CN113188095A - 一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，涉及建筑节能的领域，该光热系统安装于建筑主体上，建筑主体内的中部设置有中庭，建筑主体的顶部设为屋顶，屋顶上设置有顶棚，顶棚为圆台形，顶棚沿自身的周向分隔成若干吸光区和透光区，吸光区和透光区间隔设置，光热系统包括遮光装置以及光伏板，遮光装置包括遮光罩和遮光驱动机构，遮光罩转动连接在顶棚的内壁上，遮光罩包括与各透光区相适配的若干挡光板，遮光驱动机构安装在屋顶的内壁上，遮光驱动机构用于带动遮光罩转动。本申请具有对太阳光辐射进行吸收转化，维持建筑主体内的光照强度的适宜，改善建筑主体内的温度变化，降低建筑主体的能耗的效果。
Description
技术领域
本申请涉及建筑节能的领域，尤其是涉及一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统。
背景技术
中庭通常是指建筑内部的庭院空间，是建筑设计中营造一种与外部空间既隔离又融合的特有形式，或者说是建筑内部环境分享外部自然环境的一种方式。中庭作为一种空间特点鲜明的室内共享空间，在现代公共建筑中有着重要意义，其高大通透的空间特点对整体建筑的性能产生重要的影响。为创造宽敞明亮的室内空间环境，许多建筑的中庭屋面采用采光玻璃顶结构，借此引入太阳光，自然采光不仅可以减少建筑照明能耗，还具有人工照明所难以实现的优点，使建筑物的光影变化更加丰富，使空间变得更加人性化和有趣味性。
相关的公告号为CN210658990U的中国实用新型专利，其公开了一种建筑中庭自然采光结构，包括沿水平方向架设在建筑主体上的漫射板，还包括设置在漫射板下方的若干透明拦截板，所述透明拦截板环绕漫射板分布，透明拦截板架设在建筑主体上，透明拦截板与漫射板的侧边平行，透明拦截板底端的厚度大于顶端的厚度，具有可以对经过漫射板发散后的光线进行二次分配，使顶部楼层和底部楼层尽可能均匀地采光，减少建筑照明能耗，绿色环保的效果。
针对上述中的相关技术，发明人认为中庭空间多使用大面积的透光材质，导致夏季室内温度过高，冬季室内热量散失快，需要依靠大量温度调节设备如空调等来保证室内的舒适度，造成能耗的增加。
发明内容
为了改善中庭空间舒适度较差，能源消耗较高的问题，本申请提供一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统。
本申请提供的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统采用如下的技术方案：
一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，该光热系统安装于建筑主体上，所述建筑主体内的中部设置有中庭，所述建筑主体的顶部设为屋顶，所述屋顶靠近中庭处设置有透明的顶棚，所述顶棚为圆台形，所述顶棚沿自身的周向分隔成若干吸光区和若干透光区，各所述吸光区和透光区之间相互间隔设置，所述光热系统包括遮光装置以及铺设在各吸光区的光伏板，所述遮光装置包括遮光罩和遮光驱动机构，所述遮光罩转动连接在顶棚的内壁上，所述遮光罩的转动轴线与顶棚的中轴线共线，所述遮光罩包括与各透光区相适配的若干挡光板，所述遮光驱动机构安装在屋顶的内壁上，所述遮光驱动机构用于带动遮光罩转动。
通过采用上述技术方案，位于吸光区上的光伏板对太阳光辐射进行吸收，将光能转化成电能为建筑主体的用电设备提供一定的能源，减少建筑主体的能源消耗。太阳光线通过透光区进入到中庭空间，为中庭空间提供良好的日光照明，减少日常照明的能耗。当季节发生变化时，太阳光辐射强度不同，通过遮阳装置对照射入中庭空间内的光照强度进行调整，使得建筑主体内的光照强度保持适宜程度，降低建筑主体内的温度变化，从而降低建筑主体的能耗。
可选的，所述遮光驱动机构包括驱动电机和蜗杆，所述挡光板远离顶棚中心的边沿固定有连接板，其中一个所述连接板远离挡光板的一侧形成有与蜗杆适配的连接齿部，所述蜗杆与连接齿部相啮合，所述蜗杆与驱动电机的输出轴同轴固定，所述驱动电机固定在屋顶上。
通过采用上述技术方案，当挡光板位于吸光区的底部时，此时光线能够通过透光区照射入中庭内；当驱动电机启动带动蜗杆转动，蜗杆与连接齿部相啮合，进而蜗杆通过连接板带动遮光板转动，遮光板逐渐移动到顶棚的透光区的底部，对光照进行遮挡，从而实现对照射内中庭内的光照强度的调整。
可选的，所述吸光区和透光区的形状尺寸相一致。
通过采用上述技术方案，使得遮光罩在非遮光状态时，能够完全隐藏到吸光区的底部；而在遮光状态时，遮光罩能够完全对透光区进行遮挡，提高该遮光装置的实用性。
可选的，所述遮光罩靠近中庭的一端处水平设置有漫射镜板，所述漫射镜板的周向侧壁与各挡光板固定连接。
通过采用上述技术方案，太阳光线通过透光区后先照射在漫射镜板再照射入建筑主体内，光线经过漫射板的漫反射，更加柔和，光照更加均匀。
可选的，所述顶棚上安装有清灰装置，所述清灰装置包括清灰辊和清灰驱动机构，所述清灰辊的周面与顶棚的外壁相抵接，所述清灰驱动机构用于带动清灰辊沿顶棚的周向移动。
通过采用上述技术方案，光伏板和顶棚的透光区暴露在外界，容易堆积灰尘，使得光伏板的光电转化效率降低以及光照难以照射入中庭的内部，造成建筑的能耗增加；而清灰驱动机构驱动清灰辊沿顶棚的周向移动，清灰辊对光伏板以及顶棚的透光区进行清灰，从而保障光伏板和透光区的良好的工作状态，进而降低建筑主体的能耗。
可选的，所述清灰辊包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆与顶棚远离中庭的端面的径向相平行，所述第二连接杆与顶棚的周向侧面的母线相平行，所述第一连接杆和第二连接杆固定连接，所述第一连接杆和第二连接均套设有柔性清理棉，所述第一连接杆远离第二连接杆的一端与清灰驱动机构的输出端连接固定，所述清灰驱动机构用于带动第一连接杆以顶棚端面的中心为圆心转动。
通过采用上述技术方案，第一连接杆和第二连接杆的设置，使得清灰辊与顶棚的外形相匹配，提高对顶棚的清理范围的全面性，第一连接杆和第二连接杆外均套设有柔性清理棉，使得清灰辊能够与顶棚和光伏板的外壁保持良好的抵接状态，提高清理效果。
可选的，所述清灰驱动机构包括清理电机和安装杆，所述清理电机固定在顶棚的端面的中心，所述安装杆与清理电机的输出端固定连接，所述安装杆远离清理电机的一端与第一连接杆远离第二连接杆的一端固定连接。
通过采用上述技术方案，驱动电机启动并带动安装杆转动，安装杆带动第一连接杆绕安装杆转动，继而带动清灰辊绕安装杆转动，从而实现对顶棚和光伏板的清理，保障清理光伏板的光电转化效率以及顶棚的透光效果。
可选的，所述第二连接杆远离第一连接杆的一端固定有安装板，所述安装板上安装有万向滚轮，所述屋顶的顶壁上开设有圆形的导向槽，所述导向槽位于顶棚的外周，所述顶棚的中轴线穿过导向槽的圆心，所述万向滚轮位于导向槽内。
通过采用上述技术方案，到清灰辊绕顶棚周向移动时，万向滚轮在导向槽内滑动，对清灰辊对支撑以及移动导向的作用，保障清灰辊对顶棚和光伏板的清理效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过设置光伏板和遮光装置，对太阳光辐射进行吸收转化，减少建筑主体的能源消耗，使得建筑主体内的光照强度保持适宜程度，降低建筑主体内的温度变化，进一步降低建筑主体的能耗；
2.通过设置漫射镜板，使得照射入中庭内的光线更加均匀柔和；
3.通过设置清灰装置，对光伏板以及顶棚的透光区进行清灰，从而保障光伏板和透光区的良好的工作状态，进而降低建筑主体的能耗。
附图说明
图1是本申请实施例的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统的整体结构示意图。
图2是为了体现建筑主体内部结构的剖视图。
图3是为了体现顶棚上的清灰装置的结构示意图。
图4是图3中A部位的局部放大图。
图5是本申请实施例的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统的结构爆炸图。
图6是为了体现本申请实施例中挡光板的内部结构的剖视图。
图7是本申请实施例的遮光装置的整体结构示意图。
附图标记说明：1、建筑主体；11、中庭；12、屋顶；121、导向槽；13、顶棚；131、透光区；132、吸光区；2、光伏板；3、遮光装置；31、遮光罩；311、挡光板；3111、基板层；3112、遮光涂层；3113、保温层；312、连接板；313、连接齿部；314、漫射镜板；32、遮光驱动机构；321、驱动电机；322、蜗杆；33、支撑导向结构；331、导向杆；332、套环；333、连接块；4、清灰装置；41、清灰辊；411、第一连接杆；412、第二连接杆；413、柔性清理棉；42、清灰驱动机构；421、清理电机；422、安装杆；43、安装板；44、万向滚轮。
具体实施方式
以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统。参照图1和图2，该光热系统安装在建筑主体1上，建筑主体1内的中部形成有中庭11，建筑主体1的顶部设为屋顶12，屋顶12靠近中庭11处设置有透明的顶棚13，光热系统包括光伏板2、遮光装置3和清灰装置4。光伏板2铺设在顶棚13上，用于进行光电转化，光伏板2可以与空调机组电连接，也可以与热水系统电连接，只要能够对光伏板2产生的电能进行利用即可，以降低维护建筑主体1舒适度所需的能源消耗；遮光装置3安装在顶棚13靠近中庭11的内壁上，用于对照射入中庭11的光照强度进行调节；清灰装置4安装在顶棚13上，用以对光伏板2和顶棚13上积聚的灰尘进行清除。
参照图2和图3，顶棚13主要由不锈钢框架和双层夹胶钢化玻璃制成，顶棚13朝向远离中庭11的方向突出，使得顶棚13整体呈圆台形。顶棚13沿自身的周向分隔成若干形状和尺寸相一致的透光区131和吸光区132，各透光区131和吸光区132之间间隔设置。光伏板2铺设安装在吸光区132上，对光照辐射进行吸收。太阳光照可穿过透光区131照射入中庭11内，为中庭11提供日光照明以及光照热量。
参照图3，清灰装置4包括清灰辊41和清灰驱动机构42，清灰辊41的周面与顶棚13的外壁以及光伏板2的外壁相抵接，清灰辊41的一端与清灰驱动机构42连接，清灰驱动机构42通过带动清灰辊41绕顶棚13的周向移动，从而清灰辊41对顶棚13以及光伏板2上的灰尘进行清理，保障光伏板2的光电转化效率以及顶棚13的透光效果。
参照图3和图4，清灰驱动机构42包括清理电机421以及安装杆422，清理电机421通过螺栓固定在顶棚13的端面上且位于顶棚13的中心，清理电机421的输出轴与安装杆422固定连接，清灰辊41的一端与安装杆422固定连接。清灰辊41包括第一连接杆411和第二连接杆412，第一连接杆411长度方向的一端与安装杆422焊接固定，第一连接杆411的另一端与第二连接杆412焊接固定，第一连接杆411和第二连接杆412上均套设有柔性清理棉413，柔性清理棉413与顶棚13和光伏板2的外壁抵接。第一连接杆411与顶棚13端面的径向相平行，第二连接杆412则与顶棚13周向侧面的母线相平行，使得柔性清理棉413能够与顶棚13以及光伏板2保持贴合，对顶棚13和光伏板2上的灰尘进行全面有效的清理。
参照图3和图4，第二连接杆412远离第一连接杆411的一端固定有安装板43，安装板43与屋顶12相平行，安装板43靠近屋顶12的一面安装有万向滚轮44，屋顶12上绕顶棚13的外周开设有圆形的导向槽121，顶棚13的中轴线穿过导向槽121的圆心，万向滚轮44位于导向槽121内。当清理电机421通过安装杆422驱动清灰辊41转动时，万向滚轮44沿导向槽121滚动，对清灰辊41的转动起到移动导向以及支撑的作用。
参照图3和图5，遮光装置3包括与顶棚13相适配的遮光罩31以及用于驱动遮光罩31转动的遮光驱动机构32。遮光罩31的转动轴线与顶棚13的中轴线共线，遮光罩31的外壁与顶棚13靠近中庭11的内壁相贴合，遮光罩31包括若干挡光板311，挡光板311的形状尺寸与透光区131相适配。
参照图5和图6，挡光板311包括基板层3111，基板层3111靠近中庭11的一面贴合固定有保温层3113，基板层3111远离保温层3113的一面涂覆有遮光涂层3112。本实施例中，保温层3113主要由挤塑聚苯乙烯材料制成，遮光涂层3112采用PA银胶涂层。使得挡光板311具有良好的遮光保温效果。
参照图3和图7，遮光驱动机构32包括蜗杆322和驱动电机321，挡光板311的外侧边一体成型有弧形的连接板312，遮光罩31的转动轴线穿过连接板312的圆心，其中一个连接板312远离挡光板311的一侧形成有与蜗杆322相配合的连接齿部313，驱动电机321固定在屋顶12的内壁上，驱动电机321的输出轴与蜗杆322同轴固定，蜗杆322与连接齿部313相啮合。当驱动电机321启动带动蜗杆322转动，蜗杆322通过连接齿部313带动连接板312转动，进而连接板312带动遮光板311绕顶棚13的中轴线转动，从而实现对顶棚13透光区131的遮挡。通过遮光装置3对照射入中庭11内的光照强度进行调整，使得建筑主体1内的光照强度保持适宜程度，降低建筑主体1内的温度变化，从而降低建筑主体1的能耗。
参照图6和图7，为了使得遮光罩31在转动时更加平稳，各连接板312和屋顶12之间均设置有支撑导向结构33。支撑导向结构33该包括导向杆331和套环332，导向杆331在长度方向上呈弧形，遮光罩31的中轴线穿过导向杆331的圆心。导向杆331长度方向的两端固定有连接块333，连接块333与屋顶12的内壁固定连接，套环332滑动套设在导向杆331上，套环332与连接板312固定连接。遮光罩31靠近中庭11的一端处水平设置有漫射镜板314，漫射镜板314的周向侧壁与各挡光板311固定连接，太阳光线通过漫射镜板314再照射入中庭11内，使得光线更加均匀柔和，提高舒适性。
本申请实施例一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统的实施原理为：光伏板2对太阳光辐射进行吸收，将光能转化成电能为建筑主体1的用电设备提供一定的能源，减少建筑主体1的能源消耗。太阳光线通过透光区131进入到中庭11空间，为中庭11空间提供良好的日光照明，减少日常照明的能耗。当季节发生变化时，太阳光辐射强度不同，通过遮阳装置对照射入中庭11空间内的光照强度进行调整，使得建筑主体1内的光照强度保持适宜程度，降低建筑主体1内的温度变化，从而降低建筑主体1的能耗。光伏板2和顶棚13的透光区131暴露在外界，容易堆积灰尘，使得光伏板2的光电转化效率降低以及光照难以照射入中庭11的内部，造成建筑的能耗增加，清灰驱动机构42驱动清灰辊41沿顶棚13的周向移动，清灰辊41对光伏板2以及顶棚13的透光区131进行清灰，从而保障光伏板2和透光区131的良好的工作状态，进而降低建筑主体1的能耗。
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 (8)
1.一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，该光热系统安装于建筑主体(1)上，其特征在于：所述建筑主体(1)内的中部设置有中庭(11)，所述建筑主体(1)的顶部设为屋顶(12)，所述屋顶(12)靠近中庭(11)处设置有透明的顶棚(13)，所述顶棚(13)为圆台形，所述顶棚(13)沿自身的周向分隔成若干吸光区(132)和若干透光区(131)，各所述吸光区(132)和透光区(131)之间相互间隔设置，所述光热系统包括遮光装置(3)以及铺设在各吸光区(132)的光伏板(2)，所述遮光装置(3)包括遮光罩(31)和遮光驱动机构(32)，所述遮光罩(31)转动连接在顶棚(13)的内壁上，所述遮光罩(31)的转动轴线与顶棚(13)的中轴线共线，所述遮光罩(31)包括与各透光区(131)相适配的若干挡光板(311)，所述遮光驱动机构(32)安装在屋顶(12)的内壁上，所述遮光驱动机构(32)用于带动遮光罩(31)转动。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，其特征在于：所述遮光驱动机构(32)包括驱动电机(321)和蜗杆(322)，所述挡光板(311)远离顶棚(13)中心的边沿固定有连接板(312)，其中一个所述连接板(312)远离挡光板(311)的一侧形成有与蜗杆(322)适配的连接齿部(313)，所述蜗杆(322)与连接齿部(313)相啮合，所述蜗杆(322)与驱动电机(321)的输出轴同轴固定，所述驱动电机(321)固定在屋顶(12)上。
3.根据权利要求2所述的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，其特征在于：所述吸光区(132)和透光区(131)的形状尺寸相一致。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，其特征在于：所述遮光罩(31)靠近中庭(11)的一端处水平设置有漫射镜板(314)，所述漫射镜板(314)的周向侧壁与各挡光板(311)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，其特征在于：所述顶棚(13)上安装有清灰装置(4)，所述清灰装置(4)包括清灰辊(41)和清灰驱动机构(42)，所述清灰辊(41)的周面与顶棚(13)的外壁相抵接，所述清灰驱动机构(42)用于带动清灰辊(41)沿顶棚(13)的周向移动。
6.根据权利要求5所述的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，其特征在于：所述清灰辊(41)包括第一连接杆(411)和第二连接杆(412)，所述第一连接杆(411)与顶棚(13)远离中庭(11)的端面的径向相平行，所述第二连接杆(412)与顶棚(13)的周向侧面的母线相平行，所述第一连接杆(411)和第二连接杆(412)固定连接，所述第一连接杆(411)和第二连接均套设有柔性清理棉(413)，所述第一连接杆(411)远离第二连接杆(412)的一端与清灰驱动机构(42)的输出端连接固定，所述清灰驱动机构(42)用于带动第一连接杆(411)以顶棚(13)端面的中心为圆心转动。
7.根据权利要求6所述的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，其特征在于：所述清灰驱动机构(42)包括清理电机(421)和安装杆(422)，所述清理电机(421)固定在顶棚(13)的端面的中心，所述安装杆(422)与清理电机(421)的输出端固定连接，所述安装杆(422)远离清理电机(421)的一端与第一连接杆(411)远离第二连接杆(412)的一端固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统，其特征在于：所述第二连接杆(412)远离第一连接杆(411)的一端固定有安装板(43)，所述安装板(43)上安装有万向滚轮(44)，所述屋顶(12)的顶壁上开设有圆形的导向槽(121)，所述导向槽(121)位于顶棚(13)的外周，所述顶棚(13)的中轴线穿过导向槽(121)的圆心，所述万向滚轮(44)位于导向槽(121)内。
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| CN202110449143.0A CN113188095A (zh) | 2021-04-25 | 2021-04-25 | 一种低能耗公共建筑中庭光热高利用系统 |
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