建筑智能化顶层及设计方法

技术领域

本发明涉及的建筑房屋技术领域，尤其是涉及建筑智能化顶层及设计方法。

背景技术

目前，采光是房屋舒适度非常重要的指标，对于非集聚区的房屋，一般以2-4层为主，其中卧室一般置于顶层，大厅、厨房有些也会置于顶层。对于向阳侧一般都具有良好的而非向阳侧受屋顶、墙体的限制，采光往往不足。

公开号为“CN109555254A”的专利，公开了一种智能化建筑房屋，包括墙体和屋顶，所述屋顶包括吊顶骨架、两端可转动的嵌设于吊顶骨架的顶板、带动顶板转动的驱动机构，所述顶板斜向排列，且上方的顶板的底面覆盖于下方顶板的上表面，所述吊顶骨架的顶层设置有遮挡于最上层的顶板的顶棚；将屋顶通过排列的板状结构分化为较小的单元，而后通过驱动机构和制动组件的调整，可以自由的调整同时控制反转的顶板的数量和位置，以根据不同的空间、气候、时间的需求调整不同位置的采光度。

太阳光通过屋顶直接照射在室内，采光度确实能够保证，但是光线直接照射不仅仅会刺眼，而且热量遍布室内，对于较热天气状况下，非常的不合理，难以合理的利用太阳光产生的热量。

发明内容

本申请提供建筑智能化顶层及设计方法，具有柔和增强室内采光度的效果，提高舒适性。

本申请提供的建筑智能化顶层及设计方法，采用如下的技术方案：

建筑智能化顶层，其包括钢化棚顶，所述钢化棚顶的上表面设有半圆弧形的受照面，所述受照面上沿着太阳的运动轨迹形成半圆弧状的光照路径，沿光照路径且位于钢化棚顶的内部设有光线捕捉组件，所述光线捕捉组件包括限位条，所述限位条的内部设有半圆弧凹槽，所述半圆弧凹槽的内部设有24组可转动的遮光板，24组所述遮光板的转动中心将光照路径等角度分隔成控光区域，且相邻所述遮光板之间形成控光缝隙，太阳光光线贯穿钢化棚顶，并穿过控光缝隙进入到钢化顶棚的内部，通过控制单组遮光板的转动角度，用于适应太阳光光线的关照角度去光照区域，所述钢化棚顶的内部设有计时器和控制器，计时器计算时间，且每半刻钟，通过控制器控制遮光板的转动，所述钢化棚顶与建筑墙体之间设有加固梁，所述加固梁的中心位置上设有聚光筒，所述聚光筒的中心位置上设有聚光空腔，所述聚光空腔的外侧等角度设有24组透光通道，太阳光光线贯穿控光缝隙，并穿过透光通道，进入到聚光腔内，经设于聚光腔内的凸面透光镜聚光后，光线折射并汇集于设于聚光腔底部的太阳能光伏板，用于收集太阳光光线中的太阳能，经凸面透光镜聚光镜折射产生的散射光进入到连通于聚光空腔底部的反射通道，所述反射通道的上下表面均设有反射镜，所述反射镜呈折线型结构，经反射镜反射后的光线穿过反射通道的出口，进入到钢化棚顶的内部，起到照明的作用。

通过采用上述技术方案，通过模拟“大气层”结构，相当于本发明中的钢化棚顶，将太阳光光线汇集在钢化棚顶的内部，并根据太阳的运动轨迹，设计有光照路径，根据太阳的运动走向，调整太阳直射状态下，光线透过控光缝隙内的强度，方便根据计时器的时间，确认太阳光光线的照射角度，另外方便钢化棚顶受照均匀，且能有效的避免热量影响钢化棚顶的内部温度，而且通过聚光筒的内部结构对太阳光线的折射与反射，最终通过透光板，将太阳光均匀分布在室内，避免阳光直照，提高居住的舒适感。

优选的，所述遮光板的内部设有驱动组件，所述驱动组件包括设于遮光板内的转轴，所述转轴的端部设有调节块，所述调节块与转轴之间设有发条弹簧，所述调节块的表面设有磁吸区域和非磁吸区域，所述半圆弧凹槽的内部滑动设有磁铁，且磁铁的磁吸方向朝向调节块。

通过采用上述技术方案，通过磁铁在半圆弧凹槽内部的滑动，使磁铁与相对位置上的调节块相接触，依靠磁铁与磁吸区域之间的磁吸引力，牵引遮光板围绕转轴的中心点发生转动，当所述调节块远离相对位置上的调节块时，磁铁与调节块之间的间距增大，磁吸引力消失，并在发条弹簧的作用下，实现遮光板的复位。

优选的，所述磁铁上设有绝缘套筒，所述绝缘套筒滑动设于半圆弧凹槽内，所述半圆弧凹槽的内部设有传动链条，所述传动链条与绝缘套筒连接。

通过采用上述技术方案，通过传动链条，带动绝缘套筒在半圆弧凹槽内限位滑动，根据光照路径，适应性调节限位条上的遮光板。

优选的，所述聚光筒呈半圆弧状结构，所述聚光筒的中心轴线与钢化棚顶的中心轴线相互重合。

通过采用上述技术方案，方便太阳光线穿过钢化棚顶并进入到聚光筒内。

优选的，所述透光通道的入口端至出口端截面均匀减小。

通过采用上述技术方案，方便聚焦太阳光光线。

优选的，所述反射镜相对设置有两组，每组所述反射镜均由若干组镜片组成，且相邻两组镜片之间存在反射夹角，相对设置的反射镜的反射夹角呈相对设置。

通过采用上述技术方案，在反射通道内不断反射太阳光光线，使太阳光光线更加均匀的分布在钢化棚顶的内部空间。

优选的，所述聚光筒的底部设有透光板，所述透光板的内部均匀分布有若干组，所述位于反射通道出口处的镜片的反射光线平行于透光板的板面方向。

通过采用上述技术方案，当太阳光光线平行于透光板的板面方向上时，使光线平铺在透光板的表面，避免光线垂直照射透光板，使进入到该钢化棚顶内的光线柔和不刺眼。

优选的，所述加固梁的上表面设有热量利用组件，所述热量利用组件包括设于太阳能光伏板外侧的导热板，所述导热板关于太阳能光伏板的中心线对称设置，所述导热板的热量传导端连接有热能传导板，所述热能传导板的上表面设有储热空间，所述储热空间的内部设有排气扇和鼓风机，通过启动鼓风机，使储热空间内的热空气穿过热能传导板与建筑墙体之间形成的出气口，用于由上至下加热建筑墙体以及由建筑墙体围成的内部空间。

通过采用上述技术方案，太阳光光线产生的热量会在导热板上均匀导热，并将热量传导至储热空间内的空气中，通过启动排气扇，将储热空间的热空气排至该智能化顶层的外部，实现降低该智能化顶层的内部温度，通过启动鼓风机，使储热空间内的热空气穿过热能传导板与建筑墙体之间形成的出气口，由上至下加热建筑墙体以及由建筑墙体围成的内部空间，起到加热的作用，节能减排，将太阳能优化转化为电能以及热能，大大节约能源，加热的建筑墙体，能有效的避免爬藤植物扎根建筑墙体，防止建筑墙体的建筑结构受损。

优选的，该建筑智能化顶层的设计方法，其设计步骤包括：

S1：打开计时器，并根据此时的时间，计算太阳位于顶层上侧的区域，通过启动传动链条，带动绝缘套筒在半圆弧凹槽内限位滑动，根据光照路径，适应性调节限位条上的遮光板，使太阳光光线穿过该处遮光板与相邻遮光板之间形成的控光缝隙；

S2：太阳光光线穿过控光缝隙，并穿过透光通道进入到聚光筒内，经凸面透光镜聚光后，光线折射并汇集于太阳能光伏板上，用于收集太阳光光线中的太阳能，给房屋供电，经凸面透光镜聚光镜折射产生的散射光进入到连通于聚光空腔底部的反射通道，经反射镜反射后的光线穿过反射通道的出口，进入到钢化棚顶的内部，起到照明的作用；

S3：太阳光光线产生的热量会在导热板上均匀导热，并将热量传导至储热空间内的空气中，通过启动排气扇，将储热空间的热空气排至该智能化顶层的外部，实现降低该智能化顶层的内部温度，通过启动鼓风机，使储热空间内的热空气穿过出气口，由上至下加热建筑墙体以及由建筑墙体围成的内部空间，起到加热的作用，节能减排。

通过采用上述技术方案，该设计方法的结构简单，易于实现，且能有效的降低能耗，节能减排。

优选的，在S3中，所述出气口朝向建筑墙体的内表面且靠近建筑墙体的顶部位置。

通过采用上述技术方案，通过加热墙体的方式，加热建筑墙体的内部空间，用于保证居住的舒适感。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.通过模拟“大气层”结构，相当于本发明中的钢化棚顶，将太阳光光线汇集在钢化棚顶的内部，并根据太阳的运动轨迹，设计有光照路径，根据太阳的运动走向，调整太阳直射状态下，光线透过控光缝隙内的强度，方便根据计时器的时间，确认太阳光光线的照射角度，另外方便钢化棚顶受照均匀，且能有效的避免热量影响钢化棚顶的内部温度，而且通过聚光筒的内部结构对太阳光线的折射与反射，最终通过透光板，将太阳光均匀分布在室内，避免阳光直照，提高居住的舒适感；

2.太阳光光线产生的热量会在导热板上均匀导热，并将热量传导至储热空间内的空气中，储热空间的内部设有排气扇和鼓风机，通过启动排气扇，将储热空间的热空气排至该智能化顶层的外部，实现降低该智能化顶层的内部温度，通过启动鼓风机，使储热空间内的热空气穿过热能传导板与建筑墙体之间形成的出气口，由上至下加热建筑墙体以及由建筑墙体围成的内部空间，起到加热的作用，不仅节能减排，而且根据环境，能够合理的利用太阳能的热能。

附图说明

图1是本实施例中建筑智能化顶层的整体结构示意图；

图2是本实施例中建筑智能化顶层的整体爆炸结构示意图；

图3是本实施例中钢化棚顶与光线捕捉组件之间的爆炸结构示意图；

图4是本实施例中聚光筒的整体结构示意图；

图5是本实施例中聚光筒的剖视结构示意图；

图6是本实施例中加固梁与热量利用组件之间的连接结构示意图。

附图标记说明：1、钢化棚顶；2、受照面；3、光线捕捉组件；301、限位条；302、半圆弧凹槽；303、遮光板；304、控光缝隙；4、计时器；5、驱动组件；501、转轴；502、调节块；503、磁吸区域；504、磁铁；505、绝缘套筒；6、加固梁；7、聚光筒；8、聚光空腔；9、透光通道；10、凸面透光镜聚光；11、太阳能光伏板；12、反射通道；13、反射镜；14、反射夹角；15、透光板；16、热量利用组件；1601、导热板；1602、热能传导板；1603、排气扇；1604、鼓风机。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

本发明公开本发明公开建筑智能化顶层，如图1-图2所示，该智能化顶层安装在建筑墙体的顶部，其包括钢化棚顶1，钢化棚顶1的上表面设有半圆弧形的受照面2，受照面2上沿着太阳的运动轨迹形成半圆弧状的光照路径，光照路径上设有起始端和终止端，其中，起始端朝东，终止端朝西，用于匹配太阳的运动轨迹，沿光照路径且位于钢化棚顶1的内部设有光线捕捉组件3，光线捕捉组件3包括限位条301，限位条301的内部设有半圆弧凹槽302，半圆弧凹槽302的内部设有24组可转动的遮光板303，24组遮光板303的转动中心将光照路径等角度分隔成控光区域，且相邻遮光板303之间形成控光缝隙304，众所周知，太阳从东边升起，从西边落下，根据太阳的运动轨迹，光照钢化棚顶1的光照角度与强度会不断的发生变化，太阳光光线贯穿钢化棚顶1，并穿过控光缝隙304进入到钢化顶棚的内部，通过控制单组遮光板303的转动角度，用于适应太阳光光线的关照角度去光照区域，钢化棚顶1的内部设有计时器4和控制器，计时器4计算时间，且每半刻钟，通过控制器控制遮光板303的转动，遮光板303的内部设有驱动组件5，驱动组件5包括设于遮光板303内的转轴501，转轴501的端部设有调节块502，调节块502与转轴501之间设有发条弹簧，调节块502的表面设有磁吸区域503和非磁吸区域503，半圆弧凹槽302的内部滑动设有磁铁504，且磁铁504的磁吸方向朝向调节块502，通过磁铁504在半圆弧凹槽302内部的滑动，使磁铁504与相对位置上的调节块502相接触，依靠磁铁504与磁吸区域503之间的磁吸引力，牵引遮光板303围绕转轴501的中心点发生转动，当调节块502远离相对位置上的调节块502时，磁铁504与调节块502之间的间距增大，磁吸引力消失，并在发条弹簧的作用下，实现遮光板303的复位；磁铁504上设有绝缘套筒505，绝缘套筒505滑动设于半圆弧凹槽302内，半圆弧凹槽302的内部设有传动链条，传动链条与绝缘套筒505连接，通过传动链条，带动绝缘套筒505在半圆弧凹槽302内限位滑动，根据光照路径，适应性调节限位条301上的遮光板303；

如图3-图4所示，钢化棚顶1与建筑墙体之间设有加固梁6，加固梁6与建筑墙体之间固定设置，用于增大钢化棚顶1与建筑墙体之间的稳定性，加固梁6的中心位置上设有聚光筒7，聚光筒7呈半圆弧状结构，聚光筒7的中心轴线与钢化棚顶1的中心轴线相互重合，聚光筒7的中心位置上设有聚光空腔8，聚光空腔8的外侧等角度设有24组透光通道9，透光通道9贯穿聚光筒7，且透光通道9与遮光板303呈一一对应设置，透光通道9的入口端至出口端截面均匀减小，太阳光光线贯穿控光缝隙304，并穿过透光通道9，进入到聚光腔内，经设于聚光腔内的凸面透光镜聚光10后，光线折射并汇集于设于聚光腔底部的太阳能光伏板11，用于收集太阳光光线中的太阳能，经凸面透光镜聚光10镜折射产生的散射光进入到连通于聚光空腔8底部的反射通道12，反射通道12的上下表面均设有反射镜13，反射镜13呈折线型结构，经反射镜13反射后的光线穿过反射通道12的出口，进入到钢化棚顶1的内部，起到照明的作用，反射镜13相对设置有两组，每组反射镜13均由若干组镜片组成，且相邻两组镜片之间存在反射夹角14，相对设置的反射镜13的反射夹角14呈相对设置，在反射通道12内不断反射太阳光光线，使太阳光光线更加均匀的分布在钢化棚顶1的内部空间；聚光筒7的底部设有透光板15，透光板15的内部均匀分布有若干组，位于反射通道12出口处的镜片的反射光线平行于透光板15的板面方向，当太阳光光线平行于透光板15的板面方向上时，使光线平铺在透光板15的表面，避免光线垂直照射透光板15，使进入到该钢化棚顶1内的光线柔和不刺眼。

如图6所示，加固梁6的上表面设有热量利用组件16，热量利用组件16包括设于太阳能光伏板11外侧的导热板1601，导热板1601关于太阳能光伏板11的中心线对称设置，导热板1601的热量传导端连接有热能传导板1602，热能传导板1602的上表面设有储热空间，太阳光光线产生的热量会在导热板1601上均匀导热，并将热量传导至储热空间内的空气中，储热空间的内部设有排气扇1603和鼓风机1604，通过启动排气扇1603，将储热空间的热空气排至该智能化顶层的外部，实现降低该智能化顶层的内部温度，通过启动鼓风机1604，使储热空间内的热空气穿过热能传导板1602与建筑墙体之间形成的出气口，由上至下加热建筑墙体以及由建筑墙体围成的内部空间，起到加热的作用，节能减排，将太阳能优化转化为电能以及热能，大大节约能源，加热的建筑墙体，能有效的避免爬藤植物扎根建筑墙体，防止建筑墙体的建筑结构受损。

该建筑智能化顶层的设计方法，其设计步骤包括：

S1：打开计时器4，并根据此时的时间，计算太阳位于顶层上侧的区域，通过启动传动链条，带动绝缘套筒505在半圆弧凹槽302内限位滑动，根据光照路径，适应性调节限位条301上的遮光板303，使太阳光光线穿过该处遮光板303与相邻遮光板303之间形成的控光缝隙304；

S2：太阳光光线穿过控光缝隙304，并穿过透光通道9进入到聚光筒7内，经凸面透光镜聚光10后，光线折射并汇集于太阳能光伏板11上，用于收集太阳光光线中的太阳能，给房屋供电，经凸面透光镜聚光10镜折射产生的散射光进入到连通于聚光空腔8底部的反射通道12，经反射镜13反射后的光线穿过反射通道12的出口，进入到钢化棚顶1的内部，起到照明的作用；

S3：太阳光光线产生的热量会在导热板1601上均匀导热，并将热量传导至储热空间内的空气中，通过启动排气扇1603，将储热空间的热空气排至该智能化顶层的外部，实现降低该智能化顶层的内部温度，通过启动鼓风机1604，使储热空间内的热空气穿过出气口，其中出气口朝向建筑墙体的内表面且靠近建筑墙体的顶部位置，由上至下加热建筑墙体以及由建筑墙体围成的内部空间，起到加热的作用，节能减排。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。