CN116815967A - 一体周向集成保温墙体及其角度实时跟随调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一体周向集成保温墙体及其角度实时跟随调整方法。建筑物周向各个立面墙体难以形成周向一体的集成储能墙体形式。本发明包括墙本体和波动片层，波动片层设置在墙本体的外壁上，波动片层包括总载片和数个追光结构体，总载片朝向室内的一侧设置在墙本体的外立面上，数个追光结构体布置在总载片朝向室外的一侧面上；每个追光结构体包括支撑杆和光热板，光热板朝向室内的一侧与支撑杆的一端相铰接，支撑杆的另一端与总载片相铰接，光热板朝向室外的一侧面为能量采集面，光热板在支撑杆的配合下作出俯仰和/或偏摆运动，数个追光结构体的数个能量采集面形成能量采集多点变形面，数个追光结构体通过能量采集多点变形面采集的能量用于供给墙本体的保温层中。

Description

一体周向集成保温墙体及其角度实时跟随调整方法

技术领域

本发明具体涉及一体周向集成保温墙体及其角度实时跟随调整方法，属于建筑工程技术领域。

背景技术

可再生能源和被动式制热是实现零能耗建筑的重要手段，其中，光伏和Trombe墙的结合可实现绿色发电和免费制热的目标。其中，Trombe墙是当今生态建筑中普遍采用的一项先进技术，被誉为“会呼吸的皮肤”，具体在被动式太阳能在建筑中的利用。目前仅是朝南方向的蓄热墙，在墙外有一个玻璃墙，两者之间有约25.4mm距离的蓄热墙，厚约200至400mm，当太阳光线穿透玻璃，玻璃与墙之间的空气被加热而产生对流，夏日可将热气流释放出去，冬天可引入室内同时墙内蓄热也向室内辐射，但这类墙体的采光局限性较大，仅能够实现朝南方向墙体的单面墙蓄热过程，其他墙面布置成本高且热利用率难以保证。光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以硅或其他半导体物料制成的薄身固体光伏第一电池组成。光伏板采集太阳能的工作方式已被光伏应用，二者使用时存在的问题主要集中在：

第一：光伏与建筑立面平行，无法实现太阳光线90度光照，导致光伏转化率低；

第二：难以避免在低温或光线相对较暗的适配环境中较高热损失的问题，具体在夜晚和阴天时，Trombe墙空气间层因自然对流而导致的热损失高的问题；

现有集成墙体只应用在南面墙体，其他朝向的墙体无法有效集成，未有光伏和Trombe墙在配合建筑物实际使用的细节适配性指导，建筑物周向各个立面墙体难以形成周向统一且一体集成储能墙体形式。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一体周向集成保温墙体及其角度实时跟随调整方法，以解决上述问题。

一体周向集成保温墙体，包括墙本体和波动片层，波动片层设置在墙本体的外壁上，波动片层包括总载片和数个追光结构体，总载片朝向室内的一侧设置在墙本体的外立面上，数个追光结构体布置在总载片朝向室外的一侧面上；每个追光结构体包括支撑杆和光热板，光热板朝向室内的一侧与支撑杆的一端相铰接，支撑杆的另一端与总载片相铰接，光热板朝向室外的一侧面为能量采集面，光热板在支撑杆的配合下作出俯仰和/或偏摆运动，数个追光结构体的数个能量采集面形成能量采集多点变形面，数个追光结构体通过能量采集多点变形面采集的能量用于供给墙本体的保温层中。

作为优选方案：光热板朝向室内的一侧通过第一舵机与支撑杆的一端相铰接，支撑杆的另一端通过第二舵机与总载片相铰接。

作为优选方案：追光结构体配合设置有控制组件，当光热板为矩形板体时，控制组件对应包括四个光敏传感器和控制器，四个光敏传感器设置在能量采集面上，四个光敏传感器分别设置在光热板的四个端角处，每个光敏传感器与控制器电连接，光热板的能量采集面通过控制器与蓄电池相连接，墙本体的保温层内设置有发热块，发热块通过控制器与蓄电池相连接，第一舵机和第二舵机分别通过控制器与蓄电池相连接。

作为优选方案：总载片配合设置有滑动总成，滑动总成包括底框和四个滑轨，底框固定连接在墙本体上，四个滑轨分别设置在底框的四个端角处，每个滑轨的长度方向与墙本体的墙厚方向同向，总载片在四个滑轨上做出靠近墙本体或远离墙本体的往复运动，数个追光结构体在总载片的带动下做出靠近墙本体或远离墙本体的往复运动。

作为优选方案：波动片层外配合设置有透光罩体，透光罩体扣合在四个滑轨上，当追光结构体处于第一极限位置时，追光结构体中光热板朝向室外的一侧与透光罩体的内壁距离最小，当追光结构体处于第二极限位置时，追光结构体中光热板朝向室内的一侧与墙本体的外立面距离最小。

作为优选方案：波动片层还包括弹性衔接变形片，弹性衔接变形片上加工有与追光结构体一一对应配合的安装口，每个安装口内对应连接有一个光热板，每个光热板的边缘与安装口的口内边缘相连接，弹性衔接变形片和数个光热板形成集能异形面。

作为优选方案：墙本体中各个墙面衔接处形成采集光线强度过渡区域，采集光线强度过渡区域的长度小于或等于所在墙面长度的五分之一。

一种具体实施方式一、二、三、四、五、六或七所述的一体周向集成保温墙体中使用的角度实时跟随调整方法，所述角度实时跟随调整方法为通过光敏电阻接收各方向的光线信息，反馈给开发板，当各方向的光线强度不同时，开发板会发出指令，通过分别控制第一舵机和/或第二舵机的水平和垂直运动，来实现光伏板始终垂直于太阳的目标；当各方向光线强度相同时，开发板发出指令，第一舵机和/或第二舵机不运动；具体为：

首先需要对第一舵机角度进行初始化调整，进而便于校准第一舵机的基准角度，然后输入允许值，来定义光伏板垂直于太阳光线的灵敏度，由于光线强度会影响电阻大小，当光伏板所处位置导致四个光敏电阻的阻值差异大于灵敏度时，会进入下一级判断和指令：将阻值大的通过迭代增减角度改小，将阻值小的通过迭代增减角度改大，直到光伏板所处位置导致四个光敏电阻的阻值差异不大于灵敏度时，第一舵机停止转动；

同理，需要对第二舵机角度进行初始化调整，进而便于校准第二舵机的基准角度，然后输入允许值，来定义光伏板垂直于太阳光线的灵敏度，由于光线强度会影响电阻大小，当光伏板所处位置导致四个光敏电阻的阻值差异大于灵敏度时，会进入下一级判断和指令：将阻值大的通过迭代增减角度改小，将阻值小的通过迭代增减角度改大，直到光伏板所处位置导致四个光敏电阻的阻值差异不大于灵敏度时，第二舵机停止转动。

本发明的有益效果在于：

一、本发明通过墙本体和波动片层之间相互配合具有产电量高、保温隔热性能稳定的特点，能够抑制自然对流造成过多的热损失，本发明的配置位置为周向，总载片和数个追光结构体之间相互配合能够实现在建筑四个立面同时统一蓄能并使用。

二、本发明用于零能耗建筑的高效多功能一体集成墙体，能够降低夜晚和阴天墙体热损失量的情况，具有保温隔热性能好，光伏利用面积大和被动式制热等特点。

三、本发明通过波动片层的配置使建筑墙本体具有能够收纳积蓄能量的作用，数个追光结构体通过能量采集多点变形面采集的能量用于供给墙本体的保温层中，从而为建筑物周向各个立面的墙体提供基本电能，用于维系墙体日常保温的需求。

四、对于春天和秋天的阴天和夜晚，室外温度较低，会导致空气层内外侧存在温度差，继而形成自然对流，造成过多的热损失的情况，本发明经试验和模拟双重验证，解决自然对流的有效方法是将空气层分割成小空间，本发明基于这个情况，将光伏板平行于地面，进而把空气层分割成一个个小空间，本发明通过相关仿真模拟结果显示，波动片层与墙本体的配合方式极大降低自然对流强度，能耗损失降低明显。

附图说明

图1为本发明的第一立体结构示意图；

图2为本发明的第一主视结构示意图；

图3为图2中A1-A1处的剖面结构示意图；

图4为本发明的后视结构示意图；

图5为追光结构体与总载片之间连接关系的第一立体结构示意图；

图6为追光结构体与总载片之间连接关系的第二立体结构示意图；

图7为本发明处于变形过程的侧视结构示意图；

图8为弹性衔接变形片和多个追光结构体之间连接关系的立体结构示意图；

图9为本发明带有弹性衔接变形片时的立体结构示意图；

图10为本发明电控原理流程图；

图11为弹性衔接变形片和多个光热板之间连接关系的第一立体结构示意图；

图12为弹性衔接变形片和多个光热板之间连接关系的第二立体结构示意图；

图13为本发明中电控波动片层的第一电控原理示意图；

图14为本发明中电控波动片层的第二电控原理示意图；

图15为本发明中角度实时跟随调整方法的流程图。

图中：1-墙本体；1-1-保温层；2-波动片层；3-总载片；4-追光结构体；5-支撑杆；6-光热板；7-能量采集面；8-光敏电阻；9-滑动总成；9-1-底框；9-2-滑轨；10-透光罩体；10-1-上侧高透光玻璃；10-2-下侧高透光玻璃；10-3-左侧高透光玻璃；10-4-右侧高透光玻璃；10-5-外侧高透光玻璃；11-第一舵机；12-第二舵机；13-弹性衔接变形片；14-安装口；15-集能异形面；16-控制器；17-蓄电池；18-上开口；19-下开口；20-下开口阀门；21-上开口阀门；22-引线；23-上水平传动轴；24-下水平传动轴；26-翅片；27-驱动电机；28-左垂直传动轴；29-右垂直传动轴；30-尼龙线；31-光敏传感器；32-温度传感器；33-显示器；34-第一电池；35-电控板；36-肋条；37-空腔；38-LED灯；40-开发板。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

具体实施方式一：结合图1至图15说明本实施方式，本实施方式包括墙本体1和波动片层2，波动片层2设置在墙本体1的外壁上，波动片层2包括总载片3和数个追光结构体4，总载片3朝向室内的一侧设置在墙本体1的外立面上，数个追光结构体4布置在总载片3朝向室外的一侧面上；每个追光结构体4包括支撑杆5和光热板6，光热板6朝向室内的一侧与支撑杆5的一端相铰接，支撑杆5的另一端与总载片3相铰接，光热板6朝向室外的一侧面为能量采集面7，光热板6在支撑杆5的配合下作出俯仰和/或偏摆运动，数个追光结构体4的数个能量采集面7形成能量采集多点变形面，数个追光结构体4通过能量采集多点变形面采集的能量用于供给墙本体1的保温层1-1中。

本实施方式中的光热板6为复合板体，其包括面板和底板，其中面板为光伏板，光伏板设置在底板上，底板用于支撑光热板6，光伏板的外表面为所述能量采集面7。

具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，本实施方式中光热板6朝向室内的一侧通过第一舵机11与支撑杆5的一端相铰接，支撑杆5的另一端通过第二舵机12与总载片3相铰接。第一舵机11为现有驱动件，其工作原理与现有舵机的工作原理相同。同理于第二舵机12的工作原理，当第一舵机11和第二舵机12均为多自由度球铰类连接构件时，第一舵机11用于配合光热板6在支撑杆5上做出俯仰、摆动的转动动作。

具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式一或二的进一步限定，追光结构体4配合设置有控制组件，当光热板6为矩形板体时，控制组件对应包括四个光敏电阻8和控制器16，控制器16的一种具体结构形式为开发板40，四个光敏电阻8设置在能量采集面7上，四个光敏电阻8分别设置在光热板6的四个端角处，每个光敏电阻8与控制器16电连接，光敏电阻8为现有产品，其工作原理与现有光敏电阻的工作原理相同。

本实施方式中光热板6的能量采集面7通过控制器16与蓄电池17相连接，墙本体1的保温层1-1内设置有发热块，发热块通过控制器16与蓄电池17相连接，第一舵机11和第二舵机12分别通过控制器16与蓄电池17相连接。控制器16具有充放电控制器功能，从而控制蓄电池17对应进行充放电相关过程。

具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，总载片3配合设置有滑动总成9，滑动总成9包括底框9-1和四个滑轨9-2，底框9-1固定连接在墙本体1上，四个滑轨9-2分别设置在底框9-1的四个端角处，每个滑轨9-2的长度方向与墙本体1的墙厚方向同向，总载片3在四个滑轨9-2上做出靠近墙本体1或远离墙本体1的往复运动，数个追光结构体4在总载片3的带动下做出靠近墙本体1或远离墙本体1的往复运动，滑动总成9配合总载片3实现整体结构的往复移动运动姿态，配合第一舵机11用于配合光热板6在支撑杆5上做出俯仰、摆动的转动姿态，实现了整体结构的大运动位移的同时还能够附和小结构的摆动、俯仰的协同配合姿态，从而形成本发明的多姿态多运动的柔性多角度不统一的多向采光墙片结构。

具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三或四的进一步限定，波动片层2外配合设置有透光罩体10，透光罩体10扣合在四个滑轨9-2上，当追光结构体4处于第一极限位置时，追光结构体4中光热板6朝向室外的一侧与透光罩体10的内壁距离最小，当追光结构体4处于第二极限位置时，追光结构体4中光热板6朝向室内的一侧与墙本体1的外立面距离最小。

本实施方式中的透光罩体10为玻璃罩体，也为扣合罩体，具体形状为盒体，朝向对应的墙体一侧为敞口侧，扣合在其对应的墙体上，即本发明的透光罩体10包括四个扣合罩体。

进一步的，透光罩体10的另一种结构形式为一体式，即为方形套体，由四个片体组成，每个片体对应一面墙体，分别用于围合在建筑物的四个立面上，从而实现在建筑物四面布置玻璃外片的结构形式。

具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，波动片层2还包括弹性衔接变形片13，弹性衔接变形片13上加工有与追光结构体4一一对应配合的安装口14，每个安装口14内对应连接有一个光热板6，每个光热板6的边缘与安装口14的口内边缘相连接，弹性衔接变形片13和数个光热板6形成集能异形面15，具体的，弹性衔接变形片13和多个光伏板的能量采集面7之间形成集能异形面15。

本实施方式中集能异形面15根据光照角度进行对应整体变形调节，其弹性片体，上面镶嵌设置有多个小格抗拉硅晶板，为现有小型太阳能硅晶片产品，用于辅助能量采集面7，形成多变异形的采集面结构，根据各个墙本体1所在位置不同，对应时段以及迎合太阳光线的角度能够实时变化，从而实现单位时间内的采集热能最大化。

本实施方式中弹性衔接变形片13的设置能够使本发明形成全封闭的多点扭转、俯仰的柔性墙面，本发明不仅具有正常采光墙面的基本使用性能，还能够利用弹性衔接变形片13的弹性实现相邻追光结构体4以及不相邻追光结构体4实现多角度偏摆、俯仰的复合运动，以实现对不同时段，不同墙面位置进行采集太阳光的最大朝阳状态。

进一步的，弹性衔接变形片13为弹性橡胶复合材料、弹性硅胶复合材料或织物幕片制成的片体，自身具有弹性使其能够配合追光结构体4实现大区域、小区域、多角度的转动、扭转和俯仰运动。

实现了整体结构的大运动位移的同时还能够附和小结构的摆动、俯仰的协同配合姿态，从而形成本发明的多姿态多运动的柔性多角度不统一的多向采光墙片结构。

本发明中，墙本体1中各个墙面包括东墙面、南墙面、西墙面和北墙面，其中墙本体1中各个墙面衔接处形成采集光线强度过渡区域，跨设在相邻两个墙面之间，采集光线强度过渡区域为L形墙面，具体包括第一组成墙面和第二组成墙面，第一组成墙面为一个墙面的组成部分，第二组成墙面为该墙面相邻的另一个墙面的组成部分，第一组成墙面的长度小于或等于所在墙面长度的五分之一，第二组成墙面的长度小于或等于所在墙面长度的五分之一。采集光线强度过渡区域中采集强度由所在区域中多个小格抗拉硅晶板布置的稠密程度决定，采集光线强度过渡区域为周向采集方式提供分阶段分区域的采集方式且能够在各个不同区域之间起到稳定过渡作用，实现跟随太阳光光线照射方向的变化情况下的建筑周向稳定采集过程。

结合图8、图9、图11和图12所示，弹性衔接变形片13和数个追光结构体4相配合使本发明能够实现厚度渐变的结构形式，一侧厚度相对较薄，一侧厚度相对较厚，较薄侧是靠近阳光来向，用于迎合更多光线，使其照射在集能异形面15，集能异形面15的形状可为倾斜面、多点凹陷的曲面、上鼓下凹的曲面、端角凹陷中间凸起的曲面、下厚上薄的曲面或其他形式曲面。弹性衔接变形片13的各个位置可形成波纹形、无规律的各位置处的追光结构体4的外移竖向位置不同或相同，形成真正意义上的柔性随光线的变形运动。

进一步的，多个小格抗拉硅晶板通过其相邻的追光结构体4的控制器16实现电能的储存，追光结构体4相邻四周的多个小格抗拉硅晶板采集的太阳能与追光结构体4共用一个控制器16和蓄电池17。

进一步的，追光结构体4的四周形成环形控制区，环形控制区为方形环体，方形环体区域内的小格抗拉硅晶板均与该追光结构体4共用一个控制器16和蓄电池17。

进一步的，环形控制区至追光结构体4的距离为8~25公分。

进一步的，一个墙面上的多个小格抗拉硅晶板的稠密程度与另一个其相邻的多个小格抗拉硅晶板的稠密程度不同，其中东墙面、南墙面布置多个小格抗拉硅晶板的稠密程度大于或等于北墙面、西墙面布置多个小格抗拉硅晶板的稠密程度。

进一步的，一个墙面各个位置上的多个小格抗拉硅晶板的稠密程度也可不同，其中东墙面中靠近阳光来向的一侧布置小格抗拉硅晶板的稠密程度最大，且东墙面中靠近阳光来向的一侧底部布置小格抗拉硅晶板的稠密程度最大，达到1dm²中的小格抗拉硅晶板的个数为4-6个。东墙面中远离阳光来向的另一侧处多个小格抗拉硅晶板的稠密程度于南墙面中与其衔接的一侧的多个小格抗拉硅晶板的稠密程度相同或不同，当东墙面中多个小格抗拉硅晶板的稠密程度与南墙面中多个小格抗拉硅晶板的稠密程度不同时，南墙面中布置小格抗拉硅晶板的稠密程度最大，达到1dm²中的小格抗拉硅晶板的个数为6-10个。

进一步的，北墙面中采集光线强度过渡区域处的多个小格抗拉硅晶板的稠密程度最低，达到每1dm²中的小格抗拉硅晶板的平均个数为1-2个。

本发明进行了相关模拟对比实验，利用固定角度的光热板6的发电量与本发明能够变化采集角度的光热板6的发电量进行比对，结果见下表一：

表一中0°角、30°角和45°角代表光伏板与水平面的夹角分别为0°、30°和45°，通过实验数据表明，光伏板的朝向极大的影响发电功率。从白天总发电量来看，本发明的发电功率远高于其他工况，其次依次为45°角、30°角、0°角。主要原因是不同朝向的光伏板所接收的太阳辐射量不同，当光伏板与太阳光线垂直时，所接收的太阳辐射量最高；当光伏板与水平面夹角为0°时，所接收的太阳辐射量最低。

本发明进行了有、无透光罩体10时对比实验，具体比对建筑整体通热量，具体内容见表二：

实验数据表明，外墙外侧增加玻璃罩可明显降低墙体的热通量，这表明外墙的保温性能提高。这是因为增加玻璃罩，相当于在外墙中增加了空气层，空气的导热系数很低，热损失只能通过热对流和热辐射的形式向室外环境散失，大大降低了热损失速率。而通过实验比对，本发明的热通量能够做到最低，本发明在夜间使用时，光伏板与透光罩体10的所在竖直面相垂直设置，从而将二者之间的空气层分割成小区域，经实验研究表明，该举措有效降低了空气层中的热对流强度，进而提高了墙本体1的保温性能，通过周向结构形式的透光罩体10配合建筑物的四面的墙本体1提升了整个建筑物的保温性能。

具体实施方式七：结合图1至图15说明本实施方式，本实施方式中的一体周向集成保温墙体的另一种结构形式为：

墙本体1根据朝向可用于南墙、东墙、西墙和北墙。所述墙体均由透光罩体10、多个追光结构体4、光热板6、滑轨9-2、上开口18、下开口19、下开口阀门20、上开口阀门21、智能控制系统、混凝土层和保温层1-1组成。

所述透光罩体10由上侧高透光玻璃10-1、下侧高透光玻璃10-2、左侧高透光玻璃10-3、右侧高透光玻璃10-4和外侧高透光玻璃10-5组成，外侧高透光玻璃10-5竖直设置，上侧高透光玻璃10-1、下侧高透光玻璃10-2分别一体连接在外侧高透光玻璃10-5的上侧和下侧，左侧高透光玻璃10-3和右侧高透光玻璃10-4分别一体连接在外侧高透光玻璃10-5的左侧和右侧。

其中，下侧高透光玻璃10-2和上侧高透光玻璃10-1通过轴承与墙本体1连接，使下侧高透光玻璃10-2和上侧高透光玻璃10-1可以开启和关闭。追光结构体4包括追光单体、第一电池和开发板40，追光单体由光热板6、光敏电阻8、普通电阻、第一舵机11、第二舵机12、连杆21和引线22组成，其中，光热板6为光伏板，每个追光单体含四个光敏电阻8，分别分布在光热板6外表面的上、下、左和右端角处的四个位置，每个追光单体含四个普通电阻，分别分布在光热板6内表面的上、下、左和右端角处的四个位置，光敏电阻8与普通电阻一一对应设置，每个位置的光敏电阻8通过引线22与对应位置的普通电阻串联连接，然后再将四个位置的光敏电阻8和普通电阻并联连接。每个追光单体含第一舵机11和第二舵机12，其中第一舵机11可水平转动，该第一舵机11与光热板6相连，且通过引线22与光热板6上下位置处的光敏电阻8和普通电阻连接，控制追光单体的水平转动；第二舵机12可垂直转动，该第二舵机12通过支撑杆5与第二舵机12相连，支撑杆5为空心杆体，且第二舵机12与光热板6左右位置处的光敏电阻8和普通电阻相连，控制追光单体的垂直运动。所述光热板6呈阵列式排布，且光热板6之间有间距且不重叠，间距大小需根据当地光照条件制定，具体基本制定原则确保光热板6全转动过程中不会产生阴影遮挡即可。光敏电阻8和普通电阻均为现有电阻产品。

所述光热板6由上水平传动轴23、下水平传动轴24、光热板6、翅片26、驱动电机27、左垂直传动轴28、右垂直传动轴29和尼龙线30构成。其中上水平传动轴23、下水平传动轴24、左垂直传动轴28和右垂直传动轴29处各布置驱动电机27，驱动四个传动轴的转动。其中翅片26与光热板6通过轴承连接，使翅片26可以绕轴承转动。其中尼龙线30穿过翅片26与左垂直传动轴28和右垂直传动轴29相连，且尼龙线30与翅片26的穿过点固定连接，左垂直传动轴28和右垂直传动轴29转动时尼龙线30跟随传动轴的转动而移动，此时翅片26受尼龙线30牵引作用而向左或向右水平转动，进而带动翅片26实现张开或闭合的动作姿态。其中上水平传动轴23、下水平传动轴24、左垂直传动轴28和右垂直传动轴29处各布置驱动电机27，驱动四个传动轴的转动。

其中，光热板6和翅片26由现有铝、不锈钢、合金中的一种或几种组成。

进一步的，光热板6和翅片26表面设置凸起和凹陷，用于增大光热板6和翅片26表面的粗糙度，且翅片26表面喷涂碳纳米涂料形成防氧化层。

所述上开口18和上开口19均由肋条36和空腔37组成，为长方体加肋结构，上开口18和上开口19的长度是透光罩体10宽度的80%-85%，其高度为20-24cm，空腔37宽度是肋条36宽度的3±0.4倍，相邻两个肋条36之间的间距为15±2cm。且上开口18和下开口19边缘尖角处做流线处理。

滑轨9-2位于透光罩体10内部，上水平传动轴23和下水平传动轴24分别卡在两个滑轨9-2之间，在驱动电机27的驱动下沿滑轨9-2长度方向做出靠近墙本体1的贴近运动或离开墙本体1的远离运动。

智能控制系统由光敏传感器31、温度传感器32、引线22、显示器33、第一电池34、电控板35和LED灯38组成。光敏传感器31位于外侧高透光玻璃10-5外侧，外侧高透光玻璃10-5外侧、光热板6和室内分别布置温度传感器32。LED灯38内嵌在上侧高透光玻璃10-5的内部。通过引线22将光敏传感器31、温度传感器32、显示器33、第一电池34、电控板35和LED灯38连接为一体，形成为集成结构体。

进一步的，智能控制系统和驱动电机27通过引线22连接。

本发明中控制器16和电控板35可集成一体结构，形成总控制器，为控制整个发明结构的控制核心部分，控制器16和电控板35也可分别设置，其中控制器16的一种具体结构形式为开发板40。

本发明的执行工况：

本发明的第一种使用情况：冬季白天或晴天的情况下：

第一：四个不同位置的光敏电阻8因光照强度的不同，电阻相对大小不同，会产生电势差，开发板40收到电势差信号，下发程序指令，第一舵机11发生转动，使光伏板垂直于太阳光线照，具体用于南墙、上午时东墙和下午时西墙，垂直于最强反射光，具体用于上午时西墙和下午时东墙两种情况，此时四个光敏电阻8的电阻相同，电势差为零，第一舵机11停止转动，进而实现光伏始终垂直太阳光线和最强反射光，随太阳光线的移动而转动。

第二：晴天太阳光线照强，控制器16接收到光敏电阻8传递的光照信息，下发指令，驱动左水平传动轴和右水平传动轴处的驱动电机转动，使翅片26展开，使其垂直于光热板6。

第三：在太阳辐射下，通过观察显示器确定空气层内的温度高于室内温度时，即可打开下开口19和上开口18分别对应的下开口阀门20和上开口阀门21。

本使用情况下的工作机理和有益效果：

本发明的光伏发电量与光照强度呈正相关，当光伏平面始终与太阳光线照射方向垂直时，可最大程度的提高产电量。相对现有光伏集成墙体，本发明产电量可增加150%-240%，光伏应用面积增加2倍。

本发明的热量循环原理为：

随着光热板6表面粗糙度高，可增加辐射热的吸收量；光热板6和翅片26表面粗糙度大，也可增大对流传热，加速空气层温度的提升；另外，光热板6和翅片26均由金属材质构成，且翅片26表面为碳纳米管，金属和碳纳米管导热系数高，可进一步提高对流换热系数，进而加速空气的升温。当空气层温度高于室内温度时，在空气密度差的驱使下，室内空气通过下开口19进入空气层，而空气层中气体受热上升，随空气层上方压力增大，该受热气体通过上开口18进入室内，进而增加室内压力。如此循环往复，使室内温度升高，大大缓解了冬季室内供暖能耗。

本发明的第二种使用情况：冬季夜晚和阴天的情况下：

当夜晚和阴天时，光照强度低，控制器16接收到光敏传感器传递的光照信息，首先下发指令驱动左水平传动轴和右水平传动轴处的驱动电机转动，使翅片26折叠至平行于光热板6的状态；然后驱动上水平传动轴23和下水平传动轴24处的驱动电机转动，使光热板6沿滑轨9-2往室内方向移动。接着，控制器16下发指令，打开上侧高透光玻璃处的LED灯。光伏板上的光敏电阻8接受光的感应后，在开发板40程序的指令下，使光伏板平行于地面方向。此外，当空气层内的温度小于或等于室内温度时，关闭下开口19和上开口18的下开口阀门20和上开口阀门21。

本使用情况下的工作机理和有益效果：

当空气层无太阳热辐射增益时，由于室外环境和室内存在温度差，会导致空气层内外侧存在温度差，继而形成自然对流，造成过多的热损失。经试验和模拟双重验证，解决自然对流的有效方法是将空气层分割成小空间。本发明基于这个情况，将光伏板平行于地面，进而把空气层分割成一个个小空间，该措施能够极大降低自然对流强度，能耗损失降低明显。

本发明的第三种使用情况：夏季白天或晴天的情况下：

下侧高透光玻璃10-2和上侧高透光玻璃10-1打开，下开口18和上开口19的下开口阀门20和上开口阀门21处于关闭状态。四个不同位置的光敏电阻8因光照强度的不同，电阻相对大小不同，会产生电势差，在电势差的驱动下，第一舵机11和第二舵机12发生转动，使南墙、上午时东墙和下午时西墙处的光伏板垂直于太阳光线，上午时西墙和下午时东墙的光伏板垂直于最强反射光，此时四个光敏电阻8的电阻相同，电势差为零，第一舵机11和第二舵机12停止转动，进而实现光伏始终垂直太阳光线和最强反射光，随太阳光线的移动而转动。

本使用情况下的工作机理和有益效果：

光伏发电量与光照强度呈正相关，当光伏平面始终与太阳光线照射方向垂直时，可最大程度的提高产电量。相对现有光伏集成墙体，本发明产电量可增加150%-240%，光伏应用面积增加2倍。

下侧高透光玻璃10-2和上侧高透光玻璃10-1打开，通过热对流的方式增强外部环境和空气层间的热量交换，进而加速空气层内的热量散失到室外，起到降低空气层温度的目标。此外，在热对流过程中，光伏板中的热量也会通过热对流传递到外部环境中，根据光伏板温度升高，发电效率降低的规律，进而实现降低光伏板温度，提高光伏板的光电转化效率的过程。

本发明的第四种使用情况：夏季阴天或晚上的情况下：

下侧高透光玻璃10-2和上侧高透光玻璃10-1打开，上开口18和下开口19的下开口阀门20和上开口阀门21处于开启状态。

本使用情况下的机理和有益效果：

夏季阴天或晚上，室外相对室内温度低，下侧高透光玻璃和上侧高透光玻璃打开，下开口和上开口的阀门打开，可加速室内热空气向室外散失、室外环境中的冷空气的进入。充分利用室外免费的冷源，起到降温的目的。此外，该措施可使新风进入室内，增强空气质量。

本发明的第五种使用情况：春天、秋天时白天或晴天的情况下：

下侧高透光玻璃10-2和上侧高透光玻璃10-1打开，上开口18和下开口19的下开口阀门20和上开口阀门21处于开启状态。四个不同位置的光敏电阻8因光照强度的不同，电阻相对大小不同，会产生电势差，开发板40收到电势差信号，下发程序指令，第一舵机11和第二舵机12发生转动，确保南墙、上午时东墙和下午时西墙上的光伏板垂直于太阳光线照，在上午时西墙和下午时东墙的光伏板垂直于最强反射光，此时四个光敏电阻8的电阻相同，电势差为零，舵机停止转动，进而实现光伏始终垂直太阳光线和最强反射光，随太阳光线的移动而转动。

本使用情况的机理和有益效果：

光伏发电量与光照强度呈正相关，当光伏平面始终与太阳光线照射方向垂直时，可最大程度的提高产电量。对现有光伏集成墙体，本发明产电量可增加150%-240%，光伏应用面积增加2倍。

春天和秋天白天晴天时室内外温度相差较小，基本无保温隔热要求。下侧高透光玻璃和上侧高透光玻璃打开，下开口和上开口的阀门打开，可使新风进入室内，增强空气质量。

本发明的第六种使用情况：春天和秋天的阴天和夜晚的情况下：

当夜晚和阴天时，光照强度低，控制器16接收到光敏传感器31传递的光照信息，首先下发程序指令，驱动左水平传动轴和右水平传动轴处的驱动电机转动，使翅片26平行于光热板6进行折叠；然后驱动上水平传动轴23和下水平传动轴24处的驱动电机转动，使光热板6沿滑轨9-2往室内方向移动。上侧高透光玻璃10-1处的灯打开，光伏板通过光敏电阻8的感应，使光伏板平行于地面方向。

此外，春天和秋天的阴天和夜晚，室外温度较低，下侧高透光玻璃10-2和上侧高透光玻璃10-1关闭，上开口18和下开口19的下开口阀门20和上开口阀门21处于关闭状态。

本使用情况下的机理和有益效果：

春天和秋天的阴天和夜晚，室外温度较低，会导致空气层内外侧存在温度差，继而形成自然对流，造成过多的热损失。经试验和模拟双重验证，解决自然对流的有效方法是将空气层分割成小空间。本发明基于这个情况，将光伏板平行于地面，进而把空气层分割成一个一个的小容积空间，该措施可极大降低自然对流强度，能耗损失降低明显。

具体实施方式八：本实施方式中结合图15所示，本发明中保温性能提升过程中使用的角度实时跟随调整方法为：

本发明为实现光伏板始终垂直于太阳的目标，通过光敏电阻8接收各方向的光线信息，反馈给开发板40，当各方向的光线强度不同时，开发板40会发出指令，通过分别控制第一舵机11和第二舵机12的水平和垂直运动，来实现光伏板始终垂直于太阳的目标；当各方向光线强度相同时，开发板40发出指令，第一舵机11和第二舵机12不运动。第一舵机11和第二舵机12的运动姿态可同步，也可不同步。

首先需要对第一舵机11角度进行初始化调整，进而便于校准第一舵机11的基准角度。然后输入允许值，来定义光伏板垂直于太阳光线的灵敏度。由于光线强度会影响电阻大小，当光伏板所处位置导致四个光敏电阻8的阻值差异大于灵敏度时，会进入下一级判断和指令：将阻值大的通过迭代增减角度改小，将阻值小的通过迭代增减角度改大。直到光伏板所处位置导致四个光敏电阻8的阻值差异不大于灵敏度时，第一舵机11停止转动，第二舵机12的控制原理与上述过程同理。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

Claims (8)

1.一种一体周向集成保温墙体，其特征在于：包括墙本体（1）和波动片层（2），波动片层（2）设置在墙本体（1）的外壁上，波动片层（2）包括总载片（3）和数个追光结构体（4），总载片（3）朝向室内的一侧设置在墙本体（1）的外立面上，数个追光结构体（4）布置在总载片（3）朝向室外的一侧面上；每个追光结构体（4）包括支撑杆（5）和光热板（6），光热板（6）朝向室内的一侧与支撑杆（5）的一端相铰接，支撑杆（5）的另一端与总载片（3）相铰接，光热板（6）朝向室外的一侧面为能量采集面（7），光热板（6）在支撑杆（5）的配合下作出俯仰和/或偏摆运动，数个追光结构体（4）的数个能量采集面（7）形成能量采集多点变形面，数个追光结构体（4）通过能量采集多点变形面采集的能量用于供给墙本体（1）的保温层（1-1）中。

2.根据权利要求1所述的一体周向集成保温墙体，其特征在于：光热板（6）朝向室内的一侧通过第一舵机（11）与支撑杆（5）的一端相铰接，支撑杆（5）的另一端通过第二舵机（12）与总载片（3）相铰接。

3.根据权利要求2所述的一体周向集成保温墙体，其特征在于：追光结构体（4）配合设置有控制组件，当光热板（6）为矩形板体时，控制组件对应包括四个光敏电阻（8）和控制器（16），四个光敏电阻（8）设置在能量采集面（7）上，四个光敏电阻（8）分别设置在光热板（6）的四个端角处，每个光敏电阻（8）与控制器（16）电连接，光热板（6）的能量采集面（7）通过控制器（16）与蓄电池（17）相连接，墙本体（1）的保温层（1-1）内设置有发热块，发热块通过控制器（16）与蓄电池（17）相连接，第一舵机（11）和第二舵机（12）分别通过控制器（16）与蓄电池（17）相连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的一体周向集成保温墙体，其特征在于：总载片（3）配合设置有滑动总成（9），滑动总成（9）包括底框（9-1）和四个滑轨（9-2），底框（9-1）固定连接在墙本体（1）上，四个滑轨（9-2）分别设置在底框（9-1）的四个端角处，每个滑轨（9-2）的长度方向与墙本体（1）的墙厚方向同向，总载片（3）在四个滑轨（9-2）上做出靠近墙本体（1）或远离墙本体（1）的往复运动，数个追光结构体（4）在总载片（3）的带动下做出靠近墙本体（1）或远离墙本体（1）的往复运动。

5.根据权利要求4所述的一体周向集成保温墙体，其特征在于：波动片层（2）外配合设置有透光罩体（10），透光罩体（10）扣合在四个滑轨（9-2）上，当追光结构体（4）处于第一极限位置时，追光结构体（4）中光热板（6）朝向室外的一侧与透光罩体（10）的内壁距离最小，当追光结构体（4）处于第二极限位置时，追光结构体（4）中光热板（6）朝向室内的一侧与墙本体（1）的外立面距离最小。

6.根据权利要求5所述的一体周向集成保温墙体，其特征在于：波动片层（2）还包括弹性衔接变形片（13），弹性衔接变形片（13）上加工有与追光结构体（4）一一对应配合的安装口（14），每个安装口（14）内对应连接有一个光热板（6），每个光热板（6）的边缘与安装口（14）的口内边缘相连接，弹性衔接变形片（13）和数个光热板（6）形成集能异形面（15）。

7.根据权利要求6所述的一体周向集成保温墙体，其特征在于：墙本体（1）中各个墙面衔接处形成采集光线强度过渡区域，采集光线强度过渡区域的长度小于或等于所在墙面长度的五分之一。

8.一种权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一体周向集成保温墙体中使用的角度实时跟随调整方法，其特征在于：所述角度实时跟随调整方法为通过光敏电阻（8）接收各方向的光线信息，反馈给开发板（40），当各方向的光线强度不同时，开发板（40）会发出指令，通过分别控制第一舵机（11）和/或第二舵机（12）的水平和垂直运动，来实现光伏板始终垂直于太阳的目标；当各方向光线强度相同时，开发板（40）发出指令，第一舵机（11）和/或第二舵机（12）不运动；具体为：

首先需要对第一舵机（11）角度进行初始化调整，进而便于校准第一舵机（11）的基准角度，然后输入允许值，来定义光伏板垂直于太阳光线的灵敏度，由于光线强度会影响电阻大小，当光伏板所处位置导致四个光敏电阻（8）的阻值差异大于灵敏度时，会进入下一级判断和指令：将阻值大的通过迭代增减角度改小，将阻值小的通过迭代增减角度改大，直到光伏板所处位置导致四个光敏电阻（8）的阻值差异不大于灵敏度时，第一舵机（11）停止转动；

同理，需要对第二舵机（12）角度进行初始化调整，进而便于校准第二舵机（12）的基准角度，然后输入允许值，来定义光伏板垂直于太阳光线的灵敏度，由于光线强度会影响电阻大小，当光伏板所处位置导致四个光敏电阻（8）的阻值差异大于灵敏度时，会进入下一级判断和指令：将阻值大的通过迭代增减角度改小，将阻值小的通过迭代增减角度改大，直到光伏板所处位置导致四个光敏电阻（8）的阻值差异不大于灵敏度时，第二舵机（12）停止转动。