专利名称：新型可持续建筑模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型可持续住宅或建筑模型，大比例降低了其供暖和制冷的能 量需求、当前的能量浪费以及由于使用目前濒临淘汰的常规技术而对其住户的健康和 环境造成的损害，与此同时还提供了对生态系统内自然能量流的利用，正如欧洲议会在 A3-0054/94号决议中所建议的那样。可持续建筑的设计可能非常类似于常规建筑，但尽管如此这种建筑主要还是指住 宅，这是最重要的部分，该模型还可以应用于各种类型的建筑，例如学校、诊所、医院、大学 建筑、办公楼、工业厂房、温室、蓄热建筑等。
背景技术：
日益逼近的能源危机，很多国家对于外国能源的依赖，例如西班牙已经达到了 80%，如今已经超过社会使用总能量40%的住宅的过度能耗以及由气候变化造成的先决影 响都使得住宅成为政府机构最优先考虑的问题，例如欧洲议会和欧盟理事会的第2002/91/ EC号指令。如果不能没有进一步延迟地显著降低用于住宅供暖和制冷的能量需求，那么就无 法遵守京都议定书并且也无法遏制气候变化。如今住宅的供暖和制冷由两点主要的、互补的和互相需要的因素支持。第一点因 素包括在围墙和屋顶内安装良好的隔热材料，而与此同时在隔断、壁砖、屋顶等处大量地使 用轻质材料。由此使建筑物节能并节约运输和现场安装的成本。无论如何，即使是优先考 虑隔热，住宅中的能量浪费也仍将因为包括有以下将会看到的其他决定因素而继续存在。第二点因素涉及在常规住宅中安装机械设备，通常是根据季节提供热气或冷气的 热泵。但是，在这种设备停止运行时或者被导致停机时，住宅会在短时间内降温或升温。因 此很明显这两点因素或原则是彼此互补的，但是满足其目标的代价是依赖于持久运行的高 能耗。不过，由于既没有能够承受持久能量消耗的经济手段，也没有足够的能量供给，因此 我们必须要问的问题是隔热和轻质材料的目的何在。实际发生的情况对应于一种有些无序的过程，其中涉及了几种因素。首先，无论喜 欢与否，常规住宅都缺乏气密性，也就是说由于门窗闭合或配合中的裂纹或误差，另外由于 直接打开的门窗或烟囱以及厨房和浴室中的通风口，因此外界空气可以相当容易地进入并 且室内空气也可以相当容易地排出；甚至还有很多种机械抽气装置。但是，这些空气移动的 主要原因在于室内和外界之间的压力差异。因此，从房屋中排出一定量的空气造成室内空 气一定的压降，这就会导致必然会有相同的空气量从外界进入以使室内的气压与外界的大 气压平衡。所有这些都是在一系列不同的、不断改变的室外和室内温度下进行的，这会导致 不同的密度、竖直运动和各种类型的运动，在常规的房屋内引起真正自然和持久的换气，尽 管这是用于很好的用途，也就是消除了不好的气味并且提供了可供吸入的氧气，但是却形 成了一种实际上浪费能量的模型，原因在于进入室内的空气在进入时带有从外界向其提供 的能量，而排出的空气则都会带走室内含有的能量。因此这是一种在目前广泛使用的散布能量模型。这种在常规住宅内的换气方法在任何情况下都可以得到进一步的证实，无论是否 装有机械供暖和冷却设备，这种设备经常通过人工加热或冷却来使内部空气再循环，但是 这样的设备除非是以某些可以增强室内自然换气的安装方式安装，否则通常都不会将外界 空气机械地引入住宅内。而且，室内的空气总量每小时都会取决于气候和国家而被更新一次到数次。这是 一个必须要解决的广泛存在的问题。从物理学的角度看，很明显常规住宅已经被简化为简 单的空气容器，能量流动中被动的旁观者，它们因为缺乏涉足其中的能力而无法主动参与 其中，原因就在于它们的材料是根据其不适合用于收集和传输热能的隔热和重量轻的性质 决定的。上述的散布能量模型正是如今住宅中主要的浪费原因。常规系统的任何变形例如 散热器或肋纹最终都意味着同样的问题，原因就在于它们都会因为房屋几乎不参与到过程 中而需要持久地释放能量。
发明内容
从热能的观点看，住宅和环境之间的关系实际上是很复杂的。解决上述缺陷也同 样复杂。因此可持续能力就要求重视环境的经久耐用的解决方案。方案必须要经久耐用到 这样的程度目前的浪费能量并且不可再生能量的模型必须要被弃用并以融入到环境中并 且优选地使用生态系统中自然能量流的真正经久耐用的另一种更加自然和健康的模型代 替。能够赋予环境的最大重视就是融入到环境中。但是，这种复杂性无法用单一的多少有些强力的措施加以解决，而是要通过一种 新的并且仍然复杂的机制或策略来解决，其允许同时实施一组不同的并且互补的措施。从物理学的角度看有五种不同的措施，而第六种措施则是为了用于建造的工业 化。本发明的第一和主要原则包括将可持续建筑或住宅转化为热能存储器，为此所述 建筑的材料应该有良好的收集和储存热量的能力，与此同时它们也可以由将其与环境隔离 的整体式外壳保护。本发明的第二原则包括加载和卸载整体式能量存储器的设备和方法。本发明的第三原则涉及建筑物内热能的行为或动作，特别是要考虑到在可居住空 间内形成的能量流动。第四原则消除了在常规住宅中换气时产生的无序，控制离开和进入可持续建筑的 气流并在内部空气中形成微小的过压。第五原则涉及应用于引入可持续建筑内的更新空气的能量和相对湿度控制处理。第六原则涉及通过使用在车间内加工的预制构件或者“现场”完成的工业解决方 案来使可持续建筑的建造工业化。为此，根据本发明，由围墙、屋顶和地基构成的建筑物外壳，除了门、窗和烟囱以 外，都包括具有高蓄热能力的心墙、具有高热导率的与心墙紧密接触的内衬或隔板以及外 部的隔热和硬质表面。心墙和隔板以及建筑的构架、隔断和其他元件都可以被认为是基于 所用材料具有良好的蓄热能力和外表面隔热的蓄热器。而且，根据本发明从室内抽取空气，目的是为了适当地更新空气，与此同时将超出抽取量的一定量空气送入室内以相对于外界 形成微小过压，该过压足以阻止外界空气自然进入。
进一步装有智能电子设备提供关于内部和外部空气温度的信息以及关于心墙和 墙角温度的信息，还有关于室内和室外空气的压力和相对湿度值的信息，以及与地点有关 的影响建筑物内空气状态的其他气候数据。电子设备从程序选项中选出最为适合的能量选 项。本发明还提供了一种能够被用作热源的附加热能外部存储系统，包括蓄热器、集 热器和用于蓄热器的隔热衬垫，蓄热器单元由以土壤和粘合剂的混合物为基础的主体和具 有高热导率的金属材料一起构成。而且，蓄热器具有用于传热的特定路径或肋纹以有助于 从蓄热器以及其中的插入物中抽取能量。粘合剂可以由水泥和水构成，可以在粘合剂设置好之后将水加到构成蓄热器的主 体上。传热路径可以包括金属材料，例如传热流体由此循环的管路。这些管路可以与蓄 热器主体内包含的金属材料相接触以改善所述蓄热器和传热路径之间的传热。而且，管路 可以在其壁部具有孔以用作由此将水提供给蓄热器主体的装置。土壤和粘合剂的主体以及金属元件可以被用于成形预制构件，预制构件一旦被设 置好后即可在建筑物的建造中安装或使用。集热器能够以太阳能利用系统为基础，例如以可定向为将太阳光线通过屋顶开放 且透明的区域引导至蓄热器内部的反射镜为基础。太阳能收集装置也可以包括光电板。最后，为了使能量利用最大化，根据本发明，设有用于在换气过程期间回收建筑物 内包含的空气中的热能的装置。为此，空气被从建筑物中抽出并且从外界进入的空气以逆 流方式通过热交换器循环。该交换器可以包括界定出两条循环路径的两条同轴管道，一条 内部管道，来自外界的空气能够通过这条内部管道循环，还有一条界定在两根管之间的环 形管道，从建筑物内部抽出的空气可以通过这条环形管道循环。至少内部管道的壁部可以 由良好的导热材料例如金属材料制成用于促进以逆流方式循环的两股气流之间的传热。这 种传输和热交换可以通过在内部路径和环形路径中都设置翼片以在气流中形成湍流而加 以改善。
为了更好地理解本发明，提供了具有任意设计、高度、大小或楼层数的可持续建筑 的一组非限制性和简化的不一定是按比例的附图或示意图，并且已经省略了可能会造成混 淆的某些元件。图1是根据本发明构成的若干层建筑物的示意性竖直截面图。图2是类似于图1的更大比例的截面图。图3，4和5对应于更大比例的图2中的A，B和C的细节。图6是构成建筑物的外墙部分的预制构件的透视图。图7是相同构件沿图6中剖面线S-S'的竖直截面图。图8示出了两个重叠和连接构件的竖直截面图。图9是类似于图6的透视图，示出了一种实施变形。6
图10是图9中构件沿剖面线X-X'的竖直截面图。图11示出了例如图9中所示的两个构件重叠并连接在一起的竖直截面图。图12示出了根据本发明的建筑物围墙的竖直截面图。图13示出了内部隔断的竖直截面图。图14和15示出了提供水平和竖直管道的预制构件的侧视图和俯视图。图16示意性地示出了传热流体通过围墙或隔断从下方入口到达上方出口的循 环。图17示出了围墙的一种实施变形的细节竖直截面图。图18和19是类似于图1的视图，分别示出了通过围墙、隔断和壁砖传输和收集热 量进入或者离开隔间。图20示出了可行的流体循环管道解决方案的竖直截面图。图21示出了三块连接墙板的俯视图。图22示出了三块连接墙板沿图21中的剖面线A-A'的截面图。图23示出了用于构成心墙的预制构件的俯视图。图M示出了图23中预制构件的侧视图。图25示出了相同的预制构件沿图23中剖面线A-A'的截面图。图沈和27是类似于图23的视图，分别加入了热保护层以及热保护层和机械保护 层。
图观根据本发明示出了围墙不同元件的透视截面图。图四示出了可以被用作热源的蓄热器的竖直截面图。图30和31沿横向和纵向示出了能够被用作热交换器的管状结构。
具体实施例方式图1是建筑物的示意性竖直截面图，其中可以看到若干元件围墙1、屋顶2、地面 和地基3以及门1'、窗1〃和烟囱2'，还有支柱、壁砖和隔断。为了获得本发明的第一和主要原则，也就是将可持续建筑转化为热能存储器，必 须要首先定义外壳，外壳就像上述建筑物除了门、窗和烟囱或通风口以外的框架构成部分， 包围、划界、隔离并保护建筑物免受灰尘和外界环境的影响。图2示出了外壳的三个主要部分或区域隔板4、心墙5和外表面或保护层6。实际上，表面构成了外壳并且还包括和包含建筑物的屋顶和地基。它开始于跟隔 板4结合在一起的外壳内表面，隔板首先承担内衬并保护心墙5的功能。该隔板不但可以 是由适用于其功能的材料构成的薄层，而且也可以较厚并且被集成到例如加强板之类的能 够连接至心墙并构成其一部分的结构元件中。在任何情况下，隔板都可以具有另一个甚至更为重要的用途，这就是沿两个方向 收集和传输能量。因此，隔板中使用的材料必须适合其多重功能灰砂水泥、混凝土、石材、大理石等。心墙5位于隔板4之后，心墙是外壳的中心和关键元件。它被界定在隔板4和外 表面6之间。构成它的材料必须具有良好的热容量，目的是为了优化作为其主要用途的能 量存储。泥土、砂砾、混凝土和水都是适合的材料，这并不是封闭式的，可以加入新的材料。
心墙可以采用不同的形状和组成。通常，考虑到用于建造的经济性需要，并且特别 是考虑到地皮的高价，不太厚的心墙经常由混凝土制成，甚至是预制好的。无论如何，在低层住宅中，当地皮价格较低时并且特别是在非常严寒的气候条件 下，可以设计采用厚的实心心墙，或者也可以采用由松散的颗粒状材料构成、具有凹口、没 有灰浆并且能够得到庞大的能量存储的心墙。在放大图3，4和5中以较大比例示出了图2中的细节A，B和C，其中示出了适当 的隔热层7，另外还特别在水平区域以及与地面相接触的区域内示出了防水层8，以及作为 常规机械保护层的实心内衬。已经看过外壳的组成之后，其中安装的所有元件，除了外表面6以及门、窗和烟囱 之外，都可以构成可持续建筑从本发明的主要元件心墙开始的热能存储部分。但是，也有其 他同样构成上述蓄热器的重要的外壳元件，例如构架、壁砖、隔断、地基、底板、楼梯等。热能 存储有时可以扩展到可持续建筑以外，在地基、街道、院落下方形成由具有良好热容量的材 料制成的能量袋，只要将其与其他的内部蓄热器或外壳的心墙相连即可。为了使建筑物成为真正的热能存储或积累装置，其具有良好热容量的不同部件可 以不具备阻止能量在蓄热器内自由循环的屏蔽或隔离层，以使得它们能够轻易地符合能量 传输定律。必须要强调的是外壳在内部包括与地面相接触的地基或者建筑物的任意其他元 件。尽管事实上地基与地面之间没有隔离的接触是可以允许在温暖的时段从建筑物中向地 面排出过多的热量，但是这样的接触被避免并且完整的隔热层7甚至是更加坚硬的基础地 基隔离层7'被用于阻止寒冷时段将会对住宅不利的传输；与此同时避免由于克劳修斯原 理而根据气候季节在两部分之间不可控的能量迁移。已经定义了可持续建筑的总体热能存储之后，为其加载能量或者从中卸载这些能 量的设备和方法构成了本发明的第二原则。可持续建筑房间隔断的主体心墙和小型心墙成为在建筑物内部或外部存储的所 有能量将会首先到达的元件。由于在外壳内有热隔离层或屏蔽层，因此如果心墙首先被加载能量，那么建筑物 能够存储能量的其余元件例如构架、隔断、壁砖、底板、地基、楼梯等实际上都可以通过传 导、辐射或对流来加载能量。建筑物内为其住户提供氧气的空气量的优先级必须要予以指明。为此，外界空气 也就是用于更新室内空气的唯一空气绝不能与另一种流体接触，即使在它是一种能量承载 流体时也不行。因此，向心墙内加载能量或者从心墙中卸载能量都可以通过使用不同于并 且独立于住宅内换气过程所用路径的内部直通路径来完成。用于向建筑物的心墙内加载能量或者从心墙中卸载能量的最常用方法是以使用 预制构件例如分别在图6和图9中示出的那些预制构件为基础。在两种模型中都可以看到 水平和竖直跨越模型的开口或裂缝，所述裂缝开始于下部，具有足够的宽度以允许在其上 部引入水平管路或线缆，另外还与下部用于构成隔断的预制构件相连。在每一个预制构件 的裂缝上部，都有另一个用于相同用途的凹口存在。图7和10示出了两个预制构件模型的 竖直截面S-S'和X-X'。在这些截面中能够看到用于传热流体无障碍流通的开口裂缝。图 8和1示出了两个预制构件中由此流过流体的竖直连接。最后，图9中的预制构件示出了传热浮体，并未示出将其固定至所述预制构件侧面的铆钉。示出的两种预制构件中的任何一 种都可以被不加区分地使用。图12示出了可持续建筑物的外围墙。围墙的内隔板由利用任意一种上述的预制 构件组成的隔断构成，这些隔断通过其外表面被连向心墙。另一面也就是内表面则与外壳 的隔板相结合。围墙的外表面包括热保护层和机械保护层。图13中的住宅内部隔断也必须使用上述的预制构件构造，通过这些构件中的裂 缝，输送至心墙的同一能量承载流体可以通过构件中的裂缝循环。在任何情况下，预制构件 的每一半或者裂缝的两侧都可以同时具有隔板和心墙的特性。图14和15示出了提供竖直管道并且能够被连接至前述管道保持两者水平空腔的 预制构件的侧视图和俯视图。流体或空气必须要分为两个主要方向流过裂缝内部水平方向，由每一个预制构 件中的扩口或空腔辅助，目的是为了以很小的摩擦获得空气的水平移动；第二个主要方向 是竖直方向，由于在上升气流随着面积突变或方向的突然改变而碰撞，因此增强了竖直方 向上空气和预制构件两部分之间的能量交换。为了在寒冷的时段给外壳的心墙提供能量或热量，首先设置了热源和预制构件隔 断中的裂缝下部E之间的必要连通构成了图16中的外壳的一部分或者内部隔断的一部分， 被支撑在地板P或地面上并到达天花板T或顶部壁砖。在隔断的裂缝末端从起点机械驱动送出空气会为了克服空气由于摩擦造成的负 载损失而涉及不必要的能量消耗。但是，如果是从路线的终点抽出空气，那么空气起点处一 直保持的大气压就会作用在空气上，推送空气或者向其施加压力以使其占据由在终点处抽 取空气造成的压降。因此通过从图16中的上部相对端F机械吸气或抽气的作用，使得隔断 内的内部循环基本上是向上的，由于预制构件的设计而具有充分的湍流。在图12中，预制构件隔断与心墙形成接触的右侧区域成为该心墙的一部分并通 过传导向其传输从空气中接受的能量。所述隔断的左侧区域可以将其能量通过传导传输至 隔板，而隔板则通过辐射将能量传递到室内。为了在温暖的时间给房间卸载，图12中的流体可以保持低温并且这样以来就会 沿相反方向发生能量转移现象。在裂缝引导通过抽气而上升的冷气时，隔断预制构件的两 半以及隔间和心墙都会将其热量传输至相邻的一半，相应地就可以将热量传递给循环的冷气。所有预制构件的设计都不是限制性的，可以对其加以修改，只要它们能保持相同 的能量特性即可。图8中位于F处的抽气设备可以连续运行或者以临时停机间歇式地运行。第二种 间歇式系统可以在使用来自慢速加载能源的能量时使用。在用于循环流体的长期过程中以及由于湍流造成过多的负载损耗时，小型的通风 机可以被设置在空气出口的外侧起点处以帮助大气压驱动流体。在心墙由于地皮的高成本或者建筑物的高度而相对较薄的建筑物中，通过以必要 的频率向其提供能量来弥补心墙能量存储能力的不足。即使在此情况下，系统的舒适和健 康也可以与普通厚度心墙的情况相同；甚至能量节约效果也比已经弃用的散布模型要显著 得多。
通常，要在尺寸任意设计的心墙内加载或卸载能量，都必须在其中引入传热良好 的管道或管路以使心墙能够用于能量承载流体的流通。在例如图17中所示厚心墙的特定情况下，由松散的颗粒状元件构成而没有灰浆， 具有良好的热容量和流体可渗透的空腔，寒冷时段的加热流体以及炎热时段的制冷流体都 可以流过所述空腔、管路(10，11)具有良好能量传输的壁部并且具有开口的裂缝或接头用 于接受能量承载流体流出，横穿空腔与颗粒状元件交换能量并在此进入管路以继续其通过 优选要使用的心墙内部的过程。用与以上相同的方式，不仅是使用含有能量的流体的抽取或吸取来代替驱动或喷 射，而且如上所述间歇式进行。即使是地基和屋顶也构成了要加载或卸载能量的热能存储外壳的一部分，但是优 选地仍然是使用竖直元件或外壳用于定位具有裂缝的隔板以供循环能量承载流体，原因在 于能量从这些竖直心墙中更容易进入蓄热器的所有部分。无论如何，在可持续建筑的设计 有所需要时，具有裂缝的隔板也可以被设置在底板上和天花板上或者屋顶上。可以果断地加入智能电子设备以获得这第二种原则，该设备可以提供固定信息， 可以选择合适的能源并且可以做出关于吸收能量流的设备开启和临时停机的决策。本发明的第三原则涉及建筑物内存储的能量的特性，特别要关注的是在隔间或房 间以及心墙或热能存储器之间发生的能量流动。常用的热能存储器，无论是位于建筑物内部还是位于建筑物外部但与其相连，其 用途都是为隔间提供或从隔间中抽取能量，目标是始终保持其中合适的温度。实际上，可持续建筑和住宅中的任意隔间都是装在将其包围的大型热能存储器内 的中空空间，并且隔间的所有壁部对于通过的能量都是可渗透的，包括底板和天花板，即使 是它们缺乏具有裂缝的预制单元也是如此。在寒冷的时段，蓄热器和心墙可以持续加载热量。如果不是装有隔板的话，外部环 境通过门、窗和烟囱的侵袭就会降低室内温度，心墙的门斗和门可以通过辐射，图10，将能 量从蓄热器散发到所述较冷的空间内影响人、夹具和相对的墙壁，也包括含有能够捕获由 隔板散发的红外敷设的温室效应气体的空气在内。在温暖的时段，热能存储器和心墙必须保持热量减少或冷却，直到达到舒适或更 低的水平值为止。如果没有隔板，外界热量就会影响到室内，隔板可以通过辐射和对流收集 进入室内的过多热量，并将其传输到心墙中，如图19所示。图6和9中预制构件的使用改善并加快了在心墙或蓄热器以及隔间之间进行的能 量过程。这些预制构件的裂缝是很重要的元件，另外还是从蓄热器或心墙加载或卸载的流 体循环的通道，它们通过辐射被所述心墙的能量流横穿，能量流在寒冷时段移向室内，而在 温暖时段则沿相反方向从室内移向心墙。这些预制构件的一个主要优点是包括赋予接受能量的隔间以优先级，该隔间含有 紧靠隔板的一半预制构件而无需在寒冷时段等待心墙的加载。在温暖时段，由于心墙尚未 冷却，一旦蓄热器被冷却，预制构件靠近隔板的一半就会随着其冷却而收集或利用室内的 过多热量。所有操作都由智能电子设备协调。为了提供能量过程中的满意结果并改进对人的舒适水平，隔板和心墙对于水蒸汽 是可渗透的，以允许从裂缝中通过的相对湿度较大的室内空气被循环流体吸收。
可持续建筑中的住户可以注意到以愉悦、健康和自然的方式通过墙壁、天花板和 底板释放的辐射能量就对应于从蓄热器中释放的红外辐射。但是，建筑物内的空气将会由 于与墙壁、天花板和底板的摩擦而接受一部分能量这也是事实，并且因此会通过红外辐射 散发到空间中，这可能会影响温室效应分子或者可能会加入到更新气体内的能量负载，其 数量相对于加入蓄热器内的能量来说总是次要的。本发明涉及的第四原则消除了由于在常规建筑或住宅中的换气而产生的能量浪 费和缺乏控制，在可持续建筑内控制离开和进入的气流。一方面，有必要假定要吸入的空气量很小，特别是相对于其纯度以及在没有异味 时更是如此。另一方面，目前在住宅中使用的散布模型必须要加以校正或者最好是弃用。本发明中的可持续建筑或住宅还可以保留由烟囱、门和窗内的缝隙形成的这些不 规则路径，尽管最好是予以减少，但是总是难以保证完全的气密性的。无论空气是否通过不规则路径排出，用于控制气流离开速率的控制设备都被设置 为首先测量室内关键位置的抽气点或气体出口。其他的注入或供应点也同时被设置为远离 抽气点并且也在室内。这些供气点可以允许引入比抽取的空气与不规则路径中的不受控空 气相加还要更大量的气流，以使得这些更大量的气流保持过压或者将室内的空气加压到高 于外界的大气压力。通过该过压，内部空气就被迫使通过抽气点和不规则路径排出到室外， 而与此同时则阻止载有外界能量的外界空气异常进入。不同的过程均可由智能电子设备加 以控制和监督。为了加入第五原则，涉及应用于引入可持续建筑内的更新空气的能量和相对湿度 控制处理，可以使用与上述第四原则中相同的安装方法，尽管从物理学的角度看它们有所 不同，但是它们是同时成立的原则。实际上，室内引入的空气将接受利用热交换从室内抽取的空气中含有的能量，而 不在这两种类型的空气之间提供直接接触，原因在于输出的空气将会污染进入的空气。引 入的空气可以预先经过处理以控制其相对湿度，并且它也可以经过热量调节处理，例如与 提供的流过外部蓄热器的另一种流体进行能量交换。最后，第六原则涉及使可持续建筑的建造工业化以降低成本和提高精度、控制质 量和确保正确的操作。给出了几种解决方案首先，上述广泛适用的预制构件(图6，9和14)来自工厂并 且被堆叠起来以供运输至建造场所。但是，如果需要较大的构件，就必须对设计做出修整。首先，整个裂缝不必都具有 在空气中引发湍流并造成负载损失的肋纹。它们可以在某些区域中被消除，在其中设计另 一种类型的裂缝，可以是竖直且光滑的或者可以具有小一些的纹理。图20示出了非限制性 的解决方案，其中水平管道被用竖直管道代替，而肋纹则具有光滑的竖直截面或相对无纹 理的截面。在分析图12，13和20时，可以得出用于使裂缝及其周边区域的构造工业化的不同 方法。含有裂缝的两半隔断可以在工厂中分别加工并随后在现场组装。或者左半部分仍然 可以在车间加工，而裂缝另外的右半部分则可以刻在预先加工好的心墙内。用于获得裂缝 的其他方案也是可行的，例如使用专用模具，在构件设置好之后专用模具即被抽走或化学 分解等。
对于因缺乏空间或者因为设计单一和已经建成的建筑物中引入了本发明中涉及 的技术元素的特定情况，上述带有裂缝和缝隙的预制构件会由于其厚度过大而不可用，因 此需要其他较薄的但是又能够带有裂缝和缝隙以允许具有形成湍流的流体通过的预制构 件；这些墙板用与之前的预制构件相同的能量传输材料制成。在这样的情况下，必须使用与图6和9中所述有所不同的预制构件设计方案。提供了两种本质上并非加以限制的可行方案。首先，预制构件由具有两个光滑表 面即可见表面和隐藏表面的薄板构成，该墙板根据设计被连接至墙壁或底板和天花板，具 有预先在其中刻纹的开口通道以使得在连接光滑板时，通道被覆盖以形成具有与先前的预 制构件中设计有所不同的裂缝，但是仍然允许具有湍流的流体循环。第二，预制构件可以由 具有光滑可见表面和另一隐藏表面的薄板构成，其中挖有开口的通道，这些通道在与平整 的墙壁或底板和天花板相连接时被覆盖，由此形成与先前的预制构件中设计有所不同的裂 缝或缝隙，但是仍然允许具有湍流的流体循环。图21示出了三块连接墙板的俯视图，而图 22示出了所述墙板被连接至隔断时的竖直截面。由于热能存储器是这个样子，因此心墙具有较大的重量。为此，提供了一种一部分 在车间进行而其余则现场进行的混合式工业加工过程。为了成形心墙，图23示出了 U形预制构件的俯视图，在底部开口，允许其手动设置 为永久模板以便于一旦现场安装好之后就可以方便地填料。图对和25也分别示出了侧面 A-L和截面A-A'。该预制构件允许更大的尺寸，包含用于辅助其运输和设置的钢筋。在现 场填充中空的空间时，还可以引入其他的钢筋以将心墙转化为结构元件，与此同时还是蓄 热器。用同样的方式也可以获得与该预制构件互补的其他解决方案。首先，图26中的热保 护层7或者甚至是同时具备图27中的两层保护层热保护层7和机械保护层9都可以在工 厂中加入。关于热保护层7、加气混凝土或用天然的轻质材料制成的灰浆以及在工厂中生产 出的那些材料例如膨胀粘土等均可使用。图27中的机械保护层9可以根据常规方式是刚性的，采用强化或未强化的水泥浆 刷面、面砖或胶合板，都是全天候的；进一步获得具有隔热的良好附着性并且它们都具有心掉 丄回ο图观示出了具有明显的工业化可行性的围墙不同元件的简图。图四示出了可以在所述建筑物中被用作热源的热能蓄热器。该热能存储器的构成以土壤和金属元素、水和粘合剂通常是水泥的混合物为基 础。如果金属元素是小片20，那么它们可以直接被送入混凝土搅拌机中。如果它们较长21， 那么可以将它们设置为能量肋纹的可定向成形部分。一旦主体设置好之后，就可以加入水。 精确地，粘合剂或水泥可以防止土壤由于水而破裂。土壤提供了高比热而金属元素则提高了主体的平均热导率。混合的水在设定过程 中被吸收或者由蓄热器表面排出。尽管它不具有高热导率，但是其后续补充使其能够移除 和替代大量的内部气泡，其热导率比水要小四倍。我们由此获得了具有高比热和适当热导率的主体12，不仅可以允许加载和卸载蓄 热器，而且还可以在能够建造可持续建筑的所有元件中使用。可以通过特定主体上形成的肋纹来促进蓄热器的能量加载和卸载，除了土壤以外12主体还具有更大比例的水泥以及可适当定向的长金属元素与允许流体通常是空气通过的 金属管相接触以促进所述加载和卸载。管路18可以是由铝或其他具有良好热导率的材料制成的波纹管。此外，这些管路 可以具有弯曲，目的是为了在通过它们循环的流体中形成湍流以有助于流体和蓄热器主体 12之间的能量传输。管路18也可以具有孔或开口以允许在蓄热器主体设置好之后将水提 供给主体12，目的是为了获得在每一种情况下最为适合的比热和热导率。蓄热器12可覆盖有能够允许内部的空气和水进出的隔热层13;也就是说，该隔热 层对于这两种成分是可渗透的，这一点很有必要。蓄热器具有太阳能直接加载设备，包括可定向的反射镜14，它可以将太阳光线15 通过屋顶上开放或透明的区域16引导至主体12，可以在所述开放区域16的底部具有内衬 17，内衬由具有选择性处理的金属板构成，金属板捕捉热量并将其传输至连接用于在主体 12内分配能量的能量干道。这种类型的以使用可定向反射镜为基础的目光收集也可以被安 装在可持续建筑的屋顶或阳台上。引入蓄热器12内的水在设置好之后不仅会增加其比热和热导率，而且还可以被 热处理以根据季节为蓄热器主体12提供供暖或制冷。由此蓄热器即可在冬天提供供暖和 在夏天提供制冷。如先前所述，为了从根据本发明构造的建筑物抽取的空气中回收能量，并且这些 空气被从外界引入的更大量的空气所代替，抽出或送入的气流以逆流的方式通过热交换器 循环。如图30和31中所示，该热交换器可以包括界定出两条循环路径的两条同轴管道 23和M，一条内部路径25和一条在壁部23和M之间界定出的环形路径26。其中至少是 内部管道23可以由良好的导热材料制成，优选为金属。通过内部路径25循环有例如从外 界送入的清洁空气，而从内部抽出的空气则通过环形路径沈循环。在两股气流之间可以通 过壁部23进行热交换。为了使这种热交换最大化，在管道23内可以设有翼片27，并且在环 形路径沈内也可以设有翼片观，都是用于形成湍流以促进从通过环形路径沈抽出的气流 到通过内部路径25送入的气流之间的热交换。外壁M可以覆盖有隔热材料四。1权利要求
1.一种新型的可持续建筑模型，其特征在于它的外墙、屋顶和地基构成了外壳，外壳除 了门、窗和烟 以外均由具有高蓄热能力的心墙、具有高热导率的与心墙紧密接触的内衬 或隔板以及外部的隔热和硬质表面构成，心墙和隔板以及封装建筑物具有热容量的构件、 隔断和其余元件都被认为是基于所用具有良好蓄热能力的材料和外壳外表面隔热的蓄热 器；其特征还在于从室内抽取空气，目的是为了适当地更新空气，与此同时将超出抽取量 的一定量空气送入室内以相对于外界形成微小的过压，该过压足以阻止外界空气的自然进 入。
2.如权利要求1所述的新型可持续建筑模型，其特征在于外壳心墙的内隔板或内衬容 纳有裂缝，裂缝的壁部具有肋纹和突然的变向，适合用于在通过所述裂缝循环的流体通常 是空气内造成湍流。
3.如权利要求2所述的新型可持续建筑模型，其特征在于隔板由隔断成形，隔断由彼 此连接的预制构件构成并且在其中包括具有肋纹并且改变方向的裂缝。
4.如权利要求2所述的新型可持续建筑模型，其特征在于隔板由分为两半的大预制墙 板构成，它们彼此连接以形成具有肋纹并且改变方向的裂缝。
5.如权利要求2所述的新型可持续建筑模型，其特征在于隔板由大墙板构成，大墙板 通过专用模具构造，在构件已经在车间和现场设置好之后，专用模具即被抽走或化学分解， 并且大墙板包含具有肋纹并且改变方向的裂缝。
6.如权利要求2所述的新型可持续建筑模型，其特征在于隔板由两个元件构成，第一 元件包括刻在隔间的墙壁、地板或天花板表面上的通道，而第二元件由连接至所述表面的 薄且光滑的墙板构成。
7.如权利要求2所述的新型可持续建筑模型，其特征在于隔板由两个元件构成，第一 元件包括具有光滑可见表面的薄板，另一面包含刻出的通道，第二元件由隔间的墙壁、地板 或天花板的光滑表面构成，其上的墙板被连接在通道的表面上。
8.如权利要求2所述的新型可持续建筑模型，其特征在于通常为空气的流体通过裂缝 循环，通过抽气或吸气流动，该流体由于肋纹或变向在空气中造成的湍流而与裂缝的壁部 交换其能量。
9.如权利要求1所述的新型可持续建筑模型，其特征在于穿过心墙的具有良好能量传 输能力的管道，能量承载流体通过这些管道循环。
10.如权利要求1所述的新型可持续建筑模型，其特征在于心墙由具有良好蓄热能力 的颗粒状材料构成并且具有允许能量承载流体通过的空腔，能量承载流体优选地由管道输 送，管道是良好的能量输送装置，设有开口的裂缝或接头以允许在流体流过心墙的过程中 作为其入口和出口。
11.如权利要求1所述的新型可持续建筑模型，其特征在于心墙通过传热路径与一个 或多个外部热量蓄热器相连。
12.如权利要求1所述的新型可持续建筑模型，其特征在于外表面包括与心墙接触的 第一层或隔热层以及另一层外部的机械保护层，机械保护层也实现了竖直面内的防水，在 水平面内的上述两层之间也插入了防水层。
13.如以上任意一项权利要求所述的新型可持续建筑模型，其特征在于建筑物内部隔 断的成形类似于心墙的内衬或隔板，但是它们在两个面上都没有外表面。
14.如权利要求1所述的新型可持续建筑模型，其特征在于从建筑物内部抽出的空气 要与送入所述建筑物内的空气进行热交换，其中在空气之间不直接接触。
15.如权利要求1所述的新型可持续建筑模型，其特征在于引入住宅内的空气要预先 通过自然或再生来源的外部热能存储装置进行热量调节处理。
16.如权利要求1所述的新型可持续建筑模型，其特征在于送入建筑物内的空气要预 先经过脱湿处理。
17.如以上任意一项权利要求所述的新型可持续建筑模型，其特征在于隔板和心墙是 水蒸汽可渗透的。
18.如权利要求1所述的新型可持续建筑模型，其特征在于智能电子设备根据心墙和 墙角的温度以及室内和室外空气的温度和相对湿度来优化有效能量的使用。
19.如权利要求11所述的新型可持续建筑模型，其特征在于一个或多个外部热量蓄热 器包括蓄热器、集热器和用于蓄热器的隔热衬垫，蓄热器由以土壤和粘合剂的混合物为基 础的主体和具有高热导率的金属材料一起构成并且具有用于传热的特定路径或肋纹以有 助于从蓄热器以及其中的插入物中抽取能量。
20.如权利要求19所述的新型可持续建筑模型，其特征在于粘合剂由水泥构成。
21.如权利要求19所述的新型可持续建筑模型，其特征在于在粘合剂设置好之后将水 加到构成蓄热器的主体上。
22.如权利要求19所述的新型可持续建筑模型，其特征在于传热路径由水泥和金属材 料构成，金属材料量大于蓄热器主体内的包含量。
23.如权利要求19所述的新型可持续建筑模型，其特征在于传热路径具有金属管，传 热流体通过金属管循环。
24.如权利要求19和23中的任意一项所述的新型可持续建筑模型，其特征在于上述管 路与所述路径内包括的金属材料相接触。
25.如权利要求22所述的新型可持续建筑模型，其特征在于以土壤和金属元件以及粘 合剂为基础的主体构成的预制构件一旦设置好之后就被装入建筑物中。
26.如权利要求23所述的新型可持续建筑模型，其特征在于上述管路在其壁部具有 孔，通过这些孔将水提供给所述蓄热器主体。
27.如权利要求19所述的新型可持续建筑模型，其特征在于集热器装置包括可定向的 反射镜，用于将太阳光线通过屋顶开放且透明的区域引导至蓄热器内部。
28.如权利要求27所述的新型可持续建筑模型，其特征在于太阳能收集装置也包括光 电板。
29.如权利要求14所述的新型可持续建筑模型，其特征在于从建筑物中抽出和送入建 筑物内的空气以逆流方式通过热交换器循环，热交换器包括界定出内部路径和环形路径的 两条同轴管道，两条路径内都设有翼片以在空气流中形成湍流。
全文摘要
本发明涉及一种新型的可持续建筑模型，其外墙、屋顶和地基构成了外壳，外壳除了门、窗和烟囱以外均由具有高蓄热能力的心墙(5)、具有高热导率并且与心墙紧密接触的内衬或隔板(4)以及外部的隔热和硬质表面(6)构成。
文档编号F24F12/00GK102057231SQ200980120785
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月2日 优先权日2008年4月4日
发明者F·加西亚费尔南德斯 申请人:建筑物可持续发展模式有限公司