[发明专利]一种基于折射的高层建筑底层采光装置

说明书

技术领域

 本发明属于建筑设计领域房屋采光技术，是一种利用光线的折射原理进行采光的屋顶装置。

背景技术

目前，高层住宅已经越来越被开发商采用，高层住宅要求房屋间的距离达到最低标准即可，但是不能保证底层住户的采光要求。小区的容积率反应一个小区建筑物拥挤程度，容积率越大的小区，房屋间的距离往往不足，造成底层的采光非常困难。为了解决底层住户的采光问题，目前的主要方法有：

1、减少每一层的套数，这样房屋会变得比较窄，让这些房屋交错布局，可以部分解决底层的采光问题；

2、在建筑物顶部增加采光镜，房屋采光镜是属于楼房间的采光设备。是一组三棱镜组合设备，三棱镜固定于框架上，框架与固定在楼顶上的螺栓相连，通过调节框架，可以调节三棱镜的角度，从而将光线折射到指定的位置。 　 

这些解决方法可以在一定程度上解决底层的采光问题，但是效果都很有限，第一种方法不能保证全天候采光问题；第二种方法虽然可以解决全天候采光，但是部件复杂，难以在屋顶常年使用，而且只能是局部点采光，不能保证底层的所有住户都正常采光。

发明内容

本发明的目的是提供一种全天候的保证底层所有住户都能正常采光的装置。本装置包括一个半弧形的透明容器、进水和出水装置以及容器的底部固定框架。在房屋建成后，根据屋顶的尺寸，定制符合屋顶尺寸的本装置，本装置可以做成一个个短的组装单元，拼接在一起，就可以覆盖整个楼顶。通过装置底部框架固定在建筑物顶部。然后通过进水装置给本装置送水，直到所有单元都装满。光线通过本装置时会产生折射，这样光线就可以绕过前面高大建筑物了。

本发明的系统构成如下：

一种全天候底层住户采光装置，包括由透明折射光容器单元、进水装置、出水装置以及底部固定框架。

所述透明折射光容器单元，是由透明的高强度塑胶材料制成，在容器内装满水。两面都是凸面。曲率越大，对光线折射能力越强。

双凸透镜的焦距公式，如图6所示。

本装置的折射介质是水，水的折射率为1.33，同时假设双凸镜是左右对称的，及r1=r2，上面公式可简化为：

f_双凸=3r/2

所述的进水装置在容器的顶部，可以连接水泵的带软连接的进水口，接上水泵后通过进水口对容器注水，装置和装置间串联时，进水口连在一起，只要从一端进水就可以注满整个容器。

所述的出水装置是在容器底部出水口，装置和装置串联时，出水口也可以连在一起，只要从一个出水口就可以放干所有的容器。

所述的底部框架是用来连接容器和屋顶的装置，同时可以对容器的曲率进行调节。框架上每隔一定距离有螺栓孔，通过螺栓把容器紧固在屋顶。

本发明相对于现有技术的创新点是：

其一，采用透明的高强度塑胶材料全天候透明采光；

其二，装置可以根据屋顶大小，自由组装；

其三，没有转动部件，适合在屋顶恶劣环境常年工作。

附图说明

图1 是楼顶安装本装置前后的光线效果图。

图2 是本装置的正面图；

图3 是本装置的侧面图；

图4 是本装置俯视图；

图5 是楼顶安装本装置的示意图；

图6 双凸透镜焦距公式。

 

具体实施方式

结合附图给出本发明的一个具体实施例：

某小区住宅建筑高20米，间距15米。每到冬季，由于阳光斜照，后面的住宅底层将无法晒到阳光。通过本发明，在前排建筑屋顶安装本装置，装置的半径r=1米，根据公式f_双凸=3r/2可以得出焦距等于1.5米。通过装置的光线，方向向下发生了折射，就可以照到底层了。然后再根据屋顶的长度，将多个装置串联起来，注满水后本装置变成了一个以水为介质的半圆柱形光线折射器。屋顶的布局图如图5所示。斜射的光线通过装置后改变方向，可以照射到无法直接照射的底层地面。采用本装置前后光线线路对比参照图1。

本装置的进出水装置相互串联后，变成一个覆盖屋顶的大容器。从装置的一端进水可以注满整个容器。排水时从一端就可以排出整个容器所有的水。

装置的底部是固定框架，框架四周均匀分布螺栓孔。安装本装置的时候，通过螺栓把装置牢牢的固定在楼顶上。

本装置没有任何电动部件，甚至没有可转动部件，一次安装好后，基本没有维护工作。