CN1823248B - 建筑结构和用于控制建筑结构的一区域内温度的方法 - Google Patents

Abstract

用来分隔诸如温室(1)的建筑结构的内部与外部环境的隔板。该隔板被倾斜安装，并且是具有多个壁、例如双壁的结构。根据本发明，面对建筑结构的内部的分隔壁(5)设有一层水(10)，其具有小厚度以至于在面对外侧的隔板的壁(4)与该层水(10)之间保持一个自由空间。已经发现，建筑结构(1)的内部中的温度可在这种方式下准确控制。通过选择构成所述层的液体，可即不影响光的透射也不改变光的透射。

Description

建筑结构和用于控制建筑结构的一区域内温度的方法

技术领域

本发明涉及一种建筑结构和用于控制建筑结构的一区域内温度的方法。

背景技术

在US 4286576A中说明了一种用于太阳能集热器的、竖直安置的面板，其带有安放成彼此间隔开的两个分隔壁，在所述分隔壁之间安放一个辅助壁。液体被引入到由此产生的两个空间内。该结构用于存储太阳能并且是半透明的。

在欧洲专利申请022389中描述了一种“太阳能锅炉”。也就是说，以小距离间隔开的两个壁装配在屋顶构件中，并且在它们之间的空间完全充满液体，例如水。然后，可通过太阳辐射来吸取热量。在所述各壁与所述屋顶元构件之间的每侧保持一空间。

在园艺结构中，但同样也在其他建筑结构中，存在一个问题，即在阳光所辐照之处，在所关注的区域内出现温度上升。当然，假设环境温度足够低的话，则可以通过通风来减小这种温度上升。然而，这产生与外部环境开放的连通，这在特定的情况下是所不期望的。而且，非常有可能的是，外界温度或高或低从而分别需要主动冷却或加热。

发明内容

本发明旨在分别提供一种隔板和方法，通过其，可以实现主动冷却或可选加热，并且作为这样的结果，可配合有进一步通风或加热。此外，本发明旨在以这样的方式实现冷却/加热，即从任何发光源产生的光透过所述隔板没有损失或损失很少。

本发明提供了一种建筑结构，包括用于分隔两个区域的隔板，所述隔板包括两个半透明的分隔壁，它们安放成彼此间隔开5mm以上的距离，其中在所述各分隔壁之间设置用来使液体运动的装置，所述装置包括液体分配装置，所述液体分配装置被布置成提供液体膜，所述分隔壁中的一个分隔壁是外侧分隔壁，并且所述分隔壁中的另一个分隔壁是内侧分隔壁，所述液体膜在所述内侧分隔壁上运动，其中，在所述液体膜与所述外侧分隔壁之间具有绝热空间，所述隔板被设计成将建筑结构的内部与周围环境分隔开。

所述建筑结构可被倾斜安装，所述外侧分隔壁是上侧分隔壁，并且所述内侧分隔壁是下侧分隔壁。

在所述建筑结构中，所述液体膜具有小于5mm、特别是小于1mm的层厚度。

在所述建筑结构中，所述绝热空间具有大于3mm的厚度。

在所述建筑结构中，在所述内侧分隔壁与所述外侧分隔壁之间设有液体封闭层。

在所述建筑结构中，所述液体封闭层包括膜层。

在所述建筑结构中，所述外侧分隔壁被永久性安装，并且所述内侧分隔壁相对于其可移动。

在所述建筑结构中，所述内侧分隔壁和外侧分隔壁包括塑料，特别是聚酰胺，例如聚酰胺6.6。

在所述建筑结构中，所述外侧分隔壁设有一表面部分，其可从所述外侧分隔壁上移开，从而在所述外侧分隔壁中形成开口。

所述建筑结构可以具有框架，所述框架围绕所述内侧分隔壁布置，并且包含液体供给和排放装置。

在所述建筑结构中，所述内侧分隔壁可借助于所述框架而被移动进入一空间。

所述建筑结构可以具有散热装置，用来将液体释放到液体分配装置或收集来自所述隔板的液体。

本发明还提供了一种用于控制建筑结构的一区域内温度的方法，所述区域设有半透明隔板，其包括彼此间隔开至少5mm的分隔壁，其中一个分隔壁构成与建筑结构的所述区域的边界，另一个分隔壁构成与外部环境的边界，一个液体膜施加在靠近建筑结构内部的一个分隔壁上，以至于所述液体膜的顶部与另一个分隔壁离开一定距离，在所述液体膜与所述另一个分隔壁之间的空间中布置绝热气体，通过控制供给或排放的液体的量，来决定向或由所述区域传输的热量。

在所述方法中，所述液体膜是半透明的，具有95％或95％以上的透光率。

在所述方法中，所述液体包括水和/或乙二醇。

在所述方法中，降低表面张力的添加剂被施加至所述液体和/或所述一个分隔壁。

在所述方法中，影响透光性的添加剂被施加在所述液体中。

在所述方法中，所述液体的供给温度小于14℃。

在所述方法中，电势能被施加至所述液体膜。

如上所述，采用隔板来实现根据本发明的目的，其中一个所述分隔壁是外侧分隔壁，并且另一个所述分隔壁是内侧分隔壁，液体膜在所述内侧分隔壁上运动，并且在所述液体膜与所述外侧分隔壁之间具有绝热(绝缘)空间。

本发明可用于竖直安置的隔板，并且可用于以一定角度安置的隔板。在以一定角度安置的隔板的情况中，相对于水平面的角度优选为至少20℃。这种隔板的一个示例可见于温室的屋顶结构中。

本发明涉及位于两个区域之间的分隔壁，并不涉及可独立安装的太阳能集热器。所述绝热空间优选包括用来容纳绝热(绝缘)气体、例如空气的空间。

根据本发明的特定实施例，与公知的结构相反，液体膜被供给到内侧分隔壁上。然而，此液体膜具有小尺寸，以使得提供绝热性能的自由空间或空腔保持在所述液体膜的顶面与所述外侧分隔壁之间。也就是说，在上述提及到的欧洲专利申请022389中所公开的水的加热影响在本发明的情况中不会出现，这是因为水不与所述外侧分隔壁接触，并且甚至相对于该分隔壁绝热(绝缘)。如果使用水或其他如水晶般透彻的(透明的)液体，那么原则上，光将显著无损失地透过，也就是说，具有超过95％的效率(透光率)，并且更具体地讲，具有超过99％的效率(透光率)，作为这样的结果，对于出现由太阳辐射所造成的水的加热可忽略不计。

然而，因为水在所述内侧分隔壁上流动，所以所述内侧分隔壁的温度将达到水的温度。不管怎样，如果由塑料制成，则这种分隔壁大体被制造成薄壁结构，具有小于3mm的厚度，并且具体地讲小于1mm，并且更具体地讲大约0.2mm。该壁厚取决于所使用的材料，例如对于聚碳酸酯而言，为大约0.8mm；对于PMMA而言，为大约2mm；并且对于膜而言，为大约0.07mm。

因为所述壁具有冷或热水的温度，所以可实现所述区域的主动冷却。如果湿度相对高，则在所述壁处将出现冷凝水，也就是说热量放出。这种在壁的内侧上形成的冷凝水可导致水滴以不期望的方式从所述分隔壁上掉落。通过在所述壁的内侧设置降低表面张力的添加剂或涂层可防止这种情况发生。同样可以的是，借助于沿所述隔板的内侧的目标循环(targeted circulation)，可对水滴的形成/冷凝作出改进。可使用尽可能多分布的其他可对冷凝作用作出改进的装置，例如振动装置。由于在水层上方和外侧分隔壁下方存在“重力”，所以产生具有绝热效果的空腔。作为该绝热的结果，通过冷却水流的存在将阻止由建筑结构所吸收的热量。在建筑结构内侧的空间中的任何冷凝水将受到最小化的限制，并且将总是出现在最冷之处，也就是说，在内侧分隔壁之处。

为了确保水或其他液体，例如乙二醇尽可能广泛地分布在所述内侧分隔壁的表面上，可使用降低表面张力的添加剂，例如皂型添加剂。这些可都出现在所关注的液体中，以及在水于其上流动的内侧分隔壁上。将理解的是，所述内侧分隔壁并不总是必须被倾斜装配。其还可被竖直装配。

液体还可具有高粘度，也就是说，其是相对粘性的。例如，以水作为开始，这可通过对其添加增稠剂而实现。

在水表面的顶部与顶侧或外侧分隔壁的底部之间可具有空气或液体封闭层。这可以是永久、而中间的、完全充满液体的面板。还可以使用柔性膜，在这种情况下，水在膜与内侧分隔壁的顶部之间“蔓延”。液体膜的厚度优选小于5mm，例如3mm，或者小于1mm。此种液体封闭层优选与倾斜安置的隔板结合使用。除了上述膜之外，这还可包括由任何在所述液体上浮动的材料制成的非织物。

本发明的结构优选使得液体的流动和温度控制所吸收或所释放的热量的数量。原则上，基本数量的液体总是作为分隔体出现。

所使用的液体优选具有相对低的温度。在5℃与12℃之间的温度作为示例被提出。借助于这种方式，可从建筑结构吸收和排除大量的热量。加热的/冷却的水例如可返回到散热装置，所述散热装置例如可以是地下水储存装置。在冬天，被加热到一定程度的水可直接或者经由加热泵被再次用来加热建筑结构。在短时期内，例如在夜晚期间，可以提供对先前使用的水的进一步冷却。本领域技术人员了解可使用具有存储罐、加热泵和热交换器的其他结构，并且符合权利要求的范围。

所释放的液体可以本领域所公知的方式被排放。根据本发明的一个特定实施例，沿所述关注的面板的顶部边界设置一系列喷嘴，每个喷嘴散布分开的水流。还可以的是，使用设计用于该目的的专用分配软管或管来提供连续的散布。而且，供给和排放装置可分别整合在形成隔板的面板中。具体地讲，面板可设有用来排放/供给的、位于底部和顶部的框架。

根据本发明的另一改型，外侧面板被永久地装配在建筑结构中，并且液体于其上流动的内侧面板被装配成其可被移动。在这种情况下，可以考虑液体于其上流动的隔离屏(screen)或膜层，它们可例如通过向上卷而按需要被拆除。优选地，还包括一些液体，在向上卷时，以有利于在后来阶段实现水膜，这是通过然后出现在卷绕结构之间的液体而实现的。这种内侧分隔壁的材料优选为聚酰胺，并且更加具体地讲为聚酰胺6.6。应该理解的是，这还可用于包含液体封闭层的其他壁。本领域公知的其他塑料材料，但也包括玻璃，可用于所述分隔壁。

本发明还涉及用于控制一区域内温度的方法，所述区域设有斜置、半透明的隔板，其包括彼此间隔开至少5mm的分隔壁，一个分隔壁构成与所述区域的边界，另一个分隔壁构成与外部环境的边界，液体膜被施加在构成与所述区域的边界的分隔壁的顶部上，从而液体膜的顶部与所述另一个分隔壁的底部隔开一定距离，绝热气体，例如空气，被布置在所述空间内，通过控制供给/排放的液体的量，来决定朝向/远离所述区域而传输的热量。根据本发明，液体膜原则上是连续出现的，并且在所述区域中的温度可通过结合温度改变流速而受到影响。与其他分隔壁的绝热优选包括充满气体的空间，例如充满空气的空间。

从上述可以清楚，原则上，所使用的液体是如水晶般透彻的，也就是说，不会对所透射的光产生影响。然而，借助于液体中的添加剂和/壁上的涂层，可以提供对此的影响。

影响光的波长的添加剂作为示例被提出。具体地讲，在温室中种植植物时，已经发现，对于生长而言，光谱中的特定部分是重要的，而其他部分则是不重要的。除了影响波长以外，可以避免特定的、不期望的频率。而且，可设置光透射和/或反射的连续、可变的控制，这是因为连续水流在面板的内侧分隔壁上运动。还将理解的是，与上述所说明的相反，通过添加颜料和其他物质和/或提供涂层，可实现热量的吸收。

通过引入添加剂，还可影响从建筑结构中发出的光。在温室中，例如，在夜晚使用隔离屏以限制光的发出。这些可通过在液体中引入添加剂(临时)而替换。在后来阶段，这些添加剂可以简单的方式通过化学方法或物理方法而被去除。另外，而且可以借助于这些添加剂恢复由吸收光(人工光)所产生的热量。另一种相对高温度的可能性是利用根据本发明的液体将该热量冷却下来。

而且，可在液体中引入添加剂，借助于所述添加剂，在辐照的影响下可出现化学/物理过程，例如形成光合作用。另一个示例是引入与施加至液体膜上的电流起反应的添加剂。

作为影响液体的化学/物理性能的添加剂的替代或附加，在使用密封所述液体的膜层等的情况中，可为该膜层提供这样的性能，即提升影响或强化上述所说明的添加剂的效果。在这种情况中，此膜可例如被装配成其是可移动的。也就是说，膜可出现或不可出现在限定在所述分隔壁之间的空间中。

向所述建筑结构的内部的热交换可被操纵成控制水的流速、温度和层厚度。液体流的层厚度还可通过添加剂而受到影响。

限制或刺激热辐射的添加剂还可被加入液体中。当然，这可以在一个所述分隔壁上的涂层的形式而实现。

因为在各种不同的方位处独立地供给水流，所以在建筑结构中的各种不同位置处可获得各种不同的状态。在该方式中，可获得特定有利的位置。

根据本发明的另一个优选实施例，所述两个分隔壁之间的整个空间可暂时充满液体。在这种情况下，可产生与太阳能锅炉相似的结构，通过其，热量可被吸收。在完全充满的情况下，在夜晚产生冷却的效果。所述壁，并且具体地讲，内侧分隔壁可设有改进热交换的装置。这些装置的示例为肋部，黑颜色部件等。

附图说明

以下参看附图中所示出的示意性实施例，将更加详细地说明本发明。在附图中：

图1非常示意性地示出了建筑结构；

图2详细示出了所述结构的屋顶的一部分；

图3以横断面方式示出了隔壁的另一个改型；

图4示出了根据本发明的结构的另一个实施例。

具体实施方式

在图1中，建筑结构、例如温室由附图标记1表示。由附图标记2表示屋顶或房顶。正如可从图2中看出，这包括隔板3。每个隔板包括外侧分隔壁4和内侧分隔壁5。对于这种结构，所述外侧分隔壁4是与外部环境相接触的壁，所述内侧分隔壁5是与区域连通的壁。所述壁4与5之间的距离由a表示，并且大于5mm，优选大于1cm。所述壁由具有小壁厚的玻璃或塑料制成。对于玻璃而言，壁厚优选小于5mm，并且对于塑料而言，小于2mm，并且更加具体地讲小于1mm，例如0.1mm。聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、诸如聚酰胺6.6等聚酰胺等等作为示例用于所述塑料。

在房顶的顶部，存在具有分配喷嘴6的供水管线7。通过散布水，在内侧分隔壁5的表面上产生水层10，其延伸在所述内侧分隔壁5的表面的很大部分上。该水层10具有相对小的厚度，也就是说，小于2mm的厚度，并且优选大约1mm的厚度。无论如何，由b所表示的水层的厚度显著小于上述提及的距离a，从而在所述水层10的顶部与所述外侧分隔壁4之间保持一自由空间，所述空间充满气体，例如空气。所述空间用于绝热作用。

水优选在所述内侧分隔壁5的倾斜部分上流动。通过使用降低表面张力的添加剂，可确保宽的、相对薄的水层。借助于该水层，可获得上述在本说明书前续部分中的效果。也就是说，与根据现有技术的结构相反，水的加热并不出现，这是由于其本质上是如水晶般透彻的。当然，可使用其他如水晶般透彻的液体，而并非是水。通过在水中使用添加剂，透光特征可受到影响，并且热量可选地被吸收或释放，或者光的入射/辐射可受到影响。

本发明的另一实施例在图3中示出。面板整个由附图标记13表示，并且形成建筑结构的一部分。存在一个斜置的上侧或外侧分隔壁14，所述分隔壁14被布置成与下侧或内侧分隔壁15间隔开一定距离，所述分隔壁15大致平行于所述分隔壁14而延伸。具有厚度b的液体膜由附图标记20表示。该液体从喷嘴17散布出来，并且在重力作用下向下流动。一层膜21在所述液体上“浮动”。在所述膜层21的顶部与所述上侧面板14的底部之间保持距离c，其间充满气体，例如空气。所得到的空间由附图标记18表示，并且提供了绝热作用。该膜可以是具有例如25μm厚度的定向聚酰胺。

采用这种结构，可以使具有0.5mm厚度的连续水膜向下运动。如果使用膜层或其他密封层，则所述水膜的厚度可更大。2至3mm的值作为示例被提出。在此所示的实施例中，下侧分隔壁的顶部优选为大致平坦的，也就是说，没有肋部或通道结构。在此所使用的膜，对于其本身或结合所述液体，例如受到施加至其的电压的影响，可具有变化的光学特性。而且，可以防止由此电压所引出的一些麻烦。

还可以通过向所述膜层或所述液体加入合适的添加剂，而改变入射光的光学特性。一种可能是改变反射角度，从而光无法经由所述液体和/或所述膜离开温室。而且，以这样一种方式即光的红外分量的辐射被抵消，而实现各种不同的方面。

在图4中，根据本发明的结构的一部分靠紧沟槽而安放，这是作为一种可选的方式而示出的。将理解的是，相同的结构可采用在建筑结构中的任何其他位置，例如在大梁上，在那里具有用来收集液体的框架，其被整合在一个壳体内，所述壳体包含卷起部分，如图4所示。由附图标记25表示该沟槽。各外侧分隔壁分别由附图标记26和27表示。在一个外侧分隔壁26中具有窗28，其可转动打开。该窗的操作可借助于本领域所公知的任何结构而实现。根据本发明的特定实施例，对于这种结构而言，采用了一种剪刀状结构，其安放于所述外侧分隔壁26的平面中，这样做的结果是液体流保持不受到阻碍。内侧分隔壁分别由附图标记30和31表示。液体在其上流动。存在一种辊结构32，借助于这种辊结构，所述内侧分隔壁可被向上卷，也就是说，可被移去。优选地，向上卷是发生在这样的情况下，即所述内侧分隔壁变得潮湿，从而随后的展开是有利的。在所述内侧分隔壁被向上卷之后，这将不会构成任何对于穿过光线的阻碍。

沟槽25是一种专用的结构。其包含用来排除雨水的上侧通道32。为此，在覆盖体34中具有一个开口33。此外，存在通道35，其经由开口36收集并且排除来自液体膜的液体，所述液体膜在所述内侧分隔壁上运动。这分别即出现在左侧也出现在右侧上。存在一个附加通道37，用来收集在所述内侧分隔壁30、31的内侧上的冷凝水。用于可向上卷的内侧分隔壁31的固定部由附图标记38表示。也就是说，在向上卷时，辊32朝向所述固定部38移动，并且在展开时，远离所述固定部38。

在上述示例中，水在隔板的内侧分隔壁上运动。然而，同样可以的是，液体在所述外侧壁上，也是就说如图4中的壁27上运动。

在根据图4的实施例中，仍将可以的是，在窗28被打开时，液体膜在所述内侧分隔壁30上运动。在窗28被打开时，该液体与外部环境相互作用。

在此所示出的实施例中，在水在所述内侧分隔壁上运动之处，所述外侧分隔壁可设有防止冷凝的涂层，因而使得半透明性尽可能小地受到影响。

作为使用塑料面板的结果，如上所述，可满足相对小的壁厚。因为塑料可制造得比玻璃更加半透明，并且作为使用较小厚度的塑料的结果，所以与如水晶般透彻的液体相结合可获得显著的高透光性。而且，与由双层玻璃构成的结构相比，所述结构的重量可略微受到限制。然而，玻璃的使用仍然是一种实用的选择。

如果期望冷却建筑结构的内部，则水或者其他液体优选以相对低的温度由喷嘴6供给。如果目的是用于超过10°并且优选大约30至40°的液体膜10的温度的升高，则5至12°的温度可作为示例被提出。水的温度不必是非常低以造成冰冻。

通过暂时填充所述各壁4与5之间的空间，可提供传统的太阳能锅炉或冷却结构。

尽管参照优选实施例以上说明了本发明，但是对于本领域技术人员而言，将理解的是，在不超出权利要求所述的本发明申请的范围的条件下，可进行多种改型。

Claims (22)

1.一种建筑结构，包括用于分隔两个区域的隔板(3、13)，所述隔板包括两个半透明的分隔壁(4、14；5、15)，它们安放成彼此间隔开5mm以上的距离(a)，其中在所述各分隔壁之间设置用来使液体运动的装置，所述装置包括液体分配装置(7、17)，所述液体分配装置被布置成提供液体膜(10)，所述分隔壁中的一个分隔壁(4、14)是外侧分隔壁，并且所述分隔壁中的另一个分隔壁(5、15)是内侧分隔壁，所述液体膜在所述内侧分隔壁上运动，其中，在所述液体膜(10、20)与所述外侧分隔壁(4、14)之间具有绝热空间(18)，所述隔板被设计成将建筑结构的内部与周围环境分隔开。

2.根据权利要求1所述的建筑结构，其特征在于，其被倾斜安装，所述外侧分隔壁是上侧分隔壁，并且所述内侧分隔壁是下侧分隔壁。

3.根据权利要求1所述的建筑结构，其特征在于，所述液体膜具有小于5mm的层厚度(b)。

4.根据权利要求1所述的建筑结构，其特征在于，所述液体膜具有小于1mm的层厚度(b)。

5.根据权利要求1所述的建筑结构，其特征在于，所述绝热空间具有大于3mm的厚度(c)。

6.根据权利要求1至5中任一所述的建筑结构，其特征在于，在所述内侧分隔壁(15)与所述外侧分隔壁(14)之间设有液体封闭层(21)。

7.根据权利要求6所述的建筑结构，其特征在于，所述液体封闭层包括膜层。

8.根据权利要求1至5中任一所述的建筑结构，其特征在于，所述外侧分隔壁被永久性安装，并且所述内侧分隔壁相对于其可移动。

9.根据权利要求1至5中任一所述的建筑结构，其特征在于，所述内侧分隔壁和外侧分隔壁包括塑料。

10.根据权利要求1至5中任一所述的建筑结构，其特征在于，所述内侧分隔壁和外侧分隔壁包括聚酰胺。

11.根据权利要求1至5中任一所述的建筑结构，其特征在于，所述内侧分隔壁和外侧分隔壁包括聚酰胺6.6。

12.根据权利要求1至5中任一所述的建筑结构，其特征在于，所述外侧分隔壁设有一表面部分，其可从所述外侧分隔壁上移开，从而在所述外侧分隔壁中形成开口。

13.根据权利要求1至5中任一所述的建筑结构，其特征在于，其具有框架，所述框架围绕所述内侧分隔壁布置，并且包含液体供给和排放装置。

14.根据权利要求13所述的建筑结构，其特征在于，所述内侧分隔壁可借助于所述框架而被移动进入一空间。

15.根据权利要求1至5中任一所述的建筑结构，其特征在于，其具有散热装置，用来将液体释放到液体分配装置或收集来自所述隔板的液体。

16.用于控制建筑结构的一区域内温度的方法，所述区域设有半透明隔板，其包括彼此间隔开至少5mm的分隔壁，其中一个分隔壁构成与建筑结构的所述区域的边界，另一个分隔壁构成与外部环境的边界，一个液体膜施加在靠近建筑结构内部的一个分隔壁上，以至于所述液体膜的顶部与另一个分隔壁离开一定距离，在所述液体膜与所述另一个分隔壁之间的空间中布置绝热气体，通过控制供给或排放的液体的量，来决定向或由所述区域传输的热量。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述液体膜是半透明的，具有95％或95％以上的透光率。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述液体包括水和/或乙二醇。

19.根据权利要求16至18中任一所述的方法，其特征在于，降低表面张力的添加剂被施加至所述液体和/或所述一个分隔壁。

20.根据权利要求16至18中任一所述的方法，其特征在于，影响透光性的添加剂被施加在所述液体中。

21.根据权利要求16至18中任一所述的方法，其特征在于，所述液体的供给温度小于14℃。

22.根据权利要求16至18中任一所述的方法，其特征在于，电势能被施加至所述液体膜。

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