一种新型智能微镜控相变玻璃

本发明涉及建筑节能和可再生能源利用，特别涉及一种新型智能微镜控相变玻璃。

背景技术：

1、建筑行业是全球最大的能源消耗行业之一，其中，商业建筑的50-60％的能源用于供暖、通风和空调系统。窗户作为建筑围护结构的重要组成部分，对室内的光、热舒适性起着决定性作用，同时也是围护结构热损失的主要来源。建筑的热负荷、冷负荷和照明负荷是三个主要的能源消耗部分。这三部分都与窗户息息相关，解决了窗户热工性能的问题对建筑的节能降碳有着重大意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种新型智能微镜控相变玻璃，以解决商业建筑中供暖、通风和空调系统能耗较高且光、热舒适性较差的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种新型智能微镜控相变玻璃，包括玻璃主体，所述玻璃主体包括依次设置的第一玻璃层、相变层、第二玻璃层、微镜层、第三玻璃层，所述相变层能够吸收或者释放热量并达成能耗的峰值转移，所述微镜层用于进行太阳辐射管理，进行室内光照强度、方向和转向程度调节控制，将过量的太阳辐射反射至天花板漫反射至室内，或者将太阳辐射反射至室外。

4、进一步的，所述相变层设置在所述玻璃主体上靠近室外的一侧，所述微镜层包括填充惰性气体的mems微镜阵列，所述mems微镜阵列为光学mems微反射镜阵列，用于智能玻璃的光线转向，所述微镜层设置在所述玻璃主体上靠近室内的一侧。

5、进一步的，所述相变层的相变材料为固液相变材料，其相变起始温度的取值范围为25℃～38℃，相变材料在液体相态下的可见光透过率不低于65％，相变材料在固体相态下的可见光透过率不低于10％。

6、进一步的，所述相变层的相变材料为石蜡、十酸、聚乙二醇-800、cacl2·6h2o、十四酸和十六醇低共晶混合相变材料的任意一种。

7、进一步的，所述相变层的相变材料采用微胶囊化方式进行封装。

8、进一步的，所述新型智能微镜控相变玻璃还包括第一检测装置和第二检测装置，所述第一检测装置设置在所述玻璃主体的外侧，所述第一检测装置用于光敏传感识别入射光强度和太阳高度角，所述第二检测装置设置在所述玻璃主体的内侧，所述第二检测装置用于热传感识别室内人员位置。

9、进一步的，所述微镜层的微镜阵列与底部电极通过半导体相连，在所述微镜阵列的一端设置电压源和微镜支撑，所述微镜支撑与微镜通过铰链连接，微镜阵列控制系统通过第一检测装置检测得到某时刻太阳光的强度，根据不同的天气条件，调整微镜阵列的方向，达到所要转动的角度。

10、进一步的，所述新型智能微镜控相变玻璃还包括温度传感器，所述温度传感器用于识别室内和/或室外温度，所述温度传感器识别的温度高于人体舒适温度时视为夏季工况，所述温度传感器识别的温度低于人体舒适温度时视为冬季工况，所述第二检测装置进行室内热传感识别人员活动位置，所述第一检测装置的光学传感器识别太阳高度角，太阳光入射光线与微镜平面法线形成入射角度β，在不同工况下，使用静电致动和连续的电压增加智能控制微镜阵列的转向角度。

11、进一步的，所述新型智能微镜控相变玻璃包括至少如下四种工况：

12、工况a，夏季室内无人工况，微镜层中的微镜全部处于关闭状态，此时，微镜全部与玻璃平齐；

13、工况b，夏季室内有人工况，微镜层上半部分的微镜转动，用于将光线反射至活动人员上方的天花再漫反射至室内，微镜层下半部分微镜保持与玻璃平行，将太阳光反射至室外；

14、工况c，冬季室内无人工况，微镜层中的微镜全部处于打开状态，用于将光线引入室内；

15、工况d，冬季室内有人工况，微镜层上半部分的微镜转动，用于将光线反射至活动人员上方的天花再漫反射至室内，微镜层下半部分的微镜与上半部分微镜形成约90度的夹角，将光线引导至地面。

16、进一步的，所述玻璃主体中的相变层中的相变材料在进行固液相变转化时，所述微镜层调整微镜的转向角度，将太阳辐射反射向固态相变材料使其快速融化为液态，在相变层完全融化为液态后，微镜层再次调整微镜的转向角度，进行室内光线控制的太阳辐射管理。

17、相对于现有技术，本发明所述的新型智能微镜控相变玻璃具有以下优势：

18、(1)本发明所述的新型智能微镜控相变玻璃，通过微镜阵列结合相变材料的方式，大幅提升室内光舒适度的基础上进一步实现热能储存，相变层实现能耗峰值转移提升室内热环境稳定性，提升热舒适度，降低空调能耗外，在改善室内光环境的同时也大幅降低了室内的照明能耗。

19、(2)本发明所述的新型智能微镜控相变玻璃，微镜阵列智能玻璃通过调节光线入射角度形成合适的反射角度，可大幅提升室内光舒适度，结合相变材料可实现热能储存的优势，微镜阵列智能管理太阳辐射，改善室内光环境，相变材料通过相变吸收并储存热能，实现室内空调负荷峰值转移，改善室内热环境，微胶囊封装法可大幅降低相变材料在相变过程中的材料泄漏风险，以环氧树脂为载体封装石蜡较传统相变材料有更高的透光率，为新型高效相变智能玻璃的工程应用提供依据。

技术特征：

1.一种新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，包括玻璃主体(3)，所述玻璃主体(3)包括依次设置的第一玻璃层(301)、相变层(302)、第二玻璃层(303)、微镜层(304)、第三玻璃层(305)，所述相变层(302)能够吸收或者释放热量并达成能耗的峰值转移，所述微镜层(304)用于进行太阳辐射管理，进行室内光照强度、方向和转向程度调节控制，将过量的太阳辐射反射至天花板漫反射至室内，或者将太阳辐射反射至室外。

2.根据权利要求1所述的新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，所述相变层(302)设置在所述玻璃主体(3)上靠近室外的一侧，所述微镜层(304)包括填充惰性气体的mems微镜阵列，所述mems微镜阵列为光学mems微反射镜阵列，用于智能玻璃的光线转向，所述微镜层(304)设置在所述玻璃主体(3)上靠近室内的一侧。

3.根据权利要求1或2所述的新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，所述相变层(302)的相变材料为固液相变材料，其相变起始温度的取值范围为25℃～38℃，相变材料在液体相态下的可见光透过率不低于65％，相变材料在固体相态下的可见光透过率不低于10％。

4.根据权利要求3所述的新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，所述相变层(302)的相变材料为石蜡、十酸、聚乙二醇-800、cacl2·6h2o、十四酸和十六醇低共晶混合相变材料的任意一种。

5.根据权利要求4所述的新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，所述相变层(302)的相变材料采用微胶囊化方式进行封装。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，所述新型智能微镜控相变玻璃还包括第一检测装置(4)和第二检测装置(5)，所述第一检测装置(4)设置在所述玻璃主体(3)的外侧，所述第一检测装置(4)用于光敏传感识别入射光强度和太阳高度角，所述第二检测装置(5)设置在所述玻璃主体(3)的内侧，所述第二检测装置(5)用于热传感识别室内人员位置。

7.根据权利要求6所述的新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，所述微镜层(304)的微镜阵列(6)与底部电极(10)通过半导体(11)相连，在所述微镜阵列(6)的一端设置电压源(9)和微镜支撑(7)，所述微镜支撑(7)与微镜通过铰链(8)连接，微镜阵列控制系统通过第一检测装置(4)检测得到某时刻太阳光的强度，根据不同的天气条件，调整微镜阵列的方向，达到所要转动的角度。

8.根据权利要求7所述的新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，所述新型智能微镜控相变玻璃还包括温度传感器，所述温度传感器用于识别室内和/或室外温度，所述温度传感器识别的温度高于人体舒适温度时视为夏季工况，所述温度传感器识别的温度低于人体舒适温度时视为冬季工况，所述第二检测装置(5)进行室内热传感识别人员活动位置，所述第一检测装置(4)的光学传感器识别太阳高度角，太阳光入射光线与微镜平面法线形成入射角度β，在不同工况下，使用静电致动和连续的电压增加智能控制微镜阵列(6)的转向角度。

9.根据权利要求8所述的新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，所述新型智能微镜控相变玻璃包括至少如下四种工况：

10.根据权利要求1或9所述的新型智能微镜控相变玻璃，其特征在于，所述玻璃主体(3)中的相变层(302)中的相变材料在进行固液相变转化时，所述微镜层(304)调整微镜的转向角度，将太阳辐射反射向固态相变材料使其快速融化为液态，在相变层(302)完全融化为液态后，微镜层(304)再次调整微镜的转向角度，进行室内光线控制的太阳辐射管理。

技术总结
本发明提供了一种新型智能微镜控相变玻璃，包括玻璃主体，所述玻璃主体包括依次设置的第一玻璃层、相变层、第二玻璃层、微镜层、第三玻璃层，所述相变层能够吸收或者释放热量并达成能耗的峰值转移，所述微镜层用于进行太阳辐射管理，进行室内光照强度、方向和转向程度调节控制，将过量的太阳辐射反射至天花板漫反射至室内，或者将太阳辐射反射至室外。本发明所述的新型智能微镜控相变玻璃，通过微镜阵列结合相变材料的方式，采用智能调节光线入射角度形成合适的反射角度，提升室内光舒适度，结合相变材料可实现热能储存的优势，相变层实现能耗峰值转移提升室内热环境稳定性，提升热舒适度，在改善室内光环境的同时也大幅降低了室内的照明能耗。

技术研发人员：闫晓娜,孙亚龙,齐锋,饶晓晓,张叶田,周琳鹏,毛奕皓,龚康宇
受保护的技术使用者：浙江农林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16