CN109057617B - 一种可变建筑表皮系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变建筑表皮系统，该系统包括：窗户模块；外百叶模块，所述外百叶模块设置在所述窗户模块外侧；驱动模块，所述驱动模块与所述窗户模块、外百叶模块传动连接；传感器模块，所述传感器模块包括设置在户外的户外单元和设置在户内的户内单元；以及控制模块，所述控制模块与所述传感器模块、驱动模块通讯连接。本发明的有益效果为实时监测每一户的温度、照度等变量，再将数据输入控制器，通过计算得出平衡室内热舒适度、光舒适度所需要达到的表皮状态，再由驱动模块控制建筑表皮构件运动达到此状态。

Description

一种可变建筑表皮系统

技术领域

本发明属于建筑设备领域，具体涉及一种可变建筑表皮系统。

背景技术

现有产品的传感器设置在室外，能够感应不同天气变量来控制帘片开合，例如光照、雨、风等，但对于室内的实时环境缺少感应及反馈。由于每一户的住户人数、房间功能、日常活动习惯等都不同，造成每一户的室内环境都会有区别。现有产品的传感器仅仅针对室外环境做出反馈，电动户外百叶运动的结果可能达不到满足室内舒适度所需的条件。

现有产品的控制系统较为简单，传感器将感应的讯息输入控制器，控制器再根据预先设定好的临界值来控制电机转动，完成百叶开合。例如当外界光照强度大于一定的数值时，控制器会接收到传感器输入的信号，控制百叶关闭。这种控制系统只保证了遮阳效果，而对百叶开合造成的室内温度、采光、视野等环境的影响没有进行综合考量，可能由于该产品的使用反而造成室内使用者的不舒适或建筑能耗的增加。

现有产品的作用是为了隔绝太阳辐射带来的热量，从而降低室内温度。然而厂家在设计时并没有考虑不同地区太阳高度角的区别，在使用时帘片的开合角度可能无法满足完全隔绝太阳直射的需求，造成室内温度没有得到有效控制。

现有产品仅针对炎热季节白天的遮阳，对于炎热季节夜晚的通风、过渡季节的遮阳以及寒冷季节的保温没有相对应的措施，年使用频率较低，使用时间较短。

现有产品的外门窗及电动户外百叶分开进行运动，无必然联系。即使电动户外百叶能够调节一部分室内环境，由于门窗的开合不受控制，导致很多情况下遮阳构件无法发挥最大的作用。例如，夏季炎热的白天电动户外百叶放下用来遮阳，但如果窗户开启，室内空气依旧会与室外炎热的空气发生热交换，导致室内温度升高，无法达到降温的目的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种可变建筑表皮系统，本发明能够实时监测每一户的温度、照度等变量，再将数据输入控制模块，通过计算得出平衡室内热舒适度、光舒适度所需要达到的表皮状态，再由驱动模块控制建筑表皮(包括窗户模块和外百叶模块)运动达到此状态。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可变建筑表皮系统，该系统包括：

窗户模块；

外百叶模块，所述外百叶模块设置在所述窗户模块外侧；

驱动模块，所述驱动模块与所述窗户模块、外百叶模块传动连接；

传感器模块，所述传感器模块包括设置在户外的户外单元和设置在户内的户内单元；以及

控制模块，所述控制模块与所述传感器模块、驱动模块通讯连接。

所述户外单元包括第一温度传感器，用来获取实时户外温度，所述户内单元包括第二温度传感器，用来获取实时户内温度。

所述户外单元包括第一照度传感器，用来获取实时户外照度，所述户内单元包括第二照度传感器，用来获取实时户内照度。

所述户外单元包括风速传感器和/或雨水传感器。

所述户内单元包括红外传感器。

所述控制模块包括输入单元、存储单元、显示单元和计算单元，所述输入单元与所述存储单元电连接，所述存储单元与所述显示单元、计算单元电连接，所述计算单元与所述传感器模块、驱动模块通讯连接，所述存储单元中设置有若干地理坐标、时间信息，所述显示单元用来显示所述地理坐标、时间信息，所述输入单元用来接收来自外界的对所述地理坐标的选择指令和时间信息调整指令，所述计算单元根据选择的地理指标和调整后的时间信息得出实地实时的太阳方位。

所述窗户模块中包括若干种类的窗户单元，所述窗户单元分别与所述驱动模块传动连接。

所述窗户模块包括角度控制单元、窗户单元，所述角度控制单元与所述驱动模块、窗户单元传动连接，用来控制所述窗户单元的开启角度。

所述外百叶模块包括俯仰单元、自转单元、伸缩单元，使得所述外百叶模块能够俯仰运动、自转运动和伸缩运动。

所述驱动模块包括若干电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明设置了室外及室内传感器，实时监测每一户的温度、照度等变量，再将数据输入控制模块，通过计算得出平衡室内热舒适度、光舒适度所需要达到的窗户模块、外百叶模块状态，再由驱动模块控制窗户模块、外百叶模块运动达到此状态，室内传感器的引入能够使建筑表皮构件的运动与每一户的室内环境状况紧密结合，具有更强的针对性；

2、本发明的控制器有一套完整全面的系统，能够根据室内及室外的不同环境变量(光照、温度、风速等)综合计算得出满足室内热舒适度、光舒适度以及视野所需要的建筑表皮构件的变化方式，再将信号输入驱动模块进行表皮构件的运动，保证采光、遮阳、视野等需求与建筑能耗的平衡；

3、本发明的外百叶模块能够根据不同地区的太阳高度角及方位角实时调节开合，有更强的地域适应性，通过输入所在地的地理位置，计算出每一个时刻的太阳高度角及方位角，进而转动表皮构件开合的角度，达到最佳的遮阳效果；

4、本发明的外百叶模块能够通过机械运动在水平向和垂直向之间转变，在正午时段为水平状态，遮挡南向的太阳辐射，在早上及傍晚为垂直状态，遮挡东西向的太阳辐射，对于一天中不同时段、不同高度的阳光的遮挡具有更强的适应性；

5、本发明设计的外百叶模块，能够兼顾炎热季节的遮阳以及寒冷季节的保温，全年皆可使用，尤其适合夏热冬冷地区，在炎热季节的白天，外百叶模块张开以阻挡太阳辐射，夜晚收叠以便散热和通风，在寒冷季节的白天，外百叶模块收叠，保证最大量的阳光射入，夜晚完全闭合，形成一道保温层，阻止热量的散失，在过渡季节的白天，外百叶模块在太阳辐射量过高时张开，其余时间收叠，夜晚在有室内保温需要时完全闭合，其余时间收叠；

6、本发明不仅设计了外百叶模块，还包括了窗户模块的设计。传感器将室内外环境变量输入控制模块后，控制模块通过预设的程序判断得出改善室内环境的门窗开合方式，再由驱动模块控制窗户模块进行运动，例如，在炎热季节的白天，窗户模块关闭以隔绝室内外热交换，在炎热季节的夜晚，窗户模块开启进行夜间通风降温，窗户模块与外百叶模块的协同作用，能够最大化利用外百叶模块的气候适应性，保证室内的舒适度，减少建筑能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的控制流程示意图。

图4为图3中虚线上部的局部放大图。

图5为图3中虚线下部的局部放大图。

图6为百叶整体被主动臂拉起时的整体结构示意图。

图7为主动臂的一种实现方式结构示意图。

图8为主动臂采用图7中实现方式时的俯视示意图。

图9为主动臂采用另一种实现方式的结构示意图。

图10为图9中主动臂的结构示意图。

图11为图9中A处的放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

如图1-2所示，本实施例提供一种可变建筑表皮系统，该系统包括：

窗户模块100；

外百叶模块200，所述外百叶模块200设置在所述窗户模块100外侧；

驱动模块，所述驱动模块与所述窗户模块100、外百叶模块200传动连接；

传感器模块，所述传感器模块包括设置在户外的户外单元310和设置在户内的户内单元320；以及

控制模块400，所述控制模块400与所述传感器模块、驱动模块通讯连接。

作为优选，本实施例所述户外单元310包括第一温度传感器，用来获取实时户外温度，所述户内单元320包括第二温度传感器，用来获取实时户内温度。

作为优选，本实施例所述户外单元310包括第一照度传感器，用来获取实时户外照度，所述户内单元320包括第二照度传感器，用来获取实时户内照度。

作为优选，本实施例所述户外单元310包括风速传感器和/或雨水传感器。

作为优选，本实施例所述户内单元320包括红外传感器。

作为优选，本实施例所述控制模块400包括输入单元、存储单元、显示单元和计算单元，所述输入单元与所述存储单元电连接，所述存储单元与所述显示单元、计算单元电连接，所述计算单元与所述传感器模块、驱动模块通讯连接，所述存储单元中设置有若干地理坐标、时间信息，所述显示单元用来显示所述地理坐标、时间信息，所述输入单元用来接收来自外界的对所述地理坐标的选择指令和时间信息调整指令，所述计算单元根据选择的地理指标和调整后的时间信息得出实地实时的太阳方位。

作为优选，本实施例所述窗户模块100中包括若干种类的窗户单元110，所述窗户单元110分别与所述驱动模块传动连接。

作为优选，本实施例所述窗户模块100包括角度控制单元、窗户单元110，所述角度控制单元与所述驱动模块、窗户单元110传动连接，用来控制所述窗户单元110的开启角度。

作为优选，本实施例所述外百叶模块200包括俯仰单元、自转单元、伸缩单元，使得所述外百叶模块200能够俯仰运动、自转运动和伸缩运动。

作为优选，本实施例所述驱动模块包括若干电机。

本实施例中，控制模块按照图3-5所示控制帘片与窗户，所述帘片对应外百叶模块，所述窗户对应窗户模块。

本实施例所述外百叶模块与驱动模块构成一可俯仰、自转、伸缩的装置，具体地，包括：

一种具有多种调整姿态的百叶帘，如图6-11所示，该百叶帘包括：

顶部梁1，所述顶部梁1设置在门窗的上部；

底部梁2，所述底部梁2平行于所述顶部梁1设置；

若干驱动臂3，所述驱动臂3的两端分别铰接在所述顶部梁1与底部梁2上，所述驱动臂3包括若干层依次套设的套筒31；

若干百叶4，所述百叶4包括若干间隔设置且相互平行的第一杆41与第二杆42，所述第一杆41的一端固定连接在所述套筒31中；

拉杆5，所述拉杆5与处于同一高度的所有的所述第一杆41的另一端铰接；以及

驱动装置，所述驱动装置与任一所述驱动臂3连接，与所述驱动装置连接的所述驱动臂3作为主动臂，其他所述驱动臂3作为从动臂，所述驱动装置包括俯仰驱动模块、自转驱动模块、伸缩驱动模块，所述俯仰驱动模块与所述主动臂连接，用来驱动所述主动臂俯仰，所述自转驱动模块与所述主动臂连接，用来驱动所述主动臂自转，所述伸缩驱动模块与所述主动臂连接，用来驱动所述主动臂伸缩。

所述驱动装置包括电机6，用来向所述俯仰驱动模块、自转驱动模块、伸缩驱动模块提供动力。

所述俯仰驱动模块包括第一转盘71、第二转盘72，所述第一转盘71固定在所述电机6的主轴上，所述第二转盘72转动设置在所述电机6的主轴上，所述第一转盘71、第二转盘72相对的一侧上设置有相互配合的齿状结构，所述第二转盘72的另一侧固定连接有第一卷筒73，所述俯仰驱动模块包括滚轮74，所述滚轮74固定连接在所述主动臂上，所述滚轮74与所述第一卷筒73之间通过第一绳连接。

所述自转驱动模块包括第三转盘81、第四转盘82，所述第三转盘81固定在所述电机6的主轴上，所述第四转盘82转动设置在所述电机6的主轴上，所述第三转盘81、第四转盘82相对的一侧上设置有相互配合的齿状结构，所述第四转盘82的另一侧固定连接有第二卷筒83，所述主动臂上固定连接有圆环84，所述顶部梁1上铰接设置有滑轨85，所述圆环84容置在所述滑轨85中滑动，所述顶部梁1上设置有第一滑轮组86，所述第一滑轮组86与所述第二卷筒83上布设有第二绳，所述第二绳包括围绕所述主动臂的圆弧段87，所述圆弧段87上固定有移动块88，所述自转驱动模块包括连接环89，所述连接环89为圆弧状，所述连接环89的一端固定连接在所述主动臂上，所述连接环89的另一端穿过所述移动块88。

所述伸缩驱动模块包括第五转盘91、第六转盘92，所述第五转盘91固定在所述电机6的主轴上，所述第六转盘92转动设置在所述电机6的主轴上，所述第五转盘91、第六转盘92相对的一侧上设置有相互配合的齿状结构，所述第六转盘92的另一侧设置有第三卷筒93。

所述第三卷筒93上设置有第三绳，所述伸缩驱动模块还包括与所述第三绳相配合的第二滑轮组94。

所述伸缩驱动模块包括有丝杆95，所述丝杆95的主轴与所述第三卷筒93通过第四绳连接，所述伸缩驱动模块包括有液压缸，所述液压缸的储油腔体与所述主动臂的各个套筒31连通，所述液压缸的活塞杆与所述丝杆95的直线移动部固定连接。

所述百叶4采用泡沫铝制成。

所述电机6为双向旋转电机。

所述电机6为高扭矩减速电机。

本百叶帘的使用方法为：

在俯仰方向上，第一转盘与第二转盘的齿状结构相互咬合后，第一卷筒带动第一绳转动，第一绳使得滚轮转动，滚轮带动主动臂在俯仰方向上转动，主动臂带动其他从动臂转动，转动过程中，连接环在移动块中滑动，滑轨在顶部梁中跟随转动；

在自转方向上，第三转盘与第四转盘的齿状结构相互咬合后，第二卷筒带动第二绳转动，第二绳带动移动块在圆弧段的范围内移动，移动块带动连接环的一端转动，则连接环的另一端固定的主动臂被牵连转动，主动臂转动的同时，通过拉杆百叶上的第一杆带动其它从动臂一起自转；

在伸缩方向上，有两种实现方式，第一种，第五转盘与第六转盘的齿状结构相互咬合后，第三卷筒带动第四绳转动，第四绳带动丝杆的主轴转动，从而使得丝杆的直线移动部移动，直线移动部挤压或者抽缩液压缸的储油腔体，各层套筒作为储油腔体的部分活动构成，在丝杆的挤压力或者空气的压力下，各层套筒实现伸长或者缩短；第二种，第五转盘与第六转盘的齿状结构相互咬合后，第三卷筒带动第三绳转动，第三绳配合固定在套筒、顶部梁上的第二滑轮组实现对主动臂的伸缩控制。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (8)

1.一种可变建筑表皮系统，其特征在于，该系统包括：

窗户模块（100）；

外百叶模块（200），所述外百叶模块（200）设置在所述窗户模块（100）外侧；

驱动模块，所述驱动模块与所述窗户模块（100）、外百叶模块（200）传动连接；

传感器模块，所述传感器模块包括设置在户外的户外单元（310）和设置在户内的户内单元（320）；以及

控制模块（400），所述控制模块（400）与所述传感器模块、驱动模块通讯连接；

所述控制模块（400）包括输入单元、存储单元、显示单元和计算单元，所述输入单元与所述存储单元电连接，所述存储单元与所述显示单元、计算单元电连接，所述计算单元与所述传感器模块、驱动模块通讯连接，所述存储单元中设置有若干地理坐标、时间信息，所述显示单元用来显示所述地理坐标、时间信息，所述输入单元用来接收来自外界的对所述地理坐标的选择指令和时间信息调整指令，所述计算单元根据选择的地理指标和调整后的时间信息得出实地实时的太阳方位；

所述外百叶模块（200）包括俯仰单元、自转单元、伸缩单元，使得所述外百叶模块（200）能够俯仰运动、自转运动和伸缩运动；

所述外百叶模块与驱动模块构成一俯仰、自转、伸缩的装置，具体地，包括：

顶部梁（1），所述顶部梁（1）设置在门窗的上部；

底部梁（2），所述底部梁（2）平行于所述顶部梁（1）设置；

若干驱动臂（3），所述驱动臂（3）的两端分别铰接在所述顶部梁（1）与底部梁（2）上，所述驱动臂（3）包括若干层依次套设的套筒（31）；

若干百叶（4），所述百叶（4）包括若干间隔设置且相互平行的第一杆（41）与第二杆（42），所述第一杆（41）的一端固定连接在所述套筒（31）中；

拉杆（5），所述拉杆（5）与处于同一高度的所有的所述第一杆（41）的另一端铰接；以及

驱动装置，所述驱动装置与任一所述驱动臂（3）连接，与所述驱动装置连接的所述驱动臂（3）作为主动臂，其他所述驱动臂（3）作为从动臂，所述驱动装置包括俯仰驱动模块、自转驱动模块、伸缩驱动模块，所述俯仰驱动模块与所述主动臂连接，用来驱动所述主动臂俯仰，所述自转驱动模块与所述主动臂连接，用来驱动所述主动臂自转，所述伸缩驱动模块与所述主动臂连接，用来驱动所述主动臂伸缩；

所述驱动装置包括电机（6），用来向所述俯仰驱动模块、自转驱动模块、伸缩驱动模块提供动力；

所述俯仰驱动模块包括第一转盘（71）、第二转盘（72），所述第一转盘（71）固定在所述电机（6）的主轴上，所述第二转盘（72）转动设置在所述电机（6）的主轴上，所述第一转盘（71）、第二转盘（72）相对的一侧上设置有相互配合的齿状结构，所述第二转盘（72）的另一侧固定连接有第一卷筒（73），所述俯仰驱动模块包括滚轮（74），所述滚轮（74）固定连接在所述主动臂上，所述滚轮（74）与所述第一卷筒（73）之间通过第一绳连接；

所述自转驱动模块包括第三转盘（81）、第四转盘（82），所述第三转盘（81）固定在所述电机（6）的主轴上，所述第四转盘（82）转动设置在所述电机（6）的主轴上，所述第三转盘（81）、第四转盘（82）相对的一侧上设置有相互配合的齿状结构，所述第四转盘（82）的另一侧固定连接有第二卷筒（83），所述主动臂上固定连接有圆环（84），所述顶部梁（1）上铰接设置有滑轨（85），所述圆环（84）容置在所述滑轨（85）中滑动，所述顶部梁（1）上设置有第一滑轮组（86），所述第一滑轮组（86）与所述第二卷筒（83）上布设有第二绳，所述第二绳包括围绕所述主动臂的圆弧段（87），所述圆弧段（87）上固定有移动块（88），所述自转驱动模块包括连接环（89），所述连接环（89）为圆弧状，所述连接环（89）的一端固定连接在所述主动臂上，所述连接环（89）的另一端穿过所述移动块（88）；

所述伸缩驱动模块包括第五转盘（91）、第六转盘（92），所述第五转盘（91）固定在所述电机（6）的主轴上，所述第六转盘（92）转动设置在所述电机（6）的主轴上，所述第五转盘（91）、第六转盘（92）相对的一侧上设置有相互配合的齿状结构，所述第六转盘（92）的另一侧设置有第三卷筒（93）；

所述第三卷筒（93）上设置有第三绳，所述伸缩驱动模块还包括与所述第三绳相配合的第二滑轮组（94）；

所述伸缩驱动模块包括有丝杆（95），所述丝杆（95）的主轴与所述第三卷筒（93）通过第四绳连接，所述伸缩驱动模块包括有液压缸，所述液压缸的储油腔体与所述主动臂的各个套筒（31）连通，所述液压缸的活塞杆与所述丝杆（95）的直线移动部固定连接。

2.根据权利要求1所述的可变建筑表皮系统，其特征在于，所述户外单元（310）包括第一温度传感器，用来获取实时户外温度，所述户内单元（320）包括第二温度传感器，用来获取实时户内温度。

3.根据权利要求1所述的可变建筑表皮系统，其特征在于，所述户外单元（310）包括第一照度传感器，用来获取实时户外照度，所述户内单元（320）包括第二照度传感器，用来获取实时户内照度。

4.根据权利要求1所述的可变建筑表皮系统，其特征在于，所述户外单元（310）包括风速传感器和/或雨水传感器。

5.根据权利要求1所述的可变建筑表皮系统，其特征在于，所述户内单元（320）包括红外传感器。

6.根据权利要求1所述的可变建筑表皮系统，其特征在于，所述窗户模块（100）中包括若干种类的窗户单元（110），所述窗户单元（110）分别与所述驱动模块传动连接。

7.根据权利要求1所述的可变建筑表皮系统，其特征在于，所述窗户模块（100）包括角度控制单元、窗户单元（110），所述角度控制单元与所述驱动模块、窗户单元（110）传动连接，用来控制所述窗户单元（110）的开启角度。

8.根据权利要求1所述的可变建筑表皮系统，其特征在于，所述驱动模块包括若干电机。