应用于太阳能建筑中的光控、温控半自动内置卷帘装置.pdf

本发明属于建筑节能及新能源利用技术领域，是一种应用于太阳能建筑中的光控、温控半自动内置卷帘装置。其特征是将普通建筑中窗帘的独特功能引进被动式太阳能建筑，并通过先进的现代化光电自控方法将窗帘进行改进，将卷帘内置于被动式太阳能集热墙的空气间层中，与建筑有机结合。本发明的效果和益处是卷帘根据室外气象参数和室内热环境参数综合控制，并配有手动拉绳，操作方便安全。在控制端设有显示面板，显示面板电源有太阳能光电池提供，住户可直接了解卷帘的控制状态以及室内温度等参数。卷帘冬季夜间对墙体起到保温作用；夏季白天遮阳，缓解被动式太阳能建筑室内过热问题，具有遮阳与保温双重功能。

1、  一种应用于太阳能建筑中的光控、温控半自动内置卷帘装置，包括拉绳(7)、花键转轴(8)、电动机(15)、卷帘(27)、左支座(28)、右支座(29)、制动装置、控制电路、控制显示器，其特征在于：左支座(28)、右支座(29)分别固定在空气间层上部的墙壁上，座体横管均沿水平方向设置并保持同轴；电动机(15)固定在一个支座的座体横管内孔中；花键转轴(8)设置于左支座(28)和右支座(29)之间，花键转轴(8)的一端与输出轴传动联接，花键转轴(8)的另一端铰接在支座的座体横管内孔中；左支座(28)的座体横管内孔中设置了制动装置，在横管内固定装有圆套(2)，花键转轴(8)在圆套(2)内转动；圆套(2)内孔上有4个凹穴(24)，花键转轴(8)有4个凹坑(23)，凹穴、凹坑、弹子三者的尺寸关系是0.2倍弹子直径≤凹坑直径≤弹子直径≤凹穴直径≤1.3倍弹子直径；凹穴(24)与花剑转轴(8)上的凹坑(23)联通。

2、  根据权利1所述的一种应用于太阳能建筑中的光控、温控半自动内置卷帘装置，其特征在于：控制电路采用桥式电路，将220V交流电转变为12V直流电供电动机使用；使用AD590温度传感器和光敏电阻采集光强，温度或光照强度达到设定值，控制电动机正转，卷帘放下；卷帘(27)移动到导轨两端的极限位置，触动行程开关，电动机(15)停止转动；显示面板上设置强制开关(37)，强行控制电动机(15)转动。

3、  根据权利1所述的一种应用于太阳能建筑中的光控、温控半自动内置卷帘装置，其特征在于：挂环(9)套置在花键转轴(8)上，两者花键联接，滑动接触；花键转轴(8)上还安装两个绕线轮，通过拉绳(7)手动控制卷帘。

应用于太阳能建筑中的光控、温控半自动内置卷帘装置
技术领域
本发明属于建筑节能及新能源利用技术领域，是一种被动式太阳能建筑的建筑部件。具体涉及到应用于太阳能建筑中的光控、温控半自动内置卷帘装置。
背景技术
被动式太阳能建筑主要用于冬季采暖，其采暖效果已得到普遍认同。但近来研究发现，冬季夜晚，如果南向集热墙体没有保温，其热损失较大，不利于其白天的集热。早在1991年W.Smolec曾经提出过在集热墙的空气间层内增设保温卷帘的概念，但并没有涉及其具体应用。同年卢秉威提出手动控制的被动式太阳房保温板，但该保温板并不适用于高层建筑和城市多层住宅。
同时，被动式太阳能建筑的冬季采暖效果越好，其夏季过热的问题也就越严峻：传统的集热蓄热墙所使用的透明覆盖对红外辐射具有阻挡作用，使得集热墙白天吸收过多地太阳辐射热并储存在墙体内，夜间通过导热将这部分热量传入室内，致使室温升高，出现过热现象。
发明内容
本发明的目的是，针对被动式墙体冬季夜间过冷和夏季白天过热的问题，基于在普通建筑中窗帘作为窗户的配件的隔音、保温和遮阳作用，将普通建筑中窗帘的独特功能引进被动式太阳能建筑。通过与建筑有机结合，发挥其遮阳与保温双重功能。
本发明的技术方案是，将卷帘内置于被动式太阳能集热墙的空气间层中，采用具有高反射率涂层及较大热阻材料的卷帘，并结合先进的现代化光电自控方法，可分别进行手动控制和自动控制：在夏季和冬季的自动控制工况中，输入的控制信号分别为光照强度I和空气间层内空气温度与室内空气温度差值T。夏季，照度传感器工作，当室外光照强度大于给定值I_s1时，卷帘自动沿滑轨滑下，避免墙体吸收过多的太阳辐射热，起到遮阳效果；夜晚，室外光照强度小于给定值I_s2时，卷帘自动卷起，集热墙体向外散热，达到夜间蓄冷的目的。冬季，电路根据温度传感器发出的信号进行控制，当空气间层内空气温度与室内空气温度差值小于给定值时T_s1时，卷帘自动关闭，防止墙体散热，起到保温的作用；当该温差大于给定值T_s2时，卷帘开启，墙体进行集热。
本发明的效果和益处是，卷帘不仅可以在冬季夜间起到保温的作用，防止墙体过冷，提高起白天集热效果；并且在夏季白天还可以起到很好的遮阳作用，可有效缓解室内出现过热现象。本装置的卷帘设计也与普通卷帘有所不同，它沿导轨放下时与间层侧壁紧密结合，增强了间层的气密性，更有利于保温。在自动控制状态下，卷帘动作电源由太阳能光伏电池提供。电池具有蓄电功能，输入信号由照度传感器和温度传感器提供。卷帘控制采用半自动形式，主要考虑到光伏电池在维修或故障的时候可以通过手动控制卷帘的状态，保证卷帘正常工作。
附图说明
图1是光控、温控半自动卷帘装置结构示意图。
图2是光控、温控半自动卷帘装置A-A剖面图。
图3是光控、温控半自动卷帘装置B-B剖面图。
图4是光控、温控半自动卷帘装置C-C剖面图。
图中：1.螺母、2.圆套、3.螺母、4.轴承、5.内侧端盖、6.绕线轮、7.拉绳、8.花键转轴、9.挂环、10.联接环、11.帘罩、12.帘坠、13.定位螺栓、14.联接器、15.电动机、16.座体、17.供电导线、18.外侧端盖、19.挡环、20.行程开关、21.导轨、22.弹子、23.凹坑、24.凹穴、25.键齿、26.开口、27.卷帘、28.左支座、29.右支座、30.穿线孔、31.座板、32.螺钉。
图5是卷帘控制显示面板示意图，图中：33.工作显示灯、34.显示器开关、35.模式转换开关、36.控制模式转换开关、37.强制开关。
图6是控制电路原理图。
图7是备用电池切换电路图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
该装置主要由绕线轮6、拉绳7、花键转轴8、若干挂环9、帘罩11、电动机15、行程开关20、导轨21、卷帘27、左支座28、右支座29、制动装置、控制电路组成。
左支座28主要由外侧端盖18、座体16、内侧端盖5组成。组装时，内侧端盖5和外侧端盖18通过螺钉与座体横管两端联接。
右支座29主要由外端盖和座体构成。座体的结构形式与左支座28的结构形式基本相同，主要差别在于右支座29座体的横管侧壁上有穿线孔30。组装时，外端盖通过螺钉连接在座体的外侧端部。
电动机15选用工作电压为12V的直流减速电动机，输出端部设置连接器14。组装时，电动机15插置在右支座29的座体横管内孔中并通过连接螺栓13固定；电动机15的供电导线17从穿线孔30中伸出，与控制电路联接。
花键转轴8的轴体上对称设置两个轴向键槽，花键转轴8上套置安装多个挂环9。挂环9内圆上带有键齿25、外圆下端带有用来连接卷帘的联接环10，花键转轴8和挂环9滑动接触。花键转轴8左端装有轴承4，轴承4由挡环19、螺母3左侧定位。螺母3的左端安装制动装置，通过螺母1固定。花键转轴8左右两端分别安装绕线轮6，通过拉绳7可以手动控制卷帘。安装时，花键转轴8左端通过轴承与左支座28的座体横管内孔铰接，并通过内侧端盖5右侧定位；花键转轴8的右端外圆插置在连接器14内孔中，并通过定位螺栓13轴向及周向定位，实现传动联接。
制动装置由圆套2、弹子22、凹坑23、凹穴24组成。弹子22、凹穴23、凹坑24三者的尺寸关系是0.2倍弹子直径≤凹坑直径≤弹子直径≤凹穴直径≤1.3倍弹子直径。圆套2与座体紧配合，防止其随花键转轴8转动。当花键转轴8转动时，弹子22在凹穴24内，并不影响转动；当开启位置适当时，花键转轴8与圆套2无相对转动，弹子22的一部分从凹穴24进入小于其半径的凹坑23内，使得花键转轴8停止转动，卷帘27则停置在需要的位置。当需要重新开关卷帘27时，花键转轴8产生转动，将弹子22重新挤回凹穴24内，卷帘27可以随意开关。
帘罩11由一个筒体构成，该筒体有两个对称的筒体半圆构成，它通过连接螺钉32在左支座28、右支座29的座体横管内侧端同轴固定，筒体的下部构成轴向开口26，该开口供卷帘27从中通过。卷帘选用表面涂有高反射材料的无纺布。
导轨21的两端安装有行程开关20，当卷帘27移动到导轨两端的极限位置时，触动行程开关20，电动机15停止转动。卷帘27下端固定安装多个具有一定重量的帘坠12。实际装置尺寸可根据建筑物具体情况进行选择。
图6的控制电路原理：利用桥式电路将220V交流电转变为12V直流电供电动机15使用。使用AD590温度传感器，当温度达到设定值时，控制电动机15正转，卷帘27放下。而且，采用光敏电阻采集光强，电动机15在光照强度达到设定值时同样正转，将卷帘放下。
显示面板电源也由太阳能电池提供，打开显示器开关34，工作显示灯33亮起，表示显示面板处于正常工作状态。通过运行模式转换开关35选择运行模式，在显示屏中，启用的运行模式高亮显示；通过控制模式转换开关36选择卷帘控制模式，启用的模式高亮显示。显示面板上设置强制开关37，可强行控制电动机15转动。