CN115928904A - 一种可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，涉及建筑表皮系统技术领域，包括框架；位于顶部位置的百叶和位于底部位置的百叶均为顶底三棱百叶，位于中部位置的百叶为中段三棱百叶；以及驱动机构，用于驱动各百叶转动，百叶在第一模式状态与第二模式状态之间进行切换；第一模式状态为相邻两个百叶相互贴合，以形成位于基墙与各百叶之间的封闭的空腔，且吸热板倾斜朝向外侧上方，以吸收阳光辐射；第二模式状态为相邻两个百叶之间具有第一通风通道，以使空腔与外部大气连通，且遮光板倾斜朝向外侧上方，以遮挡阳光照入，且各顶底三棱百叶的通风网位置形成第二通风通道。本发明能实现对炎热气候与寒冷气候能量因子的最优化应答。

Description

一种可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统

技术领域

本发明涉及建筑表皮系统技术领域，特别涉及一种可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统。

背景技术

建筑表皮系统作为建筑室内外能量流动的关键界面与屏障，其对外部气候能量的管控作用将直接影响室内物理环境的舒适度与一次能源的消耗。然而，鉴于外部气候通常存在多种表现形式，如太阳辐射、温度、湿度、气流以及雨雪等，且随着时间的推移而时刻变化，形成昼夜性、季节性或地域性差异，进一步加剧了建筑表皮系统的应答与管控难度，尤其对于静态的表皮结构。

建筑物应当主动适应外部气候，充分利用有利的气候能量因子，抵御其不利因子，在保证室内舒适环境的同时大幅降低建筑物的能耗。以常规的建筑通风外表皮为例，其通常通过开启上下通风口，利用热压通风来排除夏季或日间高温时段空腔内积聚的被动太阳辐射得热，从而减少对室内环境的传热而达到节能目标；然而，到了寒冷的夜间或者冬季时段，此类通风空腔则无法像封闭空腔那样为建筑提供额外保温。又或者针对寒冷的夜间或者冬季时段，采用了封闭的外表皮来形成与基墙之间的空腔，来得到热保温能力；但到了夏季则可以导致表皮与空腔的额外升温。由此可见，囿于构造的局限性，常规表皮系统通常只能应对单一主导气候问题，而无法实现差异化气候的平衡兼顾而达到性能与节能的最优化。

因此，引入恰当的可变构造设计，创建动态表皮系统以适应差异化气候，如夏热与冬冷，是建筑行业的一个重要研究与实践命题。目前，虽然有类似建筑表皮以可变百叶的形式出现，夏热天气时，通过打开百叶，形成与外界的流通间隙，但是这种空气流通效果仍然不够理想，室内余热并不能及时排出；冬冷天气时，关闭百叶，但表皮内侧未能形成热辐射反射界，保温效果仍然不够理想，因此，现有的建筑表皮对外界环境的应答仍然不够理想，其表皮构造设计带来的灵活性仍有所不足，适应夏热与冬冷气候的效果还需要进一步加强。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，能实现对炎热气候与寒冷气候能量因子的最优化应答。

根据本发明实施例的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，包括框架；位于所述框架内的多个百叶，所述百叶与所述框架铰接，各所述百叶竖向排列，其中，位于顶部位置的所述百叶和位于底部位置的所述百叶均为顶底三棱百叶，位于中部位置的所述百叶为中段三棱百叶，所述顶底三棱百叶包括首尾依次连接的第一反射板以及两个通风网，所述中段三棱百叶包括首尾依次连接的第二反射板、吸热板以及遮光板；以及驱动机构，所述用于驱动各所述百叶转动，以使所述百叶在第一模式状态与第二模式状态之间进行切换；所述第一模式状态为相邻两个所述百叶相互贴合，以形成位于基墙与各所述百叶之间的封闭的空腔，且所述吸热板倾斜朝向外侧上方，以吸收阳光辐射，且所述第一反射板和所述第二反射板朝向内侧并形成连续界面，以反射基墙发射的热辐射；所述第二模式状态为相邻两个百叶之间具有第一通风通道，以使空腔与外部大气连通，且所述遮光板倾斜朝向外侧上方，以遮挡阳光照入，且各所述顶底三棱百叶的通风网位置形成第二通风通道，两个所述第二通风通道形成热压通风。

在可选或优选的实施例中，所述顶底三棱百叶还包括位于两侧的第一夹具，所述第一反射板的两端以及两个所述通风网的两端均分别固接在所述两个所述第一夹具上，所述第一夹具通过第一旋转轴心与所述框架铰接，所述中段三棱百叶还包括位于两侧的第二夹具，所述第二反射板的两端、所述遮光板的两端以及所述吸热板的两端均分别固接在所述两个所述第二夹具上，所述第二夹具通过第二旋转轴心与所述框架铰接。

在可选或优选的实施例中，所述第一反射板以及两个所述通风网相互之间各呈60°，所述顶底三棱百叶呈三棱柱状，所述第二反射板、所述遮光板以及所述吸热板相互之间各呈60°，所述中段三棱百叶呈三棱柱状。

在可选或优选的实施例中，所述第一反射板和所述第二反射板为高反射率铝板，所述遮光板为白色铝板，所述吸热板为深色木板，所述通风网为金属网。

在可选或优选的实施例中，所述第一模式状态时，所述第一反射板和所述第二反射板均朝向内侧的基墙，所述吸热板倾斜朝向内侧上方，所述遮光板倾斜朝向外侧下方，所述通风网倾斜朝向外侧。

在可选或优选的实施例中，所述百叶的上部沿边处设置有气密防水挡条，以使各所述百叶在第一模式状态时，上下相邻两个所述百叶之间，下方所述百叶通过所述气密防水挡条贴合上方所述百叶，所述气密防水挡条设置在所述第一反射板或所述第二反射板上部边沿。

在可选或优选的实施例中，所述第二模式状态时，所述第一反射板和所述第二反射板均朝向下方，所述吸热板倾斜朝向内侧上方，所述遮光板倾斜朝向外侧上方，所述通风网分别倾斜朝向内外两侧。

在可选或优选的实施例中，顶部位置的所述第二通风通道和底部位置的所述第二通风通道具有高度差，以形成热压通风，从而对空腔进行散热降温。

在可选或优选的实施例中，各所述百叶通过旋转90°从第一模式状态切换为所述第二模式状态，所述驱动机构包括驱动所述顶底三棱百叶转动的第一液压组件以及驱动所述中段三棱百叶转动的第二液压组件，所述第一液压组件和所述第二液压组件均包括液压缸和联动支架，所述液压缸铰接安装在所述框架上，所述顶底三棱百叶铰接安装在所述第一液压组件的所述联动支架上，所述中段三棱百叶铰接安装在所述第二液压组件的所述联动支架上，所述液压缸的活塞杆与所述联动支架铰接，以使所述液压缸的活塞杆带动所述联动支架移动，从而实现第一液压组件的液压缸驱动所述顶底三棱百叶绕相应所述第一旋转轴心的轴线转动，以及实现所述第二液压组件的液压缸驱动所述中段三棱百叶绕相应所述第二旋转轴心的轴线转动。

在可选或优选的实施例中，所述顶底三棱百叶一侧的所述第一夹具和所述中段三棱百叶一侧的所述第二夹具均设置有连接凸块，以通过所述连接凸块与相应的所述联动支架铰接。

基于上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：上述技术方案，通过设计顶底三棱百叶和中段三棱百叶，在第一模式状态下，相邻两个百叶相互贴合，当安装在建筑基墙外侧时，各百叶与基墙之间形成了封闭的保温的空腔，并避免雨水进入空腔；另外，中段三棱百叶的吸热板朝向外侧上方，可以吸收太阳辐射获得热量，提升表皮外表面整体温度；第一反射板和第二反射板形成连续界面，可以反射基墙发射的热辐射而减少失热，相比较以往简单的封闭空腔而言，能进一步强化保温效果；内侧基墙与外侧表皮之间为封闭不通风的空腔，可以作为缓冲层来隔绝基墙与外部环境，从而得到保温效果。在第二模式状态下，中段三棱百叶的遮光板朝向外侧上方，可以作为遮阳构件阻挡夏季阳光入射到空腔与基墙，有效降低空腔与基墙表面的温度，进而减少向室内传热；相邻百叶之间不再相互贴合，形成第一通风通道，以使空腔与外部大气连通，有利于夏季高温空腔的利用风压通风进行自然散热；顶底三棱百叶的两面采用了通风网，在旋转后可形成通风口较大的第二通风通道，顶底足够的高度差也有助于空腔形成热压通风，相比较以往简单的连通方式，这种热压通风的效果能进一步强化空腔的散热降温，从而减少基墙与室内得热，降低空调制冷能耗。各百叶与框架铰接，驱动机构驱动百叶转动，实现顶底三棱百叶第一反射板以及两个通风网三个面的位置和方向的变化，中段三棱百叶的第二反射板、遮光板以及吸热板三个面的位置和方向的变化，从而实现顶底三棱百叶和中段三棱百叶在第一模式状态与第二模式状态之间进行切换。本发明通过百叶的构造设计及其转动操作，能实现对炎热气候与寒冷气候能量因子的最优化应答。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1是本发明实施例中顶底三棱百叶的透视图；

图2是本发明实施例中顶底三棱百叶的爆炸图；

图3是本发明实施例中中段三棱百叶的透视图；

图4是本发明实施例中中段三棱百叶的爆炸图；

图5是本发明实施例在第一模式状态外侧视角的透视图；

图6是本发明实施例在第一模式状态内侧视角的透视图；

图7是本发明实施例在第一模式状态外侧视角的剖切示意图；

图8是本发明实施例在第一模式状态的应答示意图；

图9是本发明实施例在第二模式状态外侧视角的透视图；

图10是本发明实施例在第二模式状态内侧视角的透视图；

图11是本发明实施例在第二模式状态外侧视角的剖切示意图；

图12是本发明实施例在第二模式状态的应答示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图10，一种可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，包括框架211、位于框架内的多个百叶以及用于驱动各百叶转动的驱动机构。

其中，参照图5和图9，百叶与框架211铰接，各百叶竖向排列，其中，位于顶部位置的百叶和位于底部位置的百叶均为顶底三棱百叶110，位于中部位置的百叶为中段三棱百叶120。

如图1和图2所示，顶底三棱百叶110包括首尾依次连接的第一反射板111以及两个通风网112；如图3和图4所示，中段三棱百叶120包括首尾依次连接的第二反射板121、吸热板122以及遮光板123。具体而言，在其中的一些实施例中，第一反射板111和第二反射板121为高反射率铝板，本领域技术人员可以知晓，高反射率铝板为反射率大于80％；遮光板123为白色铝板，白色铝板不透光；吸热板122为深色木板，深色木板为深色调木板，可以选用黑色木板、棕色木板等；通风网112为金属网。

本实施例中，驱动机构通过驱动各百叶转动，使百叶在第一模式状态与第二模式状态之间进行切换。本实施例中所述第一模式状态所应答的是寒冷气候，尤以冬季气候为代表；所述第二模式状态所应答的是炎热气候，尤以夏季气候为代表。

参照图5至图7，第一模式状态为相邻两个百叶相互贴合，以形成位于基墙与各百叶之间的封闭的空腔，如图8所示。第一模式状态时，第一反射板111和第二反射板121均朝向内侧的基墙，吸热板122倾斜朝向内侧上方，遮光板123倾斜朝向外侧下方，通风网112倾斜朝向外侧。此时，吸热板122倾斜朝向外侧上方，以吸收阳光辐射，且第一反射板111和第二反射板121朝向内侧并形成连续界面，以反射基墙发射的热辐射。

可以理解的是，在第一模式状态下，相邻两个百叶相互贴合，当安装在建筑基墙外侧时，各百叶与基墙之间形成了封闭的保温的空腔，并避免雨水进入空腔。内侧基墙与外侧表皮之间为封闭不通风的空腔，可以作为缓冲层来隔绝基墙与外部环境，从而得到保温效果。

中段三棱百叶120的吸热板122朝向外侧上方，可以吸收太阳辐射获得热量，提升表皮外表面整体温度。第一反射板111和第二反射板121形成连续界面，可以反射基墙发射的热辐射而减少失热，相比较以往简单的封闭空腔而言，能进一步强化保温效果。

优选的，百叶的上部沿边处设置有气密防水挡条113，以使各百叶在第一模式状态时，上下相邻两个百叶之间，下方百叶通过气密防水挡条113贴合上方百叶，气密防水挡条113设置在第一反射板111或第二反射板121上部边沿。一方面，下方百叶可通过气密防水挡条113贴合上方百叶，另一方面，下雨天气时，过气密防水挡条113还可避免雨水从相邻两个百叶之间进入，雨水会顺延过气密防水挡条113流向下方百叶。

参照图9至图12，第二模式状态为相邻两个百叶之间具有第一通风通道221，以使空腔与外部大气连通，且遮光板123倾斜朝向外侧上方，以遮挡阳光照入，且各顶底三棱百叶110的通风网112位置形成第二通风通道222，两个第二通风通道222形成热压通风。此时，第一反射板111和第二反射板121均朝向下方，吸热板122倾斜朝向内侧上方，遮光板123倾斜朝向外侧上方，通风网112分别倾斜朝向内外两侧，即顶底三棱百叶110的一个通风网112倾斜朝向内侧上方，另外一个通风网112倾斜朝向外侧上方，通风网的位置形成第二通风通道222，如图12所示。

可以理解的是，在第二模式状态下，中段三棱百叶120的遮光板123朝向外侧上方，可以作为遮阳构件阻挡夏季阳光入射到空腔与基墙，有效降低空腔与基墙表面的温度，进而减少向室内传热。

相邻百叶之间不再相互贴合，形成第一通风通道221，以使空腔与外部大气连通，有利于夏季高温空腔的利用风压通风进行自然散热。顶底三棱百叶110的两面采用了通风网112，在旋转后可形成通风口较大的第二通风通道222，顶部位置的第二通风通道222和底部位置的第二通风通道222具有高度差，顶底足够的高度差也有助于空腔形成热压通风，从而对空腔进行散热降温，相比较以往简单的连通方式，这种热压通风的效果能进一步强化空腔的散热降温，从而减少基墙与室内得热，降低空调制冷能耗。

具体而言，顶底三棱百叶110还包括位于两侧的第一夹具114，第一反射板111的两端以及两个通风网112的两端均分别固接在两个第一夹具114上，第一夹具114通过第一旋转轴心115与框架211铰接。第一反射板111以及两个通风网112相互之间各呈60°，顶底三棱百叶110呈三棱柱状。

中段三棱百叶120还包括位于两侧的第二夹具124，第二反射板121的两端、遮光板123的两端以及吸热板122的两端均分别固接在两个第二夹具124上，第二夹具124通过第二旋转轴心125与框架211铰接。第二反射板121、遮光板123以及吸热板122相互之间各呈60°，中段三棱百叶120呈三棱柱状。

本实施例中，各百叶是通过驱动机构进行旋转90°，从第一模式状态切换为第二模式状态。结合图6和图7、以及图10和图11，驱动机构包括驱动顶底三棱百叶110转动的第一液压组件310以及驱动中段三棱百叶120转动的第二液压组件320。

第一液压组件310和第二液压组件320均包括液压缸311和联动支架312，液压缸311铰接安装在框架211上，顶底三棱百叶110铰接安装在第一液压组件310的联动支架312上，中段三棱百叶120铰接安装在第二液压组件320的联动支架312上，液压缸311的活塞杆与联动支架312铰接，以使液压缸311的活塞杆带动联动支架312移动，从而实现第一液压组件310的液压缸311驱动顶底三棱百叶110绕相应第一旋转轴心115的轴线转动，以及实现第二液压组件320的液压缸311驱动中段三棱百叶120绕相应第二旋转轴心125的轴线转动。其中，顶底三棱百叶110一侧的第一夹具114和中段三棱百叶120一侧的第二夹具124均设置有连接凸块116，以通过连接凸块116与相应的联动支架312铰接。

如图6所示，当各液压缸311的活塞杆伸出时，百叶处于第一模式状态。其中，第一液压组件310的液压缸311所连接的联动支架312是与顶部和底部的顶底三棱百叶110连接，第二液压组件320的液压缸311所连接的联动支架312是与各中段三棱百叶120连接。参照图8，此时，第一反射板111和第二反射板121均朝向内侧的基墙，吸热板122倾斜朝向内侧上方，遮光板123倾斜朝向外侧下方，通风网112倾斜朝向外侧。

参照图10，各液压缸31的活塞杆收缩，从而带动对应的联动支架312，第一液压组件310的联动支架312从顶底三棱百叶110的连接凸块116的铰接点，带动顶底三棱百叶110绕相应的第一旋转轴心115的轴线转动90°；第二液压组件320的联动支架312从中段三棱百叶120的连接凸块116的铰接点，带动中段三棱百叶110绕相应的第二旋转轴心125的轴线转动90°，从而将各百叶从第一模式状态切换成第二模式状态。

此时，百叶在第二模式状态时，第一反射板111和第二反射板121均朝向下方，吸热板122倾斜朝向内侧上方，遮光板123倾斜朝向外侧上方，通风网112分别倾斜朝向内外两侧。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：包括

框架；

位于所述框架内的多个百叶，所述百叶与所述框架铰接，各所述百叶竖向排列，其中，位于顶部位置的所述百叶和位于底部位置的所述百叶均为顶底三棱百叶，位于中部位置的所述百叶为中段三棱百叶，所述顶底三棱百叶包括首尾依次连接的第一反射板以及两个通风网，所述中段三棱百叶包括首尾依次连接的第二反射板、吸热板以及遮光板；以及

驱动机构，所述用于驱动各所述百叶转动，以使所述百叶在第一模式状态与第二模式状态之间进行切换；所述第一模式状态为相邻两个所述百叶相互贴合，以形成位于基墙与各所述百叶之间的封闭的空腔，且所述吸热板倾斜朝向外侧上方，以吸收阳光辐射，且所述第一反射板和所述第二反射板朝向内侧并形成连续界面，以反射基墙发射的热辐射；所述第二模式状态为相邻两个百叶之间具有第一通风通道，以使空腔与外部大气连通，且所述遮光板倾斜朝向外侧上方，以遮挡阳光照入，且各所述顶底三棱百叶的通风网位置形成第二通风通道，两个所述第二通风通道形成热压通风。

2.根据权利要求1所述的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：所述顶底三棱百叶还包括位于两侧的第一夹具，所述第一反射板的两端以及两个所述通风网的两端均分别固接在所述两个所述第一夹具上，所述第一夹具通过第一旋转轴心与所述框架铰接，所述中段三棱百叶还包括位于两侧的第二夹具，所述第二反射板的两端、所述遮光板的两端以及所述吸热板的两端均分别固接在所述两个所述第二夹具上，所述第二夹具通过第二旋转轴心与所述框架铰接。

3.根据权利要求2所述的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：所述第一反射板以及两个所述通风网相互之间各呈60°，所述顶底三棱百叶呈三棱柱状，所述第二反射板、所述遮光板以及所述吸热板相互之间各呈60°，所述中段三棱百叶呈三棱柱状。

4.根据权利要求3所述的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：所述第一反射板和所述第二反射板为高反射率铝板，所述遮光板为白色铝板，所述吸热板为深色木板，所述通风网为金属网。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：所述第一模式状态时，所述第一反射板和所述第二反射板均朝向内侧的基墙，所述吸热板倾斜朝向内侧上方，所述遮光板倾斜朝向外侧下方，所述通风网倾斜朝向外侧。

6.根据权利要求5所述的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：所述百叶的上部沿边处设置有气密防水挡条，以使各所述百叶在第一模式状态时，上下相邻两个所述百叶之间，下方所述百叶通过所述气密防水挡条贴合上方所述百叶，所述气密防水挡条设置在所述第一反射板或所述第二反射板上部边沿。

7.根据权利要求2至4任意一项所述的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：所述第二模式状态时，所述第一反射板和所述第二反射板均朝向下方，所述吸热板倾斜朝向内侧上方，所述遮光板倾斜朝向外侧上方，所述通风网分别倾斜朝向内外两侧。

8.根据权利要求7所述的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：顶部位置的所述第二通风通道和底部位置的所述第二通风通道具有高度差，以形成热压通风，从而对空腔进行散热降温。

9.根据权利要求3或4所述的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：各所述百叶通过旋转90°从第一模式状态切换为所述第二模式状态，所述驱动机构包括驱动所述顶底三棱百叶转动的第一液压组件以及驱动所述中段三棱百叶转动的第二液压组件，所述第一液压组件和所述第二液压组件均包括液压缸和联动支架，所述液压缸铰接安装在所述框架上，所述顶底三棱百叶铰接安装在所述第一液压组件的所述联动支架上，所述中段三棱百叶铰接安装在所述第二液压组件的所述联动支架上，所述液压缸的活塞杆与所述联动支架铰接，以使所述液压缸的活塞杆带动所述联动支架移动，从而实现第一液压组件的液压缸驱动所述顶底三棱百叶绕相应所述第一旋转轴心的轴线转动，以及实现所述第二液压组件的液压缸驱动所述中段三棱百叶绕相应所述第二旋转轴心的轴线转动。

10.根据权利要求9所述的可兼顾夏热与冬冷气候的三棱百叶建筑表皮系统，其特征在于：所述顶底三棱百叶一侧的所述第一夹具和所述中段三棱百叶一侧的所述第二夹具均设置有连接凸块，以通过所述连接凸块与相应的所述联动支架铰接。

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