CN108029390A - 一种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，包括上侧水平挡板、下侧水平挡板、转动装置、种植槽、自动喷灌装置、排水装置和控制装置；转动装置包括转轴、电动推杆、电动推杆支杆、太阳能光伏板、蓄电池和网格；转轴下端连接在种植槽内，转轴上端设置连接上侧水平挡板上，从种植槽的外边缘处往上竖直设有网格，网格固定在转轴上，转轴上端布置固定构件，固定构件与网格上端连接，种植槽与电动推杆支杆连接的，电动推杆连接电动推杆支杆，电动推杆还与蓄电池连接，太阳能光伏板连接蓄电池。本发明通过转轴及电动推杆来智能控制装置转向，来实现对拉网垂直绿化整体智能调节，以调整控制整个拉网垂直绿化的遮阳效果。

Description

一种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置
技术领域
本发明涉及一种建筑外遮阳装置，特别是涉及一种可智能遥控的、可调控转动的、并且采用拉网垂直绿化作为遮阳材料的建筑凸窗外遮阳装置，属于建筑技术领域。
背景技术
随着国家行业标准《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ 75-2012)的实施，建筑的东、西向的外立面强制要求采用外遮阳措施。而常用的窗口外遮阳的措施之一就是卷帘遮阳，相对而言窗户外遮阳的装置的形式比较单一，导致建筑外立面比较无趣呆板。另外把拉网垂直绿化和凸窗相互结合一体化，除了采用“活”的建筑材料——植被来进行遮阳材料，比较有创新之外，更加增加了建筑空间中的绿化空间，有着滞留雨水、缓解城市热岛效应、降低温度、净化空气、增加城市绿化空间多样的优点。在当今时代，人们对人居环境质量的要求越来越高，尤其在绿化上，能够很大地提升人居环境质量，同时也拉进人与自然的距离。
中国实用新型专利201620646321.3公开了一种百叶式墙面垂直绿化装置，主要通过支撑框安装在外墙上的连接机构，设置在支撑框内的植物种植模块，并且由多个垂直绿化遮阳板构成，并且能够配合驱动机构转动。但是该实用新型在植物种植的成本、养护管理上不能实现自能化管理。
中国实用新型专利201621047216.4公开发明了一种绿化种植外遮阳幕墙***，遮阳板及骨架固定在玻璃幕墙外侧上，遮阳板用于种植草本植物，更新了传统幕墙水平外遮阳百页的构造做法，把百叶替换成可栽种草皮的遮阳板。该专利技术以覆盖植被的遮阳百叶作为遮阳装置，不仅增加了遮阳百叶的称重，在转动驱动复杂、制备成本高。
发明内容
本发明的目的在于解决低层或多层建筑外凸窗遮阳、丰富建筑外立面、增加建筑、城市绿化空间、智能遥控的问题，提供一种智能控制程度高，转动驱动简单便利，增加建筑的垂直绿化空间，利用挂网垂直绿化与建筑外凸窗一体化结合的太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置。
本发明装置用于建筑凸窗的外遮阳，以改善低层和多层建筑外凸窗的遮阳和建筑外立面的问题，同时，增添更多生态效益及景观美感度。
本发明通过室外的太阳辐射探头、温度探头与用户设定的太阳辐射、空气温度这两个参数的上限数值进行对比之后，在室内通过数据线传递指令而进行智能控制凸窗外部遮阳绿化装置调整转动成180°(遮阳)、45°(半遮阳)及90°(采光)，以简单便捷对窗户遮阳及采光进行选择，而外层的挂网能有效地保证植物绿化生长及外放装置的稳定，且种植槽上方设置自动喷灌的水管***和其种植槽内底部连接排水管***，便于建筑外挂植物的养护和管理；自动喷灌***还能通过电磁阀连接室内的控制面板，来控制自动喷灌的频率和强度。另外还通过外侧的太阳能光伏板提供装置转动的动力，将有效降低建筑耗电量，有效地改善室内的光热环境、提高人居环境质量及减少空调的耗电量。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
一种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，包括上侧水平挡板、下侧水平挡板、转动装置、种植槽、自动喷灌装置、排水装置和控制装置；所述转动装置包括转轴、电动推杆、电动推杆支杆、太阳能光伏板、蓄电池和网格；凸窗往外挑出，上下端分别设有上侧水平挡板和下侧水平挡板；种植槽设置在下侧水平挡板上，转轴下端连接在种植槽内，转轴上端设置连接上侧水平挡板上，从种植槽的外边缘处往上竖直设有网格，网格固定在转轴上，转轴上端布置固定构件，固定构件与网格上端连接，种植槽与电动推杆支杆连接的，电动推杆连接电动推杆支杆，电动推杆还与蓄电池连接，太阳能光伏板连接蓄电池；
所述自动喷灌装置包括主水管、喷头、支架和电磁阀；电磁阀设置在主水管上，主水管上设有至少一个喷头，主水管通过支架设置在种植槽的上端；
所述排水装置包括排水软管和排水管，排水软管设置在种植槽的底部，排水软管与排水管连接，排水管与建筑排水***管道连接；
所述控制装置包括计算器、控制面板、太阳辐射探头、温度探头、电磁阀和蓄电池；计算器分别与太阳辐射探头、温度探头、电磁阀、蓄电池和控制面板连接。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述的主水管选用8/12mmPVC毛管；所述喷头选用滴管喷头；所述电磁阀选用ZY-F07电磁阀。
优选地，所述的种植槽的长为550-600mm，宽为450-500mm，深度为500-600mm；种植槽的材质选用塑料。
优选地，所述喷头的个数为3-4个，每个喷头设置在攀爬植物的上端。
优选地，所述的网格为60×60mm-80×80mm的荷兰网，由塑后粗度为3-4mm的铁丝网制成。
优选地，所述的攀爬植物为使君子、炮仗花、金银花、羊蹄藤、紫藤、常春藤和薜荔中的一种或多种。
优选地，所述的排水软管的直径为20-30mm，所述的排水管为白色的pvc塑料管。
优选地，所述的电动推杆选用安迪特的ANT-38有线遥控防水电动推杆。
优选地，所述的计算器为可编程单片机；太阳能光伏板选用苏州慧之杰光伏科技有限公司的TALLMAX-PE14A。
优选地，所述的太阳辐射探头选用LI200X硅辐射仪，温度探头选用铜-康铜热电偶。
本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明在对建筑凸窗进行外部遮阳的同时，把凸窗的外部构件与拉网垂直绿化相互结合成一体化的生态凸窗装置，极大丰富了建筑外立面和凸窗的遮阳样式的做法，而且像使君子、炮仗花、紫藤及金银花的藤本植物在不同时节将会开花，使得外墙上的植被有季节性变化，体现人工和智能相结合。
(2)本发明设计了由转轴、电动推杆、电动推杆支杆、太阳能光伏板、蓄电池和网格组成的转动装置，配合计算器、太阳辐射探头及温度探头实现主要由网格和攀爬植物组成的挂网垂直绿化装置不同程度的转动，全自动实现遮阳、采光不同情况的自我调控，优化用户生活质量；通过室外感应器的太阳辐射探头及温度探头变化范围，将数据输送到计算器来进行判断应该采取遮阳还是采光措施，再通过控制面板及数据线传送指令到电动推杆上，从而控制挂网垂直绿化装置调整转动。
(3)本发明将整个凸窗外遮阳装置进行一体化生态设计，便于安装操作、易于施工。另外本发明利用了太阳能来驱动装置，达到了节省电量的绿色节能作用。
(4)本发明充分利用植被的降温节能的特性来实现建筑外部凸窗遮阳装置的生态化和个性化。本发明特备适用于夏季太阳辐射强烈的地区，能降低建筑室内的温度和减少使用时间，节省空调电量；在遮挡太阳辐射的同时，又有净化空气、缓解城市热岛效应、滞留雨水增加城市绿化空间的优势。
附图说明
图1为本发明的一种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置180°遮阳的剖面结构示意图。
图2为图1的90°采光的剖面结构示意图。
图3为图1的180°遮阳俯视结构示意图。
图4为图1的45°半遮阳俯视结构示意图。
图5为图1的90°采光阳俯视结构示意图。
图6为图1的180°遮阳俯视电动推杆结构示意图。
图7为图1的45°半遮阳俯视电动推杆结构示意图。
图8为图1的90°采光俯视电动推杆结构示意图。
图9为图1的计算器逻辑云运算流程图。
图中示出：上侧水平挡板1、下侧水平挡板2、转轴3、电动推杆4、电动推杆支杆5、太阳能光伏板6、蓄电池7、种植槽8、网格9、主水管10、喷头11、支架12、电磁阀13、排水软管14、排水管15、太阳辐射探头16、温度探头17、计算器18、控制面板19。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限性于实施方式表示的范围。
如图1、2、3、6所示，一种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，包括上侧水平挡板1、下侧水平挡板2、转动装置、种植槽8、自动喷灌装置、排水装置和控制装置；转动装置包括转轴3、电动推杆4、电动推杆支杆5、太阳能光伏板6、蓄电池7和网格9；凸窗往外挑出，上下端分别设有上侧水平挡板1和下侧水平挡板2；种植槽8设置在下侧水平挡板2上，转轴3一端设有在种植槽8内，另一端设置在上侧水平挡板1上，从种植槽的外边缘处网上竖直设有网格9，网格9固定在转轴3上，转轴3上端布置固定构件，用于固定网格9上端，转轴3也起到支撑架作用。种植槽8与电动推杆支杆5连接的，电动推杆4连接电动推杆支杆5，电动推杆4还与蓄电池7连接，太阳能光伏板6连接蓄电池7。
自动喷灌装置包括主水管10、喷头11、支架12和电磁阀13；电磁阀13设置在主水管10上，主水管10上设有至少一个喷头11，主水管10通过支架13设置在种植槽8的上端。
排水装置包括排水软管14和排水管15，排水软管14设置在种植槽8的底部，排水软管14与排水管15连接，排水管与建筑排水***管道连接。
控制装置包括计算器18、控制面板19、太阳辐射探头16、温度探头17、电磁阀13和蓄电池7；计算器18分别与太阳辐射探头16、温度探头17、电磁阀13、蓄电池7和控制面板19连接。
计算器18通过数据线将信息传送到蓄电池7，再连接控制电动推杆4拉动电动推杆支杆5，电动推杆支杆5在带动攀爬植物、种植槽8和网格9一起绕转轴3；计算器18优选设置在室内墙上，太阳辐射探头16、温度探头17优选安装在上侧水平挡板1外侧的，太阳辐射探头16和温度探头17与计算器18相接，将室外的太阳辐射和空气温度的数据传送至计算器18，计算器进行比较分析之后，与用户设定两个参数的上限值进行比较，如果比用户设定的数值要大，则判断为遮阳。
自动溉灌装置中的电磁阀13连接计算器18，再接控制面板19，可人工设定喷灌频率及强度。
为防止种植槽浸水影响到根部的生长，在种植槽底部安装了排水软管14，排水管软管通过排水管15与建筑排水***管道相接。排水软管14随同种植槽转动，使用软管材质，方便一体化转动。
为了方便攀爬植物的生长、养护及管理，在种植槽内往外边缘处竖立网格9，转轴3上端相应布置网格上方固定构件，以便能同时统一转动拉网垂直绿化整体；自动喷灌装置高架在种植槽8之上，将不受种植槽转动的影响。
本发明装置所在的凸窗外部围栏的外侧黏贴太阳能光伏板6，接到蓄电池7再接到电动推杆4，蓄电池另一端连接室内控制面板19接收计算器18指令，而以太阳能驱动电动推杆。在室内使用控制面板19，来调节装置对室外太阳辐射及空气温度的检测、判断的频率，及对自动喷灌***喷淋的频率及强度设定。
格网9、排水软管14、转轴3、种植槽8和攀爬植物构成一体化种植装置，计算器18发出指令后，通过数据线连接到蓄电池7再接到电动推杆4拉动电动推杆支杆5来调节上述的一体化种植槽装置，使得垂直绿化装置统一转动180°、45°及90°，以达到智能遮阳的效果同时也不对攀爬植物的生长造成影响，更不影响架于种植槽上方的自动喷灌***。
用以养护管理的自动喷灌***通过支架12把喷灌***架在种植槽8之上，并且从主水管10分支伸出喷头11到每个种植槽之中，有着不受到垂直绿化装置转动影响的优势；其主水管10与电磁阀13相连，电磁阀13又与计算器18相接，通过控制面板19操作来决定自动喷灌***的频率和强度，以达到智能控制。主水管10可选用8/12mmPVC毛管，喷头可选用滴管喷头，电磁阀13可选用ZY-F07电磁阀小型的园林使用的电磁阀。
种植槽8的材质优选为塑料，种植槽优选长550-600mm，宽450-500mm，深度500-600mm，在种植槽内长边底部固定支撑垂直格网9，种植槽内底部连接排水软管14，种植槽8由转轴3贯穿及支撑、电动推杆连接。一个种植槽8种植3到4株种植苗。
拉网结构网格9为塑后粗度为3-4mm的铁丝网做成的格网，网孔可采用60*60mm-80*80mm以内的荷兰网。
所述的攀爬植物的选择使君子、炮仗花、金银花、羊蹄藤、紫藤、常春藤、薜荔(针对华南地区)，单一种植某种类型，也可混合种植多种类型植物，一个种植槽种植3到4株种植苗。
排水软管14采用直径20-30mm，一端连接到种植槽8底部，另一端连接白色的pvc塑料排水管15，统一连接到建筑的排水***中。
电动推杆4其主要通过连接蓄电池7再接到计算器18，以在接收指令后，从而拉动种植槽8连接的电动推杆支杆5，从而完成垂直绿化装置转动。电动推杆型号可选用安迪特的ANT-38有线遥控防水电动推杆。
计算器15为可编程单片机。
以太阳能驱动的太阳能光伏板6通过蓄电池7为电动推杆4提供能量，太阳能转化的电能储存在蓄电池7内，蓄电池7再与电动推杆4相连接。太阳能光伏板6可选用苏州慧之杰光伏科技有限公司的TALLMAX-PE14A。
太阳辐射探头16可选用LI200X硅辐射仪，温度探头18可选用铜-康铜热电偶。
如图3、4、5所示，带有种植槽的平面示意图、45°转向平面示意图、90°转向平面示意图，显示整个垂直绿化装置转动情况。
如图6、7、8所示，去掉种植槽、排水装置及灌溉装置之后只剩下电动推杆装置的平面示意图、45°转向平面示意图、90°转向平面示意图，显示整个太阳能驱动电动推杆的运作过程。
如图9所示，通过室外的太阳辐射探头及温度探头采取室外太阳辐射和空气温度，并与室内用户所设定的参数的上限数值对比分析，判断应该采取遮阳还是采光措施，再通过控制面板及数据线传送指令到蓄电池7再接通电动推杆4上，从而控制垂直绿化装置调整转动，以达到180°遮阳、45°半遮阳以及90°采光三种模式的遮阳采光效果，拥有智能控制遮阳及采光的优势。遮阳状态下，计算器18把命令通过数据线传送至蓄电池7，以控制电动推杆4拉动电动推杆支杆5，围绕转轴3，攀爬植物、种植槽8和网格9一起转动至180°开展遮阳模式；反之，则需要采光或半采光；计算器18每隔3-4小时重复检测、判断和控制的过程一次，在通过计算器18对比分析后，选择垂直绿化遮阳或采光效果，可选绿化180°遮阳(图3)、绿化45°半遮阳(图4)、绿化90°(图5)，达到智能控制。
本发明通过贴在外侧的太阳能光伏板为电动推杆提供能量，从而使用了太阳能驱动，节省了耗电量。
本发明除了能避免建筑外遮阳统一呆板的遮阳形式之外，还能提升人居环境，增添城市绿化空间，拉进人与自然的距离，并且在植物选型上能够选择有花开落叶的植被，来达到景观季节性变化的美观。
本发明也对用于遮阳的“活”的建筑材料——植被的养护和管理进行简化，通过自动喷灌***在室内使用操作盘来控制灌溉的时间，另外自动喷灌***连接太阳能收集板为其提供电量，既能节省能源消耗；此外还通过排水***及时对种植槽内多余水分排除。
在城市化日益高度发展的时代，很多绿化绿地空间都被占据作为城市开发的空间，当城市中严重缺乏绿化空间的时候，便会出现严重的“城市病”，因此在日后城市化高度发展的未来，立体绿化与建筑相结合将越来越是一种迎合时代的趋势，尤其是垂直绿化和建筑的***护构件相结合一体化，更是有着很大的前景。
本发明在对建筑凸窗进行外部遮阳的同时，把凸窗的外部构件与拉网垂直绿化相互结合成一体化的生态凸窗装置，极大丰富了建筑外立面和凸窗的遮阳样式的做法，而且像使君子、炮仗花、紫藤及金银花的藤本植物在不同时节将会开花，使得外墙上的植被有季节性变化，体现人工和智能相结合。
本发明设计了由转轴、电动推杆、电动推杆支杆、太阳能光伏板、蓄电池和网格组成的转动装置，配合计算器、太阳辐射探头及温度探头实现主要由网格和攀爬植物组成的挂网垂直绿化装置不同程度的转动，全自动实现遮阳、采光不同情况的自我调控，优化用户生活质量；通过室外感应器的太阳辐射探头及温度探头变化范围，将数据输送到计算器来进行判断应该采取遮阳还是采光措施，再通过控制面板及数据线传送指令到电动推杆上，从而控制挂网垂直绿化装置调整转动。

Claims (10)

1.一种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，包括上侧水平挡板、下侧水平挡板、转动装置、种植槽、自动喷灌装置、排水装置和控制装置；所述转动装置包括转轴、电动推杆、电动推杆支杆、太阳能光伏板、蓄电池和网格；凸窗往外挑出，上下端分别设有上侧水平挡板和下侧水平挡板；种植槽设置在下侧水平挡板上，转轴下端连接在种植槽内，转轴上端设置连接上侧水平挡板上，从种植槽的外边缘处往上竖直设有网格，网格固定在转轴上，转轴上端布置固定构件，固定构件与网格上端连接，种植槽与电动推杆支杆连接的，电动推杆连接电动推杆支杆，电动推杆还与蓄电池连接，太阳能光伏板连接蓄电池；
所述自动喷灌装置包括主水管、喷头、支架和电磁阀；电磁阀设置在主水管上，主水管上设有至少一个喷头，主水管通过支架设置在种植槽的上端；
所述排水装置包括排水软管和排水管，排水软管设置在种植槽的底部，排水软管与排水管连接，排水管与建筑排水***管道连接；
所述控制装置包括计算器、控制面板、太阳辐射探头、温度探头、电磁阀和蓄电池；计算器分别与太阳辐射探头、温度探头、电磁阀、蓄电池和控制面板连接。
2.根据权利要求1所述的这种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，所述的主水管选用8/12mmPVC毛管；所述喷头选用滴管喷头；所述电磁阀选用ZY-F07电磁阀。
3.根据权利要求1所述的这种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，所述的种植槽的长为550-600mm，宽为450-500mm，深度为500-600mm；种植槽的材质选用塑料。
4.根据权利要求1所述的这种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，所述喷头的个数为3-4个，每个喷头设置在攀爬植物的上端。
5.根据权利要求1所述的这种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，所述的网格为60×60mm-80×80mm的荷兰网，由塑后粗度为3-4mm的铁丝网制成。
6.根据权利要求1所述的这种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，所述的攀爬植物为使君子、炮仗花、金银花、羊蹄藤、紫藤、常春藤和薜荔中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的这种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，所述的排水软管的直径为20-30mm，所述的排水管为白色的pvc塑料管。
8.根据权利要求1所述的这种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，所述的电动推杆选用安迪特的ANT-38有线遥控防水电动推杆。
9.根据权利要求1所述的这种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，所述的计算器为可编程单片机；太阳能光伏板选用苏州慧之杰光伏科技有限公司的TALLMAX-PE14A。
10.根据权利要求1所述的这种太阳能驱动的智能垂直绿化生态遮阳装置，其特征在于，所述的太阳辐射探头选用LI200X硅辐射仪；所述温度探头选用铜-康铜热电偶。
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