[發明專利]基于熱電光耦合智能窗的建筑柔性調節系統及方法

在審

• 申請號: 202310441656.6
• 申請日: 2023-04-23
• 公開（公告）號: CN116556819A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 孫弘歷;武雙對;林波榮;馬愷盛;黃志軒;張鑫;楊蕙任;田琳玥;汪博文
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: E06B9/264
• 分類號: E06B9/264;E06B9/28;E06B9/38;E06B9/386;E06B9/24;E06B3/66;G02F1/01;G02F1/163;F24F5/00
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 左倩

本發明公開基于熱電光耦合智能窗的建筑柔性調節系統及方法，系統包括熱電光耦合智能窗、環境參數監測模塊、調節控制模塊、百葉板旋轉控制模塊、電致變色玻璃控制模塊、照明設備、直流空調；方法步驟為：1)監測熱電光耦合智能窗所在室內環境的當前環境參數，并傳輸至調節控制模塊；2)對溫度和光照度進行調節。本發明實現了主被動多重可調、深度節能的新型熱電光耦合智能窗一體化構造創新，綜合提升智能窗光熱性能的可調性和靈活性，構建“熱致變色被動為主，電致變色主動為輔，照明及空調設備協同優化”的環境參數傳感調控策略，營造舒適的室內人居環境；構建“供給導向，荷隨源變”的需求響應控制策略，可實現節能和經濟雙重收益。

技術領域

本發明涉及建筑領域，具體是基于熱電光耦合智能窗的建筑柔性調節系統及方法。

背景技術

智能窗是一種由玻璃或其它透明材料等基材和調光材料所組成的調光智能器件，在一定的物理條件下(如光照、電場、溫度)可發生著色或褪色反應，改變自身的顏色狀態，從而有選擇性地吸收或反射外界的熱輻射和阻止內部熱擴散，調節由室外進入室內的光熱強度，在改善室內光熱環境的同時實現節能效益。

熱致變色智能窗的光熱調節完全被動，其光熱特性的改變高度依賴于環境調節和氣候狀況。電致變色智能窗光熱特性的改變需要電力驅動，其光熱性能的調節依賴于人為主動的調控策略，不同的調控策略的節能效果和環境營造效果有很大差異，但是目前對電致變色調控方法的研究仍不夠全面，如果調控不當，會引起不必要的照明能耗和電耗。由于熱致變色玻璃與電致變色玻璃各有優劣，二者的結合可能會取長補短，產生更優的綜合收益，但目前也缺乏對二者集成效果的研究和優化。此外，半透明光伏電池可以同時實現發電和透光，因此在建筑幕墻領域有極大的發展前景。透明光伏的產能可作為電力來源以驅動電致變色性能改變，但是目前關于兩者集成的研究仍停留在電路連接概念層面，極少考慮透明光伏產能與電致變色玻璃、室內用能設備用能特征的匹配，也較少考慮熱致變色、電致變色光熱性能改變前后對室內光熱環境和人體舒適的影響。

已有關于半透明光伏與熱致變色玻璃結合的相關研究。但這些研究大多存在以下缺點：僅考慮了發電效果的提升而未考慮室內光熱性能的優化、忽略了電致變色著色狀態對室內熱環境的影響。

發明內容

本發明的目的是提供基于熱電光耦合智能窗的建筑柔性調節系統，包括熱電光耦合智能窗、環境參數監測模塊、調節控制模塊、百葉板旋轉控制模塊、電致變色玻璃控制模塊、照明設備、直流空調。

所述熱電光耦合智能窗包括從室外到室內依次布置的透明光伏玻璃、熱致變色百葉板和電致變色玻璃。

若干熱致變色百葉板均勻排布在透明光伏玻璃與電致變色玻璃組成的空腔中。

所述熱致變色百葉板的透光率隨溫度升高而降低。

所述百葉板旋轉控制模塊調整熱致變色百葉板的旋轉角度，從而改變熱致變色百葉板所在平面與透明光伏玻璃所在平面的夾角。

所述透明光伏玻璃在太陽輻射作用下發電，并分別為百葉板旋轉控制模塊、電致變色玻璃、調節控制模塊、照明設備、直流空調供電。

電致變色玻璃在通電狀態下的透光率低于未通電狀態下的透光率，透過率隨電壓升高而降低。

所述環境參數監測模塊監測熱電光耦合智能窗所在室內環境的當前環境參數，并傳輸至調節控制模塊。

所述調節控制模塊存儲有預設環境參數范圍。

所述調節控制模塊對當前環境參數和預設環境參數范圍進行比較，并根據比較結果生成熱致變色百葉板調節信號、電致變色玻璃調節信號、照明設備調節信號和/或直流空調調節信號。

所述調節控制模塊將熱致變色百葉板調節信號傳輸至熱致變色百葉板旋轉控制模塊，從而令熱致變色百葉板旋轉控制模塊調整熱致變色百葉板的旋轉角度。