[发明专利]一种零能耗可调变色窗系统

说明书

一种零能耗可调变色窗系统，属于建筑技术研究领域。包括电致变色玻璃、太阳能光伏发电板、蓄电池、控制器和支架调节器五个部分，电致变色玻璃为作为窗户玻璃，在其下端部的外侧面一角通过角度调节装置固定连接太阳能光伏发电板，电致变色玻璃、太阳能光伏发电板、蓄电池分别与控制器连接，控制器用于控制输出电压对电致变色玻璃施加不同的电压。集成发电、蓄电、控制和角度调节功能的变色窗系统，该系统不仅可以主动控制室内的太阳直射与采光效果，影响室内的光热环境舒适性，还能根据太阳光线的位置变化，调节太阳能光伏发电板与太阳光的夹角，高效率利用太阳能，做到零能耗，进一步实现建筑节能。

技术领域

本发明属于建筑技术研究领域。具体涉及通过在电致变色玻璃表面设置太阳能光伏发电板、蓄电、控制和角度调节装置，实现用户根据自身需求和太阳光线变化，达到动态调节室内光热环境目的的一种零能耗窗系统。

背景技术

在建筑中，玻璃是决定室内光热环境的重要因素，太阳光通过透光围护结构照进室内，向建筑传递热量的同时，也为房间带来采光。近年来，新型玻璃材料的兴起尤其是电致变色玻璃的出现，使得动态调节建筑室内的光热环境成为可能。相对于传统玻璃，电致变色玻璃可以有效控制室内的太阳辐射热量，较大幅度降低空调能耗，实现建筑节能；同时，它可使照度水平满足光环境需求的概率增大，提高光环境舒适性。

普通的电致变色玻璃需要外接市政220V交流电，先通过变压装置将高压交流电流转化成低压直流电，再通入电致变色玻璃中，致使改变玻璃透明度和颜色。但是，电致变色玻璃需要在通电和变压的情况下才能实现动态调节室内光热环境的效果，这使得玻璃需要时时通电且能耗增加；在停电情况下，主动控制玻璃着色状态的功能失效。因此，无需市政供电且能主观动态调节的变色窗系统值得研发及应用。

发明内容

为了实现无需市政供电且能主动动态调节室内光热环境的目标，本发明提出一种集成发电、蓄电、控制和角度调节功能的变色窗系统，该系统不仅可以主动控制室内的太阳直射与采光效果，影响室内的光热环境舒适性，还能根据太阳光线的位置变化，调节太阳能光伏发电板与太阳光的夹角，高效率利用太阳能，做到零能耗，进一步实现建筑节能。

本发明为解决其技术问题，采用如下技术方案：一种零能耗可调变色窗系统，包括电致变色玻璃(1)(变色装置)、太阳能光伏发电板(2)(发电装置)、蓄电池(3)(蓄电装置)、控制器(4)(控制装置)和支架调节器(5)(角度调节装置)五个部分，电致变色玻璃(1)为作为窗户玻璃，在其下端部的外侧面一角通过角度调节装置(5)固定连接太阳能光伏发电板(2)，电致变色玻璃(1)、太阳能光伏发电板(2)、蓄电池(3)分别与控制器(4)连接，控制器(4)用于控制输出电压对电致变色玻璃(1)施加不同的电压；同时控制器(4)还用于控制电能的储存和释放；

各部分结构和功能说明如下：

1)变色装置：电致变色玻璃在电场的作用下对光的透过率或吸收率进行主动调控，从而选择性地吸收或反射外界的热辐射并阻止室内热量损失，达到降低建筑能耗，提高室内光环境舒适的目的。玻璃为普通电致变色玻璃，安装大小视设计工况而定。

2)发电装置：利用光电效应原理，太阳能光伏发电板在太阳光的照射下进行发电，之后将不稳定的直流电储存在蓄电池中。发电板材质为单晶硅或多晶硅，大小约占电致变色玻璃面积的10％左右。

3)蓄电装置：利用纳米光触媒物质，促进蓄电装置内的物质进行化学反应，储存不稳定的直流电并持续不断给予电致变色玻璃稳定的直流电。其材质为镍氢或者锂离子蓄电池，容量视电致变色玻璃安装大小而定。

4)控制装置：控制器一共有A，B，C三种控制端，分别与电致变色玻璃(1)、太阳能光伏发电板(2)、蓄电池(3)连接；通过改变蓄电池的输出电压，达到主观动态调节玻璃着色的效果，进而影响室内的光热环境。类型为充放电控制器。