一种模块化立面窗和联合型遮阳通风结构的制作方法

1.本实用新型涉及建筑外立面领域，尤其涉及一种模块化立面窗。
2.本实用新型还涉及包括上述模块化立面窗的联合型遮阳通风结构。


背景技术：

3.窗户是建筑中必不可少的结构，可为建筑提供通风和采光。目前大多数窗户都是统一规格和尺寸，在建筑主体修建过程中预留窗孔，后期进行标准化制作。对实际建筑而言，当房间的朝向不同时，房间内受阳光辐射的热量不同，如夏季南向房间的热量少于北向房间的热量，使得房间的舒适性有差异。同时，不同朝向建筑的接受自然风的程度也不尽相同。而现有窗户通常类型和结构单一，不能将不同房间的采光，通风，等因素进行综合考虑，没有将建筑耗能降到最低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种模块化立面窗，其有利于装配式施工，节能效果更好，有利于提高遮阳效果，保障自然通风，改变建筑外立面造型，使得不同的房间受阳光辐射的热量尽量一致，减少因朝向或布局差异而造成的房间的舒适性差异过大，使得每个房间遮阳效果的上下限，自然通风效果的上下限保障在一定范围内。
5.本实用新型的另一个目的是提供一种联合型遮阳通风结构，其由上述模块化立面窗上下装配和左右装配形成，有利于保障建筑外立面靠窗房间，整体的遮阳效果和自然通风效果，限制整个建筑的遮阳效果的上下限，与自然通风效果的上下限。
6.针对模块化立面窗这一技术主题来说，包括并排相邻的两个立面窗，以及位于两个立面窗之上的水平外墙板，两个立面窗之间设有竖向外墙板，竖向外墙板上端固接水平外墙板，所述立面窗包括窗玻璃和窗框，窗框位于窗玻璃与水平外墙板之间，所述竖向外墙板包括位于建筑中的第一竖向部分和位于建筑外的第二竖向部分，所述位于建筑外的第二竖向部分具有相邻于立面窗的倾斜面，而且倾斜面与立面窗之间的夹角范围为900～1800，所述水平外墙板包括位于建筑内的第一水平部分，和位于建筑外的第二水平部分，所述第二水平部分上表面具有水平缝，使得与另一个模块化立面窗进行上下装配时，所述水平缝存在于另一个模块化立面窗的第二竖向部分与本模块化立面窗第二水平部分之间，所述第二水平部分具有高度高于第一水平部分的梁段，梁段紧贴构造墙体侧面，第一水平部分承接构造墙体底面，其超过构造墙体的部分的竖向截面大致为梯形，且梯形上的短边朝向墙外，梯形的斜边与第二竖向部分竖向截面底边共同构成的形状为水平缝的形状。
7.水平外墙板、竖向外墙板将立面窗围起来，以提高每个房间的遮阳效果，和保障自然通风的进入范围，从而达到遮阳效果整体抬升，自然通风范围整体缩小，以保障每个房间的遮阳效果，通风效果尽量一致，以提供标准化条件的房间，有利于改善如医院病房由于房间位置而引起的舒适性差异过大的问题。角形的水平缝越靠向墙外，宽度越大，使得其能够适应墙外表面受温度的影响产生的更大的变形，而墙内表面受温度变形的影响较小，相应
的变形较小，而水平缝的宽度也较小，从而使得渐变的温度变形与渐变的水平缝宽度相适应。
8.第一竖向部分装配在建筑内，有利于第二竖向部分建筑外的固定，倾斜面有利于提升采光效果，第一水平部分装配在建筑内，有利于第二水平部分建筑外的固定。水平缝可以提供温度变形的空间，及保障一定的装配空间。
9.作为模块化立面窗进一步的改进，所述第一水平部分固接在钢架上，钢架设置在吊顶内，并固接在结构楼板上。
10.第二水平部分通过钢架固定在结构楼板上，减少了热量传递，提高了建筑节能的效果，吊顶封闭了钢架，不仅美观，更进一步防止热量流失，提高了保温效果。
11.作为模块化立面窗进一步的改进，所述钢架穿接第一水平部分与构造墙体，构造墙体下端连接第一水平部分，上端越过结构楼板，并具有朝向建筑内的凸部，并连接在结构楼板上表面，沿所述构造墙体外表面沾附有不透明玻璃，所述不透明玻璃下端连接第一水平部分，上端连接上一楼层的窗框底部。
12.构造墙体下端固在钢架上，上端固定在结构楼板上，表面附着有不透明玻璃，不透明玻璃，防止光线穿过，减少热量流入，以增强外墙面遮阳效果。
13.作为模块化立面窗进一步的改进，所述第一水平部分表面还连接横梁，横梁一端邻接窗框上部侧面，另一端连接横墙下端，横墙上端连接在吊顶上。
14.横梁和横墙进一步封闭第二水平部分，防止热量传递至室内。
15.作为模块化立面窗进一步地改进，所述凸部上设有沿其轴向布设的长凳，所述吊顶上布设嵌入式暗槽灯。
16.窗边长凳有利于使用者靠窗坐，提高舒适性，嵌入式暗槽灯进一步补充光照。
17.针对联合型遮阳通风结构这一技术主题来说，包括上述的模块化立面窗，多个模块化立面窗进行上下装配，和左右装配，成型在建筑外立面上，使得立面窗两侧都设有竖向外墙板，在进行左右装配时，沿建筑外立面水平走向，间隔排布的多个第二竖向部分的水平横截面，顺建筑外立面横向宽度逐个变大或逐个变小，宽度更大的第二竖向部分具有与立面窗之间的夹角更大的倾斜面，与此相应的，水平横截面垂直于建筑外立面的长度更小。
18.上述结构，使得建筑外立面在早晨至午间，阳光逐渐强烈时，离太阳越近的位置的第二竖向部分，其水平横截面横向宽度越小，受光照射面积就更小，传热更小，水平横截面垂直于建筑外立面的长度更大，遮阳效果就更好，而顺建筑外立面走向，水平横截面横向宽度逐个变大，水平横截面垂直于建筑外立面的长度逐个变小，使得离太阳远的位置或建筑外立面偏的位置，增加其光照面积，和改善采光效果。以使得每个房间的遮阳、采光效果得以均衡，以尽量保持一致。
19.本实用新型使用联合型遮阳通风结构的智能化设计方法制造，具体包括如下步骤：
20.s1：上述的联合型遮阳通风结构的结构组成，给定各构件设计尺寸允许范围；
21.s2：使用相应的建模软件，调用相应的插件，对所要分析的建筑结构进行建模；
22.s3：在相应的建模软件中输入给定的结构构件尺寸范围，当地全年风速风向统计数据，当地全年日照时间及相关数据；
23.s4：运行室内室外通风环境分析功能，日照分析功能，温度热分析功能，能耗分析
功能，针对建筑外立面不同部位和不同能耗计算结果，根据给定的人体舒适性指标、最小能耗、日照时间最低限值，生成不同的顺建筑外立面横向分布的竖向外墙板，相应的，不同的竖向外墙板其第一竖向部分满足顺建筑外立面走向，宽度逐个变大或逐个变小，从而得到不同的竖向外墙板的尺寸，倾斜面的尺寸和角度；而且不同的竖向外墙板，其适配的模块化立面窗组件的构件尺寸进行相应调整；
24.s5：将s4得到的计算结果归并优化成可拼装的单元模块；
25.s6：对单元模块进行相应的节点分缝设计，并采用相应的材料进行装配式生产。
26.进行合理节点分缝设计，采用合理材料进行装配式生产，既可以满足装配式计算需求，又能满足抗风防水等要求。
27.作为智能化设计方法进一步的改进，所述建模软件为ecotect软件，所述插件为grasshopper插件。
28.模块化外立面窗包括两组玻璃窗、两组竖向外墙板作为垂直遮阳板和一件水平外墙板作为横向遮阳板；所述横向遮阳板位于玻璃窗上方，所述垂直遮阳板位于玻璃窗两侧。所述模块化外立面窗连接于楼板上，并与上方模块化外立面窗重叠。所述垂直遮阳板和所述横向遮阳板设计倾斜向外。所述垂直遮阳板的厚度沿宽度方向逐渐加深。本实用新型窗户结构全部采用模块化，结构尺寸及构件倾斜角度，根据智能化设计方法考虑全年气候风环境及光照作用下的能耗分析，结合通风、温度、人体舒适性等指标，适应不同的环境，本实用新型模块化外立面窗可以根据不同朝向的房间进行不同的改变，从而适应不同的环境，保证不同朝向的房间内受阳光辐射的热量尽量一致，减少因朝向差异而造成的房间的舒适性差异。
附图说明
29.图1为实施例的竖向剖面结构示意图。
30.图2为实施例的横向坡面结构示意图。
31.附图标记：1、立面窗；1a、窗玻璃；1b、窗框；2、水平外墙板；21、第一水平部分；22、第二水平部分；23、水平缝；3、竖向外墙板；31、第一竖向部分；32、第二竖向部分；33、倾斜面；4、钢架；5、吊顶；6、结构楼板；7、构造墙体；8、不透明玻璃；9、横梁；10、横墙；11、长凳；12、嵌入式暗槽灯。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的
规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.实施例1
35.如图1-图2所示，一种模块化立面窗，包括并排相邻的两个立面窗1，以及位于两个立面窗之上的水平外墙板2，两个立面窗1之间设有竖向外墙板3，竖向外墙板3上端固接水平外墙板2，所述立面窗1包括窗玻璃1a和窗框1b，窗框1b位于窗玻璃1a与水平外墙板2之间，所述竖向外墙板3包括位于建筑中的第一竖向部分31和位于建筑外的第二竖向部分32，所述位于建筑外的第二竖向部分32具有相邻于立面窗1的倾斜面33，而且倾斜面33与立面窗1之间的夹角范围为900～1800，所述水平外墙板2包括位于建筑内的第一水平部分21，和位于建筑外的第二水平部分22，所述第二水平部分22上表面具有水平缝23，使得与另一个模块化立面窗进行上下装配时，所述水平缝23存在于另一个模块化立面窗的第二竖向部分32与本模块化立面窗第二水平部分22之间。
36.水平外墙板2、竖向外墙板3将立面窗1围起来，以提高每个房间的遮阳效果，和保障自然通风的进入范围，从而达到遮阳效果整体抬升，自然通风范围整体缩小，以保障每个房间的遮阳效果，通风效果尽量一致，以提供标准化条件的房间，有利于改善如医院病房由于房间位置而引起的舒适性差异过大的问题。角形的水平缝越靠向墙外，宽度越大，使得其能够适应墙外表面受温度的影响产生的更大的变形，而墙内表面受温度变形的影响较小，相应的变形较小，而水平缝的宽度也较小，从而使得渐变的温度变形与渐变的水平缝宽度相适应。
37.第一竖向部分31装配在建筑内，有利于第二竖向部分32建筑外的固定，倾斜面31有利于提升采光效果，第一水平部分21装配在建筑内，有利于第二水平部分22建筑外的固定。水平缝23可以提供温度变形的空间，及保障一定的装配空间。
38.在本实施例中，所述第二水平部分22固接在钢架4上，钢架4设置在吊顶 5内，并固接在结构楼板6上。
39.第二水平部分22通过钢架4固定在结构楼板6上，减少了热量传递，提高了建筑节能的效果，吊顶5封闭了钢架4，不仅美观，更进一步防止热量流失，提高了保温效果。
40.在本实施例中，所述钢架4穿接第一水平部分21与构造墙体7，构造墙体7 下端连接第一水平部分21，上端越过结构楼板6，并具有朝向建筑内的凸部，并连接在结构楼板6上表面，沿所述构造墙体7外表面沾附有不透明玻璃8，所述不透明玻璃8下端连接第二水平部分21，上端连接上一楼层的窗框1b底部。
41.构造墙体7下端固在钢架4上，上端固定在结构楼板6上，表面附着有不透明玻璃8，不透明玻璃8，防止光线穿过，减少热量流入，以增强外墙面遮阳效果。
42.在本实施例中，所述第一水平部分21下表面还连接横梁9，横梁9一端邻接窗框1b上部侧面，另一端连接横墙10下端，横墙10上端连接在吊顶5上。
43.横梁9和横墙10进一步封闭第一水平部分21，防止热量传递至室内。
44.横梁9和横墙10为木质。
45.在本实施例中，所述凸部上设有沿其轴向布设的长凳11，所述吊顶5上布设嵌入式
暗槽灯12。
46.窗边长凳有利于使用者靠窗坐，提高舒适性，嵌入式暗槽灯12进一步补充光照。
47.遮阳板与实际建筑外墙分离，以提供遮阳效果，提高使用者的舒适度并降低建筑能耗。从经济效益，功能效率出发，同时兼顾视觉美观。参数化设计通过控制直板的宽度和深度，派生出六到十二种模块。这种几何形状在表面的细微的变化，将在视觉上实现自然律动的效果。模块可以预制，以提供简单的负载和链接方法，与一般高性能非幕墙窗户无异。高效一体的保温系统。预制更可提供精准，高品质，快速组装的成品。
48.本实用新型模块化外立面窗的每个模块尺寸为4.2m(宽)*3.9m(高)，包括两组玻璃窗，两组竖向外墙板作为垂直遮阳板和一件水平外墙板作为横向遮阳架。每一组模块连接于楼板上，并与上方模块重叠，形成一体保温屏帐。垂直和横向遮阳板形状设计微斜向外，避免水滴进窗。每间病房均配备两组玻璃窗，提供足够阳光，可开窗也便于通风。此外，房间横向遮阳架位于离地2.1米，提供阻挡多余太阳辐射和眩光的效果。同时为探访家人提供舒适窗边座位。
49.实施例2
50.一种联合型遮阳通风结构，包括上述的模块化立面窗，多个模块化立面窗进行上下装配，和左右装配，成型在建筑外立面上，使得立面窗1两侧都设有竖向外墙板3，在进行左右装配时，沿建筑外立面水平走向，间隔排布的多个第二竖向部分32的水平横截面，顺建筑外立面横向宽度逐个变大或逐个变小，宽度更大的第二竖向部分32具有与立面窗1之间的夹角更大的倾斜面33，与此相应的，水平横截面垂直于建筑外立面的长度更小。
51.上述结构，使得建筑外立面在早晨至午间，阳光逐渐强烈时，离太阳越近的位置的第二竖向部分32，其水平横截面横向宽度越小，受光照射面积就更小，传热更小，水平横截面垂直于建筑外立面的长度更大，遮阳效果就更好，而顺建筑外立面走向，水平横截面横向宽度逐个变大，水平横截面垂直于建筑外立面的长度逐个变小，使得离太阳远的位置或建筑外立面偏的位置，增加其光照面积，和改善采光效果。以使得每个房间的遮阳、采光效果得以均衡，以尽量保持一致。
52.实施例3
53.一种联合型遮阳通风结构的智能化设计方法，具体包括如下步骤：
54.s1：上述的联合型遮阳通风结构的结构组成，给定各构件设计尺寸允许范围；
55.s2：使用相应的建模软件，调用相应的插件，对所要分析的建筑结构进行建模；
56.s3：在相应的建模软件中输入给定的结构构件尺寸范围，当地全年风速风向统计数据，当地全年日照时间及相关数据；
57.s4：运行室内室外通风环境分析功能，日照分析功能，温度热分析功能，能耗分析功能，针对建筑外立面不同部位和不同能耗计算结果，根据给定的人体舒适性指标、最小能耗、日照时间最低限值，生成不同的顺建筑外立面横向分布的竖向外墙板3，相应的，不同的竖向外墙板3其第一竖向部分31满足顺建筑外立面走向，宽度逐个变大或逐个变小，从而得到不同的竖向外墙板3的尺寸，倾斜面33的尺寸和角度；而且不同的竖向外墙板3，其适配的模块化立面窗组件的构件尺寸进行相应调整；
58.s5：将s4得到的计算结果归并优化成可拼装的单元模块；
59.s6：对单元模块进行相应的节点分缝设计，并采用相应的材料进行装配式生产。
60.进行合理节点分缝设计，采用合理材料进行装配式生产，既可以满足装配式计算需求，又能满足抗风防水等要求。
61.在本实施例中，所述建模软件为ecotect软件，所述插件为grasshopper插件。
62.实施例4
63.模块化外立面窗，包括两组玻璃立面窗1、两组竖向外墙板3作为垂直遮阳板和一件水平外墙板2作为横向遮阳板；所述横向遮阳板位于玻璃窗上方，所述垂直遮阳板位于玻璃窗两侧。所述模块化外立面窗连接于楼板上，并与上方模块化外立面窗重叠。所述垂直遮阳板设计倾斜向外，所述横向遮阳板离地2.3米。所述垂直遮阳板的厚度沿宽度方向逐渐加深。所述垂直遮阳板和所述横向遮阳板的材料为grc(玻璃纤维增强混凝土)，垂直遮阳板和所述横向遮阳板内部填充混凝土。
64.在本实施例中，通过将模块化外立面窗连接于楼板上，并与上方模块化外立面窗重叠，能够形成一体保温屏帐。通过将垂直遮阳板倾斜向外，可避免雨水滴进入窗内。通过将横向遮阳板设置为在一层楼离地2.3米，其他楼层处则位于窗户上方，具有阻挡多余太阳辐射和眩光的效果。垂直遮阳板和所述横向遮阳板，能够保证装配率计算及抗台风受力等多方面需求，且外表材料坚固耐用美观。
65.在本实施例中，垂直遮阳板提供遮阳效果，也将在视觉上实现自然律动的效果，更显窗户的视觉和谐。垂直遮阳板的厚度在外立面宽度方向上逐渐变厚，建筑外立面的逻辑韵律联系遮阳板的宽度与深度，使得建筑的外立面在视觉效果上显得纹理鳞次栉比，舒展蔓延。模块化外立面窗重视功能效率，同时兼顾视觉美观。
66.本实用新型提供的这种智能遮阳通风的窗户结构，模块化外立面窗可以根据不同朝向的房间进行不同的改变，从而适应不同的环境，保证不同朝向的房间内受阳光辐射的热量一致，减少因朝向差异而造成的房间的舒适性差异。实施例2
67.本实施例提供了一种智能遮阳通风的窗户结构设计方法，所述方法用于设计实施例1中所述智能遮阳通风的窗户结构，具体包括如下步骤：
68.s1：给定各构件一定的设计尺寸允许范围；
69.s2：利用grasshopper插件及ecotect软件，对所要分析的建筑结构进行建模；
70.s3：在ecotect软件输入s1中给定的结构构件尺寸范围、当地全年风速风向统计数据、当地全年日照时间等数据；
71.s4：运行室内室外通风环境分析，日照分析，温度热分析，能耗分析，针对建筑立面不同部位和不同能耗计算结果，根据给定的人体舒适性指标、最小能耗、日照时间最低限值，生成统一风格的不同尺寸或不同朝向的外立面造型及对应的尺寸；
72.s5：将s4得到的计算结果归并优化成可拼装的单元模块；
73.s6：对单元模块进行合理节点分缝设计，并采用合理材料进行装配式生产。
74.在本实施例中，进行参数化的遮阳及风环境分析，可快速响应建筑改动，用于求得更为合理的模块化外立面窗。根据分析数据云图，针对立面不同部位和不同能耗计算结果，根据算法，生成统一风格的不同尺寸或不同朝向的外立面造型，用于满足遮阳和通风需求。将计算结果归并优化成有限的单元模块，能够方便进行工厂预制生产，节省成本，控制质量，减少工期长，提高效率，能够将建筑能耗降为最低。进行合理节点分缝设计，采用合理材料进行装配式生产，既可以满足装配式计算需求，又能满足抗风防水等要求。
75.模块化外立面窗包括两组玻璃窗、两组竖向外墙板作为垂直遮阳板和一件水平外墙板作为横向遮阳板；所述横向遮阳板位于玻璃窗上方，所述垂直遮阳板位于玻璃窗两侧。所述模块化外立面窗连接于楼板上，并与上方模块化外立面窗重叠。所述垂直遮阳板和所述横向遮阳板设计倾斜向外。所述垂直遮阳板的厚度沿宽度方向逐渐加深。本实用新型窗户结构全部采用模块化，结构尺寸及构件倾斜角度，根据智能化设计方法考虑全年气候风环境及光照作用下的能耗分析，结合通风、温度、人体舒适性等指标，适应不同的环境，本实用新型模块化外立面窗可以根据不同朝向的房间进行不同的改变，从而适应不同的环境，保证不同朝向的房间内受阳光辐射的热量尽量一致，减少因朝向差异而造成的房间的舒适性差异，如在夏季，南北两侧的房间受阳光辐射的热量的差异为南少北多，最后衍生出来的南北差异为北侧相对于南侧需要更小的外窗，遮阳外伸的宽度更小，因此横向遮阳板的宽度更小。而东西两侧的房间因为夏天东晒、西晒的原因需要更小的外窗，而遮阳板的外伸宽度对于遮阳的影响不大，故东西两侧可以缩小玻璃窗。
76.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围之内。