CN110185177B - 一种可折叠变化的空腔幕墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可折叠变化的空腔幕墙，包括设置在建筑墙体上的遮阳单元，遮阳单元设置在建筑墙体的窗户外侧，且遮阳单元和窗户之间形成密闭空腔；所述的遮阳单元包括铝合金框架和遮阳组件；所述的遮阳组件安装在铝合金框架上，遮阳组件具有光伏遮阳板，每个光伏遮阳板均通过联系杆与铝合金框架连接，且每个光伏遮阳板均为可开启结构；所述的遮铝合金框架为至少四段结构，顶部和底部为固定框架，中间为可折叠框架，可折叠框架通过提升装置驱动实现开启和关闭。该建筑外遮阳不仅造型美观、结构简单、实用性强、便于推广使用，更能够有效降低建筑在不同季节的能源消耗。
Description
技术领域
本发明属于建筑设计领域，具体涉及一种可折叠变化的空腔幕墙。
背景技术
在当今世界，节能已经成为时代主题，建筑能耗占了全社会总能耗的27.8%以上，外窗作为建筑围护结构中节能最薄弱的环节，能耗列居首位。因此建筑遮阳已经成为当前建筑节能领域的热点问题。现有的建筑外遮阳产品，，不论是固定的或是可调节的遮阳组件，虽然能够实现对太阳辐射的有效遮挡，但是对于我国夏热冬冷地区、寒冷地区、严寒地区等广大区域的秋冬季节得热却有着不利影响。此外，大量的建筑外遮阳产品也不能够与太阳能光伏板有效结合，达到既满足遮阳要求又能收集太阳能发电的作用。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术不足，提供一种可折叠变化的空腔幕墙。该建筑幕墙能够实现建筑外遮阳功能，不仅造型美观、结构简单、实用性强、便于推广使用，更能够有效降低建筑在不同季节的能源消耗，由半透明光伏板组成的可调节遮阳组件在起到遮阳作用的同时可以吸收太阳辐射并产生直流电，经过逆变器后转换为可供日常使用的交流电，达到节能效果，减少建筑能耗。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术措施：
一种可折叠变化的空腔幕墙，包括设置在建筑墙体上的遮阳单元，遮阳单元设置在建筑墙体的窗户外侧，且遮阳单元和窗户之间形成密闭空腔；
所述的遮阳单元包括铝合金框架和遮阳组件；所述的遮阳组件安装在铝合金框架上，遮阳组件具有光伏遮阳板，每个光伏遮阳板均通过联系杆与铝合金框架连接，且每个光伏遮阳板均为可开启结构；光伏遮阳板的输电导线与蓄电池连接为室内电器供电；
所述的铝合金框架包括四段结构，第一铝合金框架固定在建筑墙体的上横梁上，第二铝合金框架与第一铝合金框架铰接，第二铝合金框架与第三铝合金框架铰接形成可折叠框架；第三铝合金框架和第四铝合金框架铰接，可折叠框架通过设置在顶部的提升装置驱动实现开启和关闭。
所述提升装置包括电机、提升轮、传动轴、提升链轮、电机链轮、轨道、滑轮和钢丝绳；所述轨道固定在遮阳单元两侧钢柱上，所述传动轴通过轴承固定在建筑混凝土结构下方，传动轴两端均设有提升轮，提升轮上缠绕钢丝绳，钢丝绳与第三铝合金框架上的滑轮连接；滑轮镶嵌于轨道中能够上下滑动；所述提升链轮固定安装在传动轴上；所述电机固定安装在横梁下方，电机的输出端设有电机链轮，电机链轮与提升链轮通过电机链条传动连接。
所述的轨道上设置用于限制滑轮运动的限位器和自锁装置。
所述的遮阳组件包括支撑结构、传动机构、百叶控制系统和光伏发电系统；
所述的支撑结构包括百叶框架和传动轴，光伏遮阳板固定在百叶框架上，百叶框架的两端固定在非驱动端和驱动端盖上，驱动端盖上的轴套接在支座的连接螺栓上，支座与百叶框架固定；
所述的传动机构包括拉杆和驱动盘，拉杆上的轴套通过轴套连接杆与驱动端盖铰接，驱动盘一端与拉杆固定连接；
所述的百叶控制系统包括电机、变速器和推杆，电机通过变速器驱动推杆，推杆与驱动盘另一端连接；所述的光伏发电系统与设置在非驱动端上的接线盒电连接。
所述的光伏遮阳板通过密封胶与百叶框架连接。
所述的光伏发电系统通过并网逆变器接入建筑物的交流配电柜中，用于给建筑物内提供电能。
所述的并网逆变器还通过防逆流控制器接入建筑物的交流配电柜中，防逆流控制器与电网侧的电压、电流监控装置连接。
还包括自动控制系统，自动控制系统包括温度及亮度传感器和PLC控制器；所述的温度及亮度传感器设置在钢柱上用于实时采集建筑物内的温度及亮度，所述的温度及亮度传感器、传动机构均与PLC控制器有线或无线连接。
所述的遮阳单元为一个或多个，多个遮阳单元并排密封连接。
与现有技术相比，本发明的优点为：
本发明由设置在建筑墙体上的遮阳单元组成，排布在建筑物窗户外部，遮阳单元与建筑窗户之间形成空腔，该空气夹层在不同季节也起到了保温隔热的作用。可折叠铝合金框架能够实现遮阳单元的开启和关闭，实现空腔内空腔的流通；可开启结构的光伏遮阳板可以实现室内的遮阳；可折叠铝合金框架和半透明光伏遮阳板共同根据室内温度、太阳辐射强度等要求进行调节，通过自动开启和关闭，使得室内环境达到理想的节能效果。
进一步，同时其光伏遮阳板所产生的电能向蓄电池充电，为电机、单片机或者其他直流设备供电，也可经逆变器转化为日常使用的交流电。
进一步，遮阳单元与建筑窗户之间形成空腔，根据不同季节开启不同的遮阳单元，让该空气腔起到保温隔热的作用，提高整体建筑的节能效率。
夏季，根据太阳辐射角度，旋转开启或完全闭合半透明光伏遮阳板，以减弱太阳辐射强度，同时旋转开启第一铝合金框架和第四铝合金框架上的半透明光伏遮阳板，让空气腔与室外环境相互贯通，利用空气对流原理，排出室内多余热量。
冬季，完全关闭所有半透明光伏遮阳板后，形成封闭空气腔，太阳辐射透过半透明光伏遮阳板对空气腔进行加热，升温后的密闭空气腔具有优异的保温效果。
过渡季节，折叠开启铝合金框架，让太阳光线充分进入室内，室内外环境相互融合。
进一步，折叠的铝合金框架之间相互铰接，第三铝合金框架通过滑轮与轨道连接，并设定传动装置驱动铝合金框架进行开启与闭合，通过轨道上的限位装置及自锁装置进行锁定，结构简单，开启和关闭控制准确。
进一步，传动装置通过电机控制，驱动稳定，控制精准，提升轮缠绕和释放钢丝线，铝合金框架折叠开启和闭合，整个控制同步，无滞后现象。
进一步，旋转式半透明光伏遮阳板装置通过百叶传动杆将遮阳百叶片连成一个单元，只需要一台电动马达就能够实现整个百叶装置的转动。光伏发电系统与设置在非驱动端上的接线盒电连接。同时其光伏电池所产生的电能向蓄电池充电，为电机、单片机或者其他直流设备供电，也可经逆变器转化为日常使用的交流电，实现部分用电的自给自足。
进一步，自动控制系能够实现自动控制的目的，实现了全自动检测、反馈和控制，改变了人力控制不准确的弊端。能够根据太阳高度角的变化以及使用者的需求调整遮阳组件，达到既满足遮阳要求又能改善室内光环境的作用。
附图说明
图1是本发明一种可折叠变化的空腔幕墙外表面示意图；
图2是本发明的遮阳单元结构示意图；
图3是本发明的可折叠变化的幕墙侧面示意图；
图4是本发明的可折叠变化的幕墙工作原理示意图；
图5是本发明的遮阳单元的端部示意图；
图6是本发明的遮阳单元的驱动单元示意图；
图7是本发明的遮阳百叶驱动机构示意图；
图8是本发明的遮阳百叶驱动原理图；
图9是本发明的冬季-夏季的工作状态示意图；
图10是本发明的夏季-过渡季节的工作状态示意图；
其中：1、建筑墙体；2、钢柱；3、遮阳单元；4、钢筋混凝土结构；6、窗户；31、固定遮阳单元；32、联系杆；33、铰接件；34、铝合金框架；35、可折叠遮阳；36、百叶装置；51、传动轴；52、电机链条；53、钢丝绳；54、半透明光伏遮阳板；55、滑轮；56、电机；57、轨道；58、提升轮；59、电机链轮；60、工字钢横梁；71、非驱动端；72、防水接线盒；73、轴承块；74、轴锁；75、百叶轴；76、驱动端盖；77、连接锚栓；78、轴套连接杆；79、支座；80、拉杆；81、百叶框架；82、百叶电机。
具体实施方式
以下结合附图及实例对本发明作进一步的详细描述：
如图1至图7所示，一种可折叠变化的空腔幕墙，包括多个并列在建筑墙体11上的遮阳单元3，所述的遮阳单元3包括钢结构横梁60、立柱、设置有半透明光伏板装置的铝合金框架34；所述的工字钢横梁60固定在建筑钢筋混凝土结构4上，内部设置提升装置，提升装置驱动折叠式铝合金框架34开启实现局部遮阳；所述的铝合金框架34设置在工字钢横梁60上，铝合金框架34之间相互铰接，其端部固定滑轮55，再滑动连接于两侧的钢柱2轨道57中；半透明太阳能光伏遮阳板54通过转轴固定在铝合金框架34上，实现遮阳板不同角度的旋转；
所述的遮阳单元3主要由遮阳组件和铝合金框架34组成；排布在建筑物窗户6外部，遮阳单元3与建筑窗户6之间形成空腔。
所述的遮阳组件均由多个半透明光伏遮阳板54组成遮阳面，每个半透明光伏遮阳板54通过联系杆32与铝合金框架34固定可以实现不同角度的旋转，
折叠铝合金框架34为多段结构，其中第一铝合金框架34一端固定在工字钢横梁60上，另一端与第二铝合金框架34铰接构成；第二铝合金框架34与第三铝合金框架34铰接构成；所述的传动装置横向设置在顶部工字钢横梁60处；第三铝合金框架34通过滑轮55与两侧钢柱2上的轨道57滑动连接，轨道57上设置限位器和自锁装置，第三铝合金框架34和第四铝合金框架34铰接构成。
所述提升装置包括电机56、提升轮58、传动轴51、提升链轮、电机链轮59、轨道57、滑轮55、钢丝绳53、工字钢横梁60；所述的工字钢横梁60固定在建筑结构顶部，轨道57固定在两侧钢柱2上，且工字钢梁与轨道57相互垂直布置；所述传动轴51通过轴承固定在建筑混凝土结构下方，传动轴51两端均设有提升轮58，提升轮58与建筑两侧墙体或立柱上的安装座连接，提升轮58上缠绕钢丝绳53，钢丝绳53与第三铝合金框架34上的滑轮55连接；滑轮55镶嵌于轨道57中可上下滑动；所述提升链轮固定安装在传动轴51上；所述电机56固定安装在横梁60下方，电机56的输出端设有电机链轮59，电机链轮59与提升链轮通过电机链条52传动连接。
折叠的铝合金框架34之间相互铰接，第三铝合金框架34通过滑轮55与轨道57连接，并设定传动装置驱动铝合金框架34进行开启与闭合，通过轨道57上的限位装置及自锁装置进行锁定，结构简单，开启和关闭控制准确。
传动装置通过电机56控制，驱动稳定，控制精准，提升轮58缠绕和释放钢丝线，铝合金框架34折叠开启和闭合，整个控制同步，无滞后现象。
所述的旋转式半透明光伏遮阳板54装置包括支撑结构、传动机构、控制系统和光伏发电系统；所述的支撑结构包括百叶框架81和传动轴51，光伏遮阳板54固定在百叶框架81上，百叶框架81的两端固定在非驱动端71和驱动端盖76上，驱动端盖76上的轴套接在支座79的连接螺栓上，支座79与钢结构框架固定；所述的传动机构包括拉杆80和驱动盘，拉杆80上的轴套通过轴套连接杆78与驱动端盖76铰接，驱动盘一端与拉杆80固定连接；所述的控制系统包括电机56、变速器和推杆，电机56通过变速器驱动推杆，推杆与驱动盘另一端连接；所述的光伏发电系统与设置在非驱动端71上的接线盒72电连接。
旋转式半透明光伏遮阳板54装置通过百叶传动杆将遮阳百叶片连成一个单元，只需要一台电动马达就能够实现整个百叶装置36的转动。光伏发电系统与设置在非驱动端71上的接线盒72电连接。同时其光伏电池所产生的电能向蓄电池充电，为电机56、单片机或者其他直流设备供电，也可经逆变器转化为日常使用的交流电，实现部分用电的自给自足。
具体的所述的光伏遮阳板54通过密封胶与百叶框架81连接。
所述的光伏发电系统通过并网逆变器接入建筑物的交流配电柜中，用于给建筑物内提供电能。
所述的并网逆变器还通过防逆流控制器接入建筑物的交流配电柜中，防逆流控制器与电网侧的电压、电流监控装置连接。
还包括自动控制系统，自动控制系统包括温度及亮度传感器和PLC控制器；所述的温度及亮度传感器设置在钢柱2上用于实时采集建筑物内的温度及亮度，所述的温度及亮度传感器、传动装置和旋转式百叶装置36与PLC控制器有线或无线连接。
优选的，遮阳单元3外侧与建筑墙体1平齐，能够防水防雨。
本发明由一个或多个并列设置在建筑墙体11上的遮阳单元3组成，排布在建筑物窗户6外部，遮阳单元3与建筑窗户6之间形成空腔，该空气夹层在不同季节也起到了保温隔热的作用。可折叠铝合金框架34和半透明光伏遮阳板54均可根据室内温度、太阳辐射强度等要求自动开启和关闭，达到理想的节能效果。同时其光伏电池所产生的电能向蓄电池充电，为电机56、单片机或者其他直流设备供电，也可经逆变器转化为日常使用的交流电。
进一步，遮阳单元3与建筑窗户6之间形成空腔，根据不同季节开启不同的遮阳单元3，让该空气腔起到保温隔热的作用，提高整体建筑的节能效率。
本发明可折叠变化的空腔幕墙的节能方法，具体步骤如下：
夏季，根据太阳辐射角度，旋转开启或完全闭合半透明光伏遮阳板54，以减弱太阳辐射强度，同时旋转开启第一铝合金框架34和第四铝合金框架34上的半透明光伏遮阳板54，让空气腔与室外环境相互贯通，利用空气对流原理，排出室内多余热量。
冬季，完全关闭所有半透明光伏遮阳板54后，形成封闭空气腔，太阳辐射透过半透明光伏遮阳板54对空气腔进行加热，升温后的密闭空气腔具有优异的保温效果。
过渡季节，折叠开启铝合金框架34，让太阳光线充分进入室内，室内外环境相互融合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (9)
1.一种可折叠变化的空腔幕墙，其特征在于，包括设置在建筑墙体（1）上的遮阳单元（3），遮阳单元（3）设置在建筑墙体（1）的窗户（6）外侧，且遮阳单元（3）和窗户（6）之间形成密闭空腔；
所述的遮阳单元（3）包括铝合金框架（34）和遮阳组件；所述的遮阳组件安装在铝合金框架（34）上，遮阳组件具有光伏遮阳板（54），每个光伏遮阳板（54）均通过联系杆（32）与铝合金框架（34）连接，且每个光伏遮阳板（54）均为可开启结构；光伏遮阳板（54）的输电导线与蓄电池连接为室内电器供电；
所述的铝合金框架（34）包括四段结构，第一铝合金框架固定在建筑墙体（1）的上横梁上，第二铝合金框架与第一铝合金框架铰接，第二铝合金框架与第三铝合金框架铰接形成可折叠框架；第三铝合金框架和第四铝合金框架铰接，可折叠框架通过设置在顶部的提升装置驱动实现开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的一种可折叠变化的空腔幕墙，其特征在于，所述提升装置包括电机（56）、提升轮（58）、传动轴（51）、提升链轮、电机链轮（59）、轨道（57）、滑轮（55）和钢丝绳（53）；所述轨道（57）固定在遮阳单元（3）两侧钢柱（2）上，所述传动轴（51）通过轴承固定在建筑混凝土结构下方，传动轴（51）两端均设有提升轮（58），提升轮（58）上缠绕钢丝绳（53），钢丝绳（53）与第三铝合金框架上的滑轮（55）连接；滑轮（55）镶嵌于轨道（57）中能够上下滑动；所述提升链轮固定安装在传动轴（51）上；所述电机（56）固定安装在横梁（60）下方，电机（56）的输出端设有电机链轮（59），电机链轮（59）与提升链轮通过电机链条（52）传动连接。
3.根据权利要求2所述的一种可折叠变化的空腔幕墙，其特征在于，所述的轨道（57）上设置用于限制滑轮（55）运动的限位器和自锁装置。
4.根据权利要求1所述的一种可折叠变化的空腔幕墙，其特征在于，所述的遮阳组件包括支撑结构、传动机构、百叶控制系统和光伏发电系统；
所述的支撑结构包括百叶框架（81）和传动轴（51），光伏遮阳板（54）固定在百叶框架（81）上，百叶框架（81）的两端固定在非驱动端（71）和驱动端盖（76）上，驱动端盖（76）上的轴套接在支座（79）的连接螺栓上，支座（79）与百叶框架（81）固定；
所述的传动机构包括拉杆（80）和驱动盘，拉杆（80）上的轴套通过轴套连接杆（78）与驱动端盖（76）铰接，驱动盘一端与拉杆（80）固定连接；
所述的百叶控制系统包括电机（56）、变速器和推杆，电机（56）通过变速器驱动推杆，推杆与驱动盘另一端连接；所述的光伏发电系统与设置在非驱动端（71）上的接线盒（72）电连接。
5.根据权利要求4所述的一种可折叠变化的空腔幕墙，其特征在于，所述的光伏遮阳板（54）通过密封胶与百叶框架（81）连接。
6.根据权利要求4所述的一种可折叠变化的空腔幕墙，其特征在于，所述的光伏发电系统通过并网逆变器接入建筑物的交流配电柜中，用于给建筑物内提供电能。
7.根据权利要求6所述的一种可折叠变化的空腔幕墙，其特征在于，所述的并网逆变器还通过防逆流控制器接入建筑物的交流配电柜中，防逆流控制器与电网侧的电压、电流监控装置连接。
8.根据权利要求4所述的一种可折叠变化的空腔幕墙，其特征在于，还包括自动控制系统，自动控制系统包括温度及亮度传感器和PLC控制器；所述的温度及亮度传感器设置在钢柱（2）上用于实时采集建筑物内的温度及亮度，所述的温度及亮度传感器、传动机构均与PLC控制器有线或无线连接。
9.根据权利要求1所述的一种可折叠变化的空腔幕墙，其特征在于，所述的遮阳单元（3）为一个或多个，多个遮阳单元（3）并排密封连接。
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