CN110924574A - 一种生产性有机建筑表皮 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生产性有机建筑表皮，包括顶部开放的生产性表皮单元，生产性表皮单元的外壁上从上至下交替排布有多排生产装置和多排新风窗，生产装置和新风窗均与生产性表皮单元相连通；生产性表皮单元用于提升生产性有机建筑表皮内部的自然通风流通速率；生产装置用于动植物有机生产、热能生产和/或电能生产；新风窗用于采集外界的空气。本发明的生产性有机建筑表皮具有结构紧凑，功能集成的整体特性，能同时满足建筑外观要求和功能要求；既能满足建筑表皮的美化外观的要求，又能同时进行食品生产和能源生产；可以同时生产电力、冷热水、新鲜食品。
Description
技术领域
本发明属于建筑领域，涉及建筑表皮，具体涉及一种生产性有机建筑表皮。
背景技术
在建筑领域，尤其是建筑表皮领域，存在如下现状：
(A)城市病日趋严重，既有建筑生产性改造模式亟待完善：
我国各大中城市均处于城市化发展过程中，截至2011年12月，我国城市化率突破50％，中国城镇人口首次超过农村人口，中国城市化已进入快速发展阶段。伴随城市高速发展，城市结构和规模都发生了急剧的改变，出现了一系列被称为城市病的复杂城市问题，具体为不可再生能源消耗日益增长，环境污染；城市水、食品等资源日趋紧张；居住环境缺少自然空间，生态环境不断恶化；通勤距离与日俱增，交通拥堵难以解决；传统社区社会结构解体，居住分异现象频现。因此，基于应对城市发展问题，当代规划理论的新概念层出不穷，都市农业、智慧城市、海绵城市、生态城市理论都在各自的方向上对城市的可持续发展进行探索，并且努力在城市建设过程中寻找实践的可能。
纵观城市的出现、成长、成熟的过程，我们发现，城市发展过程中所带来的一系列问题，被动的处理和应对是不足以从根本上解决的，被动性的节能和减排不是可持续的发展模式。只有通过改变城市自身的消耗属性，才能使城市逐步走入良性循环中，城市将不可避免的进入到其下一个阶段---“生产性城市”发展。而在微观层面，对既有居住建筑的生产性改造缺乏完整的信息获取分析链路和生产性空间融合改造落地模式。
(B)食物里程日渐高企，本地生产性集成单元空间亟待构建：
传统的城市建设模式导致食品的里程随城市建设几何级数增长，造成了社会资源的巨大浪费。研究表明，在美国食物里程大致为2400～4000km，平均运输距离为1640km。在加拿大超过92％的进口水果运输距离超过1500km， 47％在3000～5000km之间，22％超过了5000km。我国的学者以武汉市为例进行了系统研究，计算得到武汉的平均食物里程为901.8km，食物的本地化率只有7.44％，虽然相比国外平均水平要低一些，但仍然造成了很大的能源消耗。因此，在我国建筑学领域如何通过建筑空间的科学组织，进而合理降低食物里程，提高城市的可持续发展水平是一个需要深入研究的课题。
但是由于我国气候条件复杂，国情特殊，健康食物生产又是一个复杂的系统工程，加之城市环境复杂，实现其安全连续生产困难重重。但对与既有建筑融合的生产性空间单元的研究，目前尚未形成既定模式。因此，居住建筑典型生产性集成单元空间形态及其组织模式亟待建构。
(C)现有建筑表皮功能单一，亟待提升综合生产能力：
表皮理论方面，最早可见于德国19世纪建筑理论家森佩尔于1851年写的《建筑四要素》，森佩尔将建筑分解为基础、屋顶、围墙和内部空间，其中围合结构便是建筑表皮。森佩尔(Gottfried Sinpel)把对围墙的装饰比喻成给建筑穿衣服。1923年柯布西耶在《走向新建筑》一书中将建筑物划分为“体量、表皮和平面”三个基本要素，把它们称为“给建筑师先生们的 3项备忘”(Les trios rappels)。2002年，勒斯巴勒(Riesballe)和穆斯塔法(Mustafa)合作了《表皮建筑学》，他们认为随着技术的进步，表皮可以脱离结构的束缚而独立存在，这实际上是为表皮的独立性背书。刘先觉在《现代建筑理论》一书中归纳了建筑表皮在不同的时期，例如文艺复兴、巴洛克、现代主义、后现代主义和晚期现代主义中的社会属性和功能，既强调了技术对表皮的影响，又对表皮的角色定位进行了分析。由季翔写的《建筑表皮语言》一书中从艺术方面、材料方面、生态方面中总结了表皮的组成元素并总结了表皮的表现方法。高巍写的《建筑表皮细部构造》一书中对表皮的细部构造，表皮形体的突破和变形进行了详细的论述。由褚智勇写的《建筑设计材料语言》一书中研究了建筑表皮各种材料的特性和使用方式，并提出表皮和材料应该以一种有机互动的方式共存，表皮设计应该充分利用材料的性质来实现其审美表现。由边颖写的《建筑外立面设计》一书中总结了建筑表皮的设计方法，强调建筑功能和历史文脉对表皮的影响，并提出建筑类型学为表皮设计积累素材，提供思路。
到了19世纪下半叶，得益于金属框架结构体系和玻璃幕墙的出现，表皮的独立之路终于看到了曙光。1851年由帕克斯顿(Joseph Paxton)设计的水晶宫横空出世，震惊了世人。水晶宫的玻璃幕墙和穹顶已具现代意义上独立表皮的雏形。到了1889年，巴黎世界博览会上的巴黎机械馆更是将大跨度框架和大面积玻璃幕墙的技术提升了一大步。步入20世纪，格罗皮乌斯于1911年设计的法古斯工厂外表皮基本由独立的玻璃幕墙组成。现代主义最典型的形式——“密斯风格”更是让钢构玻璃幕墙真正成为独立于建筑主体结构的“皮肤”。随着后现代主义对于表皮的解构，在消费文化中即把表皮当作历史文脉和地域传统的表现载体。随着建筑理论不断进步，表皮的概念愈发独立了。
但随着国内对生态建筑的不断重视，建筑表皮研究，不仅要满足建筑内部的生态功能需求，也要满足外在的形式审美需求。在调研和实验的基础上，文章提出了一些适用于该地区的可行性节能措施，具有重要的实践指导意义。虽然各种建筑表皮都在蓬勃发展，但现有的建筑表皮大多仅达到了美化建筑外观的作用，近年来出现了智能表皮，但其功能主要是最大限度利用自然环境，进而降低建筑能耗，同时维持建筑内部的舒适环境。目前的建筑表皮尚未综合考虑全方位融合建筑外观+智慧环控+综合生产，因此亟待研发一种具有综合功能的建筑表皮。
综上所述，虽然在建筑领域关于建筑表皮和双层表皮的研究层出不群，但对于腔体表皮融合植物生产的结构类型，对于生产性建筑表皮的研究尚处于空白。特别是在建筑表皮中融入生产空间并同时整合能源生产的表皮更是没有出现。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种一种生产性有机建筑表皮，解决现有技术中的生产性有机建筑表皮领域的空白。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种生产性有机建筑表皮，包括顶部开放的生产性表皮单元，生产性表皮单元的外壁上从上至下交替排布有多排生产装置和多排新风窗，生产装置和新风窗均与生产性表皮单元相连通；
所述的生产性表皮单元包括内壁和外壁，内壁和外壁之间设置有拔风腔；所述的生产性表皮单元用于提升生产性有机建筑表皮内部的自然通风流通速率；
所述的生产装置包括生产腔，生产腔的顶部为由多组控光单元组成的控光面，每组控光单元包括依次并列排布的全遮光区、半透光区和全透光区，所述的全遮光区安装有光电生产组件，所述的半透光区安装有光热生产组件，所述的全透光区安装有透明玻璃；生产腔的底部设置有底板，生产腔的外侧设置有采光面，生产腔内安装有双向流移动水培系统；所述的生产装置用于动植物有机生产、热能生产和/或电能生产；
所述的双向流移动水培系统包括多层的水培托架，水培托架的每层上安装有一个水培槽，水培槽的末端封闭，水培槽的头端与种植槽的头端呈L 形垂直连接；所述的种植槽位于建筑内部且在建筑内部设置有操作平台；水培槽中的水面上漂浮有多个开设有种植孔的漂浮板，水培槽的末端通过带有双向水泵的循环水管与种植槽相连通，双向水泵控制水培槽中的水正向流动或反向流动且带动漂浮板在水培槽中移动，使得每个漂浮板上种植的植物的位置能够在控光面的全遮光区、半透光区和全透光区对应的下方区域之间切换，接收不同强度的光照。
所述的新风窗用于采集外界的空气。
本发明还具有如下技术特征：
所述的种植槽的宽度大于每个漂浮板的长度，使得漂浮板在水流带动下能够在种植槽中运动，漂浮板在水培槽中的运动方向与在种植槽中的运动方向垂直，所述的种植槽的头端内侧与水培槽的头端内侧连接处设置有漂浮板截止定位器，所述的种植槽的头端还设置有漂浮板导向器。
所述的内壁通过驳接爪固定在建筑框架柱的内侧，所述的外壁通过预埋锚固件固定在建筑框架柱的外侧。
所述的内壁和外壁均采用透明材料制成。
所述的拔风腔在实体墙基底条件下最小厚度为10cm～15cm。
所述的采光面与底板之间的夹角为钝角，所述的控光面与外壁之间的夹角为锐角，所述的底板与外壁之间的夹角为直角。
所述的底板与水平面平行设置；所述的采光面与水平方向的夹角为 60°～82°；所述的控光面与与水平方向的夹角为11°～36°。
优选的，所述的采光面与水平方向的夹角为72°；所述的控光面与与水平方向的夹角为21°。
所述的双向流移动水培系统采用建筑表皮生产系统替换，所述的建筑表皮生产系统包括立墙，所述的立墙的一侧底部安装有保温养鱼槽，保温养鱼槽上方的立墙上通过支架安装有玻璃鱼缸；保温养鱼槽内安装有第一循环水泵，第一循环水泵通过第一循环管将水循环至玻璃鱼缸，玻璃鱼缸开放的顶部边缘设置有边舌，玻璃鱼缸中的水通过边舌溢流进入下方的保温养鱼槽实现循环；
所述的立墙的另一侧从上至下安装有多排栽培槽，相邻两排栽培槽之间的立墙上安装有一排藻类培养槽；栽培槽和藻类培养槽的进水口和出水口分别位于栽培槽和藻类培养槽的两侧，栽培槽的出水口与下方的藻类培养槽的进水口相连通，藻类培养槽的出水口与下方的栽培槽的进水口相连通，使得水流在栽培槽和藻类培养槽内从上至下单向连通，最底排的栽培槽的出水口与保温养鱼槽相连通靠自重排水，保温养鱼槽内安装有第二循环水泵，第二循环水泵通过第二循环管将水循环至最顶排的栽培槽的入水口。
所述的立墙上竖向安装有升降杆，升降杆相邻两排栽培槽之间设置有虹吸管，通过升降杆带动多个虹吸管来调节栽培槽中的液位。
所述的藻类培养槽上方的立墙上设置有用于给藻类培养槽补充照明的灯带。
所述的栽培槽上设置有开设有种植孔的漂浮板。
所述的栽培槽的外壳采用聚氨酯材料制成。
所述的栽培槽的体积从上至下逐级增大。
所述的第一循环管位于玻璃鱼缸内的端部设置有单向阀。
所述的边舌上设置有引流边条。
所述的光电生产组件下部设置有板式流体冷凝器，板式流体冷凝器通过流体连接管道与光电生产组件的水管道相连，板式流体冷凝器内设置有与室内空调机的冷媒管道接口相连的冷媒管。
所述的新风窗包括通过可开合安装在外壁上的窗体，窗体通过安装在外壁上的伸缩推杆控制开合。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本发明的生产性有机建筑表皮具有结构紧凑，功能集成的整体特性，能同时满足建筑外观要求和功能要求；既能满足建筑表皮的美化外观的要求，又能同时进行食品生产和能源生产；可以同时生产电力、冷热水、新鲜食品。
(Ⅱ)本发明的生产性有机建筑表皮采用了高效的透光绝热材料作为覆盖材料，能够有效控制表皮腔体内的物理环境，有效地强化了建筑墙体的保温隔热功能，有极大潜力替代墙体外保温材料，进而简化墙体外保温构造。
(Ⅲ)本发明的生产性有机建筑表皮在集成各生产功能时，充分考虑了各生产功能的特性和空间要求，使得食品生产和能源生产均能够在各自适合的环境下高效生产。
(Ⅳ)本发明的生产性有机建筑表皮构造时，考虑了充分利用自然环境的外部条件，设置了可控的通风系统，因此可以做到高效节能；本发明的生产性有机建筑表皮在建筑外表皮形成了通高的腔体空间，形成了拔风效果，有效地强化了腔体内部的通风。既满足了植物生长的要求，也降低了建筑的能耗。
(Ⅴ)本发明的生产性有机建筑表皮功能集成度高，能够和各类建筑外墙进行快速有机地结合，有广泛的结构适应性。特别是加上内表皮的构件后，可以直接和框架结构进行无缝对接，极大地扩展了表皮的应用场景。
(Ⅵ)本发明的生产装置中采用了双向流移动水培系统，融合建筑耗能与植物需光特性，将光伏、光热、温室与移动植栽结合起来，形成了建筑表皮的新构建方式。其基本原理是，植物的需光特性具有特定的上下限值(光饱和点和补偿点)，只有所处光环境在对应范围内，植物才能正常健康生长。而同时不同的能源生产系统又具有各自的遮光特性，本发明基于生态融合理念，将建筑与植物的需求进行有机融合，通过动态调整的方法，使植栽保持在其适合的光温环境中，进而构建了新的建筑表皮形式。同时，在表皮单元的光热组件中，结合光热储热工质，将空调系统的室外换热器的换热工质与储热工质统一，实现了建筑表皮的零空调外机，同时实现了废能回收。
(Ⅶ)本发明的建筑表皮生产系统也是一种鱼类菜共生装置，其依照自然理念，设备、操作简单方便，运行维护成本低，单位养殖面积由于立体上下两层因而变得更大，适合低密度养殖，可以养殖具有捕食性关系的鱼种，处理水质好，空间利用率高，具有极高立体栽培价值和观赏价值。
附图说明
图1是本发明的生产性有机建筑表皮的结构示意图。
图2是本发明的生产性有机建筑表皮的立体结构示意图。
图3是本发明的生产装置用于建筑外表的立体结构示意图。
图4是本发明的双向流移动水培系统的结构示意图。
图5是从建筑内部角度看的双向流移动水培系统的结构示意图。
图6是水培槽与种植槽的连接拐角处的局部放大结构示意图。
图7是本发明的板式流体冷凝器装配示意图。
图8是本发明的建筑表皮生产系统的立体结构示意图。
图9是本发明的建筑表皮生产系统的另一个视角的立体结构示意图。
图中各个标号的含义为：1-生产性表皮单元，2-生产装置，3-新风窗， 4-建筑框架柱，5-建筑表皮生产系统，6-双向流移动水培系统，7-板式流体冷凝器；
101-内壁，102-外壁，103-拔风腔，104-驳接爪，105-预埋锚固件；
201-生产腔，202-控光面，203-底板，204-采光面；
20201-全遮光区，20202-半透光区，20203-全透光区；
301-窗体，302-伸缩推杆；
501-立墙，502-保温养鱼槽，503-支架，504-玻璃鱼缸，505-第一循环水泵，506-第一循环管，507-边舌，508-栽培槽，509-藻类培养槽，510-第二循环水泵，511-第二循环管，512-升降杆，513-虹吸管，514-灯带，515- 种植孔，516-漂浮板，517-引流边条；
601-水培托架，602-水培槽，603-种植槽，604-操作平台，605-种植孔， 606-漂浮板，607-双向水泵，608-循环水管，609-漂浮板截止定位器，610- 漂浮板导向器；
701-流体连接管，702-冷媒管。
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
本发明中，如无特殊说明，各部件均采用现有技术中的已知部件，例如光电生产组件、光热生产组件、伸缩推杆302、升降杆512和虹吸管513等均采用现有技术中的已知产品。
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，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：
遵从上述技术方案，如图1至图7所示，本实施例给出一种生产性有机建筑表皮，包括顶部开放的生产性表皮单元1，生产性表皮单元1的外壁102上从上至下交替排布有多排生产装置2和多排新风窗3，生产装置2和新风窗3 均与生产性表皮单元1相连通；
生产性表皮单元1包括内壁101和外壁102，内壁101和外壁102之间设置有拔风腔103；生产性表皮单元1用于提升生产性有机建筑表皮内部的自然通风流通速率；
生产装置2包括生产腔201，生产腔201的顶部为由多组控光单元组成的控光面202，每组控光单元包括依次并列排布的全遮光区20201、半透光区 20202和全透光区20203，全遮光区20201安装有光电生产组件，半透光区 20202安装有光热生产组件，全透光区20203安装有透明玻璃；生产腔201的底部设置有底板203，生产腔201的外侧设置有采光面204，生产腔201内安装有双向流移动水培系统6；生产装置2用于动植物有机生产、热能生产和/或电能生产；
双向流移动水培系统6包括多层的水培托架601，水培托架601的每层上安装有一个水培槽602，水培槽602的末端封闭，水培槽602的头端与种植槽 603的头端呈L形垂直连接；种植槽603位于建筑内部且在建筑内部设置有操作平台604；水培槽602中的水面上漂浮有多个开设有种植孔605的漂浮板606，水培槽602的末端通过带有双向水泵607的循环水管608与种植槽603相连通，双向水泵607控制水培槽中的水正向流动或反向流动且带动漂浮板606在水培槽602中移动，使得每个漂浮板606上种植的植物的位置能够在控光面202 的全遮光区20201、半透光区20202和全透光区20203对应的下方区域之间切换，接收不同强度的光照；
新风窗3用于采集外界的空气。
建筑表皮生产系统5安装在生产腔201内时，立墙501一侧的植物栽培部分位于生产腔201内，，立墙501另一侧的养鱼部分位于建筑内。
作为本实施例的一种优选方案，种植槽603的宽度大于每个漂浮板606 的长度，使得漂浮板606在水流带动下能够在种植槽603中运动，漂浮板606 在水培槽602中的运动方向与在种植槽603中的运动方向垂直，种植槽603的头端内侧与水培槽602的头端内侧连接处设置有漂浮板截止定位器609，种植槽603的头端还设置有漂浮板导向器610。便于漂浮板606在垂直拐角处的运动。
作为本实施例的一种优选方案，内壁101通过驳接爪104固定在建筑框架柱4的内侧，外壁102通过预埋锚固件105固定在建筑框架柱4的外侧。
作为本实施例的一种优选方案，内壁101和外壁102均采用透明材料制成。例如常用的建筑用玻璃等透明材料。
作为本实施例的一种优选方案，拔风腔103在实体墙基底条件下最小厚度为10cm～15cm。能保障其具有良好的通风效果，实际厚度随建筑具体结构的不同而具有不同厚度。当建筑墙体基底为实体墙时，一般的干挂外墙的结构层的最小厚度为10～15cm，在墙体表皮通风腔体中，该厚度可以保障有效的通风效果，另外，这个厚度是本发明对应墙体结构的下限状况；当建筑基底为其他结构时，该厚度均会增加。
作为本实施例的一种优选方案，采光面204与底板203之间的夹角为钝角，控光面202与外壁102之间的夹角为锐角，底板203与外壁102之间的夹角为直角。具体的，底板203与水平面平行设置；采光面204与水平方向的夹角为60°～82°；控光面202与与水平方向的夹角为11°～36°。优选的，采光面204与水平方向的夹角为72°；控光面202与与水平方向的夹角为21°。该控光面采用21°，是该角度的坡面，其风雪荷载均会相对较小。而且对于我国北方的大部分区域该角度能够获得全年的最大综合采光量。采光面204采用72°，是因为以下两个原因，一方面表皮腔体内的植栽均为下小上大形体，因此空腔上部空间需适当扩大；另一方面，对于我国北纬25～35的北方城市分布区域，该角度能够在夏天的大多数时段将正午时段的强烈光照反射到控光面202上，从而达到有效降低生产性腔体的热辐射，而同时增加处于控光面202上光电和光热组件的产能效率。
作为本实施例的一种具体方案，光电生产组件下部设置有板式流体冷凝器7，板式流体冷凝器7通过流体连接管道701与光电生产组件的水管道相连，板式流体冷凝器7内设置有与室内空调机的冷媒管道接口相连的冷媒管 702。板式流体冷凝器7与光电生产组件的光伏板紧密贴合在一起，充分吸收光伏板的余热。板式流体冷凝器7内部为空腔结构，该空腔内部有和光电生产组件的水管道中一样的流体，因此可以充分将光电生产组件中的多余热量进行及时排除，保障光伏组件的高效发电。板式流体冷凝器7的管冷媒管 702内部为与室内机冷媒相通的制冷工质；在具体工作时，该工质通过不断的压缩和蒸发对室内外的热量进行定向疏导，因此建筑不再需要室外机。
作为本实施例的一种具体方案，新风窗3包括可开合安装在外壁102 上的窗体301，窗体301通过安装在外壁102上的伸缩推杆302控制开合。
本发明的生产性有机建筑表皮在使用时，双向流移动水培系统(6)具有以下工况：
漂浮板606定植在深液流的水培槽602中,漂浮板606可以在水培槽 602中随着水的流动进行移动。
工况一：当需要定植时，开启种植系统双向水泵607，并将其水流方向设定为从操作端流向种植系统末端，即从种植槽603向水培槽602的末端供水，同时关闭漂浮板截止定位器609,和漂浮板导向器610。
工况二：当需要采收时，开启种植系统双向水泵607，并将其水流方向设定为从种植系统末端流向操作端，即从水培槽602的末端向种植槽603 供水，同时开启漂浮板截止定位器609,和漂浮板导向器610。这种工况下，漂浮板606即可在水流的推动下逐个从末端移动到操作端。
工况三：当种植单元外界光照过强，超过了内部植物的光照需求，则可根据光照需要量，反复开启工况一和工况二，进而形成内部植物在控光面 202的全遮光区20201、半透光区20202和全透光区20203之间移动，从而改变其实际的受光量，进而达到植物生产和能量生产的耦合。
本实施例的生产性有机建筑表皮有如下实施方案：
实施方案一：
建筑墙体的结构体系：采用墙承重或者建筑本身有强度可靠的维护结构；
连接方式：生产性建筑有机表皮采用化学铆拴的方式将生产性建筑有机表皮预埋锚固件埋入墙体；
组合后的空间模式：附加生产性建筑有机表皮后，作为原建筑的二层表皮，有效地改善原建筑表皮的外部环境，通过外部环境的调控，进而降低建筑本体的能耗和提高性能。
实施方案二：
建筑墙体的结构体系：采用墙承重或者建筑本身有强度可靠的维护结构；
连接方式：生产性建筑有机表皮采用化学铆拴的方式将生产性建筑有机表皮预埋锚固件埋入墙体；
组合后的空间模式：附加生产性建筑有机表皮后，作为原建筑的二层表皮，有效地改善原建筑表皮的外部环境，通过外部环境的调控，进而降低建筑本体的能耗和提高性能。
实施方案三：
建筑墙体的结构体系：采用墙承重或者建筑本身有强度可靠的维护结构；
连接方式：生产性建筑有机表皮采用化学铆拴的方式将生产性建筑有机表皮预埋锚固件埋入墙体；
组合后的空间模式：附加生产性建筑有机表皮后，作为原建筑的二层表皮，有效地改善原建筑表皮的外部环境，通过外部环境的调控，进而降低建筑本体的能耗和提高性能。
本发明以融合植物生产功能和能源生产功能以及建筑外维护功能等三种功能，进而构建了三位一体的综合生产性建筑表皮。本发明有望填补生产性表皮的技术空缺。
实施例2：
遵从上述技术方案，如图1至图9所示，本实施例给出一种生产性有机建筑表皮，该生产性有机建筑表皮与实施例1中的生产性有机建筑表皮基本相同，区别仅仅在于，双向流移动水培系统6采用建筑表皮生产系统5替换，建筑表皮生产系统5包括立墙501，立墙501的一侧底部安装有保温养鱼槽 502，保温养鱼槽502上方的立墙501上通过支架503安装有玻璃鱼缸504；保温养鱼槽502内安装有第一循环水泵505，第一循环水泵505通过第一循环管506将水循环至玻璃鱼缸504，玻璃鱼缸504开放的顶部边缘设置有边舌507，玻璃鱼缸504中的水通过边舌507溢流进入下方的保温养鱼槽501 实现循环；
立墙501的另一侧从上至下安装有多排栽培槽508，相邻两排栽培槽508 之间的立墙501上安装有一排藻类培养槽509；栽培槽508和藻类培养槽509 的进水口和出水口分别位于栽培槽508和藻类培养槽509的两侧，栽培槽 508的出水口与下方的藻类培养槽509的进水口相连通，藻类培养槽509的出水口与下方的栽培槽508的进水口相连通，使得水流在栽培槽508和藻类培养槽509内从上至下单向连通，最底排的栽培槽509的出水口与保温养鱼槽502相连通靠自重排水，保温养鱼槽501内安装有第二循环水泵510，第二循环水泵510通过第二循环管511将水循环至最顶排的栽培槽508的入水口。
作为本实施例的一种优选方案，立墙501上竖向安装有升降杆512，相邻两排栽培槽508之间设置有虹吸管513，通过升降杆512带动多个虹吸管 513来调节栽培槽508中的液位。
作为本实施例的一种优选方案，藻类培养槽509上方的立墙501上设置有用于给藻类培养槽509补充照明的灯带514。
作为本实施例的一种优选方案，栽培槽508上设置有开设有种植孔515 的漂浮板516。植栽在漂浮板516上可以根据采光的需求进行移动，进而可以实现对光照环境的调控。使得植栽可以在全光照模式、半遮光模式和全遮荫模式的自由转换，进而为植栽的健康生长创造可控的环境。
作为本实施例的一种优选方案，栽培槽508的外壳采用聚氨酯材料制成，对栽培槽508进行保温。
作为本实施例的一种优选方案，栽培槽508的体积从上至下逐级增大。优势：高度低的栽培槽，由于更换清洗基质以及种植管理操作方便，面积大，可种植两排或多排植物。栽培面积大，避免因上方栽培槽遮光造成植物生长不良。使用虹吸装置过程中，水流速度是变化的，底部的栽培槽体积大可起到缓冲作用，防止水由于上方栽培槽虹吸水流速度过快从下方栽培槽溢出。
作为本实施例的一种优选方案，第一循环管506位于玻璃鱼缸504内的端部设置有单向阀，确保循环水的单向流动。
作为本实施例的一种优选方案，边舌507上设置有引流边条517。引流边条517便于引流。
本实施例中，栽培槽508和藻类培养槽509的进水口前均设置有过滤棉。
建筑表皮生产系统5使用时，水泵505将养殖槽502的水通过第一循环管线506流入到玻璃鱼缸504的底部，然后玻璃鱼缸504中的水从边舌507 沿引流边条517形成瀑幕流回至养殖槽502，从而养殖装置内部进行水循环。水泵510连接第二循环管线511将养殖槽502中的水送到最高一层栽培槽 508的，当栽培槽508中的水位没过出水管口的高度时，直接流入下方藻类培养槽509，采用“之”字型水循环策略，直至通过总回水管511回流至养殖槽502。从而养殖装置和种植装置二者进行水循环。启用虹吸装置时，由升降杆512统一控制虹吸管513的高度达到控制栽培槽508内水位的目的。
Claims (10)
1.一种生产性有机建筑表皮，其特征在于，包括顶部开放的生产性表皮单元(1)，生产性表皮单元(1)的外壁(102)上从上至下交替排布有多排生产装置(2)和多排新风窗(3)，生产装置(2)和新风窗(3)均与生产性表皮单元(1)相连通；
所述的生产性表皮单元(1)包括内壁(101)和外壁(102)，内壁(101)和外壁(102)之间设置有拔风腔(103)；所述的生产性表皮单元(1)用于提升生产性有机建筑表皮内部的自然通风流通速率；
所述的生产装置(2)包括生产腔(201)，生产腔(201)的顶部为由多组控光单元组成的控光面(202)，每组控光单元包括依次并列排布的全遮光区(20201)、半透光区(20202)和全透光区(20203)，所述的全遮光区(20201)安装有光电生产组件，所述的半透光区(20202)安装有光热生产组件，所述的全透光区(20203)安装有透明玻璃；生产腔(201)的底部设置有底板(203)，生产腔(201)的外侧设置有采光面(204)，生产腔(201)内安装有双向流移动水培系统(6)；所述的生产装置(2)用于动植物有机生产、热能生产和/或电能生产；
所述的双向流移动水培系统(6)包括多层的水培托架(601)，水培托架(601)的每层上安装有一个水培槽(602)，水培槽(602)的末端封闭，水培槽(602)的头端与种植槽(603)的头端呈L形垂直连接；所述的种植槽(603)位于建筑内部且在建筑内部设置有操作平台(604)；水培槽(602)中的水面上漂浮有多个开设有种植孔(605)的漂浮板(606)，水培槽(602)的末端通过带有双向水泵(607)的循环水管(608)与种植槽(603)相连通，双向水泵(607)控制水培槽中的水正向流动或反向流动且带动漂浮板(606)在水培槽(602)中移动，使得每个漂浮板(606)上种植的植物的位置能够在控光面(202)的全遮光区(20201)、半透光区(20202)和全透光区(20203)对应的下方区域之间切换，接收不同强度的光照；
所述的新风窗(3)用于采集外界的空气。
2.如权利要求1所述的生产性有机建筑表皮，其特征在于，所述的种植槽(603)的宽度大于每个漂浮板(606)的长度，使得漂浮板(606)在水流带动下能够在种植槽(603)中运动，漂浮板(606)在水培槽(602)中的运动方向与在种植槽(603)中的运动方向垂直，所述的种植槽(603)的头端内侧与水培槽(602)的头端内侧连接处设置有漂浮板截止定位器(609)，所述的种植槽(603)的头端还设置有漂浮板导向器(610)。
3.如权利要求1所述的生产性有机建筑表皮，其特征在于，所述的内壁(101)通过驳接爪(104)固定在建筑框架柱(4)的内侧，所述的外壁(102)通过预埋锚固件(105)固定在建筑框架柱(4)的外侧。
4.如权利要求1所述的生产性有机建筑表皮，其特征在于，所述的拔风腔(103)在实体墙基底条件下最小厚度为10cm～15cm。
5.如权利要求1所述的生产性有机建筑表皮，其特征在于，所述的采光面(204)与底板(203)之间的夹角为钝角，所述的控光面(202)与外壁(102)之间的夹角为锐角，所述的底板(203)与外壁(102)之间的夹角为直角。
6.如权利要求5所述的生产性有机建筑表皮，其特征在于，所述的底板(203)与水平面平行设置；所述的采光面(204)与水平方向的夹角为60°～82°；所述的控光面(202)与与水平方向的夹角为11°～36°。
7.如权利要求1所述的生产性有机建筑表皮，其特征在于，所述的双向流移动水培系统(6)采用建筑表皮生产系统(5)替换，所述的建筑表皮生产系统(5)包括立墙(501)，所述的立墙(501)的一侧底部安装有保温养鱼槽(502)，保温养鱼槽(502)上方的立墙(501)上通过支架(503)安装有玻璃鱼缸(504)；保温养鱼槽(502)内安装有第一循环水泵(505)，第一循环水泵(505)通过第一循环管(506)将水循环至玻璃鱼缸(504)，玻璃鱼缸(504)开放的顶部边缘设置有边舌(507)，玻璃鱼缸(504)中的水通过边舌(507)溢流进入下方的保温养鱼槽(501)实现循环；
所述的立墙(501)的另一侧从上至下安装有多排栽培槽(508)，相邻两排栽培槽(508)之间的立墙(501)上安装有一排藻类培养槽(509)；栽培槽(508)和藻类培养槽(509)的进水口和出水口分别位于栽培槽(508)和藻类培养槽(509)的两侧，栽培槽(508)的出水口与下方的藻类培养槽(509)的进水口相连通，藻类培养槽(509)的出水口与下方的栽培槽(508)的进水口相连通，使得水流在栽培槽(508)和藻类培养槽(509)内从上至下单向连通，最底排的栽培槽(509)的出水口与保温养鱼槽(502)相连通靠自重排水，保温养鱼槽(501)内安装有第二循环水泵(510)，第二循环水泵(510)通过第二循环管(511)将水循环至最顶排的栽培槽(508)的入水口。
8.如权利要求7所述的生产性有机建筑表皮，其特征在于，所述的立墙(501)上竖向安装有升降杆(512)，相邻两排栽培槽(508)之间设置有虹吸管(513)，通过升降杆(512)带动多个虹吸管(513)来调节栽培槽(508)中的液位。
9.如权利要求7所述的生产性有机建筑表皮，其特征在于，所述的藻类培养槽(509)上方的立墙(501)上设置有用于给藻类培养槽(509)补充照明的灯带(514)。
10.如权利要求1所述的生产性有机建筑表皮，其特征在于，所述的光电生产组件下部设置有板式流体冷凝器(7)，板式流体冷凝器(7)通过流体连接管道(701)与光电生产组件的水管道相连，板式流体冷凝器(7)内设置有与室内空调机的冷媒管道接口相连的冷媒管(702)。
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