專利名稱：幕墻農場的制作方法
技術領域：
:本發明涉及一種城市設施農業，特別是一種在建筑立面設置有種植模塊和垂直循環傳輸裝置的幕墻農場。
背景技術：
:隨著人口的激增和耕地的減少，世界糧食問題十分嚴峻。地少人多是我國的基本國情，受社會發展與自然環境變化等多種因素影響，耕地減少的趨勢不可逆轉，且呈加速度發展，突破耕地紅線已是必然。在耕地短缺的同時，農業的比較收益低，大量勞動力由農村轉向城市，導致我國寶貴而稀缺的土地資源遭到閑置，土地拋荒成為蔓延全國的普遍現象。全球氣候變化的加劇，已經從一個單純的科學問題，演變為環境、科技、經濟、政治和外交多學科領域交叉的綜合性重大戰略問題。極端氣候現象與地質災害增多、增強的趨勢，給傳統農業帶來難以抗拒的損害和威脅。農業是用水密集型產業，目前農業用水占全球淡水消耗量的70%。提高農業灌溉用水效率與尋找新的農業灌溉水源是解決全球淡水短缺危機的關鍵環節。城市交通系統的惡化，使得城難進、路難行、車難停。蔬菜從批發市場到零售市場的最后一公里，流通成本是此前數百公里運輸費用的150%_300%，物流成本約占到菜價的八成以上。農作物流通環節的問題直接關系著賣菜難、買菜難，也導致“菜貴傷民”與“菜賤傷農”頻頻發生。
隨著城市化進程的加快，建筑能耗已占社會總能耗1/3，占全國的溫室氣體排放量的25%，居耗能行業排行榜首。我國已建房屋中有400億平方米以上屬于高耗能建筑。我國每年建成的房屋面積高達16億至20億平方米，而新建成房屋中97%以上是仍是高耗能建
A-A-鞏。建筑圍護結構節能是一種簡便易行的建筑節能措施，其主要通過改善建筑圍護結構的熱工性能來實現，比如增加外墻外保溫、設置封閉空氣間層、設置通風間層、設置蓄水屋頂、設置墻面垂直綠化等，從而減少建筑與外界的熱交換，降低冷熱負荷
發明內容
:為了解決上述問題，利用建筑立面種植作物，本發明公開了一種在建筑立面設置有種植模塊和垂直循環傳輸裝置的生物節能圍護結構---幕墻農場。本發明解決問題所采用的技術方案是這樣的，一種幕墻農場，包括種植模塊和垂直循環傳輸裝置，其特征在于:幕墻農場是在建筑立面設置有種植模塊和垂直循環傳輸裝置的都市農業設施，幕墻農場也是設置在建筑立面的節能圍護結構、生態化功能性建筑表皮或者層狀溫室。所述建筑立面是建筑外立面、建筑內立面、多層式建筑表皮的中間層或者建筑空間中設置的功能性空間分隔立面。
當幕墻農場設置在建筑內立面時，所述內立面是貫通多層樓層的幕墻內立面或者設置在單一樓層的窗戶內立面。當幕墻農場設置在建筑內立面時，所述內立面是采光立面。當幕墻農場設置在多層式建筑表皮的中間層時，所述多層式建筑表皮至少一層設置為米光立面。所述米光立面是透光幕墻或采光窗。所述透光幕墻是覆蓋有透光材料的幕墻或格柵式透光幕墻。可選的，當幕墻覆蓋透光材料時，透光材料采用母料法添加有0.1%-0.3%的轉光齊U、或者采用母料法添加有5%-10%的超細煅燒改性高嶺土。添加轉光劑可改善和有選擇的調節植物生長的光環境，添加超細煅燒改性高嶺土，具有阻隔紅外線的作用，并對水滴和霧滴的形成起到一定的抑制作用。所述轉光劑是紅光轉光劑、藍光轉光劑或者紅藍復合轉光劑。所述轉光劑是稀土無機化合物、稀土有機配合物、熒光色素及染料或者無機-有機復合轉光劑。優選的，當幕墻農場設置在多層式建筑表皮的中間層時，依附多層式建筑表皮圍合形成層狀溫室。優選的，當幕墻農場設置在建筑內立面或者外立面時，在幕墻農場的另一側還設置有覆蓋透光材料的圍合結構，依附建筑內立面或者外立面形成層狀溫室。所述層狀溫室內設置有栽培環境控制系統。栽培環境控制系統包括傳感器系統、溫濕度控制系統、通風降溫裝置、光照調控系統和植物應激環境系統。當幕墻農場設置為層狀溫室時，在建筑之內或之外設置有進入層狀溫室的工作通道，所述工作通道設置有防護裝置。可選的，幕墻農場按垂直循環傳輸裝置或種植皿設置產權分割，當同一座幕墻農場分屬不同所有者時，為不同所有者擁有的垂直循環傳輸裝置分別設置有防護裝置，為不同所有者擁有的種植皿分別設置有標簽。所述標簽包括書寫標簽或者電子標簽。所述種植模塊包括滴灌系統和種植皿。所述滴灌系統包括水源處理系統、首部樞紐、輸配水管網、流量控制閥、滴嘴、量測傳感控制器。所述水源處理系統包括城市雨水處理系統和建筑中水處理系統。所述首部樞紐包括動力機、水泵、施肥藥裝置、過濾設施、安全保護及量測控制伺服器。所述首部樞紐還包括城市有機廢物堆肥系統。可選的，當幕墻農場設置在建筑單一樓層窗戶內立面時，一種簡易的首部樞紐是設置有手動泵、毛細輸水管和彈性水囊的人工動力裝置。人工動力裝置使用連接彈性水囊的毛細輸水管為種植皿提供持續的灌溉，同時可使用手動泵為種植皿提供灌溉。所述的種植皿是一種設置有種植基的容器，所述種植基是水培液、固態無土種植基或土壤，所述種植基直接盛放或者由種植基容器包裝后再盛放在種植皿內，當種植基是水培液時，種植基容器是不滲漏的水密容器。種植皿設置有植株固定結構，以防止種植皿運動時植株掉落。所述植株固定結包括定植孔、根系固定結構和果蔬安全網。種植皿是開口結構或封口結構的，當種植皿是封口結構時，所述封口設置有定植孔。當種植皿內還設有種植基容器時，種植基容器是開口結構或封口結構的，當種植基容器是封口結構時，定植孔設置在種植基容器的封口。根系固定結構設置在種植皿或種植基容器內，應適配其外部容器的內徑，不宜過小。根系固定結構是無毒的塑料網格體，在網格體中部設置有縱向貫通的主根孔，主根孔設置在定植孔下方。可選的，種植皿外還罩設有果蔬安全網。所述種植皿是單株種植皿或者是多株種植皿。當種植皿是多株種植皿時，優選的，多株種植皿設置為微型溫室結構，所述微型溫室結構是在多株種植皿外設置有透光的圍合結構。可選的，同一組垂直循環傳輸裝置連接的種植皿設置為相同或不同的材質、形狀和色彩，一種單株種植皿是經改裝的廢棄液體包裝，一種多株種植皿是經改裝和防滲漏處理的廢棄中小型工業制品。所述種植皿是透光或不透光的，當種植皿材質設置為透光材料時，種植基由不透光容器包裝后再盛放在種植皿內。以免植物根系被日光照射。優選的，一種不透光容器是具有保溫功能的EPS泡沫容器。可選的，當種植皿材質設置為透光材料時，在種植皿上粘貼有彩色透光膜，通過選擇不同色彩的透光膜以改善植物生長的光環境。一種彩色透光膜是點狀透光膜，所述點狀透光膜是以一定間距排列粘貼在種植皿上的色點。優選的，在建筑立面、建筑周圍、垂直循環傳輸裝置上或者種植皿下方設置LED補光裝置以改善植物生長的光環境，延長植物生長時間。所述LED是持續發光的，或者設置有高頻頻閃器。所述LED是紅藍光組合LED、遠紅外LED或者白光LED。所述LED波長在40(T700nm之間，所述紅藍光組合LED是波峰為450nm的藍光LED、波峰為660nm的紅光LED。所述輸配水管網包括首部輸配水管網和種植皿輸配水管網。所述首部輸配水管網一端連接首部樞紐，另一端設置有若干首部滴嘴。所有種植皿均分別縱向排列設置在各首部滴嘴下方的垂線上。種植皿均設置有種植皿輸配水管網，所述種植皿輸配水管網包括直流式滴灌管網和分流式滴灌管網。一種簡易的直流式滴灌管網是在種植皿頂部設置有灌溉開口，在種植皿底部設置有滴嘴，種植皿底部滴嘴上部還設置有過濾網。種植皿底部滴嘴位于下一組種植皿頂部設置的灌溉開口的上方，滴灌進行時，滴灌液由上級種植皿底部滴嘴滴入，滲透種植基與過濾網，并由種植皿底部滴嘴滴入下級種植皿。一種簡易的分流式滴灌管網是在種植皿頂部設置的灌溉開口下還設置有三通輸水管，所述三通輸水管上端連接灌溉開口，一個下端直接連接種植皿底部滴嘴，另一下端連接三通滴嘴，所述三通滴嘴設置在種植基之上端。滴灌進行時，部分滴灌液沿三通管直接滴入下一組種植皿，部分滴灌液由三通滴嘴滴入并滲透種植基與過濾網，由種植皿底部滴嘴滴入下一組種植皿。當種植基是水培液時，優選使用分流式滴灌管網，包括分流補充式管網和分流循環式管網。所述分流補充式管網是通過滴灌補充水培液容器內被植物吸收和蒸騰損失的營養液，所述分流循環式管網在水培液容器下還設置有滴嘴，營養液一面通過滴灌補充，一面沿水培液容器下滴嘴滴出進入輸配水管網，形成循環。所述直流式滴灌管網和分流式滴灌管網還設置有儲液皿。所述直流式滴灌管網的儲液皿設置在灌溉開口之下，種植基之上。所述分流式滴灌管網的儲液皿設置在灌溉開口之下,三通輸水管之上。量測傳感控制器設置在種植皿內，并與量測控制伺服器遙控連接。首部滴嘴、三通滴嘴和種植皿底部滴嘴均設置有流量控制閥。優選的，首部滴嘴的流量控制閥通過量測控制伺服器遙控控制。當幕墻農場設置為層狀溫室時，分流式滴灌管網在某些季節也設置為溫控導熱管網。當分流式滴灌管網設置為溫控導熱管網時，在首部樞紐還設置有水源溫度控制系統。水源溫度控制系統加熱或冷卻水源，通過分流式滴灌管網作為熱交換媒介調控層狀溫室的室內溫度，并通過流量控制閥控制滴灌液循環速度和滴灌液在儲液皿內儲留的時間，以調控滴灌液的溫度使其適合灌溉植物。考慮到風力和種植皿垂直循環運動時對滴灌的影響，在灌溉開口口部以及種植皿底部滴嘴還分別設置有磁吸裝置，所述磁吸裝置相互磁吸浮錨式連接。考慮到植物生長對滴灌的影響，種植皿設置有和灌溉開口錯開的植物限位發育開口。一種開口錯開的設計是設置灌溉開口平行與地平面，設置植物限位發育開口垂直于地平面或與地平面成45°角，以免植物生長影響滴灌。優選的，植株固定結構包括的定植孔和果蔬安全網也作為植物發育限位裝置。在縱向排列設置的種植皿的下端設置有灌溉液回收裝置，灌溉液回收裝置安裝連接在仿生分形枝上、支架上或者設置在地面或地下。所述灌溉液回收裝置是液體容器、回水管槽或者設置有回水管槽的液體容器。所述回水管槽引導多余的灌溉液流回首部樞紐，形成循環。必要時，灌溉液回收裝置設置有回水泵。幕墻農場設置有一組以上的垂直循環傳輸裝置。所述垂直循環傳輸裝置是導軌鏈傳動裝置、鏈傳動裝置或者線性傳動裝置。所述導軌鏈傳動裝置是單導軌鏈循環傳輸式或者雙導軌鏈循環傳輸式。所述鏈傳動裝置是雙鏈輪封閉循環傳輸式。所述線性傳動裝置是單導軌線性循環傳輸式。鏈傳動裝置與線性傳動裝置經濟可行性不如導軌鏈傳動裝置，故本發明重點對導軌鏈傳動裝置加以說明。當垂直循環傳輸裝置是單導軌鏈垂直循環傳輸式時，所述導軌鏈傳動裝置由導軌、滾輪、導軌鏈條、運動輸出機構和鏈輪驅動系統構成。受導軌約束，在鏈輪驅動下，鏈條沿導軌給定的軌跡運動。所述導軌是封閉的可循環導軌。所述可循環導軌設置在二維平面或者三維空間。一個簡單的二維平面可循環導軌是由2條直軌和2條曲線導軌組合的跑道式可循環導軌。一個復雜的三維空間可循環導軌是由若干直軌和若干曲線導軌組合的過山車式可循環導軌，一種過山車式可循環導軌也可使用雙導軌鏈循環傳輸式結構。過山車式可循環導軌可設計出時尚前衛的立體化功能性建筑表皮，豐富城市景觀。所述導軌鏈條是一種延長銷軸的滾子鏈，在延長銷軸兩端裝有滾輪，通過滾輪與導軌精確配合，保證鏈條自身有和導軌幾何形狀相同的軌跡。所述運動輸出機構在是在導軌鏈上等距或不等距相間設置的若干安裝有運動輸出支點的特殊鏈節。可選的，導軌鏈傳動裝置還包括結構加強的特殊鏈節和特殊滾輪。所述鏈輪驅動系統是動力機驅動的或者人力驅動的。一種設置在單一樓層間的短距垂直循環傳輸裝置優選由人力驅動，所述人力驅動是由人轉動鏈輪驅動或者由人直接撥動運動輸出支點使垂直循環傳輸裝置循環。所述鏈輪驅動系統是集成式驅動系統或者是外置移動式驅動系統。優選的，多座幕墻農場的多組垂直循環傳輸裝置共同使用一套外置移動式驅動系統，以減少設備投入。所述鏈輪驅動系統是內嚙合驅動或外嚙合驅動，所述內嚙合驅動是中心鏈輪驅動或中心撥叉驅動。所述導軌設置有支架，包括落地支架、立面支架和頂部支架。所述支架與導固定連接或通過轉軸連接。所述導軌通過支架與建筑物固定連接或活動連接。所述支架是固定式支架或伸縮折疊支架。所述落地支架末端設置有腳座、固定調節腳、關節調節腳、萬向調節腳、固定預埋腳或者滾輪。所述立面支架和頂部支架末端設置有安裝座或者真空吸盤。所述安裝座設置有安裝孔、螺栓連接件、焊接連接件、掛件或者榫卯嚙合件。所述真空吸盤可使支架與玻璃活動連接。在導軌鏈運動輸出支點采用可調節懸臂連接有仿生分形枝。所述仿生分形枝采用樹枝式相錯分形結構，各分支互不遮擋陽光。仿生分形枝各分支末端設置有軸承，并通過軸承360°旋轉連接有掛件或緊固件，由各掛件或緊固件連接種植皿。所述軸承設置在種植皿重心上部，種植皿利用重力在沿導軌運動的過程中始終保持垂直狀態，若干種植皿由仿生分形枝縱向排列連接在導軌鏈傳動裝置上，所述的可調節懸臂連接是在仿生分形枝的中間重心處由運動輸出支點支撐仿生分形枝而形成的兩個懸臂結構，且懸臂上設置有可沿懸臂移動的配重塊。兩邊懸臂分別連接有若干數量、形狀等同或不等同的分支，連接種植皿并種植作物后的兩邊懸臂以運動輸出支點保持大致的重力平衡。當隨作物生長懸臂兩端失去平衡時，可通過移動配重塊使其恢復平衡。當垂直循環傳輸裝置是單導軌線性循環傳輸式時，與單導軌鏈傳動裝置可等同替換。當垂直循環傳輸裝置是雙導軌鏈垂直循環傳輸式或者雙鏈輪封閉循環傳輸式時，通過兩根導軌或者兩套封閉鏈輪的運動輸出裝置360°旋轉掛接有吊籃式多株種植皿，吊籃式多株種植皿利用重力在由垂直循環傳輸過程中始終保持垂直狀態。優選的，所述吊籃式多株種植皿設置為微型溫室結構。本發明的有益效果是:幕墻農場是一種都市設施農業，將農業生產和經營由鄉村轉移至城市，為改變城鄉二元經濟結構、創建高人口密度城市生態系統和提高未來城市的宜居性提供了有益的思路:
幕墻農場利用城市建筑立面種植作物，讓農業得以減少對耕地面積的絕對依賴，緩解耕地不足的壓力。通過都市農業彌補作物產量，城市的發展不再必然侵占耕地。幕墻農場利用城市雨水和優質中水灌溉,讓城市雨水和優質中水灌溉首次成為農業灌溉用水，將城市雨水和優質中水在混合排放前分布式處理，低費高效。還起到控制城市地表徑流污染，補充城市地下水，緩解城市荒漠化的作用。幕墻農場的補光裝置起到城市夜景裝飾照明和植物生長照明的多重效果，節約能源。幕墻農場可利用城市有機垃圾堆肥作為肥料，將占城市垃圾排放量50%以上的城市有機垃圾在混合排放前分布式處理，低費高效。幕墻農場分布在城市中，直接為城市社區提供蔬菜、水和綠色就業機會。得以減少流通環節、降低運輸成本、節約能源、提高效率、緩解城市交通擁堵。幕墻農場讓市民親自種植采摘蔬菜，參與式的營運模式不僅提升顧客體驗，也減少了人工成本。幕墻農場讓農業變得有趣和時尚，吸引更多的年輕人從事農業。幕墻農場簡便易行，具有良好的兼容性和可擴展性，利用現有科技立即便可實施，可以伴隨分支學科的進展而進展，并能引導和促進相關學科的發展。幕墻農場提供了一種多樣化的建筑外觀設計方案，利用其生態系統激活建筑，能夠同時滿足建筑節能和建筑藝術表現力的綜合需求。幕墻農場以相對低的造價建成獨特的建筑風貌和城市風格，塑造城市的個性和靈性，體現城市性格與價值觀。并起到改善城市空氣質量，緩解城市熱島效應和綠色增效降耗的作用。幕墻農場是一種建筑節能圍護結構，建筑用能在我國能源消耗中占有重要地位，幕墻農場大幅降低建筑在其長期使用過程中的能源消耗，促進能源資源節約和合理利用。幕墻農場作為一種生態化功能性建筑表皮，既可用于新建建筑物，也可以用于對現有建筑物的節能改造。幕墻農場作為一種外墻外保溫技術，讓室外氣候引起的溫度變化發生在外保溫層內，使室內溫度較為穩定，生活較為舒適。并讓太陽輻射熱、人體散熱、家用電器等產生的“自由熱”得到較好的利用，有利于節能。幕墻農場還讓建筑主體墻溫度變化較為平緩，減少熱應力，因而保護主體墻并延長建筑的使用壽命。幕墻農場本身可回收利用率達95%以上，幕墻農場從制造、營運到回收全過程對人類和環境安全無害。幕墻農場有希望和摩天大樓、路燈、立交橋一樣成為未來城市的基礎設施，帶動相關產業發展，成為區域增長極。
:下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明建筑外立面安裝結構示意圖；圖2是本發明建筑內立面安裝結構示意圖；圖3是本發明種植皿結構示意圖；圖4是本發明仿生分形枝結構示意圖；圖5是本發明導軌鏈結構示意圖；圖中:1、建筑；2、建筑立面；3、垂直循環傳輸裝置；4、種植皿；5、米光立面；6、輸配水管網；7、滴嘴；8、首部樞紐；9、城市有機廢物堆肥系統；10、雨水收集槽；11、灌溉液回收裝置；12、中水輸配水管；13、中水凈化裝置；14、地下過濾水池；15、仿生分形枝；16、軸承；17、緊固件；18、流量控制閥；19、灌溉開口 ；20、磁吸裝置；21、種植基；22、過濾網；23、儲液皿；24、支架；25、植物限位發育開口 ；26、導軌；27、運動輸出支點；28、鏈條；29、滾輪；30、銷軸；
具體實施方式
:如圖所示:一種幕墻農場，包括種植模塊和垂直循環傳輸裝置3，其特征在于:幕墻農場是在建筑立面2設置有若干種植模塊和一組以上垂直循環傳輸裝置3的都市農業設施，幕墻農場也是設置在建筑立面2的節能圍護結構或者生態化功能性建筑表皮。所述建筑立面2是建筑外立面、建筑內立面、多層式建筑表皮的中間層或者建筑空間分隔層。實施例中，在嚴寒或者寒冷地區，幕墻農場設置為建筑I的多層式建筑表皮圍合的層狀溫室。幕墻農場既是生態化功能性建筑表皮也是層狀溫室。實施例中，對夏熱冬冷地區的既有建筑進行節能改造，在既有建筑西立面與東立面設置采光立面5，在建筑東西立面外設置層狀溫室型幕墻農場，幕墻農場既是生態節能圍護結構也是層狀溫室。實施例中，對夏熱冬暖地區的既有建筑進行節能改造，幕墻農場設置在既有建筑外立面，作為既有建筑的節能遮陽圍護層。實施例中，在濕熱地區，幕墻農場不依托建筑立面2，可直接作為建筑空間分隔的節能圍護結構。實施例中，幕墻農場設置在全采光框架幕墻結構的精品寫字樓的幕墻內立面，既是室內景觀，也是都市農業，表現了企業的價值觀。實施例中，當幕墻農場設置在多層式建筑表皮的中間層時，中間層是多層式建筑表皮圍合形成的溫室結構空間層。所述溫室結構層設置有栽培環境控制系統。栽培環境控制系統包括傳感器系統、溫濕度控制系統、通風降溫裝置、光照調控系統和植物應激環境系統。實施例中，在北半球的住宅小區，幕墻農場設置在若干棟住宅樓東西立面設置的由PC板采光板圍合成的溫室結構內，直接為小區居民生產蔬菜，減少運輸，節約能源。實施例中，一般溫室薄膜的使用壽命僅有2年，大量使用的溫室薄膜基本沒有得到回收，由于其難以降解，當土壤中殘膜數量超過土壤的自凈容量時，將降低土壤的水分傳導、貯存，從而影響作物根系的生長發育。殘膜還會進入水體造成污染。使用透光建材圍合的層狀溫室，因建筑原本就要做外立面裝飾，使用幕墻農場作為建筑立面方案，基本不增加建筑造價，但使用壽命較溫室薄膜則大幅延長，同時大幅提升建筑節能效率，從而帶來持續的效益。實施例中，當幕墻農場設置在多層式建筑表皮的中間層時，在建筑I之內或之外設置有進入多層式建筑表皮的中間層的工作通道，所述工作通道可能設置有門或者防護裝置。實施例中，一棟建筑設置的幕墻農場分屬不同自然人或法人所有，法人C擁有數套垂直循環傳輸裝置3的所有權，自然人A擁有數百套種植皿4的所有權。給法人C擁有的垂直循環傳輸裝置3設置有單獨的門及門鎖，給自然人A擁有的種植皿4設置有標簽。所述標簽包括書寫標簽或者電子標簽。當幕墻農場設置在建筑內立面時，所述內立面是建筑幕墻的內立面或者室內窗戶的內立面。當幕墻農場設置在建筑內立面時，所述內立面是采光立面5。當幕墻農場設置在多層式建筑表皮的中間層時，所述多層式建筑表皮至少一層設置為米光立面5。所述米光立面5是透光幕墻或采光窗。所述透光幕墻是覆蓋有透光材料的幕墻或格柵式透光幕墻。實施例中，幕墻農場設置在高層或超高層大樓的采光幕墻后，利用摩天大樓的立面種植蔬菜。實施例中，在住宅室內窗戶前或者陽臺上設置有小型幕墻農場。實施例中，辦公空間在室內窗戶前設置有小型幕墻農場，或者通過提供人工光源在室內任意空間設置有小型幕墻農場作為生態空間分隔裝置。所述種植模塊包括滴灌系統和種植皿4。所述滴灌系統包括水源處理系統、首部樞紐8、輸配水管網6、流量控制閥18、滴嘴
7、量測傳感控制器。所述水源處理系統是城市雨水處理系統和建筑中水處理系統。在社區設置有城市雨水處理系統和建筑中水處理系統。實施例中，城市雨水處理系統設置有雨水收集槽10、地下過濾水池14。建筑中水處理系統設置有中水輸配水管12、中水凈化裝置13。雨水與中水利用可以增加社會總的可供水量，有助于滿足人口增加對水的需求。雨水與中水就近回用，輸送距離短，減少了城市供水和排水的水量，從而減輕了城市給水排水管網和處理工程的負荷。使用I m3中水就相當于少用I m3上水，同時少排出近I m3的污水，國內外實踐證明，開辟再生污水水源，經濟上低于開發其他水源。雨水與中水經處理后回用于農業灌溉，可以提高農業灌溉水質，保護農業生態。實施例中，幕墻農場使用小區分質供水系統提供的水源作為灌溉水。所述首部樞紐8包括動力機、水泵、施肥藥裝置、過濾設施、安全保護及量測控制伺服器。實施例中，所述首部樞紐8還包括城市有機廢物堆肥系統9。實施例中，首部樞紐8設置在建筑頂部、地面或地下。當首部樞紐8設置城市有機廢物堆肥系統9時，城市有機廢物堆肥系統9設置在地面或地下。所述輸配水管網6包括首部輸配水管網和種植皿輸配水管網。所述的種植皿4是一種設置有種植基21的容器。所述種植皿4是設置一個定植孔的單株種植皿或者是設置多個定植孔的多株種植皿。當種植皿4是多株種植皿時，多株種植皿可以設置為微型溫室結構。所述種植皿4可以設置多種材質、形狀和色彩。實施例中，使用日常生活大量廢棄的一次性液體包裝作為種植皿，如可樂瓶、食用油壺、礦泉水瓶等，一種多株種植皿是經改裝和防滲漏處理的廢棄工業制品，如冰箱、洗衣機等，從而可廢物利用，并且時尚美觀。實施例中，當種植皿4材質設置為透光材料時，種植基由不透光容器包裝后再盛放在種植皿內。以免植物根系被日光照射。實施例中，一種不透光容器是還具有保溫功能的聚苯乙烯泡沫容器。實施例中，在建筑立面、垂直循環傳輸裝置上和種植皿下方設置的LED補光裝置，同時也是建筑輪廓裝飾燈。實施例中，在建筑周圍設置LED補光裝置，同時也是泛光式建筑夜景照明燈。實施例中，現代高層建筑多設大面積玻璃窗，室內照明夜晚透射到室外，形成室外夜景，同時也成為幕墻農場的補光裝置，改善植物生長的光環境，延長植物生長時間。實施例中，幕墻農場的補光裝置起到夜景裝飾、植物生長和節約能源的多重效果。所述首部輸配水管網末端設置有若干首部滴嘴7。所有種植皿4分別縱向排列設置在首部滴嘴7下方的垂線上。所述每個種植皿4均設置有種植皿輸配水管網。所述種植皿輸配水管網包括直流式滴灌管網和分流式滴灌管網。一種簡易的直流式滴灌管網是在種植皿4頂部設置有灌溉開口 19，在種植皿4底部設置有滴嘴7，種植皿4底部滴嘴7上部還設置有過濾網22。種植皿4底部滴嘴7位于下一組種植皿4頂部設置的灌溉開口 19的上方，滴灌進行時，滴灌液由上級滴嘴7滴入，滲透種植基21與過濾網22，并由種植皿底部滴嘴7滴入下級種植皿4。一種簡易的分流式滴灌管網是在種植皿4頂部設置的灌溉開口 19下還設置有三通輸水管，所述三通輸水管上端連接灌溉開口 19，一個下端直接連接種植皿4底部滴嘴7，另一下端連接三通滴嘴7，所述三通滴嘴7設置在種植基21之上端。滴灌進行時，部分滴灌液沿三通管直接滴入下一組種植皿4，部分滴灌液由三通滴嘴7滴入，滲透種植基21與過濾網22，并由種植皿底部滴嘴7滴入下一組種植皿4。所述直流式滴灌管網和分流式滴灌管網還包括有儲液皿23。所述直流式滴灌管網的儲液皿23設置在灌溉開口 19之下，種植基21之上。所述分流式滴灌管網的儲液皿23設置在灌溉開口 19之下，三通輸水管之上。上述的首部滴嘴7、三通滴嘴7和種植皿4底部滴嘴7均設置有流量控制閥18，所述流量控制閥18可以設置為遙控控制。當幕墻農場設置為層狀溫室時，分流式滴灌管網也被設置為溫控導熱管網。實施例中，在北方的冬季，首部樞紐設置有水源加熱裝置。加熱后的水源通過分流式滴灌管網作為熱交換媒介對幕墻農場所在的層狀溫室加熱，并通過流量控制閥控制滴灌液循環速度和滴灌液在儲液皿內儲留的時間，以調控滴灌液的溫度適宜灌溉植物。考慮到風力和種植皿4垂直循環運動時對滴灌的影響，所述灌溉開口 19和種植皿4底部滴嘴7還分別設置有磁吸裝置20，所述灌溉開口 19和種植皿4底部滴嘴7的磁吸裝置20相互磁吸浮錨式連接。實施例中，考慮到植物生長對滴灌的影響，種植皿4設置有和灌溉開口 19錯開的植物限位發育開口 25。一種開口錯開的設計是設置灌溉開口 19平行與地平面，設置植物限位發育開口 25垂直于地平面或與地平面成45°角，以免植物生長影響滴灌。
優選的，植株固定結構包括的定植孔和果蔬安全網也作為植物發育限位裝置。在所述縱向排列設置的種植皿4的下端設置有灌溉液回收裝置11。所述灌溉液回收裝置11是液體容器、回水管槽或者設置有回水管槽的液體容器。所述回水管槽連接首部樞紐8。實施例中，灌溉液回收裝置11安裝連接在仿生分形枝15上。灌溉液回收裝置11也可以安裝落地支架上、設置在地面或地下。所述垂直循環傳輸裝置3是導軌鏈傳動裝置、鏈傳動裝置或者線性傳動裝置。實施例中，當垂直循環傳輸裝置3是雙鏈輪封閉循環傳輸式鏈傳動裝置時，種植M4設置為微型溫室結構多株種植皿。當垂直循環傳輸裝置3是單導軌鏈循環傳輸式時，種植皿4設置為單株種植皿。所述導軌鏈傳動裝置由導軌26、滾輪29、鏈條28、運動輸出機構和鏈輪驅動系統構成。受導軌26約束，在鏈輪驅動下，鏈條28沿導軌26給定的軌跡運動。所述導軌26是封閉的可循環導軌26。所述可循環導軌26設置在二維平面或者三維空間。實施例中，一種結構簡單、造價低廉的垂直循環傳輸裝置3是單導軌鏈二維平面循環傳輸式。實施例中，一個簡單的二維平面可循環導軌是由2條直軌和2條曲線導軌組合的跑道式可循環導軌。設置所述跑道式可循環導軌的曲線導軌長度等于縱向排列的種植皿4間距，縱向排列的種植皿4間距大于2倍種植皿4直徑。實施例中，為了保持跑道式可循環導軌循環一周后，各首部滴嘴與各種植皿位置仍然適配，設置有不等距運動輸出支點來協調種植皿的總高度與導軌的總長度的差值。實施例中，一個復雜的三維空間可循環導軌是由若干直軌和若干曲線導軌組合的過山車式可循環導軌。可設計出時尚前衛的立體化功能性建筑表皮，豐富城市景觀。所述鏈條28是一種延長銷軸30的滾子鏈，在延長銷軸30兩端裝有滾輪29，通過滾輪29與導軌26精確配合，保證鏈條28自身有和導軌26幾何形狀相同的軌跡。所述運動輸出機構在是在導軌鏈上等距或不等距相間設置的若干安裝有運動輸出支點27的特殊鏈節。所述鏈輪驅動系統是動力機驅動的或者人力驅動的。所述鏈輪驅動系統是集成式驅動系統或者是外置移動式驅動系統。所述鏈輪驅動系統是內嚙合驅動或外嚙合驅動，所述內嚙合驅動是中心鏈輪驅動或中心撥叉驅動。實施例中，多個幕墻農場可以僅配置一臺外置的移動式驅動機，輪流驅動各個幕墻農場的多個垂直循環傳輸裝置3進行種植、管理或收獲。所述導軌26設置有支架24，包括落地支架、立面支架和頂部支架。所述支架24與導軌26固定連接或通過轉軸連接。所述導軌26通過支架24與建筑物固定連接或活動連接。所述支架24是固定式支架或伸縮折疊支架。所述落地支架末端設置有腳座、固定調節腳、關節調節腳、萬向調節腳、固定預埋腳或者滾輪29。
所述立面支架和頂部支架末端設置有安裝座或者真空吸盤。所述安裝座設置有安裝孔、螺栓連接件、焊接連接件、掛件或者榫卯嚙合件。實施例中，幕墻農場通過落地支架與設置有真空吸盤的立面支架與玻璃材質的幕墻可穩定落地安裝，且沒有熱橋。實施例中，幕墻農場通過伸縮折疊式落地支架和頂部支架，可快速簡易地在室內實現穩定的支撐安裝。實施例中，幕墻農場通過伸縮支架適配幕墻農場與建筑的距離變數。實施例中，幕墻農場通過轉軸連接的支架與萬向調節腳適配幕墻農場與建筑的角度變數。實施例中，通過轉軸連接在導軌26上下端的支架24可以根據不同場景任意設置作為立面支架、頂部支架或者落地支架使用。實施例中，立面支架可以作為多組垂直循環傳輸裝置3的互連接裝置。當垂直循環傳輸裝置3是單導軌鏈垂直循環傳輸式時，在導軌鏈運動輸出支點27可調節懸臂連接有仿生分形枝15。所述仿生分形枝15采用樹枝式相錯分形構造，互不遮擋陽光。所述仿生分形枝15末端設置有軸承16，并通過軸承16旋轉連接有掛件或緊固件17。所述軸承16設置在種植皿4重心上部，種植皿4利用重力在沿導軌運動的過程中始終保持垂直狀態，若干所述種植皿4通過上述仿生分形枝15的掛件或緊固件17，縱向排列連接在導軌鏈傳動裝置上。所述的可調節懸臂連接是在仿生分形枝15的中間重心處由運動輸出支點支撐仿生分形枝而形成的兩個懸臂結構，且懸臂上設置有可沿懸臂移動的配重塊。兩邊懸臂分別連接有若干數量、形狀等同或不等同的分支，連接種植皿并種植作物后的兩邊懸臂以運動輸出支點保持大致的重力平衡。當隨作物生長懸臂兩端失去平衡時，可通過移動配重塊使其恢復平衡，以保障鏈條平穩傳動。實施例中，仿生分形枝15重力平衡設置了 2套種植皿，仿生分形枝15也可以進一步分形設置為4套、6套、8套等偶數套質量大致等同的種植皿。仿生分形枝15也可以設置3套、5套、7套等奇數套質量不等同的種植皿，所述數量與質量等同或不等同的種植皿分別設置在運動輸出支點27兩邊，保持相對重力平衡。實施例中，仿生分形枝15掛件是一種I點式活動旋轉懸吊連接結構。實施例中，仿生分形枝15緊固件17 —邊設置為2點式活動夾持結構，一邊設置為3點式活動夾持緊固件，緊固件17也可以設置為2點式固定螺接結構、2點式固定掛接結構等多種連接結構。當垂直循環傳輸裝置3是單導軌26線性循環傳輸式時，可參照單導軌鏈垂直循環傳輸式結構等同替換。當垂直循環傳輸裝置3是雙導軌鏈垂直循環傳輸式或者雙鏈輪封閉循環傳輸式時，通過兩根導軌26或者兩套封閉鏈輪的運動輸出裝置懸吊有吊籃式多株種植皿，所述吊籃式多株種植皿可以設置為微型溫室結構。實施例中，雙鏈輪封閉循環傳輸式結構和雙導軌鏈垂直循環傳輸式結構可參照公知的垂直循環機械式停車設備結構。以上實施例僅用以說明本發明而非限制本發明所描述的技術方案；因此，雖然本說明書參照上述實施例對本發明已經做了詳細說明，但本領域的一般技術人員可以理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換；而一切不脫離本發明精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍之中。
權利要求
1.一種幕墻農場，包括種植模塊和垂直循環傳輸裝置，其特征在于: 幕墻農場是在建筑立面設置有種植模塊和垂直循環傳輸裝置的都市農業設施，幕墻農場也是設置在建筑立面的節能圍護結構、生態化功能性建筑表皮或者層狀溫室， 所述建筑立面是建筑外立面、建筑內立面、多層式建筑表皮的中間層或者建筑空間中設置的功能性空間分隔立面， 優選的，當幕墻農場設置在多層式建筑表皮的中間層時，依附多層式建筑表皮圍合形成層狀溫室， 可選的，當幕墻農場設置在建筑內立面或者外立面時，在幕墻農場的另一側還設置有覆蓋透光材料的圍合結構，依附建筑內立面或者外立面形成層狀溫室。
2.根據權利要求1所述的幕墻農場，其特征在于: 所述種植模塊包括滴灌系統和種植皿， 所述滴灌系統包括水源處理系統、首部樞紐、輸配水管網、流量控制閥、滴嘴、量測傳感控制器， 所述水源處理系統包括城市雨水處理系統和建筑中水處理系統， 所述首部樞紐包括動力機、水泵、施肥藥裝置、過濾設施、安全保護及量測控制伺服器， 所述首部樞紐還包括城市有機廢物堆肥系統， 所述的種植皿是一種設置有種植基的容器，所述種植基是水培液、固態無土種植基或土壤，所述種植基直接盛放或者由種植基容器包裝后再盛放在種植皿內，當種植基是水培液時，種植基容器是不滲漏的水密容器， 種植皿設置有植株固定結構，所述植株固定結包括定植孔、根系固定結構和果蔬安全網， 種植皿是開口結構或封口結構的，當種植皿是封口結構時，所述封口設置有定植孔，當種植皿內還設有種植基容器時，種植基容器是開口結構或封口結構的，當種植基容器是封口結構時，定植孔設置在種植基容器的封口， 根系固定結構設置在種植皿或種植基容器內，且適配其外部容器的內徑，根系固定結構是無毒的塑料網格體，在網格體中部設置有縱向貫通的主根孔，主根孔設置在定植孔下方， 可選的，種植皿外還罩設有果蔬安全網， 所述種植皿是單株種植皿或者是多株種植皿，當種植皿是多株種植皿時，優選的，多株種植皿設置為微型溫室結構，所述微型溫室結構是在多株種植皿外設置有透光的圍合結構， 所述輸配水管網包括首部輸配水管網和種植皿輸配水管網， 所述首部輸配水管網一端連接首部樞紐，另一端設置有若干首部滴嘴，所有種植皿均分別縱向排列設置在各首部滴嘴下方的垂線上， 種植皿均設置有種植皿輸配水管網，所述種植皿輸配水管網包括直流式滴灌管網和分流式滴灌管網， 所述直流式滴灌管網和分流式滴灌管網還設置有儲液皿，所述直流式滴灌管網的儲液皿設置在灌溉開口之下，種植基之上，所述分流式滴灌管網的儲液皿設置在灌溉開口之下，三通輸水管之上，量測傳感控制器設置在種植皿內，并與量測控制伺服器遙控連接， 首部滴嘴、三通滴嘴和種植皿底部滴嘴均設置有流量控制閥，優選的，首部滴嘴的流量控制閥通過量測控制伺服器遙控控制， 在灌溉開口口部以及種植皿底部滴嘴還分別設置有磁吸裝置，所述磁吸裝置相互磁吸浮錨式連接， 種植皿設置有和灌溉開口錯開的植物限位發育開口， 在縱向排列設置的種植皿的下端設置有灌溉液回收裝置。
3.根據權利要求1所述的幕墻農場，其特征在于: 幕墻農場設置有一組以上的垂直循環傳輸裝置， 所述垂直循環傳輸裝置是導軌鏈傳動裝置、鏈傳動裝置或者線性傳動裝置， 導軌鏈傳動裝置是單導軌鏈循環傳輸式或者雙導軌鏈循環傳輸式，所述鏈傳動裝置是雙鏈輪封閉循環傳輸式，所述線性傳動裝置是單導軌線性循環傳輸式， 當垂直循環傳輸裝置是單導軌鏈垂直循環傳輸式時， 導軌是封閉的可循環導軌，可循環導軌設置在二維平面或者三維空間， 導軌鏈傳動裝置的運動輸出機構在是在導軌鏈上等距或不等距相間設置的若干安裝有運動輸出支點的特殊鏈節， 可選的，導軌鏈傳動裝置還包括結構加強的特殊鏈節和特殊滾輪， 所述鏈輪驅動系統是集成式驅動系統或者是外置移動式驅動系統， 所述鏈輪驅動系統是內嚙合驅動或外嚙合驅動， 所述導軌設置有支架，包括落地支架、立面支架和頂部支架， 所述支架與導固定連接或通過轉軸連接，所述導軌通過支架與建筑物固定連接或活動連接， 在導軌鏈運動輸出支點采用可調節懸臂連接有仿生分形枝。
4.根據權利要求1所述的幕墻農場，其特征在于: 當幕墻農場設置在建筑內立面時，所述內立面是貫通多層樓層的幕墻內立面或者設置在單一樓層的窗戶內立面， 當幕墻農場設置在建筑內立面時，所述內立面是采光立面，當幕墻農場設置在多層式建筑表皮的中間層時，所述多層式建筑表皮至少一層設置為采光立面，所述采光立面是透光幕墻或采光窗，所述透光幕墻是覆蓋有透光材料的幕墻或格柵式透光幕墻， 可選的，當幕墻覆蓋透光材料時，透光材料采用母料法添加有0.1%-0.3%的轉光劑、或者采用母料法添加有5%-10%的超細煅燒改性高嶺土， 所述轉光劑是紅光轉光劑、藍光轉光劑或者紅藍復合轉光劑， 所述轉光劑是稀土無機化合物、稀土有機配合物、熒光色素及染料或者無機-有機復合轉光劑。
5.根據權利要求1所述的幕墻農場，其特征在于: 所述層狀溫室內 設置有栽培環境控制系統，栽培環境控制系統包括傳感器系統、溫濕度控制系統、通風降溫裝置、光照調控系統和植物應激環境系統， 當幕墻農場設置為層狀溫室時，在建筑之內或之外設置有進入層狀溫室的工作通道，所述工作通道設置有防護裝置，當同一座幕墻農場分屬不同所有者時，為不同所有者擁有的垂直循環傳輸裝置分別設置有防護裝置，為不同所有者擁有的種植皿分別設置有標簽，所述標簽包括書寫標簽或者電子標簽。
6.根據權利要求2所述的幕墻農場，其特征在于: 當幕墻農場設置為層狀溫室時，分流式滴灌管網在某些季節也設置為溫控導熱管網，當分流式滴灌管網設置為溫控導熱管網時，在首部樞紐還設置有水源溫度控制系統，水源溫度控制系統加熱或冷卻水源，通過分流式滴灌管網作為熱交換媒介調控層狀溫室的室內溫度，并通過流量控制閥控制滴灌液循環速度和滴灌液在儲液皿內儲留的時間， 當幕墻農場設置在建筑單一樓層窗戶內立面時，一種簡易的首部樞紐是設置有手動泵、毛細輸水管和彈性水囊的人工動力裝置，人工動力裝置使用連接彈性水囊的毛細輸水管為種植皿提供持續的灌溉，同時可使用手動泵為種植皿提供灌溉。
7.根據權利要求2所述的幕墻農場，其特征在于: 可選的，同一組垂直循環傳輸裝置連接的種植皿設置為相同或不同的材質、形狀和色彩， 所述種植皿是透光或不透光的，當種植皿材質設置為透光材料時，種植基由不透光容器包裝后再盛放在種植皿內， 優選的，一種不透光容器是具有保溫功能的EPS泡沫容器， 可選的，當種植皿材質設置為透光材料時，在種植皿上粘貼有彩色透光膜，通過選擇不同色彩的透光膜以改善植物生長的光環境，一種彩色透光膜是點狀透光膜，所述點狀透光膜是以一定間距排列粘貼在種植皿上的色點， 優選的，在建筑立面、建筑周圍、垂直循環傳輸裝置上或者種植皿下方設置LED補光裝置， 所述LED是持續發光的，或者設置有高頻頻閃器， 所述LED是紅藍光組合LED、遠紅外LED或者白光LED， 所述LED波長在40(T700nm之間，所述紅藍光組合LED是波峰為450nm的藍光LED、波峰為660nm的紅光LED。
8.根據權利要求2所述的幕墻農場，其特征在于: 一種簡易的直流式滴灌管網是在種植皿頂部設置有灌溉開口，在種植皿底部設置有滴嘴，種植皿底部滴嘴上部還設置有過濾網，種植皿底部滴嘴位于下一組種植皿頂部設置的灌溉開口的上方，滴灌進行時，滴灌液由上級種植皿底部滴嘴滴入，滲透種植基與過濾網，并由種植皿底部滴嘴滴入下級種植皿， 一種簡易的分流式滴灌管網是在種植皿頂部設置的灌溉開口下還設置有三通輸水管，所述三通輸水管上端連接灌溉開口，一個下端直接連接種植皿底部滴嘴，另一下端連接三通滴嘴，所述三通滴嘴設置在種植基之上端，滴灌進行時，部分滴灌液沿三通管直接滴入下一組種植皿，部分滴灌液由三通滴嘴滴入并滲透種植基與過濾網，由種植皿底部滴嘴滴入下一組種植皿， 當種植基是水培液時，優選使用分流式滴灌管網，包括分流補充式管網和分流循環式管網，所述分流補充式管網是通過滴灌補充水培液容器內被植物吸收和蒸騰損失的營養液，所述分流循環式管網在水培液容器下還設置有滴嘴，營養液一面通過滴灌補充，一面沿水培液容器下滴嘴滴出進入輸配水管網，形成循環。
9.根據權利要求3所述的幕墻農場，其特征在于: 所述支架是固定式支架或伸縮折疊支架， 所述落地支架末端設置有腳座、固定調節腳、關節調節腳、萬向調節腳、固定預埋腳或者滾輪， 所述立面支架和頂部支架末端設置有安裝座或者真空吸盤，所述安裝座設置有安裝孔、螺栓連接件、焊接連接件、掛件或者榫卯嚙合件， 所述仿生分形枝采用樹枝式相錯分形結構，仿生分形枝各分支末端設置有軸承，并通過軸承360°旋轉連接有掛件或緊固件，由各掛件或緊固件連接種植皿， 所述軸承設置在種植皿重心上部，種植皿利用重力在沿導軌運動的過程中始終保持垂直狀態， 若干種植皿由仿生分形枝縱向排列連接在導軌鏈傳動裝置上， 所述的可調節懸臂連接是在仿生分形枝的中間重心處由運動輸出支點支撐仿生分形枝而形成的兩個懸臂結構，且懸臂上設置有可沿懸臂移動的配重塊， 兩邊懸臂分別連接有若干數量、形狀等同或不等同的分支，連接種植皿并種植作物后的兩邊懸臂以運動輸出支點保持大致的重力平衡，當隨作物生長懸臂兩端失去平衡時，通過移動配重塊使其恢復平衡。
10.根據權利要求3所述的幕墻農場，其特征在于: 當垂直循環傳輸裝置 是單導軌線性循環傳輸式時，與單導軌鏈傳動裝置可等同替換， 當垂直循環傳輸裝置是雙導軌鏈垂直循環傳輸式或者雙鏈輪封閉循環傳輸式時，通過兩根導軌或者兩套封閉鏈輪的運動輸出裝置旋轉掛接有吊籃式多株種植皿，吊籃式多株種植皿利用重力在垂直循環傳輸過程中始終保持垂直狀態，所述吊籃式多株種植皿可以設置為微型溫室結構。
全文摘要
本發明公開了一種在建筑立面設置有種植模塊和垂直循環傳輸裝置的幕墻農場。幕墻農場是一種都市設施農業，將農業生產和經營由鄉村轉移至城市，為改變城鄉二元經濟結構、創建高人口密度城市生態系統和提高未來城市的宜居性提供了有益的思路。幕墻農場利用城市建筑立面種植作物，讓農業得以減少對耕地面積的絕對依賴，緩解耕地不足的壓力。幕墻農場提供了一種多樣化的建筑外觀設計方案，利用其生態系統激活建筑，能夠同時滿足建筑節能和建筑藝術表現力的綜合需求。幕墻農場以相對低的造價建成獨特的建筑風貌和城市風格，塑造城市的個性和靈性，體現城市性格與價值觀。并起到改善城市空氣質量，緩解城市熱島效應和綠色增效降耗的作用。
文檔編號E04B2/88GK103174310SQ20121024356
公開日2013年6月26日 申請日期2012年7月13日 優先權日2012年7月3日
發明者羅軼 申請人:羅軼