智能调控式建筑表皮循环系统

技术领域

本发明涉及建筑幕墙建造领域，尤其涉及智能调控式建筑表皮循环系统。

背景技术

建筑外表皮是建筑和建筑的外部空间直接接触的界面，是建筑外围护结构的重要组成部分，是展现建筑美观的一大因素，同时也是评价建筑能耗、衡量室内舒适度的重要一个方面。现有的普通建筑外表皮功能单一，不能根据外界环境的改变，来实时调控室内环境，提升室内舒适度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供智能调控式建筑表皮循环系统，可根据外界环境的改变，来实时调控室内环境，提升室内舒适度，做到自然采光、遮阳、自然通风、避免室内眩光，提高室内照度，降低建筑能耗。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

智能调控式建筑表皮循环系统，包括顶层高透玻璃幕墙、反光板、内外层高透玻璃幕墙、调控式遮阳百叶、外层调控式百叶栏扇、太阳能光伏发电板、智能控制系统；

所述内外层高透玻璃幕墙之间设有空气夹层，所述调控式遮阳百叶安装于该空气夹层中，同时在空气夹层的上下端均设有与外界相连通的可启闭的室外通风口；其中，室内的内层高透玻璃幕墙的上部设有可开启关闭的室内排风口，下部设有可开启关闭的室内送风口，所述室内排风口和室内送风口均可与空气夹层相连通；

所述反光板和顶层高透玻璃幕墙设于内外层高透玻璃幕墙的顶端，且反光板位于顶层高透玻璃幕墙外，所述反光板与调控式遮阳百叶相联动调节；

所述外层调控式百叶栏扇和太阳能光伏发电板设于内外层高透玻璃幕墙的底端；

所述智能控制系统包括MCU处理中心以及与MCU处理中心连接的温度传感器、光度传感器和风传感器，所述温度传感器包括室内温度传感器、室外温度传感器和空气夹层温度传感器；所述光度传感器包括室外光度传感器和室内光度传感器；所述太阳能光伏发电板与MCU处理中心连接；所述MCU处理中心与外层调控式百叶栏扇、调控式遮阳百叶和各风口的机械传动装置连接，MCU处理中心用于根据温度传感器、光度传感器和风传感器的采集数据调控各机械传动装置启闭或调节相应设备。

所述外层调控式百叶栏扇设有两组，分别设于内外层高透玻璃幕墙的底端两侧，所述太阳能光伏发电板设于两组外层调控式百叶栏扇之间。

所述内外层高透玻璃幕墙和顶层高透玻璃幕墙所使用的材料为在8～13μm的大气窗口波段内具有高透过率的玻璃或透明建材。

所述调控式遮阳百叶采用轻质铝合金材质。

所述反光板采用耐高温、反射系数高、耐久性强的铝制板材。

所述外层调控式百叶栏扇采用轻质竹材。

相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

相比只起到围护作用的普通建筑外表皮，本发明的智能调控式建筑表皮循环系统增加多种功能，是一种复合型的表皮系统，充分根据人体皮肤对外界环境适应性原理，设计一种气候适应性的动态建筑表皮，同时利用传感器、MCU处理中心等智能电子装置获取室内外的光照度、温度等数据，经由MCU处理中心分析，控制表皮系统各装置的开合状态与角度，以使装置获得最佳的调控功效。本发明通过建筑表皮的控制模式，改变其功能模式，充分利用自然采光、自然通风、可控遮阳等被动式节能技术，对室内环境进行合理的调节，提高建筑环境的舒适度，同时也能降低建筑的能耗。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的上部结构示意图。

图3为本发明的下部结构示意图。

图4是外循环模式的工作示意图。

图5是光控外循环模式的工作示意图。

图6是内循环模式的工作示意图。

图7是光控内循环模式的工作示意图。

图8是通风模式的工作示意图。

图9是光控通风模式的工作示意图。

附图标记：内外层高透玻璃幕墙1，室外通风口2，外层调控式百叶栏扇3，太阳能光伏发电板4，反光板5，空气夹层6，调控式遮阳百叶7，室内排风口8，室内送风口9，顶层高透玻璃幕墙10。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

如图1～3所示，本实施例包括顶层高透玻璃幕墙10、反光板5、内外层高透玻璃幕墙1、调控式遮阳百叶7、外层调控式百叶栏扇3、太阳能光伏发电板4、智能控制系统；

所述内外层高透玻璃幕墙1之间设有空气夹层6，所述调控式遮阳百叶7安装于该空气夹层6中，同时在空气夹层6的上下端均设有与外界相连通的可启闭的室外通风口2；其中，内外层高透玻璃幕墙1的内层高透玻璃幕墙上部设有可开启关闭的室内排风口8，下部设有可开启关闭的室内送风口9，所述室内排风口8和室内送风口9均可与空气夹层6相连通；

所述反光板5和顶层高透玻璃幕墙10设于内外层高透玻璃幕墙1的顶端，且反光板5位于顶层高透玻璃幕墙10外，所述反光板5与调控式遮阳百叶7相联动调节；

所述外层调控式百叶栏扇3和太阳能光伏发电板4设于内外层高透玻璃幕墙1的底端；具体地，所述外层调控式百叶栏扇3设有两组，分别设于内外层高透玻璃幕墙1的底端两侧，所述太阳能光伏发电板4设于两组外层调控式百叶栏扇3之间；

所述智能控制系统包括MCU处理中心以及与MCU处理中心连接的温度传感器、光度传感器和风传感器，所述温度传感器包括室内温度传感器、室外温度传感器和空气夹层温度传感器；所述光度传感器包括室外光度传感器和室内光度传感器；所述太阳能光伏发电板与MCU处理中心连接；所述MCU处理中心与外层调控式百叶栏扇、调控式遮阳百叶和各风口的机械传动装置连接，MCU处理中心用于根据温度传感器、光度传感器和风传感器的采集数据调控各机械传动装置启闭或调节相应设备。

本实施例中，所述内外层高透玻璃幕墙1和顶层高透玻璃幕墙10所使用的材料为在8～13μm的大气窗口波段内具有高透过率的特殊玻璃或透明建材。

所述反光板5可沿水平轴90°旋转，同时也可在垂直方向上滑动，所使用的材料为环保、耐高温、反射系数高、耐久性强的铝制板材。

所述调控式遮阳百叶7可打开和升起，且实时调控，沿水平轴360°旋转，材质为50mm的轻质铝合金材料。

所述外层调控式百叶栏扇3可根据风向沿水平轴旋转，材质为40mm宽度的轻质竹材，质地轻且具有一定的强度和韧性，不易变形。

上述功能均通过机械传动装置实现，所述机械传动装置均为现有技术，在此不再赘述。

本发明通过智能控制系统的MCU处理中心采集的传感器数据，选择合适的工作模式，以调节反光板、百叶栏扇等零部件，达到最佳调控效果。具体地，根据室外通风口2、室内排风口8和室内送风口9的开闭情况，以及反光板5、调控式遮阳百叶7和外层调控式百叶栏扇3的调控模式，整个系统可分为以下工作模式：外循环模式、光控外循环模式、内循环模式、光控内循环模式、通风模式和光控通风模式。

外循环模式：如图4所示，该模式主要针对夏季和过渡季节的夜晚室外温度大于室内温度，同时室内保持恒定温度且不需要自然通风的情况。调控式遮阳百叶7和反光板5关闭，最大程度地隔绝室外热量。室外通风口2打开，外层调控式百叶栏扇3则是根据室外风向的变化调节百叶旋转的角度，引导室外风进入表皮系统内腔，带走空气夹层6内的热量，降低建筑的内表皮温度，提升室内舒适度。

光控外循环模式：如图5所示，该模式主要针对夏季和过渡季节白天室外温度大于室内温度，同时室内保持恒定温度且不需要自然通风的情况。此时则将室外通风口2全部打开，室内排风口8和室内送风口9关闭，外层调控式百叶栏扇3与室外通风口2配合使用，根据外界环境风吹向建筑的方向，实时调控百叶角度，最大程度地引导风进入表皮系统空腔，带走表皮系统空气夹层6中的热量，降低建筑外表面的温度，从而达到制冷的效果。同时为防止夏季白天过多的太阳辐射摄入室内，调控式遮阳百叶7根据太阳高度角的改变，动态调控式遮阳百叶7的角度，提高室内热舒适度；与此同时，反光板5与调控式遮阳百叶7相联动，减少光线摄入室内的同时，室内的照度也有所降低，这时反光板5的调控显得尤为重要，根据光线的改变，反光板5在水平方向上旋转和垂直方向上移动，最大程度的将室外的光线反射至室内顶棚，二次反射室内空间，在避免眩光的同时，提升室内照度，降低夏季建筑冷负荷。对于整个表皮系统运行所需要的电能，一部分来源于表皮系统外侧底部放置的太阳能光伏发电板4，节约电能的损耗。

内循环模式：如图6所示，该模式主要针对冬季和过渡季节的夜间空气夹层6内的温度大于室内温度，且需要提升室内温度和舒适度的情况。调控式遮阳百叶7和反光板5关闭，同时室外通风口2和外层调控式百叶栏扇3同时关闭，防止白天积攒的热量散失，室内排风口8和室内送风口9开启，让空气夹层6内的热量进入室内，提高室内温度，形成内循环的热量交换，为建筑提供热风采暖。

光控内循环模式：如图7所示，该模式主要针对冬季和过渡季节的白天空气夹层6温度大于室内温度的情况。调控式遮阳百叶7升起，最大化的接受太阳辐射，同时反光板5开启，根据外界环境光线和室内光照度的使用要求，反光板5进行实时调控；外层调控式百叶栏扇3和室外通风口2都关闭，室内排风口8和室内送风口9都开启，将空气夹层6内加热的空气温度与室内循环，提升室内的温度；对于整个表皮系统的运行一部分来源于靠太阳能光伏发电板4提供的电能。

通风模式：如图8所示，该模式主要是针对夏季和过渡季节室内温度大于室外温度，且需要自然通风但不考虑遮阳采光要求的情况。外层调控式百叶栏扇3和室外通风口2开启，室内送风口9或室内排风口8打开，反光板5和调控式遮阳百叶7都关闭，室内温度与室外温度形成热虹吸效应，将室外冷空气通过空气夹层6流入室内，降低室内的温度，提高室内舒适度，通过太阳能光伏发电板4提供的电能为整个智能建筑表皮系统提供部分动力，从而降低整个建筑能耗。

光控通风模式：如图9所示，该模式主要是针对夏季和过渡季节室内温度大于室外温度，且需要额外通风并考虑外界热辐射对室内的影响的情况。此时将调控式遮阳百叶7和反光板5开启，利用调控式遮阳百叶7根据外界光线的入射方向进行实时调控，避免过多的热辐射摄入室内，在遮阳的同时为防止室内照度的降低，利用反光板5的动态调控，将光线反射入室内，提升室内照度，降低室内人工采光能耗；另一方面将外层调控式百叶栏扇3打开，根据风向的变化最大程度的引入空气夹层6，同时配合室外通风口2的开启，形成风效回流，为降低室内温度，打开室内排风口8或室内送风口9，将空气夹层6内的冷空气引入室内，降低室内的温度，提升室内舒适度。

本发明根据室外气候环境的变化，通过建筑表皮的控制模式，改变其功能模式，充分利用自然采光、自然通风、可控遮阳等被动式节能技术，对室内环境进行合理的调节，提高建筑环境的舒适度，同时也能降低建筑的能耗。