CN110274345A - 一种智能化双层采光屋面通风系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节能建筑领域，具体说是一种智能化双层采光屋面通风系统及方法，包括外层屋面、内层屋面、屋脊通风器和智能控制机构，所述外层屋面和内层屋面之间为通风通道；内层屋面上分布设置有可开闭的内层通风窗；所述外层屋面的屋脊处设置屋脊通风器；所述智能控制机构包括室内控制器、室外风速仪、室外温湿度仪、室内温湿度仪和蓄电池；使得建筑既有效地利用自然光照明，又兼具光伏发电的功能；与此同时在炎热季和过渡季，可以有效隔热，同时能够用热压和室外风压作用下的自然通风带走屋面和建筑顶部余热，加强顶部空气循环；在寒冷季，通风通道又可以作为聚热空间可以加强屋面保温，减少采暖能耗。

Description

一种智能化双层采光屋面通风系统及方法

技术领域

本发明涉及节能建筑领域，具体说是一种智能化双层采光屋面通风系统及方法。

背景技术

随着经济社会的发展，大进深大空间公共建筑层出不穷，例如医院、图书馆、商场、交通枢纽站等。对于大空间建筑形式，内部照度要达到正常使用条件，用单一的侧窗采光难以满足远离侧窗的中部空间的照明采光需求，于是采光屋面成为常用的形式。屋面采光可以增大远离侧窗部位的室内自然光照度，可以有效解决大进深、大空间建筑的采光不均匀问题。天然光环境是人类视觉工作中最亲切最舒适最健康的环境，作为一种廉价的光源，有益于人的健康生活，提高视觉功能。不仅如此利用天然光照明同时也是对自然资源的有效利用，而充分考虑天然采光能够有效减少人工照明能耗和运行费用，是建筑节能的重要方面。

太阳能光伏建筑集成技术是在围护结构外表面铺设光伏组件，将辐射到建筑表面的太阳能转化成电能，供给建筑采暖、空调、照明和设备运行等，光伏屋顶、光伏幕墙、光伏天窗等都是常见光伏建筑集成形式。光伏发电一方面降低了传统化石燃料燃烧造成的污染，同时发电时无噪声、不会对居住环境造成影响，是一种清洁环保的用能形式。而且光伏系统可以自发自用，减少电流输送过程中的费用和能耗，降低输电和分电投资以及维修成本。而由于光伏电池的组件化，光伏系统安装极其方便，可以在发电容量方面任意选择。

众所周知，采光屋面建筑的出现是希望大空间建筑的内区有一个通透明亮、具有良好微气候的公共空间。但从目前已经建成的工程来看，大量采光屋面建筑内部热环境不理想且能耗很大。采光屋面的建筑空间上部由于太阳辐射得热的作用，容易产生聚热效应，即热空气在采光顶内侧聚集使得建筑上部温度较高，而是在炎热的夏季，该情况尤为严重。这些顶部聚集的热量，会逐渐通过对流、传导、辐射的方式传递给工作区域，增加整个建筑的空调冷负荷。对于大空间公共建筑而言，由非空调区域产生的冷负荷在全部冷负荷当中所占比例很大，尤其是在有采光屋面的建筑中所占比例更大。

目前传统的解决方法一般有两种，其一是是在采光屋面上直接开天窗，让顶部聚集的热空气自发散到室外；其二是在顶部墙面增加侧窗以机械通风式，增大通风量，将顶部热量散到室外。但是，开天窗的方式受季节、气候条件影响较大，且不利于顶部隔热；而侧窗机械通风的方式则消耗电能，不经济节能。

近些年来，众多太阳能和风能下的自然通风方式被提出来用于高大空间建筑。但绝大部分都是单一利用太阳能热压或者单一利用室外风压，这是因为热压和风压综合作用下的自然通风非常复杂，受诸多条件的限制。将热压与风压互为补充地统一到一种屋面结构上还未出现，因此，如何克服上述存在的技术问题和缺陷成为重点需要解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于克服背景技术中所描述的缺陷，从而实现一种智能化双层采光屋面通风系统及方法，该通风系统及方法通过对大空间建筑采光屋面进行创造性的结构设计和智能化控制，使得建筑既有效地利用自然光照明，又兼具光伏发电的功能；与此同时在炎热季和过渡季，利用双层屋面的通风通道、以及内层屋面的通风窗，可以有效隔热，同时能够用热压和室外风压作用下的自然通风带走屋面和建筑顶部余热，加强顶部空气循环；在寒冷季，通风通道又可以作为聚热空间可以加强屋面保温，减少采暖能耗。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种智能化双层采光屋面通风系统，包括外层屋面、内层屋面、屋脊通风器和智能控制机构，所述外层屋面和内层屋面之间为通风通道，通风通道檐口处设置有可开闭的檐口通风口；所述外层屋面为部分采光屋面，且其上设置有光伏发电机构；内层屋面为全面积采光屋面，内层屋面上分布设置有可开闭的内层通风窗；所述外层屋面的屋脊处设置屋脊通风器，所述屋脊通风器的两侧均设置有可开闭的屋脊排风口；所述智能控制机构包括室内控制器、室外风速仪、室外温湿度仪、室内温湿度仪和蓄电池，所述屋脊通风器的顶部固定设置室外风速仪和室外温湿度仪；所述室内控制器的输入端与室外风速仪、室外温湿度仪和室内温湿度仪电性连接，室内控制器的输出端与檐口通风口、内层通风窗和屋脊排风口的执行机构电性连接，所述蓄电池用于存储光伏发电机构产生的电能，且为室内控制器、室外风速仪、室外温湿度仪、室内温湿度仪和檐口通风口、内层通风窗、屋脊排风口的执行机构供电。

优选地，所述外层屋面采用井字形金属框架结构，金属框架上均匀间隔布置外层采光玻璃和光伏玻璃，例如外层采光玻璃和光伏玻璃均嵌入设置于金属框架的框格上，且外层采光玻璃材质为高可见光透射、高太阳能总透射玻璃，例如无色夹层玻璃；所述内层屋面采用采用井字形金属框架结构，金属框架上布置内层采光玻璃，例如内层采光玻璃直接粘接在金属框架上，且内层采光玻璃材质为高可见光透射、低太阳能总透射玻璃，例如双银Low-E玻璃；所述内层屋面的坡面上分布设置内层通风窗。

优选地，所述内层屋面上沿其倾斜方向每隔3m-5m设置一组内层通风窗，最内侧的内层通风窗距内层屋面起脊的距离为2m-3m，最外侧内层通风窗距内层屋面檐口的距离为3-4m；内层通风窗的开启洞口朝向屋脊，内层通风窗与内层屋面之间的开启角度为15°-20°，内层通风窗玻璃材质为高可见光透射、高太阳能总透射玻璃，例如双银Low-E玻璃。

优选地，所述外层屋面延线和内层屋面在屋脊中轴线处高差在0.3m-0.5m；所述通风通道竖直截面从檐口通风口向屋脊方向逐渐变小。

优选地，外层屋面和内层屋面均为双坡屋面，外层屋面的坡度在15°-25°，内层屋面的坡度在20°-30°，且内层屋面比外层屋面坡度大4°-6°。

优选地，所述檐口通风口和屋脊排风口均为电动防雨百叶风口。

优选地，所述室内温湿度仪设置于室内非空调区域，且其安装的高度大于建筑内部空间净高的1/2。

优选地，所述屋脊通风器的高度为外层屋面跨度的1/20且不小于0.5m，屋脊通风器的宽度为高度的两倍，屋脊通风器顶部材质可以为无色夹层玻璃。

另外，本发明还公开一种基于如上所述的通风系统的通风方法，该通风方法分为两种模式，即保温模式和通风模式，将8℃作为保温模式和通风模式转换的参考温度；

保温模式：以连续5天每天室外平均温度值均低于8℃时激活；保温模式激活时，关闭屋脊排风口、内层通风窗和檐口通风口；

通风模式：通风模式分为三种情况，分别为通风模式A、B、C，在本模式中，以建筑所在地夏季平均风速的两倍作为风速参考值，以来风方向与屋脊线的垂直线的夹角小于等于30°为主导风向，分为左主导风向和右主导风向，其他风向为非主导风向；其中

通风模式A：室外风向为非主导风向或室外风速小于等于风速参考值时激活；当该模式激活时，打开屋脊排风口、内层通风窗和檐口通风口；

通风模式B：室外风向为主导风向、室外风速大于风速参考值，且室内非空调区空气焓值大于室外空气焓值时激活；当该模式激活时，关闭屋脊排风口，打开檐口通风口，打开所有内层通风窗；

通风模式C：室外风向为主导风向、室外风速大于风速参考值，且室内非空调区空气焓值小于室外空气焓值时激活；当该模式激活时，关闭屋脊排风口，打开檐口通风口，打开迎风侧内层通风窗、关闭背风侧内层通风窗；

优选地，室外风向、室外风速、室内空气焓值和室外空气焓值的相对大小，这三个参数为判定参数，当判定参数在连续2个步长即三次判定中均一致，才会输出信号，使得输出端响应；

室内空气焓值和室外空气焓值的计算公式为：

h_n＝1.01t_n+(2500+1.84t_n)d_n

h_w＝1.01t_w+(2500+1.84t_w)d_w

式中h_n为室外空气焓值，h_w为室外空气焓值，单位为：kJ/kg干空气；

t_n为室内空气温度，t_w为室外空气温度，单位为：℃；

d_n为室内空气含湿量，d_w为室外空气含湿量，分别由所测量到的温度和湿度输入读取得出，单位为：kg/kg干空气。

本发明的智能化双层采光屋面通风系统及方法的有益效果：

1.本发明的智能化双层采光屋面通风系统及方法，利用双层采光屋面，为大空间大进深建筑室内采光提供自然光源，有效减少人工照明能耗和运行费用。

2.本发明的智能化双层采光屋面通风系统及方法，能够有效利用热压效应通风。外层屋面采光玻璃为高透光+高透热性玻璃，而内层采光玻璃为高透光+低透热性玻璃，太阳辐射中红外线能够容易穿透外层屋面而不容易穿透内层屋面。如此，在内层屋面具有较好隔热作用的同时，使得通风通道内空气充分在太阳辐射作用下加热。同时，外层屋面光伏玻璃通过光热效应能够将热量传到通风通道一侧的空气中，加强热压效应。因此，本发明双层采光屋面的创新设计，使得通风通道能够充分利用太阳能诱导的热压，比传统的由内外温差引起流动的浮升力驱动的策略获得更大的风量。

3.本发明的智能化双层采光屋面通风系统及方法，能够在室外风速较大的情况下，充分利用室外风压，在顶部通风通道形成穿堂风，如此能够实现夏季建筑顶部的自然通风。而内层屋面上的内层通风窗，不受外界环境条件限制，在刮风下雨的条件下，均能开启。通过将迎风侧内层通风窗的开启，可以利用通风通道内穿堂风的卷吸作用，将聚集在室内顶部的余热排出。通过背风侧内层通风窗启闭的控制，可以选择是否将室外新风引入室内。

4.本发明的智能化双层采光屋面通风系统及方法，在外界气候较为寒冷时，激活保温模式，作为一层非流动空气腔，吸收太阳辐射蓄热，可以加强建筑顶部保温，显著降低建筑的采暖能耗。

5.本发明的智能化双层采光屋面通风系统及方法，将光伏发电与大空间建筑采光顶有机结合，充分利用太阳能这种洁净能源。外层屋面光伏玻璃和采光玻璃的相对布置，能够使室内光线更加均匀，防止眩光。光伏玻璃所产生的电能储存于蓄电池中，并能够优先为智能控制机构的其他部件提供电力需求，使得智能控制机构能够不依赖公共电网，降低电力消耗。同时，光伏发电在富余时也供给建筑其他需求使用。

6.本发明的智能化双层采光屋面通风系统及方法，提供了风速、风向、温度、湿度等不确定因素输入信号的控制思路。当由输入信号得出的判定参数在连续2个步长即三次判定中均一致，才会输出信号，使得输出端响应，可以防止本系统各风口或风窗执行机构不停地启闭而造成损坏。

附图说明

图1是本发明的智能化双层采光屋面通风系统的结构示意图；

图2是外层屋面的局部结构示意图；

图3是内层屋面的局部结构示意图；

图4是智能控制机构的结构原理图；

图5是本发明的通风方法的原理示意图；

图6是主导风向确定原理示意图；

图7是通风模式A的屋面气流示意图；

图8是通风模式B的屋面气流示意图；

图9是通风模式C的屋面气流示意图。

图中：1-外层屋面，101-外层采光玻璃，102-光伏玻璃，2-内层屋面，201-内层采光玻璃，202-内层通风窗，3-屋脊通风器，301-屋脊排风口，4-檐口通风口，5-通风通道，6-室内控制器，7-室内控制器，8-室外风速仪，9-室外温湿度仪，10-室内温湿度仪，11-蓄电池。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的智能化双层采光屋面通风系统及方法做更加详细的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图3，本实施例的智能化双层采光屋面通风系统，包括外层屋面、内层屋面、屋脊通风器和智能控制机构，外层屋面和内层屋面均为双坡屋面，外层屋面的坡度在15°-25°，内层屋面的坡度在20°-30°，且内层屋面比外层屋面坡度大4°-6°，所述外层屋面和内层屋面之间为通风通道，通风通道檐口处设置有可开闭的檐口通风口，所述外层屋面延线和内层屋面在屋脊中轴线处高差在0.3m-0.5m；所述通风通道竖直截面从檐口通风口向屋脊方向逐渐变小，使得热压或风压气流在沿着通风通道上升的同时速度加快，从而静压下降，加强了室内顶部热空气从内层通风窗进入通风通道的趋势；所述外层屋面为部分采光屋面，且其上设置有光伏发电机构；内层屋面为全面积采光屋面，内层屋面上分布设置有可开闭的内层通风窗。

所述外层屋面的屋脊处设置屋脊通风器，所述屋脊通风器的两侧均设置有可开闭的电动防雨百叶式屋脊排风口，所述屋脊通风器的高度为外层屋面跨度的1/20且不小于0.5m，屋脊通风器的宽度为高度的两倍，作为优选，屋脊通风器顶部材质为无色夹层玻璃；屋脊排风口、内层通风窗和檐口通风口的执行机构配用电机均为24V直流步进电机，作为优选，所述檐口通风口和屋脊排风口均为电动防雨百叶风口。

参见图2，在本实施例中，所述外层屋面采用井字形金属框架结构，金属框架上均匀间隔布置外层采光玻璃和光伏玻璃，例如外层采光玻璃和光伏玻璃均嵌入设置于金属框架的框格上，且外层采光玻璃材质为高可见光透射、高太阳能总透射玻璃，其特点为可见光透射比和太阳能总透射比均较高，例如3C+0.38PVB+3C的夹层玻璃，其可见光透射比为0.89，太阳能总透射比为0.84；外层采光玻璃和光伏玻璃相对大小及布置在保证建筑室内采光的前提下可以根据具体工程需要进行调整。例如将采光玻璃和光伏玻璃按格状布置或其他布置形式。且当该屋面有一坡在北面时，光伏玻璃的布置需要满足冬至日最小太阳高度角入射时，离屋脊最近的光伏玻璃接受的直射阳光不被屋脊通风器遮挡。

参见图3，所述内层屋面采用采用井字形金属框架结构，例如内层采光玻璃可以直接粘接在内层金属框架上；所述内层屋面的坡面上分部设置内层通风窗；内层采光玻璃和内层通风窗玻璃材质均为高可见光透射、低太阳能总透射玻璃，其特点为具有很大的光热比，例如6Low-E+12A+6C双银Low-E玻璃，其可见光透射比为0.68，太阳能总透射比为0.38，通过双层屋面选材的不同，使得大部分可见光能够进入室内，满足采光需求，且只有少部分太阳辐射热进入室内，发挥出隔热作用。同时，大部分太阳辐射热留在外层和内层屋面之间，作用在通风通道内的空气上，增强热压作用。

所述内层屋面上沿其倾斜方向每隔3m-5m设置一组内层通风窗，最内侧的内层通风窗距内层屋面起脊的距离为2m-3m，最外侧内层通风窗距内层屋面檐口的距离为3-4m；内层采光玻璃的材质为双银Low-E玻璃，内层通风窗的开启洞口朝向屋脊，内层通风窗与内层屋面之间的开启角度为15°-20°。

参见图4，所述智能控制机构包括室内控制器、室外风速仪、室外温湿度仪、室内温湿度仪和蓄电池，所述屋脊通风器的顶部固定设置室外风速仪和室外温湿度仪，所述室内温湿度仪设置于室内非空调区域，且其安装的高度大于建筑内部空间净高的1/2；所述室内控制器的输入端与室外风速仪、室外温湿度仪和室内温湿度仪电性连接，室内控制器的输出端与檐口通风口、内层通风窗和屋脊排风口的执行机构电性连接，所述蓄电池用于存储光伏发电机构产生的电能，且为室内控制器、室外风速仪、室外温湿度仪、室内温湿度仪和各风口或风窗执行机构供电。

另外，参见图5，本发明还公开一种基于如上所述的通风系统的通风方法，该通风方法分为两种模式，即保温模式和通风模式，将8℃作为保温模式和通风模式转换的参考温度，本发明并不针对特定的热工气候分区，由于我国地域广阔，该参考温度可以根据当地气候以及建筑功能自行调整设置；

保温模式：以连续5天每天室外平均温度值均低于8℃时激活；保温模式激活时，关闭屋脊排风口、内层通风窗和檐口通风口。

通风模式：通风模式分为三种情况，分别为通风模式A、B、C，在本模式中，由于在自然通风中，风速、风向本身具有很大的不确定性，以建筑所在地夏季平均风速的两倍作为风速参考值，并以此作为通风模式控制策略中的阈值，以来风方向与屋脊线的垂直线的夹角小于等于30°为主导风向，分为左主导风向和右主导风向，其他风向为非主导风向，如图6所示；其中

通风模式A：室外风向为非主导风向或室外风速小于等于风速参考值时激活；当该模式激活时，打开屋脊排风口、内层通风窗和檐口通风口；

通风模式B：室外风向为主导风向、室外风速大于风速参考值，且室内非空调区空气焓值大于室外空气焓值时激活；当该模式激活时，关闭屋脊排风口，打开檐口通风口，打开所有内层通风窗；

通风模式C：室外风向为主导风向、室外风速大于风速参考值，且室内非空调区空气焓值小于室外空气焓值时激活；当该模式激活时，关闭屋脊排风口，打开檐口通风口，打开迎风侧内层通风窗、关闭背风侧内层通风窗；

在本实施例中，室外风向、室外风速、室内空气焓值和室外空气焓值的相对大小，这三个参数为判定参数，例如室内控制器每1min采集一次数据，做一次判定，即判别时间步长为1min，当判定参数在连续2个步长即三次判定中均一致，才会输出信号，使得输出端响应，例如，室外风速在连续三次判定中均大于参考值，即认为室外风速较大，此时输出信号；

室内空气焓值和室外空气焓值的计算公式为：

h_n＝1.01t_n+(2500+1.84t_n)d_n

h_w＝1.01t_w+(2500+1.84t_w)d_w

式中h_n为室外空气焓值，h_w为室外空气焓值，单位为：kJ/kg干空气；

t_n为室内空气温度，t_w为室外空气温度，单位为：℃；

d_n为室内空气含湿量，d_w为室外空气含湿量，分别由所测量到的温度和湿度输入读取得出，单位为：kg/kg干空气。

在本发明中，室内控制器的输入端有室外风速、室外风向、室外温度、室外湿度、室内温度、室内湿度六个参数，而室内、外焓值由室内外温度和湿度计算得出，另外，本发明中，当地风环境、建筑自身形态、建筑周围微环境多种因素都对本发明的风速参考值有影响。因此，建议在竣工后现场实测或CFD风环境模拟得出更加合适的风速参考值，并更改设定。

下面对本发明的通风模式A、B、C作用原理进一步作出分析：

通风模式A：

当天空太阳辐射较强，在太阳辐射下，外层屋面与内层屋面受热，通风通道的空气受热。在热压的作用下，室外低温空气通过檐口通风口进入通风通道向上升。由于外层屋面暴露在太阳辐射下，光伏玻璃也有一定的光热效应，外层屋面内侧较热，且通风通道沿气流方向截面变小，热压气流速度增大，在通风通道靠近外层屋面的内侧区域形成负压。

与此同时，内层屋面受太阳辐射，靠近建筑空间内侧的空气受热，有向上流动的趋势。在通风通道负压的驱动下，内层屋面内侧受热空气通过内层通风窗向通风通道内流动，与通道内气流汇成一起上升，最终通过屋脊排风口排到室外。在全过程中，通风通道内的空气热压效应与内层通风窗的热压效应，起到相互促进的作用，其气流组织如图7所示。

通风模式B：

当外界风速较大时，室外风压在通风通道间形成穿堂风。此时关闭屋脊排风口，打开通风通道檐口通风口，仍以右主导风为例。在风压的作用下，室外空气以穿堂风的形式从右侧通风通道流向左侧通风通道，与此同时，外界空气经过右侧通风通道时，右侧内层屋面下方热空气会通过右侧内层通风窗卷吸出来，将室内顶部余热带走。

当室内空气焓值大于室外空气焓值，即h_n≥h_w，可以引入一部分室外空气进入室内，以改善室内空气品质。此时内层屋面左侧内层通风窗打开。通风通道内气流经过左侧通风通道时，会有一部分空气通过左侧内层通风窗进入室内空间。其气流组织如图8所示。

通风模式C：

此时需要关闭屋脊排风口，打开通风通道两端的檐口通风口，仍以右主导风为例。在风压的作用下，空气以穿堂风的形式从右侧通风通道流向左侧通风通道，与此同时，外界空气经过右侧通风通道时，右侧内层屋面下方热空气会通过右侧内层通风窗卷吸出来。

当室内空气焓值小于室外空气焓值，即h_n＜h_w时，此时不希望外界空气倒灌进入室内。当气流通过左侧通风通道时，由于左侧内层通风窗关闭，则气流直接通过通风通道左侧檐口通风口排到室外。其气流组织如图9所示。

晴朗暴晒和刮风下雨是在夏季常出现两种天气。本发明中，晴朗暴晒有利于太阳驱动下的热压进行自然通风，而且太阳辐射越强热压作用越强，越有利于室内顶部热量的排出；而刮风下雨时的风速超过风速参考值，可以利用穿堂风的效果，带走室内顶部热量，缓解闷热。

现在不少大城市都有通风廊道的相应规划，当所建筑坐落于在规划的通风廊道，可以优先使用本发明进行顶部设计。而在建筑设计的时候，确定该采光屋面朝向时，应考虑夏季最多风向，屋脊线方向宜与夏季最多风向呈60°-90°。除此之外，还应与周围环境结合，避免建筑物、植被、女儿墙、挑檐等对通风口的遮挡。

下面结合具体实例说明：

以我国某城市为例，该市夏季平均风速在2.2m/s，以4.4m/s为风速参考值。

保温模式：连续5天每天室外平均温度均在8℃以下，即从通风模式转换为保温模式，则关闭所有风窗和风口。使得屋面覆盖一层空气腔，冬季受太阳辐射作用，通风通道内空气持续受热，形成一个热空气腔覆盖在屋面上，对建筑空间起到保温的作用。另外，外层屋面光伏玻璃在接受太阳辐射产生光电效应的同时，将热量传递到通风通道空气中，对保温起到促进作用。

通风模式：连续5天每天室外平均温度均不小于8℃，即从保温模式转换为为通风模式。

通风模式A：当室外风速小于4.4m/s，或来风方向为非主导风向，则打开所有风窗和风口。

通风模式B：当室外风向大于4.4m/s，且来风方向为主导风向，室内焓值大于室外焓值，则关闭屋脊排风口，打开通风通道端部的檐口通风口，同时打开内层屋面左右两侧内层通风窗。

通风模式C：当室外风向大于4.4m/s，且来风方向为主导风向，室内焓值小于室外焓值，则关闭屋脊通排风口，打开通风通道端部的檐口通风口，判定主导风向为左主导风向还是右主导风向，以右主导风向为例，则打开内层屋面右侧内层通风窗，关闭内层屋面左侧内层通风窗。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中如使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能化双层采光屋面通风系统，其特征在于：包括

外层屋面和内层屋面，所述外层屋面和内层屋面之间为通风通道，通风通道檐口处设置有可开闭的檐口通风口；所述外层屋面为部分采光屋面，且其上设置有光伏发电机构；内层屋面为全面积采光屋面，内层屋面上分布设置有可开闭的内层通风窗；

屋脊通风器，所述外层屋面的屋脊处设置屋脊通风器，所述屋脊通风器的两侧均设置有可开闭的屋脊排风口；

智能控制机构，所述智能控制机构包括室内控制器、室外风速仪、室外温湿度仪、室内温湿度仪和蓄电池，所述屋脊通风器的顶部固定设置室外风速仪和室外温湿度仪；所述室内控制器的输入端与室外风速仪、室外温湿度仪和室内温湿度仪电性连接，室内控制器的输出端与檐口通风口、内层通风窗和屋脊排风口的执行机构电性连接，所述蓄电池用于存储光伏发电机构产生的电能，且为室内控制器、室外风速仪、室外温湿度仪、室内温湿度仪和檐口通风口、内层通风窗、屋脊排风口的执行机构供电。

2.根据权利要求1所述的智能化双层采光屋面通风系统，其特征在于：所述外层屋面采用井字形金属框架结构，金属框架上均匀间隔布置外层采光玻璃和光伏玻璃。

3.根据权利要求1所述的智能化双层采光屋面通风系统，其特征在于：所述内层屋面采用采用井字形金属框架结构，金属框架上布置内层采光玻璃；所述内层屋面的坡面上分布设置内层通风窗。

4.根据权利要求3所述的智能化双层采光屋面通风系统，其特征在于：所述内层屋面上沿其倾斜方向每隔3m-5m设置一组内层通风窗，最内侧的内层通风窗距内层屋面起脊的距离为2m-3m，最外侧内层通风窗距内层屋面檐口的距离为3-4m；内层通风窗的开启洞口朝向屋脊，内层通风窗与内层屋面之间的开启角度为15°-20°。

5.根据权利要求1所述的智能化双层采光屋面通风系统，其特征在于：外层屋面和内层屋面均为双坡屋面，外层屋面的坡度在15°-25°，内层屋面的坡度在20°-30°，且内层屋面比外层屋面坡度大4°-6°。

6.根据权利要求1所述的智能化双层采光屋面通风系统，其特征在于：所述外层屋面延线和内层屋面在屋脊中轴线处高差在0.3m-0.5m；所述通风通道竖直截面从檐口通风口向屋脊方向逐渐变小。

7.根据权利要求1所述的智能化双层采光屋面通风系统，其特征在于：所述室内温湿度仪设置于室内非空调区域，且其安装的高度大于建筑内部空间净高的1/2。

8.根据权利要求1-7任一项所述的智能化双层采光屋面通风系统，其特征在于：屋脊通风器的高度为外层屋面跨度的1/20且不小于0.5m，屋脊通风器的宽度为高度的两倍。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的通风系统的通风方法，其特征在于：分为两种模式，即保温模式和通风模式，将8℃作为保温模式和通风模式转换的参考温度；

保温模式：以连续5天每天室外平均温度值均低于8℃时激活；保温模式激活时，关闭屋脊排风口、内层通风窗和檐口通风口；

通风模式：通风模式分为三种情况，分别为通风模式A、B、C，在本模式中，以建筑所在地夏季平均风速的两倍作为风速参考值，以来风方向与屋脊线的垂直线的夹角小于等于30°为主导风向，其他风向为非主导风向；其中

通风模式A：室外风向为非主导风向或室外风速小于等于风速参考值时激活；当该模式激活时，打开屋脊排风口、内层通风窗和檐口通风口；

通风模式B：室外风向为主导风向、室外风速大于风速参考值，且室内非空调区空气焓值大于室外空气焓值时激活；当该模式激活时，关闭屋脊排风口，打开檐口通风口，打开所有内层通风窗；

通风模式C：室外风向为主导风向、室外风速大于风速参考值，且室内非空调区空气焓值小于室外空气焓值时激活；当该模式激活时，关闭屋脊排风口，打开檐口通风口，打开迎风侧内层通风窗、关闭背风侧内层通风窗。

10.根据权利要求9所述的通风方法，其特征在于：以室外风向、室外风速、室内空气焓值和室外空气焓值的相对大小三个参数为判定参数，当判定参数在连续2个步长即三次判定中均一致，才会输出信号。