具有氣囊的動態泡沫絕緣/遮蔽系統的製作方法
2023-10-17 01:55:14 4
專利名稱：具有氣囊的動態泡沫絕緣/遮蔽系統的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種周期性地絕緣和/或遮蔽建築物結構的系統和方法，所述建築物結構諸如溫室、前庭或者具有玻璃或塑料屋頂、固定或柔性材料的壁的任何結構或其部分結構。
背景技術：
具有形成在雙層透光的屋頂或壁膜之間、用於接收可降解或可更換的泡沫絕緣的腔的建築物結構是公知的。屋頂腔和壁腔能夠周期性地填充可降解的泡沫以提供遮蔽或熱絕緣。但是，當希望光穿過建築物外殼以便利用太陽能時，泡沫能夠容易地分解並且從腔中移出。這樣建築物的例子能夠在美國專利3,672,184和4,562,674中找到。這樣建築物的一個問題是難於在不引起建築物的屋頂有重大的改變的情況下將泡沫產生系統安裝到屋頂結構中。同樣它阻止通過屋頂透射光或者通風。實際上至今為止，沒有系統允許僅僅向屋頂的一定部分提供泡沫，而使得其他屋頂腔保持為空。屋頂表面必須完全被泡沫覆蓋，不存在允許光穿過屋頂得給定部分的可能。而且，利用現有技術的泡沫絕緣系統，不可以打開屋頂以允許自然通風。屋頂必須具有持久的性質。當不使用絕緣系統時，日光還必須穿過雙層外皮薄膜以穿過建築物的外殼。這減少穿過建築物外殼的光強度。
發明內容
因此本發明的目的是提供一種新的可更換的絕緣/遮蔽泡沫系統，其包括在不使用時能夠收縮到存儲位置的動態絕緣泡沫容器。
本發明的另一個目的是簡化並且增加動態液體泡沫絕緣/遮蔽系統在建築物結構中的安裝靈活性。
本發明的又一個目的是減小涉及在建築物結構中安裝動態液體泡沫絕緣/遮蔽系統的成本。
因此，根據本發明，提供一種用於建築物結構的絕緣/遮蔽系統，包括動態的流體泡沫發生器；多個適於安裝在建築物結構上的可膨脹/可緊縮的容器，所述多個容器中的每一個都具有連接於所述動態流體泡沫發生器的、用於允許用動態流體絕緣泡沫填充柔性容器的入口和用於將來自絕緣泡沫的降解產生的液體排出的出口，所述容器能在膨脹的工作位置和收縮的存儲位置之間移動，其中在所述膨脹的工作位置中容器充滿所述動態流體絕緣泡沫，並且在收縮的存儲位置中動態流體絕緣泡沫已經基本上從容器中排空。
根據本發明的另一個實施例，提供一種周期性的絕緣/遮蔽建築物結構的方法，包括如下步驟a)安裝多個可膨脹/可緊縮的囊到建築物結構上；b)產生可降解的流體絕緣泡沫；和c)將囊從收縮狀態展開到膨脹狀態並且用可降解的流體泡沫填充囊。
根據本發明的又一普通的特性，提供一種用於通過絕緣和遮蔽的可降解流體泡沫周期性地熱屏蔽/遮蔽建築物結構的系統，該系統包括適於產生可降解流體泡沫的泡沫發生器；連接於泡沫發生器的出口的分配管道，用於接收泡沫；和多個連接於分配管道的噴灑器，用於在建築物結構內部或外部上噴塗泡沫。
根據本發明的又一普通方面，提供一種用於周期性地絕緣/遮蔽透明建築物結構的系統，包括多個噴灑器，其在適於安裝到建築物結構的薄膜上噴射液體泡沫；和泡沫返回管線，用於回收泡沫隨著時間降解產生的液體。
本發明的另一個特徵包括泡沫系統的容器化(containerization)，所述系統通過利用一組可膨脹/可縮回的囊能夠容易地安裝到建築物結構上。囊能夠填充液體泡沫或者在不用時被抽真空以緊密地打包。在動態流體泡沫絕緣系統中使用的可膨脹/可縮回的囊允許減少整個連接系統對存在的結構進行最小的改變。還可以提供對新的和存在的結構完全控制動態絕緣系統的應用。最後，它允許多用途的系統的模塊化。
本發明的另一個特徵涉及一種用於洗滌溫室的外部的系統，包括多個沿連接於洗滌流體源的分配管線分布的噴灑器，所述噴灑器延伸到溫室的外部，用於在溫室的外部上噴塗洗滌流體。
根據本發明的又一個普通特徵，提供一種周期性的產生隔音的方法，包括如下步驟提供基本上由表面活性劑和水組成的泡沫溶液源；提供增壓空氣源；和用增壓空氣混合泡沫溶液以產生動態的液體泡沫。
本發明的通常的特徵還在於，液體泡沫的輸送系統的組合使用利用空氣壓力擴大柔性容器(例如可膨脹/可緊縮的囊)並且提高泡沫絕緣質量，使用真空系統壓扁泡沫並且減少柔性容器到緊密的小體積，以便在系統不使用時不阻止光透射。
因此在概括描述本發明的性質後，現在參考通過圖解示出的本發明優選的實施例的附圖，並且其中圖1是根據本發明的優選實施例配備有液體泡沫填滿的可展開和可收縮的囊的溫室的透視圖；圖2是示出向可展開和可收縮的囊供應高密度流體絕緣泡沫的泡沫發生器的溫室的正視圖，其中示出的囊在收縮位置；圖3是示出囊在部分地展開位置的溫室的正視圖；圖4是示出囊在完全展開位置的溫室的正視圖；圖5是示出一個囊的液體泡沫供應和返回迴路的細節的溫室的部分放大正視圖；圖6是根據本發明第二實施例，示出在充以通過一組連接於混合室的泡沫分配管道的噴灑器噴射的液體泡沫的過程中的溫室的壁腔和屋頂腔的溫室的正視圖，其中在所述混合室中將泡沫溶液與增壓空氣混合以便產生泡沫；圖7是示出填滿在混合室中產生的泡沫的屋頂腔和壁腔的溫室的正視圖；圖8是示出溫室的壁腔和屋頂腔部分地充以由泡沫分配管道的噴灑器噴射的液體泡沫的溫室的透視圖；以及圖9是具有伸出溫室屋頂結構之外以在覆蓋溫室骨架的結構薄膜的外表面上噴塗一層泡沫的噴灑器的溫室的正視圖。
具體實施例方式
如在下文中可以看到，本發明通常涉及一種柔性的或者持久絕緣泡沫容器系統，其被設計用來提供多種不同類型的太陽能結構(so1arstructure)的模塊化絕緣。在圖中示出的例子應用於環(hoop)型的溫室。但是應該理解，本發明也能夠安裝在可變連接的水槽系統以及其他類型的溫室或者建築物結構，諸如住宅建築、商業建築或工業建築。目的是提供一種方法和系統，用於通過部分或者完全具有容器有效地使屋頂和壁絕緣，所述容器諸如柔性囊，其是透明的或半透明的或者不透明的。這通過將動態流體絕緣泡沫帶到建築物結構的所選擇的部分以便絕緣或者遮蔽這些部分來實現。
現在參考圖1，示出具有傳統骨架12的環型溫室10，所述骨架包括其中多個垂直的支柱14和橫向水平的支架16。每對相鄰的橫向支架16限定出隔間(bay)18。根據本發明，可膨脹的/可收縮的囊20可選擇地在隔間18中展開。在示出的實施例中，提供兩組囊20，在溫室10的一邊一個(見圖1至4)。因此每個隔間18包含兩個相對的囊20，其適於被展開以將囊的相對末端互相接觸以便完全封閉隔間18。在圖1中，在建築物10的右側上的囊20中的一些是展開的，而在左側上的所有囊20是收縮的。囊20沿相對於溫室10的橫向方向，即沿平行於水平支架16的方向是可展開的。類似的囊同樣能夠設置在相鄰各對垂直柱14之間用於沿垂直方向展開。
每個囊20通過至少一個從結構的一側延伸到另一側的纜繩22(圖2)支撐，從而允許通過吊環24(圖5)或者其他連接件使囊20沿纜繩滑動。可以經過囊20的側面設有多於一個纜繩22。每個纜繩22可以在囊20的任一側上、在囊20的中心以及在它的頂部和底部上具有連接件。這將依據囊20的尺寸和材料的重量。依據需要、位置、氣候條件和位置的其他要求和結構類型，囊20一般是10英尺長5英尺寬，但這也可以變化到與1英尺寬一樣小，依據環境條件囊在任何地方可以從4英寸深至15英寸深或者更深。
如在圖2至4中最好地示出，溫室10具有在骨架12上繃緊的雙層覆蓋薄膜26。覆蓋薄膜26能夠由聚乙烯板或者諸如聚碳酸酯、玻璃或其他塑料形式的其他材料製成，以形成溫室10的表面。膨脹杆28設置在結構的頂部以保持在覆蓋薄膜26的內層26a和外層26b之間的距離。在該申請中由於絕緣泡沫囊20的操作完全與溫室10的實際屋頂系統無關，所以不必存在用於建築物的雙層表面薄膜。但是如果這樣的雙層覆蓋薄膜已經在溫室10的框架12上，那麼本發明的液體泡沫絕緣系統能夠容易地安裝以在存在的結構設計中工作。應該注意，在一些氣候區域中，囊20也能夠被設置以一起組合併且形成溫室10的屋頂系統，以代替覆蓋薄膜26。
如在圖2至4中所示，每組囊20連接於泡沫發生器30，其一般包括表面活性劑儲存器32、泵34、鼓風機36和混合室38。儲存器32包含基本上由表面活性劑和水組成的泡沫溶液。能夠以從水解的蛋白濃縮基料中獲得濃縮溶液形式提供泡沫溶液，諸如在滅火泡沫技術中使用的。泡沫溶液通過泵34經過供應管線40泵吸到混合室38中。在泡沫溶液被泵吸到混合室38時，鼓風機36運行以經過空氣注入管線42向混合室38中注入增壓空氣。表面活性劑溶液在30psi至80psi之間的壓力下注入，而空氣在從約10psi至約100psi的範圍的壓力下注入。與其中通過在壁和屋頂腔的入口處的風扇將肥皂溶液噴射到篩網上的傳統泡沫發生器不同，上述泡沫發生器提供從囊20的中央位置上遊處產生具有很小氣泡的高密度液體。這提供了更好的絕緣性能，並且因此允許減小接收泡沫的容器的尺寸。
在混合室38中產生的液體泡沫在空氣壓力下經過作為次級混合室的分配管道44供應給囊20。這就是說，當泡沫沿分配管道44移動時，起泡過程繼續。分配管道44至少10英尺長並且直徑是約1英寸或者更大。
如在圖5中所示，每個囊20在它的頂端具有入口46，用於接收來自分配管道44的泡沫。閥48優選地設置在每個囊20的入口46上，用於允許囊20單獨且獨立地填充泡沫。以這種方式，相同組的囊能夠展開而其他能夠保持收縮，如在圖1中所示。每個囊20在它的下端設置有出口50，其連接於返回管線52以允許排出由在囊20中的泡沫降解而產生的液體。閥54優選地設置在每個囊20的出口50，以允許在囊的入口和出口之間的壓力差。一旦囊20已經填滿，閥54保持打開以允許連續地排出來自液體泡沫的過多的流體，經過返回管線52返回到儲存器中。入口閥48和出口閥54對於每個囊連接進行單獨控制，以便調節材料的流入和流出。
選擇性可打開的囊入口46和囊出口50通過空氣壓力或者通過泡沫壓力供給囊20的擴大，同時允許從液體泡沫中發出的液體在絕緣處理期間或者在泡沫循環結束時通過重力或者通過使用真空排出。纜繩22或囊20可以設計為一定的傾斜角度，以便保持一個向著囊出口50的不變的排水坡。
圖2示出在摺疊狀態下的囊20。囊20收縮在建築物的側面上，從而允許光通過建築物屋頂結構進入到建築物的外殼中(buildingenvelope)。
圖3示出在展開的過程中的囊20。在該階段，囊20僅僅部分地填充液體泡沫。要被展開的囊20的入口閥打開，並且泡沫發生器30運行以經過分配管道44引導完成的泡沫產品到囊20的入口46。囊20逐漸填充泡沫，從而使得囊從它們的在圖2中所示存儲位置中展開。出口閥54在囊填充過程期間能夠周期性地打開以允許用泡沫把空氣從囊20中推出並且也允許液體從囊20中排出。
圖4示出完全膨脹的囊20，在這一點它們接觸來自另一側的相應的囊20並且與之相互作用。囊20沿著橫向支架16延伸，以便在隔間18中填充在鋁或鋼支柱上接觸的囊材料的軟的連接件。一旦囊的填充過程已經完成，入口閥48關閉。
囊20可以通過手、空氣壓力或泡沫壓力滑動，並且通過機械裝置、手或真空壓力摺疊返回到它們的存儲位置(圖2)。排空的操作能夠例如通過使用典型的輥子設備實現，所述輥子設備能捲起材料並且同時排空它的任何內含物。
囊20可以具有另一個連接件，以用在每個囊內側上的噴灑器(未示出)周期性地衝洗它們。同樣應該注意的是，組裝的囊能夠固定在建築物的屋頂部分內並且設置有多個用於通過壓力允許泡沫插入的開口，多餘空氣的排出口和真空泵吸降解的泡沫返回到儲存器的單獨出口。
填充可擴展的和可摺疊的囊的液體泡沫有利地是，它們形成建築物的屋頂部分和外部側壁。它們也可以安裝在屋頂薄膜、玻璃或塑料、或壁中。而且，如上文所述，囊20在要求時是可收縮的，使得它們能完全移開至最大程度，即約98％，以使得自然光穿過外壁或者穿過打開或覆蓋的屋頂。
本發明的另外一個益處在於，囊20能選擇性地單獨膨脹以覆蓋根據意願、定時方式或人工方式所選擇要被遮蔽或絕緣的建築物部分。囊20能夠由透明材料或者對一定農作物和生長模式有益的彩色材料製成。當遮蔽、冷卻或絕緣時，可應用改變液體泡沫絕緣的厚度。可選擇的是，泡沫本身是彩色的。通過改變泡沫色彩密度，泡沫能夠對溫室中的植物有不同的影響。
本系統的另一個益處在於，通過利用動態液體泡沫，可以冷卻在膨脹的囊20裡面的絕緣體並且在它的下表面上建立冷凝，那麼這也能夠作為一種在建築物結構中去溼的方法。熱交換器(未示出)能夠結合到表面活性劑儲存器32，以依據是否希望冷卻或加熱建築物結構的內部空間而冷卻或加熱表面活性劑溶液。
除了熱屏蔽和遮蔽建築物之外，動態液體泡沫還可以用作提供隔音的新方法。為了隔音的目的，根據與上文所述的與熱絕緣和遮蔽應用有關的方式，泡沫能夠產生並且分配到壁和屋頂腔中。
根據本發明的另一個方面，上述的泡沫發生器30結合到沿分配管線44的遠端部分分布的一組噴灑器60上，以將小密度流體絕緣泡沫噴塗到在覆蓋薄膜26(圖6至8)的內層和外層之間限定的屋頂腔或壁腔62中，或者備選地噴塗到建築物結構的覆蓋薄膜26的外部上面(圖9)。
如在圖6至8中所示，噴灑器60能夠有利地定位在屋頂腔62中，以在層26a和26b之間噴射一均勻的泡沫層。噴灑器60的使用有利於泡沫密度更均勻地分配到腔62中，並且它允許改變正在塗敷的泡沫層的密度或厚度。圖6和8示出在填充動態絕緣泡沫的過程中的腔62。在圖7中，填充操作已經完成。由在腔62中的泡沫降解產生的液體通過重力被引導到排水管64中，所述排水管沿建築物的側邊安裝在壁腔62的底部。應該理解，排水管64也能夠安裝在建築物結構的頂部。設置返回管道66用於允許被收集在排水管64中的液體改變方向返回到表面活性劑儲存器32中。噴灑器也能夠延伸到支架結構的下面，用於噴塗泡沫層到安裝在支架16上的可收縮的覆蓋層或薄膜上。支架16在太陽能結構的內部上面具有噴灑器，該噴灑器噴射到除了向內部的一端的緩斜坡外在支架16之間水平延伸的平的覆蓋層上。
根據圖9中示出的實施例，噴灑器60在溫室10的屋頂結構上方向外延伸，用於噴塗絕緣泡沫層到覆蓋薄膜26的外表面上。能夠設置旁路，用於選擇性地連接分配管線44到洗滌液儲存器65(圖7)，以便經過噴灑器60噴射洗滌液到覆蓋薄膜26上或者噴射在覆蓋薄膜的層26a和26b之間。
具有1％至5％的表面活性劑濃度的表面活性劑溶液的這樣噴灑器系統的使用能夠有利地用作在給定太陽能結構中的遮蔽系統。使用這種液體泡沫、以不同程度的產生泡沫的益處在於，它能夠使得操作者遮蔽陽光並且在太陽能結構中更好地分散太陽光線。
能夠通過以下兩種方法的操作產生液體泡沫一種利用泡沫發生器，其產生通常的液體泡沫，或者利用具有表面活性劑溶液的噴灑器系統，其在希望的表面上噴射疏鬆的泡沫。這種組合將導致比標準液體泡沫更低水平的遮蔽。用這些不同密度和泡沫布置方法來使用液體泡沫的結果能夠使用戶改變泡沫的質量和分配的遮蔽強度。這樣做時，在不同氣候和不同陽光條件下的操作者能夠減少光合成有效輻射(PAR)並且太陽光直接照射對內部空間的影響。這將具有下列結果在需要時，尖峰時間的直接太陽能能夠從1,000W/m2減少到800W/m2或更小。液體泡沫的塗層吸收並且反射部分的紅外線，因此減少進入所述結構的太陽輻射。
在需要時，PAR能夠從1000nm減少到600nm或更小。液體泡沫的塗層過濾了部分可見光，僅僅允許希望量的光進入。
上面的說明僅僅是為了示例，並且本領域的一般技術人員應該明白，在不脫離所公開的發明的範圍的情況下可以對所述的實施例進行修改。
權利要求
1.一種用於建築物結構的絕緣/遮蔽系統，包括動態的流體泡沫發生器；多個適於安裝在建築物結構上的可膨脹/可緊縮的容器，所述多個可膨脹/可緊縮的容器中的每個容器具有連接於所述動態流體泡沫發生器的、用於允許用動態流體絕緣泡沫填充容器的入口和用於將由絕緣泡沫降解而產生的液體排出的出口，所述可膨脹/可緊縮的容器能在膨脹的工作位置和收縮的存儲位置之間移動，其中在所述膨脹的工作位置中容器充滿所述動態流體絕緣泡沫，並且在收縮的存儲位置中動態流體絕緣泡沫已經基本上從容器中排空。
2.如權利要求1所述的絕緣/遮蔽系統，其中至少一些所述容器能夠單獨地展開。
3.如權利要求1所述的絕緣/遮蔽系統，其中第一閥和第二閥分別設置在至少一些所述容器的所述入口和所述出口處。
4.如權利要求1所述的絕緣/遮蔽系統，其中所述多個容器中的每個容器都限定出排水坡，以引導由絕緣泡沫降解而產生的液體到容器的出口。
5.如權利要求1所述的絕緣/遮蔽系統，其中真空源連接於容器的出口，用來壓扁容器並且排空容器的內容物。
6.如權利要求1所述的絕緣/遮蔽系統，其中所述容器能沿建築物結構的至少一側收縮。
7.如權利要求1所述的絕緣/遮蔽系統，其中所述容器能夠沿跨越建築物結構的導向系統滑動。
8.如權利要求1所述的絕緣/遮蔽系統，其中所述容器經過滑板安裝到跨建築物結構延伸的纜繩。
9.如權利要求1所述的絕緣/遮蔽系統，其中所述流體泡沫發生器包括包含泡沫溶液的儲存器；用於泵吸泡沫溶液到混合室中的泵，在該混合室中泡沫溶液與增壓空氣混合；和次級混合室，在泡沫被引導到容器之前沿著次級混合室繼續起泡過程。
10.如權利要求9所述的絕緣/遮蔽系統，其中設置鼓風機，以在泡沫溶液被注入到混合室時排放增壓空氣到混合室中。
11.一種用於周期性地絕緣/遮蔽建築物結構的方法，包括以下步驟a)安裝多個可膨脹/可緊縮的囊到建築物結構上；b)產生可降解的流體泡沫；和c)將囊從收縮狀態展開到膨脹狀態並且用可降解的流體泡沫填充囊。
12.如權利要求11所述的方法，其中步驟b)包括通過注入增壓空氣到包含起泡劑和水的流體中建立高密度液體泡沫的步驟。
13.如權利要求12所述的方法，其中通過分開注入增壓空氣和表面活性劑到混合室中獲得高密度的液體泡沫。
14.如權利要求11所述的方法，包括利用空氣壓力運送高密度泡沫從混合室經過管道網絡到囊中的步驟。
15.如權利要求11所述的方法，其中每個囊具有選擇性可關閉的入口，並且其中步驟c)包括下面步驟選擇建築物要被絕緣的部分，並且打開位於該部分的囊的入口。
16.一種用於使用用於絕緣和遮蔽的可降解流體泡沫周期性地熱屏蔽/遮蔽建築物結構的系統，該系統包括適於產生可降解流體泡沫的泡沫發生器；連接於泡沫發生器的出口的分配管道，用於接收泡沫；和多個連接於分配管道的噴灑器，用於在建築物結構內部或外部上噴塗泡沫。
17.如權利要求16所述的系統，其中泡沫發生器包括包含表面活化劑的儲存器；用於將表面活化劑溶液從儲存器泵吸到混合室中的泵；和鼓風機，用於在表面活化劑溶液被泵吸到混合室時注入增壓空氣到所述的混合室中以便產生可降解的流體泡沫。
18.如權利要求16所述的系統，還包括設置在建築物結構上的泡沫容器，用於接收來自噴灑器的泡沫。
19.如權利要求18所述的系統，其中所述泡沫容器設置成安裝在建築物結構上的第一和第二結構薄膜之間限定出的壁腔或屋頂腔的形式。
20.如權利要求16所述的系統，其中所述噴灑器延伸到所述建築物結構的外面，用來在建築物結構的外部上噴塗一層泡沫。
21.一種用於周期性地絕緣/遮蔽透明建築物結構的系統，包括多個噴灑器，其在適於安裝到建築物結構的薄膜上噴射液體泡沫；和泡沫返回管線，用於回收泡沫隨著時間降解產生的液體。
22.如權利要求21所述的系統，其中噴灑器沿著連接到液體泡沫源的分配管線安裝。
23.如權利要求22所述的系統，其中所述液體泡沫源包括混合室，其中增壓空氣和表面活性劑溶液被分別地注入到該混合室中。
24.一種用於洗滌溫室的外部的系統，包括多個沿連接於洗滌流體源的分配管線分布的噴灑器，所述噴灑器延伸到溫室的外部，用於在溫室的外部上噴塗洗滌流體。
25.一種產生隔音的方法，包括如下步驟提供基本上由表面活性劑和水組成的泡沫溶液源；提供增壓空氣源；和用增壓空氣混合泡沫溶液以產生動態的液體泡沫。
全文摘要
一種建築物絕緣/遮蔽系統，包括動態流體泡沫發生器(30)和多個可展開/可收回的柔性容器(20)，該容器安裝在建築物結構(10)上。每個容器(20)具有連接於動態流體泡沫發生器(30)的入口(46)和用於排出由泡沫發生器(30)引入到容器(20)中的絕緣泡沫的降解而產生的液體的出口(50)。容器(20)能在膨脹的工作位置和收縮的存儲位置之間移動，其中在所述膨脹的工作位置中柔性容器(20)充滿動態流體絕緣泡沫並且在收縮的存儲位置中柔性容器(20)已經排空並且沿建築物的側邊收縮。
文檔編號E04B1/76GK1826051SQ200480021272
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月23日 優先權日2003年7月23日
發明者史蒂芬·瓦因伯格, 斯科特·瓦因伯格 申請人:加拿大太陽弧公司