专利名称：移动式保温隔热百叶窗及其自动控制方法
技术领域：
本发明涉及一种百叶窗及其百叶窗的自动控制方法。
背景技术：
随着我国对建筑节能工作的日益关注，针对建筑围护结构热工性能的要求也越来越高。外窗是建筑室内外热量交换的主要区域，外窗负荷可占建筑总热负荷的30% _40%。可见提高外窗的热工性能对降低建筑采暖、空调能耗有着极其重要的意义。我国的夏热冬冷地区的住宅冬季有保温、太阳能热利用的需求，夏季有隔热通风的要求。目前很多建筑采用双层玻璃外窗，使得外窗的内、外侧玻璃之间形成一个宽度约为200-300mm的空气夹层，虽然能够起到一定的保温、隔热作用，但是由于玻璃的传热系数较大，而在夏季大量热量，尤其是太阳辐射热也通过玻璃窗进入室内，使得空调能耗大大增加，不利于该地区的建筑节能。 已有的百叶窗不具有保温隔热的功能，不能自动控制开度、朝向和收起、展开。
发明内容
本发明的目的是提供一种移动式保温隔热百叶窗及其自动控制方法，为了解决玻璃外窗保温性、气密性、通风性差的技术难题，通过采集室外相关的气象参数来控制百叶窗的工作状态，并解决百叶窗不具有保温隔热的功能，不能自动控制开度、朝向和收起、展开的技术问题，还解决现有住宅的围护结构热工性能不高，室内热舒适度不够，建筑高耗能的问题。 为实现本发明的目的，采用了以下技术方案 —种移动式保温隔热百叶窗，包括窗框和窗框内的百叶片，其特征在于 所述百叶片与包在其外周的百叶边框连接，百叶边框的两端连接有固定转轴，所
述固定转轴的一端连接转动电机，另一端连接轴承，转动电机的外壳和轴承的外圈分别与
滑动体固定连接，滑动体包括在滑轨内的滚子、连接于滚子的滚轴和驱动滚子的滑动电机，
滑轨固定在窗框的内侧； 各转动电机和滑动电机分别与中央处理单元的转动指令输出端和滑动指令输出端连接，中央处理单元包括运算器和控制器，运算器的设定输入端用于输入温度阈值和动作阈值，运算器的信号输入端与温度传感器和辐射传感器连接，所述温度传感器和辐射传感器位于百叶窗室外侧，运算器的信号输出端连接控制器，运算器用于将实时监测温度值和室外的太阳辐射强度实时监测值分别与设定的温度阈值和动作阈值进行比较运算和进行百叶开度、朝向、展开或收起工况的逻辑运算，控制器接收运算器的计算结果并控制百叶的开度、朝向、展开或收起工况。 所述百叶片位于双层窗内、外侧玻璃之间的间隙内，或位于单层玻璃窗的内侧。 所述玻璃窗是双层玻璃推拉窗或单层玻璃推拉窗。 所述百叶片的主体是聚苯乙烯发泡保温板或聚苯乙烯挤塑保温板。
4
所述保温板的另一侧粘附有隔热层，隔热层是蜂窝铝板或铝箔。 —种移动式保温隔热百叶窗的自动控制方法，其特征在于步骤如下 步骤一，向中央处理单元的运算器设定端输入温度阈值和动作阈值，并设定自控
模式启动室外温度； 温度阈值包括夏季隔热工况阈值1H、冬季保温工况阈值1Y和介于TH和1Y之间的过渡季节工况阈值L; 动作阈值包括夏季百叶动作阈值Qml和冬季百叶动作阈值Qm2 ; 步骤二，测定室外温度，用温度传感器采集室外气温的逐时值T。，并输送至中央处理单元的运算器； 步骤三，由中央处理单元的运算器计算出室外气温的逐时值的平均值； 步骤四，由中央处理单元的运算器将室外气温的平均值TQ1与温度阈值进行比较； 当室外气温的平均惶Tm > lH时，百叶窗自动进入夏季隔热工况，控制器指使玻璃
窗开闭电机以及百叶转动电机工作，使百叶窗百叶的隔热层朝外、保温侧朝内，玻璃窗处于
开启状态； 当室外气温的平均值T。2 < IY时，百叶窗自动进入冬季保温工况，控制器指使玻璃窗开闭电机以及百叶转动电机工作，使百叶的保温侧朝外、隔热侧朝内，玻璃窗处于关闭状态； 当室外气温的平均值T。3介于lH、lY之间时，则进入过渡季节工况，百叶完全收起，外窗根据使用者喜好，进行人工启闭； 步骤五，测定室外的太阳辐射量，用辐射传感器采集太阳辐射强度实时监测值Qin，并输送至中央处理单元的运算器； 步骤六，中央处理单元的运算器将太阳辐射强度实时监测值Qin与动作阈值进行数据比较和逻辑运算； 在夏季隔热工况下，当太阳辐射强度检测值Qin〉(^时，由中央处理单元的控制器
进行控制判断，指使百叶转动电机和百叶滑动电机工作，百叶沿滑轨完全展开；当太阳辐射
强度检测值0 < Qin < Qml时，由中央处理单元的控制器进行控制判断，指使转动电机工作，
百叶的开度在0-180°之间；当太阳辐射强度检测值9^ = 0(夜间)时，由中央处理单元的
控制器进行控制判断，指使百叶转动电机和百叶滑动电机工作，将百叶完全收起。 在冬季隔热工况下，当太阳辐射强度检测值Qin〉Q^时，由中央处理单元的控制器
进行控制判断，指使百叶转动电机和百叶滑动电机工作，百叶沿滑轨完全收起；当太阳辐射
强度检测值0 < Qin < Qm2时，由中央处理单元的控制器进行控制判断，指使转动电机工作，
百叶的开度在0-180°之间；当太阳辐射强度检测值9^ = 0(夜间)时，由中央处理单元的
控制器进行控制判断，指使百叶转动电机和百叶滑动电机工作，将百叶完全展开。 所述室外气温平均值T。是连续3 5日气温逐时值的平均值，室外气温的逐时值
以及太阳辐射强度的逐时值的监测间隔为30-60min —次。 所述夏季隔热工况阈值TH设定为24 28°C ，冬季保温工况阈值1\设定为12 16°C。 所述夏季百叶动作阈值Q^设定为当地夏季日间平均太阳辐射量的80X 100X，所述冬季百叶动作阈值Qm2设定为当地冬季日间平均太阳辐射量的20X 40X。
5
所述玻璃窗是由控制器自动控制开闭或人工开闭。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果 1、本发明能够用于提高住宅保温、隔热性能，能够在冬季增强外窗的保温性以及气密性，在夏季减少外窗得热，保证通风顺畅。 2.本发明轻便不占用室内空间，安装简单，易于维护，成本低廉。通过与外窗的巧妙结合，充分利用内、外两侧玻璃窗之间的夹层，不需要额外占用室内空间便能有效地提高双层玻璃外窗的保温性以及气密性、隔热性，降低采暖能耗，提高建筑室内热环境的舒适度。 3.本发明移动便捷，可以根据季节的变化调整百叶的状态，保证外窗的保温、遮光、通风等作用。 本发明能够有效提高住宅外窗的热工性能，对于提升室内热环境舒适度，降低住宅的采暖、空调能耗有着积极的作用。
图1是本发明的现场安装示意图； 图2是本发明的结构示意图； 图3是百叶的布置示意图； 图4是本发明俯视形态的构造原理示意图； 图5是本发明的动作机构示意图； 图6是本发明的控制框图； 图7是本发明的控制系统结构图； 图8是本发明的控制流程图； 图9是在冬季工况中百叶完全收起的示意图； 图10是在冬季工况中百叶完全展开的示意图； 图11是在夏季工况中百叶维持一定开度的示意图； 图12是在夏季工况中百叶完全收起的示意图。 附图标记1_温度传感器、2-辐射传感器、3-玻璃外窗、4-保温板、5-中央处理单元、6-隔热层、7-玻璃内窗、8-百叶片、9-百叶边框、10-玻璃窗开闭电机、11-滚轴、12-滑轨、13-滚子、14-轴承支座、15-固定支架、16-固定转轴、17-转动电机、18-滑动电机、19-空气夹层、20-滑动体、21-窗框。
具体实施例方式
结合附图对本发明的实施方式进行说明。 参见图2、图4、图5所示一种移动式保温隔热百叶窗，包括窗框21和窗框内的百叶片8，百叶片与包在其外周的百叶边框9连接，百叶的厚度为30mm，单片百叶的宽度为200-300mm，叶片高度为外窗玻璃盖度的90%，百叶边框宽度为20-30mm，边框材料为不锈钢、塑料以及木料均可，以保护百叶在移动中不受损坏。所述百叶片8的主体是聚苯乙烯发泡保温板或聚苯乙烯挤塑保温板，保温板4的另一侧粘附有隔热层6，隔热层可以是蜂窝铝板或铝箔。
本发明的动作机构百叶边框9的两端连接有固定转轴16，所述固定转轴16的一端连接转动电机17，另一端连接轴承，转动电机17的外壳和轴承的外圈分别与滑动体20固定连接，滑动体20包括在滑轨12内的两个滚子13、连接于两个滚子的滚轴11和驱动滚子的滑动电机18，滑动电机18在滚轴11的中部，滑动电机18上设有轴承支座，滑轨12固定在上下窗框21的内侧。为使百叶能够稳定运行，最好在百叶的底部安装固定支架15，固定支架15的两端与转动电机17的外壳的固定连接。 参见图1现场安装实施例所示，(1)按照单个百叶片8宽度在200-300mm，百叶片厚度30mm以及整个外窗的宽度，确定百叶片8的具体片数。百叶片数以完全展开时可以覆盖整个玻璃的宽度为限。 (2)在一个普通住宅的双层玻璃窗间的空气夹层中，安装滑轨12，再将百叶片依次安装在滑轨上，保证百叶能够实现水平移动与360°旋转顺畅。 (3)在阳光明媚的天气时，将百叶转至与玻璃呈90。后滑动至滑轨的端头，以保证阳光透过玻璃进入室内，提升温度。 (4)在阴冷的天气以及夜晚中，将百叶转至与玻璃平行的状态，完全覆盖窗户，起到保温、减少室内热量向外流失的作用。 参见图6所示，移动式保温隔热百叶窗各转动电机17和滑动电机18分别与中央处理单元5的转动指令输出端和滑动指令输出端连接，中央处理单元5包括运算器和控制器，运算器的设定输入端用于输入温度阈值和动作阈值，运算器的信号输入端与温度传感器和辐射传感器连接，所述温度传感器1和辐射传感器2位于百叶窗室外侧，温度传感器1和辐射传感器2可以是数字式传感器或模拟式传感器，模拟式传感器需经A/D转换器将采集的信号输入运算器中，运算器的信号输出端连接控制器，运算器用于将实时监测温度值和室外的太阳辐射强度实时监测值分别与设定的温度阈值和动作阈值进行比较运算和进行百叶开度、朝向、展开或收起工况的逻辑运算，控制器接收运算器的计算结果并控制百叶的开度、朝向、展开或收起工况。 参见图3所示，外窗的保温性能主要通过其热阻的大小来进行表征。根据传热学的公式，普通双层玻璃窗的热阻R = 2 S 乂 A 1+ S / A ，其中S 乂 A工表示的是玻璃外、内窗的热阻，S/A表示的是空气夹层19的热阻。在空气夹层中安装保温百叶8后，整个外窗的热阻R:2S乂入丄+(S-S2)/入+ S2/入2，艮卩R:2S乂入丄+(S2/入2- 52/入)+5/入，与普通双层玻璃窗的热阻相比，热阻值变化量为(S2/A2-S2/A)。由于保温材料聚苯乙烯的导热系数A 2远小于空气的导热系数A ，因此(S 2/ A 2- S 2/ A )的值恒大于0。说明在空气夹层中安装保温百叶，可以提高外窗的热阻值，也就实现了改善外窗保温性能的目的，且保温百叶的材料导热系数越小，对外窗保温性能的提升越明显。 实施例l参见图7-图IO所示，按照图l将可移动式保温、隔热百叶窗安装后，设定好夏季隔热工况阈值T"冬季保温工况阈值1Y(步骤Sl) ， TH和1Y分别设定为2fC和14°C ，温度传感器1便开始逐时监测室外气温(步骤S2)。当监测的室外气温T。平均值连续三天小于冬季工况阈值1Y时，控制器5发出指令，百叶窗进入冬季工况模式(步骤S3)。在此模式下，百叶自动旋转，将保温层4朝外、隔热层6朝内(步骤S4)，外侧玻璃窗3、内侧玻璃窗7均关闭(步骤S5)。根据室外太阳辐射传感器2的监测，将逐时太阳辐射量Qin与百叶动作阈值Qm2进行比较(步骤S8) ， Qm2设定为当地冬季日间平均太阳辐射量的40 % ，根据比较的结果，百叶将进行三种动作的变化 (1)当太阳辐射监测值QinX^时，此时太阳辐射量较充足，应当充分利用太阳能 来提高室内温度，控制器发出指令，百叶完全收起(步骤S11)，保证充足的阳光进入室内提
高温度。 (2)当0 < Qin < Qm2时，此时进入室内的太阳辐射量迅速降低，而通过玻璃的对流
换热以及冷辐射造成的室内热量损失加大，控制器发出指令，百叶开始转动减小开度(步
骤S12)，起到保温的作用，同时百叶的张角也保证了室内自然采光的需求。 (3)当9^ = 0即进入夜间后，热量完全由室内向室内外流失，且此时也无自然采
光的需求，控制器发出指令，百叶完全展开(步骤S13)，提高外窗的保温性能和密闭性能，
维持室内的温度。 实施例2参见图7、图8、图11、图12所示，温度传感器1逐时监测室外气温(步骤 S2)。当监测的室外气温T。平均值连续三日大于夏季季工况阈值TH时，控制器发出指令，保 温百叶窗进入夏季工况模式(步骤S3)。在此模式下，百叶自动旋转，将隔热层6朝外、保 温层4朝内(步骤S6)，外侧玻璃窗3、内侧玻璃窗7均自动开启(步骤S7)。根据室外太 阳辐射传感器2的监测，将逐时太阳辐射量Qin与百叶动作阈值Qml进行比较(步骤S10)， Qml设定为当地夏季日间平均太阳辐射量的90%，根据比较的结果，百叶将进行三种动作的 变化 (1)当太阳辐射监测值Qin〉 Qml时，此时太阳辐射量大，热量透外窗大量进入室 内，室温迅速升高。控制器发出指令，百叶完全展开(步骤S13)，高反射率的隔热层将绝大 多数的辐射能反射出去，减少了进入室内的热量。 (2)当0 < Qin < Qml时，此时进入室内的太阳辐射量有所下降，但仍需要采取一定 的隔热措施。控制器发出指令，百叶形成一定的开度(步骤S12)，既反射了大多数太阳辐 射，也保证了室内通风，且有利于自然采光。 (3)当9^ = 0即进入夜间后，积蓄了一天的热量需要从室内迅速地散出，此时控制 器发出指令，百叶完全收起(步骤S11)，外窗口成为敞开的通风口，加大了自然通风冷却， 使得室内温度逐渐降低。 实施例3，当监测的室外气温T。平均值介于lY和lH之间时，此时控制器发出指令， 进入过渡季节工况模式。由于过渡季节天气较为舒适，不需要进行额外的保温或隔热措施， 因此控制器发出指令，百叶完全收起，并维持常态，外窗可以根据住户的个人喜好进行开启 与关闭。
权利要求
一种移动式保温隔热百叶窗，包括窗框(21)和窗框内的百叶片(8)，其特征在于所述百叶片(8)与包在其外周的百叶边框(9)连接，百叶边框(9)的两端连接有固定转轴(16)，所述固定转轴(16)的一端连接转动电机(17)，另一端连接轴承，转动电机(17)的外壳和轴承的外圈分别与滑动体(20)固定连接，滑动体(20)包括在滑轨(12)内的滚子(13)、连接于滚子的滚轴(11)和驱动滚子的滑动电机(18)，滑轨(12)固定在窗框(21)的内侧；各转动电机(17)和滑动电机(18)分别与中央处理单元(5)的转动指令输出端和滑动指令输出端连接，中央处理单元(5)包括运算器和控制器，运算器的设定输入端用于输入温度阈值和动作阈值，运算器的信号输入端与温度传感器(1)和辐射传感器(2)连接，所述温度传感器和辐射传感器位于百叶窗室外侧，运算器的信号输出端连接控制器，运算器用于将实时监测温度值和室外的太阳辐射强度实时监测值分别与设定的温度阈值和动作阈值进行比较运算和进行百叶开度、朝向、展开或收起工况的逻辑运算，控制器接收运算器的计算结果并控制百叶的开度、朝向、展开或收起工况。
2. 根据权利要求1所述的移动式保温隔热百叶窗，其特征在于所述百叶片(8)位于 双层窗内、外侧玻璃之间的间隙内，或位于单层玻璃窗的内侧。
3. 根据权利要求2所述的移动式保温隔热百叶窗，其特征在于所述玻璃窗是双层玻 璃推拉窗或单层玻璃推拉窗。
4. 根据权利要求3所述的移动式保温隔热百叶窗，其特征在于所述百叶片(8)的主 体是聚苯乙烯发泡保温板或聚苯乙烯挤塑保温板(4)。
5. 根据权利要求3或4所述的移动式保温隔热百叶窗，其特征在于所述保温板(4)的 另一侧粘附有隔热层(6)，隔热层是蜂窝铝板或铝箔。
6. —种对权利要求5所述移动式保温隔热百叶窗的自动控制方法，其特征在于步骤如下步骤一，向中央处理单元(5)的运算器设定端输入温度阈值和动作阈值，并设定自控 模式启动室外温度；温度阈值包括夏季隔热工况阈值TH、冬季保温工况阈值TL和介于TH和TL之间的过 渡季节工况阈值TG;动作阈值包括夏季百叶动作阈值Qml和冬季百叶动作阈值Qm2 ;步骤二，测定室外温度，用温度传感器(1)采集室外气温的逐时值TO，并输送至中央处 理单元的运算器；步骤三，由中央处理单元(5)的运算器计算出室外气温的逐时值的平均值； 步骤四，由中央处理单元的运算器将室外气温的平均值T01与温度阈值进行比较； 当室外气温的平均值T01 〉TH时，百叶窗自动进入夏季隔热工况，控制器指使玻璃窗开闭电机(10)以及转动电机(17)工作，使百叶窗百叶的隔热层朝外、保温侧朝内，玻璃窗处于开启状态；当室外气温的平均值T02 < TL时，百叶窗自动进入冬季保温工况，控制器指使玻璃窗 开闭电机(10)以及转动电机(17)工作，使百叶的保温侧朝外、隔热侧朝内，玻璃窗处于关 闭状态；当室外气温的平均值T03介于TH、 TL之间时，则进入过渡季节工况，百叶完全收起，外窗根据使用者喜好，进行人工启闭；步骤五，测定室外的太阳辐射量，用辐射传感器(2)采集太阳辐射强度实时监测值Qin，并输送至中央处理单元的运算器；步骤六，中央处理单元的运算器将太阳辐射强度实时监测值Qin与动作阈值进行数据比较和逻辑运算；在夏季隔热工况下，当太阳辐射强度检测值Qin > Qml时，由中央处理单元的控制器进行控制判断，指使转动电机(17)和滑动电机(18)工作，百叶沿滑轨完全展开；当太阳辐射强度检测值O < Qin < Qml时，由中央处理单元的控制器进行控制判断，指使转动电机工作，百叶的开度在0 180°之间；当太阳辐射强度检测值Qin = O(夜间)时，由中央处理单元的控制器进行控制判断，指使百叶转动电机(17)和百叶滑动电机(18)工作，将百叶完全收起；在冬季隔热工况下，当太阳辐射强度检测值Qin > Qm2时，由中央处理单元的控制器进行控制判断，指使转动电机(17)和滑动电机(18)工作，百叶沿滑轨完全收起；当太阳辐射强度检测值O < Qin < Qm2时，由中央处理单元的控制器进行控制判断，指使转动电机工作，百叶的开度在0-180°之间；当太阳辐射强度检测值Qin = O(夜间)时，由中央处理单元的控制器进行控制判断，指使转动电机(17)和滑动电机(18)工作，将百叶完全展开。
7. 根据权利要求6所述的移动式保温隔热百叶窗的自动控制方法，其特征在于所述室外气温平均值TO是连续3 5日气温逐时值的平均值，室外气温的逐时值以及太阳辐射强度的逐时值的监测间隔为30 60min —次。
8. 根据权利要求6所述的移动式保温隔热百叶窗的自动控制方法，其特征在于所述夏季隔热工况阈值TH设定为24 28°C ，冬季保温工况阈值TL设定为12 16°C 。
9. 根据权利要求6所述的移动式保温隔热百叶窗的自动控制方法，其特征在于所述夏季百叶动作阈值Qml设定为当地夏季日间平均太阳辐射量的80% 100 % ，所述冬季百叶动作阈值Qm2设定为当地冬季日间平均太阳辐射量的20% 40%。
10. 根据权利要求6所述的移动式保温隔热百叶窗的自动控制方法，其特征在于所述玻璃窗是由控 器自动控制开闭或人工开闭。
全文摘要
一种移动式保温隔热百叶窗及其自动控制方法，包括窗框和窗框内的百叶片，百叶片与包在其外周的百叶边框连接，百叶边框的两端连接有固定转轴，固定转轴的一端连接转动电机，另一端连接轴承，转动电机的外壳和轴承的外圈分别与滑动体固定连接，各转动电机和滑动电机分别与中央处理单元的转动指令输出端和滑动指令输出端连接，运算器的设定输入端用于输入温度阈值和动作阈值，运算器的信号输入端与温度传感器和辐射传感器连接，运算器的信号输出端连接控制器，控制器接收运算器的计算结果并控制百叶的开度、朝向、展开或收起工况。本发明能够在冬季增强外窗的保温性以及气密性，在夏季减少外窗得热，保证通风顺畅，提高住宅保温、隔热性能。
文档编号G05D23/27GK101787844SQ20101030046
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者何建清, 张广宇, 张鹏, 王岩, 郝俊红 申请人:中国建筑设计研究院