專利名稱：多功能生態(tài)工程系統(tǒng)的制作方法
本系統(tǒng)屬于建筑工程領域、更屬于生態(tài)建筑工程領域。
建筑由于具有人類需求功能而產(chǎn)生，并隨著科技水平的不斷提高和人類需求不斷變化而發(fā)展。隨著人類對自然界與自身的認識的不斷進步，在新世紀對建筑提出了新的要求建筑作為對人類需求和生存環(huán)境影響最大的、影響時間最長的、投資最大的且最難于更改的項目，應成為決定其實施與否的最慎重的問題，“生態(tài)建筑”及可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑，是對當代建筑學要求，也是每個工程都須遵守的規(guī)則和決策者的責任。
由我國建筑設計大師北京市建筑設計研究院首席總建筑師《建筑創(chuàng)作》雜志社編委會副主任何玉如作序，于2001年6月出版的《建筑創(chuàng)作》精品集中寫到“新世紀建筑的任務是‘生態(tài)建筑及可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑’是當代建筑學的前沿問題，如何節(jié)約能源充分利用先進技術達到生態(tài)的綜合平衡及建筑所需的最佳環(huán)境是世界發(fā)達國家集中研究的課題”，“未來建筑是一種耗費最少資源(建筑材料)實現(xiàn)能源自給的100％的生態(tài)建筑”，綜合環(huán)境和氣候因素，創(chuàng)造高品質空間、高舒適度和完美形式(造型)。
生態(tài)建筑是集建筑學、生態(tài)學、建筑環(huán)境工程學、人類學、植物學、地球氣候學等多種自然科學為一體的綜合項目。
大家知道地球的熱帶、溫帶、寒帶、極地的不同氣候及四季變化都是由于接受太陽光輻射量的不同而造成的。而晝夜溫差則是由于同一地區(qū)接受太陽光與其夜間向太空熱輻射的結果(排除風的作用)，如何控制建筑物的光熱輻射和傳遞是保持生態(tài)建筑的氣候良好基本所在。
《現(xiàn)代體育館建筑設計》一書中寫道“科學技術的進步，使得容納成千上萬人的露天體育設施不斷轉化為室內，避開自然界不利因素，實現(xiàn)全天候開放。但是，由于建筑手段尚不完善，以及經(jīng)濟條件不足等原因，由露天轉向室內的同時，又舍棄了自然界于人有利的一面，以致人工環(huán)境并不理想和完美”?！半S著科學技術日新月異的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高、復歸自然的步伐在不斷加快、創(chuàng)造即不受自然界的不利影響又能保持自然氣息的體育場館已逐漸成為一種國際發(fā)展趨勢”，為達此目標，世界各國竟相采用多種方式進行了探索式創(chuàng)新有大片采光窗、懸索式透明薄膜、充氣式薄膜以及大跨度開合式屋蓋等，雖然向回歸自然方向有所進步，但都沒有達到理想效果，且有些結構建造難度大、耗費昂貴，其焦點在于良好的自然光、清新空氣，適宜的溫度，回歸自然的氣氛以及多功能方面，不能綜合協(xié)調統(tǒng)一。
“多功能生態(tài)工程系統(tǒng)”以調控太陽光照為基點，全面完美地解決了自然光照、通風、溫度、自然氣氛多功能等所有問題，使其達到合協(xié)統(tǒng)一。
用于體育館體育館白天自然光線均勻柔和，均勻地遍布整個體育館的所有地方，即沒有灼目的強光，又無陰影，視覺效果極佳，即使在陰雨的天氣也不需要人造光，仍可保持良好的可視性，夜間照明也同樣有良好效果。
整個體育館每時每刻都在自然進行氣體交換，使空氣永遠保持清新。
體育館建在目前有人類居住約90％以上的地方，在不需要外來能源的情況下，均可維持在人類及一切生物最適宜的溫度范圍之內。
自然氣氛整個體育館是以對太陽光的精確調控為基點的，所以它為人類及一切生物創(chuàng)造了最適宜的生存條件，在整個體育館的每一個空間，每一個界面都可生長自然界的各種綠色植物，使體育館成為人造的充滿自然氣息的綠色世界。
用于溫室目前國際上高性能溫室、人工氣候室，無外乎是利用空調、遮陽網(wǎng)等方式來調節(jié)光照、溫度等，其建筑成本及運行費用極其昂貴，且性能并不完美。
而用“多功能生態(tài)工程系統(tǒng)”建造的溫室，比其它高性能溫室建造成本低的多。而運行成本更低，性能更好。
通過太陽對光的調控，它可以周年模擬出地球上各種各樣的氣候條件，滿足各種不同植物所需的最佳的生長環(huán)境，整個溫室內充滿均勻的散射光，多方位照射在植物上，可使植物的光合作用提高一倍以上，它可以精確地控制光照時間、溫度、干濕度，可以建成適宜植物生長及便于人和機械操作的任意高度、寬度，且建筑成本變化不大，它非常適合搞多層立體種植，使其年產(chǎn)量倍增，它是高性能溫室中建造成本最低的，同成本中性能最好的，它可以根據(jù)不同環(huán)境和投資情況設計成不同的檔次，不同的結構。
它是目前全世界高性能溫室中運行成本最低廉的，它是真正的生態(tài)建筑，綠色建筑，它是裝配式的，它的搬遷移動不會對原有地形地貌環(huán)境造成任何改變和破壞。
多功能生態(tài)系統(tǒng)由以下幾大機構組成
①防風雨、雪機構由主體框架及透光覆蓋物組成，其作用為防風、防雨、防雪，并使太陽光盡可能多地透過，并適用干使用地的自然氣候，其總體結構類似于連體溫室，用于大跨度空間時(如體育館)則采用內部無立柱結構，如懸索橋的結構型式，透光覆蓋物則有良好的透光性又有保溫性(如中空玻璃)則可使本系統(tǒng)總體性能更佳。
②控光機構由調光部分和折光部分組成，是本系統(tǒng)中區(qū)別于其它人造空間的最主要機構。
調光部分本系統(tǒng)通過此部分來實現(xiàn)對太陽光照射量的精確調節(jié)控制，其結構為多塊并列排列的不透光活動門，均勻布滿整個空間的上部，由聯(lián)動機構帶動開啟與關閉，開閉的角度大小是根據(jù)使用空間對光照的需求量來決定，可設計成手動、電動或由計算機自動控制，此活動門由具有保溫性能的材料制成，并在安裝后使其與透光覆蓋物之間形成一空間，做為熱空氣流通的通道。
折光部分在本系統(tǒng)中是實現(xiàn)使光照柔和的設施，是使不均勻的直射光變成均勻的散射光，以改善光照質量及提高植物的光合作用(夜間照明也通過此部分)，它可以是光柵的，也可以是透光折射板的，它安裝于調光部分之下，并能使空氣自由通過。
熱交換機構③熱交換機構由三部分組成換熱部分、蓄能部分和能源輸出部分。
換熱部分在本系統(tǒng)中是保障人造空間的溫度及與外界空氣進行交換，保持空氣新鮮并調節(jié)干濕度的機構，其在熱空氣出口處和外界空氣進口處，均有一換熱器，兩換熱器之間，采用閉路循環(huán)以減少能源消耗。
蓄能部分蓄能部分是提高本系統(tǒng)性能的一部分，它可以滿足在太陽照射量不足時(連續(xù)陰天)和夜間照明對能源的需求，它可以采用在熱空氣出口處安裝風力發(fā)電機或熱交換器，蓄熱水池等方式獲得能量，并加以儲存，在需要時使用。
能源輸出部分多功能生態(tài)系統(tǒng)本身就是一個良好太陽能集熱裝置，在低緯度地區(qū)周年和在高緯度地區(qū)夏季，本系統(tǒng)接收的太陽能除滿足本系統(tǒng)自身的需求外，都有大量的剩余熱能，可采用集熱及熱電轉換方式向系統(tǒng)外輸出。
保溫機構④保溫機構在本系統(tǒng)中是保障人造空間維持適宜溫度的設施，它事例于控光透光及四周立壁各機構之中，不單獨存在。
以上各機構均根據(jù)人造空間的用途、所處環(huán)境，投資狀況等條件的不同，選用不同的材料制成不同的式樣。
體育館在不進行比賽時，其本身又可成為極大的人工氣候室，可成為極大的室內花園，室內廣場、商場、公共設施等等，用途極廣，以目前的技術水平，可輕易建成目前世界上最大的、性能最好的體育館，同時比目前世界上已有的、性能最好的體育館成本低的多。
本系統(tǒng)本身就是一個性能良好的太陽能集熱裝置，它所接收的太陽能除滿足本系統(tǒng)的需求外，還有大量剩余能量向系統(tǒng)外輸出，它將成為人類未來生態(tài)建筑的典范。
多功能生態(tài)系統(tǒng)除適用于體育館建筑、溫室外，還可用于廠房、商場，各種公共設施，可覆蓋街道，以至整個城市、原野、沙漠等，并可為改善地球整體環(huán)境氣候做出貢獻。
實施本發(fā)明的最好方法是根據(jù)所需用途制作一小空間(如10m×10m)的試驗室，以解決各部分安裝方式方法，并取得數(shù)字資料，之后再按所需空間的實際大小設計建造。
權利要求
1.多功能生態(tài)系統(tǒng)作為一種即依賴于自然環(huán)境，又可全面調控的人造空間環(huán)境，其特征在于主要通過對太陽光照射量的精確調節(jié)控制，并對太陽光進行光熱電轉化，加以儲存利用、實現(xiàn)使人造空間成為人類及各種動植物生存的最佳環(huán)境，控光機構是本發(fā)明的主要部分，凡利用控光機構，對太陽光照射量進行精確控制，并與其它機構配合構成的生態(tài)建筑均為本發(fā)明范疇。
全文摘要
本發(fā)明屬建筑工程領域,更屬生態(tài)建筑工程領域,本發(fā)明通過對太陽光照射量的精確調節(jié)控制,在附加機構的配合下,實現(xiàn)使人造空間成為人類及各種動植物生存的最佳環(huán)境,解決了目前國際上人造空間對太陽光照、溫度、空氣交換等,難以協(xié)調統(tǒng)一解決的問題。它成為真正的生態(tài)建筑及可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑,是今后生態(tài)建筑發(fā)展的典范,它適用于大型體育館、溫室、住宅等。
文檔編號F24J2/00GK1367359SQ0210419
公開日2002年9月4日 申請日期2002年3月15日 優(yōu)先權日2002年3月15日
發(fā)明者董樹功 申請人:董樹功