采光通风一体化建筑组合装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种采光通风一体化建筑组合装置，具体来说，是涉及一种在建筑上充分利用太阳能与自然风能，将采光与通风融为一体的绿色建筑装置。


背景技术：

2.随着建筑业的快速发展以及节能环保的广泛提倡，绿色建筑得到了越来越广泛地推广，而如何可以使建筑最大程度地实现自然采光和通风，是其达到节能环保的关键因素。目前一些建筑上已采用了自然采光和通风装置，但存在如下缺点：1、自然采光装置与通风装置各自在建筑结构上独立安装，占据空间较大，相互之间缺乏协同与互利。2、对太阳能、风能等自然资源的利用不充分，节能效率有待提高。3、缺乏有效调节措施，采光与通风状态不可控。4、自然采光装置与通风装置之间兼容性差，不能同时满足建筑的多重需求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种采光通风一体化建筑组合装置，其将建筑采光与通风融为一体，相互协同与互利，高效节能、绿色环保。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
5.一种采光通风一体化建筑组合装置，其特征在于：它包括安装在建筑结构上的通风筒，通风筒伸出建筑结构露于室外的室外端通过固定接口与叠合式集光集热通风器的底端连接，通风筒的中心安装下导光筒，通风筒的室内端伸入建筑结构室内悬空或延伸至楼板上或贯穿楼板延伸至下面楼层室内，下导光筒沿通风筒伸入建筑结构露于室内的室内端安装导光扣盖，导光扣盖上与下导光筒的室内端口相对地安装光漫射器，其中：
6.当通风筒的室内端伸入建筑结构室内悬空时，通风筒的室内端安装通风扣盖，通风扣盖上与通风筒的室内端口相对地设有室内风口，室内风口位置安装通风散流器；
7.当通风筒的室内端伸入建筑结构室内延伸至与楼板连接时，通风筒伸入室内的部分的侧壁上设有室内风口，室内风口位置安装通风散流器；
8.叠合式集光集热通风器包括弧形面的菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的底端与上宽下窄、漏斗状的上导光筒的顶端连接，上导光筒内由宽变窄的颈部形成聚光区域，上导光筒内处于聚光区域上面的空间形成集光腔而处于聚光区域下面的空间形成导光腔，上导光筒内与集光腔对应的内壁上安装集热板，上导光筒外设有外支撑框，上导光筒和外支撑框的底端共同与固定接口连接，上导光筒经由固定接口与下导光筒连通，上导光筒的外壁处于外支撑框内的部分上设有蓄热层，外支撑框的上部安装气流可控开闭百叶，气流可控开闭百叶外侧安装风口滤网，外支撑框的下部安装透明面板，外支撑框和其上的气流可控开闭百叶、透明面板与蓄热层之间形成通风道，通风道经由固定接口与通风筒连通，气流可控开闭百叶与室内的控制器连接。
9.本实用新型的优点是：
10.本实用新型将建筑采光与通风融为一体，相互协同与互利，最大程度地利用自然
资源，占用空间少，集光效率高，通风效果好，高效节能、绿色环保，可适应不同的建筑需求，适于推广。
附图说明
11.图1是本实用新型采光通风一体化建筑组合装置的第一实施例示意图。
12.图2是图1的a-a向剖面示意图。
13.图3是图1的b-b向剖面示意图。
14.图4是图1的c-c向剖视示意图(未示出建筑结构)。
15.图5是图1的d-d向剖面示意图。
16.图6是本实用新型采光通风一体化建筑组合装置的第二实施例示意图。
17.图7是图6的e-e向剖面示意图。
18.图8是图6的f-f向剖面示意图。
19.图9是图6的g-g向剖面示意图。
20.图10是本实用新型采光通风一体化建筑组合装置的第三实施例示意图。
21.图11是图10的h-h向剖面示意图。
具体实施方式
22.如图1至图11所示，本实用新型采光通风一体化建筑组合装置包括安装在建筑结构200上的通风筒，通风筒伸出建筑结构200露于室外的室外端通过固定接口90与叠合式集光集热通风器的底端连接，通风筒的中心安装下导光筒110，通风筒的室内端伸入建筑结构200室内悬空或延伸至楼板300上(即落地安装)或贯穿楼板300(一个或多个楼板300)延伸至下面楼层室内，下导光筒110沿通风筒伸入建筑结构200露于室内的室内端安装导光扣盖130，导光扣盖130上与下导光筒110的室内端口相对地安装光漫射器150，其中：
23.当通风筒的室内端伸入建筑结构200室内悬空时，参考图1、图6，通风筒的室内端安装通风扣盖140，通风扣盖140上与通风筒的室内端口相对地设有室内风口220，室内风口220位置安装通风散流器210；
24.当针对通风筒的室内端伸入建筑结构200室内延伸至楼板300上或贯穿楼板300延伸至下面楼层室内这两种情形，即通风筒的室内端伸入建筑结构200室内延伸至与楼板300连接时，参考图6、图10，通风筒伸入室内的部分(例如靠近楼板300的部分)的侧壁上设有室内风口220，室内风口220位置安装通风散流器210；
25.叠合式集光集热通风器包括用于聚集太阳光、弧形面的菲涅尔透镜10，菲涅尔透镜10呈向上凸起状，菲涅尔透镜10的底端与上宽下窄、漏斗状的上导光筒50的顶端连接(卡扣连接)，上导光筒50内由宽变窄的颈部形成聚光区域502，上导光筒50内处于聚光区域502上面的空间形成集光腔501而上导光筒50内处于聚光区域502下面的空间形成导光腔503，上导光筒50内与集光腔501对应的内壁上安装集热板20，上导光筒50外设有外支撑框51，上导光筒50和外支撑框51的底端共同与固定接口90连接，上导光筒50经由固定接口90与下导光筒110连通，上导光筒50的外壁处于外支撑框51内的部分上设有蓄热层60，外支撑框51的上部安装气流可控开闭百叶30，气流可控开闭百叶30外侧安装风口滤网40，气流可控开闭百叶30和风口滤网40所在位置形成室外风口，外支撑框51的下部安装透明面板(如玻璃或
其它透明材料的面板等)70，外支撑框51和其上的气流可控开闭百叶30、透明面板70与蓄热层60之间形成通风道，通风道经由固定接口90与通风筒连通，气流可控开闭百叶30经由线缆(图中未示出)与室内的控制器(图中未示出)连接。
26.在本实用新型中，外支撑框51、通风筒的外横截面为方形或圆形等，不受局限，上导光筒50、下导光筒110的横截面通常设计为圆形，但不受局限。
27.当外支撑框51的外横截面为方形时，外支撑框51形成的四个侧面分别朝向东、西、南和北四个方向，外支撑框51的上部至少在朝向南和北两个方向的侧面上安装气流可控开闭百叶30和风口滤网40，外支撑框51的下部至少在朝向东、西和南三个方向的侧面上安装透明面板70。
28.当然在实际设计时，外支撑框51的上部在朝向东和西两个方向的侧面上也可同时安装气流可控开闭百叶30和风口滤网40。在这里，气流可控开闭百叶30和风口滤网40是成对安装的，并且，南北方向上是同时安装气流可控开闭百叶30和风口滤网40的，可以根据当地不同的季节风向，控制风口处的气流可控开闭百叶30，从迎风面进风，从背风面出风，利用菲涅尔透镜10的流线形态，加强伯努利效应和烟囱效应，显著提升拔风效果。
29.在实际应用时，东西方向可以不安装气流可控开闭百叶30和风口滤网40，也可以根据需要同时安装或单独安装气流可控开闭百叶30和风口滤网40，加强自然通风效果，另外还可以根据需要连接主动式通风装置，如新风系统、机械通风系统、消防排烟系统等。
30.另外，外支撑框51的下部在朝向北方向的侧面上安装透明面板70或不透明面板均可。在本实用新型中，透明面板70的设计用于使通风道内形成温室效应的集热腔，可以显著提升此处的空气温度，加大通风道及通风筒顶与底之间的空气温差，形成良好的热压通风效果，同时也能够升温蓄热，起到节能的效果。
31.在实际设计中，外支撑框51的上部较佳设计为倾斜状，以使得安装后的气流可控开闭百叶30和风口滤网40略微倾斜朝上设置且与上导光筒50的上部形成一定夹角，在一定程度上具有改善通风效果的作用。
32.在本实用新型中，风口滤网40用于阻隔杂物飞虫、过滤空气污染物、净化空气，可设置为可外插拔的结构，以便定期清洗与更换，保障净化质量。气流可控开闭百叶30用于根据需求实时或适时调节自身百叶开闭状态及开闭程度，从而起到控制风量、风速的通风效果。风口滤网40、气流可控开闭百叶30为本领域的已有部件。
33.如图1至图5、图10，在实际设计中，外支撑框51和其上的气流可控开闭百叶30、透明面板70与蓄热层60之间形成的通风道可为一个环型通风道80，通风筒可为环型通风筒120，环型通风道80与环型通风筒120相连通。这种环型通风道80和环型通风筒120的设计可根据当地季节气候及风向分时段安排进风或排风。
34.进一步来说，当环型通风筒120的室内端伸入建筑结构200室内悬空时，环型通风筒120上安装的通风扣盖140与导光扣盖130连接成一体且通风扣盖140经由吊杆190固定在建筑结构200室内部分上，如图1所示：
35.当针对通风筒的室内端伸入建筑结构200室内延伸至楼板300上或贯穿楼板300延伸至下面楼层室内这两种情形，即环型通风筒120的室内端伸入建筑结构200室内延伸至与楼板300连接时，下导光筒110从环型通风筒120内弯曲伸出且导光扣盖130经由吊杆190固定在建筑结构200室内部分上，如图10所示。
36.如图6至图9，在实际设计中，外支撑框51和其上的气流可控开闭百叶30、透明面板70与蓄热层60之间形成的通风道可通过导热的通风道隔板801分隔成横截面呈类三角形状的第一通风道81和第二通风道82，其中，第一通风道81和第二通风道82中的一个与西北方向相对而另一个与东南方向相对，通风道隔板801使得第一通风道81和第二通风道82两者彼此不进行空气流通，但可通过通风道隔板801进行热交换，也可与蓄热层60进行热交换。同样，通风筒可经由通风筒隔板1201分隔成横截面呈类三角形状的第一通风筒121和第二通风筒122，第一通风道81与第一通风筒121相连通，第二通风道82与第二通风筒122相连通，第一通风筒121和第二通风筒122上均设有室内风口220。这种设计有通风道隔板801、通风筒隔板1201的结构可以根据当地季节气候及风向同时安排进风和排风。
37.进一步来说，当第一通风筒121和第二通风筒122的室内端伸入建筑结构200室内均悬空时，第一通风筒121和第二通风筒122上安装的通风扣盖140与导光扣盖130连接成一体且通风扣盖140经由吊杆190固定在建筑结构200室内部分上；
38.当针对通风筒的室内端伸入建筑结构200室内延伸至楼板300上或贯穿楼板300延伸至下面楼层室内这两种情形，即第一通风筒121和第二通风筒122的室内端伸入建筑结构200室内延伸至与楼板300连接时，下导光筒110从第一通风筒121和第二通风筒122内弯曲伸出且导光扣盖130经由吊杆190固定在建筑结构200室内部分上；
39.当针对通风筒的室内端伸入建筑结构200室内延伸至楼板300上或贯穿楼板300延伸至下面楼层室内这两种情形，即第一通风筒121和第二通风筒122中的一个的室内端伸入建筑结构200室内悬空而另一个的室内端伸入建筑结构200室内延伸至与楼板300连接时，第一通风筒121和第二通风筒122中伸入建筑结构200室内悬空的一个上安装的通风扣盖140与导光扣盖130连接成一体且通风扣盖140经由吊杆190固定在建筑结构200室内部分上，如图6所示。
40.在本实用新型中，菲涅尔透镜10、集热板20、蓄热层60、通风散流器210为本领域的已有部件，蓄热层60例如采用蓄热陶瓷。
41.菲涅尔透镜10设置在整个装置的顶部且位于中轴线上，集光效率做到了最大化，其形状、其内设置的透镜数量、放置角度，整个透镜的尺寸、排布等可根据当地日照特征合理设计。菲涅尔透镜10的主要作用是根据光无限“挤密”的特性(光在一个有限空间内，光子的数量是没有上限的，也就是光密度理论上是无限的)，将太阳光经过菲涅尔透镜10及集光腔501聚集于聚光区域502，并将光线通过光反射导入导光腔503，而光热则传导给蓄热层60，这样就可以在不改变光照传输能量的前提下，将上、下导光筒110的截面做合理的压缩，节约了光传输所占的空间，同时，进入集光腔501的太阳光热通过集热板20收集并传导给下面的蓄热层60及通风道，从而利用加热的通风道及蓄热层60强化通风道热压通风的效果，另外在冬季对经过通风道及蓄热层60进入室内的新风起到加热的作用，对经过通风道及蓄热层60排出室外的空气起到热交换、排风不排热的作用，节能效果明显，同时，若蓄热层60采用相变蓄热材料(如本领域已有的石墨有机复合相变材料)，还可以在夏季夜间对进入室内的新风起到一定的降温作用。
42.在实际安装时，上导光筒50、外支撑框51与固定接口90可一体成型，下导光筒110、通风筒通过榫卯方式与固定接口90的底端连接。通风扣盖140通过榫卯方式连接在通风筒伸入建筑结构200室内悬空的室内端上。导光扣盖130通过榫卯方式连接在下导光筒110的
室内端上。
43.榫卯方式实现的“榫卯”结构是在相连的两个结构上分别设置凹入插槽、凸出卡件，以使一个结构的凸出卡件紧锁在另一个结构的凹入插槽中，从而形成一稳固整体结构，无需焊接，安全可靠。
44.在本实用新型中，固定接口90外延有固定盘91，固定盘91上设有固定孔，固定接口90通过穿设于固定孔的紧固螺钉901实现在建筑结构200室外部分上的固定，固定接口90与上导光筒50、下导光筒110连接的部分的内表面覆盖一层高反光材料(如银或纳米膜)。
45.在实际设计中，固定接口90被密封盖100罩住，以实现防尘、防雨雪的目的。
46.在实际设计时，上导光筒50、下导光筒110为非透明导热材料(如铝等金属材料)制成且内表面覆盖一层高反光材料(如银或纳米膜)，通风筒为非透明材料制成(如铝等金属材料)。
47.如图1，通风筒伸入建筑结构200露于室内的部分上安装固定环180，固定环180通过固定螺钉181固定在建筑结构200室内部分上，以提高通风筒的稳固性。
48.参考图1，导光扣盖130上靠近光漫射器150的部位安装照明感应器160，导光扣盖130内安装人工光源170，照明感应器160和人工光源170与控制器连接。
49.照明感应器160和人工光源170为本领域已有器件。当照明感应器160检测到室内光照不够，即通过室外自然采光无法达到室内照明需求时，可通过控制器开启人工光源170，从而达到补充照明的作用。
50.在本实用新型中，光漫射器150用于将导入的自然光经过光线分配后照射在下方或侧方的空间中。光漫射器150为已有器件，其光源可以是单一的自然光，也可以是自然光与人工光源的组合。
51.在本实用新型中，导光扣盖130、通风扣盖140的结构形式不受局限，可根据自身安装位置合理设计，但应设有便于吊杆190安装的外延部分。
52.在本实用新型中，对于安装风口滤网40和气流可控开闭百叶30的情形，环型通风道80(或说第一通风道81和第二通风道82)为被动式通风。当然，也可通过外接主动式通风器来实现主动式通风模式(新风、排烟、排风等)。
53.参考图1来说明本实用新型的工作过程。
54.使用时，太阳光照射入菲涅尔透镜10，在菲涅尔透镜10的透镜组的折射和反射作用下，太阳光照形成光斑聚集于聚光区域502，并经由其反射传导入导光腔503，从而使光线向下传导，经过固定接口90、下导光筒110的传导后，最终通过光漫射器150射入室内。在太阳光照射入菲涅尔透镜10向下传导的同时，进入集光腔501的太阳光热通过集热板20被收集并传导给蓄热层60及通风道，聚光区域502逸出的光热也同时传导给蓄热层60及通风道。
55.与此同时，通过控制气流可控开闭百叶30，关闭迎风面风口，开启背风面风口，自然风压经叠合式集光集热通风器的诱导在背风面产生负压，导致显著的伯努利效应，通风道80起到拔风作用，同时，被太阳热能加热的通风道80强化了热压通风的效果，导致显著的烟囱效应，将室内空气从室内风口220吸入，依次经过通风散流器210进入通风筒120，继而进入通风道80，然后在室外风口的拔风效应和热压通风效应的双重作用下经由气流可控开闭百叶30及风口滤网40将室内污浊空气排出，完成通风排气功能。在上述整个过程中，使用者可通过控制器来调节气流可控开闭百叶30的百叶开闭和开闭大小，从而达到调节排出风
量大小、防止倒灌风的目的。并且，在上述整个过程中，蓄热层60可对经过其的空气气流起到换热的作用，从而达到节能的目的。
56.本实用新型的优点是：
57.1、本实用新型将采光与通风融为一体，相互协同与互利，在充分利用太阳能、风能等自然资源的同时，节能效率得到提高且明显优于目前已有的单一采光装置和通风装置。
58.2、本实用新型将进风与排风融为一体，且充分利用蓄热层产生的热交换作用，提升了热稳定性，既可以实现热回收，又可以强化热压通风，显著提升了通风换气效果及节能效率。
59.3、本实用新型使采光与通风状态可控，达到了高效、节能、绿色环保的目的。
60.4、本实用新型将聚光、导光、漫射有机结合起来，充分利用了光的特性，在集光效率显著提高的同时，缩小了导光筒(上、下导光筒)所占的物理空间。
61.5、本实用新型安装便捷，占据空间小，便于维修，经济环保。
62.6、本实用新型可以满足地下空间、大进深建筑等采光、通风不利情况下的建筑自然采光和通风的需求，充分利用了自然资源，提高了采光和通风效率，节能环保。
63.以上所述是本实用新型较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。