CN106193280B - 海绵建筑生态系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于生态建筑技术领域，具体提供一种海绵建筑生态系统，包括设置于建筑体墙体外表面的内墙喜阴植物墙和靠近建筑体墙体外侧设置的外墙喜阳植物墙。本发明的海绵建筑生态系统进一步的还优选包括具有降温功能的新风系统以及室内采光系统。本发明通过多层植物墙的布置，达到了有效、环保、安全、洁净的控制建筑体内温度的目的。增设的新风系统与双层植物墙相互配合，能够进一步保障供给建筑体所需的适宜温度的新风气体，继而保持建筑体内的凉爽环境，最终完全取代空调。增设的室内采光系统能够将室外光照采集并传送至建筑体常规无法受到光照直接照射的阴面房间。

Description

海绵建筑生态系统

技术领域

本发明属于生态建筑技术领域，具体涉及一种海绵建筑生态系统。

背景技术

随着社会的不断发展，舒适的生活居住条件一直是人们不断追寻的目标。为了应对酷热环境，人们发明了空调。空调能够明显降低生活工作环境温度，在酷热时节，给人以凉爽体感，因此空调一经诞生，即受到人们的追逐爱戴，现阶段空调基本上已经成为了现代生活工作的必需品。伴随着空调的大量使用，其带来的社会问题也逐渐暴露出来，在社会问题层便存在能耗过高、产热量大、进一步滋生助长城市热岛效应的问题，在个人层面存在长期使用危及使用者身体健康的问题，各种空调病即由此而来。

基于以上空调制冷暴露出的各种问题，人们进行了进一步的探索。人们研究发现植物具有良好的降温效果，在此认知的基础上，人们尝试在建筑体的外墙壁上附着设置植物以期达到降温效果。事实证明，相较之于没有附着铺设植物墙的建筑体，却有适当的降温效果。但是其降温效果仍然有限，大多数情况下，在酷热时节，仍需辅助配合空调同时使用，才能达到较好的降温效果，满足人们需求。人们还通过对附着在建筑体外墙壁上的植物墙进行造型设计，来获得不同美感的建筑体造型，提升人们的视觉感受。但是由于植物墙是附着在建筑体外墙壁上的，受限于建筑体外墙壁的固定结构形式，植物墙的造型设计非常受限。

新风系统也是人们尝试替代空调的研究方向之一，现有技术最典型的一种新风系统结构包括相互连通的室外风管和室内风管，通过室内风管向建筑体内各个房间输送新风。室外风管的一端设有补气口(补气口一般位于建筑体顶部)，室外风管的另一端位于建筑体地下室内，由于地下室的阴凉效应，可以将流经地下室内的室外风管内的气体进行降温，进而将降温后的新风气体通过室内风管输送至建筑体内的各房间中。然而这种新风系统，降温的方式途径完全依赖地下室内温度，对新风的降温效果十分有限。因此，在建筑体内诸如会议室等人数聚集过多，人体热岛效应产热总量较大的情况下，无法很好的取得凉爽的降温效果。同时，该现有新风系统内的新风流动受到阻力较大，气体运行不畅，同等规格下，单位时间内供气量较低，究其原因，乃是该新风系统的管道转弯处多采用尖角(例如直角，甚至锐角等)直接转弯，在转弯处对气体流动阻力较大。

除却以上问题外，现有建筑体皆有向阳面和阴面，如何给处于阴面的房间以自然光采光，也是一个现有技术未能解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种海绵建筑生态系统，目的在于通过多层植物墙的布置，达到有效、环保、安全、洁净的控制建筑体内温度，解决现有技术存在的各种问题。在进一步的研究中，本发明中还包含了一套新风系统，该新风系统结合于本发明的海绵建筑生态系统之中，通过多种降温途径，有效控制了供给建筑体的新风的温度，并且所提供的新风系统内对气体阻力小，气体流通更为顺畅。更进一步的研究中，本发明中还包含了室内采光系统，为建筑体通常无法获得自然阳光的阴面房间，提供了获取自然阳光的完整解决方案。

本发明的具体技术方案通过以下技术手段实现。

本发明的海绵建筑生态系统包括，设置于建筑体墙体外表面的内墙喜阴植物墙和靠近建筑体墙体外侧设置的外墙喜阳植物墙。

本发明中外墙喜阳植物墙和内墙喜阴植物墙相互配合，双层植物墙能够起到更好的控温降温效果，最终提供凉爽、环保、安全的宜居环境。外墙喜阳植物墙遮挡阳光，由于其皆由喜阳植物组成，充足的阳光光照提供了其适宜生长环境，使得外墙喜阳植物墙生长更为茂盛，降温增氧作用更好。内墙喜阴植物墙处于外墙喜阳植物墙遮挡形成的荫蔽环境下，刚好构成适宜喜阴植物的生长环境，因此喜阴植物的生长也更为顺利繁茂，最终提供更好的控温降温及增氧效果。除了良好而安全的控温效果之外，外墙喜阳植物墙与建筑体有间距，外墙喜阳植物墙的整体形状不依赖于建筑体的形状，因此外墙喜阳植物墙的造型可以任意自定义，其造型更加丰富多彩，能够更好的满足人们的审美需求。

建筑体墙体外表面包含设置有内墙养殖基层，所述内墙喜阴植物墙种植于所述内墙养殖基层内并附着在建筑体墙体外表面。内墙养殖基层可以采用桔梗等废弃物回收利用后制作，更为环保。

所述内墙养殖基层内设置有用于灌溉所述内墙喜阴植物墙的滴水灌溉系统，所述滴水灌溉系统与设置于建筑体顶部的灌溉水池相连通。内墙喜阴植物墙处于荫蔽环境下，蒸发量相对较小，采用滴水灌溉系统进行定点均匀灌溉，能够起到更好的灌溉效果。

本发明还提供了一种外墙喜阳植物墙的具体安装方式：靠近建筑体墙体外侧设置有固定支撑架，所述固定支撑架上设置有植物附着网和植物养殖装置，所述外墙喜阳植物墙种植于所述植物养殖装置内并附着在所述植物附着网上。植物养殖装置可以在固定支撑架上均匀布置多个，并在多个植物养殖装置内分别种植喜阳植物，以便于快速形成均匀的外墙喜阳植物墙。所述植物养殖装置的具体结构可以根据实际情况进行选择，既可以是箱体养植方式，也可以是袋装养植方式，以及任意其他多种具体的养植方式结构。

还包括固定连接架，所述固定连接架的一端与建筑体固定连接，另一端与所述固定支撑架固定连接。增设的固定连接架将固定支撑架与建筑体固定连接在一起，使得固定支撑架不易倾倒塌，稳定性更好。

还包括用于灌溉所述外墙喜阳植物墙的喷淋灌溉系统，所述喷淋灌溉系统位于所述外墙喜阳植物墙的上部，所述喷淋灌溉系统与所述灌溉水池相连通。

所述外墙喜阳植物墙与建筑体墙体之间的地面处设置有隔热水渠，所述隔热水渠为设置于地面以下的下沉式隔热水渠。增设的隔热水渠最主要的能够通过其隔离效应，进一步保障建筑体内的低温凉爽效果。同时，隔热水渠还可以做成景观水渠，进一步增加其观赏效果。滴水灌溉系统和喷淋灌溉系统灌溉过程中多余的未被外墙喜阳植物墙和内墙喜阴植物墙吸收的水，可以通过引流管道引流至隔热水渠内，再通过隔热水渠内的水泵泵回灌溉水池，进而构成完整水循环，实现水资源的循环再利用。

进一步的研究中，本发明的海绵建筑生态系统还包括新风系统，为了更充分发挥该新风系统的价值，该新风系统优选配置于本发明的海绵建筑生态系统中进行使用，但是这并不排除本发明中的新风系统可以单独实施使用的情况；所述新风系统包括室外风管、新风风机、室内主风管、室内支风管、制冷水池和降温压缩机；所述室外风管盘绕设置在建筑体墙体外表面和所述内墙喜阴植物墙之间；所述室外风管的上端为室外风管补风口且位于建筑体顶部，所述室外风管的下端延伸并伸入所述制冷水池内；所述制冷水池位于建筑体下方的地面以下；所述新风风机的出风口与所述室内主风管连通，所述新风风机的进风口与所述制冷水池内的室外风管连通；所述室内主风管和室内支风管位于建筑体内部；所述室内支风管的一端与所述室内主风管连通，另一端与所述室外风管连通，所述室内支风管上开设有室内支风管出风口；所述降温压缩机的降温压缩机吸热管道位于所述制冷水池内。

空气经室外风管补风口进入室外风管内，并沿经室外风管进入制冷水池的室外风管内，在制冷水池内被降温之后，再由新风风机抽取并输送进入室内主风管及室内支风管中。由于室外风管盘绕在建筑体墙体外表面，而建筑体墙体外表面又由外墙喜阳植物墙和内墙喜阴植物墙进行包裹，因此室外风管处于外墙喜阳植物墙和内墙喜阴植物墙形成的低温环境内，室外风管内的气体于外墙喜阳植物墙和内墙喜阴植物墙区域进行运行时，即开始长时间不间断的逐渐降温。然后室外风管内的气体又在降温水池内进行继续降温，最终获得温度较低的新风气体，能够满足建筑体房间的制冷需求，降温至所需温度的新风气体经新风风机抽取并输送至室内主气管，再经室内支气管输送至建筑体具体房间内，室内支气管中多余的气体继续顺着室内支气管流动并最终汇入室外风管内，继续循环再利用。具体运行过程中，还可以通过降温压缩机来对降温水池内的水温进行适当控制，进而间接控制新风风机输送至建筑体内部的新风气体温度，以满足凉爽、睡眠等不同情况的新风温度需求。

位于所述制冷水池内的室外风管为旋风螺旋式风管。旋风螺旋式风管在不影响气体顺畅运行的前提下，增加了气体在降温水池内的运行路程，进而增加了气体在降温水池内的滞留时间，进而提高对气体的降温效果。

所述室外风管在其转弯处设置有弧形管结构。增设的弧形管结构一方面减小了转弯处的风阻，保证了气体在室外风管内的顺畅运行；另一方面延长了室外风管的长度，提高了气体在外墙喜阳植物墙和内墙喜阴植物墙形成的降温区域的滞留时间，进而进一步提高了对气体的降温效果。

进一步的研究中，本发明的海绵建筑生态系统还包括室内采光系统，与前述本发明的新风系统类似，本发明中提供的室内采光系统既可以应用于本发明的海绵建筑生态系统之中，亦可以单独使用。所述室内采光系统包括采光板、光导光纤、光纤发射器、第一反光板和第二反光板；所述采光板位于建筑体顶部；所述光导光纤的一端与采光板连接，另一端与光纤发射器连接；所述第一反光板设置于建筑体的窗体外侧，所述光纤发射器对应所述第一反光板设置；所述第二反光板位于建筑体内部，所述第二反光板的反光面对应所述第一反光板的反光面设置。所述光导光纤能够保留植被生长所需的红外紫外光线，包括但不限于处于260～720nm波长的光波，以便于能够顺利促进其照射的植物生长。

通过采光板采集收纳阳光光波，然后光波经光导光纤传送至光纤发射器处，光纤发射器将光波发射至第一反光板，第一反光板将光波反射至室内的第二反光板，第二反光板再将光波反射至室内的其他部位，至此即完成了把阳光从室外采集并传送至常规光照无法直接照射到的室内。

光纤发射器的启闭控制可以采用多种控制手段实现，例如直接的按钮控制、信号传输的无线控制等等。建筑体的窗体连接有控制所述光纤发射器启闭的触点式控制开关；窗体的窗子打开时，所述触点式控制开关开启并控制所述光纤发射器启动，光波线路连通，光照即被采集并传送至常规光照无法照射到的室内；窗体的窗子关闭时，所述触点式控制开关关闭并控制所述光纤发射器关闭，光波线路断开，停止光照从室外到室内的采集。由此，开窗即有光照传入室内，关窗光照即停止传送至室内。本段提供的光纤发射器控制方案，更为简捷方便，并且趣味性更高。

在前述室内采光系统的基础上，建筑体内还设置有室内喜阳植物墙和室内喜阴植物墙，所述室内喜阳植物墙位于所述第二反光板的反射照射区域，所述室内喜阴植物墙不位于所述第二反光板的反射照射区域。室内进一步增设的室内喜阳植物墙内的喜阳植物亦可以通过室内采光系统获得充足阳光。室内喜阳植物墙和室内喜阴植物墙相互配合，能够进一步提升净化室内环境，并控制室内环境温度。

综上所述，本发明的有益效果为：本发明提供的海绵建筑生态系统中：首先，通过外墙喜阳植物墙和内墙喜阴植物墙的多层次植物墙布置，达到了有效、环保、安全洁净的控制建筑体内温度的效果。并且外墙喜阳植物墙所在的固定支撑架的形状结构可以任意自定义调整，极大的解除了外墙喜阳植物墙的造型限制，丰富了外墙喜阳植物墙的造型种类。其次，增设的新风系统通过多阶段、多层次的降温，能够获得满足建筑体室内要求的低温气体，最终与外墙喜阳植物墙和内墙喜阴植物墙相互配合，达到完全替代空调的效果，并且与空调制冷的方式相比，还具有安全环保无污染、能耗低的优点。第三，增设的室内采光系统可以将光照采集并传送至常规光照无法直接照射到的建筑体阴面房间内，并且在室内采光系统的基础上，可以在室内布设室内喜阳植物墙，室内喜阳植物墙与室内喜阴植物墙相互配合，能够进一步提升和净化室内环境，保持更为凉爽的宜居环境。

附图说明

图1是本发明的海绵建筑生态系统的功能结构示意图；

图2是本发明的海绵建筑生态系统的局部剖面结构示意图；

图3是本发明的海绵建筑生态系统的剖面结构示意图；

图4是本发明的海绵建筑生态系统中的新风系统的降温水池区域的结构示意图；

图5是本发明的海绵建筑生态系统中的室内采光系统的结构示意图。

图中：1为喷淋灌溉系统；2为外墙喜阳植物墙；3为内墙养殖基层；4为内墙喜阴植物墙；5为固定连接架；6为隔热水渠；7为滴水灌溉系统；8为植物附着网；9为植物养殖装置；10为固定支撑架；11为灌溉水池；

31为室外风管补风口；32为室外风管；33为旋风螺旋式风管；34为新风风机；35为室内主风管；36为室内支风管；37为制冷水池；38为降温压缩机，381为降温压缩机吸热管道；39为室内支风管出风口；40为室内进风口；41为室内排风口；

51为第二反光板；52为室内喜阳植物墙；53为采光板；54为光导光纤；55为光纤发射器；56为第一反光板；57为室内喜阴植物墙；

100为建筑体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步阐释。

如图1～图3所示，本实施例提供一种海绵建筑生态系统，包括设置于建筑体墙体外表面的内墙喜阴植物墙4和建筑体墙体外侧设置的外墙喜阳植物墙2。建筑体墙体外表面包含设置有内墙养殖基层3，所述内墙喜阴植物墙4种植于所述内墙养殖基层3内并附着在建筑体墙体外表面。所述内墙养殖基层3内设置有用于灌溉所述内墙喜阴植物墙4的滴水灌溉系统7，所述滴水灌溉系统7与设置于建筑体顶部的灌溉水池11相连通。建筑体墙体外侧设置有固定支撑架10和固定连接架5，所述固定支撑架10上设置有植物附着网8和植物养殖装置9，所述外墙喜阳植物墙2种植于所述植物养殖装置9内并附着在所述植物附着网8上，所述固定连接架5的一端与建筑体固定连接，另一端与所述固定支撑架10固定连接。本实施例的海绵建筑生态系统还包括用于灌溉所述外墙喜阳植物墙2的喷淋灌溉系统1，所述喷淋灌溉系统1位于所述外墙喜阳植物墙2的上部，所述喷淋灌溉系统1与所述灌溉水池11相连通。所述外墙喜阳植物墙2与建筑体墙体之间的地面处设置有隔热水渠6，所述隔热水渠6为设置于地面以下的下沉式隔热水渠。

进一步的改进实施例中，外墙喜阳植物墙2和内墙喜阴植物墙4的底部还均设置有分别将外墙喜阳植物墙2和内墙喜阴植物墙4灌溉多余水引流进入隔热水渠6的引流管道，同时隔热水渠6内设置有将隔热水渠6内的水抽取并输送入灌溉水池11的水泵。

进一步的改进实施例中，如图1～图4所示，还包括新风系统；所述新风系统包括室外风管32、新风风机34、室内主风管35、室内支风管36、制冷水池37和降温压缩机38；所述室外风管32盘绕设置在建筑体墙体外表面和所述内墙喜阴植物墙4之间；所述室外风管32的上端为室外风管补风口31且位于建筑体顶部，所述室外风管32的下端延伸并伸入所述制冷水池37内；所述制冷水池37位于建筑体下方的地面以下；所述新风风机34的出风口与所述室内主风管35连通，所述新风风机34的进风口与所述制冷水池37内的室外风管32连通；所述室内主风管35和室内支风管36位于建筑体内部；所述室内支风管36的一端与所述室内主风管35连通，另一端与所述室外风管32连通，所述室内支风管36上开设有室内支风管出风口39；所述降温压缩机38的降温压缩机吸热管道381位于所述制冷水池37内。位于所述制冷水池37内的室外风管32为旋风螺旋式风管33。所述室外风管32在其转弯处设置有弧形管结构。

更进一步的改进实施例中，如图5所示，还包括室内采光系统，所述室内采光系统包括采光板53、光导光纤54、光纤发射器55、第一反光板56和第二反光板51；所述采光板53位于建筑体顶部；所述光导光纤54的一端与采光板53连接，另一端与光纤发射器55连接；所述第一反光板56设置于建筑体的窗体外侧，所述光纤发射器55对应所述第一反光板56设置；所述第二反光板51位于建筑体内部，所述第二反光板51的反光面对应所述第一反光板56的反光面设置。建筑体的窗体连接有控制所述光纤发射器55启闭的触点式控制开关；窗体的窗子打开时，所述触点式控制开关开启并控制所述光纤发射器55启动；窗体的窗子关闭时，所述触点式控制开关关闭并控制所述光纤发射器55关闭。建筑体内还设置有室内喜阳植物墙52和室内喜阴植物墙57，所述室内喜阳植物墙52位于所述第二反光板51的反射照射区域，所述室内喜阴植物墙57不位于所述第二反光板51的反射照射区域，建筑体室内设有室内进风口40和室内排风口41，室内进风口40与室内支风管36上开设的室内支风管出风口39连通设置。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海绵建筑生态系统，其特征在于：包括设置于建筑体墙体外表面的内墙喜阴植物墙(4)、靠近建筑体墙体外侧设置的外墙喜阳植物墙(2)和新风系统；

所述新风系统包括室外风管(32)、新风风机(34)、室内主风管(35)、室内支风管(36)、制冷水池(37)和降温压缩机(38)；所述室外风管(32)盘绕设置在建筑体墙体外表面和所述内墙喜阴植物墙(4)之间；所述室外风管(32)的上端为室外风管补风口(31)且位于建筑体顶部，所述室外风管(32)的下端延伸并伸入所述制冷水池(37)内；所述制冷水池(37)位于建筑体下方的地面以下；所述新风风机(34)的出风口与所述室内主风管(35)连通，所述新风风机(34)的进风口与所述制冷水池(37)内的室外风管(32)连通；所述室内主风管(35)和室内支风管(36)位于建筑体内部；所述室内支风管(36)的一端与所述室内主风管(35)连通，另一端与所述室外风管(32)连通，所述室内支风管(36)上开设有室内支风管出风口(39)；所述降温压缩机(38)的降温压缩机吸热管道(381)位于所述制冷水池(37)内。

2.根据权利要求1所述的海绵建筑生态系统，其特征在于：建筑体墙体外表面设置有内墙养殖基层(3)，所述内墙喜阴植物墙(4)种植于所述内墙养殖基层(3)内并附着在建筑体墙体外表面。

3.根据权利要求2所述的海绵建筑生态系统，其特征在于：

所述内墙养殖基层(3)内设置有用于灌溉所述内墙喜阴植物墙(4)的滴水灌溉系统(7)，所述滴水灌溉系统(7)与设置于建筑体顶部的灌溉水池(11)相连通；

靠近建筑体墙体外侧设置有固定支撑架(10)，所述固定支撑架(10)上设置有植物附着网(8)和植物养殖装置(9)，所述外墙喜阳植物墙(2)种植于所述植物养殖装置(9)内并附着在所述植物附着网(8)上；

所述海绵建筑生态系统还包括固定连接架(5)，所述固定连接架(5)的一端与建筑体固定连接，另一端与所述固定支撑架(10)固定连接；

所述海绵建筑生态系统还包括用于灌溉所述外墙喜阳植物墙(2)的喷淋灌溉系统(1)，所述喷淋灌溉系统(1)位于所述外墙喜阳植物墙(2)的上部，所述喷淋灌溉系统(1)与所述灌溉水池(11)相连通。

4.根据权利要求3所述的海绵建筑生态系统，其特征在于：所述外墙喜阳植物墙(2)与建筑体墙体之间的地面处设置有位于地面以下的下沉式隔热水渠(6)。

5.根据权利要求1所述的海绵建筑生态系统，其特征在于：位于所述制冷水池(37)内的室外风管(32)为旋风螺旋式风管(33)。

6.根据权利要求1所述的海绵建筑生态系统，其特征在于：所述室外风管(32)在其转弯处设置有弧形管结构。

7.根据权利要求1～4任一所述的海绵建筑生态系统，其特征在于：还包括室内采光系统，所述室内采光系统包括采光板(53)、光导光纤(54)、光纤发射器(55)、第一反光板(56)和第二反光板(51)；所述采光板(53)位于建筑体顶部；所述光导光纤(54)的一端与采光板(53)连接，另一端与光纤发射器(55)连接；所述第一反光板(56)设置于建筑体的窗体外侧，所述光纤发射器(55)对应所述第一反光板(56)设置；所述第二反光板(51)位于建筑体内部，所述第二反光板(51)的反光面对应所述第一反光板(56)的反光面设置。

8.根据权利要求7所述的海绵建筑生态系统，其特征在于：建筑体的窗体连接有控制所述光纤发射器(55)启闭的触点式控制开关；窗体的窗子打开时，所述触点式控制开关开启并控制所述光纤发射器(55)启动；窗体的窗子关闭时，所述触点式控制开关关闭并控制所述光纤发射器(55)关闭。

9.根据权利要求7所述的海绵建筑生态系统，其特征在于：建筑体内还设置有室内喜阳植物墙(52)和室内喜阴植物墙(57)，所述室内喜阳植物墙(52)位于所述第二反光板(51)的反射照射区域，所述室内喜阴植物墙(57)不位于所述第二反光板(51)的反射照射区域。