專利名稱：用于綠色建筑物正面的支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于綠色建筑物正面的支撐結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的背景技術(shù)的下述討論旨在便于理解本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所述討論不是承認(rèn)或認(rèn)可所參考的任何材料在本申請的優(yōu)先權(quán)日的任何司法程序中，都已經(jīng)公開，公知或者是普通公知常識的一部分。城市熱島效應(yīng)(UHIE)是指當(dāng)城市溫度上升高于市郊和農(nóng)村地區(qū)的溫度的現(xiàn)象。 UHIE主要是由于作為城市化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的結(jié)果，在建建筑物的數(shù)量增大且這些增大數(shù)量的建筑物取代了以前充滿城市地區(qū)的植被和樹木而引起的。另外，人類活動產(chǎn)生了熱量，而這種熱量的產(chǎn)生有助于城市溫度的上升。城市環(huán)境受到這種較高溫度的嚴(yán)重影響。首先，城市中的空氣質(zhì)量下降。溫度升高連同空氣污染物的存在導(dǎo)致形成煙霧，而煙霧不僅損害自然環(huán)境，而且還危及人類健康。 其次，UHIE引起更大量使用例如風(fēng)扇和空調(diào)單元的電器，這直接影響了建筑物的能量消耗。人們試圖降低UHIE的負(fù)面影響，將植被種植在屋頂(即，綠色屋頂)上和建筑物正面(即，綠色墻壁)上以補償所取代的植被和樹木的損失。所述植被用于過濾例如二氧化碳的溫室氣體和城市中的其他有毒物質(zhì)。人們研究和實驗發(fā)現(xiàn)，這種綠色屋頂和綠色墻壁有助于降低屋頂和墻壁的周圍溫度，并且減少從屋頂和墻壁傳遞給屋頂正下方的空間和墻壁后面的空間的熱量。降低了的周圍溫度和減少了的從屋頂和墻壁傳遞給屋頂正下方和墻壁后面的空間的熱量可能引起較少地依賴于例如風(fēng)扇和空調(diào)單元的電器，從而降低建筑物的能量消耗。如前所述，周圍溫度的增加導(dǎo)致更多地使用例如風(fēng)扇和空調(diào)單元的電器，而這又導(dǎo)致更依賴于用來發(fā)電的化石燃料。雖然最近發(fā)展和推動了更綠色的、可再生的替代能源用于發(fā)電，例如太陽能，風(fēng)能、水力發(fā)電和地?zé)崮?，迄今為止，大部分國家仍然依賴于消耗化石燃料來發(fā)電。在燃燒用來發(fā)電的化石燃料的過程中產(chǎn)生了溫室氣體，并且排放到了大氣中，在大氣中保留了更多熱量，并因此更依賴于所需要的例如風(fēng)扇和空調(diào)單元的電器。這形成了惡性循環(huán)，如果產(chǎn)生了更多的溫室氣體并且保留在大氣中，惡性循環(huán)將可能是不可逆轉(zhuǎn)的。在進(jìn)一步試圖降低UHIE的負(fù)面影響中，在建筑物中使用光伏系統(tǒng)以減少對化石燃料的依賴。光電池是固態(tài)半導(dǎo)體類型的裝置，當(dāng)其暴露于光線時就產(chǎn)生電能。在例如屋頂和正面的部分建筑物包封物中，越來越多地使用光伏材料(也稱為太陽能電池板或太陽能電池)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑材料。雖然現(xiàn)存建筑物可用包括光伏材料的模塊進(jìn)行翻新，光伏材料作為一種主要或輔助電源正越來越多地引入到新建筑物的建設(shè)中。結(jié)合在新建筑物的屋頂或正面中的光伏材料，或者包括在用于翻新現(xiàn)存建筑物的模塊中的光伏材料一般公知為太陽能光伏建筑一體化(BIPV)。BIPV包括混合光伏電池板的所有類型的光伏電池板。簡言之，在操作過程中，陽光照射在到BIPV上，BIPV產(chǎn)生電能。該電能流過電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，并且流入建筑物的配電系統(tǒng)，將電能供給到建筑物的電力負(fù)荷，例如空調(diào)和一般照明。直到最近，人們才建議在單個建筑物中組合使用綠色屋頂和BIPV，并且對其可行性進(jìn)行檢驗。這種組合的主要優(yōu)點包括容易安裝和維護(hù)光伏單元，以及因綠色屋頂?shù)睦鋮s效果而使光伏單元效率更高。綠色屋頂冷卻圍繞光伏單元的周圍溫度，眾所周知，由于冷卻光伏單元的周圍溫度而提高光伏單元的效率，這允許光伏單元保持冷卻并且更好地運行。盡管如此，存在需要滿足組合的綠色屋頂和BIPV系統(tǒng)的某些技術(shù)要求。首先，能夠種植在具有光伏單元的屋頂上的植被的最佳種類是可伸長的種類。因為大多數(shù)綠色屋頂是平坦的或者平緩地傾斜的屋頂，光伏單元通常固定在支撐上以得到相對于太陽的最佳角度。光伏單元不得不安裝在植被層上方，從而光伏單元不被可伸長的植被所遮蔽，從而降低其效率。另一方面，光伏單元在白天期間為植被提供部分遮蔽，從而降低水的蒸發(fā)率和所需要的澆水量。在強風(fēng)頻繁光顧的地方，需要極堅固的金屬結(jié)構(gòu)和堅固的屋頂或者光伏單元后面的良好擋風(fēng)件，優(yōu)選是二者兼?zhèn)?，以便防止風(fēng)力造成的損失。期望提供一種用于降低UHIE的系統(tǒng)，其克服或者至少減輕上述問題。
發(fā)明內(nèi)容
在整篇文件中，除非指出具有相反意義，術(shù)語“包括”、“由......組成”等應(yīng)當(dāng)理
解為非窮盡性的，或者換句話說，意思是指“包括但不限于”。在本發(fā)明的第一方面中，在此提出了一種用于固定在建筑物正面上的支撐結(jié)構(gòu)， 包括-用光伏系統(tǒng)覆蓋的部分；以及-用植被系統(tǒng)覆蓋的部分。
在附圖中，利用僅實例例示了本發(fā)明的實施例。圖1是第一方面的支撐結(jié)構(gòu)的例圖。圖加和圖2b分別示出了當(dāng)固定在建筑物正面上時，圖1的支撐結(jié)構(gòu)的后視圖和側(cè)視圖。圖3a和圖北分別示出了第二方面的在安裝植被系統(tǒng)后和在安裝光伏系統(tǒng)與植被系統(tǒng)后具有支撐結(jié)構(gòu)的樓梯隔水墻的局部視圖，其中植被系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)之間的地板材料具有足夠強度以承受人的重量。圖如和圖4b分別示出第三方面的支撐結(jié)構(gòu)的透視圖和側(cè)視圖，其中植被系統(tǒng)包括凹和凸網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。圖如和圖恥分別示出了根據(jù)第一方面的沒有光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)的透視圖和側(cè)視圖，其中植被系統(tǒng)包括凸網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；圖5c和圖5d分別示出了根據(jù)第一方面的具有光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)的透視圖和側(cè)視圖，其中植被系統(tǒng)包括凸網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。圖6a例示了光伏系統(tǒng)和植被系統(tǒng)的定位使得它們之間的間隙最?。粓D6b，圖6c 和圖6d分別以等軸測視圖、側(cè)視圖和平面圖的形式示出了曲線形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的近視圖。圖7a_e示出了支撐結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的替代構(gòu)造。
具體實施例方式本發(fā)明涉及用于綠色建筑物正面的支撐結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，這里提供了如圖1所示的一種用于固定在建筑物正面上的支撐結(jié)構(gòu)10。支撐結(jié)構(gòu)10包括兩個部分第一部分用光伏系統(tǒng)12覆蓋，第二部分用植被系統(tǒng)14覆蓋。如圖所示，這里存在第三部分16，第三部分16可以空隙或者用例如玻璃板、裝飾板和安全板的其他元件或系統(tǒng)覆蓋。光伏系統(tǒng)12用來利用陽光產(chǎn)生電力以降低建筑物的能量負(fù)荷，同時植被系統(tǒng)14用于使周圍溫度冷卻。植被系統(tǒng)14還可能有助于降低建筑物正面的表面溫度。光伏系統(tǒng)包括例如太陽能電池板的光伏單元。光伏單元可以將單個光伏子單元連接在一起或者是獨立的光伏單元來制成。光伏單元通過例如螺栓和螺帽的緊固件緊固到支撐結(jié)構(gòu)10上?？商娲兀夥鼏卧梢糟^緊在支撐結(jié)構(gòu)10上。植被系統(tǒng)包括用于攀援植物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以覆蓋支撐結(jié)構(gòu)10。攀援植物包括但不限于自支撐植物，例如根攀植物和粘性吸盤植物(adhesive-suckers)，和需要支撐結(jié)構(gòu)的例如纏繞藤蔓植物、葉-莖攀援植物、葉攀援植物的植物及爬攀植物。由于植被系統(tǒng)暴露于外面，即暴露于嚴(yán)酷的氣候條件，根據(jù)支撐結(jié)構(gòu)所布置的地方的氣候條件，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇耐寒物種和對風(fēng)、熱、干旱、霜等具有耐受力的攀援植物。優(yōu)選地，支撐結(jié)構(gòu)10成形為具有形成骨架的豎向框架和水平框架的大致矩形塊結(jié)構(gòu)。用光伏系統(tǒng)12覆蓋的第一部分定位于支撐結(jié)構(gòu)10的第一表面，因此當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)10 固定到建筑物正面上時，支撐結(jié)構(gòu)10的第一表面定位成進(jìn)一步遠(yuǎn)離建筑墻體。用植被系統(tǒng) 14覆蓋的第二部分定位于支撐結(jié)構(gòu)10的第二表面，因此當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)10固定在建筑物正面上時，支撐結(jié)構(gòu)10的第二表面定位成更靠近建筑墻體。在這種布置中，支撐結(jié)構(gòu)10用于提供下述優(yōu)點(i)光伏系統(tǒng)12不被植被遮蔽或阻擋，進(jìn)而可能實現(xiàn)最大限度地暴露于陽光； ( )植被系統(tǒng)14的一些部分被光伏系統(tǒng)12遮蔽，保護(hù)植被系統(tǒng)14不經(jīng)受嚴(yán)酷的氣候條件；(iii)植被系統(tǒng)14有助于冷卻建筑物正面和環(huán)繞的周圍溫度，從而降低建筑物的能量負(fù)荷以及改善光伏系統(tǒng)12的效率，使光伏系統(tǒng)12在較冷卻的環(huán)境中更高效地工作；以及 (iv)由于光伏系統(tǒng)12定位成進(jìn)一步遠(yuǎn)離建筑墻體，外部光伏系統(tǒng)12受到內(nèi)部植被系統(tǒng)14 的保護(hù)，避免被破壞、偷盜和損害。除網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)外，也可使用其他保護(hù)裝置保護(hù)光伏系統(tǒng)12， 例如廣告牌和標(biāo)志牌。當(dāng)使用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和廣告片或標(biāo)志牌時，如果廣告牌或標(biāo)志牌安裝在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的前面，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也可保護(hù)廣告牌或標(biāo)志牌。只要網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從上面和后面保護(hù)光伏系統(tǒng)12，其他形狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也是可能的，包括不規(guī)則形狀。圖加和圖2b分別示出了當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)10固定到建筑物正面上時支撐結(jié)構(gòu)10的后視圖和側(cè)視圖。在本實施例中，支撐結(jié)構(gòu)10顯示為包括用光伏系統(tǒng)12覆蓋的第一部分，并且第一部分與用植被系統(tǒng)14覆蓋的第二部分成間隔開的關(guān)系。如圖3a和圖北所示，光伏系統(tǒng)12和植被系統(tǒng)14之間的間隔可裝配有地板材料，地板材料具有足夠的強度以支撐和承受至少一個人的重量，以便維護(hù)光伏系統(tǒng)12或植被系統(tǒng)14，以及為植被澆水。圖3a示出了在安裝了植被系統(tǒng)14后支撐結(jié)構(gòu)10的局部視圖，圖北示出了在安裝了光伏系統(tǒng)12和植被系統(tǒng)14后支撐結(jié)構(gòu)10的局部視圖。圖如和圖4b以透視圖和側(cè)視圖的形式分別示出了支撐結(jié)構(gòu)10的另一實施例。在本實施例中，光伏系統(tǒng)12和植被系統(tǒng)14定位于支撐結(jié)構(gòu)10的第一表面上，因此當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)10固定在建筑物正面上時，支撐結(jié)構(gòu)10的第一表面定位成進(jìn)一步遠(yuǎn)離建筑墻體。光伏系統(tǒng)12放置成與植被系統(tǒng)14成間隔開的關(guān)系，植被系統(tǒng)14放置成比光伏系統(tǒng)12更靠近建筑墻體。在本實施例中，當(dāng)從側(cè)視圖觀察時，顯示植被系統(tǒng)14的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)成形為曲線形結(jié)構(gòu)，而不是平面(如圖2所示)。植被系統(tǒng)14顯示為包括具有凹構(gòu)造和凸構(gòu)造的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。光伏系統(tǒng)12定位于植被系統(tǒng)14的凹網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的前面，從而植被系統(tǒng)14的凸網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與光伏系統(tǒng)12大致齊平。由于植被系統(tǒng)14和光伏系統(tǒng)12齊平，人在建筑物正面的護(hù)墻上方拋扔?xùn)|西將不會從上面損害光伏系統(tǒng)12。在第三實施例中，圖fe示出了只包括植被系統(tǒng)14的支撐結(jié)構(gòu)10的透視圖，圖恥示出了其的側(cè)視圖。圖5c示出了包括植被系統(tǒng)14和光伏系統(tǒng)12的支撐結(jié)構(gòu)10的透視圖， 圖5d示出了其的側(cè)視圖。圖fe-d清楚地示出了具有凸構(gòu)造的植被系統(tǒng)14的曲線形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)向外凸出。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的邊緣向內(nèi)成曲線形，以便容納光伏系統(tǒng)12，如圖 5c_d所示的那樣。在圖6a所示植被系統(tǒng)14的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的曲線形結(jié)構(gòu)的近視圖中，使光伏系統(tǒng)12和植被系統(tǒng)14的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間的間隔開的關(guān)系，即間隙，最小以便有效地降低光生伏打板的后部處的熱量積累。放置在光生伏打板后面的植被將冷卻環(huán)繞光生伏打板的周圍溫度。因此，植被放置成越靠近光生伏打板，越冷卻環(huán)繞光生伏打板的周圍溫度，并因此改善光生伏打板的效率。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以設(shè)計成使得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和光生伏打板之間的間隙不太寬，這導(dǎo)致對攀援植物的生長而言太陡峭的角度。同時，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的角度是足夠的，以允許(i)間隔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與光伏系統(tǒng)，從而在操作期間，植被系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)的單個性能不受另一個的影響以及(ii)允許進(jìn)入光生伏打板以進(jìn)行維護(hù)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以彎曲成使得植被系統(tǒng)與光生伏打板齊平且不給光生伏打板帶來陰影，并且也保護(hù)光生伏打板和/或廣告牌和標(biāo)志牌不受從上面拋扔的雜物所引起的損害以及保護(hù)光生伏打板不受來自于光生伏打板后部的損害。 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)設(shè)計成具有從建筑物正面的最小長度的懸臂梁，以便使結(jié)構(gòu)負(fù)荷和結(jié)構(gòu)件的尺寸最小。圖6a_d分別以等軸測視圖、側(cè)視圖和平面圖的方式示出了曲線形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的近視圖。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)布置的其他構(gòu)造和植被系統(tǒng)14的曲線形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的其他角度也是可能的。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)布置的另外實例，例如直的、波浪形的、金字塔形的、曲線形的和彎曲的，示于圖 7a_e0BIPV優(yōu)于更一般的非集成系統(tǒng)的優(yōu)點在于，通過降低花費在正常地用于構(gòu)建 BIPV模塊所代替的建筑物的部分的建筑材料和勞工上的成本量來抵消BIPV的初始成本。 另外，由于BIPV是圖案的一個整體部分，它們通常比其他太陽能可選物協(xié)調(diào)得更好，更美觀、更吸引人。這些優(yōu)點使BIPV成為光電工業(yè)中成長最快的部分之一。除了降低UHIE并因此降低能量消耗和改善空氣質(zhì)量的已知優(yōu)點外，通過綠色正面的遮蔽、蒸發(fā)性蒸騰作用以及聲音的吸收，現(xiàn)在城市變得更涼爽、更安靜。綠色正面還有助于減小建筑物的徑流表面。綠色建筑物正面和光伏系統(tǒng)的組合具有優(yōu)于綠色屋頂和光伏系統(tǒng)的組合的優(yōu)點。 與建筑物的屋頂相比，建筑物的正面提供用于安裝光伏系統(tǒng)和植被系統(tǒng)的更大表面積。因此，可以實現(xiàn)建筑物的更冷卻的周圍溫度和更低的能量負(fù)荷。另外，建筑物的屋頂通常比建筑物的正面遭遇更嚴(yán)酷的氣候條件。這樣，固定在建筑物正面上的光伏系統(tǒng)和植被系統(tǒng)更持久和更穩(wěn)定。建筑物的外觀因橫跨正面的更大表面積的植被系統(tǒng)所提供的綠色植物而通常也更美觀，更吸引人觀賞。在正面上沒有固定植被系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)時，從混凝土正面反射的陽光或者來自混凝土正面的炫目的陽光可能引起眼睛不舒服。由于屋頂通常更少到達(dá)和更少可以看見，屋頂?shù)木G色植物可能沒有這種效果。綠色建筑物正面和植被系統(tǒng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)可以由耐腐蝕且能夠承受嚴(yán)酷氣候條件的輕質(zhì)材料(例如但不限于熱鍍鋅網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))形成。支撐結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 可以是模塊式的和預(yù)先制好的，以使其容易制造、安裝和維護(hù)。替換材料可以包括不銹鋼纜線、繩索、線和桿。支撐結(jié)構(gòu)可以通過例如螺栓和螺帽、鉤子等緊固裝置固定在建筑物的正面上。為了清晰地理解本發(fā)明雖然利用例圖和實例以及一個或更多個實施例，相當(dāng)詳細(xì)地描述了上述發(fā)明，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不偏離所附權(quán)利要求所描述的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，對本發(fā)明作出某些修改、變形和改型。
權(quán)利要求
1.一種用于固定到建筑物正面上的支撐結(jié)構(gòu)，包括用光伏系統(tǒng)覆蓋的第一部分；以及用植被系統(tǒng)覆蓋的第二部分。
2.按照權(quán)利要求1所述的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)由具有多個豎向框架和多個水平框架的矩形骨架形成。
3.按照權(quán)利要求2所述的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光伏系統(tǒng)包括至少一個緊固到所述多個豎向框架和/或水平框架上的太陽能電池板。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述植被系統(tǒng)包括用于支撐攀援植物的至少一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)緊固到所述多個豎向框架和/或水平框架上。
5.按照權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光伏系統(tǒng)和植被系統(tǒng)以間隔開的關(guān)系放置，由此在所述光伏系統(tǒng)和植被系統(tǒng)之間形成間隙。
6.按照權(quán)利要求4所述的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的側(cè)視構(gòu)造選自以下的列表直的、凹的、凸的、波浪形、金字塔形、彎曲及其組合。
7.按照權(quán)利要求6所述的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的第一部分是凹的而所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的第二部分是凸的。
8.按照權(quán)利要求7所述的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光伏系統(tǒng)緊固在所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凹的部分上，使得所述光伏系統(tǒng)與所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凸的部分齊平。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于固定在綠色建筑物正面上的支撐結(jié)構(gòu)(10)。所述支撐結(jié)構(gòu)(10)包括兩個部分第一部分用光伏系統(tǒng)(12)覆蓋，第二部分用植被系統(tǒng)(14)覆蓋。所述光伏系統(tǒng)用于利用陽光產(chǎn)生電能以降低建筑物的能量負(fù)荷，同時所述植被系統(tǒng)用于冷卻周圍溫度。
文檔編號A01G9/00GK102271493SQ201080003669
公開日2011年12月7日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者葉天佑, 林漢, 熊耀員, 陳福成, 黃炳榮, 黃良興 申請人:建屋發(fā)展局