视 觉上的不舒适效应，但是，两列不透明手性剂添加型液晶玻璃之间的镀膜玻璃保 持透明，可以克服室内与室外因不透明状态的玻璃产生封闭效应，造成压抑不适 感。在冬季，两列手性剂添加型液晶玻璃保持透明状态，阳光的热量可以完全通 过，虽然两列手性剂添加型液晶玻璃之间的镀膜玻璃处于对热辐射的反射状态， 但是，手性剂添加型液晶玻璃仍然保留2/3的窗户可以利用阳光采暖。
本发明方案的阻热采暖冬夏两用智能幕墙，采用手性剂添加型液晶玻璃在幕墙 底框结构固定，纵列的手性剂添加型液晶玻璃两列之间，插入一列镀膜玻璃。根 据室内空间要求不同，还可以纵列的手性剂添加型液晶玻璃三列之间或两列之间 插入一列镀膜玻璃。 本发明的积极意义
阻热采暖冬夏两用智能窗户及幕墙提供了 一种建筑节能新技术方案，在有效保 持城市建筑追求美观要求的同时实现了冬夏采暖阻热双向节能作用，手性剂添加型液晶玻璃不同于镀膜玻璃那样的光反射，通过采用两种不同反射特点的材料，
有效克服了单一采用镀膜玻璃形成的反射眩光对人体和环境产生的有害影响。阻
热采暖冬夏两用智能窗户及幕墙在有效实现夏季阻热节能同时，克服了单一采用
手性剂添加型液晶玻璃作为整体窗户或幕墙形成不透明的封闭感，造成空间压
抑，改善了使用者的顺应性，有利于这一节能技术的推广。
图1是本发明方案的阻热采暖冬夏两用智能窗户示意图； 图2是本发明方案的阻热采暖冬夏两用智能幕墙示意图； 图3是图2的俯视图1中，手性剂添加型液晶玻璃1、镀膜玻璃2、窗框3; 图2、图3中，手性剂添加型液晶玻璃1、镀膜玻璃2、底框3; 具体实施例
参照图1阻热采暖冬夏两用智能窗户，两列手性剂添加型液晶玻璃1之间是镀 膜玻璃2，由窗框3固定。
参照图2阻热采暖冬夏两用智能幕墙，两侧两列手性剂添加型液晶玻璃1之间 是镀膜玻璃2由底框3固定。
根据图2阻热采暖冬夏两用智能幕墙，镀膜玻璃2的两侧手性剂添加型液晶玻 璃1有3列和4列由底框3固定。
权利要求
1、阻热采暖冬夏两用智能窗户，由手性剂添加型液晶玻璃1、镀膜玻璃2、窗框3组成，其特征是两侧两列手性剂添加型液晶玻璃1之间是镀膜玻璃2由底框3固定。
2、 阻热采暖冬夏两用智能幕墙，由镀膜玻璃2、手性剂添加型液晶玻璃1、底 框3组成，其特征是镀膜玻璃2的两侧是手性剂添加型液晶玻璃1。
全文摘要
本发明公开了一种阻热采暖冬夏两用智能窗户及幕墙，由手性剂添加型液晶玻璃、镀膜玻璃、窗框或底框组成，夏季阳光照射温度升高至30℃，手性剂添加型液晶玻璃发生相变形成不透明状态阻热，在冬季，液晶玻璃保持透明状态，阳光的热量可以完全通过，通过采用两种不同反射特点的材料，有效克服了单一采用镀膜玻璃形成的反射眩光对人体和环境产生的有害影响。改善了使用者的顺应性，有利于节能方针政策的推广落实。
文档编号E06B9/24GK101676512SQ20081016623
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者邓昌沪 申请人:赵 宽;邓昌沪