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专利号: 2018109640800
申请人: 安徽工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 建筑物
更新日期:2023-07-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种绿色环保建筑植物外墙系统控制方法,其包括:外墙、通风补水系统(3)、放电系统(7)、雨水收集槽(5)、雨水储藏室(9)和电控系统(10);外墙由内而外依次由墙体(1)、防潮层(2)、轻质混凝土层(4)、保温层(6)和植物层组成;在外墙的保温层(6)的顶部靠外处设置有雨水收集槽(5);在外墙的轻质混凝土层(4)的底部设置有雨水储藏室(9);

在外墙的轻质混凝土层(4)内铺设有通风补水系统(3),通风补水系统(3)包括:风机(3-1)、多孔导电介质(3-2)、通风补水管道(3-3)、锥形凸起(3-4)和接地导线(3-5);在外墙的轻质混凝土层(4)内铺设有放电系统(7),放电系统(7)包括:电缆管(7-1)、电缆(7-2)、锥形挡圈(7-3)、放电针(7-4)、电连接器(7-5)、可调式低功率高压脉冲电源(7-6);

在外墙的最外侧设置有植物层,植物层是由多个植物种植单元(8)构成的矩阵组成,每个植物种植单元(8)包括:植物(8-1)、土壤(8-2)、种植容器(8-3)、多孔挡板(8-4)、储水腔(8-5)、下部通孔(8-6)、上部通孔(8-7)和弹性安装卡子(8-8);

电控系统(10)包括:总控制器(10-1)、蓄电池(10-2)、风力发电机(10-3)、太阳能板(10-4)、环境监测装置(10-5)和水分传感器(10-6);

其特征在于:在下雨时雨水收集槽(5)将收集的雨水经过通风补水管道(3-3)储存在雨水储藏室(9)中,通过通风补水管道(3-3)中的多孔导电介质(3-2)中介质的毛细和虹吸作用以及植物(8-1)和土壤(8-2)的蒸腾作用为植物(8-1)补水;通过安装在土壤(8-2)中的水分传感器(10-6)采集土壤水分含量数据,并将其传输给总控制器(10-1);当水分含量过高影响到了植物(8-1)的根部的呼吸作用时,开启充氧模式,启动风机(3-1)正转向通风补水管道(3-3)内鼓风,促使水分排出土壤,提高土壤含氧量;当水分含量过低影响到了植物(8-

1)的光合作用时,开启补水模式,启动风机(3-1)反转从通风补水管道(3-3)向外抽风,降低管内气压,辅助通风补水管道(3-3)向植物(8-1)补水;水分含量阈值可根据种植不同种类植物进行相应的设置调整;

总控制器(10-1)通过环境监测装置(10-5)检测建筑周围环境中的大气污染物浓度,当环境污染物浓度超标时,启动空气净化模式,总控制器(10-1)控制可调式低功率高压脉冲电源(7-6)产生-1500~-3000V,0.5~50HZ的高压脉冲电流,通过电缆(7-2)将该高压脉冲电流传输到放电针(7-4)上,放电针(7-4)靠近植物8-1根部位置,同时多孔导电介质(3-2)通过最下端开口连接接地导线(3-5),放电针(7-4)和延伸出的多孔导电介质(3-2)构成的锥形凸起(3-4)之间构成了放电回路,对植物(8-1)的根系产生电刺激,促使植物产生浓度数倍于刺激之前的负离子,可以降解挥发性有机化合物,使污染物颗粒加速凝并和沉降,杀死微生物,同时可以使植物叶片上产生一定强度的负电场,也可以用于吸附污染物;当环境污染物浓度未超标时,启动刺激植物生长模式,总控制器(10-1)控制可调式低功率高压脉冲电源(7-6)产生-2000~-6000V,<0.5HZ的高压脉冲电流,采用该模式的电流可以用于促进植物的光合作用以及根系的发育达到刺激植物生长的目的;

多孔导电介质(3-2),其可以由碳纤维管束、活性炭、碳纳米管或石墨烯材料制成。

2.根据权利要求1所述的绿色环保建筑植物外墙系统控制方法,其特征在于:当总控制器(10-1)检测到蓄电池电量小于10%时关闭或者不启动刺激植物生长模式。

3.根据权利要求1-2任一项所述的绿色环保建筑植物外墙系统控制方法,其特征在于:

通风补水管道(3-3)设置于轻质混凝土层(4)内并在竖直方向上延伸,通风补水管道(3-3)内填充有多孔导电介质(3-2);在轻质混凝土层(4)内平行设置有多条通风补水管道(3-3),多条通风补水管道(3-3)在建筑外墙顶部均接入一条横置的主管道,在横置主管道上安装有风机(3-1);每条通风补水管道(3-3)均设置有连通雨水收集槽(5)的支管道,连通雨水收集槽(5)的支管道口设置有过滤雨水收集槽(5)内杂质的过滤器(5-1);每条通风补水管道(3-3)上均设置有多个连通植物层的支管道,连通植物层的支管道口有延伸出的多孔导电介质(3-2)构成的锥形凸起(3-4),锥形凸起(3-4)插入植物层的土壤内;每条通风补水管道(3-3)纵向延伸的最下端开口伸入雨水储藏室(9)下部,通风补水管道(3-3)内的多孔导电介质(3-2)通过最下端开口连接接地导线(3-5)。

4.根据权利要求3所述的绿色环保建筑植物外墙系统控制方法,其特征在于:电缆管(7-1)设置于轻质混凝土层(4)内并在水平方向上延伸,电缆管(7-1)内设置有电缆(7-2);

在轻质混凝土层(4)内平行设置有多条电缆管(7-1),每条电缆管(7-1)均横向延伸出建筑外墙一段管道,在横向延伸出建筑外墙管道上安装有电连接器(7-5),每条电缆(7-2)均通过电连接器(7-5)依次串联,并最终连接到设置于建筑外墙顶部配电室中的可调式低功率高压脉冲电源(7-6)上,该可调式低功率高压脉冲电源(7-6)产生的是高频负高压脉冲电压;每条电缆管(7-1)上还设置有多个连通植物层的支管道,连通植物层的支管道内设置有放电针(7-4),放电针(7-4)一端连接电缆(7-2),另一端伸出支管道口植物种植单元(8)的土壤内;在连通植物种植单元(8)的支管道口,设置有锥形挡圈(7-3),锥形挡圈(7-3)采用向管道内凹陷设置,并与伸出的放电针(7-4)紧密配合连接,用于防止异物进入电缆管(7-

1)内。

5.根据权利要求4所述的绿色环保建筑植物外墙系统控制方法,其特征在于:种植容器(8-3)为一侧是平面的花盆结构,该平面上开设有上部通孔(8-7)和下部通孔(8-6);通风补水管道(3-3)连通植物层的支管道穿过下部通孔(8-6)伸入种植容器(8-3)内部和土壤(8-

2)接触,下部通孔(8-6)和通风补水管道(3-3)连通植物层的支管道之间通过弹性安装卡子(8-8)安装固定;电缆管(7-1)上连通植物层的支管道穿过上部通孔(8-7)伸入种植容器(8-

3)内部和土壤(8-2)接触,上部通孔(8-7)和电缆管(7-1)上连通植物层的支管道之间通过弹性安装卡子(8-8)安装固定;种植容器(8-3)下部安装有多孔挡板(8-4),多孔挡板(8-4)下部为储水腔(8-5),上部填充有土壤(8-2),土壤(8-2)内种植有植物(8-1)。

6.根据权利要求5所述的绿色环保建筑植物外墙系统控制方法,其特征在于:电控系统(10)设置在外墙的顶部,风力发电机(10-3)和太阳能板(10-4)分别连接蓄电池(10-2),蓄电池(10-2)分别与风机(3-1)、可调式低功率高压脉冲电源(7-6)和总控制器(10-1)连接,为其提供电能;总控制器(10-1)分别连接蓄电池(10-2)、风机(3-1)、可调式低功率高压脉冲电源(7-6)、环境监测装置(10-5)和水分传感器(10-6),用于控制蓄电池(10-2)、风机(3-

1)和可调式低功率高压脉冲电源(7-6),用于接收环境监测装置(10-5)和水分传感器(10-

6)的数据信号;水分传感器(10-6)用于采集土壤(8-2)中的水分含量数据;环境监测装置(10-5)用于检测建筑周围环境中的大气污染物浓度、挥发性有机化合物浓度、微生物浓度温度和湿度信息。

7.根据权利要求6所述的绿色环保建筑植物外墙系统控制方法,其特征在于:在雨水储藏室(9)的上部向外开设有透气溢流孔(9-1),用于排出多余的雨水和保持气压平衡。

8.根据权利要求7所述的绿色环保建筑植物外墙系统控制方法,其特征在于:植物(8-

1)选择乔木,灌木、藤曼类和/或者苔藓类植物。