CN108301752B - 一种气候适应性多功能建筑构件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气候适应性多功能建筑构件，该构件设于建筑物外窗上，构件包括第一百叶、第二百叶、进水水管和出水水管；第一百叶和第二百叶有多个，多个第一百叶设于外窗上部，多个第二百叶设于外窗下部，第一百叶水平布置，第二百叶竖直布置；第一百叶和第二百叶均可转动；第一百叶和第二百叶均为中空结构；第二百叶、进水水管、出水水管、蓄热水箱之间形成回路。本发明构件的功能更加多样化，可满足一年四季、一天不同时段内建筑的通风、采光、遮阳需求，并可实现太阳能的热回收及再利用。本发明构件通过充分利用太阳能、风能等可再生能源改善室内环境，最大限度地降低建筑能耗。

Description

一种气候适应性多功能建筑构件
技术领域
本发明属于绿色建筑及建筑节能领域，具体涉及一种综合建筑遮阳、自然通风、天然采光及太阳能热回收的多功能建筑构件。
背景技术
高品质的室内环境及居高不下的建筑能耗是当今社会面临的重大挑战。建筑窗墙比的提高，一方面满足人与大自然亲近的心理需求，也更利于自然通风及采光，但由于窗户是围护结构种保温隔热的薄弱环节，由此导致冷/热负荷的攀升，成为建筑能耗居高不下的主要原因。
夏季空调、冬季采暖及照明能耗是建筑能耗的主要来源。建筑围护结构中，窗户是同时涉及建筑热环境、光环境的重要部件，改善室内环境的某些人工技术手段也常与窗户有关，例如自然通风、天然采光等。目前设于窗体上的大多数装置只是单纯从夏季遮阳角度进行考虑，鲜有结合采光及通风的全面考虑，节能效果不够显著，且难以保证室内环境的舒适性。
发明内容
针对现有制备技术的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种综合建筑遮阳、自然通风、天然采光及太阳能热回收的多功能建筑构件，充分利用室外气象条件改善室内环境，既可最大限度地降低建筑能耗，亦满足人们对室内环境的需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种气候适应性多功能建筑构件，该构件设于建筑物外窗上，其特征在于：所述的构件包括第一百叶单元和第二百叶单元；
所述的第一百叶单元包括多个第一百叶，所述的第二百叶单元包括多个第二百叶，所述的第一百叶和第二百叶均可转动；
所述的第一百叶水平布置，所述的第二百叶的轴线与第一百叶的轴线垂直。
本发明还具有如下区别技术特征：
所述的第一百叶设于外窗上部，所述的第二百叶设于外窗下部；所述的第一百叶和第二百叶通过固定架安装在外窗上。
所述的第二百叶为中空结构，所述的第二百叶与热回收系统连接；
所述的热回收系统包括进水水管、出水水管和蓄热水箱，所述的第二百叶两端与进水水管、出水水管连接，所述的第二百叶、进水水管、出水水管、蓄热水箱之间形成回路。
所述的第二百叶内部设有管体，所述的管体的一端与进水水管连接，管体的另一端与出水水管连接。
所述的管体上设有多个肋片，所述的多个肋片沿管体周向分布。
所述的肋片为等截面的均匀肋片。
所述的管体为回型管。
所述的第一百叶的截面和第二百叶的截面均为椭圆形。
所述的第一百叶为中空结构，第一百叶外表面涂有银色光滑涂层，所述的第二百叶外表面涂有黑色粗糙涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明构件的功能更加多样化，可满足一年四季、一天不同时段内建筑的通风、采光、遮阳需求：冬季根据太阳高度及方位角调节第二百叶，尤其是第一百叶的角度，可将更多的太阳辐射引入室内，实现采光的同时，降低建筑的采暖能耗；
春秋过渡季节，结合当地的主导风向，调节第一百叶，尤其是第二百叶的角度可实现导风功能，加强建筑的自然通风；
夏季，同时调节第一百叶和第二百叶的角度实现遮阳功能，并且第二百叶与热回收系统连接，实现太阳能的热回收及再利用，为人们提供生活热水。
(2)本发明的管体为回型管，水管上设有多个纵向肋片，多个肋片沿水管周向分布，既增强水管的传热效果，也更利于整个构件的稳定性。
(3)本发明的第一百叶外表面涂有银色光滑涂层，使得导光效果更佳；第二百叶外表面涂有黑色粗糙涂层，利用黑色、粗糙的高吸收涂层吸收太阳辐射并加热第二百叶薄壁管内的循环水。
(4)安装本发明的多功能建筑构件，遮阳工况下外窗表面的太阳辐照量减少25％以上；通风工况下室内涡流区显著减小，自然通风得到加强；采光工况下建筑内区的光环境得到明显改善。
附图说明
图1为本发明构件的整体结构示意图。
图2为本发明的第二百叶的结构示意图。
图3为第二百叶中管体及肋片分布的结构示意图。
图4为本发明构件采光模式下的竖向剖面(a)和A-A剖面(b)图。
图5为本发明构件遮阳模式下的竖向剖面(a)和A-A剖面(b)图。
图6为本发明构件导风模式下的竖向剖面(a)和A-A剖面(b)图。
图7为安装本发明构件和未安装情况下遮阳工况对比图：夏季外窗表面的总太阳辐照量(a)，未安装本发明构件时夏季外窗表面的总太阳辐照量(b)。
图8为安装本发明构件和未安装情况下的通风工况对比图：安装本发明构件时的室内流场(a)，未安装本发明构件时的室内流场(b)。
图9为安装本发明构件和未安装情况下的采光工况对比图，安装本发明构件时的室内光环境(采光系数分布)(a)，未安装本发明构件时的室内光环境(采光系数分布)(b)。
附图中各标号的含义：1-第一百叶，2-第二百叶，3-进水水管，4-出水水管，5-固定架，6-水泵，7-阀门，8-管体，9-肋片，10-外窗，11-软管，12-蓄热水箱。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
本发明的第一百叶的截面和第二百叶的截面均为椭圆形，以减小导风时的阻力。
本发明的第一百叶和第二百叶均可360°旋转，百叶闭合时紧密连结，实现遮阳功能。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例中，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1
如图1至图6所示，一种气候适应性多功能建筑构件，该构件设于建筑物外窗10上，所述的构件包括三个第一百叶1、七个第二百叶2、进水水管3、出水水管4和蓄热水箱12；
第一百叶1设于外窗上部，第二百叶2设于外窗下部，第一百叶1水平布置，第一百叶的尺寸为：长1500mm，宽200mm，高45mm；第二百叶2竖直布置，第二百叶的尺寸为：长1200mm，宽200mm，高45mm；
第一百叶1和第二百叶2均可沿各自轴线360°转动，第一百叶1的截面和第二百叶2的截面均为椭圆形。第一百叶1和第二百叶2均为中空结构；第二百叶2、进水水管3、出水水管4、蓄热水箱12之间形成回路；进水水管3上设有水泵6，出水水管4上设有阀门7。
第一百叶1和第二百叶2通过固定架5安装在外窗上，第一百叶1设于固定架5的上部，第二百叶2设于固定架5的下部。
第二百叶2外表面涂有黑色粗糙涂层。第二百叶2内部设有管体8，管体8为回型管，管体8的一端通过弯头状软管11与进水水管3连接，管体的另一端通过弯头状软管11与出水水管4连接。
另一个技术方案与实施例1的区别在于：管体8上设有多个肋片9，肋片9的一端与管体8的外壁连接，肋片的另一端与第二百叶2的内壁连接，多个肋片9沿水管周向分布，肋片9为等截面的均匀肋片，如图2及图3所示。
另一个技术方案与实施例1的区别在于：第一百叶1外表面涂有银色光滑涂层，起到增强采光的作用。
本发明的使用过程：
过渡季春/秋，结合当地主导风向，通过对第一百叶1，尤其第二百叶2角度的调节实现导风功能，加强建筑的自然通风；夏季，同时调节第一百叶1、第二百叶2的角度实现遮阳功能，并通过第二百叶2内部的水管8实现太阳能的热回收；冬季，根据太阳高度角及方位角，调整第二百叶2、尤其第一百叶1的角度，将更多的太阳辐射引入室内，改善光环境的同时，降低建筑的采暖能耗。如此，满足不同时刻下人们对室内环境的不同需求，降低建筑能耗。
将安装有本发明构件与未安装情况下外窗表面的总太阳辐照量、通风及采光性能进行对比，结果如图7至图9所示。
图7中所示为夏季(6～8月)外窗表面的总太阳辐照量，可以看出，采用本发明构件的遮阳作用，可使外窗表面的太阳辐照量大大降低，相比于图7(b)，太阳辐照量的平均值减少25.7％。
图8为安装有本发明构件的外窗与未安装情况下室内的通风情况，其中，黑色线条形成的方形区域为涡流区，对比图8(a)和8(b)可知，结合室外主导风向，调节建筑构件至导风模式时，室内的涡流区显著减小，自然通风得到加强。
图9为安装有本发明构件的外窗与未安装情况下距离室内地面0.75米高度处的采光情况(用采光系数衡量)，结合图9(a)和9(b)可知，利用多功能建筑构件的反光特性，可很大程度上改善室内环境的均匀性，而且建筑内区的光环境得到明显改善。计算表明，进深为8m的房间，建筑内区(靠内墙3m内)空间的平均采光系数由3.41％提高到4.47％，增量达31％。

Claims (4)

1.一种气候适应性多功能建筑构件，该构件设于建筑物外窗(10)上，其特征在于：所述的构件包括第一百叶单元和第二百叶单元；
所述的第一百叶单元包括多个第一百叶(1)，所述的第二百叶单元包括多个第二百叶(2)，所述的第一百叶(1)和第二百叶(2)均可转动；
所述的第一百叶(1)水平布置，所述的第二百叶(2)的轴线与第一百叶的轴线垂直；
所述的第一百叶(1)设于外窗上部，所述的第二百叶(2)设于外窗下部；所述的第一百叶(1)和第二百叶(2)通过固定架(5)安装在外窗上；
所述的第二百叶(2)为中空结构，所述的第二百叶(2)与热回收系统连接；
所述的热回收系统包括进水水管(3)、出水水管(4)和蓄热水箱(12)，所述的第二百叶两端与进水水管、出水水管连接，所述的第二百叶(2)、进水水管(3)、出水水管(4)、蓄热水箱(12)之间形成回路；
所述的第二百叶(2)内部设有管体(8)，所述的管体(8)的一端与进水水管(3)连接，管体的另一端与出水水管(4)连接；
所述的管体(8)上设有多个肋片(9)，所述的多个肋片(9)沿管体周向分布；
所述的第一百叶(1)为中空结构，第一百叶(1)外表面涂有银色光滑涂层，所述的第二百叶(2)外表面涂有黑色粗糙涂层。
2.如权利要求1所述的气候适应性多功能建筑构件，其特征在于：所述的肋片(9)为等截面的均匀肋片。
3.如权利要求1所述的气候适应性多功能建筑构件，其特征在于：所述的管体(8)为回型管。
4.如权利要求1所述的气候适应性多功能建筑构件，其特征在于：所述的第一百叶(1)的截面和第二百叶(2)的截面均为椭圆形。
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