楼宇自然呼吸生态净化方法及采用此方法的楼宇的制作方法
专利名称：楼宇自然呼吸生态净化方法及采用此方法的楼宇的制作方法
技术领域：
本发明属生态建筑领域，尤其涉及一种楼宇自然呼吸生态净化方 法及采用此方法的楼宇。
背景技术：
随着社会的进步，经济的发展，人们对生态环境、空气质量要求 更高。现在的住宅靠打开窗户来吸进新鲜空气，排气则是在厨房和卫 生间靠各种电动风机来完成，但仍不能保证房间通风循环顺畅，而且 空气中的灰尘及各种细菌危害着人们的健康，特别是近年来以空气为
介质传播的病毒越来越复杂，如"SARS"、"禽流感"等病毒通过空气
为介质传播直接威胁到人类的生存
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种将外部空气吸 进来经过除尘、杀菌及调整适宜温度、湿度后再将适合人体生理健康 需要的新鲜空气送入房间使用的楼宇自然呼吸生态净化方法。另外， 本发明提供了采用自然呼吸生态净化方法的楼宇。
为达到上述发明目的，本发明是这样实现的 楼宇自然呼吸生态净化方法，可按如下步骤实施
1) 构建生态舱，所述生态舱为独立舱室，其内配置具有生态净 化功能的系统；
2) 使生态舱中的空气与楼宇中的建筑单元中的空气通过管路通 道实现交换。作为一种优选方案，本发明所述生态舱配有进气口；所述楼宇中 的建筑单元分别配有出气口 ；外界空气通过进气通道进入生态舱进行 除尘净化后，再由出气通道将除尘净化后的空气配送到楼宇中的建筑 单元；楼宇中的各个建筑单元最终将交换后的空气排出楼外。
本发明所述生态舱内可配有植物生长系统；所述生态舱的资源水 通过收集天然雨水获得。
本发明可采用负压抽吸方式将交换后的建筑单元中的空气排出 楼外。
作为另一种优选方案，本发明在生态舱的进气口配置进气控制装 置，通过所述进气控制装置调整进气的温度、湿度。
作为第三种优选方案，本发明所述进气通道的进风端口配置电动 进气装置；通过电动进气装置强制进气。
另外，考虑消防突遇紧急情况时的备选方案，本发明在所述进气 通道的下端部及位于楼体各层区域分别设有出气开关。当然，本发明 所述进气通道端口附近也可开有与消防正压送风通道相通的管路。
一种实现上述自然呼吸生态净化方法的楼宇，包括楼体、生态舱； 所述生态舱内配有植物土壤池；所述生态舱的舱室经通风通道与楼体 的建筑单元相通。
作为第一种优选方案，本发明所述生态舱配于楼体下部；生态舱 的顶部设有采光玻璃及雨水收集通道;生态舱内还配有蓄水箱及植物 水池；所述蓄水箱与植物水池连通；所述植物水池位于植物土壤池的 下部且通过土壤水分毛细管与植物土壤池相通。
作为另一种优选方案，本发明还配有进风系统及排风系统；所述
进风系统包括进风端口及与其配接的进风管路;所述排风系统包括排 风端口及与其配接的排风管路;所述排风管路的下部通过分排口分别
与楼宇中的建筑单元相通;所述进风管路及排风管道的下端口分别与 生态舱的舱室相通；所述排风管道经排风口与建筑单元相通。本发明所述进风端口为喇叭状结构且与进风管路轴接；所述排风 端口与排风管路轴接；所述排风端口上配有小排风口。
作为第三种优选方案，本发明在所述进风系统中配有风机及风力 采集机构、风机控制部分；风机的出风口与进风管路相通；风力采集 机构包括转轴、配于转轴上的风叶轮、与转轴配接的发电机；所述风 机控制部分包括测风开关电路、延时电路及进风控制电路；所述测风 开关电路采集发电机的输出信号经延时电路延时后，通过进风控制电 路控制风机工作。
作为第四种优选方案，本发明在所述生态舱的入口处配有温湿度 控制装置、进风管控制器；所述进风管控制器包括电动风门及与其配 接的驱动部分；所述温湿度控制装置包括温湿度检测部分、CPU处理 部分、显示部分、排风控制部分；所述温湿度检测部分将采集的信号 送入CPU处理部分进行处理；CPU处理部分将输出信号传送至排风控 制部分；所述排风控制部分输出的信号通过驱动部分20控制电动风 门19动作。
作为第五种优选方案，本发明在所述进风系统中配有进风管控制 电路；所述进风管控制电路包括降压整流电路、长周期多谐振荡器、 光耦合及可控硅控制电路;所述降压整流电路输出的信号经长周期多 谐振荡器及光耦合处理后，再由可控硅控制电路控制风机动作。
作为第六种优选方案，本发明选择一种小循环技术路线，本发明 在取消外部进、排气端口的同时，在结构设计上配有循环进气管路及 循环排气管路；所述循环进气管路经管道风机与循环排气管路配接； 所述循环排气管路经排气口分别与楼体的建筑单元相通;所述循环进 气管路的下端口与生态舱的舱室相通;所述排风管道经排风口与建筑 单元相通。
为充分利用空气循环中形成的冷凝水，对于小循环技术路线，本 发明在所述循环进气管路的下端口可配有冷凝水罐;所述冷凝水罐的侧壁配有溢水通道。对于开放式技术路线，本发明在所述进风管路的 下端口可配有冷凝水罐；所述冷凝水罐的侧壁配有溢水通道。
本发明从根本上解决了楼宇封闭问题，在封闭门窗的情况下能使 室内人们呼吸的空气更洁净和舒适。本发明"生态舱"是模仿人的肺 部呼吸功能，将外部空气吸进来经过充分地加工除尘、杀菌等多道加 工程序和调整适宜的温度、湿度后再将适合人们身体、生理健康需要 的新鲜空气进入房间使用并经过循环变成废气后呼出去。本发明工作 全过程均可在无耗能条件下自行完成，具有节约能源、减少人们在用 水电方面的支出的功能。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。本发明的 保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明的自然呼吸生态净化方法流程框图2为本发明的自然呼吸生态净化方法流程框图3为本发明一种分户式生态舱楼宇结构示意图4为本发明一种集中式生态舱楼宇结构示意图5为本发明另一种集中式生态舱楼宇结构示意图6为本发明进风端口结构示意图7为本发明排风端口结构示意图8为本发明包括小循环在内的生态楼宇结构示意图9为本发明风力采集机构结构示意图10为本发明排风控制部分风门及驱动电机结构示意图11为本发明风机控制部分电路原理框图12为本发明风机控制部分电路原理图13为本发明进风管控制电路原理图14为本发明温湿度控制电路原理框图15为本发明温湿度控制电路原理图；图16为本发明温度检测电路原理图； 图17为本发明湿度检测电路原理图； 图18为本发明生态舱自动浇灌装置结构示意图。
具体实施例方式
如图1、 2所示，楼宇自然呼吸生态净化方法，按如下步骤实施: 1)构建生态舱，所述生态舱为独立舱室，其内配置具有过滤杀菌装 置或生态净化功能的植物生长系统；2)使生态舱中的空气与楼宇中 的建筑单元中的空气通过管路通道实现交换。所述生态舱配有进气 口；所述楼宇中的建筑单元分别配有出气口；外界空气通过进气通道 进入生态舱进行除尘净化后，再由出气通道将除尘净化后的空气配送 到楼宇中的建筑单元;楼宇中的各个建筑单元最终将交换后的空气排 出楼外。所述生态舱的资源水通过收集天然雨水获得。本发明可采用 负压抽吸方式将交换后的建筑单元中的空气排出楼外。本发明在生态 舱的进气口配置进气控制装置，通过所述进气控制装置调整进气的温 度、湿度。为增加空气的品质，在所述生态舱中，可采用果菜对生态 舱中的空气进行调味。本发明在进气通道进风端口配置电动进气装 置；当风级小时，通过电动进气装置强制进气。另外，考虑消防突遇 紧急情况时的备选方案，本发明在所述进气通道的下端部及位于楼体 各层区域分别设有出气开关。当险情出现时，开启各层区域的出气开 关，利用电动进气装置进行强制进风。当然，本发明所述进气通道端 口附近也可开有与消防正压送风通道相通的管路。当险情出现时，关 断进气通道，开启电动进气装置通过消防正压送风通道进行强制进 风。在遇停电情况时，开放的通道也可起正压进风的作用。
电动进风装置是预防长时间无风状态下设立的装置。电动进风装 置由小型发电机、半球星风叶轮(见图9)、吹风机、挡风板以及控 制电路组成(见图6)。
在无风达到一定时间吹风机得到控制电路的信号开始工作。吹风机吹起挡板，挡板关闭了通风管道与外界的通道的同时也使吹风机与 通风管路接通。当有风时吹风机自动断电，挡板自动落回打开通风管 道与外界的通道，关闭吹风机与通风管道的通道。具体电路如(图
12)，利用风力采集机构和VD光敏二极管构成的(强进风电路开、 关自动控制电路)，其原理是当风力采集机构测不到风时，内部发 电装置无电压给发光管，光敏二极管VD由于无光照，反相电阻增大， 于是三极管VTa的B极电压升至4V左右，VTa导通，VTb截止，继电 器J释放，常闭触电JK闭合，接通强进风电路风机打开。当有风时， 测风感应器内部发电给发光管，光敏二极管受到光照，反向电阻减小 VTa的B极电压下降至0. 7V以下，VTa截止，VTb导通，得电吸合， JK断开，强进风电路断电。
实现上述自然呼吸生态净化方法的楼宇，包括楼体1、生态舱2; 所述生态舱2内配有植物土壤池3;所述生态舱2的舱室经通风通道 与楼体1的建筑单元相通。本发明所述生态舱2可配于楼体1下部； 生态舱2的顶部设有采光玻璃4及雨水收集通道5;生态舱2内还配
有蓄水箱6及植物水池7;所述蓄水箱6与植物水池7连通；所述植
物水池7位于植物土壤池3的下部且通过土壤水分毛细管8与植物土 壤池3相通。生态舱2是在地下的一个独立舱室(有分户式和集中式 两种)。分户式顶部有部分带坡度的玻璃窗、保温帘。窗外下沿安装 了雨水回收槽(见图3)。它可以回收顺着墙壁和窗体流下的雨水， 经过过滤顺管流进生态舱浇灌装置，用于浇灌在生态舱内栽种的各种 花卉植物。
生态舱2提供了植物自动浇灌(见图18)和除菌尘的空气加工 装置。自动浇灌装置采用双层方形容器。下层为雨水池用于浇灌植物 见(见图18)，两侧有进、出水孔，水孔通过带孔的连接螺丝相连(见 图18)。四周均有凸凹槽，即可单独浇灌也可随意组合浇灌。当植物 蓄水池里的雨水达到一定高度时多余的雨水从溢水管流出。上层为植物土壤池(见图3、图18)盛装用于栽培植物的土壤和种植的植物。 植物土壤池的底部有若干个孔用于安装毛细纤维管8。毛细纤维管8 通过浸在水里的部分将水份吸入到植物土壤池中并能保持土壤的湿 度，可对应下层组合。
生态舱里装有通往各居室的通风管道及负离子发生器、增氧机、 温、湿度控制器等仪器。分户式各居室都有进风和排风口。自动通风 装置将带有地气及土壤温度的空气输送到生态舱2与生态舱2内种植 的植物花卉及储存个性喜爱的水果散发的果香气味和负离子等除尘、 杀菌、增氧健康新鲜的空气自然混合，形成有益于人们身体健康且冬 暖夏凉的最佳新鲜空气输送到各居室。生态舱内的气味主要是舒缓人 的神经和情绪，因此要因人而异。可以栽植个性喜爱的植物花卉、可 以储存个性喜爱的水果即储存了水果又调整了空气的气味，满足个性 化要求。
集中式生态舱是多户共用一生态舱，可建立在花房地下(见图 5)，也可直接建立在建筑物(见图4)地下。
本发明还配有进风系统及排风系统；所述进风系统包括进风端口 9及与其配接的进风管路10;所述排风系统包括排风端口 11及与其 配接的排风管路ll 、；所述排风管路ll 、的下部通过分排口分别与 楼宇中的建筑单元相通;所述进风管路IO及排风管道12的下端口分 别与生态舱2的舱室相通；所述排风管道12经排风口与建筑单元相 通。所述进风端口9为喇叭状结构且与进风管路10轴接；所述排风 端口 11与排风管路11 、轴接;所述排风端口 11上配有小排风口 13。
本发明在所述进风系统中配有风机14及风力采集机构15、风机 控制部分；风机14的出风口与进风管路10相通；风力采集机构15 包括转轴17、配于转轴17上的风叶轮16、与转轴17配接的发电机 18;所述风机控制部分包括测风开关电路、延时电路及进风控制电路； 所述测风开关电路采集发电机18的输出信号经延时电路延时后，通过进风控制电路控制风机14工作。在所述生态舱2的入口处配有温 湿度控制装置、进风管控制器；本发明所述进风管控制器包括电动风 门19及与其配接的驱动部分20;所述温湿度控制装置包括温湿度检 测部分、CPU处理部分、显示部分、排风控制部分；所述温湿度检测 部分将采集的信号送入CPU处理部分进行处理；CPU处理部分将输出 信号传送至排风控制部分;所述排风控制部分输出的信号通过驱动部 分20控制电动风门19动作。在所述进风系统中配有进风管控制电路； 所述进风管控制电路包括降压整流电路、长周期多谐振荡器、光耦合 及可控硅控制电路;所述降压整流电路输出的信号经长周期多谐振荡 器及光耦合处理后，再由可控硅控制电路控制风机14动作。
当室外气温过高过低超出设定值时温控阀自行打开接通进排气 管路，关闭进、排气端口并在风机作用下形成室内与生态舱气流的小 循环。对于小循环技术路线，本发明配有循环进气管路10 、及循环 排气管路12 、；所述循环进气管路10 '经管道风机21与循环排气管 路12 、配接；所述循环排气管路12 '经排气口分别与楼体l的建筑 单元相通；所述循环进气管路IO 、的下端口与生态舱2的舱室相通； 所述排风管道12经排风口与建筑单元相通。
进风系统及排风系统安装在楼顶。尾部起到跟踪风向的作用。下 部安有轴承。无论风向如何它都会自动调整方向。进风系统的头部为 喇叭状并始终保持着迎风的方向(见图4、图5、图8)，管道逐渐变 窄使风速加快，造成正压力使新鲜空气在压力作用下进入生态舱2。 风口端有过滤网及蓄水槽，防止风沙进入管道，蓄水槽里的水配合滤 网阻挡灰尘，它来源于雨水。排风装置头部为流线型并始终保持顺风 方向，周边有、若干个顺风开的小排风口 (见图7)使风力在排风口处 造成负压吸出室内废气。
排风管道通各房间，室内进风管道经过地下进入生态舱2，管道 在地下盘环进生态舱，舱内呼出的空气通入室内房间，在入舱管口端有温湿度控制器通过对舱管口的时间调整空气的温湿度。为充分利用 空气循环中形成的冷凝水，在所述循环进气管路的下端口可配有冷凝
水罐23;所述冷凝水罐23的侧壁配有溢水通道。对于开放式技术路
线，本发明在所述进风管路的下端口可配有冷凝水罐23;所述冷凝
水罐23的侧壁配有溢水通道。这样，生态舱2储存的冷凝水对舱室 内的环境起到了一定的净化、加湿的功能作用。冷凝水罐23的水量 超过一定程度后，可从溢水通道24流出。
本发明所述进风管控制器包括电动风门19及与其配接的驱动部 分20;所述温湿度控制装置包括温湿度检测部分、CPU处理部分、显 示部分、排风控制部分；所述温湿度检测部分将采集的信号送入CPU 处理部分进行处理；CPU处理部分将输出信号传送至排风控制部分； 所述排风控制部分输出的信号通过驱动部分20控制电动风门19动 作。在所述进风系统中配有进风管控制电路；所述进风管控制电路包 括降压整流电路、长周期多谐振荡器、光耦合及可控硅控制电路；所 述降压整流电路输出的信号经长周期多谐振荡器及光耦合处理后，再 由可控硅控制电路控制风机14动作。
进风管口端装有进风管控制器(见图10、图13)。它的功能主要 是控制空气在地下管路中的时间使其获得合适的温度和湿度。
自动定时通风电路由降压整流电路、长周期多谐振振荡器、光电 耦合及可控硅控制电路等组成，稳定可靠，它的电路如(图13)所
(1) 、降压整流电路由降压变压器T，全桥整流器QU及C1等组 成，整流出的14V左右的电压再经三端稳压器IC1-7809稳压出+9V 电压。
(2) 、 IC2采用时基电路，它和Rl/RPl/R2/C3/等组成一个长周期 多谐振荡器，它的多谐振荡器周期设计约25分钟(实际为1498秒)， 调节RP1，可改变振荡脉冲高低电平的比例，即调节占空比D。调节RP1当电位器的中心头滑向最上端时，调节其占空比，即通过调节RP1 可使其占空比在21. 7 97. 2%范围内变化。
(3)、 555输出的振荡脉冲，除使发光二极管LED闪烁发光外， 使光电耦合器IC3的发光二极管在脉冲高电平时导通、发光并将其对 应的可控硅导通，其导通电流又使串接在交流电路的双向可控硅SCR 处于截断状态，电磁开关无电开启通风，这样，在555输出低频振荡 脉冲的作用下，电磁开关时而开启通风，时而关闭通风，这就使空气 在地下管路中有足够的温度交换时间并有周期规律向"生态舱"内输 送调温后的空气。 生态小区大堂(大门)
大堂为圆形玻璃结构(如图5)，大堂也可以做为花房，种植绿色 植物，无需空调，主要是靠地温调温。有通地下立柱其横梁和立柱连 接。并有若干4^景观小品，小品底座深入地下。其作用就是利用地温 冬暖夏凉的特点调节室内的温湿度。还可以连接主楼的通风换气系统 做为集中式生态舱使用。同时还可以利用地下水循环做瀑布供观赏及 降温。大堂的一侧封闭为汽车雨水洗车通道。圆形棚顶之上为安放小 区监控等设备供保安人员值班房间，仍利用地温调节室温，立柱有楼 梯通往房间。房顶安有自动通风装置(图5):排风管道有夏冬上下 两个排风口，进风管道通到地下井调温后进入大堂内。 温湿度控制装置
系统组成和工作原理该温湿度控制仪由温度检测电路、湿度检
测电路、CPU监控电路、显示电路、A/D转换电路、排风与加热控 制电路和微处理器等组成，其中微处理器AT89C2051是整个系统的 控制核心，它的原理电路如图14、 15所示。
工作原理如下当设备内部的温度低于设定值的下限或者设备内 部的湿度高于设定值的上限的时候，微处理器将使P输出低电平， 起动加热控制电路使电加热元件开始工作，加热或干燥设备内部；当设备内部温度高于低温加热设定上限且湿度值低于过湿加热设定下 限时，P输出高电平停止加热当设备内部温度值高于排风降温设 定上限时，微处理器使P输出低电平，使排风扇控制电路工作，开 始排风散热降温；当设备内部温度值低于排风降温设定下限时,微处
理器使p输出高电平，使排风控制电路停止工作。
测温传感器(见图16)采用集成温度传感器AD590，其电源电 压4~30V，测温范围一55—15(TC。整个测温范围内精度可己达到 ±0. 5°C，且线性度好，直接输出为电流(lgA/K)，经运放LM358 进行I， V转化后，可得到电压输出，输出的电压为100mV/'C， 最后由A/D转换电路的通道2送给AT89C2051微处理器。图中 R6、 R5和R2用于相互配合调节温度测量的满刻度值。由于采用了 线性度良好的AD590进行温度测量故测出的温度值不需要进行线 性校正，系统软件编程简单方便。
湿度检测电路是由湿敏传感器、多谐振荡器和单稳态触发器等组 成，这里采用C/V变换完成湿度检测电路如图17所示。
湿敏传感器采用电容式湿敏元件HS1101，这种元件有响应快、 线性度和可靠性高、长时间工作稳定性好、长时间饱和下快速脱湿等 特点，因而采用一般处理既可达到精度为土5XRH的要求。ICh与 R 、 R2、 C组成多谐振荡器，其振荡频率f=1.44 / (R+2R)C ，在图 3所示的参数下振荡频率约为50Hz，其输出脉冲触发单稳态触发器。 单稳态触发器由IQ.b、 R以及HS1101组成，输出脉宽取决于充电 时间常数的值，即t=l.lR3(G+Cx)。此输出脉冲经过C3滤波后，经 IC2(OP07)放大器放大后输入到TLC0834的模拟电压输入通道1 端。图3中，RP用来调零，R用来调满刻度。
显示电路采用带有高速串行接口的8位LED控制驱动器MAX7219 芯片实现，如图15中的右上所示。MAX7219是一种性能非常卓越的 多位LED显示驱动器。其接口采用流行的同步串行外设接口 SPI，可与任何一种单片机方便接口，并可同时驱动8位LED。
MAX7219内部具有15X8位RAM功能控制寄存器，可方便寻址， 对每位数字可单独控制、刷新，不需要重写整个显示器。显示亮度 可数字控制。MAX7219的这些功能，使系统编程简单方便，同时节省 I /0 □。
A/D转换电路是用于将检测到的温湿度模拟电压转换成数字量 输送到微处理器AT89C2051中，如图15中的左上所示。在这里采用 了 8位串行控制的模数转换器TLC0834。TLC0834是一种低价位的8 位逐次逼近型A/D转换器，它的多路输入可用软件配置为单端输入 或差分输入，也可配置为伪差分输入。另外其基准电压可以进行调整， 在全8位分辨率下， 一位编码间隔所代表的模拟电压可任意小。
为了完成预定值设置，系统中设置了 3个按键，分别为图15中 SI、 S2和S3，依次代表功能键、加l键和减l键，用来设置温湿 度的上下限值等。功能键以它按下的次数来区分它的多种功能。当功 能键第一次被按下时，数码管显示调整低温加热下限符号及低温加热 的下限值，按加1、减1键使该值符合要求后，再按下功能键则数 码管将显示需调整的低温加热上限符号及低温加热的上限值，按加1 减1键使该值符合要求，这样依次类推。设定完最后一个参数后， 再按 一次功能键系统将进入监控状态。
为了提高系统工作的可靠性，测控仪增加了微处理器工作的监 控电路，如图15中左边的中部所示，在这里采用MAX813L实现，以 防程序跑飞使系统失控。如果在1.6s内微处理器AT89C2051不给 MAX813L的"看门狗"输入端WDI触发信号，说明程序已跑飞或 程序已进入了死循环，MAX813L将发出复位信号，使系统复位重新运 行。另外，用于温湿度控制的电路如图15中右下方所示。由于该电 路很简单，在这里就不介绍了。值得一提的是加热控制和排风扇控制 用的接触器，其触点容量选取应视控制对象的功率而定，至少在220v， IOA以上，以确保控制仪的可靠工作。
控制仪的软件由主程序和TO中断处理程序组成。在该控制仪的软 件系统中，定时器TO为工作方式1，定时周期为125ms， 8次定时 器中断为ls。由于柜体内实际的温度和湿度变化是连续和平缓的， 故这里采用分段定值平滑滤波算法处理每次测得的温度和湿度值，有 效防止了突发干扰使测得值波动很大导致加热和排风电路频繁关启 工作，影响系统的稳定，提高了控制仪的抗干扰性能。分段定值平滑 滤波算法即将每次采得的数据和过去确定的若干次采得值一起求平 均，以处理后的值作为实际值投入使用。此方法不适合数据变化剧烈 的场合使用。该控制仪中采用两个环形队列，每次中断采样一次温、 湿度的值，分别放入环形队列中，每存入一个新数据便自动冲去一个 老数据。环形队列的地址为30H 3FH，共16个单元，温、湿度各 占8个单元。为了有效地防止显示上的闪烁现象，每隔一秒钟进行一 次数据处理，将处理后的数据换算成温、湿度的值送入显示缓存器并 进行显示。如果该数据符合加热器加热或停止加热的条件，或者符合 排风扇启动或停止条件时，微处理器将会作出相应的控制和处理。由 于系统中设计有看门狗监视电路，所以在编程时要特别注意，传统的 等待按键释放的方法容易造成看门狗定时器超时而产生复位信号。这 里采用的方法较好地解决了这个问题，既保证当按键按下后不论按下 多长时间只响应一次，又保证看门狗定时器即使超时也不产生复位信 号。在主程序中，当检测到有键按下后，置键按下标志位，在主程序 的循环中则反复判断键按下标志位是否被清零。如果被清零，说明键 己被释放，然后才能进行下一轮的键盘按下判断。在T0中断处理程 序中，每次中断均要检测键是否按下。若无按下，有两种情况， 一是 系统中确实无键按下(此时键按下标志为0)，处于监控状态；二是 键按下释放后的情况(此时键按下标志为1)。这时要清键按下标志， 以便主程序进行下一轮的键按下检测。
权利要求
1、一种楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征在于，按如下步骤实施1)构建生态舱，所述生态舱为独立舱室，其内配置具有生态净化功能的系统；2)使生态舱中的空气与楼宇中的建筑单元中的空气通过管路通道实现交换。
2、 根据权利要求l所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征 在于所述生态舱配有进气口；所述楼宇中的建筑单元分别配有出气 口；外界空气通过进气通道进入生态舱进行除尘净化后，再由出气通 道将除尘净化后的空气配送到楼宇中的建筑单元;楼宇中的各个建筑 单元最终将交换后的空气排出楼外。
3、 根据权利要求1或2所述的楼宇自然呼吸生态净化方法；其特征在于所述生态舱内配有植物生长系统；所述生态舱的资源水通 过收集天然雨水获得。
4、 根据权利要求2所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征在于采用负压抽吸方式将交换后的建筑单元中的空气排出楼外。
5、 根据权利要求4所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征 在于在生态舱的进气口配置进气控制装置，通过所述进气控制装置调整进气的温度、湿度。
6、 根据权利要求5所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征 在于所述进气通道的进风端口配置电动进气装置；通过电动进气装 置强制进气。
7、 根据权利要求6所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征在于:在所述进气通道的下端部及位于楼体各层区域分别设有出气开 关(26)。
8、 根据权利要求7所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征在于所述进气通道端口附近开有与消防正压送风通道相通的管路(25)。
9、 一种实现如权利要求1所述采用自然呼吸生态净化方法的楼宇，其特征在于包括楼体(1)、生态舱(2);所述生态舱(2)内配有植物土壤池(3);所述生态舱(2)的舱室经通风通道与楼体(1) 的建筑单元相通。
10、 根据权利要求9所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于所述生态舱(2)配于楼体(1)下部；生态舱(2)的 顶部设有采光玻璃(4)及雨水收集通道(5);生态舱(2)内还配有 蓄水箱(6)及植物水池(7);所述蓄水箱(6)与植物水池(7)连 通；所述植物水池(7)位于植物土壤池(3)的下部且通过土壤水分 毛细管(8)与植物土壤池(3)相通。
11、 根据权利要求9或10所述的采用自然呼吸生态净化方法的 楼宇，其特征在于还配有进风系统及排风系统；所述进风系统包括 进风端口 (9)及与其配接的进风管路(10);所述排风系统包括排风 端口 (11)及与其配接的排风管路(11 、)；所述排风管路(11 、) 的下部通过分排口分别与楼宇中的建筑单元相通;所述进风管路(10) 及排风管道(12)的下端口分别与生态舱(2)的舱室相通；所述排 风管道(12)经排风口与建筑单元相通。
12、 根据权利要求11所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于所述进风端口 (9)为喇叭状结构且与进风管路(10) 轴接；所述排风端口 (11)与排风管路(11 ')轴接；所述排风端口(11)上配有小排风口 (13)。
13、 根据权利要求12所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于在所述进风系统中配有风机(14)及风力采集机构(15)、 风机控制部分；风机(14)的出风口与进风管路(10)相通；风力采集机构(15)包括转轴(17)、配于转轴(17)上的风叶轮(16)、与 转轴(17)配接的发电机(18);所述风机控制部分包括测风开关电 路、延时电路及进风控制电路；所述测风开关电路采集发电机(18) 的输出信号经延时电路延时后，通过进风控制电路控制风机(14)工 作。
14、 根据权利要求13所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于在所述生态舱(2)的入口处配有温湿度控制装置、进 风管控制器；所述进风管控制器包括电动风门(19)及与其配接的驱 动部分(20);所述温湿度控制装置包括温湿度检测部分、CPU处理 部分、显示部分、排风控制部分；所述温湿度检测部分将采集的信号 送入CPU处理部分进行处理；CPU处理部分将输出信号传送至排风控 制部分；所述排风控制部分输出的信号通过驱动部分(20)控制电动 风门(19)动作。
15、 根据权利要求14所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于在所述进风系统中配有进风管控制电路；所述进风管控 制电路包括降压整流电路、长周期多谐振荡器、光耦合及可控硅控制 电路;所述降压整流电路输出的信号经长周期多谐振荡器及光耦合处 理后，再由可控硅控制电路控制风机(14)动作。
16、 根据权利要求9或10所述的采用自然呼吸生态净化方法的 楼宇，其特征在于:配有循环进气管路(IO ')及循环排气管路(12 '); 所述循环进气管路(IO 、)经管道风机(21)与循环排气管路(12 、) 配接；所述循环排气管路(12 、)经排气口分别与楼体(1)的建筑 单元相通；所述循环进气管路(10 ')的下端口与生态舱(2)的舱 室相通；所述排风管道(12)经排风口与建筑单元相通。
17、 根据权利要求16所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于在所述循环进气管路(10 ')的下端口配有冷凝水罐(23);所述冷凝水罐(23)的侧壁配有溢水通道(24)。
18、根据权利要求15所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇，其特征在于在所述进风管路(10)的下端口配有冷凝水罐(23);所述冷凝水罐(23)的侧壁配有溢水通道(24)。
全文摘要
本发明属生态建筑领域，尤其涉及一种楼宇自然呼吸生态净化方法及采用此方法的楼宇，可按如下步骤实施1)构建生态舱，所述生态舱为独立舱室，其内配置具有生态净化功能的系统；2)使生态舱中的空气与楼宇中的建筑单元中的空气通过管路通道实现交换。生态楼宇包括楼体(1)、生态舱(2)；所述生态舱(2)内配有植物土壤池(3)；所述生态舱(2)的舱室经通风通道与楼体(1)的建筑单元相通。所述生态舱(2)配于楼体(1)下部；生态舱(2)的顶部设有采光玻璃(4)及雨水收集通道(5)；生态舱(2)内还配有蓄水箱(6)及植物水池(7)；所述蓄水箱(6)与植物水池(7)连通。
文档编号A62B11/00GK101301513SQ200710011220
公开日2008年11月12日 申请日期2007年5月8日 优先权日2007年5月8日
发明者杨建良 申请人:杨建良
技术领域：
本发明属生态建筑领域，尤其涉及一种楼宇自然呼吸生态净化方 法及采用此方法的楼宇。
背景技术：
随着社会的进步，经济的发展，人们对生态环境、空气质量要求 更高。现在的住宅靠打开窗户来吸进新鲜空气，排气则是在厨房和卫 生间靠各种电动风机来完成，但仍不能保证房间通风循环顺畅，而且 空气中的灰尘及各种细菌危害着人们的健康，特别是近年来以空气为
介质传播的病毒越来越复杂，如"SARS"、"禽流感"等病毒通过空气
为介质传播直接威胁到人类的生存
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种将外部空气吸 进来经过除尘、杀菌及调整适宜温度、湿度后再将适合人体生理健康 需要的新鲜空气送入房间使用的楼宇自然呼吸生态净化方法。另外， 本发明提供了采用自然呼吸生态净化方法的楼宇。
为达到上述发明目的，本发明是这样实现的 楼宇自然呼吸生态净化方法，可按如下步骤实施
1) 构建生态舱，所述生态舱为独立舱室，其内配置具有生态净 化功能的系统；
2) 使生态舱中的空气与楼宇中的建筑单元中的空气通过管路通 道实现交换。作为一种优选方案，本发明所述生态舱配有进气口；所述楼宇中 的建筑单元分别配有出气口 ；外界空气通过进气通道进入生态舱进行 除尘净化后，再由出气通道将除尘净化后的空气配送到楼宇中的建筑 单元；楼宇中的各个建筑单元最终将交换后的空气排出楼外。
本发明所述生态舱内可配有植物生长系统；所述生态舱的资源水 通过收集天然雨水获得。
本发明可采用负压抽吸方式将交换后的建筑单元中的空气排出 楼外。
作为另一种优选方案，本发明在生态舱的进气口配置进气控制装 置，通过所述进气控制装置调整进气的温度、湿度。
作为第三种优选方案，本发明所述进气通道的进风端口配置电动 进气装置；通过电动进气装置强制进气。
另外，考虑消防突遇紧急情况时的备选方案，本发明在所述进气 通道的下端部及位于楼体各层区域分别设有出气开关。当然，本发明 所述进气通道端口附近也可开有与消防正压送风通道相通的管路。
一种实现上述自然呼吸生态净化方法的楼宇，包括楼体、生态舱； 所述生态舱内配有植物土壤池；所述生态舱的舱室经通风通道与楼体 的建筑单元相通。
作为第一种优选方案，本发明所述生态舱配于楼体下部；生态舱 的顶部设有采光玻璃及雨水收集通道;生态舱内还配有蓄水箱及植物 水池；所述蓄水箱与植物水池连通；所述植物水池位于植物土壤池的 下部且通过土壤水分毛细管与植物土壤池相通。
作为另一种优选方案，本发明还配有进风系统及排风系统；所述
进风系统包括进风端口及与其配接的进风管路;所述排风系统包括排 风端口及与其配接的排风管路;所述排风管路的下部通过分排口分别
与楼宇中的建筑单元相通;所述进风管路及排风管道的下端口分别与 生态舱的舱室相通；所述排风管道经排风口与建筑单元相通。本发明所述进风端口为喇叭状结构且与进风管路轴接；所述排风 端口与排风管路轴接；所述排风端口上配有小排风口。
作为第三种优选方案，本发明在所述进风系统中配有风机及风力 采集机构、风机控制部分；风机的出风口与进风管路相通；风力采集 机构包括转轴、配于转轴上的风叶轮、与转轴配接的发电机；所述风 机控制部分包括测风开关电路、延时电路及进风控制电路；所述测风 开关电路采集发电机的输出信号经延时电路延时后，通过进风控制电 路控制风机工作。
作为第四种优选方案，本发明在所述生态舱的入口处配有温湿度 控制装置、进风管控制器；所述进风管控制器包括电动风门及与其配 接的驱动部分；所述温湿度控制装置包括温湿度检测部分、CPU处理 部分、显示部分、排风控制部分；所述温湿度检测部分将采集的信号 送入CPU处理部分进行处理；CPU处理部分将输出信号传送至排风控 制部分；所述排风控制部分输出的信号通过驱动部分20控制电动风 门19动作。
作为第五种优选方案，本发明在所述进风系统中配有进风管控制 电路；所述进风管控制电路包括降压整流电路、长周期多谐振荡器、 光耦合及可控硅控制电路;所述降压整流电路输出的信号经长周期多 谐振荡器及光耦合处理后，再由可控硅控制电路控制风机动作。
作为第六种优选方案，本发明选择一种小循环技术路线，本发明 在取消外部进、排气端口的同时，在结构设计上配有循环进气管路及 循环排气管路；所述循环进气管路经管道风机与循环排气管路配接； 所述循环排气管路经排气口分别与楼体的建筑单元相通;所述循环进 气管路的下端口与生态舱的舱室相通;所述排风管道经排风口与建筑 单元相通。
为充分利用空气循环中形成的冷凝水，对于小循环技术路线，本 发明在所述循环进气管路的下端口可配有冷凝水罐;所述冷凝水罐的侧壁配有溢水通道。对于开放式技术路线，本发明在所述进风管路的 下端口可配有冷凝水罐；所述冷凝水罐的侧壁配有溢水通道。
本发明从根本上解决了楼宇封闭问题，在封闭门窗的情况下能使 室内人们呼吸的空气更洁净和舒适。本发明"生态舱"是模仿人的肺 部呼吸功能，将外部空气吸进来经过充分地加工除尘、杀菌等多道加 工程序和调整适宜的温度、湿度后再将适合人们身体、生理健康需要 的新鲜空气进入房间使用并经过循环变成废气后呼出去。本发明工作 全过程均可在无耗能条件下自行完成，具有节约能源、减少人们在用 水电方面的支出的功能。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。本发明的 保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明的自然呼吸生态净化方法流程框图2为本发明的自然呼吸生态净化方法流程框图3为本发明一种分户式生态舱楼宇结构示意图4为本发明一种集中式生态舱楼宇结构示意图5为本发明另一种集中式生态舱楼宇结构示意图6为本发明进风端口结构示意图7为本发明排风端口结构示意图8为本发明包括小循环在内的生态楼宇结构示意图9为本发明风力采集机构结构示意图10为本发明排风控制部分风门及驱动电机结构示意图11为本发明风机控制部分电路原理框图12为本发明风机控制部分电路原理图13为本发明进风管控制电路原理图14为本发明温湿度控制电路原理框图15为本发明温湿度控制电路原理图；图16为本发明温度检测电路原理图； 图17为本发明湿度检测电路原理图； 图18为本发明生态舱自动浇灌装置结构示意图。
具体实施例方式
如图1、 2所示，楼宇自然呼吸生态净化方法，按如下步骤实施: 1)构建生态舱，所述生态舱为独立舱室，其内配置具有过滤杀菌装 置或生态净化功能的植物生长系统；2)使生态舱中的空气与楼宇中 的建筑单元中的空气通过管路通道实现交换。所述生态舱配有进气 口；所述楼宇中的建筑单元分别配有出气口；外界空气通过进气通道 进入生态舱进行除尘净化后，再由出气通道将除尘净化后的空气配送 到楼宇中的建筑单元;楼宇中的各个建筑单元最终将交换后的空气排 出楼外。所述生态舱的资源水通过收集天然雨水获得。本发明可采用 负压抽吸方式将交换后的建筑单元中的空气排出楼外。本发明在生态 舱的进气口配置进气控制装置，通过所述进气控制装置调整进气的温 度、湿度。为增加空气的品质，在所述生态舱中，可采用果菜对生态 舱中的空气进行调味。本发明在进气通道进风端口配置电动进气装 置；当风级小时，通过电动进气装置强制进气。另外，考虑消防突遇 紧急情况时的备选方案，本发明在所述进气通道的下端部及位于楼体 各层区域分别设有出气开关。当险情出现时，开启各层区域的出气开 关，利用电动进气装置进行强制进风。当然，本发明所述进气通道端 口附近也可开有与消防正压送风通道相通的管路。当险情出现时，关 断进气通道，开启电动进气装置通过消防正压送风通道进行强制进 风。在遇停电情况时，开放的通道也可起正压进风的作用。
电动进风装置是预防长时间无风状态下设立的装置。电动进风装 置由小型发电机、半球星风叶轮(见图9)、吹风机、挡风板以及控 制电路组成(见图6)。
在无风达到一定时间吹风机得到控制电路的信号开始工作。吹风机吹起挡板，挡板关闭了通风管道与外界的通道的同时也使吹风机与 通风管路接通。当有风时吹风机自动断电，挡板自动落回打开通风管 道与外界的通道，关闭吹风机与通风管道的通道。具体电路如(图
12)，利用风力采集机构和VD光敏二极管构成的(强进风电路开、 关自动控制电路)，其原理是当风力采集机构测不到风时，内部发 电装置无电压给发光管，光敏二极管VD由于无光照，反相电阻增大， 于是三极管VTa的B极电压升至4V左右，VTa导通，VTb截止，继电 器J释放，常闭触电JK闭合，接通强进风电路风机打开。当有风时， 测风感应器内部发电给发光管，光敏二极管受到光照，反向电阻减小 VTa的B极电压下降至0. 7V以下，VTa截止，VTb导通，得电吸合， JK断开，强进风电路断电。
实现上述自然呼吸生态净化方法的楼宇，包括楼体1、生态舱2; 所述生态舱2内配有植物土壤池3;所述生态舱2的舱室经通风通道 与楼体1的建筑单元相通。本发明所述生态舱2可配于楼体1下部； 生态舱2的顶部设有采光玻璃4及雨水收集通道5;生态舱2内还配
有蓄水箱6及植物水池7;所述蓄水箱6与植物水池7连通；所述植
物水池7位于植物土壤池3的下部且通过土壤水分毛细管8与植物土 壤池3相通。生态舱2是在地下的一个独立舱室(有分户式和集中式 两种)。分户式顶部有部分带坡度的玻璃窗、保温帘。窗外下沿安装 了雨水回收槽(见图3)。它可以回收顺着墙壁和窗体流下的雨水， 经过过滤顺管流进生态舱浇灌装置，用于浇灌在生态舱内栽种的各种 花卉植物。
生态舱2提供了植物自动浇灌(见图18)和除菌尘的空气加工 装置。自动浇灌装置采用双层方形容器。下层为雨水池用于浇灌植物 见(见图18)，两侧有进、出水孔，水孔通过带孔的连接螺丝相连(见 图18)。四周均有凸凹槽，即可单独浇灌也可随意组合浇灌。当植物 蓄水池里的雨水达到一定高度时多余的雨水从溢水管流出。上层为植物土壤池(见图3、图18)盛装用于栽培植物的土壤和种植的植物。 植物土壤池的底部有若干个孔用于安装毛细纤维管8。毛细纤维管8 通过浸在水里的部分将水份吸入到植物土壤池中并能保持土壤的湿 度，可对应下层组合。
生态舱里装有通往各居室的通风管道及负离子发生器、增氧机、 温、湿度控制器等仪器。分户式各居室都有进风和排风口。自动通风 装置将带有地气及土壤温度的空气输送到生态舱2与生态舱2内种植 的植物花卉及储存个性喜爱的水果散发的果香气味和负离子等除尘、 杀菌、增氧健康新鲜的空气自然混合，形成有益于人们身体健康且冬 暖夏凉的最佳新鲜空气输送到各居室。生态舱内的气味主要是舒缓人 的神经和情绪，因此要因人而异。可以栽植个性喜爱的植物花卉、可 以储存个性喜爱的水果即储存了水果又调整了空气的气味，满足个性 化要求。
集中式生态舱是多户共用一生态舱，可建立在花房地下(见图 5)，也可直接建立在建筑物(见图4)地下。
本发明还配有进风系统及排风系统；所述进风系统包括进风端口 9及与其配接的进风管路10;所述排风系统包括排风端口 11及与其 配接的排风管路ll 、；所述排风管路ll 、的下部通过分排口分别与 楼宇中的建筑单元相通;所述进风管路IO及排风管道12的下端口分 别与生态舱2的舱室相通；所述排风管道12经排风口与建筑单元相 通。所述进风端口9为喇叭状结构且与进风管路10轴接；所述排风 端口 11与排风管路11 、轴接;所述排风端口 11上配有小排风口 13。
本发明在所述进风系统中配有风机14及风力采集机构15、风机 控制部分；风机14的出风口与进风管路10相通；风力采集机构15 包括转轴17、配于转轴17上的风叶轮16、与转轴17配接的发电机 18;所述风机控制部分包括测风开关电路、延时电路及进风控制电路； 所述测风开关电路采集发电机18的输出信号经延时电路延时后，通过进风控制电路控制风机14工作。在所述生态舱2的入口处配有温 湿度控制装置、进风管控制器；本发明所述进风管控制器包括电动风 门19及与其配接的驱动部分20;所述温湿度控制装置包括温湿度检 测部分、CPU处理部分、显示部分、排风控制部分；所述温湿度检测 部分将采集的信号送入CPU处理部分进行处理；CPU处理部分将输出 信号传送至排风控制部分;所述排风控制部分输出的信号通过驱动部 分20控制电动风门19动作。在所述进风系统中配有进风管控制电路； 所述进风管控制电路包括降压整流电路、长周期多谐振荡器、光耦合 及可控硅控制电路;所述降压整流电路输出的信号经长周期多谐振荡 器及光耦合处理后，再由可控硅控制电路控制风机14动作。
当室外气温过高过低超出设定值时温控阀自行打开接通进排气 管路，关闭进、排气端口并在风机作用下形成室内与生态舱气流的小 循环。对于小循环技术路线，本发明配有循环进气管路10 、及循环 排气管路12 、；所述循环进气管路10 '经管道风机21与循环排气管 路12 、配接；所述循环排气管路12 '经排气口分别与楼体l的建筑 单元相通；所述循环进气管路IO 、的下端口与生态舱2的舱室相通； 所述排风管道12经排风口与建筑单元相通。
进风系统及排风系统安装在楼顶。尾部起到跟踪风向的作用。下 部安有轴承。无论风向如何它都会自动调整方向。进风系统的头部为 喇叭状并始终保持着迎风的方向(见图4、图5、图8)，管道逐渐变 窄使风速加快，造成正压力使新鲜空气在压力作用下进入生态舱2。 风口端有过滤网及蓄水槽，防止风沙进入管道，蓄水槽里的水配合滤 网阻挡灰尘，它来源于雨水。排风装置头部为流线型并始终保持顺风 方向，周边有、若干个顺风开的小排风口 (见图7)使风力在排风口处 造成负压吸出室内废气。
排风管道通各房间，室内进风管道经过地下进入生态舱2，管道 在地下盘环进生态舱，舱内呼出的空气通入室内房间，在入舱管口端有温湿度控制器通过对舱管口的时间调整空气的温湿度。为充分利用 空气循环中形成的冷凝水，在所述循环进气管路的下端口可配有冷凝
水罐23;所述冷凝水罐23的侧壁配有溢水通道。对于开放式技术路
线，本发明在所述进风管路的下端口可配有冷凝水罐23;所述冷凝
水罐23的侧壁配有溢水通道。这样，生态舱2储存的冷凝水对舱室 内的环境起到了一定的净化、加湿的功能作用。冷凝水罐23的水量 超过一定程度后，可从溢水通道24流出。
本发明所述进风管控制器包括电动风门19及与其配接的驱动部 分20;所述温湿度控制装置包括温湿度检测部分、CPU处理部分、显 示部分、排风控制部分；所述温湿度检测部分将采集的信号送入CPU 处理部分进行处理；CPU处理部分将输出信号传送至排风控制部分； 所述排风控制部分输出的信号通过驱动部分20控制电动风门19动 作。在所述进风系统中配有进风管控制电路；所述进风管控制电路包 括降压整流电路、长周期多谐振荡器、光耦合及可控硅控制电路；所 述降压整流电路输出的信号经长周期多谐振荡器及光耦合处理后，再 由可控硅控制电路控制风机14动作。
进风管口端装有进风管控制器(见图10、图13)。它的功能主要 是控制空气在地下管路中的时间使其获得合适的温度和湿度。
自动定时通风电路由降压整流电路、长周期多谐振振荡器、光电 耦合及可控硅控制电路等组成，稳定可靠，它的电路如(图13)所
(1) 、降压整流电路由降压变压器T，全桥整流器QU及C1等组 成，整流出的14V左右的电压再经三端稳压器IC1-7809稳压出+9V 电压。
(2) 、 IC2采用时基电路，它和Rl/RPl/R2/C3/等组成一个长周期 多谐振荡器，它的多谐振荡器周期设计约25分钟(实际为1498秒)， 调节RP1，可改变振荡脉冲高低电平的比例，即调节占空比D。调节RP1当电位器的中心头滑向最上端时，调节其占空比，即通过调节RP1 可使其占空比在21. 7 97. 2%范围内变化。
(3)、 555输出的振荡脉冲，除使发光二极管LED闪烁发光外， 使光电耦合器IC3的发光二极管在脉冲高电平时导通、发光并将其对 应的可控硅导通，其导通电流又使串接在交流电路的双向可控硅SCR 处于截断状态，电磁开关无电开启通风，这样，在555输出低频振荡 脉冲的作用下，电磁开关时而开启通风，时而关闭通风，这就使空气 在地下管路中有足够的温度交换时间并有周期规律向"生态舱"内输 送调温后的空气。 生态小区大堂(大门)
大堂为圆形玻璃结构(如图5)，大堂也可以做为花房，种植绿色 植物，无需空调，主要是靠地温调温。有通地下立柱其横梁和立柱连 接。并有若干4^景观小品，小品底座深入地下。其作用就是利用地温 冬暖夏凉的特点调节室内的温湿度。还可以连接主楼的通风换气系统 做为集中式生态舱使用。同时还可以利用地下水循环做瀑布供观赏及 降温。大堂的一侧封闭为汽车雨水洗车通道。圆形棚顶之上为安放小 区监控等设备供保安人员值班房间，仍利用地温调节室温，立柱有楼 梯通往房间。房顶安有自动通风装置(图5):排风管道有夏冬上下 两个排风口，进风管道通到地下井调温后进入大堂内。 温湿度控制装置
系统组成和工作原理该温湿度控制仪由温度检测电路、湿度检
测电路、CPU监控电路、显示电路、A/D转换电路、排风与加热控 制电路和微处理器等组成，其中微处理器AT89C2051是整个系统的 控制核心，它的原理电路如图14、 15所示。
工作原理如下当设备内部的温度低于设定值的下限或者设备内 部的湿度高于设定值的上限的时候，微处理器将使P输出低电平， 起动加热控制电路使电加热元件开始工作，加热或干燥设备内部；当设备内部温度高于低温加热设定上限且湿度值低于过湿加热设定下 限时，P输出高电平停止加热当设备内部温度值高于排风降温设 定上限时，微处理器使P输出低电平，使排风扇控制电路工作，开 始排风散热降温；当设备内部温度值低于排风降温设定下限时,微处
理器使p输出高电平，使排风控制电路停止工作。
测温传感器(见图16)采用集成温度传感器AD590，其电源电 压4~30V，测温范围一55—15(TC。整个测温范围内精度可己达到 ±0. 5°C，且线性度好，直接输出为电流(lgA/K)，经运放LM358 进行I， V转化后，可得到电压输出，输出的电压为100mV/'C， 最后由A/D转换电路的通道2送给AT89C2051微处理器。图中 R6、 R5和R2用于相互配合调节温度测量的满刻度值。由于采用了 线性度良好的AD590进行温度测量故测出的温度值不需要进行线 性校正，系统软件编程简单方便。
湿度检测电路是由湿敏传感器、多谐振荡器和单稳态触发器等组 成，这里采用C/V变换完成湿度检测电路如图17所示。
湿敏传感器采用电容式湿敏元件HS1101，这种元件有响应快、 线性度和可靠性高、长时间工作稳定性好、长时间饱和下快速脱湿等 特点，因而采用一般处理既可达到精度为土5XRH的要求。ICh与 R 、 R2、 C组成多谐振荡器，其振荡频率f=1.44 / (R+2R)C ，在图 3所示的参数下振荡频率约为50Hz，其输出脉冲触发单稳态触发器。 单稳态触发器由IQ.b、 R以及HS1101组成，输出脉宽取决于充电 时间常数的值，即t=l.lR3(G+Cx)。此输出脉冲经过C3滤波后，经 IC2(OP07)放大器放大后输入到TLC0834的模拟电压输入通道1 端。图3中，RP用来调零，R用来调满刻度。
显示电路采用带有高速串行接口的8位LED控制驱动器MAX7219 芯片实现，如图15中的右上所示。MAX7219是一种性能非常卓越的 多位LED显示驱动器。其接口采用流行的同步串行外设接口 SPI，可与任何一种单片机方便接口，并可同时驱动8位LED。
MAX7219内部具有15X8位RAM功能控制寄存器，可方便寻址， 对每位数字可单独控制、刷新，不需要重写整个显示器。显示亮度 可数字控制。MAX7219的这些功能，使系统编程简单方便，同时节省 I /0 □。
A/D转换电路是用于将检测到的温湿度模拟电压转换成数字量 输送到微处理器AT89C2051中，如图15中的左上所示。在这里采用 了 8位串行控制的模数转换器TLC0834。TLC0834是一种低价位的8 位逐次逼近型A/D转换器，它的多路输入可用软件配置为单端输入 或差分输入，也可配置为伪差分输入。另外其基准电压可以进行调整， 在全8位分辨率下， 一位编码间隔所代表的模拟电压可任意小。
为了完成预定值设置，系统中设置了 3个按键，分别为图15中 SI、 S2和S3，依次代表功能键、加l键和减l键，用来设置温湿 度的上下限值等。功能键以它按下的次数来区分它的多种功能。当功 能键第一次被按下时，数码管显示调整低温加热下限符号及低温加热 的下限值，按加1、减1键使该值符合要求后，再按下功能键则数 码管将显示需调整的低温加热上限符号及低温加热的上限值，按加1 减1键使该值符合要求，这样依次类推。设定完最后一个参数后， 再按 一次功能键系统将进入监控状态。
为了提高系统工作的可靠性，测控仪增加了微处理器工作的监 控电路，如图15中左边的中部所示，在这里采用MAX813L实现，以 防程序跑飞使系统失控。如果在1.6s内微处理器AT89C2051不给 MAX813L的"看门狗"输入端WDI触发信号，说明程序已跑飞或 程序已进入了死循环，MAX813L将发出复位信号，使系统复位重新运 行。另外，用于温湿度控制的电路如图15中右下方所示。由于该电 路很简单，在这里就不介绍了。值得一提的是加热控制和排风扇控制 用的接触器，其触点容量选取应视控制对象的功率而定，至少在220v， IOA以上，以确保控制仪的可靠工作。
控制仪的软件由主程序和TO中断处理程序组成。在该控制仪的软 件系统中，定时器TO为工作方式1，定时周期为125ms， 8次定时 器中断为ls。由于柜体内实际的温度和湿度变化是连续和平缓的， 故这里采用分段定值平滑滤波算法处理每次测得的温度和湿度值，有 效防止了突发干扰使测得值波动很大导致加热和排风电路频繁关启 工作，影响系统的稳定，提高了控制仪的抗干扰性能。分段定值平滑 滤波算法即将每次采得的数据和过去确定的若干次采得值一起求平 均，以处理后的值作为实际值投入使用。此方法不适合数据变化剧烈 的场合使用。该控制仪中采用两个环形队列，每次中断采样一次温、 湿度的值，分别放入环形队列中，每存入一个新数据便自动冲去一个 老数据。环形队列的地址为30H 3FH，共16个单元，温、湿度各 占8个单元。为了有效地防止显示上的闪烁现象，每隔一秒钟进行一 次数据处理，将处理后的数据换算成温、湿度的值送入显示缓存器并 进行显示。如果该数据符合加热器加热或停止加热的条件，或者符合 排风扇启动或停止条件时，微处理器将会作出相应的控制和处理。由 于系统中设计有看门狗监视电路，所以在编程时要特别注意，传统的 等待按键释放的方法容易造成看门狗定时器超时而产生复位信号。这 里采用的方法较好地解决了这个问题，既保证当按键按下后不论按下 多长时间只响应一次，又保证看门狗定时器即使超时也不产生复位信 号。在主程序中，当检测到有键按下后，置键按下标志位，在主程序 的循环中则反复判断键按下标志位是否被清零。如果被清零，说明键 己被释放，然后才能进行下一轮的键盘按下判断。在T0中断处理程 序中，每次中断均要检测键是否按下。若无按下，有两种情况， 一是 系统中确实无键按下(此时键按下标志为0)，处于监控状态；二是 键按下释放后的情况(此时键按下标志为1)。这时要清键按下标志， 以便主程序进行下一轮的键按下检测。
权利要求
1、一种楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征在于，按如下步骤实施1)构建生态舱，所述生态舱为独立舱室，其内配置具有生态净化功能的系统；2)使生态舱中的空气与楼宇中的建筑单元中的空气通过管路通道实现交换。
2、 根据权利要求l所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征 在于所述生态舱配有进气口；所述楼宇中的建筑单元分别配有出气 口；外界空气通过进气通道进入生态舱进行除尘净化后，再由出气通 道将除尘净化后的空气配送到楼宇中的建筑单元;楼宇中的各个建筑 单元最终将交换后的空气排出楼外。
3、 根据权利要求1或2所述的楼宇自然呼吸生态净化方法；其特征在于所述生态舱内配有植物生长系统；所述生态舱的资源水通 过收集天然雨水获得。
4、 根据权利要求2所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征在于采用负压抽吸方式将交换后的建筑单元中的空气排出楼外。
5、 根据权利要求4所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征 在于在生态舱的进气口配置进气控制装置，通过所述进气控制装置调整进气的温度、湿度。
6、 根据权利要求5所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征 在于所述进气通道的进风端口配置电动进气装置；通过电动进气装 置强制进气。
7、 根据权利要求6所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征在于:在所述进气通道的下端部及位于楼体各层区域分别设有出气开 关(26)。
8、 根据权利要求7所述的楼宇自然呼吸生态净化方法，其特征在于所述进气通道端口附近开有与消防正压送风通道相通的管路(25)。
9、 一种实现如权利要求1所述采用自然呼吸生态净化方法的楼宇，其特征在于包括楼体(1)、生态舱(2);所述生态舱(2)内配有植物土壤池(3);所述生态舱(2)的舱室经通风通道与楼体(1) 的建筑单元相通。
10、 根据权利要求9所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于所述生态舱(2)配于楼体(1)下部；生态舱(2)的 顶部设有采光玻璃(4)及雨水收集通道(5);生态舱(2)内还配有 蓄水箱(6)及植物水池(7);所述蓄水箱(6)与植物水池(7)连 通；所述植物水池(7)位于植物土壤池(3)的下部且通过土壤水分 毛细管(8)与植物土壤池(3)相通。
11、 根据权利要求9或10所述的采用自然呼吸生态净化方法的 楼宇，其特征在于还配有进风系统及排风系统；所述进风系统包括 进风端口 (9)及与其配接的进风管路(10);所述排风系统包括排风 端口 (11)及与其配接的排风管路(11 、)；所述排风管路(11 、) 的下部通过分排口分别与楼宇中的建筑单元相通;所述进风管路(10) 及排风管道(12)的下端口分别与生态舱(2)的舱室相通；所述排 风管道(12)经排风口与建筑单元相通。
12、 根据权利要求11所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于所述进风端口 (9)为喇叭状结构且与进风管路(10) 轴接；所述排风端口 (11)与排风管路(11 ')轴接；所述排风端口(11)上配有小排风口 (13)。
13、 根据权利要求12所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于在所述进风系统中配有风机(14)及风力采集机构(15)、 风机控制部分；风机(14)的出风口与进风管路(10)相通；风力采集机构(15)包括转轴(17)、配于转轴(17)上的风叶轮(16)、与 转轴(17)配接的发电机(18);所述风机控制部分包括测风开关电 路、延时电路及进风控制电路；所述测风开关电路采集发电机(18) 的输出信号经延时电路延时后，通过进风控制电路控制风机(14)工 作。
14、 根据权利要求13所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于在所述生态舱(2)的入口处配有温湿度控制装置、进 风管控制器；所述进风管控制器包括电动风门(19)及与其配接的驱 动部分(20);所述温湿度控制装置包括温湿度检测部分、CPU处理 部分、显示部分、排风控制部分；所述温湿度检测部分将采集的信号 送入CPU处理部分进行处理；CPU处理部分将输出信号传送至排风控 制部分；所述排风控制部分输出的信号通过驱动部分(20)控制电动 风门(19)动作。
15、 根据权利要求14所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于在所述进风系统中配有进风管控制电路；所述进风管控 制电路包括降压整流电路、长周期多谐振荡器、光耦合及可控硅控制 电路;所述降压整流电路输出的信号经长周期多谐振荡器及光耦合处 理后，再由可控硅控制电路控制风机(14)动作。
16、 根据权利要求9或10所述的采用自然呼吸生态净化方法的 楼宇，其特征在于:配有循环进气管路(IO ')及循环排气管路(12 '); 所述循环进气管路(IO 、)经管道风机(21)与循环排气管路(12 、) 配接；所述循环排气管路(12 、)经排气口分别与楼体(1)的建筑 单元相通；所述循环进气管路(10 ')的下端口与生态舱(2)的舱 室相通；所述排风管道(12)经排风口与建筑单元相通。
17、 根据权利要求16所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇， 其特征在于在所述循环进气管路(10 ')的下端口配有冷凝水罐(23);所述冷凝水罐(23)的侧壁配有溢水通道(24)。
18、根据权利要求15所述的采用自然呼吸生态净化方法的楼宇，其特征在于在所述进风管路(10)的下端口配有冷凝水罐(23);所述冷凝水罐(23)的侧壁配有溢水通道(24)。
全文摘要
本发明属生态建筑领域，尤其涉及一种楼宇自然呼吸生态净化方法及采用此方法的楼宇，可按如下步骤实施1)构建生态舱，所述生态舱为独立舱室，其内配置具有生态净化功能的系统；2)使生态舱中的空气与楼宇中的建筑单元中的空气通过管路通道实现交换。生态楼宇包括楼体(1)、生态舱(2)；所述生态舱(2)内配有植物土壤池(3)；所述生态舱(2)的舱室经通风通道与楼体(1)的建筑单元相通。所述生态舱(2)配于楼体(1)下部；生态舱(2)的顶部设有采光玻璃(4)及雨水收集通道(5)；生态舱(2)内还配有蓄水箱(6)及植物水池(7)；所述蓄水箱(6)与植物水池(7)连通。
文档编号A62B11/00GK101301513SQ200710011220
公开日2008年11月12日 申请日期2007年5月8日 优先权日2007年5月8日
发明者杨建良 申请人:杨建良
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