專利名稱：自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)推拉窗，特別涉及一種自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控 制方法。
背景技術(shù)：
自然通風(fēng)是一種不需要消耗人工能源，完全由自然力驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)式建筑 通風(fēng)方式。應(yīng)用自然通風(fēng)技術(shù)的意義在于兩方面 一是自然通風(fēng)帶來(lái)的被動(dòng) 式冷卻可以減少能源消耗；二是它可以清除潮濕和污濁的空氣，提供新鮮清潔的天然空氣，這對(duì)人體的生理和心理健康都有益處。作為建筑節(jié)能領(lǐng)域重 要手段的自然通風(fēng)，創(chuàng)新發(fā)明自然通風(fēng)設(shè)備，最大程度的利用外界自然風(fēng)， 對(duì)于增強(qiáng)建筑節(jié)能效果與改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，都具有非常大的理論及實(shí)用價(jià)值。然而，自然通風(fēng)的主要?jiǎng)恿︼L(fēng)壓與熱壓都存在非常大的波動(dòng)性與不確定 性，此特點(diǎn)造成自然通風(fēng)難于進(jìn)入更深層次建筑實(shí)踐。在對(duì)通風(fēng)量要求不高 的建筑中，自然通風(fēng)完全可以滿足人員的生理與舒適的要求，但最常用的窗 戶卻一直沒有一種直接有效的控制裝置，使自然通風(fēng)的利用最大化。現(xiàn)有技術(shù)中的自然通風(fēng)控制窗，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，制作成本過高，控制缺 乏科學(xué)依據(jù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低的自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗 及其控制方法，以便最大限度的利用自然通風(fēng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗，包括活動(dòng)窗體、固定窗框、中心控制單元、推拉窗開度控制器、設(shè)置于室外的室外溫度傳感器和安裝于固定窗框的框邊上的室內(nèi)外壓差傳感器；其中室 外溫度傳感器和室內(nèi)外壓差傳感器的輸出端接入中心控制單元的信號(hào)輸入 端，所述中心控制單元的信號(hào)輸出端接入控制活動(dòng)窗體開度的推拉窗開度控 制器。作為優(yōu)選方案，上述自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗中，所述室內(nèi)外壓差傳感器安 裝于固定窗框的框邊的中央。作為優(yōu)選方案，上述自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗中，所述固定窗體的上框邊、 下框邊分別向同一側(cè)延伸，所述推拉窗開度控制器設(shè)置于固定窗框的下框邊 的延伸部分上。作為優(yōu)選方案，上述自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗中，所述固定窗框中沒有玻璃， 固定窗框的面積與活動(dòng)窗體的面積相等，所述活動(dòng)窗體沿固定窗框的上框邊、 下框邊移動(dòng)，與固定窗框重合、部分重合或者分離本發(fā)明還提供一種控制上述自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗開度的方法，包括以下 步驟；步驟l，將中心控制單元內(nèi)的操作時(shí)間初始化值為零，并設(shè)置操作周期； 步驟2，室外溫度傳感器、室內(nèi)外壓差傳感器分別向中心控制單元傳輸檢測(cè)到的室外溫度信息和室內(nèi)外壓差信息；步驟3，中心控制單元接收室外溫度傳感器和室內(nèi)外壓差傳感器傳輸來(lái)的檢測(cè)信息，進(jìn)行處理，發(fā)送控制信息至推拉窗開度控制器；步驟4，推拉窗開度控制器根據(jù)中心控制單元發(fā)送來(lái)的控制信息，調(diào)節(jié)活動(dòng)窗體的開度；步驟5，完成上述步驟后，經(jīng)一個(gè)操作周期，再回到步驟2。 上述控制自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗開度的方法，其中，所述步驟3中所述處理為中心控制單元根據(jù)室外溫度傳感器傳與壓差傳感器送來(lái)的溫度值，做出 不同處理(1) 若室外溫度^〉30'C，中心控制單元發(fā)送關(guān)閉活動(dòng)窗體的控制信息至推拉窗開度控制器；自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗的開度百分比Op是水平推拉窗開度百分比，完全打開時(shí)<^ = 100%，完全關(guān)閉時(shí)Op-O;(2) 若室外溫度為20。C^/。S3(TC，中心控制單元分析室內(nèi)外壓差傳 感器傳輸來(lái)的室內(nèi)外壓差信息，如果室內(nèi)外壓差A(yù)P為0叫AP卜9，中心控 制單元發(fā)送開度百分比Op =1-^/9的控制信息至推拉窗開度控制器，如果 室內(nèi)外壓差A(yù)P為|AP| > 9,中心控制單元發(fā)送開度百分比Op = 0的控制信息 至推拉窗開度控制器；當(dāng)室內(nèi)壓力大于室外壓力時(shí)，AP為正壓，反之，AP為負(fù)壓，AP的單 位為Pa;(3) 若室外溫度為12。C〈^〈2(TC,中心控制單元發(fā)送開度百分比 % = 5%的控制信息至推拉窗開度控制器；(4) 若室外溫度為^?！?2。C，中心控制單元發(fā)送開度百分比<^=0的 控制信息至推拉窗開度控制器。上述控制自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗開度的方法，其中，在使用自然通風(fēng)自動(dòng) 推拉窗的房間，最大人數(shù)N滿足以下公式的要求其中，Q^為窗口對(duì)流系數(shù)，估算一般取0.6，為無(wú)因次量；『為窗口寬其中A為大開口換氣量，^的計(jì)算公式如下:度，單位為m; H為窗口高度，單位為m; g重力加速度，單位為m/s人^ 為室外熱力學(xué)溫度，單位為K;五為室內(nèi)總得熱量，單位為J; Cp為空氣比 熱容，單位為J/(m3 。C)。本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、 本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法不必人為控制窗的開度， 完全由窗自身進(jìn)行自動(dòng)控制，開度大小由室內(nèi)空氣品質(zhì)及人體熱舒適性研究 成果來(lái)決定，因此使用本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法非常方便， 有利于身體健康，而且節(jié)能。2、 本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法根據(jù)熱壓大開口理論，確定本窗的應(yīng)用場(chǎng)所限制，保證室內(nèi)空氣品質(zhì)與人員安全。3、 本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法結(jié)構(gòu)與控制方法簡(jiǎn)單，大 大降低了成本，有利于進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)踐。


圖1為本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗處于關(guān)閉狀態(tài)的示意圖； 圖2為本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗處于部分開啟狀態(tài)的示意圖； 圖3為本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗處于完全開啟狀態(tài)的示意圖。 在上述附圖中l(wèi)一室外溫度傳感器2—室內(nèi)外壓差傳感器3—中心控制單元 4一推拉窗開度控制器5 —活動(dòng)窗體 6—固定窗框具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖具體說(shuō)明本發(fā)明一種較優(yōu)實(shí)施方式。 本實(shí)施例應(yīng)用的房間，最大人數(shù)N滿足以下公式的要求3G '其中仏為大開口換氣量，《,的計(jì)算公式如下:1丄，1五&其中，CD為窗口對(duì)流系數(shù)，估算一般取0.6,為無(wú)因次量；『為窗口寬度，單位為m; i/為窗口高度，單位為m; g重力加速度，單位為m/s、 T。，為室外熱力學(xué)溫度，單位為K;五為室內(nèi)總得熱量，單位為J; Cp為空氣比熱容，單位為j/(m3 。C)。參見圖1，實(shí)施例采用的自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗包括室外溫度傳感器1、室內(nèi)外壓差傳感器2、中心控制單元3，推拉窗開度控制器4、活動(dòng)窗體5和固 定窗框6;其中設(shè)置于窗外的室外溫度傳感器1將檢測(cè)到的室外溫度信息傳輸給與室外溫度傳感器1連接的中心控制-龜元3內(nèi)；安裝于固定窗框6的框邊的中央的所述室內(nèi)外壓差傳感器2檢測(cè)室內(nèi)外壓力差，并將該信息傳輸?shù)脚c所述室內(nèi)外壓差傳感器2連接的中心控制單元3內(nèi)；置于室內(nèi)的中心控制單元3的輸入端分別與室外溫度傳感器1、室內(nèi)外壓差傳感器2連接，接收 室外溫度傳感器1和室內(nèi)外壓差傳感器2傳輸來(lái)的信息，其輸出端與推拉窗 開度控制器4連接，向推拉窗開度控制器4輸送控制信息。所述固定窗體6的上框邊、下框邊分另;」'向同一側(cè)延伸；推拉窗開度控制 器4設(shè)置于固定窗框6的下框邊的延伸部分上，與活動(dòng)窗體5連接，接收中 心控制單元3的控制信息，控制活動(dòng)窗體5的開度；所述活動(dòng)窗體5根據(jù)接 收到的開度信息沿推拉窗開度控制器4的上框邊、下框邊及固定窗框6的上 框邊延伸部分、下框邊延伸部分移動(dòng)。所述固定窗框6的面積與活動(dòng)窗體5相等，所述活動(dòng)窗體5沿固定窗框 6的上框邊延伸部分、下框邊延伸部分ii時(shí)，可與固定窗框窗重合、部分重合或者分離。相應(yīng)的，控制上述自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗開度的方法，包括以下步驟； 步驟l，將中心控制單元3內(nèi)時(shí)間初始化值為零，并設(shè)置好操作周期，本實(shí)施例中設(shè)置的操作周期根據(jù)建筑地區(qū)的氣候、環(huán)境特點(diǎn)設(shè)置，操作周期為1小時(shí)；步驟2，室外溫度傳感器l、室內(nèi)外壓差傳感器2分別向中心控制單元3 傳輸檢測(cè)信息；步驟3，中心控制單元3接收室外溫度傳感器1和室內(nèi)外壓差傳感器2 傳輸來(lái)的檢測(cè)信息，進(jìn)行處理，發(fā)送控制信息至推拉窗開度控制器4;中心控制單元3根據(jù)室外溫度傳感器1與室內(nèi)外壓差傳感器傳送來(lái)的溫 度值，做出不同處理(1) 若室外溫度^)〉3(TC，中心控制單元3發(fā)送關(guān)閉活動(dòng)窗體5的控 制信息至推拉窗開度控制器4;當(dāng)室外溫度^在30攝氏度以上， 一般為比較炎熱的夏季，已不宜進(jìn)行開 窗通風(fēng)，應(yīng)采取關(guān)窗，使用空調(diào)降溫。所以，此時(shí)自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗的開 度百分比Op應(yīng)為零，即關(guān)閉活動(dòng)窗體5，如圖l所示；自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗的開度百分比Op是水平推拉窗開度百分比，完全打 開時(shí)<^=100%，完全關(guān)閉時(shí)^=0;(2) 若室外溫度為2(TCS;《3(TC,中心控制單元3分析室內(nèi)外壓差 傳感器2傳輸來(lái)的室內(nèi)外壓差信息，如果室內(nèi)外壓差A(yù)P為0叫APl〈9，中 心控制單元3發(fā)送開度百分比0^:^1-AP/9的控制信息至推拉窗開度控制 器4，如果室內(nèi)外壓差A(yù)P為IAP| > 9 ，中心控制單元3發(fā)送開度百分比Op = 0 的控制信息至推拉窗開度控制器4;、""在此溫度區(qū)間，最適宜自然通風(fēng)，推拉窗面積僅考慮兩側(cè)壓差大小及風(fēng) 速，室內(nèi)外壓差A(yù)P的絕對(duì)值在9帕以內(nèi)，窗口處風(fēng)速一般小于3m/s，比較適宜自然通風(fēng)，而室內(nèi)外壓差A(yù)P的絕對(duì)值大于9帕?xí)r，風(fēng)速大于3m/s，會(huì) 引起室內(nèi)紙張飛揚(yáng)與較強(qiáng)的吹風(fēng)感，不宜開窗；當(dāng)室內(nèi)壓力大于室外壓力時(shí)，AP為正壓，反之，AP為負(fù)壓，AP的單 位為Pa;(3) 若室外溫度為12。C〈、〈2(TC，中心控制單元3發(fā)送開度百分比 Op = 5%的控制信息至推拉窗開度控制器4;在此溫度區(qū)間，只需要少量的自然通風(fēng)，以滿足人體的需求，因此自然 通風(fēng)自動(dòng)推拉窗的開度百分比被固定在5%;(4) 若室外溫度為^ < 12°C ，中心控制單元3發(fā)送開度百分比Op = 0的 控制信息至推拉窗開度控制器4;室外溫度低于12攝氏度時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)密封，進(jìn)行建筑保溫，此時(shí)應(yīng)該關(guān)閉活動(dòng)窗體5，即開度百分比Op二0;步驟4，推拉窗開度控制器4根據(jù)中心控制單元3發(fā)送來(lái)的控制信息，調(diào)節(jié)活動(dòng)窗體5的開度；推拉窗開度控制器4根據(jù)中心控制單元3發(fā)送來(lái)的控制信息，調(diào)節(jié)活動(dòng)窗體5處于完全關(guān)閉狀態(tài)，如圖l所示，或調(diào)節(jié)活動(dòng)窗體5處于部分開啟狀態(tài)，如圖2所示，或調(diào)節(jié)活動(dòng)窗體5處于完全開啟狀態(tài)，如圖3所示； 步驟5，完成上述調(diào)節(jié)，再經(jīng)一小時(shí)的操作時(shí)間后，回到步驟2。 本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組成元件較少，大大降低了成本。 本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法根據(jù)室內(nèi)外壓差、室外溫度兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制推拉窗開度，控制策略科學(xué)明確，為自然通風(fēng)這種建筑節(jié)能技術(shù)提供了實(shí)際有效的設(shè)備。本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法適用地域廣，特別適用于四季 區(qū)別明顯、冬冷夏熱地區(qū)。
權(quán)利要求
1、一種自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗，包括活動(dòng)窗體(5)和固定窗框(6)，其特征在于，還包括中心控制單元(3)、推拉窗開度控制器(4)、設(shè)置于室外的室外溫度傳感器(1)和安裝于固定窗框(6)框邊上的室內(nèi)外壓差傳感器(2)；其中室外溫度傳感器(1)和室內(nèi)外壓差傳感器(2)的輸出端接入中心控制單元(3)的信號(hào)輸入端，所述中心控制單元(3)的信號(hào)輸出端接入控制活動(dòng)窗體(5)開度的推拉窗開度控制器(4)。
2、 如權(quán)利要求l所述的自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗，其特征在于，所述室內(nèi)外壓差傳感器(2)安裝于固定窗框(6) feii邊的中央。
3、 如權(quán)利要求l、 2所述的自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗，其特征在于，所述固 定窗體(6)的上框邊、下框邊分別向同一側(cè)延伸，所述推拉窗開度控制器(4) 設(shè)置于固定窗框(6)的下框邊的延伸部分上。
4、 如權(quán)利要求l、 2所述的自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗，其特征在于，所述固 定窗框(6)與活動(dòng)窗體(5)的面積相等，所述活動(dòng)窗體(5)沿固定窗框(6) 的上框邊、下框邊移動(dòng)，與固定窗框(6)重合、部分重合或者分離。
5、 一種控制權(quán)利要求1所述自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗開度的方法，其特征在 于，包括以下步驟步驟l，將中心控制單元內(nèi)的操作時(shí)間初始化值為零，并設(shè)置操作周期;步驟2，室外溫度傳感器(1)、室內(nèi)外壓差傳感器(2)分別向中心控制 單元(3)傳輸檢測(cè)到的室外溫度信息和室內(nèi)外壓差信息；步驟3，中心控制單元(3)接收室外溫度傳感器(1)和室內(nèi)外壓差傳 感器(2)傳輸來(lái)的檢測(cè)信息，進(jìn)行處理，發(fā)送控制信息至推拉窗開度控制器 (4);步驟4，推拉窗開度控制器(4)根據(jù)中心控制單元(3)發(fā)送來(lái)的控制信息，調(diào)節(jié)活動(dòng)窗體(5)的開度；步驟5，完成上述步驟后，經(jīng)一個(gè)操作周期，再回到步驟2。
6、 如權(quán)利要求5所述控制自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗開度的方法，其特征在于，所述步驟3中處理分為以下方式(1) 若室外溫度^〉3(TC，中心控制單元(3)發(fā)送關(guān)閉活動(dòng)窗體(5) 的控制信息至推拉窗開度控制器(4)，即水平推拉窗開度的自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗的開度百分比<^=0;(2) 若室外溫度為20。C^^《3(TC，中心控制單元(3)分析室內(nèi)外壓 差傳感器(2)傳輸來(lái)的室內(nèi)外壓差信息，如果室內(nèi)外壓差A(yù)P為0叫AP卜9， 中心控制單元(3)發(fā)送開度百分比0p二l-AP/9的控制信息至推拉窗開度 控制器(4)，如果室內(nèi)外壓差A(yù)F為lAP^9，中心控制單元(3)發(fā)送開度 百分比^=0的控制信息至推拉窗開度控制器(4);_當(dāng)室內(nèi)壓力大于室外壓力時(shí)，AP為正'玉，反之，AP為負(fù)壓，AP的單 位為Pa;(3) 若室外溫度為12。C〈^〈20。C，中心控制單元(3)發(fā)送開度百分 比Op:5yo的控制信息至推拉窗開度控制器(4);(4) 若室外溫度為々<12°C ，中心控制單元(3)發(fā)送開度百分比Op = 0 的控制信息至推拉窗開度控制器(4)。
7、 如權(quán)利要求5、 6所述的控制自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗開度的方法，其特 征在于，在有所述自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗的房間內(nèi)，最大人數(shù)N滿足以下公式 的要求 其中仏.為大開口換氣量，《,的計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 4</formula>其中，CD為窗口對(duì)流系數(shù)，估算取0.6，為無(wú)因次量；『為窗口寬度，單位為m; //為窗口高度，單位為m; g重力加速度，單位為m/s、 7;為室外熱力學(xué)溫度，單位為K;五為室內(nèi)總得熱量，單位為J; Cp為空氣比熱容，單位為J/(m3 。C)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法，包括活動(dòng)窗體、固定窗框、室外溫度傳感器、室內(nèi)外壓差傳感器、中心控制單元和推拉窗開度控制器。本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法根據(jù)室內(nèi)外壓差、室外溫度兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制推拉窗開度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組成元件較少，大大降低了成本。本發(fā)明自然通風(fēng)自動(dòng)推拉窗及其控制方法適用于寫字樓、別墅、高級(jí)住宅樓等民用建筑的外圍房間，具有很強(qiáng)的地區(qū)適應(yīng)性。
文檔編號(hào)E05F15/20GK101403270SQ20081014365
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者吳加勝, 晉 周, 張國(guó)強(qiáng), 維 殷 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)