一种基于热力学能量平衡的可持续建筑优化墙体

摘要

本发明公开了建筑墙体技术领域的一种基于热力学能量平衡的可持续建筑优化墙体，采用如下的技术方案：包括墙体及安装于所述墙体墙壁上的太阳能发电板，还包括发电装置、集风口、发电机、电动推杆、雨水收集池、溢流管、换热管、蓄电池、控制装置和风力传感器，所述墙体的内壁开有气道，所述发电装置和集风口位于所述气道内，充分可持续利用的太阳能、风能以及雨水势能的能量会通过太阳能发电板和发电机存储在蓄电池，太阳能不发电或者没有风力发电时，可选择通过雨水势能进行发电，保证供电的需求，夏季时，位于气道内和雨水收集池内会被空气加温，通过换热管可将该部分热量带走。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑墙体的技术领域，尤其是涉及一种基于热力学能量平衡的可持续建筑优化墙体。

背景技术

在当代的建筑行业，对于建筑墙体的研究是具有重要的意义的，目前建筑墙体都是基于热力学进行改进，能够充分利用建筑墙体的能量，热力学是研究热现象中物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系,以及状态发生变化时系统与外界相互作用，通过提高建筑能量平衡以求得到发展，以此在竞争激烈的环境下不至于跟不上时代的步伐。

目前对于建筑墙体的优化主要通过采用太阳能，太阳能具有可持续性，能够满足可持续建筑墙体的部分需求，但是还存在局限性，随着人们对能量的索取不断增加，使得建筑内产生的能量不能满足需求。

针对上述中的相关技术，本发明提供一种基于热力学能量平衡的可持续建筑优化墙体。

发明内容

本发明提供一种基于热力学能量平衡的可持续建筑优化墙体，以解决上述背景技术中提出的采用太阳能对建筑墙体进行优化还存在局限性，随着人们对能量的索取不断增加，使得建筑内产生的能量不能满足需求的问题。

本发明提供一种基于热力学能量平衡的可持续建筑优化墙体，采用如下的技术方案：包括墙体及安装于所述墙体墙壁上的太阳能发电板，还包括发电装置、集风口、发电机、电动推杆、雨水收集池、溢流管、换热管、蓄电池、控制装置和风力传感器，所述墙体的内壁开有气道，所述发电装置和集风口位于所述气道内，

所述溢流管连接于所述雨水收集池溢流口的一端安装有电磁阀，所述溢流管的另一端位于所述发电装置的上方，所述集风口和发电装置均位于相邻两个所述太阳能发电板之间，所述换热管贯穿于所述雨水收集池和墙体的内壁，所述发电装置包括水轮、风扇叶、动力输出轴和换向套，所述水轮和风扇叶通过所述换向套与所述电动推杆相连接，所述发电机连接所述动力输出轴的一端，所述太阳能发电板、发电机、电动推杆、控制器、电磁阀和风力传感器与所述蓄电池电性连接。

可选的，所述气道的内部均布有多个发电装置和集风口，所述集风口开设于所述墙体的墙壁上，且多个所述集风口与多个太阳能发电板交错排列。

通过采用上述技术方案，可沿墙体表面的横向以及纵向均布置，使得墙体表面呈现为太阳能发电板和集风口，当然集风口上会安装防护网相关的设备。

可选的，所述水轮通过第一动力输入轴连接于所述气道一侧内壁上，所述第一动力输入轴靠近所述风扇叶的一端套设有第一驱动齿轮，所述风扇叶通过支架连接于所述气道的另一侧内壁上，且所述风扇叶位于集风口的一侧，所述风扇叶内部第二动力输入轴靠近所述水轮的一端套设有第二驱动齿轮。

通过采用上述技术方案，当风扇叶被外界风吹动时会带动第一驱动齿轮进行旋转，同样，水轮在被水流冲刷时会带动第二驱动齿轮进行旋转，实现动力的驱动。

可选的，所述动力输出轴的外部设有第一从动齿轮和第二从动齿轮，所述第一从动齿轮的外壁与第一驱动齿轮啮合，所述第一从动齿轮的内壁与所述动力输出轴不接触，所述第二从动齿轮的外壁与第二驱动齿轮啮合，所述第二从动齿轮的内壁与所述动力输出轴不接触，所述换向套上套设有连接轴，所述电动推杆通过伸缩杆与所述连接轴远离换向套的一端相连接，所述换向套滑动连接于所述动力输出轴上。

通过采用上述技术方案，第一驱动齿轮的旋转会带动第一从动齿轮旋转，同样，第二驱动齿轮的旋转会带动第二从动齿轮的旋转，其中，第一从动齿轮或者第二从动齿轮的旋转不与动力输出轴同步转动，只有在控制换向套与第一从动齿轮或者第二从动齿轮接触时，才会带动动力输出轴转动。

可选的，所述动力输出轴的外壁开设有滑动凹槽，所述换向套滑动连接于所述滑动凹槽上，所述第一从动齿轮和第二从动齿轮相靠近面以及所述换向套的两侧面均布置有衔接柱，所述换向套侧面上的衔接柱与所述第一从动齿轮或者第二从动齿轮上的衔接柱交叉设置。

通过采用上述技术方案，当换向套侧面的衔接柱插接与第一从动齿轮或者第二从动齿轮上的相邻衔接柱之间时，此时，第一从动齿轮或者第二从动齿轮会带动动力输出轴进行旋转。

可选的，所述墙体的顶部开有排风通道，所述排风通道的一端与所述气道相连通，所述排风通道的另两端包括贯穿于所述墙体的顶部的一端和连接于所述墙体内部新风系统的一端。

通过采用上述技术方案，外界风经气道发电后，通过气道会连续不断以气流的形式向上流去，而此部分气流也可以注入到新风系统内，减轻原始新风系统建立所需的通道或者过滤等等。

可选的，贯穿于所述雨水收集池的换热管的底端与所述气道的底端并联于外部用水源。

通过采用上述技术方案，换热管内的热水可通过底端排出至用水源进行利用，而气道底端蓄积的水流也可以一同排出。

可选的，所述墙体采用保温墙体。

通过采用上述技术方案，能够尽量减少墙体内能量的无用流失。

可选的，还包括所述可持续建筑优化墙体的优化方法，具体包括以下步骤：

S1：通过所述太阳能发电板进行太阳能发电，通过雨水收集池从溢流管流出的雨水或者通过所述集风口的风力驱动所述发电装置动作，通过所述发电机将能量存储在蓄电池内，所述电动推杆、控制器、电磁阀和风力传感器均由所述控制装置供电；

S2：通过所述电动推杆控制所述发电装置进行雨水势能发电或者风能发电，所述雨水收集池主要用于水源回收利用，当所述集风口和风能发电不工作时，控制所述溢流管上的电磁阀，通过雨水势能发电；

S3：通过所述换热管带有气道和雨水收集池产生热量。

通过采用上述技术方案，

综上所述，本发明包括以下至少一种有益效果：

1、本发明可以充分可持续利用的太阳能、风能以及雨水势能的能量会通过太阳能发电板和发电机存储在蓄电池，提供给其他用电部件，当然也可以供给墙体室内的用电部件；

2、本发明发电主要通过太阳能和风能，而雨水收集池内的雨水主要用于水源回收，可用于墙体的每层用户，而当太阳能不发电或者没有风力发电时，可选择通过雨水势能进行发电，保证供电的需求；

3、本发明通过换热管带有气道和雨水收集池产生热量，当夏季时，位于气道内和雨水收集池内会被空气加温，通过换热管可将该部分热量带走。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明控制装置远离框图；

图3为本发明发电装置结构示意图。

附图标记说明：1、墙体；2、发电装置；201、水轮；202、风扇叶；203、第一动力输入轴；204、第二动力输入轴；205、第一驱动齿轮；206、第二驱动齿轮；207、动力输出轴；208、第一从动齿轮；209、第二从动齿轮；210、换向套；211、衔接柱；212、滑动凹槽；213、连接轴；214、伸缩杆；3、太阳能发电板；4、集风口；5、发电机；6、电动推杆；7、雨水收集池；8、溢流管；9、换热管；10、气道；11、新风系统；12、蓄电池；13、控制装置；14、控制器；15、电磁阀；16、风力传感器；17、排风通道。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。

参照图1-图3，本发明公开一种基于热力学能量平衡的可持续建筑优化墙体，包括墙体1及安装于墙体1墙壁上的太阳能发电板3，墙体1采用保温墙体，保温墙体材质为现有保温材质，通过采用保温墙体，能够尽量减少墙体1内能量的无用流失。

墙体1的内壁开有气道10，气道10的内部均布有多个发电装置2和集风口4，通过在气道10内布置多个发电装置2和集风口4能够实现大范围的发电区域，对于发电装置2和集风口4的布置方式，可沿墙体1表面的横向以及纵向均布置，集风口4开设于墙体1的墙壁上，且多个集风口4与多个太阳能发电板3交错排列，使得墙体表面呈现为太阳能发电板3和集风口4，当然集风口4上会安装防护网相关的设备。

还包括发电装置2、集风口4、发电机5、电动推杆6、雨水收集池7、溢流管8、换热管9、蓄电池12、控制装置13和风力传感器16，溢流管8连接于雨水收集池7溢流口的一端安装有电磁阀15，通过溢流管8可将雨水收集池7内的雨水导入到气道10内，而电磁阀15可以控制溢流管8的通断，溢流管8的另一端位于发电装置2的上方，雨水导入到气道10内后，下流时可带动下方的发电装置2进行发电工作，集风口4和发电装置2均位于相邻两个太阳能发电板3之间，换热管9贯穿于雨水收集池7和墙体1的内壁，当雨水收集池7内有热量时，换热管9内流通的水可带走进行利用，发电装置2包括水轮201、风扇叶202、动力输出轴207和换向套210，水轮201和风扇叶202通过换向套210与电动推杆6相连接，通过控制电动推杆6推动换向套210在水轮201和风扇叶202之间来回切换，可实现水轮201或者风扇叶202发电，发电机5连接动力输出轴207的一端，动力通过动力输出轴207可通过发电机5进行发电，太阳能发电板3、发电机5、电动推杆6、控制器14、电磁阀15和风力传感器16与蓄电池12电性连接，蓄电池12用于存储太阳能发电板3和发电机5产生的电能，而且电动推杆6、控制器14、电磁阀15和风力传感器16所需的电能均通过蓄电池提供，实现能量的可持续利用。

其中，墙体1的顶部开有排风通道17，排风通道17的一端与气道10相连通，排风通道17的另两端包括贯穿于墙体1的顶部的一端和连接于墙体1内部新风系统11的一端，外界风经气道10发电后，通过气道10会连续不断以气流的形式向上流去，而此部分气流也可以注入到新风系统11内，减轻原始新风系统11建立所需的通道或者过滤等等，贯穿于雨水收集池7的换热管9的底端与气道10的底端并联于外部用水源，换热管9内的热水可通过底端排出至用水源进行利用，而气道10底端蓄积的水流也可以一同排出。

参照图3，水轮201通过第一动力输入轴203连接于气道10一侧内壁上，第一动力输入轴203靠近风扇叶202的一端套设有第一驱动齿轮205，风扇叶202通过支架连接于气道10的另一侧内壁上，且风扇叶202位于集风口4的一侧，风扇叶202内部第二动力输入轴204靠近水轮201的一端套设有第二驱动齿轮206，当风扇叶202被外界风吹动时会带动第一驱动齿轮205进行旋转，同样，水轮201在被水流冲刷时会带动第二驱动齿轮206进行旋转，实现动力的驱动。

动力输出轴207的外部设有第一从动齿轮208和第二从动齿轮209，第一从动齿轮208的外壁与第一驱动齿轮205啮合，第一从动齿轮208的内壁与动力输出轴207不接触，第二从动齿轮209的外壁与第二驱动齿轮206啮合，第二从动齿轮209的内壁与动力输出轴207不接触，在换向套210上套设有连接轴213，电动推杆6通过伸缩杆214与连接轴213远离换向套210的一端相连接，换向套210滑动连接于动力输出轴207上，第一驱动齿轮205的旋转会带动第一从动齿轮208旋转，同样，第二驱动齿轮206的旋转会带动第二从动齿轮209的旋转，其中，第一从动齿轮208或者第二从动齿轮209的旋转不与动力输出轴207同步转动，只有在控制换向套210与第一从动齿轮208或者第二从动齿轮209接触时，才会带动动力输出轴207转动，此部分原理源于汽车的变速器。

动力输出轴207的外壁开设有滑动凹槽212，换向套210滑动连接于滑动凹槽212上，换向套210的移动时在动力输出轴207上的滑动凹槽212内，移动过程中不会脱离滑动凹槽212，第一从动齿轮208和第二从动齿轮209相靠近面以及换向套210的两侧面均布置有衔接柱211，换向套210侧面上的衔接柱211与第一从动齿轮208或者第二从动齿轮209上的衔接柱211交叉设置，位于第一从动齿轮208和第二从动齿轮209相靠近面以及换向套210的两侧面的衔接柱211均沿圆周等间距布置，当换向套210侧面的衔接柱211插接与第一从动齿轮208或者第二从动齿轮209上的相邻衔接柱211之间时，此时，第一从动齿轮208或者第二从动齿轮209会带动动力输出轴207进行旋转。

还包括可持续建筑优化墙体的优化方法，具体包括以下步骤：

S1：通过太阳能发电板3进行太阳能发电，通过雨水收集池7从溢流管8流出的雨水或者通过集风口4的风力驱动发电装置2动作，可以充分可持续利用的太阳能、风能以及雨水势能进行发电，通过发电机5将能量存储在蓄电池12内，电动推杆6、控制器14、电磁阀15和风力传感器16均由控制装置13供电，太阳能、风能以及雨水势能的能量会通过太阳能发电板3和发电机5存储在蓄电池12，提供给其他用电部件，当然也可以供给墙体1室内的用电部件；

S2：通过电动推杆6控制发电装置2进行雨水势能发电或者风能发电，雨水收集池7主要用于水源回收利用，当集风口4和风能发电不工作时，控制溢流管8上的电磁阀15，通过雨水势能发电，对于雨水收集池7内的雨水既可以用于水源回收也可以用于势能发电，本发明发电主要通过太阳能和风能，而雨水收集池7内的雨水主要用于水源回收，可用于墙体1的每层用户，而当太阳能不发电或者没有风力发电时，可选择通过雨水势能进行发电，保证供电的需求；

S3：通过换热管9带有气道10和雨水收集池7产生热量，当夏季时，位于气道10内和雨水收集池7内会被空气加温，通过换热管9可将该部分热量带走。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。