自動控制節(jié)能玻璃百葉窗的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，由自動控制器、角度控制組件、有機玻璃葉片組成，自動控制器包括控制柜、光角度測量器、單片機、低壓電源、啟停與復(fù)位開關(guān)、三極管、步進電機；光角度測量器和啟停與復(fù)位開關(guān)連接低壓電源和單片機；步進電機通過三極管連接低壓電源和單片機，步進電機輸出軸與大齒輪相連，大齒輪通過齒輪鏈與小齒輪相連，小齒輪通過傳動桿連接左葉片軸左側(cè)，左葉片軸右側(cè)連接有機玻璃葉片左側(cè)，傳動桿左側(cè)置于傳動桿固定板上，右側(cè)置于左臺階架上；有機玻璃葉片右側(cè)連接右葉片軸左側(cè)，右葉片軸右側(cè)置于右臺階架。本實用新型具有隔熱特性，同時保持室內(nèi)良好的采光和通風性能，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，可在原有窗戶上直接安裝和改造。
【專利說明】自動控制節(jié)能玻璃百葉窗

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種窗戶，具體涉及一種建筑節(jié)能方面的節(jié)能百葉窗戶。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著近幾十年我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，2011年我國⑶P總量占美國約40%，而能源消 費總量已接近美國，因此提高能源利用效率和節(jié)約能源勢在必行。建筑使用過程中所消耗 的能量，即通常所說的建筑能耗，在社會總能耗中占有很大比例。目前，全世界建筑使用能 耗約占能源總消耗量的30%_40%。若加上建筑材料生產(chǎn)耗能及建筑物使用結(jié)束后的處理耗 能，即廣義的建筑耗能，則高達45%-50%以上。盡管窗戶面積一般只占建筑外圍護結(jié)構(gòu)表面 積的1ΑΓ1/8左右，但窗戶的綜合傳熱能力是墻體的5倍，屋面的5倍，地面的20倍，通過 窗戶損失的采暖和制冷能耗，往往占到建筑圍護結(jié)構(gòu)能耗的40%-50%左右。尤其是夏季白 天通過窗戶進入室內(nèi)的太陽輻射熱也比外墻多得多，窗墻面積比越大，則采暖和制冷的能 耗也越大，因而窗戶是建筑節(jié)能的關(guān)鍵部位。
[0003] 窗戶是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的開口部位，應(yīng)該滿足人們對采光、日照、通風、觀賞方面 的基本要求，同時應(yīng)該具備良好的保溫、隔熱、隔聲性能，因此在對窗戶實行節(jié)能環(huán)保措施 的同時，還應(yīng)盡可能保證為用戶提供安全、舒適、健康、寧靜的生活環(huán)境。傳統(tǒng)的節(jié)能窗戶主 要有中空玻璃，熱反射鍍膜玻璃，低輻射（Low-E)鍍膜中空玻璃，窗簾，百葉窗等，他們均在 隔熱，通風，采光方面有一定優(yōu)勢，但又都不能達到同時兼顧到各方面。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型主要解決傳統(tǒng)節(jié)能窗戶不能同時兼顧到隔熱，采光，通風等的要求，結(jié) 合傳統(tǒng)的玻璃窗和百葉窗而提供一種自動控制節(jié)能玻璃百葉窗。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，由自動控 制器、角度控制組件、有機玻璃葉片、升降操作組件組成，其特點是：自動控制器包括控制 柜、光角度測量器、51單片機、低壓電源、啟停與復(fù)位開關(guān)、三極管、步進電機；光角度測量 器和啟停與復(fù)位開關(guān)連接低壓電源和51單片機；步進電機通過三極管連接低壓電源和51 單片機，步進電機輸出軸與角度控制組件的大齒輪連接，大齒輪通過齒輪鏈與小齒輪連接， 小齒輪通過傳動桿連接左葉片軸左側(cè)，左葉片軸右側(cè)連接有機玻璃葉片左側(cè)，傳動桿左側(cè) 置于傳動桿固定板上，右側(cè)置于左臺階架上；有機玻璃葉片右側(cè)連接右葉片軸左側(cè)，右葉片 軸右側(cè)置于右臺階架。
[0006] 升降操作組件包括軟繩、定滑輪、定滑輪架、轉(zhuǎn)向定滑輪、固定樁；所述軟繩一側(cè)連 接，另一側(cè)依次通過定滑輪、轉(zhuǎn)向定滑輪連接固定樁。
[0007] 光角度測量器為一個四分之一圓筒結(jié)構(gòu)，壁面上均布有條形光敏電阻，光角度測 量器中心開一個條形小縫。
[0008] 有機玻璃葉片由折射率在1. 49以上的有機玻璃制成；有機玻璃葉片背面設(shè)有條 形的直角鋸齒形，有機玻璃葉片高度為100-150mm，厚度為3-6mm。
[0009] 葉片軸左側(cè)為長條形的長方體結(jié)構(gòu)，傳動桿右側(cè)帶有方槽形結(jié)構(gòu)，正常工作時左 葉片軸左側(cè)長方體結(jié)構(gòu)置于傳動桿右側(cè)方槽中。
[0010] 左臺階架堅直部分開有用于架放傳動桿的倒"L"形槽；右臺階架的臺階上裝有小 槽，右葉片軸直接置于右臺階架上；左臺階架和右臺階架厚度大于25mm，臺階高度大于有 機玻璃葉片高度，臺階寬度為15mm。 toon] 有機玻璃葉片兩側(cè)分別設(shè)置有左、右葉片導(dǎo)軌板，左葉片軸和右葉片軸分別從左、 右葉片導(dǎo)軌板中間穿過，并可上下滑動。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)效果是：
[0013] 有機玻璃葉片采用有機玻璃制成，密度低，且經(jīng)久耐用不易損壞，不易對兒童造成 傷害；光角度感應(yīng)器，密布20個以上光敏電阻，能準確測量太陽方位，通過自動控制裝置實 現(xiàn)有機玻璃葉片對太陽直射輻射的全反射，從而起到隔熱的效果；設(shè)計的左臺階架和右臺 階架可以巧妙的實現(xiàn)百葉窗葉片的上下運動，并保持合適間距；美觀外殼罩可將整個節(jié)能 窗戶的大多部分遮住，從而不影響室內(nèi)美觀；整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以在原有窗戶上直接安 裝和改造，方便改造和推廣。
[0014] 本實用新型綜合傳統(tǒng)玻璃窗和百葉窗特點，利用全反射原理，能夠同時保證良好 的隔熱，通風，采光，觀賞要求；通過經(jīng)濟性分析表明，安裝此窗戶，能在短期內(nèi)實現(xiàn)成本回 收。
[0015] 本實用新型可通過自身測量，控制裝置實現(xiàn)有機玻璃葉片對太陽方位角度的跟 蹤，從而保證將絕大部分太陽直射光線反射掉。本實用新型啟停方便，不影響其他窗戶結(jié)構(gòu) 的工作，且安裝，改造方便，便于推廣。根據(jù)以上分析和說明可以得出結(jié)論，本實用新型能夠 很好的實現(xiàn)隔熱特性，同時保證室內(nèi)良好的采光，良好的通風透氣性能，且自動化運行，操 作簡單，具有推廣應(yīng)用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是本實用新型的自動控制器示意圖；
[0018] 圖3是本實用新型的光角度測量器示意圖；
[0019] 圖4a、圖4b是本實用新型的有機玻璃葉片全反射原理示意圖；
[0020] 圖5是本實用新型的百葉窗葉片傳動連接示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的 保護范圍。
[0022] 如圖1，圖2，圖3和圖5所示，一種自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，包括自動控制器、控 制柜2、光角度測量器3、光敏電阻4、51單片機5、低壓電源6、啟停與復(fù)位開關(guān)7、三極管8、 步進電機9、角度控制組件、大齒輪11、小齒輪12、齒輪鏈13、傳動桿14、傳動桿固定板15、 有機玻璃葉片17、左葉片軸18、右葉片軸19、升降操作組件，軟繩21、定滑輪22、定滑輪架 23、轉(zhuǎn)向定滑輪24、固定樁25、主體結(jié)構(gòu)、葉片導(dǎo)軌板27、左臺階架28、右臺階架29、美觀外 殼罩30。
[0023] 上述部件的連接關(guān)系如下：
[0024] 在圖3中，光敏電阻4位于光角度測量器3中；在圖2中，光角度測量器3通過導(dǎo) 線分別與低壓電源6和51單片機5相連；步進電機9通過一根導(dǎo)線與三極管8相連，三極 管8通過導(dǎo)線分別與低壓電源6和51單片機9相連；啟停與復(fù)位開關(guān)7通過導(dǎo)線分別與低 壓電源6和51單片機5相連；51單片機5,低壓電源6,三極管8均位于控制柜2中；步進 電機9與角度控制組件10的大齒輪11相連；在圖1中，大齒輪11通過齒輪鏈13與許多個 小齒輪12相連，小齒輪12連接到傳動桿14的左側(cè)，傳動桿14左側(cè)置于傳動桿固定板15 上，傳動桿14右側(cè)置于主體結(jié)構(gòu)的左臺階架28上；有機玻璃葉片17左側(cè)連接到左葉片軸 18右側(cè)，右側(cè)連接到右葉片軸19左側(cè)；軟繩21 -側(cè)連接有機玻璃葉片17,另一側(cè)依次通過 定滑輪22,轉(zhuǎn)向定滑輪23,到達固定樁25 ;右葉片軸19右側(cè)置于右臺階架29上，左葉片軸 18左側(cè)連接到傳動桿14右側(cè)上，左葉片軸18和右葉片軸19均在葉片導(dǎo)軌板27的限制下 運動；固定樁25位于美觀外殼罩30左側(cè)，美觀外殼罩30將百葉窗除有機玻璃葉片17外的 大部分結(jié)構(gòu)罩住。
[0025] 在圖3中，光角度測量器3為一個四分之一圓筒結(jié)構(gòu)，壁面上均布著條形光敏電阻 4,光敏電阻4數(shù)量以大于20個為宜，以保證測量太陽方位角度的精確性；光角度測量器3 中心開一個條形小縫，從而使太陽方位角度的變化僅體現(xiàn)在空間中一個維度的變化。
[0026] 在圖4b中，有機玻璃葉片17,材料一般選取密度低，且折射率在1.49以上的有 機玻璃制成，且葉片背面制作成條形的直角鋸齒形結(jié)構(gòu)，根據(jù)全反射原理，當太陽光線直射 或近似直射射入時，直射太陽光線幾乎完全被反射掉；有機玻璃葉片17長度依窗戶寬度而 定，有機玻璃葉片17高度一般為100-150mm，厚度為3-6mm。
[0027] 百葉窗葉片一般由多個有機玻璃葉片17共同組成，每個有機玻璃葉片17左右均 開有小孔，兩根軟繩21分別從左右兩側(cè)通過有機玻璃葉片17上面的穿孔將他們串聯(lián)在一 起；對于位置最低的一個有機玻璃葉片17,軟繩21穿過有機玻璃葉片17后在尾端上打上 死結(jié)，通過拉伸軟繩21，實現(xiàn)有機玻璃葉片17升降的操作。
[0028] 在圖5中，左葉片軸18左側(cè)為長條形的長方體結(jié)構(gòu)，傳動桿14右側(cè)帶有方槽形結(jié) 構(gòu)，正常工作時左葉片軸18左側(cè)長方體結(jié)構(gòu)恰好置于傳動桿14右側(cè)方槽中，使左葉片軸18 能跟隨傳動桿14的運動，從而實現(xiàn)葉片角度與太陽角度的變化保持一致。
[0029] 左臺階架28堅直部分開有倒"L"形槽，用于架放傳動桿14 ;右臺階架29的臺階 上裝有小槽，右葉片軸19右側(cè)直接置于右臺階架29上；左臺階架28和右臺階架29厚度一 般大于25_，單個臺階高度稍大于有機玻璃葉片17高度，單個臺階寬度為15_左右。
[0030] 葉片導(dǎo)軌板27分別布置在有機玻璃葉片17兩側(cè)，左葉片軸18和右葉片軸19分 別在葉片導(dǎo)軌板27中堅直上下運動；所述美觀外殼罩30將整個自動控制節(jié)能玻璃百葉窗 除有機玻璃葉片17以外的絕大多數(shù)地方蓋住。
[0031] 本實用新型的技術(shù)原理是，見圖4a、圖4b，直射光線從直角三角形有機玻璃葉片 (以折射率為1. 49為例）的斜邊垂直射入時，根據(jù)全反射原理，光線會沿與射入直線相反的 方向反射回去，對于折射率為1. 49的有機玻璃葉片，當光線以近似垂直的角度射入時(偏 差角范圍約為±4.5° )也會發(fā)生全反射而反射出來。在炎熱的夏天，外界熱量傳入室內(nèi)主 要通過太陽輻射光線的方式，當窗戶全部采用此種形狀的有機玻璃葉片，且有機玻璃葉片 斜邊全部垂直或近似垂直太陽光線時(偏差角范圍約為±4.5° )，就會將絕大部分太陽輻 射光線反射掉，從而實現(xiàn)隔熱，又因為外界其他角度輻射過來的光線絕大多數(shù)與垂直有機 玻璃斜邊的方向偏差較大，不會被反射掉，從而保證了室內(nèi)采光幾乎不受影響。由于太陽朝 升暮落，其相對于窗戶上葉片的角度不斷變化，因此需要有機玻璃葉片也跟著太陽方位一 起變化，根據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，僅需保證有機玻璃葉片斜邊與太陽在上下這一維度上保持一致對 應(yīng)角度關(guān)系即可實現(xiàn)全反射，為此本實用新型設(shè)計一個光角度測量器實現(xiàn)跟蹤測量太陽光 角度，將太陽方位信息傳輸給自動控制器，最后操作角度控制組件實現(xiàn)葉片朝向的自動調(diào) 節(jié)。由于人們有時需要收起百葉窗，以方便對外層窗戶的操作或者擴展視野，為此本發(fā)明通 過升降操作組件中的軟繩實現(xiàn)對有機玻璃葉片的收起和展開的手動操作，當需要收起葉片 時，直接拉起軟繩，并系于固定樁即可；而展開百葉窗葉片時，解開軟繩，輕輕放下，由于每 個有機玻璃葉片的左葉片軸和右葉片軸的長度從上往下依次變短，而左臺階架和右臺階架 從上往下依次往中間靠攏，因此有機玻璃葉片會按次序在保持設(shè)定間距的情況下，右葉片 軸被安放到右臺階架，左葉片軸被安放到傳動桿右端的方槽中，從而使葉片被良好安放。
[0032] 應(yīng)用本實用新型對窗戶實現(xiàn)節(jié)能，包括以下步驟：
[0033] ①展開操作。在開始展開百葉窗有機玻璃葉片17前，檢查窗戶下面是否有其他物 體，防止其他物體損壞有機玻璃葉片17。檢查完畢后，將系在固定樁25上的軟繩21解下， 并緩緩放下軟繩21，使所有有機玻璃葉片17均落在其對應(yīng)的傳動桿14和右臺階架29上。
[0034] ②角度自動調(diào)節(jié)。按下啟停與復(fù)位開關(guān)7的啟停鍵，自控控制器開始工作。自動 控制器中的光角度測量器3將測得的太陽方位角度信息傳輸?shù)?1單片機5中，51單片機5 將控制信號通過傳輸給三極管8,最后使步進電機9開始工作，步進電機9通過帶動連接在 一起的大齒輪11，最后通過齒輪鏈13使一系列的小齒輪12運轉(zhuǎn)，小齒輪12與傳動桿14 一 起運動，傳動桿14通過其右側(cè)的方形槽，帶動左葉片軸18轉(zhuǎn)動，最終實現(xiàn)有機玻璃葉片17 的角度變化，并反射掉太陽直射光線。但無太陽直射光線時（即陰雨天氣，黑夜時)，則不進 行任何動作。
[0035] ③中止或停止運行。當需要中止節(jié)能玻璃百葉窗運行，或者在傍晚時分需要停止 其工作時，首先按下啟停與復(fù)位開關(guān)7的復(fù)位鍵，使有機玻璃葉片17在自動控制器和角度 控制組件的控制下回復(fù)到初始位置。最后通過拉動軟繩21，將有機玻璃葉片17收起，軟繩 21系于固定樁25上。
【權(quán)利要求】
1. 一種自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，由自動控制器、角度控制組件、有機玻璃葉片（17)、 升降操作組件組成，其特征在于：所述自動控制器包括控制柜、光角度測量器（3)、51單片 機（5)、低壓電源（6)、啟停與復(fù)位開關(guān)（7)、三極管（8)、步進電機（9);光角度測量器（3) 和啟停與復(fù)位開關(guān)（7)連接低壓電源（6)和51單片機（5);所述步進電機（9)通過三極 管（8)連接低壓電源（6)和51單片機（5)，所述步進電機（9)輸出軸與角度控制組件的大 齒輪（11)連接，大齒輪（11)通過齒輪鏈（13)與小齒輪（12)連接，小齒輪（12)通過傳動 桿（14)連接左葉片軸（18)左側(cè)，左葉片軸（18)右側(cè)連接有機玻璃葉片（17)左側(cè)，傳動桿 (14)左側(cè)置于傳動桿固定板（15)上，右側(cè)置于左臺階架（28)上；有機玻璃葉片（17)右側(cè) 連接右葉片軸（19)左側(cè)，右葉片軸（19)右側(cè)置于右臺階架（29)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，其特征在于：所述升降操作 組件包括軟繩（21)、定滑輪（22)、定滑輪架（23)、轉(zhuǎn)向定滑輪（24)、固定樁（25);所述軟繩 (21) -側(cè)連接有機玻璃葉片（17)，另一側(cè)依次通過定滑輪（22)、轉(zhuǎn)向定滑輪（24)連接固定 樁（25)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，其特征在于：所述光角度測量器 (3)為一個四分之一圓筒結(jié)構(gòu)，壁面上均布有條形光敏電阻（4)，光角度測量器（3)中心開 一個條形小縫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，其特征在于：所述有機玻璃葉片 (17)由折射率在1. 49以上的有機玻璃制成；有機玻璃葉片（17)背面設(shè)有條形的直角鋸齒 形，有機玻璃葉片（17)高度為100-150mm，厚度為3-6mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，其特征在于：所述左葉片軸（18) 左側(cè)為長條形的長方體結(jié)構(gòu)，傳動桿（14)右側(cè)帶有方槽形結(jié)構(gòu)，正常工作時左葉片軸（18) 左側(cè)長方體結(jié)構(gòu)置于傳動桿（14)右側(cè)方槽中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，其特征在于：所述左臺階架（28) 堅直部分開有用于架放傳動桿（14)的倒"L"形槽；右臺階架（29)的臺階上開有小槽，右葉 片軸（19)右側(cè)直接置于右臺階架（29)上；左臺階架（28)和右臺階架（29)厚度大于25mm， 臺階高度大于有機玻璃葉片（17)高度，臺階寬度為15mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制節(jié)能玻璃百葉窗，其特征在于：所述有機玻璃葉片 (17)兩側(cè)分別設(shè)置有左、右葉片導(dǎo)軌板（27)，左葉片軸（18)和右葉片軸（19)分別從左、右 葉片導(dǎo)軌板（27)中間穿過，并可上下滑動。
【文檔編號】E06B9/262GK203867430SQ201420155659
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】唐萍, 廖伯琴, 曾武勇, 余艷, 李曉巍, 寇采懿 申請人:唐萍