CN108343156A - 一种草原民居自动控制节能屋面及其智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种草原民居自动控制节能屋面及其智能控制方法，包括室内顶棚，左山墙，右山墙，智能通风窗；所述室内顶棚包括隔音板、石膏饰面板、龙骨框架、草砖；所述智能通风窗包括温度传感器，风雨传感器，PLC控制装置，直流电机一，顶棚电动平移窗，直流电机二，山墙电动平移老虎窗；所述温度传感器安装在室内，风雨传感器安装在室外屋顶上，所述顶棚电动平移窗安装在通风孔处；所述电动平移老虎窗安装在窗洞上；本发明可以解决现有草原民居屋面构造简陋，保温隔热效果差，冬季热损失严重，采暖能耗高，同时草原民居面临冬季暴风雪灾害易被破坏,草原夏日酷热，室内相对封闭，缺乏有效智能的通风及温度控制系统等问题。

Description

一种草原民居自动控制节能屋面及其智能控制方法

技术领域

本发明具体涉及一种草原民居自动控制节能屋面及其智能控制方法。

背景技术

内蒙古草原冬季漫长而寒冷，多数地区冷季长达5个月到半年之久；其中1月份最冷，月平均气温从南向北由零下10℃递减到零下32℃，夏季温热而短暂，多数地区仅有一至两个月，部分地区无夏季；最热月份在7月，月平均气温在16℃--27℃之间，最高气温为36℃--43℃；气温变化剧烈，冷暖悬殊甚大；其最主要的特点是昼夜温差较大，一般可达10℃左右；内蒙古的灾害性天气有春旱和冬季暴风雪，内蒙古从东至西可分作两大气候区： 草原气候区，从东端呼伦贝尔盟至阴山河套平原一带，冬季冰天雪地，历达半年之久，平均气温为摄氏零下28°C左右；处于沙漠气候区，从阴山以西阿拉善沙漠高原至巴丹吉林沙漠，春季多风暴，夏季酷热，冬天严寒漫长。

居住建筑屋面保温是建筑业的重要技术之一，长期以来引起国内外建筑大师和工程技术人员的关注和研究；在我国内蒙古草原民居住宅中使用斜坡屋面可以有效减少建筑物上的雪荷载，保证冬季暴风雪中房屋安全；斜坡屋面作为传统建筑屋顶的一个分类，近年来随着我国经济实力的不断增强以及人们对住宅环境的要求不断提高，坡屋面建筑逐步又被人们重视起来，并在实际工程中越来越多地涌现；屋面作为一种建筑物外围护结构所造成的室内外温差传热耗热量大于任何一面外墙或地面的耗热量，围护结构的保温隔热是解决热工设计的关键，所以我们应该加强重视对斜坡屋面的保温隔热的研究；现有技术中，斜坡屋面多采用如下做法：结构层→保温层→找平层→基层处理剂→涂抹防水层→保护层→挂瓦条→屋面瓦；该做法中，其构造一般为隔热保温层在防水层的下面，然而传统屋面隔热保温层的选材一般为珍珠岩，水泥聚苯板，加气混凝土，陶粒混凝土，聚苯乙稀板（EPS）等材料，这些材料普遍存在吸水率大的通病，如果吸水，保温隔热性能大大降低，无法满足隔热的要求；而且内蒙古草原冬季昼夜温差大，冬日奇寒，持续时间长，草原地区能源紧缺，然而现有斜坡屋面结构简陋，室内热量大量散失，为保持室内舒适环境就必须增加供热，从而造成能源浪费，能源紧缺现象进一步加剧；草原夏日酷热，室内相对封闭，缺乏有效智能的通风结构。

综上所述，现有草原民居存在以下问题：（1）屋面构造简陋，保温隔热效果差，冬季热损失严重，采暖能耗高；（2）草原民居面临冬季暴风雪灾害易被破坏；（3）草原夏日酷热，室内相对封闭，缺乏有效智能的通风及温度控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种草原民居自动控制节能屋面及其智能控制方法，解决现有草原民居屋面构造简陋，保温隔热效果差，冬季热损失严重，采暖能耗高，同时草原民居面临冬季暴风雪灾害易被破坏,草原夏日酷热，室内相对封闭，缺乏有效智能的通风及温度控制系统等问题。

本发明采用的技术方案如下：一种草原民居自动控制节能屋面,包括斜屋面，室内顶棚，左山墙，右山墙，智能通风窗；其特征在于：所述斜屋面为坡屋顶结构，其结构包括由下至上的斜屋面基层，水泥砂浆找平层，防水层，保温层，细石混凝土找平层，瓦材构造层；所述水泥砂浆找平层，防水层，保温层，细石混凝土找平层，瓦材构造层依次铺设在斜屋面基层上；所述室内顶棚包括隔音板、石膏饰面板、龙骨框架、草砖；所述隔音板下表面与石膏饰面板上表面粘接为一体形成方形板，其粘接面为波浪形曲面；所述石膏饰面板下表面为波浪形曲面；所述龙骨框架包括吊杆、主龙骨、主龙骨吊挂件、T型次龙骨、次龙骨吊挂件、边龙骨；所述吊杆上端通过预埋件固定在斜屋面下表面，下端通过主龙骨吊挂件安装主龙骨；所述主龙骨上安装有次龙骨吊挂件，T型次龙骨通过次龙骨吊挂件安装在主龙骨下方，且T型次龙骨垂直交叉安装形成方形安装孔，孔内四边有搭接板；所述边龙骨固定安装在四周墙面上；所述隔音板、石膏饰面板安装在方形安装孔内，其四边搭在搭接板上；所述草砖为方形板，放置在隔音板上表面；所述左山墙、右山墙相对位置设置窗洞，且窗洞在室内顶棚以上，左山墙、右山墙为高出屋面包住檐口的硬山结构；所述室内顶棚上靠近窗洞位置设置通风孔；所述智能通风窗包括温度传感器，风雨传感器， PLC控制装置，直流电机一，顶棚电动平移窗，直流电机二，山墙电动平移老虎窗；所述温度传感器安装在室内，风雨传感器安装在室外屋顶上，并分别通过信号传输线路连接PLC控制装置；所述PLC控制装置通过控制线路一连接直流电机一，通过控制线路二连接直流电机二；所述直流电机一控制顶棚电动平移窗；所述直流电机二控制山墙电动平移老虎窗；所述顶棚电动平移窗安装在通风孔处，且在室内顶棚下表面平移开启；所述电动平移老虎窗安装在窗洞上，且水平平移开启。

进一步，所述的草原民居自动控制节能屋面的建造工艺，其特征是：

(1)在斜屋面基层施工完成后铺设水泥砂浆找平层，在其上铺设磨细粉煤灰刚性防水层；

(2)铺设屋面保温层：采用高密度的聚氨酯泡沫板进行铺设，厚度为50-100mm，粘连材料采用聚合物防水砂浆或水泥、石灰混合砂浆；之后铺设细石混凝土找平层：保温层施工完成后，及时铺抹细石混凝土找平层，以保证保温效果；

(3)室内顶棚安装：室内顶棚采用龙骨吊顶，通过龙骨框架安装隔音板、石膏饰面板，并将草砖放置在隔音板上表面，便于草砖的更换；隔音板内部均匀分布有封闭微孔；隔音板下表面与石膏饰面板上表面粘接为一体形成方形板，其粘接面为波浪形曲面；石膏饰面板下表面为波浪形曲面，粘接更加牢固，起到消声隔音作用。

进一步，所述草原民居自动控制节能屋面的智能控制方法，其特征是：

（1）通过PLC控制装置设定风力极值及室内温度调节范围；

（2）智能通风窗开始运行后，风雨传感器进行室外风雨信号检测，当检测到的风力强度低于设定风力极值且无雨情况下，调用温度自动调节子程序；当检测到的风力强度高于设定风力极值或有雨情况下，调用风雨处理子程序；

（3）温度自动调节子程序的判断逻辑为：当室内温度传感器检测到的温度值大于等于26摄氏度时，顶棚电动平移窗全开，山墙电动平移老虎窗全开；当室内温度传感器检测到的温度值在22摄氏度到26摄氏度间时，顶棚电动平移窗全开，山墙电动平移老虎窗分时段间歇开启；当室内温度传感器检测到的温度值低于22摄氏度时，顶棚电动平移窗闭合，山墙电动平移老虎窗闭合；

（4）风雨处理子程序的判断逻辑为：当检测到的风力强度高于设定风力极值或有雨中的一种情况发生，顶棚电动平移窗闭合，山墙电动平移老虎窗闭合。

本发明的有益效果在于：提供一种草原民居自动控制节能屋面及其智能控制方法，本发明结构严谨，在斜屋面基层表面逐层铺设水泥砂浆找平层，防水层，保温层，细石混凝土找平层，瓦材构造层；将防水层铺设到保温层下，与传统施工法相比该工法，能使防水层无热胀冷缩现象，延长了防水层的使用寿命；其次，保温层对防水层提供一层物理性保护，防止其受到外力破坏；进一步，铺设细石混凝土找平层可起到保护保温层不受外力破坏，同时起到一定防水作用。

进一步，室内顶棚采用龙骨框架吊顶结构，质量轻，减少屋面承受的重量；在龙骨框架上安装隔音板、石膏饰面板一体结构，安装快捷，起到消声隔音作用；其中隔音板、石膏饰面板的粘接面为波浪形曲面，增大了粘接面积，粘接更佳牢固；隔音板内均匀分布有封闭微孔，起到消声隔音作用，同时石膏饰面板下表面为波浪形曲面,装饰效果美观，同时利用曲面的凹凸结构加强对声音的吸收。

进一步，在隔音板上表面铺设草砖，草砖作为新兴的一种建筑材料，具有造价低、选材容易、无污染、保温、重量轻等特点，草砖的使用不仅可以起到隔热保温的作用，同时质量轻的特点也减轻了承重结构的负担，保证建筑结构拥有更长的寿命。

进一步，通过安装智能通风窗，实现室内温度及通风的自动化控制，方便了草原居民的生活。

附图说明

图1为本发明的立体结构图。

图2为本发明的屋面结构剖视图。

图3为本发明的斜屋面结构大样图。

图4为本发明的龙骨框架俯视立体结构图。

图5为本发明的龙骨框架仰视立体结构图。

图6为本发明的室内顶棚连接结构图。

图7为本发明的智能通风窗结构图。

图8为本发明的智能通风窗控制方法图。

图中：斜屋面(1)，室内顶棚(2)，左山墙(3)，右山墙(4)，智能通风窗(5),斜屋面基层(1-1)，水泥砂浆找平层(1-2)，防水层(1-3)，保温层(1-4)，细石混凝土找平层(1-5)，瓦材构造层(1-6)，隔音板(2-1)，石膏饰面板(2-2)，龙骨框架(2-3)，草砖(2-4)，吊杆(2-3-1)，主龙骨(2-3-2)，主龙骨吊挂件(2-3-3)，T型次龙骨(2-3-4)，次龙骨吊挂件(2-3-5)，边龙骨(2-3-6)，方形安装孔(2-3-7)，搭接板(2-3-8)，通风孔(2-3-9)，窗洞(3-1)，温度传感器(5-1)，风雨传感器(5-2)， PLC控制装置(5-3)，直流电机一(5-4)，顶棚电动平移窗(5-5)，直流电机二(5-6)，山墙电动平移老虎窗(5-7)，控制线路一(5-8)，控制线路二(5-9)。

具体实施方式

以下为本发明的较佳实施方式，但并不因此而限定本发明的保护范围。

如图所示，一种草原民居自动控制节能屋面,包括斜屋面(1)，室内顶棚(2)，左山墙(3)，右山墙(4)，智能通风窗(5)；其特征在于：所述斜屋面(1)为坡屋顶结构，其结构包括由下至上的斜屋面基层(1-1)，水泥砂浆找平层(1-2)，防水层(1-3)，保温层(1-4)，细石混凝土找平层(1-5)，瓦材构造层(1-6)；所述水泥砂浆找平层(1-2)，防水层(1-3)，保温层(1-4)，细石混凝土找平层(1-5)，瓦材构造层(1-6)依次铺设在斜屋面基层(1-1)上；所述室内顶棚(2)包括隔音板(2-1)，石膏饰面板(2-2)，龙骨框架(2-3)，草砖(2-4)；所述隔音板(2-1)下表面与石膏饰面板(2-2)上表面粘接为一体形成方形板，其粘接面为波浪形曲面；所述石膏饰面板(2-2)下表面为波浪形曲面；所述龙骨框架(2-3)包括吊杆(2-3-1)，主龙骨(2-3-2)，主龙骨吊挂件(2-3-3)，T型次龙骨(2-3-4)，次龙骨吊挂件(2-3-5)，边龙骨(2-3-6)；所述吊杆(2-3-1)上端通过预埋件固定在斜屋面(1)下表面，下端通过主龙骨吊挂件(2-3-3)安装主龙骨(2-3-2)；所述主龙骨(2-3-2)上安装有次龙骨吊挂件(2-3-5)，T型次龙骨(2-3-4)通过次龙骨吊挂件(2-3-5)安装在主龙骨(2-3-2)下方，且T型次龙骨(2-3-4)垂直交叉安装形成方形安装孔(2-3-7)，孔内四边有搭接板(2-3-8)；所述边龙骨(2-3-6)固定安装在四周墙面上；所述隔音板(2-1)、石膏饰面板(2-2)安装在方形安装孔(2-3-7)内，其四边搭在搭接板(2-3-8)上；所述草砖(2-4)为方形板，放置在隔音板(2-1)上表面；所述左山墙(3)、右山墙(4)相对位置设置窗洞(3-1)，且窗洞(3-1)在室内顶棚(2)以上，左山墙(3)、右山墙(4)为高出屋面包住檐口的硬山结构；所述室内顶棚(2)上靠近窗洞(3-1)位置设置通风孔(2-3-9)；所述智能通风窗(5)包括温度传感器(5-1)，风雨传感器(5-2)， PLC控制装置(5-3)，直流电机一(5-4)，顶棚电动平移窗(5-5)，直流电机二(5-6)，山墙电动平移老虎窗(5-7)；所述温度传感器(5-1)安装在室内，风雨传感器(5-2)安装在室外屋顶上，并分别通过信号传输线路连接PLC控制装置(5-3)；所述PLC控制装置(5-3)通过控制线路一(5-8)连接直流电机一(5-4)，通过控制线路二(5-9)连接直流电机二(5-6)；所述直流电机一(5-4)控制顶棚电动平移窗(5-5)；所述直流电机二(5-6)控制山墙电动平移老虎窗(5-7)；所述顶棚电动平移窗(5-5)安装在通风孔(2-3-9)处，且在室内顶棚(2)下表面平移开启；所述电动平移老虎窗(5-7)安装在窗洞(3-1)上，且水平平移开启。

进一步，所述的草原民居自动控制节能屋面的建造工艺，其特征是：

(1)在斜屋面基层(1-1)施工完成后铺设水泥砂浆找平层(1-2)，在其上铺设磨细粉煤灰刚性防水层(1-3)；

(2)铺设屋面保温层(1-4)：采用高密度的聚氨酯泡沫板进行铺设，厚度为50-100mm，粘连材料采用聚合物防水砂浆或水泥、石灰混合砂浆；之后铺设细石混凝土找平层(1-5)：保温层(1-4)施工完成后，及时铺抹细石混凝土找平层(1-5)，以保证保温效果；

(3)室内顶棚(2)安装：室内顶棚(2)采用龙骨吊顶，通过龙骨框架(2-3)安装隔音板(2-1)、石膏饰面板(2-2)，并将草砖(2-4)放置在隔音板(2-1)上表面，便于草砖(2-4)的更换；隔音板(2-1)内部均匀分布有封闭微孔；隔音板(2-1)下表面与石膏饰面板(2-2)上表面粘接为一体形成方形板，其粘接面为波浪形曲面；石膏饰面板(2-2)下表面为波浪形曲面，粘接更加牢固，起到消声隔音作用。

进一步，所述草原民居自动控制节能屋面的智能控制方法，其特征是：

（1）通过PLC控制装置(5-3)设定风力极值及室内温度调节范围；

（2）智能通风窗(5)开始运行后，风雨传感器(5-2)进行室外风雨信号检测，当检测到的风力强度低于设定风力极值且无雨情况下，调用温度自动调节子程序；当检测到的风力强度高于设定风力极值或有雨情况下，调用风雨处理子程序；

（3）温度自动调节子程序的判断逻辑为：当室内温度传感器(5-1)检测到的温度值大于等于26摄氏度时，顶棚电动平移窗(5-5)全开，山墙电动平移老虎窗(5-7)全开；当室内温度传感器(5-1)检测到的温度值在22摄氏度到26摄氏度间时，顶棚电动平移窗(5-5)全开，山墙电动平移老虎窗(5-7)分时段间歇开启；当室内温度传感器(5-1)检测到的温度值低于22摄氏度时，顶棚电动平移窗(5-5)闭合，山墙电动平移老虎窗(5-7)闭合；

（4）风雨处理子程序的判断逻辑为：当检测到的风力强度高于设定风力极值或有雨中的一种情况发生，顶棚电动平移窗(5-5)闭合，山墙电动平移老虎窗(5-7)闭合。

Claims (3)

1.一种草原民居自动控制节能屋面,包括斜屋面，室内顶棚，左山墙，右山墙，智能通风窗；其特征在于：所述斜屋面为坡屋顶结构，其结构包括由下至上的斜屋面基层，水泥砂浆找平层，防水层，保温层，细石混凝土找平层，瓦材构造层；所述水泥砂浆找平层，防水层，保温层，细石混凝土找平层，瓦材构造层依次铺设在斜屋面基层上；所述室内顶棚包括隔音板、石膏饰面板、龙骨框架、草砖；所述隔音板下表面与石膏饰面板上表面粘接为一体形成方形板，其粘接面为波浪形曲面；所述石膏饰面板下表面为波浪形曲面；所述龙骨框架包括吊杆、主龙骨、主龙骨吊挂件、T型次龙骨、次龙骨吊挂件、边龙骨；所述吊杆上端通过预埋件固定在斜屋面下表面，下端通过主龙骨吊挂件安装主龙骨；所述主龙骨上安装有次龙骨吊挂件，T型次龙骨通过次龙骨吊挂件安装在主龙骨下方，且T型次龙骨垂直交叉安装形成方形安装孔，孔内四边有搭接板；所述边龙骨固定安装在四周墙面上；所述隔音板、石膏饰面板安装在方形安装孔内，其四边搭在搭接板上；所述草砖为方形板，放置在隔音板上表面；所述左山墙、右山墙相对位置设置窗洞，且窗洞在室内顶棚以上，左山墙、右山墙为高出屋面包住檐口的硬山结构；所述室内顶棚上靠近窗洞位置设置通风孔；所述智能通风窗包括温度传感器，风雨传感器， PLC控制装置，直流电机一，顶棚电动平移窗，直流电机二，山墙电动平移老虎窗；所述温度传感器安装在室内，风雨传感器安装在室外屋顶上，并分别通过信号传输线路连接PLC控制装置；所述PLC控制装置通过控制线路一连接直流电机一，通过控制线路二连接直流电机二；所述直流电机一控制顶棚电动平移窗；所述直流电机二控制山墙电动平移老虎窗；所述顶棚电动平移窗安装在通风孔处；所述电动平移老虎窗安装在窗洞上。

2.一种利用权利要求1所述的草原民居自动控制节能屋面的建造工艺，其特征是：

(1)在斜屋面基层施工完成后铺设水泥砂浆找平层，在其上铺设磨细粉煤灰刚性防水层；

(2)铺设屋面保温层：采用高密度的聚氨酯泡沫板进行铺设，厚度为50-100mm，粘连材料采用聚合物防水砂浆或水泥、石灰混合砂浆；之后铺设细石混凝土找平层：保温层施工完成后，及时铺抹细石混凝土找平层，以保证保温效果；

(3)室内顶棚安装：室内顶棚采用龙骨吊顶，通过龙骨框架安装隔音板、石膏饰面板，并将草砖放置在隔音板上表面，便于草砖的更换；隔音板内部均匀分布有封闭微孔；隔音板下表面与石膏饰面板上表面粘接为一体形成方形板，其粘接面为波浪形曲面；石膏饰面板下表面为波浪形曲面，粘接更加牢固，起到消声隔音作用。

3.一种利用权利要求1所述的草原民居自动控制节能屋面的智能控制方法，其特征是：

（1）通过PLC控制装置设定风力极值及室内温度调节范围；

（2）智能通风窗开始运行后，风雨传感器进行室外风雨信号检测，当检测到的风力强度低于设定风力极值且无雨情况下，调用温度自动调节子程序；当检测到的风力强度高于设定风力极值或有雨情况下，调用风雨处理子程序；

（3）温度自动调节子程序的判断逻辑为：当室内温度传感器检测到的温度值大于等于26摄氏度时，顶棚电动平移窗全开，山墙电动平移老虎窗全开；当室内温度传感器检测到的温度值在22摄氏度到26摄氏度间时，顶棚电动平移窗全开，山墙电动平移老虎窗分时段间歇开启；当室内温度传感器检测到的温度值低于22摄氏度时，顶棚电动平移窗闭合，山墙电动平移老虎窗闭合；

（4）风雨处理子程序的判断逻辑为：当检测到的风力强度高于设定风力极值或有雨中的一种情况发生，顶棚电动平移窗闭合，山墙电动平移老虎窗闭合。