專利名稱：用于綠色建筑物正面的支撐結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于綠色建筑物正面的支撐結構。
背景技術：
本發明的背景技術的下述討論旨在便于理解本發明。然而，應當理解的是，所述討論不是承認或認可所參考的任何材料在本申請的優先權日的任何司法程序中，都已經公開，公知或者是普通公知常識的一部分。城市熱島效應(UHIE)是指當城市溫度上升高于市郊和農村地區的溫度的現象。 UHIE主要是由于作為城市化和經濟發展的結果，在建建筑物的數量增大且這些增大數量的建筑物取代了以前充滿城市地區的植被和樹木而引起的。另外，人類活動產生了熱量，而這種熱量的產生有助于城市溫度的上升。城市環境受到這種較高溫度的嚴重影響。首先，城市中的空氣質量下降。溫度升高連同空氣污染物的存在導致形成煙霧，而煙霧不僅損害自然環境，而且還危及人類健康。 其次，UHIE引起更大量使用例如風扇和空調單元的電器，這直接影響了建筑物的能量消耗。人們試圖降低UHIE的負面影響，將植被種植在屋頂(即，綠色屋頂)上和建筑物正面(即，綠色墻壁)上以補償所取代的植被和樹木的損失。所述植被用于過濾例如二氧化碳的溫室氣體和城市中的其他有毒物質。人們研究和實驗發現，這種綠色屋頂和綠色墻壁有助于降低屋頂和墻壁的周圍溫度，并且減少從屋頂和墻壁傳遞給屋頂正下方的空間和墻壁后面的空間的熱量。降低了的周圍溫度和減少了的從屋頂和墻壁傳遞給屋頂正下方和墻壁后面的空間的熱量可能引起較少地依賴于例如風扇和空調單元的電器，從而降低建筑物的能量消耗。如前所述，周圍溫度的增加導致更多地使用例如風扇和空調單元的電器，而這又導致更依賴于用來發電的化石燃料。雖然最近發展和推動了更綠色的、可再生的替代能源用于發電，例如太陽能，風能、水力發電和地熱能，迄今為止，大部分國家仍然依賴于消耗化石燃料來發電。在燃燒用來發電的化石燃料的過程中產生了溫室氣體，并且排放到了大氣中，在大氣中保留了更多熱量，并因此更依賴于所需要的例如風扇和空調單元的電器。這形成了惡性循環，如果產生了更多的溫室氣體并且保留在大氣中，惡性循環將可能是不可逆轉的。在進一步試圖降低UHIE的負面影響中，在建筑物中使用光伏系統以減少對化石燃料的依賴。光電池是固態半導體類型的裝置，當其暴露于光線時就產生電能。在例如屋頂和正面的部分建筑物包封物中，越來越多地使用光伏材料(也稱為太陽能電池板或太陽能電池)來代替傳統建筑材料。雖然現存建筑物可用包括光伏材料的模塊進行翻新，光伏材料作為一種主要或輔助電源正越來越多地引入到新建筑物的建設中。結合在新建筑物的屋頂或正面中的光伏材料，或者包括在用于翻新現存建筑物的模塊中的光伏材料一般公知為太陽能光伏建筑一體化(BIPV)。BIPV包括混合光伏電池板的所有類型的光伏電池板。簡言之，在操作過程中，陽光照射在到BIPV上，BIPV產生電能。該電能流過電力轉換設備，并且流入建筑物的配電系統，將電能供給到建筑物的電力負荷，例如空調和一般照明。直到最近，人們才建議在單個建筑物中組合使用綠色屋頂和BIPV，并且對其可行性進行檢驗。這種組合的主要優點包括容易安裝和維護光伏單元，以及因綠色屋頂的冷卻效果而使光伏單元效率更高。綠色屋頂冷卻圍繞光伏單元的周圍溫度，眾所周知，由于冷卻光伏單元的周圍溫度而提高光伏單元的效率，這允許光伏單元保持冷卻并且更好地運行。盡管如此，存在需要滿足組合的綠色屋頂和BIPV系統的某些技術要求。首先，能夠種植在具有光伏單元的屋頂上的植被的最佳種類是可伸長的種類。因為大多數綠色屋頂是平坦的或者平緩地傾斜的屋頂，光伏單元通常固定在支撐上以得到相對于太陽的最佳角度。光伏單元不得不安裝在植被層上方，從而光伏單元不被可伸長的植被所遮蔽，從而降低其效率。另一方面，光伏單元在白天期間為植被提供部分遮蔽，從而降低水的蒸發率和所需要的澆水量。在強風頻繁光顧的地方，需要極堅固的金屬結構和堅固的屋頂或者光伏單元后面的良好擋風件，優選是二者兼備，以便防止風力造成的損失。期望提供一種用于降低UHIE的系統，其克服或者至少減輕上述問題。

發明內容
在整篇文件中，除非指出具有相反意義，術語“包括”、“由......組成”等應當理
解為非窮盡性的，或者換句話說，意思是指“包括但不限于”。在本發明的第一方面中，在此提出了一種用于固定在建筑物正面上的支撐結構， 包括-用光伏系統覆蓋的部分；以及-用植被系統覆蓋的部分。


在附圖中，利用僅實例例示了本發明的實施例。圖1是第一方面的支撐結構的例圖。圖加和圖2b分別示出了當固定在建筑物正面上時，圖1的支撐結構的后視圖和側視圖。圖3a和圖北分別示出了第二方面的在安裝植被系統后和在安裝光伏系統與植被系統后具有支撐結構的樓梯隔水墻的局部視圖，其中植被系統和光伏系統之間的地板材料具有足夠強度以承受人的重量。圖如和圖4b分別示出第三方面的支撐結構的透視圖和側視圖，其中植被系統包括凹和凸網狀結構。圖如和圖恥分別示出了根據第一方面的沒有光伏系統的支撐結構的透視圖和側視圖，其中植被系統包括凸網狀結構；圖5c和圖5d分別示出了根據第一方面的具有光伏系統的支撐結構的透視圖和側視圖，其中植被系統包括凸網狀結構。圖6a例示了光伏系統和植被系統的定位使得它們之間的間隙最小；圖6b，圖6c 和圖6d分別以等軸測視圖、側視圖和平面圖的形式示出了曲線形網狀結構的近視圖。圖7a_e示出了支撐結構的網狀結構的替代構造。
具體實施例方式本發明涉及用于綠色建筑物正面的支撐結構。根據本發明的第一實施例，這里提供了如圖1所示的一種用于固定在建筑物正面上的支撐結構10。支撐結構10包括兩個部分第一部分用光伏系統12覆蓋，第二部分用植被系統14覆蓋。如圖所示，這里存在第三部分16，第三部分16可以空隙或者用例如玻璃板、裝飾板和安全板的其他元件或系統覆蓋。光伏系統12用來利用陽光產生電力以降低建筑物的能量負荷，同時植被系統14用于使周圍溫度冷卻。植被系統14還可能有助于降低建筑物正面的表面溫度。光伏系統包括例如太陽能電池板的光伏單元。光伏單元可以將單個光伏子單元連接在一起或者是獨立的光伏單元來制成。光伏單元通過例如螺栓和螺帽的緊固件緊固到支撐結構10上。可替代地，光伏單元可以鉤緊在支撐結構10上。植被系統包括用于攀援植物的網狀結構以覆蓋支撐結構10。攀援植物包括但不限于自支撐植物，例如根攀植物和粘性吸盤植物(adhesive-suckers)，和需要支撐結構的例如纏繞藤蔓植物、葉-莖攀援植物、葉攀援植物的植物及爬攀植物。由于植被系統暴露于外面，即暴露于嚴酷的氣候條件，根據支撐結構所布置的地方的氣候條件，應當優先選擇耐寒物種和對風、熱、干旱、霜等具有耐受力的攀援植物。優選地，支撐結構10成形為具有形成骨架的豎向框架和水平框架的大致矩形塊結構。用光伏系統12覆蓋的第一部分定位于支撐結構10的第一表面，因此當支撐結構10 固定到建筑物正面上時，支撐結構10的第一表面定位成進一步遠離建筑墻體。用植被系統 14覆蓋的第二部分定位于支撐結構10的第二表面，因此當支撐結構10固定在建筑物正面上時，支撐結構10的第二表面定位成更靠近建筑墻體。在這種布置中，支撐結構10用于提供下述優點(i)光伏系統12不被植被遮蔽或阻擋，進而可能實現最大限度地暴露于陽光； ( )植被系統14的一些部分被光伏系統12遮蔽，保護植被系統14不經受嚴酷的氣候條件；(iii)植被系統14有助于冷卻建筑物正面和環繞的周圍溫度，從而降低建筑物的能量負荷以及改善光伏系統12的效率，使光伏系統12在較冷卻的環境中更高效地工作；以及 (iv)由于光伏系統12定位成進一步遠離建筑墻體，外部光伏系統12受到內部植被系統14 的保護，避免被破壞、偷盜和損害。除網狀結構外，也可使用其他保護裝置保護光伏系統12， 例如廣告牌和標志牌。當使用網狀結構和廣告片或標志牌時，如果廣告牌或標志牌安裝在網狀結構的前面，網狀結構也可保護廣告牌或標志牌。只要網狀結構從上面和后面保護光伏系統12，其他形狀的網狀結構也是可能的，包括不規則形狀。圖加和圖2b分別示出了當支撐結構10固定到建筑物正面上時支撐結構10的后視圖和側視圖。在本實施例中，支撐結構10顯示為包括用光伏系統12覆蓋的第一部分，并且第一部分與用植被系統14覆蓋的第二部分成間隔開的關系。如圖3a和圖北所示，光伏系統12和植被系統14之間的間隔可裝配有地板材料，地板材料具有足夠的強度以支撐和承受至少一個人的重量，以便維護光伏系統12或植被系統14，以及為植被澆水。圖3a示出了在安裝了植被系統14后支撐結構10的局部視圖，圖北示出了在安裝了光伏系統12和植被系統14后支撐結構10的局部視圖。圖如和圖4b以透視圖和側視圖的形式分別示出了支撐結構10的另一實施例。在本實施例中，光伏系統12和植被系統14定位于支撐結構10的第一表面上，因此當支撐結構10固定在建筑物正面上時，支撐結構10的第一表面定位成進一步遠離建筑墻體。光伏系統12放置成與植被系統14成間隔開的關系，植被系統14放置成比光伏系統12更靠近建筑墻體。在本實施例中，當從側視圖觀察時，顯示植被系統14的網狀結構成形為曲線形結構，而不是平面(如圖2所示)。植被系統14顯示為包括具有凹構造和凸構造的網狀結構。光伏系統12定位于植被系統14的凹網狀結構的前面，從而植被系統14的凸網狀結構與光伏系統12大致齊平。由于植被系統14和光伏系統12齊平，人在建筑物正面的護墻上方拋扔東西將不會從上面損害光伏系統12。在第三實施例中，圖fe示出了只包括植被系統14的支撐結構10的透視圖，圖恥示出了其的側視圖。圖5c示出了包括植被系統14和光伏系統12的支撐結構10的透視圖， 圖5d示出了其的側視圖。圖fe-d清楚地示出了具有凸構造的植被系統14的曲線形網狀結構，其中，網狀結構向外凸出。網狀結構的邊緣向內成曲線形，以便容納光伏系統12，如圖 5c_d所示的那樣。在圖6a所示植被系統14的網狀結構的曲線形結構的近視圖中，使光伏系統12和植被系統14的網狀結構之間的間隔開的關系，即間隙，最小以便有效地降低光生伏打板的后部處的熱量積累。放置在光生伏打板后面的植被將冷卻環繞光生伏打板的周圍溫度。因此，植被放置成越靠近光生伏打板，越冷卻環繞光生伏打板的周圍溫度，并因此改善光生伏打板的效率。網狀結構可以設計成使得網狀結構和光生伏打板之間的間隙不太寬，這導致對攀援植物的生長而言太陡峭的角度。同時，網狀結構的角度是足夠的，以允許(i)間隔網狀結構與光伏系統，從而在操作期間，植被系統和光伏系統的單個性能不受另一個的影響以及(ii)允許進入光生伏打板以進行維護。網狀結構可以彎曲成使得植被系統與光生伏打板齊平且不給光生伏打板帶來陰影，并且也保護光生伏打板和/或廣告牌和標志牌不受從上面拋扔的雜物所引起的損害以及保護光生伏打板不受來自于光生伏打板后部的損害。 網狀結構設計成具有從建筑物正面的最小長度的懸臂梁，以便使結構負荷和結構件的尺寸最小。圖6a_d分別以等軸測視圖、側視圖和平面圖的方式示出了曲線形網狀結構的近視圖。網狀結構布置的其他構造和植被系統14的曲線形網狀結構的其他角度也是可能的。這種網狀結構布置的另外實例，例如直的、波浪形的、金字塔形的、曲線形的和彎曲的，示于圖 7a_e0BIPV優于更一般的非集成系統的優點在于，通過降低花費在正常地用于構建 BIPV模塊所代替的建筑物的部分的建筑材料和勞工上的成本量來抵消BIPV的初始成本。 另外，由于BIPV是圖案的一個整體部分，它們通常比其他太陽能可選物協調得更好，更美觀、更吸引人。這些優點使BIPV成為光電工業中成長最快的部分之一。除了降低UHIE并因此降低能量消耗和改善空氣質量的已知優點外，通過綠色正面的遮蔽、蒸發性蒸騰作用以及聲音的吸收，現在城市變得更涼爽、更安靜。綠色正面還有助于減小建筑物的徑流表面。綠色建筑物正面和光伏系統的組合具有優于綠色屋頂和光伏系統的組合的優點。 與建筑物的屋頂相比，建筑物的正面提供用于安裝光伏系統和植被系統的更大表面積。因此，可以實現建筑物的更冷卻的周圍溫度和更低的能量負荷。另外，建筑物的屋頂通常比建筑物的正面遭遇更嚴酷的氣候條件。這樣，固定在建筑物正面上的光伏系統和植被系統更持久和更穩定。建筑物的外觀因橫跨正面的更大表面積的植被系統所提供的綠色植物而通常也更美觀，更吸引人觀賞。在正面上沒有固定植被系統和光伏系統時，從混凝土正面反射的陽光或者來自混凝土正面的炫目的陽光可能引起眼睛不舒服。由于屋頂通常更少到達和更少可以看見，屋頂的綠色植物可能沒有這種效果。綠色建筑物正面和植被系統的網狀結構的支撐結構可以由耐腐蝕且能夠承受嚴酷氣候條件的輕質材料(例如但不限于熱鍍鋅網狀結構)形成。支撐結構，包括網狀結構， 可以是模塊式的和預先制好的，以使其容易制造、安裝和維護。替換材料可以包括不銹鋼纜線、繩索、線和桿。支撐結構可以通過例如螺栓和螺帽、鉤子等緊固裝置固定在建筑物的正面上。為了清晰地理解本發明雖然利用例圖和實例以及一個或更多個實施例，相當詳細地描述了上述發明，對本領域技術人員顯而易見的是，根據本發明的教導，在不偏離所附權利要求所描述的本發明的精神和范圍的條件下，對本發明作出某些修改、變形和改型。
權利要求
1.一種用于固定到建筑物正面上的支撐結構，包括用光伏系統覆蓋的第一部分；以及用植被系統覆蓋的第二部分。
2.按照權利要求1所述的支撐結構，其特征在于，所述支撐結構由具有多個豎向框架和多個水平框架的矩形骨架形成。
3.按照權利要求2所述的支撐結構，其特征在于，所述光伏系統包括至少一個緊固到所述多個豎向框架和/或水平框架上的太陽能電池板。
4.按照權利要求2或3所述的支撐結構，其特征在于，所述植被系統包括用于支撐攀援植物的至少一個網狀結構，所述網狀結構緊固到所述多個豎向框架和/或水平框架上。
5.按照權利要求1至4中的任意一項所述的支撐結構，其特征在于，所述光伏系統和植被系統以間隔開的關系放置，由此在所述光伏系統和植被系統之間形成間隙。
6.按照權利要求4所述的支撐結構，其特征在于，所述網狀結構的側視構造選自以下的列表直的、凹的、凸的、波浪形、金字塔形、彎曲及其組合。
7.按照權利要求6所述的支撐結構，其特征在于，所述網狀結構的第一部分是凹的而所述網狀結構的第二部分是凸的。
8.按照權利要求7所述的支撐結構，其特征在于，所述光伏系統緊固在所述網狀結構的凹的部分上，使得所述光伏系統與所述網狀結構的凸的部分齊平。
全文摘要
本發明公開了一種用于固定在綠色建筑物正面上的支撐結構(10)。所述支撐結構(10)包括兩個部分第一部分用光伏系統(12)覆蓋，第二部分用植被系統(14)覆蓋。所述光伏系統用于利用陽光產生電能以降低建筑物的能量負荷，同時所述植被系統用于冷卻周圍溫度。
文檔編號A01G9/00GK102271493SQ201080003669
公開日2011年12月7日 申請日期2010年4月7日 優先權日2009年8月5日
發明者葉天佑, 林漢, 熊耀員, 陳福成, 黃炳榮, 黃良興 申請人:建屋發展局