专利名称：多功能生态工程系统的制作方法
本系统属于建筑工程领域、更属于生态建筑工程领域。
建筑由于具有人类需求功能而产生，并随着科技水平的不断提高和人类需求不断变化而发展。随着人类对自然界与自身的认识的不断进步，在新世纪对建筑提出了新的要求建筑作为对人类需求和生存环境影响最大的、影响时间最长的、投资最大的且最难于更改的项目，应成为决定其实施与否的最慎重的问题，“生态建筑”及可持续发展的绿色建筑，是对当代建筑学要求，也是每个工程都须遵守的规则和决策者的责任。
由我国建筑设计大师北京市建筑设计研究院首席总建筑师《建筑创作》杂志社编委会副主任何玉如作序，于2001年6月出版的《建筑创作》精品集中写到“新世纪建筑的任务是‘生态建筑及可持续发展的绿色建筑’是当代建筑学的前沿问题，如何节约能源充分利用先进技术达到生态的综合平衡及建筑所需的最佳环境是世界发达国家集中研究的课题”，“未来建筑是一种耗费最少资源(建筑材料)实现能源自给的100％的生态建筑”，综合环境和气候因素，创造高品质空间、高舒适度和完美形式(造型)。
生态建筑是集建筑学、生态学、建筑环境工程学、人类学、植物学、地球气候学等多种自然科学为一体的综合项目。
大家知道地球的热带、温带、寒带、极地的不同气候及四季变化都是由于接受太阳光辐射量的不同而造成的。而昼夜温差则是由于同一地区接受太阳光与其夜间向太空热辐射的结果(排除风的作用)，如何控制建筑物的光热辐射和传递是保持生态建筑的气候良好基本所在。
《现代体育馆建筑设计》一书中写道“科学技术的进步，使得容纳成千上万人的露天体育设施不断转化为室内，避开自然界不利因素，实现全天候开放。但是，由于建筑手段尚不完善，以及经济条件不足等原因，由露天转向室内的同时，又舍弃了自然界于人有利的一面，以致人工环境并不理想和完美”。“随着科学技术日新月异的发展和人们生活水平的不断提高、复归自然的步伐在不断加快、创造即不受自然界的不利影响又能保持自然气息的体育场馆已逐渐成为一种国际发展趋势”，为达此目标，世界各国竟相采用多种方式进行了探索式创新有大片采光窗、悬索式透明薄膜、充气式薄膜以及大跨度开合式屋盖等，虽然向回归自然方向有所进步，但都没有达到理想效果，且有些结构建造难度大、耗费昂贵，其焦点在于良好的自然光、清新空气，适宜的温度，回归自然的气氛以及多功能方面，不能综合协调统一。
“多功能生态工程系统”以调控太阳光照为基点，全面完美地解决了自然光照、通风、温度、自然气氛多功能等所有问题，使其达到合协统一。
用于体育馆体育馆白天自然光线均匀柔和，均匀地遍布整个体育馆的所有地方，即没有灼目的强光，又无阴影，视觉效果极佳，即使在阴雨的天气也不需要人造光，仍可保持良好的可视性，夜间照明也同样有良好效果。
整个体育馆每时每刻都在自然进行气体交换，使空气永远保持清新。
体育馆建在目前有人类居住约90％以上的地方，在不需要外来能源的情况下，均可维持在人类及一切生物最适宜的温度范围之内。
自然气氛整个体育馆是以对太阳光的精确调控为基点的，所以它为人类及一切生物创造了最适宜的生存条件，在整个体育馆的每一个空间，每一个界面都可生长自然界的各种绿色植物，使体育馆成为人造的充满自然气息的绿色世界。
用于温室目前国际上高性能温室、人工气候室，无外乎是利用空调、遮阳网等方式来调节光照、温度等，其建筑成本及运行费用极其昂贵，且性能并不完美。
而用“多功能生态工程系统”建造的温室，比其它高性能温室建造成本低的多。而运行成本更低，性能更好。
通过太阳对光的调控，它可以周年模拟出地球上各种各样的气候条件，满足各种不同植物所需的最佳的生长环境，整个温室内充满均匀的散射光，多方位照射在植物上，可使植物的光合作用提高一倍以上，它可以精确地控制光照时间、温度、干湿度，可以建成适宜植物生长及便于人和机械操作的任意高度、宽度，且建筑成本变化不大，它非常适合搞多层立体种植，使其年产量倍增，它是高性能温室中建造成本最低的，同成本中性能最好的，它可以根据不同环境和投资情况设计成不同的档次，不同的结构。
它是目前全世界高性能温室中运行成本最低廉的，它是真正的生态建筑，绿色建筑，它是装配式的，它的搬迁移动不会对原有地形地貌环境造成任何改变和破坏。
多功能生态系统由以下几大机构组成
①防风雨、雪机构由主体框架及透光覆盖物组成，其作用为防风、防雨、防雪，并使太阳光尽可能多地透过，并适用干使用地的自然气候，其总体结构类似于连体温室，用于大跨度空间时(如体育馆)则采用内部无立柱结构，如悬索桥的结构型式，透光覆盖物则有良好的透光性又有保温性(如中空玻璃)则可使本系统总体性能更佳。
②控光机构由调光部分和折光部分组成，是本系统中区别于其它人造空间的最主要机构。
调光部分本系统通过此部分来实现对太阳光照射量的精确调节控制，其结构为多块并列排列的不透光活动门，均匀布满整个空间的上部，由联动机构带动开启与关闭，开闭的角度大小是根据使用空间对光照的需求量来决定，可设计成手动、电动或由计算机自动控制，此活动门由具有保温性能的材料制成，并在安装后使其与透光覆盖物之间形成一空间，做为热空气流通的通道。
折光部分在本系统中是实现使光照柔和的设施，是使不均匀的直射光变成均匀的散射光，以改善光照质量及提高植物的光合作用(夜间照明也通过此部分)，它可以是光栅的，也可以是透光折射板的，它安装于调光部分之下，并能使空气自由通过。
热交换机构③热交换机构由三部分组成换热部分、蓄能部分和能源输出部分。
换热部分在本系统中是保障人造空间的温度及与外界空气进行交换，保持空气新鲜并调节干湿度的机构，其在热空气出口处和外界空气进口处，均有一换热器，两换热器之间，采用闭路循环以减少能源消耗。
蓄能部分蓄能部分是提高本系统性能的一部分，它可以满足在太阳照射量不足时(连续阴天)和夜间照明对能源的需求，它可以采用在热空气出口处安装风力发电机或热交换器，蓄热水池等方式获得能量，并加以储存，在需要时使用。
能源输出部分多功能生态系统本身就是一个良好太阳能集热装置，在低纬度地区周年和在高纬度地区夏季，本系统接收的太阳能除满足本系统自身的需求外，都有大量的剩余热能，可采用集热及热电转换方式向系统外输出。
保温机构④保温机构在本系统中是保障人造空间维持适宜温度的设施，它事例于控光透光及四周立壁各机构之中，不单独存在。
以上各机构均根据人造空间的用途、所处环境，投资状况等条件的不同，选用不同的材料制成不同的式样。
体育馆在不进行比赛时，其本身又可成为极大的人工气候室，可成为极大的室内花园，室内广场、商场、公共设施等等，用途极广，以目前的技术水平，可轻易建成目前世界上最大的、性能最好的体育馆，同时比目前世界上已有的、性能最好的体育馆成本低的多。
本系统本身就是一个性能良好的太阳能集热装置，它所接收的太阳能除满足本系统的需求外，还有大量剩余能量向系统外输出，它将成为人类未来生态建筑的典范。
多功能生态系统除适用于体育馆建筑、温室外，还可用于厂房、商场，各种公共设施，可覆盖街道，以至整个城市、原野、沙漠等，并可为改善地球整体环境气候做出贡献。
实施本发明的最好方法是根据所需用途制作一小空间(如10m×10m)的试验室，以解决各部分安装方式方法，并取得数字资料，之后再按所需空间的实际大小设计建造。
权利要求
1.多功能生态系统作为一种即依赖于自然环境，又可全面调控的人造空间环境，其特征在于主要通过对太阳光照射量的精确调节控制，并对太阳光进行光热电转化，加以储存利用、实现使人造空间成为人类及各种动植物生存的最佳环境，控光机构是本发明的主要部分，凡利用控光机构，对太阳光照射量进行精确控制，并与其它机构配合构成的生态建筑均为本发明范畴。
全文摘要
本发明属建筑工程领域,更属生态建筑工程领域,本发明通过对太阳光照射量的精确调节控制,在附加机构的配合下,实现使人造空间成为人类及各种动植物生存的最佳环境,解决了目前国际上人造空间对太阳光照、温度、空气交换等,难以协调统一解决的问题。它成为真正的生态建筑及可持续发展的绿色建筑,是今后生态建筑发展的典范,它适用于大型体育馆、温室、住宅等。
文档编号F24J2/00GK1367359SQ0210419
公开日2002年9月4日 申请日期2002年3月15日 优先权日2002年3月15日
发明者董树功 申请人:董树功