具有熱質量輻射體的複合建築物模塊的製作方法

2023-05-16 03:46:26

專利名稱：具有熱質量輻射體的複合建築物模塊的製作方法
技術領域：
本披露涉及構造模塊，且具體地說，涉及一種具有集成的加熱和冷卻能力的複合構造模塊。
背景技術：
儘管存在眾多的材料革新，但幾百年來建築技術發展緩慢。建築仍保持是勞動力密集型且高度依賴於技術工人的技術。因而，建築和修整成本仍然較高，且招募技術人員造成的延遲仍然是著手開始一個建築工程的重要顧慮。已經提議多種降低成本和延遲的嘗試，其中涉及使用預製技術。這些嘗試尚未被建築行業廣泛接受。1985年5月7日頒給泰倫(Teron)且題目為「模塊式建築物系統(ModularBuilding System) 」的第1,186,524號加拿大專利(「泰倫I號」)披露了一種建築模塊、多種模塊式建築構造以及多種架設方法，該專利的全文以引用的方式併入本文中。這種模塊具有深U形構型，從而限定了一個能夠在建築結構內封閉各種設施的空間。典型的模塊包括一個頂部通道以及一個內部管道系統，以用於電力和/或通信系統等。能夠快速地按各種各樣的排列和構型來架設這些模塊以提供外牆以及封閉並限定內部空間。泰倫I號提供了一種使用少量相似且容易生產的成品表面部件來實現各種各樣的建築布局的經濟設計和構造的機制，並且還提供了配件和設施的預製。泰倫I號還提出通過每一模塊內的一系列一體式管道和通道來安裝電力和通信系統。2007年5月29日頒於泰倫且題目為「建築模塊的製造方法以及由此形成的結構(Method Of Manufacturing Building Modules And Structures Formed Thereby)，，的第2，144，938號加拿大專利(「泰倫2號」)披露了一種模製組件，這種模製組件包括一個U形網格(即，U形模板)以及在與U形網格的平面正交的多個平行平面中可移除地固定到網格的相反邊緣上的多個片塊，框架端片的寬度至少與有待澆鑄在其間的U形模塊的壁一樣厚並且這些框架端片包封了該網格，而且具有將網格包含於其間的相反邊緣，該專利的全文以引用的方式併入本文中。諸如加熱和冷卻系統等其他建築物系統部件不能容易地容納於泰倫I號模塊中或通過預製技術來實現。實際上，在構造中單獨地安裝管道系統以及常規的HVAC系統。獲得、安裝和操作這些系統是昂貴的，尤其是在能源成本很高的當前體制下。還按照慣例通過將輻射管澆鑄到混凝土板中來在新建築中安裝輻射加熱地板系統。在製造和安裝管路以及與供應系統相連接的方面，典型地以相當大的成本來安裝這兩種系統。在小型建築工程中引入輻射加熱盤管的嘗試並不具有成本效益。


圖1為具有一體式熱質量輻射體的複合建築物構造模塊的一個示例性實施例的等角視圖2為根據本披露的一個示例性實施例的多個圖1模塊的等角視圖，其中多個輻射管連接在一起並且由一個循環流體源供應；圖3A為僅具有一個側壁且倍數η和P分別採用值3和I的圖1模塊的一個示例性實施例的平面圖；圖3Β為倍數η和P分別採用值4和I的圖3Α的模塊的一個示例性實施例的平面圖；圖3C為沒有側壁的圖1模塊的一個示例性實施例的平面圖；圖4為展示鄰近模塊的示例性實施例的一些部分之間的接縫密封機制的一個示例性實施例的平面圖；圖5Α為倍數η和P分別採用值2和I的圖1模塊的一個示例性實施例的平面圖；圖5Β為倍數η和P分別採用值3和I的圖1模塊的一個示例性實施例的平面圖；圖5C為倍數η和P分別採用值4和I的圖1模塊的一個示例性實施例的平面圖；圖為倍數η和P分別採用值5和I的圖1模塊的一個示例性實施例的平面圖；圖5Ε為倍數η和P分別採用值6和I的圖1模塊的一個示例性實施例的平面圖；圖5F為倍數η和P分別採用值2和1.5的圖1模塊的一個示例性實施例的平面圖；圖5G為倍數η和P分別採用值3和1.5的圖1模塊的一個示例性實施例的平面
圖6為圖1模塊的一個示例性實施例的一個正面右側等角視圖，具有用於窗鑲板的開口 ；圖7Α為圖1模塊的一個示例性實施例的等角視圖，展示了利用一個頂部缺口以及分開的內部管道系統的一個布線安排的示例性實施例，其中出於清楚起見移除了輻射管；圖7Β為圖7Α的一個模塊側壁的片斷區段；且圖8為一個分解透視圖，繪示單樓層結構或多樓層結構的一個層中的圖1模塊的不例性實施例的一個實例布局。圖式中使用相同參考標號來表示相似的元件和特徵。
具體實施例方式本披露提供可以在主要用於居住的建築結構中使用的一種複合建築結構熱質量輻射體模塊的一個示例性實施例。該模塊不僅提供了一個構造元件，而且還提供了一個經濟且有效的加熱和冷卻系統，該系統可以包括任何數目的常規和創新性「綠色」加熱和冷卻技術。因此，該模塊形成了總的複合建築系統的一部分。如本文中所披露，該模塊執行多個功能，包括但不限於:充當用於建築物的結構元件、充當具有自己的加熱和冷卻盤管的模塊式熱質量輻射體、提供高品質的預修整牆面、提供例如廚房、浴室、儲藏室以及整個房間等用於各種住宅功能的功能容器，並且提供電力和通信管道的通用系統。另外，該模塊提供了優於木頭或鋼鐵立筋構架結構的經改進的防火、隔音和抗地震性能。本披露披露了一種由大致平面的後壁形成的預澆鑄單片混凝土預製的複合建築物構造模塊。後壁內嵌入有一根用於使流體在與該模塊的環境溫度不同的溫度下循環的輻射管。使用在形成預澆鑄模塊期間嵌入於壁中的輻射管，部分地因為基本上消除了任何額外的形成工作以及承包商的任何售後建築工作來顯著降低用以提供輻射加熱系統的成本、勞動力和時間，並且在大小、複雜性和功能方面，允許在建築物布局的寬廣橫截面中實施。通過使用在每一部件模塊的後壁內嵌入有輻射管路的複合模塊式壁系統，可以在遠程設施中使用單個可重複使用的高品質鋼模具來大規模生產這些模塊。這大大降低了製造成本，而且還允許在工廠中使用較低成本的工廠勞動力在高重複生產的基礎上預先設計、預先製作以及預先安裝該輻射管路以及由此提供的加熱/冷卻能力。因而，可以接著將每一複合模塊式單元運送到施工現場並且現場在單一過程中對其進行提舉和架設，從而使得能夠簡單地進行互連並且簡單地連接到一個供應系統上，以提供與模塊式結構的架設成一體的一個完整的加熱/冷卻系統。此外，安裝是快速且容易的，大致上僅涉及將模塊提舉到適當位置中並且連接許多個入口 /出口管連接件，所有入口 /出口管連接件均能夠在外部觸及。可以顯著降低結合有這些模塊的建築物的加熱和冷卻成本，並且可以實質性地減輕現有能量網絡的負擔。 在一些實施例中，該模塊可以具有與後壁成一體的至少一個大致平面的側壁。後壁的長度足以跨越一個房間的大部分，並且這至少一個側壁中的每一者的長度足以與後壁一起限定並封閉一個標準設施(該標準設施可以包括在住宅建築結構中通常使用的任何標準配件，包括但不限於廚房櫃檯、碗櫥、電器、浴室櫃檯、浴缸、淋浴間、儲藏室、壁爐)，且在第一方向上基本上垂直地遠離後壁延伸，使得後壁可以在基本上沒有橫向支撐時自立。在一些不例性實施例中，該模塊的有效質心在第一方向上位於後壁之外。可以組合使用這些模塊以在地板表面上限定房屋以及形成建築結構，這些模塊可以呈具有兩個側壁的U形模塊、具有一個側壁的L形模塊以及沒有側壁的內填式面板的形式。明確地說，內填式面板可以與其他模塊間隔開以形成在其中可以固定門窗的間隙。這些模塊可以藉助插入於地板表面上豎直延伸的孔中的定心插入件來連接到地板表面上，這些定心插入件由在模塊式部件的壁中一體形成的支承墊所接納。現在參看圖1，所示為一個構造模塊100，該構造模塊包括具有一個平面後壁110的一個預澆鑄混凝土整體結構。使用混凝土作為模塊100的主要構造成分對於加熱和冷卻提供了一些優點。混凝土被認為是一種具有吸收和存儲熱量的高容量並且是建築結構的熱質量的主要貢獻因素之一的材料。熱質量被視為一個結構的存儲和調節內部熱量的能力的量度。具有高熱質量的結構將緩慢地變熱，同時也將緩慢地變冷。為了節省能量，這被認為是有利的，因為這種結構有效地充當加熱/冷卻管組，這是由於它緩慢地存儲和釋放熱量，從而減緩溫度波動。因此，主要由混凝土組成的結構(例如模塊100)具有高熱質量，尤其是在與中空混凝土或磚塊以及特別是鋼結構、以及由木頭或金屬柱與幹飾面組成的牆壁相比時。儘管常規上通過例如被動太陽能加熱和日光等被動手段向熱質量混凝土賦能，但在本披露中，通過在後壁110內併入足以輻射或吸收所需量的熱量的連續長度的中空輻射管150來相當大地增加高熱質量混凝土模塊100的益處。輻射管150在能夠從模塊100之外觸及的入口 /出口接合點151之間延伸。輻射管150內填充有例如水或乙二醇等流體，該流體在與模塊100的環境溫度不同的溫度下循環通過輻射管150。在冬季，例如由熱水器對穿過輻射管150的流體進行加熱允許了後壁110並且在較低程度上允許模塊100的側壁120吸收並輻射熱量。隨著環境溫度變冷，尤其是在晚上，模塊100在結構內向內部(以及在某種程度上向外部)釋放此熱量並且減緩溫度變化的冷卻效應。在夏季，由每一模塊100的後壁110和側壁120在白天吸收的熱能將往往通過來自前一夜相對較低的夜間溫度而中和。可以通過使冷卻的流體循環通過輻射管150來顯著增強這種夏季冷卻效應。在一些示例性實施例中，輻射管150採用基本上在整個後壁110上延伸的蛇形或波狀圖案。在一些示例性實施例中，輻射管150包括埋在後壁110內的一系列盤管。在一些示例性實施例中，輻射管150可以包括1/2英寸、3/4英寸或I英寸管路，典型地由柔性塑料構成。在一些示例性實施例中，模塊100還可以具有一個或兩個平面側壁120，這些平面側壁大致上從後壁110的相反側邊緣中的每一者向外垂直延伸。因此，模塊100可以具有大體上U形或L形的構型。在一些示例性實施例中，入口 /出口接合點151安置在側壁120上接近於後壁110處。可以通過入口 /出口接合點151來互連該輻射管150，這直接地通過通往鄰近或附近模塊100的入口 /出口接合點151的固定或柔性管系或通過例如導管或軟管等外部流體連接件(未示出)來互連，以便準許例如連接到模塊100之一的入口 /出口接合點151上的熱水箱等單一循環流體源200 (圖2)使流體循環通過在組成一個結構的多個模塊100的後壁110中的輻射管150，從而提供顯著的加熱和冷卻益處。在一些示例性實施例中，入口 /出口接合點151可以包括一個疊接連接件，該疊接連接件包括由一個或多個壓縮環和/或焊料緊固的一個聯接器、一個螺塞(tap)、一個軟管、一個閥門，或一個帶外螺紋的(陽)連接件與一個帶內螺紋的(陰)連接件。在一些示例性實施例中，可以通過仔細安排哪個模塊100連接到哪個模塊上來建立多個循環迴路或加熱/冷卻區。在多層結構中，可以對每一層分配其自己的循環迴路。在一些示例性實施例中以及在模塊100的一些布局構型中，一個循環迴路可以在一些點處包括多個流動路徑。該結構的來自其組成模塊100的極高熱質量允許一個小鍋爐200 (圖2)高效率地提供顯著的加熱能力，其中所有輻射管150都連結在一個或多個循環迴路中。實際上，初步評估顯示，可以按這種方式僅間歇性地使用小鍋爐來獲得不利天氣條件下的舒適環境。類似地，在夏季，輻射管被連結到一個冷卻源。存在用於提供不同溫度的流體的循環源200的許多已知方法，包括但不限於用於加熱流體盤管的太陽能面板(太陽能熱水器)、空調單元、製冷單元、熱泵、用於在冬季從地表下方抽取相對較暖的流體並且在夏季抽取相對較冷的流體的地熱式熱泵、內嵌式或即熱式熱水器，以及常規的石油、天然氣和電熱水箱，其中任一者都可以合併到模塊100中。當與太陽能、地熱或類似可再生技術一起使用時，模塊100的後壁110中的輻射管150提供了一個可再生能量分配系統。在一些示例性實施例中，循環流體源200可以與該結構的現存熱水箱相同或分開。
流體的循環可以通過對流或重力來實現，或者可以通過使用一個或多個循環泵(未示出)來輔助，這些循環泵可以合併在循環流體源200內或與之分開。這裡披露將模塊100用作模塊式熱質量輻射體允許了該模塊成為由它構造的建築結構中的總HVAC系統的集成部分，其中在模塊100與它的供應源之間具有恰當連接，恆溫和監視控制件(未示出)可以合併到這些供應源中。在一些示例性實施例中，除了後壁110之外，輻射管150也可以安裝在側壁120或樓板內。側壁120中的每一者具有一個面對內部的側壁表面121和一個相反的外部側壁表面122，這兩個表面大致平行。這些內部側壁表面121由一個內部後壁表面111分開，並且這些外部側壁表面122由一個外部後壁表面112分開，該外部後壁表面大致上平行於該內部後壁表面111。在一些示例性實施例中，後壁110的厚度(S卩，內部後壁表面111與外部後壁表面112之間的間距)以及側壁120的厚度(S卩，內部側壁表面121與對應的外部側壁表面122之間的間距)可以為大致43/4英寸。在一些示例性實施例中，後壁110以及側壁120的厚度可以大於或小於這個量。在一些示例性實施例中，壁的厚度足以提供機械強度並且足以容納輻射管150和入口 /出口接合點151以及內部加固杆、管道700、730、731、740和接線盒710、711、712、732(圖7A、7B)，如本文中所描述。在一些示例性實施例中，能夠從外部側壁表面122觸及入口 /出口接合點151。在一些示例性實施例中，可以通過將混凝土灌注到模具中來形成模塊100，在一些示例性實施例中，該模具可以被定向為使側壁120面向下。在一些示例性實施例中，受到因添加輻射管150和入口 /出口接合點151以及管道700、730、731、740(圖7A、7B)和接線盒710、711、712、732(如本文中所描述)所強加的微小約束，可以在混凝土內嵌入鋼加固杆和鋼網。這種方法在泰倫2號中得到披露，該泰倫2號的全文以引用的方式併入本文中。具有一個側壁120的 模塊(即，L形模塊100')或沒有側壁120的平坦內填式面板(即，平坦內填式面板100")(其中U形模塊統稱為「模塊100」)可以在一些示例性實施例中由與U形模塊100相同的模具來構造，這是簡單地通過將一個或兩個塊(根據情況)插入到模具中的恰當位置處以排除形成一個或兩個側壁120來進行。在一些示例性實施例中，這些模塊100'和100"可以在與其他模塊100間隔開以便在建築物的布局中形成間隙時是有用的。在一些示例性實施例中，可以在如此形成的間隙中固定門或窗或兩者。圖3A和圖3B中所示為具有一個側壁120的L形模塊10(V的示例性實施例。將容易明白，即使在這些示例性實施例中示出了右側壁120，但可以形成並使用具有一個左側壁120的L形模塊10(V，而不會偏離本披露的精神和範圍。圖3C中所示為平坦內填式面板100"的示例性實施例。模塊100是可以使用單一模具按多種大小來大規模生產的複合多任務產品,而不管該模塊將用於哪種功能且不管該模塊可能在哪個公寓、建築物、工程或國家中使用。模塊100的多個大小和構型的可用性提供了容易服務於(地理上、文化上和建築上)多樣的市場所需要的幾乎無限範圍的建築規劃和安排的靈活性。由於模塊的模塊式性質，在工廠中使用並且多次重複使用單一模具。因此，模具可以是相對較昂貴但高品質的且精確的沸騰鋼模具，它經過振動並修平以向內部壁111、121和外部壁112、122 二者提供精確的尺寸穩定性以及高品質的最終表面裝飾，這是常規的混凝土形成技術通常無法實現的，可以容納例如塗料或壁紙等內部裝飾物或例如塗料或木頭、鋁、乙烯樹脂、磚塊或石頭覆層等外部裝飾物，而沒有顯著的或任何額外的表面預加工。鋼模具的多次使用顯著降低了每一建築物的形成成本。可以通過密封由模塊100之間的大約1/4英寸間隙形成的暴露的內部與外部接縫來延續成品表面。如圖4中所示，可以通過在鄰近壁110、120的成品混凝土表面上進行常規的貼補(taping)、抹灰和砂磨來獲得成品內部接縫400。可以通過安裝柔性的防雨罩(例如安置在豎直接縫中、用外部堵縫珠粒430覆蓋並密封的PVC條帶或珠粒420)來密封外部接縫。在一些示例性實施例中，外部壁表面112、122可以具備一個隔絕層，例如剛性隔絕板，在外部裝飾物下方有或沒有防潮層。按這種方式，隔絕層可以安置在外部壁表面112、122上，在那裡它可以完全起作用。應注意到，涉及使用昂貴且耗時的定製澆鑄模具(典型地由木頭製成)的常規預澆鑄構造未提供高品質的最終表面裝飾。因而，典型地抵靠著有效性較差的內部表面放置隔絕層，因為此後將採取措施來通過施加幹飾面等來修整內部表面，且保持外部表面粗糙且有時暴露。因此，使用單一模具來生產模塊100消除了許多構造材料層以及許多勞動力步驟。這在所述產品的品質和數量方面提供了改進的成本/收益比，迄今為止常規的現場構造技術未能實現這樣的成本/收益比。在一些示例性實施例中，可以預先對混凝土加應力。在一些示例性實施例中，輻射管150可以散布在用於加固混凝土模塊100的鋼條和線網之間。在一些示例性實施例中，且受到任何設計的約束，可以用輻射管150來替代這些鋼筋或鋼網或者向混凝土模塊100提供額外的加固支撐。使用這種模塊相當大地簡化了在後壁110內安裝輻射管150的過程。可以簡單地按所需圖案將輻射管150鋪設在模具的後壁部分中，該所需圖案使得能夠在外部觸及該入口 /出口接合點151。在一些示例性實施例中，輻射管150的布局可以被選擇為避免阻礙這些加固杆、網以及管道700、730、731和740和接線盒710、711、712、732 (如本文中所描述)的位置。輻射管和入口 /出口盒的整個封裝也可以進行預先組裝、大規模生產且接著投入模具中，因而降低了勞動力成本。在一些示例性實施例中，側壁120在其內部側壁表面121與對應的外部側壁表面122之間具備較小的拔模斜度，以便促進將模塊100從模具中剝離，而不會顯著影響側壁120相對於後壁110的基本「垂直度」。在一些示例性實施例中，可以對內部後壁表面111與一個內部側壁表面121之間的相交處進行圓化以提供額外強度、較美觀的外觀且使得易於清理這些壁表面。在使用中，模具100被定向為使得後壁110和側壁120(在適當時)的底端140抵靠著水平地板表面10來豎直地定位安裝。在一些示例性實施例中，每一模塊100的後壁110和側壁120 (在適當時)的底端可以在後壁110與側壁120之間的相交處具備多個拐角支承墊113並且在側壁120的遠端處具備多個側壁支承墊123，其中在鄰近的拐角支承墊113之間以及在拐角支承墊113與其鄰近的側支承墊123之間分別具有細長的凹入區114、124。凹入區114、124提供了空間以供在模塊100與它所在的地板表面10之間插入灌漿混合物以滿足建築條例(包括但不限於火、水和蟲防治條例)並且改進模塊100在處於直立位置中時的結構穩定性。在一些示例性實施例中，拐角支承墊113和側支承墊123可以與模塊100成一體。在一些示例性實施例中，根據建築管理條例，模塊100的高度h可以對應於數目q個樓層S。在一些示例性實施例中，對於典型的北美住宅建築，一個樓層可以被視為大致8英尺高。在一些示例性實施例中，數目q可以為整數或半整數。在一些示例性實施例中，模塊100沿著後壁110的長度I以及模塊100沿著側壁120 (在適當時)的寬度w可以各自為模數尺寸M的倍數，分別指定為η和p。在一些示例性實施例中，倍數η和P可以為整數或半整數。在一些示例性實施例中，對於典型的北美住宅建築，模數尺寸M可以為32英寸(80cm)，使得這個尺寸的一半對應於北美住宅建築中的典型的柱間距。在一些示例性實施例中，使用這種模數尺寸，典型的側壁尺寸可以在O英寸到48英寸(1.5M)之間變化，其中模塊100的一些示例性實施例具有24英寸(.075M)的側壁尺寸以容納固定裝置和配件。在一些示例性實施例中，模數尺寸M可以為36英寸。在一些示例性實施例中，對於其他國家，模數尺寸M可以為90cm。因此，使用僅為I的倍數P的側壁120，模塊100、100'通過使重心偏移到內部後壁111之外且位於其前方來賦予自立穩定性。通過如此地移位重心，可以形成並現場架設模塊100和100'，且這些模塊能夠在不使用支架或側向構造元件的情況下自立。倍數P為I的側壁120還大致完全封閉了大多數住宅建築特徵(包括但不限於內部門道、走廊、陽臺、窗 戶、儲藏室、工作檯面、水池和壁爐爐芯)，以及典型的配件和設施(包括但不限於淋浴間、浴缸、搭架和娛樂單元、書桌、家具、家用設備、辦公設備、零售陳列櫃以及一些主要器具)。在一些示例性實施例中，後壁110的長度I可以是倍數η為2、3、4、5或6，以用相對少量不同大小的模塊100提供多種合適的設計選項。已經發現，模塊100的三到五個基本構型能夠提供廣泛的設計靈活性。現在轉向圖5Α到5G，所示為具有基於倍數η和P的不同整數或半整數值的不同構型的模塊100的示例性實施例。以虛構正方網格為背景繪示這些構型，其中實線表示模數尺寸M的整數間隔，且虛線表示模數尺寸M的半整數間隔，圖3Α和圖3Β的構型也是如此。使用倍數P為半整數1.5的側壁120，例如圖5F和圖5G中所示，可以較好地容納例如淋浴間和浴盆圍壁等較寬特徵。在一些示例性實施例中，倍數P可以限於為I或更大的整數或半整數值。在一些示例性實施例中，可以在非現場位置預製造這些配件和設施並將其安裝在對應的模塊100內，並且運輸到建築場地以用於連接到其他模塊100上。這種預製造允許在非現場位置處聯合熟練技術人員，這可以改進品質並且降低成本和施工的延遲。在許多設計構型中，鄰近的模塊100、10(V的自立性質沒有使用相互的加強或支撐，如上文所指示。然而，為了提供鄰近模塊100之間的恰當配合，在一些示例性實施例中，如圖5A中所示，每個模塊100的尺寸被設計成使得它的外表面112、122從這些尺寸向內間隔開一個較小量，在一些示例性實施例中，這個量可以為1/8英寸。也就是說，每個模塊100在每個尺寸上比原本所理解的小了大約1/4英寸。在一些示例性實施例中，標準門窗單元可以具有對應於模數尺寸M的整數或半整數倍數的大小，使得它們可以在通過使模塊100間隔開所限定的間隙中簡單地替代建築物的布局中的在模塊100之間的面板100"。這些門窗單元可以使用建築行業中眾所周知的用於連接到混凝土結構上的連接件來連接到模塊100上。鄰近於模塊100放置門窗使得設計靈活性超出了在簡單地將它們澆鑄到模塊100中或將它們放置在模塊內所切除的開口內的情況下能夠實現的設計靈活性，並且提供隨當地用戶偏好、標準裝備以及當地做法和現場條件而轉變的開放系統。這準許模塊100充當開放建築系統的一部分，該開放建築系統接受並利用現存的建築部件，例如建築設備和固定裝置以及標準門窗。在一些示例性實施例中，面板100"可以被製作成具有高度h，該高度小於樓層q，使得可以將窗戶置於面板100"上方。在一些示例性實施例中，由於設計者偏好，一個或多個模塊100內可以切除多個開口 610以容納窗戶，例如在圖6的示例性實施例中所示。在這些示例性實施例中，福射管150的布局可以被調整以避開這些開口 610，這對所提供的加熱或冷卻效應具有基本上無關緊要的影響。在一些示例性實施例中，可以通過模塊100中的一系列嵌入式管道來向模塊100提供電力和通信能力(包括但不限於電話、纜線和網際網路連接性)，例如圖7A和圖7B中所
/Jn ο在一些示例性實施例中，一個槽狀通道131沿著側壁120和後壁110的頂端130延伸。通道131的寬度可以足以容納一個或多個電纜，並且在一些示例性實施例中，該通道可以為約11/4到2英寸深。在一些示例性實施例中，可以由上端終止於在通道131的兩個相反端部正下方的接線盒710中的多個豎直延伸的管道700來提供通信能力。管道700向下豎直延伸通過側壁120 (在一些示例性實施例中，後壁110)且穿過在戰略上位於各種高度處的一個或多個接線盒(例如該圖的示例性實施例中所示的中間接線盒711和下部接線盒712)，並且開向位於側支承墊123與鄰近的拐角支承墊113之間的凹口 124中。頂部管道700可以被安置在側壁120的相反表面121、122之間的大約中間位置處。接線盒710、711、712被安置成使得它們的側面與側壁120的表面121、122間隔開了相對較短的距離，其中相對較薄的混凝土層覆蓋在它們上面。因此，當設法接入接線盒710、711、712時，可以切掉薄混凝土覆蓋層並且移除接線盒710、711、712的側板，以使得能夠接入接線盒710、711、712以便實行電連接。在一些示例性實施例中，頂部接線盒710直接與通道131連通。一個橫向管道730在水平方向上延伸通過側壁120以及後壁110，橫向管道730的相兩個反端進入頂部接線盒710。在一些示例性實施例中，另一個橫向管道731在底部接線盒712與間隔開的接線盒732之間水平延伸通過側壁120和後壁110，該接線盒732在內部後壁111與外部後壁112之間居間，該橫向管道位於便利的高度處以便能夠結合壁式開關或電器插口來使用。通過將管道700、730、731、740和接線盒710、711、712、732中的大多數定位在側壁120內，使與輻射管150的衝突減到最小。就管道731和接線盒732位於後壁110內而言，輻射管150的布局可以被調整以避開這些管道和接線盒，這對所提供的加熱或冷卻效應的影響是基本上無關緊要的。因為所有各種接線盒710、711、712、732都能夠從內部和外部壁表面來觸及，而與各個模塊100在任何特定建築構型中是如何安排的幾乎無關，所以將能夠容易地觸及這些接線盒710、711、712、732。在一些示例性實施例中，可以對模塊100進行預連線以減少現場
工作量。在模塊100彼此緊密鄰近時，可以通過切掉每個部件中覆蓋相應接線盒的薄混凝土並且電互連這些接線盒來將一個部件電連接到另一個部件。在兩個模塊100不是直接彼此鄰近的情況下，例如在由窗或門分開時，可以使纜線沿著窗的過梁延伸或者穿過結構的吊頂空間(在適當和可用時)。使用這些特徵，可以形成各種各樣的布局構型以適應任何風格或約束。圖8為說明單一樓層應用中的各種模塊100的位置的布局的一個不例性實施例。模塊100被定位於地板表面10上，在一些示例性實施例中，該地板表面可以為預澆鑄或灌注的混凝土板或板疊層。出於說明的目的，地板表面10被繪示為在其上限定有一個虛構正方網格，該網格由彼此以直角相交的兩個系列的平行線組成，這些線間隔開了對應於模數尺寸M的距離。應注意到，網格的使用僅用於說明性目的，並且可以完全自由地對模塊100設計尺寸和定位，並且不需要受限於正方網格上的模數尺寸M的整數和半整數倍數。然而，已經發現，使用M的整數和半整數倍數進行操作會以有利的方式規範這個設計過程。第一組模塊100可以相對於彼此定位在地板表面10上而鄰近於該表面的周邊部分，以便限定建築物的側壁的多個部分。另一組模塊100定位於地板表面10上而位於這些周邊部分內部，以便至少限定建築物的內部分區的若干部分。仔細考慮圖8將表明，在不同構型(包括但不限於圖3A和圖3B以及圖5A到5G中所示的那些構型)中，各種模塊100用以提供局部空間封閉物以便在建築構造期間容納或部分封閉各種設施。在一些示例性實施例中，可以通過在水平表面上物理地標記對應於模數尺寸M的大小的正方網格圖案以及上面所標記的推薦模塊100位置和構型來實現模塊100的所設計的布局。此後，可以準確地標記這些拐角支承墊113和側支承墊123中的孔的位置。在一些示例性實施例中，可以通過將具有恰當構型的用於模塊100的可重複使用的模板疊加在網格上方的恰當位置處來準確地確定孔的位置，在這些模板上已經標記了孔位置。在一些示例性實施例中，可以採用一個提升裝置(未示出)來用錨定到合適定位的孔(未示出)中的提升鉤來提舉模塊100，使得模塊100懸垂。一旦已經架設了所有模塊100，就可以將形成上部樓層的地板表面10或者屋頂結構的另一組平坦混凝土板定位在模塊100的頂部部分上方並由這些頂部部分支撐。可以用類似方式架設上部樓層的模塊100。經由模塊100的壁110、120將地板表面10和屋頂結構的負荷向下攜帶到最下方的地板表面10或基座，這些模塊包括圍繞地板表面10的周邊定位且限定了該結構外部的這些模塊以及在內部定位以便對該結構的內部分區進行布局的那些模塊。模塊100的下端被緊固到正下方的地板表面10，並且支撐在多個模塊100上的地板表面10或屋頂結構通過例如本領域中已知的連接方式來緊固到模塊100上。樓層的數目取決於在常規設計和工作考慮中所認識到的許多個因素，包括但不限於地板表面10的跨度、預期的活動荷載以及所提供的連接類型、地震考慮因素和土工技術(土壤)條件。在一些示例性實施例中，用以限定該結構的外部的模塊100可以由多個樓層部件(q> I)以及在這些外部模塊100之間和內部延伸的上部地板表面10構成。在一些示例性實施例中，例如本領域中已知的角支架可以用於將中間的地板表面10附接到多個樓層外部模塊100。因此，模塊100的預製性質連同它們內部所含有的輻射管150和管道700、730、731,740的一體且預製的網絡準許僅使用提舉且在現場僅需要輻射管150和管道700、730、731,740的最少互連來快速、容易且便宜地架設各種各樣的結構。儘管有時依據方法來描述本披露,但本披露可以被理解為還針對於包括用於執行所描述的方法的至少一些方面和特徵的部件的各種設備。此外，用於與該設備一起使用的製品可以指導設備以促進所描述的方法的實施。這些設備和製品也位於本披露的範圍內。本文中所呈現的各種實施例僅為實例，並且決不打算限制本披露的範圍。通過考慮本披露將容易明白本文中所描述的新事物的變型，並且這些變型位於本披露的預期範圍內。舉例來說，不需要對一個或每個側壁120安置這些入口 /出口接合點151。而是，兩者可以安置在一個共同側壁120上，或者其中一者或兩者可以安置在後壁110上。此外，入口 /出口接合點151可能是從內部或外部壁表面或兩者可觸及的。明確地說，來自一個或多個上述實施例的特徵可以被選擇以形成包括上文可能未明確描述的特徵的子組合的多個替代性實施例。另外，來自一個或多個上述實施例的特徵可以被選擇並組合以形成包括上文可能未明確描述的特徵的組合的多個替代性實施例。在完整地審閱本披露後將容易明白適合於這些組合和子組合的特徵。本文中以及所敘述的權利要求書中所描述的主題期望涵蓋並包含這種技術的所有合適變化。根據本披露的第一廣泛方面，披露了一種預澆鑄單片混凝土預製的複合建築物構造模塊，該模塊具有一個大致平面後壁，該後壁內嵌入有用於在後壁內使流體在與模塊的環境溫度不同的溫度下循環的輻射管。還披露了 一種由多個這種複合建築物構造模塊以及支撐於這多個複合建築物構造模塊上的屋頂元件所形成的房間，每一模塊在豎直取向中下放到地板表面上，多個複合建築物構造模塊的輻射管被互連以用於由一個共用循環流體源供應流體。還披露了 一種由多個這種複合建築物構造模塊以及由這些複合建築物構造模塊支撐的至少一個屋頂板形成的建築物，每一模塊在豎直取向中下放到地板表面上，這些複合建築物構造模塊限定了該建築物內部的多個房間，限定了外部周壁的一些複合建築物構造模塊包括被間隔開以限定間隙以及固定在這些間隙內的門窗的自立式複合建築物構造模塊，該屋頂板由一個樓層的複合建築物構造模塊支撐並且形成了下一個上部樓層的地板表面，多個這些複合建築物構造模塊的輻射管被互連以用於由一個共用循環流體源供應流體。因而，本說明書以及本文中所披露的實施例應當僅被視為實例，本披露的真正範圍和精神由所附的帶編號的權利要求披露。
權利要求
1.一種預澆鑄單片混凝土預製的複合建築物構造模塊，該模塊具有一個大致平面的後壁，該後壁內嵌入有一根用於在該後壁內使流體在與該模塊的環境溫度不同的溫度下循環的福射管。
2.如權利要求1所述的複合建築物構造模塊，進一步包括與該後壁成一體的至少一個大致平面的側壁，該至少一個側壁的一端終止於該後壁的對應一端處。
3.如權利要求2所述的複合建築物構造模塊，其中該至少一個側壁充分地支撐該後壁以致使該模塊在基本上沒有橫向支撐時自立。
4.如權利要求2或3所述的複合建築物構造模塊，該後壁具有一個長度，並且該至少一個側壁具有一個長度並且在基本上垂直地遠離該後壁的第一方向上延伸而足以基本上封閉並限定一個標準設施的多個壁。
5.如權利要求1到4 中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該輻射管基本上完全位於該模塊內。
6.如權利要求1到5中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該輻射管由塑料構成。
7.如權利要求1到6中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該輻射管以一種圖案安置在該整個後壁上。
8.如權利要求7所述的複合建築物構造模塊，其中該圖案是選自由波狀圖案和至少一個盤管所組成的群組。
9.如權利要求1到8中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該輻射管的相應第一和第二端終止於對應的入口 /出口接合點處，這些入口 /出口接合點是從該部件之外可觸及的。
10.如權利要求9所述的複合建築物構造模塊，該入口/出口接合點用於連接到一個不同模塊的入口/出口接合點上。
11.如權利要求9或10所述的複合建築物構造模塊，該入口/出口接合點用於連接到一個循環流體源上。
12.如權利要求11所述的複合建築物構造模塊，其中該循環流體源是選自下組，該組由以下各項組成:太陽能熱水器、空調單元、製冷單元、熱泵、地熱式熱泵、內嵌式熱水器，通過電力、天然氣和/或丙烷加熱的熱水箱，以及這些裝置的任何組合。
13.如權利要求11或12所述的複合建築物構造模塊，其中該循環流體源和該模塊通過一個元件來連接和分離，該元件是選自由另一模塊、一個循環泵以及這些裝置的任何組合所組成的群組。
14.如權利要求9到13中任一項所述的複合建築物構造模塊，該入口/出口接合點用於接納一個外部流體連接件。
15.如權利要求14所述的複合建築物構造模塊，其中該入口/出口接合點是選自下組，該組由以下各項組成:疊接連接件、帶外螺紋的連接件、帶內螺紋的連接件、螺塞連接件、軟管連接件以及閥門連接件。
16.如權利要求9到15中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該入口/出口接合點是從該部件的該至少一個側壁中的一者可觸及的。
17.如權利要求1到16中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該後壁的長度以及，如果側壁存在的話，這些側壁的長度，為一個模數尺寸的整數或半整數倍數。
18.如權利要求17所述的複合建築物構造模塊，其中該模數尺寸是選自由32英寸、36英寸、80cm以及90cm所組成的群組。
19.如權利要求17或18所述的複合建築物構造模塊，其中該至少一個側壁的尺寸是小於或等於該模數尺寸的1.5倍。
20.如權利要求17到19中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該後壁為該模數尺寸的大致6倍。
21.如權利要求1到20中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該至少一個側壁為大致24英寸長。
22.如權利要求1到21中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該模塊是通過將混凝土灌注到一個可重複使用的U形開口鋼模具中來形成的。
23.如權利要求22所述的複合建築物構造模塊，其中在灌注混凝土之前封堵該模具中的這些側壁中的至少一個L形側壁以防止形成一個或多個側壁。
24.如權利要求1到23中任一項所述的複合建築物構造模塊，進一步包括嵌入在該模塊的至少一個壁內的一個管道網絡,該網絡終止於至少一個接線盒中，該至少一個接線盒嵌入在該至少一個壁內且是通過切掉該接線盒與壁表面之間的混凝土而從該至少一個壁的至少一個表面可觸及的。
25.如權利要求24所述的複合建築物構造模塊，其中該輻射管位於由該網絡限定的一個空間內。
26.如權利要求1到25中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該模塊的這些壁的一個頂部表面限定了一個向內延伸的通道，該通道的大小被確定成用於接納至少一根電纜。
27.如權利要求1到26中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該輻射管嵌入在該模塊的這至少一個側壁中的一者中。
28.如權利要求1到27中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中這些壁的高度代表一個樓層。
29.如權利要求1到28中任一項所述的複合建築物構造模塊，其中該模塊的這些壁在底部處並且大致在其末端處具有至少一個一體形成的支承墊，該支承墊被適配成用於在其內部接納一個定心插入件。
30.如權利要求29所述的複合建築物構造模塊，其中該模塊的這些壁在其底部處在接近於該至少一個支承墊處具有一個凹口。
31.一種由多個如權利要求1到30中任一項所述的複合建築物構造模塊、以及支撐於該多個複合建築物構造模塊上的一個屋頂元件形成的房間，其中每個模塊在豎直取向中下放到地板表面上，多個這些複合建築物構造模塊的這些輻射管被互連以用於由一個共用循環流體源供應流體。
32.—種由多個如權利要求1到30中任一項所述的複合建築物構造模塊、以及由這些複合建築物構造模塊支撐的至少一個屋頂板形成的建築物，其中每個模塊在豎直取向中下放到地板表面上，這些複合建築物構造模塊限定了該建築物內部的多個房間，其中的一些複合建築物構造模塊限定了外部周壁，限定了外部周壁的這些複合建築物構造模塊包括被間隔開以限定間隙以及固定在這些間隙內的門窗的自立式複合建築物構造模塊，該屋頂板由一個樓層的這些複合建築物構造模塊支撐並且形成了下一個上部樓層的多個複合建築物構造模塊的地板表面，多個這些複合建築物構造模塊的這些輻射管被互連以用於由一個共用循環流體源供應流 體。
全文摘要
一種由一個大致平面後壁形成的預澆鑄單片混凝土預製複合建築物構造模塊。該後壁內嵌入有一根用於使流體在該後壁內在與模塊式部件的環境溫度不同的溫度下循環的輻射管。該模塊可以包括與該後壁成一體的至少一個側壁，該至少一個側壁的一端終止於該後壁的對應一端處。該後壁具有一個長度，並且這至少一個側壁中的每一者具有一個長度且在基本上垂直地遠離該後壁的第一方向上延伸而足以大致封閉並限定一個標準設施的多個壁，該至少一個側壁支撐該後壁以致使該模塊在沒有橫向支撐時自立。這些輻射管經由入口/出口接合點通過與其他入口/出口接合點管接來互連，以準許單一循環流體源使流體循環穿過組成一個建築物結構的多個這些模塊的這些輻射管。
文檔編號B28B23/00GK103221620SQ201080069972
公開日2013年7月24日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者威廉·特龍 申請人:爾班依塔斯有限公司