CN103174310A - 幕墙农场 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在建筑立面设置有种植模块和垂直循环传输装置的幕墙农场。幕墙农场是一种都市设施农业,将农业生产和经营由乡村转移至城市,为改变城乡二元经济结构、创建高人口密度城市生态系统和提高未来城市的宜居性提供了有益的思路。幕墙农场利用城市建筑立面种植作物,让农业得以减少对耕地面积的绝对依赖,缓解耕地不足的压力。幕墙农场提供了一种多样化的建筑外观设计方案,利用其生态系统激活建筑,能够同时满足建筑节能和建筑艺术表现力的综合需求。幕墙农场以相对低的造价建成独特的建筑风貌和城市风格,塑造城市的个性和灵性,体现城市性格与价值观。并起到改善城市空气质量,缓解城市热岛效应和绿色增效降耗的作用。

Description

幕墙农场
技术领域:
[0001] 本发明涉及一种城市设施农业,特别是一种在建筑立面设置有种植模块和垂直循环传输装置的幕墙农场。
背景技术:
[0002] 随着人口的激增和耕地的减少,世界粮食问题十分严峻。
[0003] 地少人多是我国的基本国情,受社会发展与自然环境变化等多种因素影响,耕地减少的趋势不可逆转,且呈加速度发展,突破耕地红线已是必然。
[0004] 在耕地短缺的同时,农业的比较收益低,大量劳动力由农村转向城市,导致我国宝贵而稀缺的土地资源遭到闲置,土地抛荒成为蔓延全国的普遍现象。
[0005] 全球气候变化的加剧,已经从一个单纯的科学问题,演变为环境、科技、经济、政治和外交多学科领域交叉的综合性重大战略问题。极端气候现象与地质灾害增多、增强的趋势,给传统农业带来难以抗拒的损害和威胁。
[0006] 农业是用水密集型产业,目前农业用水占全球淡水消耗量的70%。提高农业灌溉用水效率与寻找新的农业灌溉水源是解决全球淡水短缺危机的关键环节。
[0007] 城市交通系统的恶化,使得城难进、路难行、车难停。蔬菜从批发市场到零售市场的最后一公里,流通成本是此前数百公里运输费用的150%_300%,物流成本约占到菜价的八成以上。农作物流通环节的问题直接关系着卖菜难、买菜难,也导致“菜贵伤民”与“菜贱伤农”频频发生。
[0008] 随着城市化进程的加快,建筑能耗已占社会总能耗1/3,占全国的温室气体排放量的25%,居耗能行业排行榜首。我国已建房屋中有400亿平方米以上属于高耗能建筑。我国每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米,而新建成房屋中97%以上是仍是高耗能建
A-A-巩。
[0009] 建筑围护结构节能是一种简便易行的建筑节能措施,其主要通过改善建筑围护结构的热工性能来实现,比如增加外墙外保温、设置封闭空气间层、设置通风间层、设置蓄水屋顶、设置墙面垂直绿化等,从而减少建筑与外界的热交换,降低冷热负荷。
发明内容:
[0010] 为了解决上述问题,利用建筑立面种植作物,本发明公开了一种在建筑立面设置有种植模块和垂直循环传输装置的生物节能围护结构---幕墙农场。
[0011] 本发明解决问题所采用的技术方案是这样的,
[0012] 一种幕墙农场,包括种植模块和垂直循环传输装置,其特征在于:
[0013] 幕墙农场是在建筑立面设置有种植模块和垂直循环传输装置的都市农业设施,幕墙农场也是设置在建筑立面的节能围护结构、生态化功能性建筑表皮或者层状温室。
[0014] 所述建筑立面是建筑外立面、建筑内立面、多层式建筑表皮的中间层或者建筑空间中设置的功能性空间分隔立面。[0015] 当幕墙农场设置在建筑内立面时,所述内立面是贯通多层楼层的幕墙内立面或者设置在单一楼层的窗户内立面。
[0016] 当幕墙农场设置在建筑内立面时,所述内立面是采光立面。当幕墙农场设置在多层式建筑表皮的中间层时,所述多层式建筑表皮至少一层设置为米光立面。所述米光立面是透光幕墙或采光窗。所述透光幕墙是覆盖有透光材料的幕墙或格栅式透光幕墙。
[0017] 可选的,当幕墙覆盖透光材料时,透光材料采用母料法添加有0.1%-0.3%的转光齐U、或者采用母料法添加有5%-10%的超细煅烧改性高岭土。添加转光剂可改善和有选择的调节植物生长的光环境,添加超细煅烧改性高岭土,具有阻隔红外线的作用,并对水滴和雾滴的形成起到一定的抑制作用。
[0018] 所述转光剂是红光转光剂、蓝光转光剂或者红蓝复合转光剂。
[0019] 所述转光剂是稀土无机化合物、稀土有机配合物、荧光色素及染料或者无机-有机复合转光剂。
[0020] 优选的,当幕墙农场设置在多层式建筑表皮的中间层时,依附多层式建筑表皮围合形成层状温室。
[0021] 优选的,当幕墙农场设置在建筑内立面或者外立面时,在幕墙农场的另一侧还设置有覆盖透光材料的围合结构,依附建筑内立面或者外立面形成层状温室。
[0022] 所述层状温室内设置有栽培环境控制系统。栽培环境控制系统包括传感器系统、温湿度控制系统、通风降温装置、光照调控系统和植物应激环境系统。
[0023] 当幕墙农场设置为层状温室时,在建筑之内或之外设置有进入层状温室的工作通道,所述工作通道设置有防护装置。
[0024] 可选的,幕墙农场按垂直循环传输装置或种植皿设置产权分割,当同一座幕墙农场分属不同所有者时,为不同所有者拥有的垂直循环传输装置分别设置有防护装置,为不同所有者拥有的种植皿分别设置有标签。所述标签包括书写标签或者电子标签。
[0025] 所述种植模块包括滴灌系统和种植皿。
[0026] 所述滴灌系统包括水源处理系统、首部枢纽、输配水管网、流量控制阀、滴嘴、量测传感控制器。
[0027] 所述水源处理系统包括城市雨水处理系统和建筑中水处理系统。
[0028] 所述首部枢纽包括动力机、水泵、施肥药装置、过滤设施、安全保护及量测控制伺服器。
[0029] 所述首部枢纽还包括城市有机废物堆肥系统。
[0030] 可选的,当幕墙农场设置在建筑单一楼层窗户内立面时,一种简易的首部枢纽是设置有手动泵、毛细输水管和弹性水囊的人工动力装置。人工动力装置使用连接弹性水囊的毛细输水管为种植皿提供持续的灌溉,同时可使用手动泵为种植皿提供灌溉。
[0031] 所述的种植皿是一种设置有种植基的容器,所述种植基是水培液、固态无土种植基或土壤,所述种植基直接盛放或者由种植基容器包装后再盛放在种植皿内,当种植基是水培液时,种植基容器是不渗漏的水密容器。
[0032] 种植皿设置有植株固定结构,以防止种植皿运动时植株掉落。所述植株固定结包括定植孔、根系固定结构和果蔬安全网。
[0033] 种植皿是开口结构或封口结构的,当种植皿是封口结构时,所述封口设置有定植孔。当种植皿内还设有种植基容器时,种植基容器是开口结构或封口结构的,当种植基容器是封口结构时,定植孔设置在种植基容器的封口。
[0034] 根系固定结构设置在种植皿或种植基容器内,应适配其外部容器的内径,不宜过小。根系固定结构是无毒的塑料网格体,在网格体中部设置有纵向贯通的主根孔,主根孔设置在定植孔下方。
[0035] 可选的,种植皿外还罩设有果蔬安全网。
[0036] 所述种植皿是单株种植皿或者是多株种植皿。当种植皿是多株种植皿时,优选的,多株种植皿设置为微型温室结构,所述微型温室结构是在多株种植皿外设置有透光的围合结构。
[0037] 可选的,同一组垂直循环传输装置连接的种植皿设置为相同或不同的材质、形状和色彩,一种单株种植皿是经改装的废弃液体包装,一种多株种植皿是经改装和防渗漏处理的废弃中小型工业制品。
[0038] 所述种植皿是透光或不透光的,当种植皿材质设置为透光材料时,种植基由不透光容器包装后再盛放在种植皿内。以免植物根系被日光照射。
[0039] 优选的,一种不透光容器是具有保温功能的EPS泡沫容器。
[0040] 可选的,当种植皿材质设置为透光材料时,在种植皿上粘贴有彩色透光膜,通过选择不同色彩的透光膜以改善植物生长的光环境。一种彩色透光膜是点状透光膜,所述点状透光膜是以一定间距排列粘贴在种植皿上的色点。
[0041] 优选的,在建筑立面、建筑周围、垂直循环传输装置上或者种植皿下方设置LED补光装置以改善植物生长的光环境,延长植物生长时间。
[0042] 所述LED是持续发光的,或者设置有高频频闪器。
[0043] 所述LED是红蓝光组合LED、远红外LED或者白光LED。
[0044] 所述LED波长在40(T700nm之间,所述红蓝光组合LED是波峰为450nm的蓝光LED、波峰为660nm的红光LED。
[0045] 所述输配水管网包括首部输配水管网和种植皿输配水管网。
[0046] 所述首部输配水管网一端连接首部枢纽,另一端设置有若干首部滴嘴。所有种植皿均分别纵向排列设置在各首部滴嘴下方的垂线上。
[0047] 种植皿均设置有种植皿输配水管网,所述种植皿输配水管网包括直流式滴灌管网和分流式滴灌管网。
[0048] 一种简易的直流式滴灌管网是在种植皿顶部设置有灌溉开口,在种植皿底部设置有滴嘴,种植皿底部滴嘴上部还设置有过滤网。种植皿底部滴嘴位于下一组种植皿顶部设置的灌溉开口的上方,滴灌进行时,滴灌液由上级种植皿底部滴嘴滴入,渗透种植基与过滤网,并由种植皿底部滴嘴滴入下级种植皿。
[0049] 一种简易的分流式滴灌管网是在种植皿顶部设置的灌溉开口下还设置有三通输水管,所述三通输水管上端连接灌溉开口,一个下端直接连接种植皿底部滴嘴,另一下端连接三通滴嘴,所述三通滴嘴设置在种植基之上端。滴灌进行时,部分滴灌液沿三通管直接滴入下一组种植皿,部分滴灌液由三通滴嘴滴入并渗透种植基与过滤网,由种植皿底部滴嘴滴入下一组种植皿。
[0050] 当种植基是水培液时,优选使用分流式滴灌管网,包括分流补充式管网和分流循环式管网。所述分流补充式管网是通过滴灌补充水培液容器内被植物吸收和蒸腾损失的营养液,所述分流循环式管网在水培液容器下还设置有滴嘴,营养液一面通过滴灌补充,一面沿水培液容器下滴嘴滴出进入输配水管网,形成循环。
[0051] 所述直流式滴灌管网和分流式滴灌管网还设置有储液皿。所述直流式滴灌管网的储液皿设置在灌溉开口之下,种植基之上。所述分流式滴灌管网的储液皿设置在灌溉开口之下,三通输水管之上。
[0052] 量测传感控制器设置在种植皿内,并与量测控制伺服器遥控连接。
[0053] 首部滴嘴、三通滴嘴和种植皿底部滴嘴均设置有流量控制阀。优选的,首部滴嘴的流量控制阀通过量测控制伺服器遥控控制。
[0054] 当幕墙农场设置为层状温室时,分流式滴灌管网在某些季节也设置为温控导热管网。当分流式滴灌管网设置为温控导热管网时,在首部枢纽还设置有水源温度控制系统。水源温度控制系统加热或冷却水源,通过分流式滴灌管网作为热交换媒介调控层状温室的室内温度,并通过流量控制阀控制滴灌液循环速度和滴灌液在储液皿内储留的时间,以调控滴灌液的温度使其适合灌溉植物。
[0055] 考虑到风力和种植皿垂直循环运动时对滴灌的影响,在灌溉开口口部以及种植皿底部滴嘴还分别设置有磁吸装置,所述磁吸装置相互磁吸浮锚式连接。
[0056] 考虑到植物生长对滴灌的影响,种植皿设置有和灌溉开口错开的植物限位发育开口。一种开口错开的设计是设置灌溉开口平行与地平面,设置植物限位发育开口垂直于地平面或与地平面成45°角,以免植物生长影响滴灌。
[0057] 优选的,植株固定结构包括的定植孔和果蔬安全网也作为植物发育限位装置。
[0058] 在纵向排列设置的种植皿的下端设置有灌溉液回收装置,灌溉液回收装置安装连接在仿生分形枝上、支架上或者设置在地面或地下。所述灌溉液回收装置是液体容器、回水管槽或者设置有回水管槽的液体容器。所述回水管槽引导多余的灌溉液流回首部枢纽,形成循环。必要时,灌溉液回收装置设置有回水泵。
[0059] 幕墙农场设置有一组以上的垂直循环传输装置。
[0060] 所述垂直循环传输装置是导轨链传动装置、链传动装置或者线性传动装置。
[0061] 所述导轨链传动装置是单导轨链循环传输式或者双导轨链循环传输式。所述链传动装置是双链轮封闭循环传输式。所述线性传动装置是单导轨线性循环传输式。
[0062] 链传动装置与线性传动装置经济可行性不如导轨链传动装置,故本发明重点对导轨链传动装置加以说明。
[0063] 当垂直循环传输装置是单导轨链垂直循环传输式时,
[0064] 所述导轨链传动装置由导轨、滚轮、导轨链条、运动输出机构和链轮驱动系统构成。受导轨约束,在链轮驱动下,链条沿导轨给定的轨迹运动。
[0065] 所述导轨是封闭的可循环导轨。所述可循环导轨设置在二维平面或者三维空间。
[0066] 一个简单的二维平面可循环导轨是由2条直轨和2条曲线导轨组合的跑道式可循环导轨。一个复杂的三维空间可循环导轨是由若干直轨和若干曲线导轨组合的过山车式可循环导轨,一种过山车式可循环导轨也可使用双导轨链循环传输式结构。过山车式可循环导轨可设计出时尚前卫的立体化功能性建筑表皮,丰富城市景观。
[0067] 所述导轨链条是一种延长销轴的滚子链,在延长销轴两端装有滚轮,通过滚轮与导轨精确配合,保证链条自身有和导轨几何形状相同的轨迹。
[0068] 所述运动输出机构在是在导轨链上等距或不等距相间设置的若干安装有运动输出支点的特殊链节。
[0069] 可选的,导轨链传动装置还包括结构加强的特殊链节和特殊滚轮。
[0070] 所述链轮驱动系统是动力机驱动的或者人力驱动的。一种设置在单一楼层间的短距垂直循环传输装置优选由人力驱动,所述人力驱动是由人转动链轮驱动或者由人直接拨动运动输出支点使垂直循环传输装置循环。
[0071] 所述链轮驱动系统是集成式驱动系统或者是外置移动式驱动系统。优选的,多座幕墙农场的多组垂直循环传输装置共同使用一套外置移动式驱动系统,以减少设备投入。
[0072] 所述链轮驱动系统是内啮合驱动或外啮合驱动,所述内啮合驱动是中心链轮驱动或中心拨叉驱动。
[0073] 所述导轨设置有支架,包括落地支架、立面支架和顶部支架。所述支架与导固定连接或通过转轴连接。所述导轨通过支架与建筑物固定连接或活动连接。
[0074] 所述支架是固定式支架或伸缩折叠支架。
[0075] 所述落地支架末端设置有脚座、固定调节脚、关节调节脚、万向调节脚、固定预埋脚或者滚轮。
[0076] 所述立面支架和顶部支架末端设置有安装座或者真空吸盘。所述安装座设置有安装孔、螺栓连接件、焊接连接件、挂件或者榫卯啮合件。所述真空吸盘可使支架与玻璃活动连接。
[0077] 在导轨链运动输出支点采用可调节悬臂连接有仿生分形枝。
[0078] 所述仿生分形枝采用树枝式相错分形结构,各分支互不遮挡阳光。仿生分形枝各分支末端设置有轴承,并通过轴承360°旋转连接有挂件或紧固件,由各挂件或紧固件连接种植皿。所述轴承设置在种植皿重心上部,种植皿利用重力在沿导轨运动的过程中始终保持垂直状态,若干种植皿由仿生分形枝纵向排列连接在导轨链传动装置上,
[0079] 所述的可调节悬臂连接是在仿生分形枝的中间重心处由运动输出支点支撑仿生分形枝而形成的两个悬臂结构,且悬臂上设置有可沿悬臂移动的配重块。两边悬臂分别连接有若干数量、形状等同或不等同的分支,连接种植皿并种植作物后的两边悬臂以运动输出支点保持大致的重力平衡。当随作物生长悬臂两端失去平衡时,可通过移动配重块使其恢复平衡。
[0080] 当垂直循环传输装置是单导轨线性循环传输式时,与单导轨链传动装置可等同替换。
[0081] 当垂直循环传输装置是双导轨链垂直循环传输式或者双链轮封闭循环传输式时,通过两根导轨或者两套封闭链轮的运动输出装置360°旋转挂接有吊篮式多株种植皿,吊篮式多株种植皿利用重力在由垂直循环传输过程中始终保持垂直状态。优选的,所述吊篮式多株种植皿设置为微型温室结构。
[0082] 本发明的有益效果是:
[0083] 幕墙农场是一种都市设施农业,将农业生产和经营由乡村转移至城市,为改变城乡二元经济结构、创建高人口密度城市生态系统和提高未来城市的宜居性提供了有益的思路:[0084] 幕墙农场利用城市建筑立面种植作物,让农业得以减少对耕地面积的绝对依赖,缓解耕地不足的压力。通过都市农业弥补作物产量,城市的发展不再必然侵占耕地。
[0085] 幕墙农场利用城市雨水和优质中水灌溉,让城市雨水和优质中水灌溉首次成为农业灌溉用水,将城市雨水和优质中水在混合排放前分布式处理,低费高效。还起到控制城市地表径流污染,补充城市地下水,缓解城市荒漠化的作用。
[0086] 幕墙农场的补光装置起到城市夜景装饰照明和植物生长照明的多重效果,节约能源。
[0087] 幕墙农场可利用城市有机垃圾堆肥作为肥料,将占城市垃圾排放量50%以上的城市有机垃圾在混合排放前分布式处理,低费高效。
[0088] 幕墙农场分布在城市中,直接为城市社区提供蔬菜、水和绿色就业机会。得以减少流通环节、降低运输成本、节约能源、提高效率、缓解城市交通拥堵。幕墙农场让市民亲自种植采摘蔬菜,参与式的营运模式不仅提升顾客体验,也减少了人工成本。
[0089] 幕墙农场让农业变得有趣和时尚,吸引更多的年轻人从事农业。
[0090] 幕墙农场简便易行,具有良好的兼容性和可扩展性,利用现有科技立即便可实施,可以伴随分支学科的进展而进展,并能引导和促进相关学科的发展。
[0091] 幕墙农场提供了一种多样化的建筑外观设计方案,利用其生态系统激活建筑,能够同时满足建筑节能和建筑艺术表现力的综合需求。幕墙农场以相对低的造价建成独特的建筑风貌和城市风格,塑造城市的个性和灵性,体现城市性格与价值观。并起到改善城市空气质量,缓解城市热岛效应和绿色增效降耗的作用。
[0092] 幕墙农场是一种建筑节能围护结构,建筑用能在我国能源消耗中占有重要地位,幕墙农场大幅降低建筑在其长期使用过程中的能源消耗,促进能源资源节约和合理利用。
[0093] 幕墙农场作为一种生态化功能性建筑表皮,既可用于新建建筑物,也可以用于对现有建筑物的节能改造。幕墙农场作为一种外墙外保温技术,让室外气候引起的温度变化发生在外保温层内,使室内温度较为稳定,生活较为舒适。并让太阳辐射热、人体散热、家用电器等产生的“自由热”得到较好的利用,有利于节能。幕墙农场还让建筑主体墙温度变化较为平缓,减少热应力,因而保护主体墙并延长建筑的使用寿命。
[0094] 幕墙农场本身可回收利用率达95%以上,幕墙农场从制造、营运到回收全过程对人类和环境安全无害。
[0095] 幕墙农场有希望和摩天大楼、路灯、立交桥一样成为未来城市的基础设施,带动相关产业发展,成为区域增长极。
附图说明:
[0096] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0097] 图1是本发明建筑外立面安装结构示意图;
[0098] 图2是本发明建筑内立面安装结构示意图;
[0099] 图3是本发明种植皿结构示意图;
[0100] 图4是本发明仿生分形枝结构示意图;
[0101] 图5是本发明导轨链结构示意图;
[0102] 图中:1、建筑;2、建筑立面;3、垂直循环传输装置;4、种植皿;5、米光立面;6、输配水管网;7、滴嘴;8、首部枢纽;9、城市有机废物堆肥系统;10、雨水收集槽;11、灌溉液回收装置;12、中水输配水管;13、中水净化装置;14、地下过滤水池;15、仿生分形枝;16、轴承;17、紧固件;18、流量控制阀;19、灌溉开口 ;20、磁吸装置;21、种植基;22、过滤网;23、储液皿;24、支架;25、植物限位发育开口 ;26、导轨;27、运动输出支点;28、链条;29、滚轮;30、销轴;
具体实施方式:
[0103] 如图所示:
[0104] 一种幕墙农场,包括种植模块和垂直循环传输装置3,其特征在于:
[0105] 幕墙农场是在建筑立面2设置有若干种植模块和一组以上垂直循环传输装置3的都市农业设施,幕墙农场也是设置在建筑立面2的节能围护结构或者生态化功能性建筑表皮。
[0106] 所述建筑立面2是建筑外立面、建筑内立面、多层式建筑表皮的中间层或者建筑空间分隔层。
[0107] 实施例中,在严寒或者寒冷地区,幕墙农场设置为建筑I的多层式建筑表皮围合的层状温室。幕墙农场既是生态化功能性建筑表皮也是层状温室。
[0108] 实施例中,对夏热冬冷地区的既有建筑进行节能改造,在既有建筑西立面与东立面设置采光立面5,在建筑东西立面外设置层状温室型幕墙农场,幕墙农场既是生态节能围护结构也是层状温室。
[0109] 实施例中,对夏热冬暖地区的既有建筑进行节能改造,幕墙农场设置在既有建筑外立面,作为既有建筑的节能遮阳围护层。
[0110] 实施例中,在湿热地区,幕墙农场不依托建筑立面2,可直接作为建筑空间分隔的节能围护结构。
[0111] 实施例中,幕墙农场设置在全采光框架幕墙结构的精品写字楼的幕墙内立面,既是室内景观,也是都市农业,表现了企业的价值观。
[0112] 实施例中,当幕墙农场设置在多层式建筑表皮的中间层时,中间层是多层式建筑表皮围合形成的温室结构空间层。所述温室结构层设置有栽培环境控制系统。栽培环境控制系统包括传感器系统、温湿度控制系统、通风降温装置、光照调控系统和植物应激环境系统。
[0113] 实施例中,在北半球的住宅小区,幕墙农场设置在若干栋住宅楼东西立面设置的由PC板采光板围合成的温室结构内,直接为小区居民生产蔬菜,减少运输,节约能源。
[0114] 实施例中,一般温室薄膜的使用寿命仅有2年,大量使用的温室薄膜基本没有得到回收,由于其难以降解,当土壤中残膜数量超过土壤的自净容量时,将降低土壤的水分传导、贮存,从而影响作物根系的生长发育。残膜还会进入水体造成污染。使用透光建材围合的层状温室,因建筑原本就要做外立面装饰,使用幕墙农场作为建筑立面方案,基本不增加建筑造价,但使用寿命较温室薄膜则大幅延长,同时大幅提升建筑节能效率,从而带来持续的效益。
[0115] 实施例中,当幕墙农场设置在多层式建筑表皮的中间层时,在建筑I之内或之外设置有进入多层式建筑表皮的中间层的工作通道,所述工作通道可能设置有门或者防护装置。
[0116] 实施例中,一栋建筑设置的幕墙农场分属不同自然人或法人所有,法人C拥有数套垂直循环传输装置3的所有权,自然人A拥有数百套种植皿4的所有权。给法人C拥有的垂直循环传输装置3设置有单独的门及门锁,给自然人A拥有的种植皿4设置有标签。所述标签包括书写标签或者电子标签。
[0117] 当幕墙农场设置在建筑内立面时,所述内立面是建筑幕墙的内立面或者室内窗户的内立面。
[0118] 当幕墙农场设置在建筑内立面时,所述内立面是采光立面5。当幕墙农场设置在多层式建筑表皮的中间层时,所述多层式建筑表皮至少一层设置为米光立面5。所述米光立面5是透光幕墙或采光窗。所述透光幕墙是覆盖有透光材料的幕墙或格栅式透光幕墙。
[0119] 实施例中,幕墙农场设置在高层或超高层大楼的采光幕墙后,利用摩天大楼的立面种植蔬菜。
[0120] 实施例中,在住宅室内窗户前或者阳台上设置有小型幕墙农场。
[0121] 实施例中,办公空间在室内窗户前设置有小型幕墙农场,或者通过提供人工光源在室内任意空间设置有小型幕墙农场作为生态空间分隔装置。
[0122] 所述种植模块包括滴灌系统和种植皿4。
[0123] 所述滴灌系统包括水源处理系统、首部枢纽8、输配水管网6、流量控制阀18、滴嘴
7、量测传感控制器。
[0124] 所述水源处理系统是城市雨水处理系统和建筑中水处理系统。
[0125] 在社区设置有城市雨水处理系统和建筑中水处理系统。
[0126] 实施例中,城市雨水处理系统设置有雨水收集槽10、地下过滤水池14。建筑中水处理系统设置有中水输配水管12、中水净化装置13。
[0127] 雨水与中水利用可以增加社会总的可供水量,有助于满足人口增加对水的需求。雨水与中水就近回用,输送距离短,减少了城市供水和排水的水量,从而减轻了城市给水排水管网和处理工程的负荷。使用I m3中水就相当于少用I m3上水,同时少排出近I m3的污水,国内外实践证明,开辟再生污水水源,经济上低于开发其他水源。雨水与中水经处理后回用于农业灌溉,可以提高农业灌溉水质,保护农业生态。
[0128] 实施例中,幕墙农场使用小区分质供水系统提供的水源作为灌溉水。
[0129] 所述首部枢纽8包括动力机、水泵、施肥药装置、过滤设施、安全保护及量测控制伺服器。
[0130] 实施例中,所述首部枢纽8还包括城市有机废物堆肥系统9。
[0131] 实施例中,首部枢纽8设置在建筑顶部、地面或地下。当首部枢纽8设置城市有机废物堆肥系统9时,城市有机废物堆肥系统9设置在地面或地下。
[0132] 所述输配水管网6包括首部输配水管网和种植皿输配水管网。
[0133] 所述的种植皿4是一种设置有种植基21的容器。所述种植皿4是设置一个定植孔的单株种植皿或者是设置多个定植孔的多株种植皿。当种植皿4是多株种植皿时,多株种植皿可以设置为微型温室结构。
[0134] 所述种植皿4可以设置多种材质、形状和色彩。
[0135] 实施例中,使用日常生活大量废弃的一次性液体包装作为种植皿,如可乐瓶、食用油壶、矿泉水瓶等,一种多株种植皿是经改装和防渗漏处理的废弃工业制品,如冰箱、洗衣机等,从而可废物利用,并且时尚美观。
[0136] 实施例中,当种植皿4材质设置为透光材料时,种植基由不透光容器包装后再盛放在种植皿内。以免植物根系被日光照射。
[0137] 实施例中,一种不透光容器是还具有保温功能的聚苯乙烯泡沫容器。
[0138] 实施例中,在建筑立面、垂直循环传输装置上和种植皿下方设置的LED补光装置,同时也是建筑轮廓装饰灯。
[0139] 实施例中,在建筑周围设置LED补光装置,同时也是泛光式建筑夜景照明灯。
[0140] 实施例中,现代高层建筑多设大面积玻璃窗,室内照明夜晚透射到室外,形成室外夜景,同时也成为幕墙农场的补光装置,改善植物生长的光环境,延长植物生长时间。
[0141] 实施例中,幕墙农场的补光装置起到夜景装饰、植物生长和节约能源的多重效果。
[0142] 所述首部输配水管网末端设置有若干首部滴嘴7。所有种植皿4分别纵向排列设置在首部滴嘴7下方的垂线上。
[0143] 所述每个种植皿4均设置有种植皿输配水管网。所述种植皿输配水管网包括直流式滴灌管网和分流式滴灌管网。
[0144] 一种简易的直流式滴灌管网是在种植皿4顶部设置有灌溉开口 19,在种植皿4底部设置有滴嘴7,种植皿4底部滴嘴7上部还设置有过滤网22。种植皿4底部滴嘴7位于下一组种植皿4顶部设置的灌溉开口 19的上方,滴灌进行时,滴灌液由上级滴嘴7滴入,渗透种植基21与过滤网22,并由种植皿底部滴嘴7滴入下级种植皿4。
[0145] 一种简易的分流式滴灌管网是在种植皿4顶部设置的灌溉开口 19下还设置有三通输水管,所述三通输水管上端连接灌溉开口 19,一个下端直接连接种植皿4底部滴嘴7,另一下端连接三通滴嘴7,所述三通滴嘴7设置在种植基21之上端。滴灌进行时,部分滴灌液沿三通管直接滴入下一组种植皿4,部分滴灌液由三通滴嘴7滴入,渗透种植基21与过滤网22,并由种植皿底部滴嘴7滴入下一组种植皿4。
[0146] 所述直流式滴灌管网和分流式滴灌管网还包括有储液皿23。所述直流式滴灌管网的储液皿23设置在灌溉开口 19之下,种植基21之上。所述分流式滴灌管网的储液皿23设置在灌溉开口 19之下,三通输水管之上。
[0147] 上述的首部滴嘴7、三通滴嘴7和种植皿4底部滴嘴7均设置有流量控制阀18,所述流量控制阀18可以设置为遥控控制。
[0148] 当幕墙农场设置为层状温室时,分流式滴灌管网也被设置为温控导热管网。
[0149] 实施例中,在北方的冬季,首部枢纽设置有水源加热装置。加热后的水源通过分流式滴灌管网作为热交换媒介对幕墙农场所在的层状温室加热,并通过流量控制阀控制滴灌液循环速度和滴灌液在储液皿内储留的时间,以调控滴灌液的温度适宜灌溉植物。
[0150] 考虑到风力和种植皿4垂直循环运动时对滴灌的影响,所述灌溉开口 19和种植皿4底部滴嘴7还分别设置有磁吸装置20,所述灌溉开口 19和种植皿4底部滴嘴7的磁吸装置20相互磁吸浮锚式连接。
[0151] 实施例中,考虑到植物生长对滴灌的影响,种植皿4设置有和灌溉开口 19错开的植物限位发育开口 25。一种开口错开的设计是设置灌溉开口 19平行与地平面,设置植物限位发育开口 25垂直于地平面或与地平面成45°角,以免植物生长影响滴灌。[0152] 优选的,植株固定结构包括的定植孔和果蔬安全网也作为植物发育限位装置。
[0153] 在所述纵向排列设置的种植皿4的下端设置有灌溉液回收装置11。所述灌溉液回收装置11是液体容器、回水管槽或者设置有回水管槽的液体容器。所述回水管槽连接首部枢纽8。
[0154] 实施例中,灌溉液回收装置11安装连接在仿生分形枝15上。灌溉液回收装置11也可以安装落地支架上、设置在地面或地下。
[0155] 所述垂直循环传输装置3是导轨链传动装置、链传动装置或者线性传动装置。
[0156] 实施例中,当垂直循环传输装置3是双链轮封闭循环传输式链传动装置时,种植M4设置为微型温室结构多株种植皿。当垂直循环传输装置3是单导轨链循环传输式时,种植皿4设置为单株种植皿。
[0157] 所述导轨链传动装置由导轨26、滚轮29、链条28、运动输出机构和链轮驱动系统构成。受导轨26约束,在链轮驱动下,链条28沿导轨26给定的轨迹运动。
[0158] 所述导轨26是封闭的可循环导轨26。所述可循环导轨26设置在二维平面或者三维空间。
[0159] 实施例中,一种结构简单、造价低廉的垂直循环传输装置3是单导轨链二维平面循环传输式。
[0160] 实施例中,一个简单的二维平面可循环导轨是由2条直轨和2条曲线导轨组合的跑道式可循环导轨。设置所述跑道式可循环导轨的曲线导轨长度等于纵向排列的种植皿4间距,纵向排列的种植皿4间距大于2倍种植皿4直径。
[0161] 实施例中,为了保持跑道式可循环导轨循环一周后,各首部滴嘴与各种植皿位置仍然适配,设置有不等距运动输出支点来协调种植皿的总高度与导轨的总长度的差值。
[0162] 实施例中,一个复杂的三维空间可循环导轨是由若干直轨和若干曲线导轨组合的过山车式可循环导轨。可设计出时尚前卫的立体化功能性建筑表皮,丰富城市景观。
[0163] 所述链条28是一种延长销轴30的滚子链,在延长销轴30两端装有滚轮29,通过滚轮29与导轨26精确配合,保证链条28自身有和导轨26几何形状相同的轨迹。
[0164] 所述运动输出机构在是在导轨链上等距或不等距相间设置的若干安装有运动输出支点27的特殊链节。
[0165] 所述链轮驱动系统是动力机驱动的或者人力驱动的。
[0166] 所述链轮驱动系统是集成式驱动系统或者是外置移动式驱动系统。
[0167] 所述链轮驱动系统是内啮合驱动或外啮合驱动,所述内啮合驱动是中心链轮驱动或中心拨叉驱动。
[0168] 实施例中,多个幕墙农场可以仅配置一台外置的移动式驱动机,轮流驱动各个幕墙农场的多个垂直循环传输装置3进行种植、管理或收获。
[0169] 所述导轨26设置有支架24,包括落地支架、立面支架和顶部支架。所述支架24与导轨26固定连接或通过转轴连接。所述导轨26通过支架24与建筑物固定连接或活动连接。
[0170] 所述支架24是固定式支架或伸缩折叠支架。
[0171] 所述落地支架末端设置有脚座、固定调节脚、关节调节脚、万向调节脚、固定预埋脚或者滚轮29。[0172] 所述立面支架和顶部支架末端设置有安装座或者真空吸盘。所述安装座设置有安装孔、螺栓连接件、焊接连接件、挂件或者榫卯啮合件。
[0173] 实施例中,幕墙农场通过落地支架与设置有真空吸盘的立面支架与玻璃材质的幕墙可稳定落地安装,且没有热桥。
[0174] 实施例中,幕墙农场通过伸缩折叠式落地支架和顶部支架,可快速简易地在室内实现稳定的支撑安装。
[0175] 实施例中,幕墙农场通过伸缩支架适配幕墙农场与建筑的距离变数。
[0176] 实施例中,幕墙农场通过转轴连接的支架与万向调节脚适配幕墙农场与建筑的角度变数。
[0177] 实施例中,通过转轴连接在导轨26上下端的支架24可以根据不同场景任意设置作为立面支架、顶部支架或者落地支架使用。
[0178] 实施例中,立面支架可以作为多组垂直循环传输装置3的互连接装置。
[0179] 当垂直循环传输装置3是单导轨链垂直循环传输式时,在导轨链运动输出支点27可调节悬臂连接有仿生分形枝15。所述仿生分形枝15采用树枝式相错分形构造,互不遮挡阳光。
[0180] 所述仿生分形枝15末端设置有轴承16,并通过轴承16旋转连接有挂件或紧固件17。
[0181] 所述轴承16设置在种植皿4重心上部,种植皿4利用重力在沿导轨运动的过程中始终保持垂直状态,若干所述种植皿4通过上述仿生分形枝15的挂件或紧固件17,纵向排列连接在导轨链传动装置上。
[0182] 所述的可调节悬臂连接是在仿生分形枝15的中间重心处由运动输出支点支撑仿生分形枝而形成的两个悬臂结构,且悬臂上设置有可沿悬臂移动的配重块。两边悬臂分别连接有若干数量、形状等同或不等同的分支,连接种植皿并种植作物后的两边悬臂以运动输出支点保持大致的重力平衡。当随作物生长悬臂两端失去平衡时,可通过移动配重块使其恢复平衡,以保障链条平稳传动。
[0183] 实施例中,仿生分形枝15重力平衡设置了 2套种植皿,仿生分形枝15也可以进一步分形设置为4套、6套、8套等偶数套质量大致等同的种植皿。仿生分形枝15也可以设置3套、5套、7套等奇数套质量不等同的种植皿,所述数量与质量等同或不等同的种植皿分别设置在运动输出支点27两边,保持相对重力平衡。
[0184] 实施例中,仿生分形枝15挂件是一种I点式活动旋转悬吊连接结构。
[0185] 实施例中,仿生分形枝15紧固件17 —边设置为2点式活动夹持结构,一边设置为3点式活动夹持紧固件,紧固件17也可以设置为2点式固定螺接结构、2点式固定挂接结构等多种连接结构。
[0186] 当垂直循环传输装置3是单导轨26线性循环传输式时,可参照单导轨链垂直循环传输式结构等同替换。
[0187] 当垂直循环传输装置3是双导轨链垂直循环传输式或者双链轮封闭循环传输式时,通过两根导轨26或者两套封闭链轮的运动输出装置悬吊有吊篮式多株种植皿,所述吊篮式多株种植皿可以设置为微型温室结构。
[0188] 实施例中,双链轮封闭循环传输式结构和双导轨链垂直循环传输式结构可参照公知的垂直循环机械式停车设备结构。
[0189] 以上实施例仅用以说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案;因此,虽然本说明书参照上述实施例对本发明已经做了详细说明,但本领域的一般技术人员可以理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离本发明精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (10)

1.一种幕墙农场,包括种植模块和垂直循环传输装置,其特征在于: 幕墙农场是在建筑立面设置有种植模块和垂直循环传输装置的都市农业设施,幕墙农场也是设置在建筑立面的节能围护结构、生态化功能性建筑表皮或者层状温室, 所述建筑立面是建筑外立面、建筑内立面、多层式建筑表皮的中间层或者建筑空间中设置的功能性空间分隔立面, 优选的,当幕墙农场设置在多层式建筑表皮的中间层时,依附多层式建筑表皮围合形成层状温室, 可选的,当幕墙农场设置在建筑内立面或者外立面时,在幕墙农场的另一侧还设置有覆盖透光材料的围合结构,依附建筑内立面或者外立面形成层状温室。
2.根据权利要求1所述的幕墙农场,其特征在于: 所述种植模块包括滴灌系统和种植皿, 所述滴灌系统包括水源处理系统、首部枢纽、输配水管网、流量控制阀、滴嘴、量测传感控制器, 所述水源处理系统包括城市雨水处理系统和建筑中水处理系统, 所述首部枢纽包括动力机、水泵、施肥药装置、过滤设施、安全保护及量测控制伺服器, 所述首部枢纽还包括城市有机废物堆肥系统, 所述的种植皿是一种设置有种植基的容器,所述种植基是水培液、固态无土种植基或土壤,所述种植基直接盛放或者由种植基容器包装后再盛放在种植皿内,当种植基是水培液时,种植基容器是不渗漏的水密容器, 种植皿设置有植株固定结构,所述植株固定结包括定植孔、根系固定结构和果蔬安全网, 种植皿是开口结构或封口结构的,当种植皿是封口结构时,所述封口设置有定植孔,当种植皿内还设有种植基容器时,种植基容器是开口结构或封口结构的,当种植基容器是封口结构时,定植孔设置在种植基容器的封口, 根系固定结构设置在种植皿或种植基容器内,且适配其外部容器的内径,根系固定结构是无毒的塑料网格体,在网格体中部设置有纵向贯通的主根孔,主根孔设置在定植孔下方, 可选的,种植皿外还罩设有果蔬安全网, 所述种植皿是单株种植皿或者是多株种植皿,当种植皿是多株种植皿时,优选的,多株种植皿设置为微型温室结构,所述微型温室结构是在多株种植皿外设置有透光的围合结构, 所述输配水管网包括首部输配水管网和种植皿输配水管网, 所述首部输配水管网一端连接首部枢纽,另一端设置有若干首部滴嘴,所有种植皿均分别纵向排列设置在各首部滴嘴下方的垂线上, 种植皿均设置有种植皿输配水管网,所述种植皿输配水管网包括直流式滴灌管网和分流式滴灌管网, 所述直流式滴灌管网和分流式滴灌管网还设置有储液皿,所述直流式滴灌管网的储液皿设置在灌溉开口之下,种植基之上,所述分流式滴灌管网的储液皿设置在灌溉开口之下,三通输水管之上,量测传感控制器设置在种植皿内,并与量测控制伺服器遥控连接, 首部滴嘴、三通滴嘴和种植皿底部滴嘴均设置有流量控制阀,优选的,首部滴嘴的流量控制阀通过量测控制伺服器遥控控制, 在灌溉开口口部以及种植皿底部滴嘴还分别设置有磁吸装置,所述磁吸装置相互磁吸浮锚式连接, 种植皿设置有和灌溉开口错开的植物限位发育开口, 在纵向排列设置的种植皿的下端设置有灌溉液回收装置。
3.根据权利要求1所述的幕墙农场,其特征在于: 幕墙农场设置有一组以上的垂直循环传输装置, 所述垂直循环传输装置是导轨链传动装置、链传动装置或者线性传动装置, 导轨链传动装置是单导轨链循环传输式或者双导轨链循环传输式,所述链传动装置是双链轮封闭循环传输式,所述线性传动装置是单导轨线性循环传输式, 当垂直循环传输装置是单导轨链垂直循环传输式时, 导轨是封闭的可循环导轨,可循环导轨设置在二维平面或者三维空间, 导轨链传动装置的运动输出机构在是在导轨链上等距或不等距相间设置的若干安装有运动输出支点的特殊链节, 可选的,导轨链传动装置还包括结构加强的特殊链节和特殊滚轮, 所述链轮驱动系统是集成式驱动系统或者是外置移动式驱动系统, 所述链轮驱动系统是内啮合驱动或外啮合驱动, 所述导轨设置有支架,包括落地支架、立面支架和顶部支架, 所述支架与导固定连接或通过转轴连接,所述导轨通过支架与建筑物固定连接或活动连接, 在导轨链运动输出支点采用可调节悬臂连接有仿生分形枝。
4.根据权利要求1所述的幕墙农场,其特征在于: 当幕墙农场设置在建筑内立面时,所述内立面是贯通多层楼层的幕墙内立面或者设置在单一楼层的窗户内立面, 当幕墙农场设置在建筑内立面时,所述内立面是采光立面,当幕墙农场设置在多层式建筑表皮的中间层时,所述多层式建筑表皮至少一层设置为采光立面,所述采光立面是透光幕墙或采光窗,所述透光幕墙是覆盖有透光材料的幕墙或格栅式透光幕墙, 可选的,当幕墙覆盖透光材料时,透光材料采用母料法添加有0.1%-0.3%的转光剂、或者采用母料法添加有5%-10%的超细煅烧改性高岭土, 所述转光剂是红光转光剂、蓝光转光剂或者红蓝复合转光剂, 所述转光剂是稀土无机化合物、稀土有机配合物、荧光色素及染料或者无机-有机复合转光剂。
5.根据权利要求1所述的幕墙农场,其特征在于: 所述层状温室内 设置有栽培环境控制系统,栽培环境控制系统包括传感器系统、温湿度控制系统、通风降温装置、光照调控系统和植物应激环境系统, 当幕墙农场设置为层状温室时,在建筑之内或之外设置有进入层状温室的工作通道,所述工作通道设置有防护装置,当同一座幕墙农场分属不同所有者时,为不同所有者拥有的垂直循环传输装置分别设置有防护装置,为不同所有者拥有的种植皿分别设置有标签,所述标签包括书写标签或者电子标签。
6.根据权利要求2所述的幕墙农场,其特征在于: 当幕墙农场设置为层状温室时,分流式滴灌管网在某些季节也设置为温控导热管网,当分流式滴灌管网设置为温控导热管网时,在首部枢纽还设置有水源温度控制系统,水源温度控制系统加热或冷却水源,通过分流式滴灌管网作为热交换媒介调控层状温室的室内温度,并通过流量控制阀控制滴灌液循环速度和滴灌液在储液皿内储留的时间, 当幕墙农场设置在建筑单一楼层窗户内立面时,一种简易的首部枢纽是设置有手动泵、毛细输水管和弹性水囊的人工动力装置,人工动力装置使用连接弹性水囊的毛细输水管为种植皿提供持续的灌溉,同时可使用手动泵为种植皿提供灌溉。
7.根据权利要求2所述的幕墙农场,其特征在于: 可选的,同一组垂直循环传输装置连接的种植皿设置为相同或不同的材质、形状和色彩, 所述种植皿是透光或不透光的,当种植皿材质设置为透光材料时,种植基由不透光容器包装后再盛放在种植皿内, 优选的,一种不透光容器是具有保温功能的EPS泡沫容器, 可选的,当种植皿材质设置为透光材料时,在种植皿上粘贴有彩色透光膜,通过选择不同色彩的透光膜以改善植物生长的光环境,一种彩色透光膜是点状透光膜,所述点状透光膜是以一定间距排列粘贴在种植皿上的色点, 优选的,在建筑立面、建筑周围、垂直循环传输装置上或者种植皿下方设置LED补光装置, 所述LED是持续发光的,或者设置有高频频闪器, 所述LED是红蓝光组合LED、远红外LED或者白光LED, 所述LED波长在40(T700nm之间,所述红蓝光组合LED是波峰为450nm的蓝光LED、波峰为660nm的红光LED。
8.根据权利要求2所述的幕墙农场,其特征在于: 一种简易的直流式滴灌管网是在种植皿顶部设置有灌溉开口,在种植皿底部设置有滴嘴,种植皿底部滴嘴上部还设置有过滤网,种植皿底部滴嘴位于下一组种植皿顶部设置的灌溉开口的上方,滴灌进行时,滴灌液由上级种植皿底部滴嘴滴入,渗透种植基与过滤网,并由种植皿底部滴嘴滴入下级种植皿, 一种简易的分流式滴灌管网是在种植皿顶部设置的灌溉开口下还设置有三通输水管,所述三通输水管上端连接灌溉开口,一个下端直接连接种植皿底部滴嘴,另一下端连接三通滴嘴,所述三通滴嘴设置在种植基之上端,滴灌进行时,部分滴灌液沿三通管直接滴入下一组种植皿,部分滴灌液由三通滴嘴滴入并渗透种植基与过滤网,由种植皿底部滴嘴滴入下一组种植皿, 当种植基是水培液时,优选使用分流式滴灌管网,包括分流补充式管网和分流循环式管网,所述分流补充式管网是通过滴灌补充水培液容器内被植物吸收和蒸腾损失的营养液,所述分流循环式管网在水培液容器下还设置有滴嘴,营养液一面通过滴灌补充,一面沿水培液容器下滴嘴滴出进入输配水管网,形成循环。
9.根据权利要求3所述的幕墙农场,其特征在于: 所述支架是固定式支架或伸缩折叠支架, 所述落地支架末端设置有脚座、固定调节脚、关节调节脚、万向调节脚、固定预埋脚或者滚轮, 所述立面支架和顶部支架末端设置有安装座或者真空吸盘,所述安装座设置有安装孔、螺栓连接件、焊接连接件、挂件或者榫卯啮合件, 所述仿生分形枝采用树枝式相错分形结构,仿生分形枝各分支末端设置有轴承,并通过轴承360°旋转连接有挂件或紧固件,由各挂件或紧固件连接种植皿, 所述轴承设置在种植皿重心上部,种植皿利用重力在沿导轨运动的过程中始终保持垂直状态, 若干种植皿由仿生分形枝纵向排列连接在导轨链传动装置上, 所述的可调节悬臂连接是在仿生分形枝的中间重心处由运动输出支点支撑仿生分形枝而形成的两个悬臂结构,且悬臂上设置有可沿悬臂移动的配重块, 两边悬臂分别连接有若干数量、形状等同或不等同的分支,连接种植皿并种植作物后的两边悬臂以运动输出支点保持大致的重力平衡,当随作物生长悬臂两端失去平衡时,通过移动配重块使其恢复平衡。
10.根据权利要求3所述的幕墙农场,其特征在于: 当垂直循环传输装置 是单导轨线性循环传输式时,与单导轨链传动装置可等同替换, 当垂直循环传输装置是双导轨链垂直循环传输式或者双链轮封闭循环传输式时,通过两根导轨或者两套封闭链轮的运动输出装置旋转挂接有吊篮式多株种植皿,吊篮式多株种植皿利用重力在垂直循环传输过程中始终保持垂直状态,所述吊篮式多株种植皿可以设置为微型温室结构。
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