CN112715227B - 一种自动控制散热的绿色景观屋顶 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种自动控制散热的绿色景观屋顶，其包括池塘、设置于池塘上的喷泉、以及设置于池塘边的绿植带，还包括设置于绿植带下的散热装置和设置于池塘上的吸热装置，散热装置吸收绿植带的热量并传递到吸热装置，吸热装置将热量散发到池塘中，从而实现散热。本申请具有在绿色建筑中对带有多层结构的屋顶进行散热的效果。

Description

一种自动控制散热的绿色景观屋顶

技术领域

本申请涉及绿色建筑的领域，尤其是涉及一种自动控制散热的绿色景观屋顶。

背景技术

为应对全球气候变化、资源能源短缺、生态环境恶化的挑战，人类正在遵循碳循环的概念，以低碳为导向，发展循环经济、建设低碳生态城市、推广普及低碳绿色建筑。绿色建筑是一种节约资源、保护环境、减少污染、为人们提供健康、适用、高效的使用空间、且最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。

目前，一些设计较为前瞻的绿色建筑常会在屋顶设计景观，其常见形式为在屋顶上种树，做草坪，或设置池塘、喷泉等景观，比如草坪，需要在屋顶上布置很多层，从上到下一次是土壤，过滤层，灌溉层，防水隔离层，支撑层，隔热层，蒸汽控制层等。通过这种设计，既能保证绿色景观不对建筑的可靠性造成影响，同时能够充分利用阳光，节省能源，为居住者创造一种接近自然的感觉。

针对上述中的相关技术，发明人认为，在屋顶上设置如此多的层结构，使得屋顶的厚度显著上升，对于绿色建筑而言，其室内通常不设计有中央空调系统，容易导致建筑顶层的散热效果较差。

发明内容

为了在绿色建筑中对带有多层结构的屋顶进行散热，本申请提供一种自动控制散热的绿色景观屋顶。

本申请提供的一种自动控制散热的绿色景观屋顶，采用如下的技术方案：

一种自动控制散热的绿色景观屋顶，包括池塘、设置于池塘上的喷泉、以及设置于池塘边的绿植带，还包括设置于绿植带下的散热装置和设置于池塘上的吸热装置，所述散热装置包括埋设于绿植带内部的吸热管网，所述吸热管网内单向流动有冷凝剂，所述散热装置包括设置于喷泉水流下方的盛水托盘、设置于盛水托板下方并位于池塘内部的散热箱、设置于散热箱内的压缩板、竖直穿入散热箱内且两端分别连接压缩板和盛水托盘的推杆、以及用于控制吸热管网内冷凝剂输入或输出散热箱的控制组件，所述压缩板与散热箱在竖直方向上滑动连接，所述吸热管网的出口和入口连通于散热箱的箱底，所述盛水托盘上设置有放水口和控水组件，所述散热箱内设置有散热低位线和散热高位线，当所述压缩板下降到散热低位线处时所述控制组件控制散热箱输出冷凝剂，当所述压缩板上升到散热高位线处时所述控水组件控制放水口关闭。

通过采用上述技术方案，池塘和喷泉是一种人工湿地，能够有效调节附近环境的温度，水体的比热容大，具有快速吸热的效果。由于绿植带的内部层数较高，散热能力较差且隔热能力较好，因此吸热管网设置于绿植带内部可以快速带走绿植带的温度，从而避免楼顶的温度过高。在本方案中，控制组件调控冷凝剂在吸热管网中流动，冷凝剂在吸热管网中流动并不断吸热直至气化，并进入散热箱中。散热箱中的气体积聚到一定气压时，盛水托盘在重力的作用下向下运动，压缩板对散热箱中的冷凝剂进行压缩，冷凝剂受压变成高压高温气体，在此过程中，散热箱将冷凝剂的热量传递到池水中，使得冷凝剂的温度降低。直至压缩板下降到散热高位线，控水组件控制放水口打开，盛水托盘内的水位不断下降，盛水托盘对压缩板的压力不断减小，直至压缩板到达散热低位线。此时散热箱内冷凝剂对压缩板的压力大于盛水托盘对压缩板的压力，压缩板开始上升，同时散热箱开始不断输出冷凝剂。在此过程中，盛水托盘内的水依然经由放水口不断排出，盛水托盘的单位时间净出水重量小于散热箱在单位时间的净出气重量，散热箱冷凝剂对压缩板的压力与盛水托盘对压缩板的压力之差不断增大，直至压缩板上升到散热高位线，控水组件控制放水口关闭，盛水托盘内的水位重新开始上升，且开始散热箱停止出气，开始进气，其中，散热箱的进气速度小于盛水托盘的进水速度，直至下一个循环。

综上，本申请能够利用冷凝剂、喷泉的水力和池塘的池水实现吸热-散热的循环，将绿植带中的热量带到池水中并散出，从而减小了建筑物内部对散热的需求，节能环保，符合绿色建筑的设计理念。

优选的，所述放水口为通槽且位于盛水托板的底部，所述控水组件包括铰接于放水口的槽壁并可在放水口内翻转的翻板、以及安装于散热箱上并与翻板相对的触发杆，所述翻板的相对两端均设置有第一磁性件，所述放水口的槽壁上设置有用于吸引第一磁性件的第二磁性件，所述翻板与盛水托盘的铰接点和第二磁性件位于同一水平，当所述第一磁性件正对第二磁性件时翻板封闭放水口，当所述压缩板下降到散热高位线处时所述触发杆翻转翻板以打开放水口。

通过采用上述技术方案，当压缩板高于散热高位线时，放水口关闭，喷泉的水流不断流入盛水托盘，盛水托盘对压缩板的压力不断增大，直至盛水托盘对压缩板的压力大于散热箱中冷凝剂对压缩板的压力。此时盛水托盘压动压缩板向下运动，在这过程中至盛水托盘对压缩板的压力继续增大，直至压缩板到达散热高位线，翻板与触发杆相抵触，触发杆打开放水口并伸入放水口内，此时盛水托盘内的水流从放水口中流出，盛水托盘的进水速度小于出水速度，因此此时盛水托盘内的水净减少，同时盛水托盘不断下降，直至盛水托盘对压缩板的压力小于散热箱内冷凝剂对压缩板的压力，盛水托盘上升，直至触发杆退出放水口，此时第一磁性件和第二磁性件相互吸引，从而翻板重新保持平衡并关闭散热箱。

优选的，所述散热箱的底部设置有输入口和输出口，所述控制组件包括设置于吸热管网靠近输入口处的输入阀和输入泵、以及设置于吸热管网靠近输出口处的输出阀和输出泵。

通过采用上述技术方案，输入阀用于控制输入口的开启和关闭，输入泵用于推动冷凝剂进入散热箱中。输出阀用于控制输出口的开启和关闭，输出泵用于将冷凝剂排出散热箱。

优选的，所述散热箱的侧壁向外延伸有若干毛细弯管，所述毛细弯管阵列设置，所述毛细弯管浸没于池塘的水中且两端均与散热箱内部相连通。

通过采用上述技术方案，在经过压缩后，冷凝剂将会变成高压高温气体，毛细弯管与池塘的水具有较大的接触面积，能够快速地将冷凝剂的热量传递到池塘水中。

优选的，所述毛细弯管上设置有若干浸没于池塘水中的散热翅片。

通过采用上述技术方案，散热翅片能够进一步地增大毛细弯管与池塘水的接触面积，提高散热效率。

优选的，所述吸热管网包括连于输入口的输入主管、连于输出口的输出主管、以及由若干条并排的支管组成的支管阵列，所述支管阵列埋设于绿植带内部，所述支管阵列的两端分别连通于输入主管和输出主管，所述输入阀和输入泵设置于输入主管上，所述输出阀和输出泵设置于输出主管上。

通过采用上述技术方案，支管阵列增大了绿植带与吸热管网的接触面积，从而提高了换热效率。

优选的，所述绿植带包括自上而下依次设置于屋顶上的土壤、过滤层、灌溉层、防水隔离层、支撑层、隔热层和蒸汽控制层，所述吸热管网设置于隔热层和蒸汽控制层之间。

优选的，所述盛水托盘为透明亚克力圆盘，所述放水口环绕盛水托盘的轴线均匀排布。

通过采用上述技术方案，亚克力材料的强度较高且透明度良好，具有良好的景观效果。

附图说明

图1是本申请实施例中一种自动控制散热的绿色景观屋顶的状态示意图一；

图2是本申请实施例中绿植带的层结构示意图；

图3是图1中A处的放大图；

图4是本申请实施例中一种自动控制散热的绿色景观屋顶的状态示意图二。

附图标记说明：

1、池塘；2、喷泉；

3、绿植带；31、土壤；32、过滤层；33、灌溉层；34、防水隔离层；35、支撑层；36、隔热层；37、蒸汽控制层；

4、吸热装置；41、吸热管网；411、输入主管；412、输出主管；413、支管阵列；

5、散热装置；51、盛水托盘；511、放水口；52、控水组件；521、翻板；522、触发杆；523、第一磁性件；524、第二磁性件；

53、散热箱；531、散热高位线；532、散热低位线；54、压缩板；55、推杆；56、输入口；57、输出口；58、毛细弯管；59、散热翅片；

6、控制组件；61、输入阀；62、输入泵；63、输出阀；64、输出泵。

具体实施方式

以下结合附图1-4，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种自动控制散热的绿色景观屋顶。参照图1，该绿色景观屋顶包括池塘1、设置于池塘1上的喷泉2、以及设置于池塘1边的绿植带3，还包括设置于绿植带3下的散热装置5和设置于池塘1上的吸热装置4，散热装置5吸收绿植带3的热量并传递到吸热装置4，吸热装置4将热量散发到池塘1中，从而实现散热。

参照图2，绿植带3包括自上而下依次设置于屋顶上的土壤31、过滤层32、灌溉层33、防水隔离层34、支撑层35、隔热层36和蒸汽控制层37，散热装置5包括内部单向流动有冷凝剂的吸热管网41，吸热管网41包括输入主管411、输出主管412和支管阵列413，输入主管411和输出主管412分别连通于支管阵列413的两端，支管阵列413由若干条并排的支管组成，其埋设于防水隔离层34和支撑层35之间，以及埋设于隔热层36和蒸汽控制层37之间。

参照图1，散热装置5包括设置于喷泉2水流下方的盛水托盘51、设置于盛水托板下方并位于池塘1内部的散热箱53、设置于散热箱53内的压缩板54、竖直穿入散热箱53内且两端分别连接压缩板54和盛水托盘51的推杆55、以及用于控制吸热管网41内冷凝剂输入或输出散热箱53的控制组件6。散热箱53呈圆筒状设置，其被支架固定于池塘1内并被池塘1水所浸没。散热箱53的侧壁向外延伸有若干毛细弯管58，毛细弯管58阵列设置，毛细弯管58浸没于池塘1的水中且两端均与散热箱53内部相连通。毛细弯管58上还设置有若干散热翅片59，各散热翅片59平行并排于池塘1水内，每个散热翅片59上穿设有多根毛细弯管58，在本实施例中，散热翅片59为铜片，且毛细弯管58为U形铜管。

压缩板54与散热箱53在竖直方向上滑动连接，在本实施例中，压缩板54为与散热箱53截面形状相适配的圆板，且压缩板54的边缘通过滑动密封圈与散热箱53的内侧面相连。散热箱53内设置有散热低位线532和散热高位线531，散热低位线532位于低位，散热高位线531位于高位，毛细弯管58均位于散热低位线532以下。散热箱53的底部设置有输入口56和输出口57，输入主管411连于输入口56，输出主管412连于输出口57。控制组件6包括输入阀61和输入泵62、输出阀63和输出泵64。其中，输入阀61和输入泵62设置于输入主管411上，输出阀63和输出泵64设置于输出主管412上。

参照图1和图3，盛水托盘51为透明亚克力圆盘，位于喷泉2的下方以承接喷泉2的水流。盛水托盘51的底部设置有若干放水口511和用于控制放水口511开关的控水组件52，在本实施例中，放水口511为方形通槽并环绕盛水托盘51的轴线均匀排布。控水组件52包括铰接于放水口511的槽壁并可在放水口511内翻转的翻板521、以及安装于散热箱53上并与翻板521相对的触发杆522，翻板521的相对两端均设置有第一磁性件523，放水口511的槽壁上设置有用于吸引第一磁性件523的第二磁性件524，翻板521与盛水托盘51的铰接点和第二磁性件524位于同一水平，当所述第一磁性件523正对第二磁性件524时翻板521封闭放水口511，压缩板54下降到散热高位线531处时所述触发杆522翻转翻板521以打开放水口511。

本申请实施例一种自动控制散热的绿色景观屋顶的实施原理为：

参照图1和图4，在一个循环中，输入阀61关闭，输出阀63打开，输出泵64将低温的冷凝剂从散热箱53中不断抽出并经由输出主管412注入支管阵列413中，支管阵列413中的冷凝剂与绿植带3进行热交换，温度上升。在这个过程中，散热箱53中冷凝剂的压强不断减小，盛水托盘51不断承接喷泉2的水而变重，但此时散热箱53中冷凝剂对压缩板54的压力仍大于盛水托盘51对压缩板54的压力，压缩板54位于散热高位线531上并减速上升，直至两者平衡。

当压缩板54移动到最高点，或移动到最高点之前时，输出阀63关闭，输入阀61打开，输入泵62将高温的冷凝剂从支管阵列413不断抽出并经由输入主管411注入散热箱53中，其中，散热箱53的进气速度小于盛水托盘51的进水速度。在压缩板54移动到最高点时，或在压缩板54下降到散热高位线531前，输入阀61关闭，盛水托盘51由于受重不断下降，压缩板54对散热箱53内的冷凝剂进行压缩，直至压缩板54移动到散热高位线531。此时触发杆522与翻板521相抵触，从而打开放水口511。此时，盛水托盘51的进水重量-出水重量＜散热箱53的新增进气压力，且盛水托盘51对压缩板54的压力＞散热箱53内冷凝剂的压力。随着压缩板54的不断下降，散热箱53内冷凝剂的压力不断上升，盛水托盘51内水不断减小，在压缩板54到达散热低位线532，或在到达散热低位线532之前，盛水托盘51对压缩板54的压力和散热箱53内冷凝剂的压力达到平衡，最后再在惯性的作用下运动一小段距离。此时散热箱53内的冷凝剂被压缩为高压高温气体或液体，毛细弯管58和散热翅片59快速将冷凝剂的热量散发到水内，实现降温，然后压缩板54开始上升，输出阀63和输出泵64打开，冷凝剂膨胀且对压缩板54做功，温度进一步降低。此时散热箱53内冷凝剂对压缩板54压力的变化量小于盛水托盘51对压缩板54压力的变化量，压缩板54在冷凝剂的推力下上升，直至压缩板54高于散热高位线531，放水口511关闭，盛水托盘51内的水量重新开始净增加，从而开始下一个循环。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动控制散热的绿色景观屋顶，其特征在于，包括池塘(1)、设置于池塘(1)上的喷泉(2)、以及设置于池塘(1)边的绿植带(3)，还包括设置于绿植带(3)下的散热装置(5)和设置于池塘(1)上的吸热装置(4)，所述散热装置(5)包括埋设于绿植带(3)内部的吸热管网(41)，所述吸热管网(41)内单向流动有冷凝剂，所述散热装置(5)包括设置于喷泉(2)水流下方的盛水托盘(51)、设置于盛水托盘下方并位于池塘(1)内部的散热箱(53)、设置于散热箱(53)内的压缩板(54)、竖直穿入散热箱(53)内且两端分别连接压缩板(54)和盛水托盘(51)的推杆(55)、以及用于控制吸热管网(41)内冷凝剂输入或输出散热箱(53)的控制组件(6)，所述压缩板(54)与散热箱(53)在竖直方向上滑动连接，所述吸热管网(41)的出口和入口连通于散热箱(53)的箱底，所述盛水托盘(51)上设置有放水口(511)和控水组件(52)，所述散热箱(53)内设置有散热低位线(532)和散热高位线(531)，当所述压缩板(54)下降到散热低位线(532)处时所述控制组件(6)控制散热箱(53)输出冷凝剂，当所述压缩板(54)上升到散热高位线(531)处时所述控水组件(52)控制放水口(511)关闭；所述放水口(511)为通槽且位于盛水托盘的底部，所述控水组件(52)包括铰接于放水口(511)的槽壁并可在放水口(511)内翻转的翻板(521)、以及安装于散热箱(53)上并与翻板(521)相对的触发杆(522)，所述翻板(521)的相对两端均设置有第一磁性件(523)，所述放水口(511)的槽壁上设置有用于吸引第一磁性件(523)的第二磁性件(524)，所述翻板(521)与盛水托盘(51)的铰接点和第二磁性件(524)位于同一水平，当所述第一磁性件(523)正对第二磁性件(524)时翻板(521)封闭放水口(511)，当所述压缩板(54)下降到散热高位线(531)处时所述触发杆(522)翻转翻板(521)以打开放水口(511)。

2.根据权利要求1所述的自动控制散热的绿色景观屋顶，其特征在于，所述散热箱(53)的底部设置有输入口(56)和输出口(57)，所述控制组件(6)包括设置于吸热管网(41)靠近输入口(56)处的输入阀(61)和输入泵(62)、以及设置于吸热管网(41)靠近输出口(57)处的输出阀(63)和输出泵(64)。

3.根据权利要求2所述的自动控制散热的绿色景观屋顶，其特征在于，所述散热箱(53)的侧壁向外延伸有若干毛细弯管(58)，所述毛细弯管(58)阵列设置，所述毛细弯管(58)浸没于池塘(1)的水中且两端均与散热箱(53)内部相连通。

4.根据权利要求3所述的自动控制散热的绿色景观屋顶，其特征在于，所述毛细弯管(58)上设置有若干浸没于池塘(1)水中的散热翅片(59)。

5.根据权利要求4所述的自动控制散热的绿色景观屋顶，其特征在于，所述吸热管网(41)包括连于输入口(56)的输入主管(411)、连于输出口(57)的输出主管(412)、以及由若干条并排的支管组成的支管阵列(413)，所述支管阵列(413)埋设于绿植带(3)内部，所述支管阵列(413)的两端分别连通于输入主管(411)和输出主管(412)，所述输入阀(61)和输入泵(62)设置于输入主管(411)上，所述输出阀(63)和输出泵(64)设置于输出主管(412)上。

6.根据权利要求5所述的自动控制散热的绿色景观屋顶，其特征在于，所述绿植带(3)包括自上而下依次设置于屋顶上的土壤(31)、过滤层(32)、灌溉层(33)、防水隔离层(34)、支撑层(35)、隔热层(36)和蒸汽控制层(37)，所述吸热管网(41)设置于隔热层(36)和蒸汽控制层(37)之间。

7.根据权利要求6所述的自动控制散热的绿色景观屋顶，其特征在于，所述盛水托盘(51)为透明亚克力圆盘，所述放水口(511)环绕盛水托盘(51)的轴线均匀排布。

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