强制空气辐射加热实用核心与模块以及结合了这些的建筑物.pdf

一种用于基本上容纳纵向流过其中的空气的HVAC管道或实用核心，具有由一种浇注型高热质量材料构成的至少一个壁，在浇注过程中，所述至少一个壁中嵌入至少一根管路，所述至少一根管路用于使一种流体在所述至少一个壁的各处循环，该流体是处于一个与流过该实用核心的该空气的环境温度不同的温度，从而通过所述至少一个壁而在该至少一根管路中的该流体与流过该实用核心的该空气之间实现热传递。一种细长的单件式浇注混凝土建筑物构造模块，具有一个基本平坦的主壁以及基本平行于纵向轴线延伸的至少一个侧壁，所述至少一个侧壁内嵌入一根管路，该模块的一个侧壁可以形成界定了该实用核心的一个元件的至少一部分。一种用于建筑物的楼层界定结构，该结构可以包含多个此类构造模块中的至少一者，每个模块在至少两点处由一个支撑结构支撑，每个模块被定向成使得其侧壁的远端与该支撑结构接合，所述至少一个侧壁和所述主壁界定一个细长的拱形结构，这些模块被并置成平行关系，以便在这些拱形结构之间界定至少一个细长的实用核心。该支撑结构可以包含用作基本水平的梁或基本竖直的支柱或者这两者的一个或多个模块。

1.   一种用于基本上容纳纵向流过其中的空气的实用核心，该实用核心具有由一种浇注型高热质量材料构成的至少一个壁，在浇注过程中，所述至少一个壁中嵌入了至少一根管路，所述至少一根管路用于使一种流体在所述至少一个壁的各处循环，该流体是处于一个与流过所述实用核心的所述空气的环境温度不同的温度，从而通过所述至少一个壁而在所述至少一根管路中的该流体与流过该实用核心的该空气之间实现热传递。

2.   根据权利要求1所述的实用核心，包含第一元件和第二元件的至少一个相应部分，这些元件中的至少一者包含所述至少一个壁，这些元件是并置定向的以便基本上将空气流容纳在其中。

3.   根据权利要求1或权利要求2所述的实用核心，进一步包含至少一个面板，该面板用于基本上容纳在其中流向一个纵向空气道的空气。

4.   根据权利要求3所述的实用核心，其中该面板包含至少一个间隙，该间隙准许空气沿着该实用核心流动以从中逸出。

5.   根据权利要求4所述的实用核心，其中该实用核心包含一个沟槽，以便环绕该间隙并且引导空气流过该间隙。

6.   根据权利要求4或权利要求5所述的实用核心，其中该实用核心包含在打开位置与关闭位置之间可移动的至少一个阻尼器，其中处于该打开位置时，空气可以通过该间隙逸出该实用核心，而处于该关闭位置时，空气可能基本上被阻止通过该间隙逸出该实用核心。

7.   根据权利要求6所述的实用核心，其中所述至少一个阻尼器在电动机控制下是在该打开位置与关闭位置之间可移动的。

8.   根据权利要求6或权利要求7所述的实用核心，其中所述至少一个阻尼器在一个环境传感器的指导下是在该打开位置与关闭位置之间可移动的。

9.   根据权利要求1到8中任一项所述的实用核心，其中该高热质量材料是混凝土。

10.   根据权利要求1到9中任一项所述的实用核心，其中该流体是选自由水和乙二醇组成的组中。

11.   根据权利要求1到10中任一项所述的实用核心，其中该流体是处于一个比流过该实用核心的该空气的环境温度更高的温度，而且实现了热传递以升高流过该实用核心的空气的温度。

12.   根据权利要求1到10中任一项所述的实用核心，其中该流体是处于一个比流过该实用核心的该空气的环境温度更低的温度，而且实现了热传递以降低流过该实用核心的空气的温度。

13.   根据权利要求1到12中任一项所述的实用核心，其中所述至少一根管路是由一个与其处于流体连通的流体资源来供应流体。

14.   根据权利要求13所述的实用核心，其中来自所述至少一根管路的流体被返回到该流体资源。

15.   根据权利要求13或权利要求14所述的实用核心，其中所述至少一根管路和该流体资源包含一个流体循环回路。

16.   根据权利要求1到15中任一项所述的实用核心，其中该流体资源包含一个与所述至少一根管路处于流体连通的流体源。

17.   根据权利要求1到16中任一项所述的实用核心，其中该流体资源包含一个与所述至少一根管路处于流体连通的循环器。

18.   根据权利要求1到17中任一项所述的实用核心，其中该流体资源包含一个加热/冷却设备，该加热/冷却设备用于使供应给所述至少一根管路的流体达到一个与流过该实用核心的空气的环境温度不同的温度。

19.   根据权利要求1到18中任一项所述的实用核心，其中流过该实用核心的空气是与一个用于迫使空气穿过该实用核心的空气供应设备连通的。

20.   根据权利要求19所述的实用核心，其中该实用核心通过至少一个空气通道而与该空气供应设备连通。

21.   根据权利要求20所述的实用核心，其中该实用核心、该空气供应设备以及所述至少一个空气通道构成了一个空气循环回路。

22.   一种细长的单件式浇注混凝土建筑物构造模块，具有一个基本平坦的主壁以及基本上平行于纵向轴线延伸的至少一个侧壁，在浇注过程中，所述至少一个侧壁中嵌入了一根管路，一个侧壁形成了如权利要求2所述元件之一的那部分的至少一部分，这些元件是并置定向的以便界定一个用于在其中容纳沿着该纵向轴线流动的空气流的实用核心。

23.   根据权利要求22所述的模块，其中该纵向轴线是基本上平行于该主壁的。

24.   根据权利要求22或权利要求23所述的模块，所述至少一个侧壁包含两个间隔开的侧壁，每个侧壁终止于该主壁的一个共用表面处。

25.   根据权利要求22到24中任一项所述的模块，其中该模块的所述至少一个侧壁终止于此模块的主壁处、在该主壁的相应侧之间的一个点处，以便界定该主壁的一个在该主壁的一个邻近侧与该侧壁之间延伸的一个翼部，该翼部形成了界定一个实用核心的这些元件之一的那部分的至少一部分。

26.   一种用于建筑物的楼层界定结构，该结构包含多个根据权利要求22到25中任一项所述的浇注构造模块中的至少一种模块，每个模块在至少两点处由一个支撑结构支撑，每个模块被定向成使得其侧壁的远端与该支撑结构接合，该至少一个侧壁和主壁界定了一个细长的拱形结构，这些模块被并置成平行关系以便在这些拱形结构之间界定至少一个细长的实用核心。

27.   根据权利要求26所述的结构，其中该支撑结构包含在所述至少两点中的一点处支撑这些模块的至少一个基本水平的梁，每个梁在至少两点处由一个支柱支撑。

28.   根据权利要求27所述的结构，其中该梁是由根据权利要求22到25中任一项所述的构造模块中的至少一者形成的。

29.   根据权利要求28所述的结构，其中该梁中的这些管路中的至少一者是与支撑在该梁上的模块中的至少一根管路处于流体连通的，该模块处于并置关系以便界定该实用核心。

30.   根据权利要求27到29中任一项所述的结构，其中所述至少一个梁具有一个基本水平的空气通道，该空气通道与该梁相关联并且与该实用核心连通，从而有助于空气流穿过其中。

31.   根据权利要求30所述的结构，其中该水平的空气通道在该梁内延伸。

32.   根据权利要求31所述的结构，其中该水平的空气通道包含该梁的一个内部腔室。

33.   根据权利要求30到32中任一项所述的结构，其中该水平的空气通道是紧固到该梁上的。

34.   根据权利要求30到33中任一项所述的结构，其中该水平的空气通道是与一个实用核心、另一个水平的空气通道、一个基本竖直的空气通道以及一个空气供应设备中的至少一者连通的。

35.   根据权利要求34所述的结构，其中一个孔口形成于以下至少一项中：该水平的空气通道以及与之连通的该实用核心、该另一个水平空气通道、该竖直的空气通道以及该空气供应设备中的至少一者，并且是位于它们之间的一个相交点处。

36.   根据权利要求27到36中任一项所述的结构，其中该支撑结构包含至少一个基本竖直的支柱，该支柱在这些水平梁的所述至少两点中的一点处支撑这些水平梁中的至少一者。

37.   根据权利要求36所述的结构，其中该支柱是由根据权利要求22到25中任一项所述的构造模块中的至少一者形成的。

38.   根据权利要求37所述的结构，其中该梁中的这些管路中的至少一者是与一个模块中的至少一根管路处于流体连通的，该模块支撑在一个由该支柱支撑的梁上，该模块处于并置关系以便界定该实用核心。

39.   根据权利要求36到38中任一项所述的结构，其中所述至少一个支柱具有一个基本竖直的空气通道，该空气通道与该支柱相关联并且与一个实用核心连通，该实用核心支撑在一个由该支柱支撑的梁上，从而有助于空气流穿过其中。

40.   根据权利要求39所述的结构，其中该竖直的空气通道在该支柱内延伸。

41.   根据权利要求40所述的结构，其中该竖直的空气通道包含该支柱的一个内部腔室。

42.   根据权利要求39到41中任一项所述的结构，其中该竖直的空气通道被紧固到该支柱上。

43.   根据权利要求39到42中任一项所述的结构，其中该竖直的空气通道是与一个实用核心、一个水平的空气通道、另一个竖直的空气通道以及一个空气供应设备中的至少一者相连通的。

44.   根据权利要求33所述的结构，其中一个孔口形成于以下至少一项中：该竖直的空气通道，以及该实用核心、该水平的空气通道、该另一个竖直空气通道以及该空气供应设备中的至少一者，并且是位于它们之间的一个相交点处。

45.   根据权利要求39到44中任一项所述的结构，其中该竖直的空气通道在接近其一个尖端处向外部排气，以便于产生一种烟囱效应，从而促进空气流穿过这些实用核心。

46.   根据权利要求45所述的结构，其中该竖直的空气通道被放置成接近该结构的一个外部/内部边界。

47.   根据权利要求26到46中任一项所述的结构，其中该实用核心收纳至少一个机械系统。

48.   根据权利要求47所述的结构，其中所述至少一个机械系统是选自下组，该组由以下各项组成：电力电缆、电话电缆、网线、天然气管线、管系供应管路、管系返回管路、压缩空气管、实验室或工业通风管道、视听系统电缆、扬声器电缆、家庭或办公自动化电缆、警报系统电缆、用来固持此类电缆的导管、灭火系统、以及这些项中任意项的任意组合。

49.   根据权利要求26到48中任一项所述的结构，进一步包含至少一个照明元件，该照明元件紧固到至少一个模块的一个侧壁上，以便将光向上导向该细长的拱形结构，从而通过漫反射来提供向下照明。

50.   一种用于生产根据权利要求22到25中任一项所述的单件式浇注混凝土建筑物构造模块的模具，该模具包含两个间隔开的细长沟槽，每个沟槽界定了：一个纵向侧壁空腔，该纵向侧壁空腔用于接纳一根管路，该管路用于在浇注过程中嵌入到该模块的一个壁内；以及一个从这些沟槽的开放上端延伸的主壁模板，该主壁模板界定了与这些侧壁空腔中的每个相连通的一个基本平坦的主壁空腔，这些侧壁空腔和主壁空腔用于在其中容纳浇注混凝土并且支撑所述混凝土，直到所述混凝土被移走。

51.   根据权利要求51所述的模具，其中该主壁模板横向延伸到至少一个沟槽的至少一个外侧之外，以便界定至少一个对应的翼部空腔，该翼部空腔延伸到所述至少一个沟槽的一个外部末端之外。

52.   根据权利要求52所述的模具，包含至少一个翼部块，该翼部块用于放置在这些翼部空腔的至少一者中，从而限制浇注混凝土占据所述至少一个翼部空腔内的该模具。

53.   根据权利要求51到53中任一项所述的模具，包含至少一个隔块，该隔块用于放置在这些侧壁空腔的至少一者中，从而将浇注混凝土限于该侧壁空腔的一个在所述至少一个隔块上方的区域。

54.   根据权利要求51到54中任一项所述的模具，进一步包含至少一个横向隔板，该横向隔板置于该模具内、用于纵向分隔该模具以界定至少一个隔区并且限制浇注混凝土占据所述至少一个隔区之外的该模具。

55.   一种用于生产根据权利要求22到25中任一项所述的单件式浇注混凝土建筑物构造模块的部件套件，包含一些可浇注的混凝土以及权利要求51到55中任一项所述的模具。

56.   根据权利要求56所述的套件，包含一个选自下组的元件，该组由以下各项组成：根据权利要求53所述的至少一个翼部块；根据权利要求54所述的至少一个隔块；根据权利要求55所述的至少一个横向隔板；用于嵌入在浇注到该模具中的混凝土内的网的至少一部分；用于嵌入在浇注到该模具中的混凝土内的至少一根钢筋条；根据权利要求1所述的至少一根管路，该管路用于嵌入在浇注到对应的至少一个侧壁空腔中的混凝土内；以及这些项中的任意项的任意组合。

强制空气辐射加热实用核心与模块以及结合了这些的建筑物
相关申请
本披露要求2010年9月17日由颚本纳提克斯有限公司(Urbanetics Inc.)提名发明人威廉·塔隆(William Teron)提交的标题为“具有热质量散热器的复合建筑物模块(Composite Building Module with a Thermal Mass Radiator)”的第PCT/CA2010/001435号PCT国际申请的优先权，该申请的全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
本披露涉及HVAC系统，确切地说，涉及HVAC管道或实用核心(utilicore)，所述HVAC管道或实用核心具有至少一个壁，所述至少一个壁包含高热质量材料并带有嵌入式辐射流体管路，并且涉及一种其中并入了此类实用核心的模块化预浇铸预制的构造模块，还涉及由此类模块构造的建筑物，在该建筑物中，这些实用核心界定了一个强制空气辐射HVAC系统。
背景技术
为了在建筑物中对空气进行调节和分配，通常采纳的做法是对空气进行存储和处理。
虽然有很多种新颖的建筑物设计和构造技术，但是对建筑物、特别是商业建筑物进行加热和/或冷却在传统上采用的是强制空气中央加热和冷却。此类传统的系统采用主要的初级加热源和/或冷却源以及主要的空气处理设施，以对该空气进行再次加热和再次冷却，并且采用主要的分配管道网络和主要的机械装置，以迫使空气在离开中央源的长距离内通过整个建筑物并且将空气再次送回。传统的中央源将循环空气加热(或冷却)到一定温度，该温度与被加热或冷却的建筑物空间的环境温度不同(更高以进行加热，而更低以进行冷却)。实际上，考虑到输送过程引发的能量损失，会将温度升高(或降低)到所需的温度范围之外。
此外，在一定的速度下对空气进行分配，以基本上确保空气循环通过整个建筑物并且返回到中央源。
此类加热和冷却机构的设计、安装、操作和替换的成本昂贵，并且效率低、笨重且有噪音。
对循环空气进行加热和/或冷却并且将此类调节过的空气输送到整个建筑物所消耗的能量会导致大量的开销。另外，在位于建筑物末端的单个设备处对供应的空气进行加热涉及大量的能量消耗。
并且，对空气进行加热的过程是低效的。另外，随着空气被输送到整个建筑物时的热损失意味着根据具体情况，可能无法在建筑物的所有部分中同等地实现加热或冷却效果。因此，通常难以在整个建筑物内提供所期望的加热和冷却量，即使是将其维持在恒定温度下也是如此。
通常由电镀的金属或其他薄金属板构成的精密的载气管道网络被分配在整个建筑物内，以使经加热和/或冷却的空气循环。初级的竖直和水平分配管道允许将空气从中央源移动到建筑物的多个楼层，这些管道通常独立于建筑物的结构系统并且占据了大量的宝贵空间。由于所有的空气都来自中央源，因此，最大管道的尺寸是所有二级管道尺寸之和，可能非常大。通常，采用大量的传感器以及控制器来对循环空气在整个建筑物内的温度分布进行少量控制，并且雇佣多名员工对建筑物中的空气质量进行设置、监控以及保持。
随着强制空气被循环通过脆弱的金属板管道，空气被移除(确保整个建筑物内空气循环)的速度通常引起金属板振动、弯曲和变形，并产生噪音。另外，由于管道板材料存在固有的结构弱点，因此，减少了每个楼层上的可用净空的这些管道通常仅专用于HVAC功能而不执行任何其他重要的功能，例如，承载性结构支撑。
因此，传统的金属板管道加热系统通常采用吊顶来隐藏这些机械装置。对于每个楼层而言，吊顶高度被加到建筑物的内部高度上，从而增大了整个建筑物的总体体积尺寸(或者相应地减小了有效的楼层高度)。吊顶通常由可拆装的贴砖构造而成，这些贴砖没有混凝土等永久性材料耐用。由于褪色和破裂(这在建筑物维护活动中经常发生)，贴砖材料很快会使建筑物老化。这会降低建筑物的吸引力，并且随之减少其经济收入以及资本价值。
1986年5月20日颁发给塔隆(Teron)的标题为“天花板结构(Ceiling Structure)”的第4,589,330号美国专利(“塔隆1号”)披露了一种组合式天花板、空气分配系统、用于建筑物的机械快滑件和结构性屋顶构件，该构件由多个平行的倒U形模块构成，这些模块支撑在共用的水平面内，该专利的全文以引用的方式并入本文中。相邻模块的凸缘被间隔开来并且界定了管道的侧壁，管道顶部和底部的壁也支撑在相邻模块之间。该管道可以采用任何适当的尺寸，确切地说，可以足够大以便应对建筑物的加热、通风或空气调节系统的空气流动需求。该管道还可以容纳其他服务设施，例如，电气、管系、压缩空气等。这种安排无需整个建筑物内的吊顶，传统上这种吊顶设置于附接到建筑物天花板的管道工程与服务管线下方。类似的U形模块被用作水平梁以支撑U形横向构件，而其他模块被用作竖直支柱以支撑梁。U形梁和支柱内的中空空间则被用作分配管道，以向主要横向构件供应空气并且从这些主要横向构件返回空气。
使用塔隆1号模块构造的建筑物中可能仍然安装了基本上如上文所述的传统中央强制空气HVAC系统。
2007年5月29日颁发给塔隆的标题为“制造建筑物模块的方法以及由此形成的结构(Method Of Manufacturing Building Modules And Structures Formed Thereby)”的第2,144,938号加拿大专利(“塔隆2号”)披露了一种模制组件，该组件包含U形网、U形模架和工件，该U形模架和工件在与U形网的平面垂直的平行平面内以可拆装的方式固定到该网的相对边缘上，该模架端件的宽度至少与将要浇铸在其间并且包围该网的一个U形模块的壁一样厚，并且该模架端件的相对边缘之间容纳该网，该专利的全文以引用的方式并入本文中。
采用传统技术中在楼层或墙壁中安装辐射加热/冷却管路需要耗费大量的劳动力，涉及定制的前期规划与工程设计，并且可能缺少将空气调节或者分配到建筑物内可以适当的其他部分中的能力。
2010年9月17日由塔隆在全球范围内提交的标题为“具有热质量散热器的复合建筑物模块(Composite Building Module with a Thermal Mass Radiator)”的第PCT/CA2010/001435号PCT国际专利申请(“塔隆3号”)披露了一种预浇铸的整体混凝土预制的自承式建筑物构造模块，该模块由基本上平坦的主壁以及与其整合的至少一个基本上平坦的侧壁构成，该申请全文以引用的方式并入本文中。该至少一个侧壁在该主壁的对应端的一端处终止。该主壁具有一定长度，而该至少一个侧壁中的每一者都具有在第一方向延伸的长度，该第一方向通常基本上远离该主壁，该长度足够基本上包围并界定一个标准设施的壁，该至少一个侧壁支撑该主壁，以使得该模块在缺乏横向支撑时是自立的。该主壁中嵌入有散热器管路，以便循环一种流体，该流体处于一个与主壁内的模块化部件的环境温度不同的温度。一些模块化部件包含：细长的平直部分上带有两个侧壁的U形模块、具有一个侧壁的L形模块，以及不具有侧壁的填实的面板，这些模块化部件可以组合使用，以界定楼层表面的空间并且形成建筑物结构。
然而，辐射加热通常遭受无法主动的控制空气、供应并且调节空气的问题，这些问题不可避免地涉及到空气处理。此外，辐射加热/冷却系统并不提供任何空气分配或通风，而具有大量居住者的商业建筑物中需要空气分配或通风，并且空气分配或通风可能具有工业方面的应用。
此外，安装在开放地板或墙壁表面上的辐射加热/冷却系统通常具有较慢的响应时间，特别是与传统的中央强制空气HVAC系统相比。因此，通常认为在商业建筑物中将辐射加热和冷却系统用作唯一的HVAC系统是低效而昂贵的。因此，为了提供足够的加热/冷却能力，辐射加热通常采用第二空气系统来分配和控制空气。
在2010年三月/四月发行的这一期SAB杂志(SABMag)的第20到24页豪尔(Hall)的“热质量与能量性能(Thermal Mass and Energy Performance)”一文(“豪尔”)中，披露了辐射系统，在这些系统中，加热/冷却盘管被浇铸到壁元件中，该文章的全文以引用的方式并入本文中。豪尔还披露了强制空气通风系统，这些系统通过形成于预浇铸的空心混凝土板中的孔隙来吸入较冷的夜间空气，从而在该过程中会对整个板进行冷却。然而，由于预浇铸的混凝土空心板是在其中的较小孔隙进行纵向浇铸之后挤出的、因此并不是在浇铸或浇注过程中被形成有嵌入此类板中的盘管，所以显然豪尔所披露的辐射系统以及空心板是不同的且是不相关的方法。
在加拿大预浇铸/预应力混凝土研究所(Canadian Precast/Prestressed Concrete Institute)发行的“预浇铸/预应力混凝土结构地板和屋顶系统技术手册(Precast/Prestressed Concrete Structural Floor & Roof Systems Technical Brochure)”中描述了“双T”板，该手册的全文以引用的方式并入本文中。此类板具有一个背板，该背板带有两个下行的突出物，这两个突出物间隔开，使得当两个双T板并排对齐时，每个板的突出物之间的间隔同其中一个双T板的突出物与相邻双T板的邻近突出物之间的间隔基本上是一样的。
将双T板用作地板/天花板元件的建筑物可以将机械系统部署在任何的这些突出物之间，并且可以通过采用与这些突出物的下端接合的吊顶而隐藏起来，因而损失的可用净空的量基本上等于突出物的高度。
这些侧板的间隔造成了这样一种情况，即每个空间太大以至于无法用作输送强制空气的管道，并且太小以至于无法用作足够形成常规大小的房间的半球形天花板。
附图说明
现在将参考下列附图对本披露的示例性实施例进行描述，其中不同附图中相同的参考数字表示相同的元件，其中：
图1是根据本披露的一个示例性实施例通过将两个较大元件并置而形成的一个实用核心的一个实例的局部等距视图；
图2是根据本披露的一个示例性实施例的具有嵌入其侧壁中的热质量散热器的模块的一个示例性实施例的等距视图；
图3是根据本披露的一个示例性实施例的用于构造图2所示模块的模具的一个示例性实施例的等距视图；
图4是根据本披露的一个示例性实施例的一栋建筑物的俯视等距视图，在该建筑物中部署有多个图2所示的模块，以形成两层楼层的天花板/地板元件；
图5是从图4所示的建筑物的第一楼层仰视得到的透视图；
图6是经部署以形成图4所示的建筑物的至少一层楼层的天花板/地板元件的、图2所示的多个模块的截面端视图，该图沿截面6‑6截取；
图7是经部署以形成图4所示的建筑物的至少一层楼层的天花板/地板元件的、图2所示的多个模块的截面视图，该图沿截面7‑7截取；
图8是图4所示的建筑物的至少一层楼层的一个示例性实施例的一部分的部分剖视俯视等距视图，示出了遍及根据图1的多个实用核心的辐射加热/冷却流体循环回路的一个实例，这些实用核心由根据图2的模块界定并且用作包括横向元件、梁和支柱的结构元件；
图9是图4所示的建筑物的至少一层楼层的一个示例性实施例的一部分的部分剖视俯视等距视图，示出了遍及图1的多个实用核心的空气循环回路的一个实例，这些实用核心由根据图2的模块界定并且用作包括横向元件、梁和支柱的结构元件；
图10是图4所示的建筑物的至少一层楼层的一个示例性实施例的一部分的部分剖视俯视等距视图，其中U形模块被用作梁和支柱；
图11是图2所示的模块的截面侧视图，该模块经部署以形成图4所示的建筑物的至少一层楼层的天花板/地板元件并且由图10所示的U形模块支撑，该U形模块被部署成梁和支柱，该图沿截面11‑11截取；并且
图12是图4所示的建筑物的一个示例性实施例的截面侧视图，示出了采用烟囱效应的空气循环回路的示例性配置。
具体实施方式
本披露提供了一种HVAC实用核心的一个示例性实施例，该实用核心具有由一种浇注型高热质量材料构成的至少一个壁，在浇注过程中，该至少一个壁中嵌入一根管路，该管路用于使流体在所述至少一个壁的各处循环，该流体是处于一个与该管路中的空气的环境温度不同的温度，并且用于在流体与流过实用核心的空气之间实现热传递。
穿过具有高热质量并且嵌入有辐射管路的所述实用核心而采用强制空气辐射加热和冷却，克服了传统的基于地板或墙壁的辐射加热技术的限制，这些限制包括缺少空气移动、调节和分配。
使用混凝土作为整个建筑物内的管道系统实现了“重”热结构的等级，如同豪尔(Hall)所述，它具有在整个建筑物内保持和释放加热/冷却作用的最大潜能。实用核心中的混凝土热质量较大，最大程度地捕获了整个建筑物内的环境的、被动和主动的加热/冷却，该热质量充当整个建筑物的能量电池，将加热和冷却能量保持在建筑物内并且减少了初级加热和冷却源的大小和成本。
该实用核心利用自身的热质量特性以及嵌入的加热和冷却辐射管路来保持和释放加热和冷却作用、并且提供初级加热和冷却源。
在一些示例性实施例中，并入到每个模块中的辐射管路在每个模块的整个长度内对空气进行加热和冷却，并且充当初级加热和冷却源。只有循环通过这些嵌入的管路的流体才会以大幅减少的方式被送回到中央流体循环资源。在一些示例性实施例中，建筑物中的这种流体资源包含流体源和/或循环器和/或锅炉和/或冷却器，这些设备将热流体或冷流体输送到嵌入在实用核心内的管路网络、输送到可以沿建筑物的外墙放置的护壁板散热器、或者输送到这两者。
在一些示例性实施例中，建筑物中从空气供应设备供应的空气没有被中央加热/冷却设施所加热或冷却。相反，流过实用核心的空气由该实用核心进行加热和冷却并且服务于建筑物的每个部分。相对于传统的金属板管道而言，实用核心的横截面相当大，以提供过度的容量来在整个建筑物内输送经加热或冷却的空气，从而补偿建筑物内的多种空间定向以及变化的加热/冷却负载和需求。此外，它允许部署低速空气系统，继而可以显著地降低空气噪音水平。这在办公室、学校、电影院或需要考虑减少环境噪音的其他结构中可能是极其有利的。
在所披露的系统的一些示例性实施例中，模块的回路系统使得空气能够在内部返回、并且在所有模块内始终通过热质量辐射加热和冷却进行再次加热或冷却。基本上消除长的空气输送时间减少了伴随此类传统的返回空气系统发生的热损失，并且降低了用于将这样的大量空气移动到中央设施的管道和机械系统的成本。此外，基本上消除通向中央位置的返回空气系统显著地降低了此种系统的成本以及维护。
在一些示例性实施例中，初级供应和返回管道形成回路，并且在一些示例性实施例中，二级供应和返回管道形成回路，而在另一些示例性实施例中，则形成交叉回路。在一些示例性实施例中，这些管道在接头处具有电动化阻尼器，该阻尼器可以由恒温器启动以调节到所需温度，从而抽取空气或者使其再次循环。
在一些示例性实施例中，为了向每个位置提供更为精确的加热/冷却需求，可以将由单独恒温器启动的变风量(VAV)扩散器安装在实用核心内。
这样便无需一个返回空气系统，例如在传统的辐射加热和冷却HVAC装置中所采用的返回空气系统，其中所有的空气在被送回之前都返回到中央加热/冷却设备。相反地，在此披露中，空气仍然留在建筑物的局部部分。
鉴于上述内容，在采用所述实用核心的装置中可以观察到可观的成本、能量和运行效率，并且改进HVAC性能。
实用核心的刚度也可以用于收纳一些机械系统，包括服务设施导管以及灭火系统。
本披露还描述了一种复合模块化预浇铸预加工的混凝土结构模块，该模块是通过将塔隆1号中所述的模块重新配置成双T配置而形成的，方法是添加整体式横向延伸的翼部、并且用嵌入的加热/冷却辐射管路对侧壁施加能量。这允许由翼部和侧壁界定的区域界定一个实用核心，该实用核心充当强制空气分配管道，其中散热管路充当使用此类模块构造的建筑物中的初级加热/冷却源。
如果采用所披露的模块来形成整个建筑物内的结构性横向元件，那么将混凝土用作“重”热质量结构的优点便得到强化，这以部分是因为结构元件是预加工的，从而使它们保持暴露状态。当具有重热质量的混凝土不是预加工的、而是由石膏板等其他装饰材料覆盖时，那么热质量的优势将被减弱。
相对较窄的实用核心在宽的预加工的拱形天花板圆拱之间延伸，这具有美学吸引力并且为建筑物空间提供了更多的净空。
当所披露的模块进一步被用作建筑物的结构元件以形成具有可用实用核心的阵列的梁和/或支柱时，建筑物中基本上所有的空气都通过沿地板/天花板横向元件形成的所有主要混凝土供应和返回实用核心的整个长度、以及沿梁和/或支柱形成的二级分配供应和返回实用核心。这些管道和实用核心可以形成建筑物的初级加热和冷却源，从而通过较少的额外成本或者无需额外成本就提供整个建筑物内的完整的强制空气辐射加热和冷却系统，这是因为仅有的显著额外成本是涉及在浇铸过程中将管路嵌入到每个模块的侧壁中。
如同在塔隆1号中所述，将复合预浇铸预加工的模块用作地板/天花板(以及/或者梁和/或支柱)建筑产品提供了结构、预精整以及照明设施。
因此，所披露的模块的优势在于，通过提供该复合模块的结构和基础结构特征而降低了制造成本、用于建筑物中天花板的所有精整的预算，并且利用该模块来提供一定性能，从而降低了与下述内容相关的构造成本：将材料运输到工地、将材料抬升到建筑物中以及规划、设计、管理和监督这个构造过程。将辐射加热和冷却管路并入到强制空气系统中所附加的价值可能是巨大的，而将辐射管路并入到现有的构造模具和制造系统中的成本可以是极低的。
此外，本文所披露的实用核心所提供的辐射加热能力还进一步关于以下各项实现了节省：基本上无需用于设计、提供以及安装一个独立的额外系统以提供传统的强制空气加热/冷却能力以及手工制作辐射加热管路系统的成本。
因此，预期的是，实现整个建筑物构造过程以及辐射加热和冷却能力的提供可能仅耗费传统安装成本的一小部分就可实现。
在一些示例性实施例中，空气穿过实用核心的移动是由主要竖直空气管道内的烟囱效应产生的负压所引起的。引起烟囱效应的原理是热空气上升，且支柱越高，烟囱效应或者支柱中的空气流动越大。由于烟囱效应使得空气从支柱中抽升，所以能够从建筑物的邻近部分抽取空气。在一些示例性实施例中，通过使用天然或机械方式来生成强制空气，以在返回空气支柱中生成负压，从而开始并且保持烟囱效应。通过这种方式，传统上用于强制空气HVAC系统中的空气分配系统的尺寸可以得到显著的减小甚至被省略。
在一些示例性实施例中，在基准面上通过被设计用于对天然的新鲜空气进行预加热或冷却的空气供应支柱，将天然的新鲜空气引入到空气系统中。在一些示例性实施例中，可以采用基于地热的空气或液体源来执行此类预加热/预冷却，以获得更高的效率。
相应地，除了在建筑物构造中采用所披露的模块可以实现的大量节约之外，采用所披露的模块还可以在运行期间带来大量的成本节约。
现在将仅出于说明目的、结合在随附图式中所示的某些实施例来对本披露进行详细的描述。
实用核心概念
本披露介绍了一种被称作实用核心的概念。如图1所示，通常表示为100的实用核心，是作为整合的加热/冷却源、并且作为HVAC管道。在一些示例性实施例中，实用核心100由多个相邻的模块110形成，下文中在名为“模块”的标题下将对这些模块进行详细的描述。
在一些示例性实施例中，实用核心100具有壁120或者由壁120界定，这些壁是由混凝土等浇注型高热质量材料构成，并且在浇铸或浇注过程中嵌入有辐射流体管路130。管路130供应有流体，该流体以不同于流经实用核心100的空气的环境温度的一个温度循环穿过管路。在一些示例性实施例中，该流体在闭合的回路系统中从中央流体循环资源810(图8)循环穿过管路130。
在没有任何额外的金属管道系统的情况下，空气在压力下被容纳并且流过混凝土实用核心100，以分配到整个建筑物400(图4)或者其部分中。
然而，不同于采用管道的传统的强制空气HVAC系统，流过实用核心100的空气主要地(如果不是唯一地)被流过壁内的管路130的流体基本上连续地加热和冷却。由混凝土等高热质量材料构成的壁120与嵌入的管路130一起在流过实用核心100的空气与通过管路130的流体之间实现热传递，其中该流体所处的温度不同于流过实用核心100的空气的环境温度。
因此，实用核心100可以提供强制空气辐射加热能力，其中管路130中的流体所处的温度高于流过实用核心100的空气的环境温度，因此热量从管路130中散发出来、穿过该高热质量材料壁120并进入流过实用核心100的空气中。通过这样做，混凝土便在建筑物的加热和冷却中从被动元件转化为动态元件。
类似地，实用核心100可以提供强制空气辐射冷却能力，方法是确保管路130中的流体所处的温度低于流过实用核心100的空气的环境温度，因此热量从流过实用核心100的空气中散发出来、穿过该高热质量材料壁120并进入到循环穿过管路130的流体中。
如同在一些示例性实施例中，如果实用核心100的网络延伸穿过整个建筑物，那么能量在管路130与流过实用核心100的空气之间进行辐射的时间长度可以允许对在整个建筑物内循环的空气进行有效的加热/冷却，而不需要初始地对空气进行加热或冷却，并且不需要像在传统的强制空气HVAC系统中所做的那样将空气返回到中央空气处理供应设施。
已理解，与沿着单独的较大供应和返回管道系统而使大量经加热/冷却的空气沿较长的距离循环到达有待加热或/冷却的中央热源并且再次返回相比，使小管路130中的经加热/冷却的流体循环穿过所有的实用核心100是更加有效的。通过这种方式，还可以显著地降低加热和冷却损失。
在一些示例性实施例中，强制空气辐射加热/冷却能力可以由实用核心100来提供，该实用核心是由多个壁120界定的，其中至少一个壁是由高热质量材料构成，其中至少一个壁120具有嵌入的管路130。
模块
参考图2，示出了细长的构造模块110的一个示例性实施例的等距视图，该模块包含预浇铸的混凝土一体结构，该结构具有平坦的主壁210以及两个平坦的侧壁120，这些侧壁采用间隔开的配置基本上通常从主壁210的共用表面211向外延伸并且与其整合。
在一些示例性实施例中，侧壁120从主壁210的相对端插入的位置延伸，以界定向外横向延伸的翼部230，在一些示例性实施例中，这些翼部具有基本上相等的宽度d，因此使模块110沿着其纵向轴线具有大体上呈双T形的配置。
在一些示例性实施例中(未示出)，侧壁120基本上从主壁210的每一个相对端延伸，因此使模块110沿着其纵向轴线具有大体上呈U形的配置。
在一些示例性实施例中，两个侧壁120中都嵌入有管路130。在一些示例性实施例中，管路130在一对入口/出口接头131之间延伸，这些接头与模块110的侧壁120在其端部相交，以允许流体流入和流出管路130。下文中在名为“模块的辐射加热与冷却”的标题下将对管路130和入口/出口接头131进行更加详细的描述。
模块110具有纵向尺寸或长度l。如图2所示，主壁210可以依据模块110的宽度w来定义，而侧壁120可以依据模块110的高度h来定义。在一些示例性实施例中，侧壁120是按距离d从主壁210的相对侧边缘插入的，以使翼部230具有宽度d。
每个侧壁120都具有基本上平行的一个朝向内部的侧壁表面221以及一个相对的外部侧壁表面222。这些内部侧壁表面221由内部主壁表面211分开，而这些外部侧壁表面222由基本上与内部主壁表面211平行的外部主壁表面212分开。
在一些示例性实施例中，侧壁120的厚度t₁，即，内部侧壁表面221与对应的外壁侧壁表面222之间的间隔，是根据适用的结构指南来决定大小的。这样决定大小能够轻易地适应将实用核心100用作加热/冷却管道而施加的任何约束。
在一些示例性实施例中，侧壁120在其内部侧壁表面221与其对应的外部侧壁表面222之间具有较小程度的斜度(未示出)，以协助于从如本文所述的构造模具300(图3)中对模块110进行脱模或剥离，而不会显著地影响侧壁120相对于主壁210的基本“方正度”。
在一些示例性实施例中，内部主壁表面211与侧壁表面221、222中的一者或两者之间的相交部分可以是圆化的，以提供额外的强度、更具美学吸引力的外表，并且使得容易清洁这些壁表面211、221、222，并且有助于从模具300中移除混凝土。
在一些示例性实施例中，模块110的主壁210的宽度w和侧壁120的高度h各自可以是模块尺寸M的几倍，分别用n和p表示。在一些示例性实施例中，侧壁120从主壁210的相对侧边缘起可以插入的深度d也可以是模块尺寸M的q倍。在一些示例性实施例中，倍数n、p、q或它们的任何组合可以是整数或半整数。
在一些示例性实施例中，为了符合典型的北美商业建筑的结构指南，模块尺寸M可以在从32英寸(80cm)到36英寸的范围内变化。在一些示例性实施例中，对于其他国家而言，模块尺寸M可以是90cm。
在一些示例性实施例中，同样为了符合结构指南，具有此类模块尺寸M的、适合用作横向元件410(图4)的模块110可以具有主壁210宽度w，其中倍数n为4；侧壁120的高度h，其中倍数p为1；以及翼部230的宽度d，其中倍数q为0.5。相应地，侧壁120之间的跨距s(图2)基本上是模块尺寸M的3倍。在一些示例性实施例中，模块110的长度l可以在10米到20米的范围内。
模块的生产
如图3所示，在一些示例性实施例中，模块110可以通过围绕嵌入的管路130将混凝土浇注到细长的模具300中而形成。模具300包含一种模板，该模板基本上复制了侧壁120(面向下进入模具300)和主壁210的尺寸，在其中，混凝土可以浇注到模具300的顶部，以形成模块110的主壁210与侧壁120。
模具300包含两个间隔开的细长沟槽301以及从沟槽301的开放上端延伸的主壁模板303。每个沟槽301界定了一个细长的侧壁空腔302，该空腔基本上复制了将由模具300生产的模块110的侧壁120的尺寸。主壁模板303界定了一个主壁空腔304，该空腔基本上复制了将由模具300生产的模块110的主壁210的尺寸。主壁空腔304与侧壁空腔302中的每一个连通，这样使得可以将未固化的混凝土浇注到模具300中，以填充每个侧壁空腔302和该主壁空腔304，从而生产出模块110。
在一些示例性实施例中，模具300的长度超过了模块110的最大长度l。模块110的长度l可以根据其预期的功能而改变。长度较短的模块110可以如下获得：将横向隔板(header)310插入到模具300中以纵向地划分模具300、界定模具300内的至少一个隔区、并且限制浇注到隔区内的混凝土占据该隔区之外的模具300。较短长度的模块110也可以如下获得：另外限制浇注的混凝土将要流动的纵向范围。
图3所示的模具300可以用于构造具有向外横向延伸的翼部230的双T形模块110。在一些示例性实施例中，这是通过将模具300横向延伸到至少一个沟槽301的至少一个外侧之外从而界定至少一个翼部空腔305而实现的。在此类实施例中，该至少一个翼部空腔305允许形成延伸到侧壁120之外的至少一个翼部230。在一些实施例中，模具300横向延伸到两个沟槽301的外侧之外，从而在模具300的每一侧上界定了一个翼部空腔305，使模具能够生产双T形的模块110。
在一些示例性实施例中，块体307可以被放置在沟槽301中，以对浇注到该块体上方的侧壁空腔302部分中的混凝土加以限制。通过这种方式，由模具300形成的侧壁120的高度h可以被减小。然而，由于在给定的模具300中所能获得的侧壁120的高度h是有限的，因此在确定模具300的合适深度(以及主壁模板303的宽度)时应该格外小心，以确保能够在模具300中形成适当尺寸的模块。
在一些示例性实施例中，由于添加如本文所述的管路130造成的约束较小，该管路也可以放置到模具300中以在混凝土被浇注时嵌入到混凝土中从而形成模块110，因此可以将钢筋条320和钢筋网330或这两者放置在模具300内，以在混凝土被浇注时嵌入到混凝土中从而形成模块110。在一些示例性实施例中，混凝土中的钢筋条320可以是预加应力的。
模块110是一个复合的多功能单一产品，可以通过使用单个模具300按多种长度l进行批量生产，而无需考虑它将被赋予的功能并且不用顾及它可能被用于其中的建筑物400或结构、项目或国家。
生产多种宽度w或高度h的模块110可能涉及对应多个适当尺寸的模具300的部署。在一些示例性实施例中，可以采用单个模具300来生产具有不同高度h、宽度w、宽度d、厚度t或它们的任意组合的模块110，例如，在非限制的方式中，模具300的深度可以对应于模块110的最大高度h，并且对于这种模具300，可以生产高度h较低的模块110，其方法是将多个块体307部署到模具300的对应于侧壁120的多个部分中，这些块体的高度基本上等于模具300的沟槽301与侧壁120的相对高度之差，以便从这些部分中代替混凝土。
如同在本文的示例性实施例中所披露的，多种大小的模块110的可用性提供了灵活性，以便满足(地理、文化以及建筑)多样化市场所需求的许多种不同的建筑规划和安排，包括但不限于：作为水平地板/天花板横向构件410(图4)、或实际上作为水平梁1020(图10)或竖直支柱1030(图10)或二者的应用。
在一些示例性实施例中，由于模块110的模块化本质，使用了单个的通用模具300(并且在相同的工地以及平行和/或后续的项目中再次使用许多年)。相应地，模具300可以是相对昂贵但品质高且精确的沸腾钢模具，该模具经过振动和涂抹处理，以向内壁211、221以及外壁222提供精确的尺寸稳定性以及高品质的最终表面光洁度，而传统的混凝土成形技术通常不具有这些特点。虽然模具300更加昂贵，但是它在制造过程中的高度重复使用使得它与需要大量劳动力并且造成浪费的、单次使用的传统木模板相比是较便宜的。本领域的普通技术人员将理解，与使用传统木模板作为混凝土成型技术所获得的光洁度相比，在钢模具300中浇铸的混凝土形成了基本上更加光洁的表面。此类最终表面光洁度可以适应诸如涂料、织物或壁纸等室内装修，或者诸如涂料等室外装修，或者包覆混凝土、木头、铝、乙烯树脂、砖块或石头，而无需进行大量或任何额外的表面整理。
模块化概念允许相似模块110的高度重复并且有能力采用模块110的多种多样安排将一个模块110与下一个模块链接起来，并且允许每个模块110具有基本上相同的蛇形管路130，以提供辐射加热/冷却能力。由于管路130已经先经过预先建造、预先加工、批量生产并且随后被放到复合式预建造且预加工的建筑物产品的模块300中的指定位置，然后再进行浇铸或浇注，因此管路130和模块110共用了材料、劳动力、运输以及安装成本，这可以显著地降低建筑物400的总体成本。
在一些示例性实施例中，模具300可以作为套件的一部分提供给使用者，该套件包含与模具300一起使用的一些可浇注的混凝土。额外的部件可以包括在套件中，例如，用于插入到翼部空腔305的块体305，用于放置在沟槽301中的隔块307，用于嵌入到待浇注到模具300中的混凝土内的横向隔板310、钢筋条320和网330，以及用于嵌入到模块110的侧壁120内的管路130。
因此，复合模块110的使用(包括但不限于在使用模具300生产时)可以消除多层构造材料以及多种劳动活动。与传统的现场构造技术相比，就品质和数量而言，这样可以提供改进的成本/效益比。该过程可以基本上消除现场混凝土成形以及现场多层构造材料和劳动活动。
在一些示例性实施例中，可以使用类似的模具(未示出)来构造U形模块，其中相对于双T形模块110而言，主壁模板303的侧面可以具有增大的高度和减小的宽度，以允许形成不会延伸到侧壁120的范围之外的主壁210。在一些示例性实施例中，可以采用模具300来构造U形模块，其方法是将多个块体306放置在翼部空腔305中，以限制所浇注的混凝土占据翼部空腔305内的模具300。
如在下面的部分中所讨论的，在一些示例性实施例中，U形模块可以用作梁1020(图10)或支柱1030(图10)或这两者。在此类实施例中，此类U形模块是结构性的并且因此其尺寸不同于双T形模块110，这些双T形模块被用作在下一部分讨论的横向构件410(图4)。因此，不大可能采用共用模具300来同时提供即将用作横向构件410的双T形模块110以及即将用作梁1020与支柱1030的U形模块。
将模块用作横向构件
现在转到图4，在一些示例性实施例中，除了通过它的所嵌入的辐射加热/冷却管路130充当初级加热和冷却源之外，模块110还可以部署为建筑物400的地板/天花板横向构件410，该横向构件在每一端由基本上水平的横向梁420支撑，该梁在每一端可以由基本上竖直的支柱430支撑。在这种配置中，空气在每个模块110的整个长度内被加热和冷却。这可以用作初级加热和冷却源，所以在一些示例性实施例中，只有循环通过管路130的辐射流体被返回到中央流体循环资源810(图8)。
在一些示例性实施例中，可以在模块110的侧壁120中形成凹口510(图5)，每一个凹口都用于容纳梁420。在一些示例性实施例中，梁420支撑在支柱430的肩部431上。在一些示例性实施例中，至少一个横向构件410可以在至少一个中间点1040(图10)上由梁420支撑。在一些示例性实施例中，至少一个梁420可以在至少一个中间点(未示出)上由支柱430支撑。
在这种部署中，模块110可以定向成使得其纵向轴线是基本上水平定向的，而其侧壁120从主壁210下降。因此，横向构件410的主壁210可以形成基本上水平的表面，该表面根据情况界定了建筑物400的较低楼层的天花板的一部分并且同时界定较高楼层的屋顶元件的一部分或地板的一部分。如果被用作地板的一部分，那么横向构件410可以包覆有浇注混凝土地板层11或其他适当的地板材料。在一些示例性实施例中，辐射加热/冷却也可以提供到此类地板层11上，其方法是将至少一根管(未示出)放置在横向构件410上，该管将以传统方式嵌入到浇注混凝土地板层11中并且被填充有经加热或冷却的流体(视情况而定)。
在一些示例性实施例中，每个横向构件410都在纵向方向上延伸。在一些示例性实施例中，被用作横向构件410的模块110的长度l可以在10米到20米的范围内。有时该尺寸是由用于停车的跨距所控制的，该跨距指定了整个建筑物400内的跨距大小及其倍数。
在一些示例性实施例中，横向构件410基本上在支撑梁420的半份宽度上延伸，以允许与第一横向构件410平行的、在一些示例性实施例中与之共线的第二横向构件410在梁420的一部分上延伸并且受到该部分所支撑。
如图4所示，多个横向构件410被安排在共用平面内，使得相邻的横向构件410的侧壁120是基本平行的并且并排放置的。在一些示例性实施例中，相邻的横向构件410可以相对地纵向偏移(在图10中以实例的方式示出)。
在一些示例性实施例中，相邻横向构件410的侧壁120之间的间距可能是模块尺寸M的整数倍。
在一些示例性实施例中，翼部230的宽度d可以是模块尺寸M的半整数倍。在一些示例性实施例中，翼部230的宽度d可以是M/2，因此相邻的横向构件410的侧壁120之间的间距可以是模块尺寸M，即，M＝2d。在一些示例性实施例中，横向构件410的侧壁120之间的跨距s是模块尺寸M的3倍。
当横向构件410安排成并排布置以界定天花板/地板结构时，每个模块110的每一侧上的翼部230和相邻侧壁120界定了一个实用核心100，该实用核心平行于相邻的天花板拱顶450且在其间延伸。
在一些示例性实施例中，侧壁120的高度h可以基本上是0.8m，而翼部230的宽度d可以基本上是0.4m，从而形成了基本上是0.8m宽乘0.8m高的实用核心100。
在一些示例性实施例中，与实用核心100的宽度2d相比，横向构件410的侧壁120之间的跨距s较大，因此所营造的整体美学印象是较高拱形天花板被相对较窄的实用核心100周期性地中断。如在图5中可以更好地看出，该图以仰视透视角度示出了横向构件410，在一些示例性实施例中，拱形天花板元件450利用了侧壁120的高度h，这在传统上是不存在的，例如，当传统构造的建筑物或双T板在其整个区域上设有吊顶时。因此，除去了吊顶之后，建筑物的每个楼层的净内部高度都更大了。
上述美学印象可以通过以下方式来培养：对拱形天花板元件450的暴露表面211、221进行粉刷、引入间接的照明元件720(图7)、引导光向上照射拱形天花板元件450的这些暴露表面211、221(使得散射光向下反射)，或这些方法的任何组合。在一些示例性实施例中，该至少一个间接照明元件720被紧固到侧壁120的远端上，其中向上延伸的偏转器721用于将光线向上反射到拱形天花板元件450上，而基本上不会减损对高且宽的天花板的印象。在一些示例性实施例中，这样的照明元件720可以是白炽灯具、卤素灯具或荧光灯具，或者其他适当的照明源。
在一些示例性实施例中，横向灯具722可以被部署在相邻的灯具720之间并且由其支撑，以向拱形天花板元件450提供额外的光照并且为内部分隔壁735提供一个附接表面，该内部分隔壁735基本上具有与被固定到侧壁120的下侧的分隔壁735相同的高度。在一些示例性实施例中，这样的灯具722可以是白炽灯具、卤素灯具或荧光灯具，或者其他适当的照明源。
由横向构件形成的实用核心
现在参考图5、图6和图7，并且如上文所述，在一些示例性实施例中，实用核心100可以通过将横向构件410安排成并排构型来界定。在这样一种构型中，相邻横向构件410的邻接翼部230形成实用核心100的顶壁，并且每个相邻横向构件410的相邻侧壁120各自形成实用核心100的侧壁。因此，实用核心100被界定成沿着相邻横向构件410的长度延伸的细长空间，具有一个矩形截面，其宽度为2d且高度为h，如图6所示。在一些示例性实施例中，具体而言，在2d＝h的一些实施例中，实用核心100具有基本上成正方形的截面。
在一些示例性实施例(未示出)中，实用核心100的宽度2d与支柱430在相同方向上的宽度基本上相同，并且横向构件410放置成使得实用核心100基本上与每个支柱430对齐。这样便准许拱形天花板元件450延伸到支柱430之外并且邻近该支柱430，从而最小化阴影并且加强对高而宽的天花板的印象。
在一些实施例中，实用核心100在支柱430之间的地方、沿着由横向构件410形成的地板/天花板表面延伸。
尤其参考图7，在一些示例性实施例中，实用核心100可以用来提供空气扩散系统730，例如，变风量(VAV)。在一些示例性实施例中，空气被一个中央强制空气供应设备910(图9)强制横向通过实用核心100。
在一些示例性实施例中，给定实用核心100的多个部分可以由一个或多个挡板850(图8)分开，所述挡板相对于实用核心100横向或纵向延伸并且是竖直或水平定向的，从而使得一个部分可以针对与另一部分处于相反方向上的空气流进行指定和配置。此类挡板850界定了实用核心100中或者实用核心100之间的空气流汇合处(未示出)，或者这两种情况。
在一些示例性实施例中，诸如湿度、电子或空气净化装置或加湿器等其他空气调节装置可以放在实用核心100中。
在一些示例性实施例中，空气温度受控制的电动化阻尼器1140(图11)可以放置在实用核心100的接头处，这些阻尼器可以由恒温器启动，以便对经加热或冷却的空气进行控制并且将其从一个实用核心100传递到另一实用核心，或者放置在梁420和支柱430的接头处，以便基本上均衡建筑物中的温度，从而针对具体的温度条件指定某些区域或者根据需要来再循环或排出空气。
在一些示例性实施例中，界定实用核心100的相邻模块100的侧壁120的下端可以被至少一个面板或天花板贴砖710覆盖，该面板或天花板贴砖用来基本上阻止空气扩散系统730携载的空气不受控制地向下流动。此类面板710可以包含吸声悬吊天花板贴砖、石膏板或其他合适的面板材料，这些材料采用本领域中众所周知的方法紧固到侧壁120上。面板710可以附接到侧壁120的远端的下侧上，或者附接到这些侧壁的远端的侧面上(未示出)。
在一些示例性实施例中，空气扩散系统730可以包含一个纵向沟槽731，该沟槽部分地或基本上沿着实用核心100的长度延伸。在一些示例性实施例中，沟槽731在向下方向上是开口的并且馈送到面板710中的纵向间隙733内，以便在实用核心100与面板710下方的建筑物空间之间实现空气连通。在一些示例性实施例中，沟槽731在朝向面板710向下延伸的过程中逐渐变细。沟槽731环绕间隙733并且引导空气流过间隙733。
在一些示例性实施例中，端对端对齐的一系列VAV纵向阻尼器732沿着沟槽731的纵向长度基本上占据了面板710中的间隙733。在一些示例性实施例中，这些阻尼器732各自在关闭位置与打开位置之间是可移动的，处于该关闭位置时，空气基本上被阻止通过间隙733逸出实用核心100，而处于该打开位置时，空气被准许通过在其他情况下被阻尼器732占据的间隙733逸出实用核心100，例如，通过给充气的波纹管放气。
在一些示例性实施例中，以机械方式或气动方式控制阻尼器732在打开位置与关闭位置之间的移动。在一些示例性实施例中，这种移动是由一个环境传感器(未示出)控制的，在一些示例性实施例中，该环境传感器是一个恒温器，从而准许在阻尼器732处于打开位置时，通过开口引入暖空气或冷空气来对一个区域进行局部加热或冷却。
在一些示例性实施例中，一个小散热片734可以设在空气扩散系统730的内部，以便使空气在多个方向上偏转。在一些示例性实施例中，散热片734可以为下方建筑物空间中的分隔壁735提供一个附接点。
如在图5和图6并且尤其在图7中可以更好地看出，在一些示例性实施例中，实用核心100还可以用来遮住被收纳在实用核心100内的机械或电气系统，使其不可见。在一些示例性实施例中，此类机械系统可以包括处于多种多样构型中的一个灭火系统740、或至少一个服务设施导管和接线盒/装置盒750、或者这些项中任意项的任意组合，图中示出了其一个非限制性实例。
在一些示例性实施例中，灭火系统740可以包含一根纵向灭火管路741，该灭火管路基本上沿着实用核心100的长度延伸。灭火管路741含有灭火材料的压力下供应设备，在一些示例性实施例中，该灭火材料可以是水、泡沫、哈龙(Halon^TM)、其他合适的物质或者它们之中任意项的任意组合。周期性沿着灭火管路741的长度，至少一根辅助管路742可以从灭火管路741横向向外延伸并且基本上向下延伸，以便与设置成穿过面板710的洒水喷头743接合，从而准许向下喷洒灭火材料。
多种多样的服务设施导管750可以安装到实用核心100上，或蜿蜒穿过实用核心，或者是这两种情况。此类服务设施导管750的非限制性实例包括电力电缆、电话电缆、网线、天然气管线、管系供应管路、管系返回管路、压缩空气管、实验室或工业通风管道、视听系统电缆、扬声器电缆、家庭或办公自动化电缆、警报系统电缆、用来固持此类电缆、管路和管的导管或支架，或者这些项中任意项的任意组合。这些导管750用来将此类服务设备安排在建筑物400周围，以便在整个建筑物400内提供使用电气、电信、网络通信、加热、冷却、管系、压缩空气、通风、视听、自动化、警报的能力等等，其中这些都适合于在建筑物400的每个楼层的建筑物空间内使用。由于实用核心100的大小较大，因此，这些导管750不会显著妨碍空气移动。
模块的辐射加热和冷却
就加热和冷却而言，将混凝土用作模块100的主要构造部件会提供一些优点。混凝土被视作一种具有较高吸热和储热能力的材料、并且是建筑物400的热质量的主要贡献者之一。因此，模块100的混凝土构造充当了储能电池以及一个整体式热质量散热器。
热质量被视作一种对建筑物储存、调节和消散内部热量的能力的度量。热质量较高的建筑物会缓慢变热，但随之而来的是也会缓慢变冷。出于节能的目的，这被认为是有利的，因为建筑物有效充当一个加热/冷却电池，缓慢储存和释放热量，从而缓和温度波动。因此，主要由混凝土构成的建筑物400，例如使用模块100构造的那些建筑物，具有较高的热质量，尤其是在与金属管道系统、钢结构或者某些建筑物外壳相比时，这些建筑物外壳被干壁覆盖、由空心混凝土或砖构成或者由木材或金属立杆构成。
混凝土有能力在实用核心100内吸收、保持和释放这种辐射加热和冷却，以便调整实用核心100内的环境温度以及整个建筑物400内的环境温度，这至少部分是因为包括实用核心100在内的整个复合结构具有预先精整过的裸露混凝土表面。这就意味着，混凝土是整个建筑物400的最终表面，从而提供一个机会来基本上最大化热质量保持和释放原理。
尽管传统上采用诸如太阳能加热和日光等被动方法来为热质量混凝土供给能量，但高热质量混凝土模块100的益处得到提高，其方法是在侧壁120中并入连续几段空心管路130以便在其中容纳流体，该流体是处于与流过由模块100界定的实用核心100的空气的周围温度不同的温度，从而足以辐射或捕获所需的热量。
在一些示例性实施例中，管路130的直径可以是1/2英寸、3/4英寸或1英寸，该管路通常由柔性塑料构成。在一些示例性实施例中，管路130以基本上成蛇形的图案多次沿着模块110的长度l延伸、在模块110的整个侧壁120上形成基本上间隔开的构型。
在一些示例性实施例中，管路130在一对入口/出口接头131之间延伸，这些接头与模块110的侧壁120在其端部相交。在一些示例性实施例中，每个模块110的入口/出口接头131设置成朝向模块110的纵向轴线的共用端或相对端，或者在一些示例性实施例中，设置在内部侧壁221之外。
在一些示例性实施例中，入口/出口接头131可以包含一个拼接连接件，该拼接连接件包含由一个或多个压缩环和/或焊料紧固的一个联接器、一个分接头、一根软管、一个阀门，或者一个外螺纹(阳)连接件和一个内螺纹(阴)连接件。
管路130可以充满流体，例如，作为非限制性实例，该流体是水或乙二醇或者这些项中任意项的任意组合，该流体可以被保留并且可以循环穿过管路130、处于一个与模块110的环境温度不同的温度。
提供穿过模块100的管路130的流体并且该流体所处的温度不同于流过由模块110界定的实用核心100的空气的环境温度，这样为模块110的固有热质量提供了补充的加热或冷却或者这两种能力。
在夏季，每个模块110的侧壁120所吸收的热能，作为非限制性实例，在白天吸收的热能往往会被前一天傍晚的相对较低的夜间温度缓和。这种固有的夏季冷却效应可以通过经冷却的流体循环穿过管路130而得到加强。
在冬季，模块110的壁210、120吸收和辐射热量，作为非限制性实例，在白天吸收和辐射热量。这种固有的冬季加热效应可以通过经加热的流体循环穿过侧壁120中的管路130而得到加强，例如，方法是由诸如作为非限制性实例的热水加热器等流体循环资源810(图8)为管路130供应流体。随着环境温度的降低，作为非限制性实例是在夜间，模块110在建筑物400的内部(并且在某种程度上，在外部)释放出此热量并且缓和温度变化产生的冷却效应。
如果模块110用于基本上如本文所述的天花板/地板元件410中，其中实用核心100被界定在相邻模块110的邻近侧壁120之间，并且如果空气被强制通过此类实用核心100以便对拱形天花板元件450下方的建筑物空间进行强制空气加热或冷却或者这两者，那么通过提供穿过侧壁120中的管路130的流体来补充模块110的固有热质量能力并且该流体所处的温度不同于流过由模块110界定的实用核心100的空气的环境温度，这样该固有热质量能力往往会根据具体情况来加热或冷却基本上横向流过由模块110界定的实用核心100的空气，而可能无需、或者在一些示例性实施例中基本上减少或补充由HVAC系统(未示出)所承担的传统加热/冷却负载。
在一些示例性实施例中，将管路130完全封在模块110的侧壁120内(包括但不限于，通过参考图3所述的模具300中的预浇铸来完成)意味着，加进管路130并不会对建筑物400产生任何实质上不利的结构、视觉或其他影响。
使用可移动的电动化挡板1140可以帮助对进入建筑物400的一些部分之中的空气流进行控制，否则的话这些部分无法对这些部分进行同样的服务。它可以帮助将空气从建筑物400中处于一个温度的一部分移动到建筑物400中处于不同温度的另一部分，这是通过机械方式或者如本文所述的自然通风的力量来实现。
流体循环回路
如在图8中可以更好地看出，在一些示例性实施例中，流过模块110中的管道130的流体处于一个与流过由模块110界定的实用核心100的空气的环境温度不同的温度，该流体可以在一个或多个流体循环回路中循环到整个建筑物400。在一些示例性实施例中，一个流体循环回路可以包含以下内容：
流体可以由诸如贮存器或储箱等流体源811供应、并且在诸如泵(未图示)等循环器812的作用下沿着至少一个流体循环回路进行循环。流体源811可以定位在建筑物400中的一个中心位置，或者整个建筑物400中可以有许多较小的流体源811。在一些示例性实施例中，流体可以由加热/冷却设备813设置或维持或者进行这两个操作，以便处于一个与模块110的环境温度不同的温度，该加热/冷却设备诸如为一个传统的油箱、天然气罐或电热水箱、锅炉、管线式或即热式热水器、用于加热流体盘管的太阳能电池板、空气调节单元、制冷单元、热泵、用于在冬季从地球表面之下抽吸相对暖的流体并且在夏季抽吸相对凉的流体的地热泵，或者这些项中的任意项的任意组合。如果将太阳能、地热或其他再生技术用作加热/冷却设备813，那么用作实用核心100的模块110的至少一个侧壁120中的管路130便会提供可再生或“绿色”的能量分配系统。
在一些示例性实施例中，流体源811、循环器812、加热/冷却设备813(合起来示为流体循环资源810)或者它们之中任意项的任意组合可以形成共用元件的一部分，作为非限制性实例是例如热水箱。在一些示例性实施例中，流体源811、循环器812、加热/冷却设备813或者它们之中任意项的任意组合可以常规地定位或彼此接近地处于建筑物400中或各处或附近的一个或多个方便的位置，作为非限制性实例是例如在地下室的锅炉房中或者在屋顶上。
流体可以由与流体循环资源810处于流体连通的一根供应管路或一系列供应管路840提供到至少一个模块110中的至少一根管路130的入口接头131，其中该至少一个模块110界定了建筑物400的至少一个楼层的至少一个实用核心100。每个入口接头131处可能存在一个阀门，该阀门由恒温器控制，以对供应给实用核心的流体量进行调节。
在一些示例性实施例中，此类供应管路840可以通过至少一个支柱430中的至少一个竖直空气通道830、从流体循环资源810所在的楼层基本上竖直向上延伸到该至少一个实用核心100所在的楼层。在一些示例性实施例中，此类供应管路840可以延伸穿过竖直空气通道830。因此，此类供应管路840事实上被隐藏而不可见。
在一些示例性实施例中，此类供应管路840可以沿着一个给定楼层、通过与此楼层相关联的至少一个梁420中的至少一个水平空气通道820基本上水平延伸，该给定楼层可以是流体循环资源810所在的楼层，也可以是该至少一个实用核心100所在的楼层。因此，此类供应管路840事实上被隐藏而不可见。
在一些示例性实施例中，此类供应管路840可以安装在梁420的外部。如果供应管路840正好定位在地板水平面的上方，如图8所示，那么在被限于护壁板或其他散热器壳体841中并且被配置(例如，作为非限制性实例，形成为额外的竖直设置的盘管并且定位成沿着地板或墙壁护壁板)以便充当护壁板或散热器加热/冷却元件的情况下，这些供应管路可以向建筑物400的居住者提供补充的加热或冷却。
源于至少一个模块110中的至少一根管路130的出口接头131的流体可以提供给与流体循环资源810处于流体连通的一根返回管路或一系列返回管路842，其中该至少一个模块110界定了建筑物400的至少一个楼层的至少一个实用核心100。
在一些示例性实施例中，此类返回管路842可以通过至少一个支柱430中的至少一个竖直空气通道830、从该至少一个实用核心100所在的楼层基本上竖直向下延伸到流体循环资源810所在的楼层。因此，此类返回流体管路842事实上被隐藏而不可见。
在一些示例性实施例中，供应流体管路840和返回流体管路842放置成是沿着每层地板的外周边，从而将管路中的流体初步分配给所有的模块110并且在建筑物400中的加热和冷却损失的主要来源处提供自动护壁板841加热和冷却能力。这种辐射加热/冷却将管路中的流体基本上均匀分配给所有实用核心100，以便在整个建筑物400中提供更为受控的温度。
在一些示例性实施例中，此类返回管路842可以沿着一个给定楼层、通过与此楼层相关联的至少一个梁420中的至少一个水平空气通道820基本上水平延伸，该给定楼层可以是该至少一个实用核心100所在的楼层，也可以是流体循环资源810所在的楼层。因此，此类返回管路842事实上被隐藏而不可见。
此类供应管路840、返回管路842、护壁板元件841或它们之中任意项的任意组合可以由固定管、柔性管或它们之中任意项的任意组合而构成。
在一些示例性实施例中，多个流体循环回路可以用于建筑物400的不同楼层或侧楼或其多个部分，从而提高响应性、节能，或者用于将使建筑物400的一部分的流体供应与建筑物400的另一部分的流体供应811分开，从而防止交叉污染或者支持HVAC服务的单独计费。这种配置灵活性可以通过以下方式来实现：审慎地放置和配置实用核心100、供应管路840、返回管路842或者它们之中任意项的任意组合之间及其内的流体连接件(作为非限制性实例，为三通、Y形接头和歧管)，并且利用多样的可用的实用核心100、支柱430以及相关联的竖直空气通道830或其中所含的多个部分、梁420以及相关联的水平空气通道820或其中所含的多个部分、或者它们之中任意项的任意组合。
由于流体在循环器812的作用下基本上持续循环，因此在任何给定时间，大部分流体都会穿过管路130、供应管路840以及返回管路842。因此，可能只需要一个较小的流体源811。
此外，流体穿过流体循环回路时的行进速度可以相对较低，因为热量是利用流过由模块110界定的实用核心100的空气的环境温度与该流体之间的温差而传递的。因此，可能需要一个相对低容量的循环器812。另外，流过由模块110界定的实用核心100的空气的环境温度与该流体之间的温差可能基本上只有几度。因此，可能需要一个相对较小的加热/冷却设备813。实际上，如果供应管路840和返回管路842包括经配置用以吸收太阳能的许多盘管(作为非限制性实例，安装在屋顶上或安装在外壁上的盘管)或者一个地热源，那么可能需要一个传统的加热/冷却设备813进行较少或不进行附加的加热。
在一些实施例中，在对建筑物400的构造中使用的模块110的管路130内所循环的流体进行加热或冷却或者这两个操作时，可以利用被动式太阳能加热，其方法是将供应管路840或返回管路842定位成沿着建筑物400中一贯受到日照的至少一个外表面或暴露面。因此，仅仅通过使流体持续循环，便可以按非常经济的方式对内部建筑物空间进行辐射加热或冷却(具体取决于季节)。在各个支柱之间的区域内，可以有效管理被动式太阳能加热。
强制空气循环回路
现在参考图9，正如流过界定了实用核心100的这些模块110中的管路130的流体可以形成建筑物400内的一个或多个流体循环回路的一部分，在一些示例性实施例中，空气可以沿着一个或多个空气循环回路供应给实用核心100并且穿过通过实用核心且从其中吸出。
在一些示例性实施例中，这些空气循环回路各自都包含纵向延伸穿过至少一个实用核心100的至少一个空气流路径，所述至少一个实用核心是基本上水平的并且与配置成横向构件410的至少一个模块110对齐。在一些示例性实施例中，多个此类横向实用核心100可以形成一个共用空气循环回路的一部分。
在一些示例性实施例中，穿过多个此类实用核心100的横向空气流可以配置成处于相同方向。在一些示例性实施例中，该横向空气流可以配置成处于相反方向。在一些示例性实施例中，此类实用核心100中的某些实用核心可以被指定并且配置成供应通道，而这些实用核心100中的其他实用核心可以被指定并且配置成返回通道。在一些示例性实施例中，穿过被指定并且配置成供应通道的实用核心100的横向空气流可以处于相同方向。在一些示例性实施例中，穿过被指定并且配置成返回通道的实用核心100的横向空气流可以处于相同方向。
在一些示例性实施例中，空气可以通过至少一个孔口821供应给此类横向实用核心100，所述至少一个孔口将实用核心100与一个水平空气通道820相互连接，该水平空气通道在多个梁420中的至少一者内延伸，这些梁420支撑这些界定了实用核心100的天花板/地板元件410。在一些示例性实施例中，该水平空气通道820基本上可以是梁420的整个内部，如果梁420封闭的话，或者可以是沿着梁420的内部或外部延伸的一根管或管道1021(图10中用虚线轮廓示出)。
在一些示例性实施例中，穿过被指定并且配置成供应通道的水平空气通道820的水平空气流可以处于相同方向。在一些示例性实施例中，穿过被指定并且配置成返回通道的水平空气通道820的水平空气流可以处于相同方向。
在一些示例性实施例中，某些水平空气通道820可以被指定并且配置成供应通道，而其他水平空气通道820可以被指定并且配置成返回通道，如作为非限制性实例在图9中示出并且在下文更详细地描述。
在一些示例性实施例中，空气可以通过至少一个孔口831供应到水平空气通道820，所述至少一个孔口将该水平空气通道与一个竖直空气通道830相互连接，该竖直空气通道在支撑了梁420的多个支柱430中的至少一者内延伸。在一些示例性实施例中，竖直空气通道830基本上可以是支柱430的整个内部。
在一些示例性实施例中，某些竖直空气通道830可以被指定并且配置成供应通道，而其他竖直空气通道830可以被指定并且配置成返回通道，如作为非限制性实例在图9中示出并且在下文更详细地描述。
在一些示例性实施例中，穿过被指定并且配置成供应通道的竖直空气通道830的竖直空气流可以处于相同方向。在一些示例性实施例中，穿过被指定并且配置成返回通道的竖直空气通道830的竖直空气流可以处于相同方向。
在一些示例性实施例中，针对一个给定的实用核心100，灭火材料可以通过至少一根附加的灭火管路(未示出)供应到灭火管路741，该附加的灭火管路沿着与灭火管路741处于流体连通的一个给定的水平空气通道820或竖直空气通道830或者这两者延伸，从而使得建筑物400内的每个实用核心100中的灭火材料的来源相同。
在一些示例性实施例中，用于一个给定实用核心100的导管750可以由至少一根相关联的导管(未示出)供应，该相关联的导管安装到或蜿蜒穿过与导管750连通的一个给定的水平空气通道820或竖直空气通道830或者这两者，从而使得每个实用核心100内的导管750在建筑物400内的来源相同并且遮住此类导管使它们不可见。
在一些示例性实施例中，一个水平空气通道820可以与以下各项连通：一个实用核心100、一个竖直空气通道830、另一个水平空气通道820(作为非限制性实例，其中这些水平空气通道820是端对端对齐的)，以及一个空气供应设备910、或者它们之中任意项的任意组合。
在一些示例性实施例中，一个竖直空气通道830可以与以下各项连通：一个实用核心100、另一个竖直空气通道830(作为非限制性实例，其中这些竖直空气通道830是端对端对齐的)、一个水平空气通道820、空气供应设备910、或者它们之中任意项的任意组合。
在一些示例性实施例中，如下文所述，通过使用空气循环回路的网络，其中如本文所述，每个空气循环回路都包含以下项一项或多项：与横向构件410相关联的一个或多个实用核心100、一个或多个水平空气通道820，以及一个或多个竖直空气通道830，事实上，空气流可以按所需的预定安排而基本精确地从空气供应设备910提供到建筑物400的任何位置，例如以下：
空气可以通过安装在屋顶上的空气供应设备910而被吸入到建筑物400中。吸入的空气可以沿着至少一个竖直空气供应通道830基本上竖直向下循环。在至少一个竖直空气供应通道830中供应的空气可以基本上水平循环到建筑物400的至少一个楼层上的至少一个供应水平空气通道820。在至少一个水平空气供应通道820中供应的空气可以基本上水平循环到建筑物400的相同楼层上的至少一个供应实用核心100，从而通过扩散器730分配到下方相关联的建筑物空间。
此外，在一些示例性实施例中，空气可以从建筑物空间向上吸入到返回通道内的一个空气返回设备(未示出)中，该返回通道可以是一个实用核心100、一个水平空气通道820、一个竖直空气通道830、或者它们之中任意项的任意组合。对于建筑物400的相同楼层而言，至少一个返回实用核心100中收集的空气可以基本上水平循环到至少一个相关联的水平空气返回通道820。至少一个水平空气返回通道820中收集的空气可以基本上水平循环到至少一个相关联的竖直空气返回通道830。建筑物400的至少一个楼层上的至少一个竖直空气返回通道830中收集的空气可以基本上竖直向上循环到安装在屋顶上的空气供应设备910或排出或者进行这两个操作。
在一些示例性实施例中，多个空气循环回路可以用于建筑物400的不同楼层或侧楼或其多个部分，从而提高响应性、节能，或者将使建筑物空间的一部分的空气供应与建筑物空间的另一部分的空气供应分开，以便防止交叉污染或者支持HVAC服务的单独计费、或者将空气从建筑物的较暖侧移动到较冷侧，反之亦然。这种配置灵活性可以通过以下方式来实现：审慎地放置和配置实用核心100、水平空气通道820、竖直空气通道830或者它们之中任意项的任意组合之间及其内的挡板1140，并且利用多样的可用的实用核心100、水平空气通道820或其多个部分、竖直空气通道830或其多个部分、或者它们之中任意项的任意组合。
此类挡板1140的位置界定了通道820、830中的空气流汇合处或通道820、830之间的空气流汇合处或者这两种情况。在一些示例性实施例中，此类挡板1140可以在电动机控制下是可移动的。
由于与可以占据传统空气管道的空气体积相比，可以占据实用核心100的空气体积较大，因此，空气沿着实用核心100纵向行进的速度可以减小。结合以下事实：与传统管道基本上较薄的柔性金属板表面截然相反，空气是沿着基本上较厚的刚性混凝土表面行进的，因此，与加热/冷却功能相关联的噪音可以显著降低。
将模块用作梁
在一些示例性实施例中，除了通过其所嵌入的辐射加热/冷却管路130形成一个用于整个建筑物的完整加热和冷却系统而充当初级加热和冷却源之外，参考图8、图9、图11且尤其参考图10，一个U形模块可以定向成使得其纵向轴线基本上是水平定向的，其中主壁210置于侧壁120的上方并且搁在其上，从而形成一个水平梁1020。在一些示例性实施例中，空气是在用作梁1020的每个模块110的整个长度内加热和冷却的，以便提供额外的加热和冷却。
在一些示例性实施例中，用作梁1020的模块110的侧壁120的远端可以被覆盖，以便形成空心梁1020，从而准许空气穿过该空心梁而成为建筑物400所使用的HVAC系统的一部分。在这种情况下，模块的内部用作水平空气通道820。此空气可以在梁1020与支撑支柱430中的竖直空气通道830之间、在隔开它们的一个表面中通过支柱430中的孔口831而穿过，并且在梁1020与实用核心100之间，在隔开它们的一个表面中通过孔口821而穿过。
在一些示例性实施例中，这些侧壁120的远端与第二模块的侧壁120的暴露端配对。在一些示例性实施例中，孔口821可以位于其中一个模块内。
在一些示例性实施例中，侧壁120的远端被面板1022覆盖。在一些示例性实施例中，面板1022由吸声天花板贴砖、石膏板或其他合适的面板材料构成，这些材料采用本领域中众所周知的方法紧固到侧壁120上。
在一些示例性实施例中，用作梁1020的模块的尺寸可能不同于用作横向元件410的那些模块。作为非限制性实例，用作梁1020的一个模块可以具有主壁210的宽度w，其中倍数n为2，侧壁120的高度h，其中倍数p为1。在一些示例性实施例中，用作梁1020的实用核心100的长度l可以基本上为约8M(6.4米)或12M(9.6米)，以便与横向构件410的尺寸协调。
梁1020的截面大小较大，从而有助于根据建筑物400内的需求或者因建筑物400的取向而将大量空气从建筑物400的一部分移动到另一部分。例如，可能需要在建筑物400的北边与南边之间移动空气，以便均衡因日照产生的温度差异。
在一些示例性实施例中，包含模块的此类梁1020可以将相关联的管路130中的至少一个用作一根供应管路840、返回管路842、或者它们之中任意项的任意组合。除了基本上遮住此类供应管路840或返回管路842而使它们不可见之外，以此方式使用管路130中的至少一者可能无需提供单独的供应管路840和返回管路842、而且可以为相关联的空气循环回路提供附加的辐射加热/冷却能力，同时空气通过梁1020和支柱430而被输送到实用核心100或从实用核心返回。
将模块用作支柱
在一些示例性实施例中，除了通过所嵌入的辐射加热/冷却管路130形成一个用于建筑物的完整加热和冷却系统而充当初级加热和冷却源之外，参考图8、图9、图11且尤其参考图10，在一些示例性实施例中，一个U形模块可以定向成使得其纵向轴线基本上是竖直定向的，其中主壁210和侧壁120的一个底端邻接一个水平地板表面(在一些示例性实施例中，可以是一个由横向构件410构成的地板)，从而形成一个支柱1030。
在一些示例性实施例中，用作支柱1030的模块的侧壁120的远端可以被覆盖，以便形成空心支柱1030，从而准许空气穿过该空心支柱而成为建筑物400所使用的HVAC系统的一部分。在这种情况下，模块的内部用作竖直空气通道830。此空气可以在支柱1030与支撑在其上的梁420、1020中的水平空气通道820之间、在隔开它们的一个表面中通过支柱1030中的孔口831而穿过。
在这样一种配置下，在一些示例性实施例中，空气是在用作支柱1030的每个模块的整个长度内加热和冷却的，以便提供额外的加热和冷却。
在一些示例性实施例中，这些侧壁120的远端与第二模块的侧壁120的暴露端配对。在一些示例性实施例中，孔口831可以位于其中一个模块内。
在一些示例性实施例中，侧壁120的远端被面板1032覆盖，该面板可以是结构性的或非结构性的。在一些示例性实施例中，面板1032由金属立杆和石膏板或者其他合适的面板材料构成。在一些示例性实施例中，孔口831可以位于面板1032内。在一些示例性实施例中，面板1032可以由至少一个通道面板或门替换，以便触及可以通过至少一个支柱1030而在楼层间延伸的建筑物服务设备、或者另外提供一个储存室或其他壁橱设施。
在一些示例性实施例中，用作支柱1030的模块的尺寸可以不同于用作横向元件410或梁1020或者它们之中任意项的任意组合的那些模块。作为非限制性实例，用作支柱1030的一个模块具有主壁210宽度w，其中倍数n为2，侧壁120的高度h，其中倍数p为0.5(如果支柱1030使用两个相向的模块)或为1(如果支柱1030保持端部打开或被面板1032覆盖)。
支柱1030的截面大小较大，从而有助于根据建筑物400内的需求或者因建筑物400的定向而将大量空气从建筑物400的一部分移动到另一部分。例如，可能需要在建筑物400的北边与南边之间移动空气，以便均衡因日照产生的温度差异。
在一些示例性实施例中，用作支柱1030的模块的长度l可以基本上对应于商业楼层s的数目q。在一些示例性实施例中，对于典型的北美商业建筑而言，一个楼层的高度可以基本上被视为12英尺。
在一些示例性实施例中，相向的模块或者模块与面板1032对的接触位置基本上可以由水泥浆或其他合适的间隙密封剂(未示出)进行密封。
在一些示例性实施例中，包含模块的此类支柱1030可以将相关联的管路130中的至少一者用作一根供应管路840、返回管路842、或者它们之中任意项的任意组合。除了基本上遮住此类供应管路840或返回管路842而使它们不可见之外，以此方式使用管路130中的至少一者可能无需提供单独的供应管路840和返回管路842、而且可以为相关联的空气循环回路提供附加的辐射加热/冷却能力，同时空气通过支柱1030而被输送到实用核心100或从实用核心返回。
利用烟囱效应
现在转到图12，示出了建筑物1200的一个示例性实施例，该建筑物利用模块110来形成横向元件410并且将U形模块用作梁1120和支柱1130，但利用烟囱效应而基本上无需操作使用空气供应设备910。
引起烟囱效应的原理是热空气上升，且支柱越高，烟囱效应或者支柱中的空气流动越大。由于烟囱效应将空气从支柱中抽升，所以能够从建筑物的邻近部分抽取空气。本领域的技术人员熟知烟囱效应能够鼓励自然通风和渗透。
在一些示例性实施例中，竖直延伸的结构或烟囱1210建立在建筑物1200的内部/外部边界1220处，例如，建筑物1200的外壁。通过设计露天或略微封闭的内部空间，例如天井1230，可以引入额外的外部边界1220。此类天井1230也可以用来调节空气或者帮助将空气从建筑物1200的一部分移动到另一部分。
在本披露的上下文中，此类烟囱1210由支柱1030构成。在一些示例性实施例中，作为非限制性实例，通过建立挡板1140，可以提供多个支柱1030，从而使返回通道830邻近于外部边界1220并且位于此类边界1220与供应通道830之间。供应通道830在建筑物1200的底部排气到返回通道830中，而返回通道830在建筑物1200的顶部向外部排气。在一些示例性实施例中，建筑物1200的内部形成有额外的烟囱，例如，是通过额外的支柱1030形成的。
在这样一种结构中，通过空气供应设备910来提供初步机械辅助，以便开始并且在一些示例性实施例中持续补充流过空气循环回路的空气流。
空气还可以借助机械方法或自然通风而通过烟囱1210从建筑物1200中排出。在一些示例性实施例中，新鲜空气或再循环的空气也可以穿过建筑物1200外部上的一个光滑的双层空腔壁1240，在该空腔壁中，所述空气在冬季可以由太阳辐射加热并且通过种植材料进行调节(称为“绿壁(green wall)”)。相反，在夏季，太阳辐射可以由该空腔捕获并且在加热该建筑物1200的内部空间之前被排出，从而降低对空气调节/冷却的需要。
将清楚的是，在不脱离本披露的精神和范围的情况下，根据本披露可以对本文所披露的实施例作出各种修改和变化。
在上述披露中，出于解释而非限制的目的，阐明了诸如特定架构、接口、技术等具体细节，以便提供对本披露的透彻理解。
尽管披露了示例性实施例，但这不意欲进行限制。事实上，本文阐明的一般原理被视作仅仅说明了本披露的范围，而且应进一步理解的是，在不偏离如随附权利要求书所定义的本披露的范围的情况下，可以作出涵盖替代方式、修改和等效物的多种改变。
例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或整合，或者某些特征可以被忽略或不实施。此外，在不脱离本披露的范围的情况下，这各个实施例中描述和说明为分立或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其他系统、模块、技术或方法进行组合或整合。其他变化、替代和改变实例是易于确定的、并且可以在不脱离本文所披露的精神和范围的情况下来作出。
具体而言，可以选择一项或多项上述实施例中的特征来形成替代实施例，这些替代实施例是由上文可能并未清楚描述的特征的子组合构成的。此外，可以选择并组合一项或多项上述实施例中的特征来形成替代实施例，这些替代实施例是由上文可能并未清楚描述的特征的组合构成的。通过将本申请作为整体进行阅读，本领域的技术人员将容易明白适合于此类组合和子组合的特征。在此并且在所附权利要求书中描述的主题意图涵盖和包含技术方面的所有合适的变化。
在一些情况下，忽略了对众所周知的装置、回路和方法的详细描述，以便不用不必要的细节掩盖对本披露的描述。本文中列举本披露的原理、方面和实施例及其具体实例的所有陈述并不意图涵盖其结构等效物和功能等效物。此外，此类等效物意图包括当前已知的等效物以及将来开发的等效物，即，执行相同功能的任何元件，而不管结构如何。
因此，例如，应了解的是本文中复制的框图可以表示体现了技术原理的说明性部件的概念视图。
尽管有时就方法来描述本披露，但本领域的一般技术人员将理解的是，本披露还涉及各种设备，包括用于执行所述方法的至少一些方面和特征的部件，它可能是硬件部件、软件或者这两者的任意组合，或者采用任何其他形式。
所用的某些术语始终指代特定部件。制造商可以用不同名称来指代一个部件。特定术语或名称的使用并不意图区分开名称不同而非功能不同的部件。
术语“包括”和“包含”是开放式的，因此，应被解释为“包括，但不限于”。术语“实例”和“示例性”仅仅出于说明性目的而用来确定例子、且不应被解释为将本发明的范围限于所述例子。具体而言，术语“示例性”不应被解释为指明与其一起使用的表述或将任何赞扬性的、有利或其他特性给予该表述，无论是就设计、性能还是其他方面而言。
除非另外指明，否则诸如“向上”、“向下”、“左”和“右”等方向术语用来指代所参考的附图中的方向。类似地，诸如“向内”和“向外”等词语用来分别指代朝向和远离装置、区域或体积或者其指定部分的几何中心的方向。此外，本文所述的所有尺寸仅仅意图以实例的方式说明某些实施例、而并不意图将本披露的范围限于可能脱离了可以指定的这样的尺寸的任何实施例。
采用任何形式的术语“联接”或“连通”均意图表明不管是以电学方式、机械方式、化学方式还是其他方式，通过某一接口、装置、中间部件或连接件进行的直接连接或间接连接。
除非另外指明，否则单数形式的指代物包括了复数，反之亦然。
摘要的目的在于，使得相关专利局或者本领域内不熟悉专利或法律术语或措辞的一般技术人员能够通过粗略审查便迅速确定本技术披露的本质。摘要既不意图界定由本披露的权利要求书标出的本披露的范围、也不意图以任何方式限制本披露的范围。
根据本披露的一项实施例的第一广泛方面，提供了一种用于基本上容纳纵向流过其中的空气的实用核心，该实用核心具有由一种浇注型高热质量材料构成的至少一个壁，在浇注过程中，所述至少一个壁中嵌入至少一根管路，所述至少一根管路用于使一种流体在所述至少一个壁的各处循环，该流体处于一个与流过该实用核心的空气的环境温度不同的温度，从而通过所述至少一个壁而在所述至少一根管路中的该流体与流过该实用核心的该空气之间实现热传递。
在一些示例性实施例中，该实用核心可以包含第一元件和第二元件的至少一个相应部分，这些元件中的至少一者包含所述至少一个壁，这些元件是并置定的向，以便基本上将空气流容纳在其中。在一些示例性实施例中，该实用核心可以包含至少一个面板，该面板用于基本上容纳在其中流向一个纵向空气道的空气。此类面板可以包含至少一个间隙，该间隙用于准许空气沿着该实用核心流动，以便从中逸出。在一些示例性实施例中，该实用核心可以包含：一个沟槽，该沟槽用来环绕该间隙以及引导空气流过该间隙；至少一个阻尼器，该阻尼器在打开位置与关闭位置之间是可移动的，其中处于该打开位置时，空气可以通过该间隙逸出该实用核心，而处于该关闭位置时，空气可能基本上被阻止通过该间隙逸出该实用核心。这种阻尼器可以根据一个环境传感器的指导、在电动机控制下而在该打开位置与关闭位置之间是可移动的。
在一些示例性实施例中，该高热质量材料可以是混凝土，而且该流体可以是水或乙二醇或者这两者。这种流体可以处于一个比流过该实用核心的该空气的环境温度更高的温度，从而实现热传递，以升高流过该实用核心的该空气的温度。另一方面，这种流体可以处于一个比流过该实用核心的该空气的环境温度更低的温度，从而实现热传递，以降低流过该实用核心的该空气的温度。
在一些示例性实施例中，所述至少一根管路是由一个与其流体连通的流体资源供应流体，从而使来自所述至少一根管路的流体返回到该流体资源。该流体资源可以包含：一个与所述至少一根管路处于流体连通的流体源；一个与所述至少一根管路流体连通的循环器；一个加热/冷却设备，该加热/冷却设备用于使供应给所述至少一根管路的流体达到一个与流过该实用核心的该空气的环境温度不同的温度；或者它们之中任意项的任意组合。因此，所述至少一根管路和该流体资源可以包含一个流体循环回路。
在一些示例性实施例中，流过该实用核心的空气可以与一个空气供应设备连通，该空气供应设备用于通过至少一个空气通道来迫使空气穿过该实用核心，其中该实用核心、该空气供应设备以及所述至少一个空气通道构成了一个空气循环回路。
根据本披露的一项实施例的第二广泛方面，提供一种细长的单件式浇注混凝土建筑物构造模块，该模块具有一个基本平坦的主壁以及基本上平行于纵向轴线延伸的至少一个侧壁，在浇注过程中，所述至少一个侧壁中嵌入一根管路，一个侧壁了形成上述元件之一的那部分的至少一部分，这些元件是并置定向的，以便界定一个用于在其中容纳沿着该纵向轴线流动的空气流的实用核心。
在一些示例性实施例中，该纵向轴线可以基本上平行于该主壁，所述至少一个侧壁包含两个间隔开的侧壁，每个侧壁终止于该主壁的一个共用表面处，并且该模块的所述至少一个侧壁终止于此模块的该主壁处、在该主壁的相应侧之间的一个点处，以便界定该主壁的一个在该主壁的一个邻近侧与该侧壁之间延伸的翼部，该翼部形成了界定一个实用核心的这些元件之一的那部分的至少一部分。
根据本披露的一项实施例的第三广泛方面，提供了一种用于建筑物的楼层界定结构，该结构包含多个上述浇注构造模块中的至少一者，每个模块在至少两点处由一个支撑结构支撑，每个模块定向成使得其侧壁的远端与该支撑结构接合，该至少一个侧壁和主壁界定了一个细长的拱形结构，这些模块被并置成平行关系以便在这些拱形结构之间界定至少一个细长的实用核心。
在一些示例性实施例中，该支撑结构可以包含在所述至少两点中的一点处支撑这些模块的至少一个基本水平的梁，每个梁在至少两点处由一个支柱支撑。
在一些示例性实施例中，此类梁是由上述构造模块中的至少一者形成，其中该梁中的至少一根管路与支撑在该梁上的模块中的至少一根管路处于流体连通，这些模块处于并置关系以便界定该实用核心，并且所述至少一个梁具有一个基本水平的空气通道，该空气通道与该梁相关联并在其中延伸并且与该实用核心连通，从而有助于空气流穿过其中。此类水平空气通道可以包含该梁的一个内部腔室或被紧固到该梁上或者是上述两种情况，并且是通过一个孔口来与以下至少一项连通：一个实用核心、另一个水平空气通道、一个基本竖直的空气通道，以及一个空气供应设备，其中该孔口形成于所述至少一项中、位于它们之间的一个相交点处。
在一些示例性实施例中，该支撑结构可以包含至少一个基本竖直的支柱，该支柱支撑在这些水平梁中至少一者的所述至少两点中的一点处。
在一些示例性实施例中，此类支柱是由上述构造模块中的至少一者形成，其中梁中的至少一根管路与一个模块中的至少一根管路处于流体连通，该模块支撑在一个由该支柱支撑的梁上，这些模块处于并置关系以便界定该实用核心，并且所述至少一个支柱具有一个基本竖直的空气通道，该空气通道与该支柱相关联并且与支撑在由该支柱支撑的一个梁上的实用核心连通，从而有助于空气流穿过其中。此类竖直空气通道可以包含该支柱的一个内部腔室或被紧固到该支柱上或者是上述两种情况，并且通过一个孔口来与以下至少一项连通：一个实用核心、一个水平空气通道、另一个竖直空气通道，以及一个空气供应设备，其中该孔口形成于所述至少一项中、位于它们之间的一个相交点处。
在一些示例性实施例中，该竖直空气通道在接近其一个尖端处向外部排气，以便于产生一种烟囱效应，从而促进空气流穿过这些实用核心。通过将该竖直空气通道放置为接近该结构的一个外部/内部边界，可以促进这种情况。
在一些示例性实施例中，该实用核心可以收纳至少一个机械系统，该机械系统可能是电力电缆、电话电缆、网线、天然气管线、管系供应管路、管系返回管路、压缩空气管、实验室或工业通风管道、视听系统电缆、扬声器电缆、家庭或办公自动化电缆、警报系统电缆、用来固持此类电缆的导管、灭火系统、以及这些项中任意项的任意组合。
在一些示例性实施例中，该结构可以包含至少一个照明元件，该照明元件紧固到至少一个模块的侧壁上，以便将光向上导向细长的拱形结构，从而通过漫反射来提供向下照明。
根据本披露的一项实施例的第四广泛方面，提供了一种模具，该模具用于生产上述单件式浇注混凝土建筑物构造模块，该模具包含两个间隔开的细长沟槽，每个沟槽界定了：一个纵向侧壁空腔，该空腔用于接纳一根管路，该管路用于在浇注过程中嵌入在该模块的一个壁内；以及一个从这些沟槽的开放上端延伸的主壁模板，该主壁模板界定了一个与这些侧壁空腔中的每个相连通的基本平坦的主壁空腔，这些侧壁空腔和主壁空腔用于在其中容纳浇注混凝土并且支撑所述混凝土，直到所述混凝土被移走。
在一些示例性实施例中，该主壁模板可以横向延伸到至少一个沟槽的至少一个外侧之外，以便界定至少一个对应的翼部空腔，该翼部空腔延伸到所述至少一个沟槽的一个外部末端之外。至少一个翼部块可以放置在这些翼部空腔的至少一者中，从而限制浇注混凝土占据所述至少一个翼部空腔内的该模具。至少一个隔块可以放置在这些侧壁空腔的至少一者中，从而将浇注混凝土限于所述至少一个隔块上方的侧壁空腔的区域。至少一个横向隔板可以置于该模具内，从而纵向分隔该模具以界定至少一个隔区并且从而限制浇注混凝土占据所述至少一个隔区之外的该模具。
根据本披露的一项实施例的第五广泛方面，提供了一种部件套件，该套件用于生产这样一种单件式浇注混凝土建筑物构造模块，并且包含一些可浇注的混凝土以及上述模具。
在一些示例性实施例中，此类套件可以包含：所述至少一个翼部块；所述至少一个隔块；所述至少一个横向隔板；用于嵌入在浇注到该模具中的混凝土内的钢筋网的至少一部分；用于嵌入在浇注到该模具中的混凝土内的至少一根钢筋条；上述至少一根管路，该管路用于嵌入在浇注到对应的至少一个侧壁空腔中的混凝土内；以及这些项中的任意项的任意组合。
通过考虑说明书和本披露的实践，符合本披露的其他实施例将是清楚的。因此，本说明书和所披露的实施例应仅被视作实例，而本披露的实际范围和精神是由所附的带编号的权利要求所披露。