CN105040903A - 一种模块化的多功能建筑构件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化的多功能建筑构件，包括结构外框、功能层、强化固定结构、防护层、密封部件以及功能模块，将至少包含1层以上的功能层，每层均可根据需要任意分割和组合成若干的功能模块区，用于安装或嵌入各种功能模块，各功能层通过密封部件密封。能够用于替代墙体、阳台栏板或栏杆、窗户、屋顶等。依赖于特有的结构外框和整体模块化的结构，除了具有建筑围护结构的防护等基本功能外，还具有嵌入将太阳能转化为热能、电能等功能的功能模块，可通过嵌入传感器、显示器、控制器、信号收集、处理及发射装置、网络通讯装置、控制器等，可以在实现各种诸如集光、集热，发电功能的基础上满足用户的各种功能化和智能化需求。

Description

一种模块化的多功能建筑构件

技术领域

本发明涉及一种多功能建筑构件，具体涉及一种模块化的多功能建筑构件，用于替代墙体、阳台栏板或栏杆、窗户、屋顶等，该多功能建筑构件具有扩展功能如能够嵌入将太阳能转化为热能、电能的模块，实现多种功能。

背景技术

智能建筑是随着人类对建筑内外信息交换、安全性、舒适性、便利性和节能性的要求产生的。智能建筑及节能行业强调用户体验，具有内生发展动力。建筑智能化、提高客户工作效率，多功能化提升建筑适用性，降低使用成本，已经成为发展趋势。

通过检索发现申请号为201180038094.6的PCT发明专利中已公开的“智能”建筑构件，主要是通过这种建筑构件可以改变能量通过建筑物或车辆外层的传输。例如，通过使用诸如绝缘窗户和墙壁、固定遮蔽元件、以及诸如遮篷、窗帘、和遮光窗帘的手动起动遮蔽元件来解决控制通过建筑物、车辆或其它结构的外层的光和热的流量的问题。作为一种建筑构件主要实现了光调节和热调节。

以上“智能”建筑元件没有将太阳能充分利用，实现建筑元件的多功能性，诸如使得“智能”建筑元件同时具备太阳能热水器、发电、显示等设备的功能，如何既能更加“多功能化”利用太阳能，并且实现“智能”建筑元件的与建筑一体化，使建筑更加智能化、多功能化。

发明内容

在此公开的模块化的多功能建筑构件中，用于替代墙体、阳台栏板或栏杆、窗户、屋顶等，该多功能建筑构件能够将太阳能转化为热能、电能等实现多种功能，使建筑更加智能化、多功能化。

该模块化多功能层建筑构件包括结构外框、功能层、强化固定结构、防护层、密封部件以及功能模块，功能层与功能层之间通过强化固定结构连接及支撑，并连接于结构外框上，防护层具有防雹、防撞等作用，位于所述功能层内外两侧，安装于结构外框上。

本发明采用模块化的思路，将至少包含1层以上的功能层，每层均可任意分割和组合成若干的功能模块区，用于安装或嵌入各种功能模块，各功能层通过密封部件密封。各个功能层具有扩展性，功能模块可以根据其功能被设计成能够嵌入或安装入功能层的形状，并且功能层提供标准安装接口，与功能模块牢固结合。

所述防护层分内侧层和外侧层，内侧层为具有防撞功能的钢化玻璃或其它透明或者不透明的防护材料；外侧层是具有高透光性的钢化玻璃、有机玻璃或其它具有防护、阻燃功能的高透光材料。所述结构外框为包括但不限于具有断桥结构的铝合金、塑钢外框或具有建筑强度的结构框架，在所替代建筑构件不需要进行保温措施的条件下，该外框结构不必须具备断桥结构，仅满足所替代建筑构件强度即可，通过膨胀螺栓或者预埋件安装于建筑体上。其中功能模块可以划分为光热模块、光处理模块、光电模块、信号处理模块、控制模块和显示模块，均嵌入或安装于功能层内。

光热模块实现太阳能向热能的转换，包括集热装置和储热装置。集热装置，包括但不限于现有的各种真空管集热器、各种平板型集热器。以及与集热器相连的联箱、管路。储热装置，包括薄型水箱、管状、立方体或圆柱状等组合连接的储热系统；可以是相变贮能材料来储热的系统，可以是直接储水也可以由贮能材料加热其中的金属或其它导热系数大的管路。

光处理模块包括集光装置、显示装置，用于调节建筑室内光亮度。集光装置包括集光器、光导纤维或导光筒等光传输装置。显示装置用于显示集光装置收集、传输的光，包括但不限于液晶、led、等离子等的显示单元。

光电模块实现太阳能向电能的转换，包括太阳能光伏装置、蓄电池。太阳能光伏装置包括但不限于太阳能电池板、太阳能薄膜电池组件等太阳能电池、蓄电池、逆变器、控制器、连接线。通过太阳能电池板将光能转换成电能。并在控制器的控制下，将直流电储存在蓄电池中，然后利用逆变器将直流电转化为交流电，并向用电器件进行供电。

信号处理模块用于采集、传输、处理各种信号、信息，传感器信号并通过导线、网线、wifi或者其它无线方式发送到中央控制系统或者服务器等。以及接收服务器发出的指令。包括但不限于网络控制装置，具有路由器功能、网络适配器功能，能够通过网线或wifi连接互联网或局域网。

控制模块控制功能模块实现各种功能，控制模块是指控制功能组件的中央控制系统，具有控制和调节温度、光线、电源等功能装置的系统，依赖于各种传感器，包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光传感器、声音传感器、红外传感器等。还包括电子控制电路形式的控制元件，机械电子控制元件等，依赖于控制系统而运行。

显示模块主要用于满足用户各种视觉体验，包括但不限于液晶、led、等离子等的显示屏，同时可以具备跟网络适配器相连，具有接收和显示信息和电视电信讯号等的功能。

本发明有益的效果是：模块化的多功能建筑构件，能够用于替代墙体、阳台栏板或栏杆、窗户、屋顶等。依赖于特有的结构外框和整体模块化的结构，除了具有建筑围护结构的防护等基本安全功能外，还具有能够将太阳能转化为热能、电能等实现多种功能，依赖于传感器、显示器、控制器、信号收集、处理及发射装置、网络通讯装置、控制器等，可以在实现各种诸如集光、集热，发电功能的基础上满足用户的视觉体验和智能化体验。功能模块可以直接镶嵌安装于功能层，方便使用。

附图说明

图1具有光热功能层构件的结构示意图

图2具有光电功能层构件的结构示意图

图3具有传感功能层构件的结构示意图

图4模块化的多功能建筑构件结构示意图

图5是模块化建筑构件代替窗户安装示意图

图6是本发明的另一种安装实施例。

具体实施方式

图1是具有光热功能层构件的结构示意图，该构件通过结构外框2固定于建筑墙体上，包括防护层1，内部真空集热管4，固定强化结构5，蓄热水箱3，固定强化结构5起支撑作用，内部真空集热管4通过管路与蓄热水箱3相连接，防护层1其防护和透光作用。在有光照的情况下，利用集热器部件4，在这里指真空集热管，将太阳辐射转为热能，并将转化的热量传导到导热介质或储水容器3的水中，通过自然循环或强制循环装置，使热水系统内达到同一温度，并通过供水管道静压或动力装置将产生的热水送至各个用水端，以供日常使用。

图2是具有光电功能层构件的结构示意图，该功能构件6包括光伏电池7、控制器8、蓄电池9、逆变器10，连接线等，工作原理为：利用光伏电池或薄膜收集太阳能，在有光照情况下，电池或薄膜吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能。并在控制器的控制下，将直流电储存在蓄电池中，然后利用逆变器将直流电转化为交流电，并向用电器件进行供电。

图3是具有传感功能层构件的结构示意图，该功能构件具有多个功能区包括传感区、传输区、控制区及后台处理区和显示区。传感器层实现方式：利用在整体构件不同部位安装传感器，将环境物理信号转化为电信号或数字信号，通过信号收集装置，辅以计算机技术、通讯技术、网络技术，将信号传输至系统控制装置，控制装置利用通讯装置将数据传输到后台服务器，后台服务器将数据处理后，通过显示装置将数据显示给用户。

图4是模块化的多功能建筑构件结构示意图，描绘了模块化多功能建筑构件的简化示意形式，包括结构外框20、功能层、强化固定结构22、防护层21、功能模块23，24，25将至少包含1层以上的功能层，每层均可任意分割和组合成若干的功能模块区，用于安装或嵌入各种功能模块，各个功能层具有扩展性，功能模块可以根据其功能被设计成能够嵌入或安装入功能层的形状，并且功能层提供标准安装接口，与功能模块牢固结合。功能层与功能层之间通过强化固定结构固定支撑，并连接于结构外框上，结构外框为具有断桥结构的铝合金、塑钢外框或具有建筑强度的结构框架，并通过包括膨胀螺栓或者预埋件将结构外框整体安装在阳台或窗户栏杆下。实现智能化、多功能化的核心部件为功能模块，功能模块可以划分为光热模块、光处理模块、光电模块、信号处理模块、控制模块和显示模块。

光热模块包括集热装置和储热装置，用于将光能转换为热能，储存和分配热能，主要依赖于太阳能真空集热管等集热装置进行光热转换，蓄热水箱等装置蓄热，通过自然循环或强制循环装置，使热水供日常使用。

光处理模块包括集光装置、显示装置，集光装置包括集光器、光导纤维或导光筒等光传输装置。显示装置用于显示集光装置收集、传输的光，能用于调节室内光亮度或者发光装饰效果。

光电模块包括光伏电池、控制器、蓄电池、逆变器，连接线等，光伏太阳能电池将光能转换成电能。并在控制器的控制下，将直流电储存在蓄电池中，然后利用逆变器将直流电转化为交流电，向用电器件进行供电。

信号处理模块用于采集、传输、处理各种信号、信息，感器信号通过导线、网线、wifi或者其它无线方式发送到中央控制系统或者服务器等。以及接收服务器发出的指令。包括但不限于网络控制装置，具有路由器功能、网络适配器功能，能够通过网线或wifi连接互联网或局域网。

控制模块为控制功能模块的中央控制系统，通过各种传感器，包括但不限于温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光传感器、声音传感器、红外传感器等，借助于控制系统，控制功能模块实现各种功能。

显示模块包括但不限于液晶、led、等离子等的显示屏，具有接收和显示信息和电视电信讯号等的功能。

图5是模块化建筑构件代替窗户安装示意图，15为窗户立柱，通过建筑预埋件16将模块化的多功能建筑构件安装在窗户框架内，代替了窗户，17、18为模块化的多功能建筑构件内部的强化固定结构，可以是钢板或其他硬连接，达到所替代的建筑构件强度要求。

图6是本发明的另一种安装实施例，安装步骤如下：

第一步用预埋件或紧固件32将多功能构件的结构外框与33（空调板、飘窗板、防火挑檐）固定。

第二步，在结构外框与33（空调板、飘窗板、防火挑檐）之间的预留空隙位置，用具有粘接性能的发泡剂填充饱满。

第三步，除去溢出的发泡剂后，用防水材料在发泡剂暴露在空气的四周各做一层防水封接保护。

第四步，用装饰条遮盖住结构外框与33之间的连接部位。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种模块化的多功能建筑构件，包括结构外框、功能层、强化固定结构、防护层、密封部件以及功能模块，其特征在于：

所述功能模块嵌入或安装于功能层内，功能层与功能层之间通过强化固定结构连接及支撑，并连接于结构外框上，所述防护层具有防雹、防撞等作用，位于所述功能层内外两侧，安装于结构外框上；

所述功能层至少包含1层以上，每层均可任意分割和组合成若干的功能模块区，用于安装或嵌入各种功能模块，各功能层通过密封部件密封；

所述功能模块划分为光热模块、光处理模块、光电模块、信号处理模块、控制模块和显示模块，均嵌入或安装于功能层内。

2.根据权利要求1所述的一种模块化的多功能建筑构件，其特征在于，所述防护层分内侧层和外侧层，内侧层为具有防撞功能的钢化玻璃或其它透明或者不透明的防护材料；外侧层是具有高透光性的钢化玻璃、有机玻璃或其它具有防护、阻燃功能的高透光材料。

3.根据权利要求1所述的一种模块化的多功能建筑构件，其特征在于，所述结构外框为具有断桥结构的铝合金、塑钢外框或具有建筑强度的结构框架，通过膨胀螺栓或者预埋件安装于建筑体上。

4.根据权利要求1所述的一种模块化的多功能建筑构件，其中，所述光热模块包括集热装置和储热装置，用于将光能转换为热能，储存和分配热能。

5.根据权利要求1所述的一种模块化的多功能建筑构件，其中，所述光处理模块包括集光装置、显示装置，用于调节室内光亮度。

6.根据权利要求1所述的一种模块化的多功能建筑构件，其中，所述光电模块包括太阳能光伏装置、蓄电池、及逆变器，用于将光能转化为电能，实现能量的采集和利用。

7.根据权利要求1所述的一种模块化的多功能建筑构件，其中，所述信号处理模块用于采集、传输、处理各种信号、信息。

8.根据权利要求1所述的一种模块化的多功能建筑构件，其中，所述控制模块为控制功能模块的中央控制系统，控制功能模块实现各种功能。

9.根据权利要求1所述的一种模块化的多功能建筑构件，其中，所述显示模块为具有接收和显示信息和电视电信讯号等功能的显示单元。