CN106320888B - 玻璃结构建筑气候感应控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑室内环境调节控制系统，尤其是一种玻璃结构建筑气候感应控制装置。该装置包括设于建筑外部的风力感应装置、设于建筑外部的光线感应装置、设于建筑外部的雨水感应装置、设于建筑内的温度感应装置、安装于窗户上的用于驱动窗户开关的开关窗电机、设于窗户上用户驱动窗帘收放的卷帘电机、与风力感应装置、光线感应装置、雨水感应装置、温度感应装置、开关窗电机、卷帘电机连接的主控制器。本发明通过在建筑上采用风力感应装置来感知外界的风力大小，可以自动的进行开关窗控制，并控制卷帘电机的工作状态，避免外界的大风、雨水、阳光对室内的影响，使用户的使用更加舒适。

Description

玻璃结构建筑气候感应控制装置

技术领域

本发明涉及一种建筑室内环境调节控制系统，尤其是一种玻璃结构建筑气候感应控制装置。

背景技术

随着现代建筑装饰设计的发展，为了合理的利用空间，在一些住宅的庭院中，或者是别墅的楼顶处，常常设置有建筑，建筑是使用玻璃或其他透明材料作为主体的独立建筑形式，目的在于用户位于建筑室内既能直接利用外界光线、又能避免风、雨、雪天气对用户的影响，从而使用户的使用更加舒适惬意。在建筑的使用中，考虑到建筑是一个空间有限且透明的空间，其内部的使用舒适程度与外界的气候环境的关联度较大。

例如，在外界光照条件下，内部的温度会逐渐的升高，使用户产生憋闷感，此时需要用户开窗透气或者控制卷帘电机进行主动的进行通风换气，以保持室内的舒适，当外界风较大时，此时需要用户关小窗户或者关闭窗户，并关闭卷帘电机，以保持室内的气流稳定，避免大风吹到室内造成对室内物品的影响以及避免大风携带灰尘、风沙进入建筑内。所以用户需要根据使用时的天气情况频繁的进行开关窗和开关卷帘电机的操作，使用的便利性不足。

现有的风力检测装置的结构一般为通过风叶带动线圈在磁场中转动，产生电流，根据所产生的电流的大小来判断风力的大小，但是这种方式使用在建筑上时会存在成本较高、电路较为复杂的问题。

又比如在外界光照条件下，会产生温室效应，内部的温度会逐渐的升高，使用户产生憋闷感，所以现有的建筑一般在屋顶和各个墙面上都设有手动遮阳帘，用来在阳光强烈的时候，可以放下遮阳帘以抵挡烈日直射，但是阳光一般是从某一特定的方向照射到建筑的部分表面，在一天中的不同时段，阳光的照射方向会发生变化，所以用户需要频繁的关闭被照射的面的遮阳帘、打开不被照射的遮阳帘，以保持室内有充足的光线供使用又不能被剧烈的照射，使用上较为不便。

根据现有的技术条件，有几种方式可以解决上述问题，第一种是采用卤化银玻璃来制作建筑，在光线强烈的时候，卤化银玻璃可以变为深色，以达到阻隔强光照射的目的，但是卤化银玻璃的成本较普通玻璃而言较高，全部采用卤化银玻璃会大幅提高建筑的造价，建造成本高；另一种方式是采用卷帘电机来控制卷放帘操作，采用光线传感器来感应光照强度，然后配合卷帘电机的使用，可以根据光照的强弱变化来控制卷帘电机工作，来达到自动控制的效果，方便用户的使用，但是一般光线感应器是的感应范围较窄，由于外界光线实在黑白两色之间转换，而且白天的光线的强度又分为不同级别，在光线高于或低于一定强度的时候，输出电流则不再变化，而卷帘的幅度相对的较大，不能够达到精细的控制，而且输出电流的强弱变化始终为正向变化，不能发出对电机反转的控制信号。

此外，还有雨水、气温等等条件，在使用时均需要针对性的进行有效的控制，现有的建筑中均无基于上述气候条件的自动控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够根据外界的气候情况自动的进行开关窗和通风换气操作的玻璃结构建筑气候感应控制装置。

该系统包括

设于建筑外部用于感应外界风力并根据风力产生信号的风力感应装置、

设于建筑外部用于感应外界光线强弱产生信号的光线感应装置、

设于建筑外部用于感应雨水情况并根据雨水情况产生信号的雨水感应装置、

设于建筑内的温度感应装置、

安装于窗户上的用于驱动窗户开关的开关窗电机、

设于窗户上用户驱动窗帘收放的卷帘电机

与风力感应装置、光线感应装置、雨水感应装置、温度感应装置、开关窗电机、卷帘电机连接，根据风力感应装置、光线感应装置、雨水感应装置、温度感应装置、发送的信号控制开关窗电机和卷帘电机运行的主控制器，

其中，所述的风力感应装置包括一安装支架，所述的安装支架上安装有受风力作用而转动的风叶，所述的风叶中心安装于一中轴上，所述的中轴通过轴承安装于安装支架上，中轴底部设有一圆柱形底座，所述的圆柱形底座上设有一楔块；所述的圆柱形底座周围设有一外固定座，外固定座上设有圆柱形通孔将圆柱形底座套于通孔内部，通孔的内壁上设有一个或多个接触开关，接触开关连接有信号控制器，信号控制器根据楔块两个经过同一接触开关的时间间隔或者依次经过两个接触开关的时间间隔来判断风力大小，当时间间隔小于预定值时，信号控制器向主控制器发送触发信号，主控制器控制开关窗电机工作关闭或关小窗户，卷帘电机停止工作。

优选地，所述的通孔内部设有一阻尼弹片，所述的阻尼弹片一端固定在通孔内部，另一端与圆柱形底座侧壁弹性接触，外固定座中设有一由外壁向内壁贯通的水平通道，所述的水平通道中安装有一气缸，气缸的伸缩杆端部连接于阻尼弹片上；所述的气缸连接有气泵，主控制器与气泵连接并通过气泵控制气缸的伸缩，主控制器连接有一开窗档位调节模块；通过开窗档位调节模块控制风叶的转动阻尼，进而调节楔块经过接触开关的时间间隔，从而调节开窗幅度。

优选地，所述的气缸的伸缩杆端部连接于阻尼弹片的中部。

优选地，所述的外固定座上位于通孔内壁处设有一T形的安装槽，所述的阻尼弹片的一侧端部为插接于安装槽中的T型结构。

优选地，所述的阻尼弹片与圆柱形底座的弹性接触部位处设有摩擦垫片。

优选地，所述的光线感应装置包括一安装底座，安装底座表面上包括一封闭且上开口的第一腔体，第一腔体的开口处覆盖有卤化银玻璃，在卤化银玻璃下方设有第一光线传感器，第一光线传感器与主控制器连接，主控制器根据第一光线传感器发出的信号来控制卷帘电机正转或反转从而卷帘的自动收放。

优选地，所述的底座上还包括一封闭且上开口的第二腔体，所述的第二腔体的开口处覆盖有透明玻璃，在透明玻璃下方设有第二光线传感器，第二光线传感器与主控制器连接，主控制器根据第二光线传感器的信号判断外界为白天或夜晚，第二光线传感器检测到光线时判断为白天，此时主控制器根据第一光线传感器发出的信号来控制卷帘电机正转或反转从而卷帘的自动收放；第二光线传感器检测到弱光或黑暗时判断为夜晚，此时主控制器不控制卷帘电机进行收放操作。

优选地，所述的第一腔体和第二腔体组成一半球形腔体，第一腔体和第二腔体之间使用不透光材料隔离；卤化银玻璃和透明玻璃分别为四分之一球面结构。

优选地，所述的主控制器还连接有二氧化碳检测传感器，当二氧化碳浓度高于预定值时，主控制器控制开关窗电机开窗或者控制卷帘电机工作。

优选地，所述的主控制器还连接有手动开关模块以及人体感应模块，当建筑内无人时，主控制器驱动开关窗电机关闭窗户并控制卷帘电机关闭。

本发明的玻璃结构建筑气候感应控制装置通过在建筑上采用风力感应装置来感知外界的风力大小，可以自动的进行开关窗控制，并控制卷帘电机的工作状态，避免外界的大风、雨水、阳光对室内的影响，使用户的使用更加舒适。

附图说明

图1为本发明模块结构示意图；

图2为本发明实施例的风力感应装置结构示意图；

图3为本发明实施例的风力感应装置圆柱形底座部分的俯视结构示意图

图4为本发明实施例的光线感应装置结构示意图。

具体实施方式

如图1-图4所示，本发明的实施例中的包括

设于建筑外部用于感应外界风力并根据风力产生信号的风力感应装置1、设于建筑外部用于感应外界光线强弱产生信号的光线感应装置2、

设于建筑外部用于感应雨水情况并根据雨水情况产生信号的雨水感应装置3、

设于建筑内的温度感应装置4、

安装于窗户上的用于驱动窗户开关的开关窗电机5、

设于窗户上用户驱动窗帘收放的卷帘电机6

与风力感应装置1、光线感应装置2、雨水感应装置3、温度感应装置4、开关窗电机5、卷帘电机6连接，根据风力感应装置1、光线感应装置2、雨水感应装置3、温度感应装置4发送的信号控制开关窗电机5和卷帘电机6运行的主控制器7，

其中，所述的风力感应装置1包括一安装支架101，所述的安装支架101上安装有受风力作用而转动的风叶102，所述的风叶102中心安装于一中轴103上，所述的中轴103通过轴承104安装于安装支架101上，中轴103底部设有一圆柱形底座105，所述的圆柱形底座105上设有一楔块106；所述的圆柱形底座105周围设有一外固定座107，外固定座107上设有圆柱形通孔108将圆柱形底座105套于通孔108内部，通孔108的内壁上设有一个或多个接触开关109，接触开关109连接有信号控制器110，信号控制器110根据楔块106两个经过同一接触开关109的时间间隔或者依次经过两个接触开关109的时间间隔来判断风力大小，当时间间隔小于预定值时，信号控制器110向主控制器7发送触发信号，主控制器7控制开关窗电机5工作关闭或关小窗户，卷帘电机6停止工作。

具体工作时，根据风力大小所标定的风速和接触开关109的触发距离可以计算出触发的时间间隔，以楔块106转动一周两次触发统一接触开关109为例，设转动一周经过的距离为0.3m，根据一级风的风速标定，一级风的最大风速为1.5m/s，所以触发时间间隔为小于0.2s，依次类推，根据触发时间的缩短，计算出1-5的触发时间间隔，然后写入主控制器3，并标定在小于1级时开关窗电机2驱动窗户达到100％的开度，及全开，然后依次风力每增长一级，窗户开度减小20％，直至风力大于五级时，窗户全闭。从而实现根据风力大小来自动调节窗户开度的功能。

但是，在具体的使用中，根据不同的用户使用感受，或者根据不同地区的空气质量水平，不同的用户对于不同风力下的开窗幅度的要求有所差别，例如，在风力小于1级时，用户不需要窗户全开，或者在风力大于5级时，用户不需要窗户全闭，为了解决这个问题本实施例中还提出另一优选技术方案：

本优选方案中，所述的通孔108内部设有一阻尼弹片111，所述的阻尼弹片111一端固定在通孔108内部，另一端与圆柱形底座105侧壁弹性接触，外固定座107中设有一由外壁向内壁贯通的水平通道112，所述的水平通道112中安装有一气缸113，气缸113的伸缩杆端部连接于阻尼弹片111上；所述的气缸113连接有气泵，主控制器7与气泵连接并通过气泵控制气缸113的伸缩，主控制器7连接有一开窗档位调节模块8；通过开窗档位调节模块8控制风叶102的转动阻尼，进而调节楔块106经过接触开关109的时间间隔，从而调节开窗幅度。

具体工作时，标定触发时间间隔的计算时，应在气缸位于中间伸缩量时进行计算，不应在气缸的伸缩杆伸到最长或缩到最短时进行计算，否则不能进行双向调节，例如用户在1级风时试图将窗户关合一定角度，在气缸的伸缩杆位于中间位置时，标定触发时间间隔小于0.2s为1级风，此时用户可以通过调节开窗档位调节模块4，主控制模块控制气缸113收缩，阻尼弹片111与圆柱形底座105之间的阻尼减小，风叶转动更快，触发时间间隔缩短，主控制器3根据程序控制开窗电机按实际的触发时间间隔来驱动开关窗电机将窗户关合一定角度，从而达到在若风下关窗的目的；反之，用户在大于5级风时试图使窗户不完全关闭，此时通过调节开窗档位调节模块4，主控制模块根据控制信号控制气缸113伸长，阻尼弹片111与圆柱形底座105之间的阻尼增大，风叶转动更慢，触发时间间隔延长，主控制器3根据程序控制开窗电机按实际的触发时间间隔来驱动开关窗电机将窗户打开一定角度，从而达到在强风下开窗的目的。

为了能够有效的调节阻尼，且保持风叶运转的顺畅，本实施例中，所述的气缸113的伸缩杆端部连接于阻尼弹片111的中部。

本实施例中，所述的外固定座107上位于通孔内壁处设有一T形的安装槽115，所述的阻尼弹片111的一侧端部为插接于安装槽115中的T型结构116。

本实施例中，所述的阻尼弹片111与圆柱形底座105的弹性接触部位处设有摩擦垫片117。

本实施例中，所述的光线感应装置2包括一安装底座201，安装底座201表面上包括一封闭且上开口的第一腔体202，第一腔体202的开口处覆盖有卤化银玻璃203，在卤化银玻璃203下方设有第一光线传感器204，第一光线传感器204与主控制器连接，主控制器7根据第一光线传感器204发出的信号来控制卷帘电机6正转或反转从而卷帘的自动收放。

根据卤化银玻璃的特性，在外界为弱光时，卤化银玻璃的透光性最好，所以此时第一光线传感器204所受的照度最大，所以第一光线传感器所受照度最大时，外界实际为弱光，无强烈日照，此时卷帘电机控制器控制卷帘电机收起卷帘，使柔和的光线照到室内；随着光照的加强，卤化银玻璃逐渐变成茶色，然后变成深棕色，第一光线传感器204的照度逐渐减小，此时表面外界光照较强，卷帘电机控制器控制卷帘电机放下卷帘，避免强烈的光线照到室内引起室内温度急剧升高。由此实现了既根据外界的光照来自动调节卷帘的收放程度，同时也通过卤化银玻璃的隔离，缩小了光强范围，使外界光照强度线性的缩小了光纤传感器的有效工作区间内，使检测更加准确。

但是上述的工作情况仅适用于白天，在夜晚的时候，卤化银玻璃虽然透光度最好，但外部环境整体为黑暗，所以第一光线传感器检测位弱光或无光，而根据前段描述的工作逻辑，会判断为外界光照较强，这个判断结果显然与外界的实际环境不符，为错误判断。

为了解决以上问题，本实施例中，所述的底座201上还包括一封闭且上开口的第二腔体205，所述的第二腔体205的开口处覆盖有透明玻璃206，在透明玻璃206下方设有第二光线传感器207，第二光线传感器207与主控制器7连接，主控制器7根据第二光线传感器207的信号判断外界为白天或夜晚，第二光线传感器207检测到光线时判断为白天，此时主控制器7根据第一光线传感器204发出的信号来控制卷帘电机6正转或反转从而卷帘的自动收放；第二光线传感器207检测到弱光或黑暗时判断为夜晚，此时主控制器7不控制卷帘电机进行收放操作。

在结构的设置上，本实施例中，所述的第一腔体202和第二腔体205组成一半球形腔体，第一腔体202和第二腔体205之间使用不透光材料隔离；卤化银玻璃203和透明玻璃206分别为四分之一球面结构。

本实施例中，所述的主控制器7还连接有二氧化碳检测传感器8，当二氧化碳浓度高于预定值时，主控制器7控制开关窗电机5开窗工作。

本实施例中，所述的主控制器7还连接有手动开关模块9以及人体感应模块10，当建筑内无人时，主控制器7驱动开关窗电机5关闭窗户。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.玻璃结构建筑气候感应控制装置，包括：

设于建筑外部用于感应外界风力并根据风力产生信号的风力感应装置、

设于建筑外部用于感应外界光线强弱产生信号的光线感应装置、

设于建筑外部用于感应雨水情况并根据雨水情况产生信号的雨水感应装置、

设于建筑内的温度感应装置、

安装于窗户上的用于驱动窗户开关的开关窗电机、

设于窗户上用户驱动窗帘收放的卷帘电机、

与风力感应装置、光线感应装置、雨水感应装置、温度感应装置、开关窗电机、卷帘电机连接，根据风力感应装置、光线感应装置、雨水感应装置、温度感应装置、发送的信号控制开关窗电机和卷帘电机运行的主控制器，

其中，所述的风力感应装置包括一安装支架，所述的安装支架上安装有受风力作用而转动的风叶，所述的风叶中心安装于一中轴上，所述的中轴通过轴承安装于安装支架上，中轴底部设有一圆柱形底座，所述的圆柱形底座上设有一楔块；所述的圆柱形底座周围设有一外固定座，外固定座上设有圆柱形通孔将圆柱形底座套于通孔内部，通孔的内壁上设有一个或多个接触开关，接触开关连接有信号控制器，信号控制器根据楔块两个经过同一接触开关的时间间隔或者依次经过两个接触开关的时间间隔来判断风力大小，当时间间隔小于预定值时，信号控制器向主控制器发送触发信号，主控制器控制开关窗电机工作关闭或关小窗户，卷帘电机停止工作；

其特征在于：所述的通孔内部设有一阻尼弹片，所述的阻尼弹片一端固定在通孔内部，另一端与圆柱形底座侧壁弹性接触，外固定座中设有一由外壁向内壁贯通的水平通道，所述的水平通道中安装有一气缸，气缸的伸缩杆端部连接于阻尼弹片上；所述的气缸连接有气泵，主控制器与气泵连接并通过气泵控制气缸的伸缩，主控制器连接有一开窗档位调节模块；通过开窗档位调节模块控制风叶的转动阻尼，进而调节楔块经过接触开关的时间间隔，从而调节开窗幅度。

2.如权利要求1所述的玻璃结构建筑气候感应控制装置，其特征在于：所述的气缸的伸缩杆端部连接于阻尼弹片的中部。

3.如权利要求2所述的玻璃结构建筑气候感应控制装置，其特征在于：所述的外固定座上位于通孔内壁处设有一T形的安装槽，所述的阻尼弹片的一侧端部为插接于安装槽中的T型结构。

4.如权利要求3所述的玻璃结构建筑气候感应控制装置，其特征在于：所述的阻尼弹片与圆柱形底座的弹性接触部位处设有摩擦垫片。

5.如权利要求4所述的玻璃结构建筑气候感应控制装置，其特征在于：所述的光线感应装置包括一安装底座，安装底座表面上包括一封闭且上开口的第一腔体，第一腔体的开口处覆盖有卤化银玻璃，在卤化银玻璃下方设有第一光线传感器，第一光线传感器与主控制器连接，主控制器根据第一光线传感器发出的信号来控制卷帘电机正转或反转从而卷帘的自动收放。

6.如权利要求5所述的玻璃结构建筑气候感应控制装置，其特征在于：所述的底座上还包括一封闭且上开口的第二腔体，所述的第二腔体的开口处覆盖有透明玻璃，在透明玻璃下方设有第二光线传感器，第二光线传感器与主控制器连接，主控制器根据第二光线传感器的信号判断外界为白天或夜晚，第二光线传感器检测到光线时判断为白天，此时主控制器根据第一光线传感器发出的信号来控制卷帘电机正转或反转从而卷帘的自动收放；第二光线传感器检测到弱光或黑暗时判断为夜晚，此时主控制器不控制卷帘电机进行收放操作。

7.如权利要求6所述的玻璃结构建筑气候感应控制装置，其特征在于：所述的第一腔体和第二腔体组成一半球形腔体，第一腔体和第二腔体之间使用不透光材料隔离；卤化银玻璃和透明玻璃分别为四分之一球面结构。

8.如权利要求7所述的玻璃结构建筑气候感应控制装置，其特征在于：所述的主控制器还连接有二氧化碳检测传感器，当二氧化碳浓度高于预定值时，主控制器控制开关窗电机开窗或者控制卷帘电机工作。

9.如权利要求8所述的玻璃结构建筑气候感应控制装置，其特征在于：所述的主控制器还连接有手动开关模块以及人体感应模块，当建筑内无人时，主控制器驱动开关窗电机关闭窗户并控制卷帘电机关闭。