自供电建筑单元的制作方法

1.本公开涉及一种能够结合在建筑物的构造中的自供电建筑单元。建筑单元可以例如采用透光板或包括透光面板的立面的形式。


背景技术：

2.诸如办公楼、高层住宅和酒店等大型建筑物的构造使用了大量的外部玻璃镶板和/或包含玻璃镶板的立面。
3.本技术人已经开发了可以结合到能够发电同时允许可见光透射的玻璃镶板中的技术。在申请人的国际申请号为pct/au2012/000778、pct/au2012/000787和pct/au2014/000814中描述了这种技术。简言之，这些申请公开了一种光谱选择性面板，该面板可以用作窗玻璃，并且其对可见光波长具有很大的透射性，但将大部分红外和下变频紫外波长的光转向面板的侧部，光在该侧部被光伏元件吸收以发电。所公开的面板被集成在结合有光伏元件太阳能电池的集成玻璃单元(igu)内或被集成在承载面板和光伏元件太阳能电池的窗框内。


技术实现要素：

4.概括地说，本说明书公开了一种自供电建筑单元，该建筑单元能够被结合在建筑物的构造中，并且特别是作为一侧暴露于环境并且特别是阳光下的面板单元。总体理念是提供一种建筑单元，该建筑单元允许可见光传输到建筑物中并产生自己的电力，该电力可以用于为建筑单元本身或建筑物内的其他装置供电。例如，并且如稍后更详细解释的，建筑单元可以结合装置或系统，诸如百叶窗、窗帘、风门、风扇、传感器、电致变色层、电机或泵。这些装置由结合在建筑单元中的光伏电池产生的电力供电。这些装置可以是自主的或远程控制的。在这方面，建筑面板可以被认为是“智能的”，因为它们可以自主控制内部环境。例如：当进入的阳光的强度和/或角度满足一定标准时，内部百叶窗可以自动展开；或者当感测到面板的内部或外部的温度或co或co2水平超过阈值水平时，可以自动打开风扇或自动通风装置。
5.该建筑单元还有助于自身结合自学习技术。例如，该单元可以例如通过面部或步态识别等来识别台式工作站或办公台处处的工作人员，并学习他们对加热、照明和通风的偏好。
6.整个建筑单元不必是透光的。实际上，想到在许多实施例中，呈立面的形式的建筑单元可以结合透光的部分和不透光的部分。
7.在一个方面，公开了一种建筑单元，该建筑单元包括：
8.第一透光面板和第二透光面板，第一面板限定光接收表面；
9.以间隔开的关系支撑所述面板以在所述面板之间形成空腔的结构；
10.一个或多个光伏电池，所述一个或多个光伏电池设置在所述空腔内与所述结构相邻；
11.由所述结构支撑的布置，该布置用于将入射到或穿过所述光接收表面的不可见波长的太阳光在大致横向于所述单元的平面的方向上朝向结构重新引导，以由所述一个或多个光伏电池收集；以及
12.一个或多个电动装置，所述电动装置位于所述空腔内并且被布置成接收由所述一个或多个光伏电池产生的电力。
13.建筑单元可以包括电连接到所述一个或多个光伏电池的可再充电电能存储装置。
14.在第二方面，公开了一种建筑单元，该建筑单元包括：
15.第一透光面板和第二透光面板，第一面板限定光接收表面；
16.以间隔开的关系支撑所述面板以在所述面板之间形成空腔的结构；
17.一个或多个光伏电池，所述一个或多个光伏电池设置在所述空腔内与所述结构相邻；
18.由所述结构支撑的布置，该布置用于将入射到或穿过所述光接收表面的不可见波长的太阳光在大致横向于所述单元的平面的方向上朝向结构重新引导，以由所述一个或多个光伏电池收集；以及
19.与所述一个或多个光伏电池耦合的可再充电电能存储装置，其中该存储装置被布置成为位于所述空腔的内部或外部的一个或多个电动装置供电。
20.在第三方面，公开了一种建筑单元，该建筑单元包括：
21.第一透光面板和第二透光面板，第一面板限定光接收表面；
22.以间隔开的关系支撑所述面板以在所述面板之间形成空腔的结构；
23.一个或多个光伏电池，所述一个或多个光伏电池设置在所述空腔内并与所述结构相邻，用于从穿过所述光接收表面的光产生电能；以及
24.可再充电电能存储装置，该存储装置与所述一个或多个光伏电池耦合以存储电能，其中该存储装置被布置成为位于所述空腔的内部或外部的一个或多个电动装置供电。
25.下面介绍根据本发明的第一、第二或第三方面的建筑单元的可选特征。
26.可再充电电能存储装置可以是超级电容器。另选地，可再充电电能存储装置可以是可再充电电池或混合电池/超级电容器。
27.在一个实施例中，电动装置中的至少一个位于所述空腔内，并且能够操作以改变或以其他方式控制入射在所述光接收表面上的太阳辐射的影响。
28.所述一个或多个电动装置可以包括以下中的任何一个或任何两个或更多个的组合：百叶窗；窗帘；风门；风扇；电致变色聚合物分散液晶(pdlc)；lcd；电泳电子油墨或其他电激活动态层或涂层；电机；通风系统；和泵。
29.建筑单元可以包括控制器，所述控制器被布置成控制所述电动装置中的一个或多个的操作。控制器可以被布置为用于进行自主控制或远程控制。
30.所述建筑单元还可以包括与所述一个或多个电动装置可操作地耦合的一个或多个传感器，其中所述传感器被布置成在所感测的参数的阈值水平被达到或者超过时自动操作所述装置。
31.在另一个实施例中，该建筑单元包括一个或多个传感器，所述传感器可操作地耦合到所述控制器并且被布置成向所述控制器提供与穿过所述光接收表面的太阳辐射的效果或特性有关的信息。
32.一个或多个传感器可以包括以下中的任何一个或任何两个或更多个的组合：温度传感器；光传感器；雨传感器；空气质量传感器；co2传感器；湿度传感器；环境光传感器；电池充电传感器；和面部或步态识别传感器。
33.电动装置之一可以是wi-fi或蜂窝/gsm调制解调器，使得人员能够对所述电动装置中的一个或多个的操作施加控制。
34.在一个实施例中，所述一个或多个电动装置包括百叶窗，所述百叶窗能够在打开状态和关闭状态之间操作，在所述打开状态，能够使至少一部分入射光传输通过所述建筑单元，并且在所述关闭状态，至少大部分入射光通过所述建筑单元的传输被所述百叶窗阻挡。百叶窗可以包括布置成在所述百叶窗处于关闭状态时阻碍光的传输的部分，并且所述部分包括在所述百叶窗处于关闭状态时面向所述光接收表面的光伏电池。此外，百叶窗可以位于所述第一面板和所述第二面板之间的所述空腔内。
35.此外，建筑单元可以包括与所述结构耦合的建筑子面板，所述子面板位于平行于所述第一透光面板和所述第二透光面板的平面中。建筑子面板可以包括子面板空腔，并且至少一个电动装置可以位于子面板空腔内。此外，所述可再充电存储装置可以位于所述子面板空腔中。控制器可以位于子面板空腔中。
36.子面板空腔可以包括在所述单元的与所述第一面板相同的一侧上的不透明表面。
37.在一个实施例中，一个或多个电连接器被布置成能够在存储装置和单元的外部的电动装置之间实现电耦合。
38.所述一个或多个电动装置可以包括位于所述空腔的内部的一个或多个光源。可以布置一个或多个光源，其中从一个或多个光源发射的光实质上包含在建筑单元内。
39.在一个实施例中，建筑单元包括位于所述第一面板和所述第二面板之间的悬浮涂敷膜。
40.在本发明的一个具体实施例中，所述至少一个或一个或多个光伏电池包括双面光伏电池。
41.在第四方面，公开了一种建筑系统，该建筑系统包括：
42.至少一个根据第一方面、第二方面和第三方面中任一个所述的建筑单元；以及
43.控制器，该控制器与所述至少一个建筑单元进行网络通信；
44.其中，所述控制器被布置成控制所述至少一个建筑单元的所述电动装置中的一个或多个的操作。
45.控制器可以布置成从所述一个或多个传感器接收传感器数据并且使用所述传感器数据控制所述至少一个建筑单元的所述电动装置中的一个或多个的操作。
46.在该实施例中，所述控制器可以被布置成确定所述传感器数据是否超过相应的阈值水平，并且如果超过阈值，则自动向所述至少一个建筑单元中的一个或多个发送控制信号以改变所述电动装置中的一个或多个的操作。
47.在一个实施例中，所述控制器与所述至少一个建筑单元无线通信并且使用云计算服务平台远程实施。
48.所述控制器还可以被布置成接收外部信息并且使用所述传感器数据和所述外部信息来控制所述至少一个建筑单元的所述电动装置中的一个或多个的操作。所述外部信息可以与天气信息和/或居住者偏好相关联。
49.在一个实施例中，所述控制器被布置成使用机器学习自主地控制所述至少一个建筑单元的所述电动装置中的一个或多个的操作。
50.所述建筑系统可以包括根据本发明的第一方面、第二方面和第三方面中任一个所述的多个建筑单元，其中所述控制器被布置成控制所述多个建筑单元的所述电动装置中的一个或多个的操作。
附图说明
51.尽管有任何其他形式可能落入发明内容中阐述的系统和方法的范围内，但是现在将仅参照附图以示例的方式描述具体实施例，在附图中：
52.图1是结合在自供电建筑单元的实施例中的透光面板的示意图；
53.图2是图1中所示的透光面板的一部分的剖视图；
54.图3a示出了包括所公开的自供电建筑单元的实施例的窗户的实施例的前视图；
55.图3b示出了图3a中所示的窗口的端视图；
56.图3c示出了图3a中所示的窗口的侧视图；
57.图4a是呈第一配置的建筑立面的形式的所公开的自供电建筑单元的实施例的示意性分解图；
58.图4b是从结合有立面的建筑物的内部所观察的类似于图4a中所公开的单元的示意图；
59.图4c是从结合有立面的建筑物的外部所观察的图4b中所示的单元的示意图；
60.图4d是图4c中所示的单元的视图，但是其中下部子面板的盖被移除；
61.图4e是图4d中所示的单元的视图，但是其中内部威尼斯式百叶窗(venetian blind)已拉起；
62.图5a是当从结合有立面的建筑物的外部观察时，呈第二配置的建筑立面的形式的所公开的自供电建筑单元的实施例的示意图；
63.图5b是图5a中所示的建筑单元的等距视图；
64.图5c是图5a中所示的单元的视图，其中两个子面板盖被移除；
65.图5d是当从结合有立面的建筑物的内部观察时图5a中所示的单元的图示；
66.图6a是呈处于打开状态的平开窗形式的所公开的自供电建筑单元的示意性等距图；
67.图6b是当从结合有平开窗的建筑物的内部观察时图6a中所示的平开窗的图示；
68.图6c是图6b中所示的平开窗的图示，其中盖部分被移除并且窗处于关闭状态；
69.图6d是图6c中所示的平开窗的图示，其中窗处于打开状态；
70.图7a、图7b和图7c是根据本发明的实施例的窗口单元的部分的图示；以及
71.图8是根据一个实施例的建筑系统的框图。
具体实施方式
72.图1至图3c示出了所公开的自供电建筑单元10(以下统称为“单元10”)的一个实施例的透光和电能产生部分p。单元10可以被配置为或以其他方式形成建筑物的立面。如稍后更详细地解释的，单元10：可以形成为使得除了结构框架之外，单元的基本上所有区域都可
透射自然光；或者，可以是呈具有至少一个透光的部分和至少一个不透光的部分的集成结构的形式。
73.单元10的部分p被布置成产生电力，用于为单元10自身内的或单元10的外部的装置供电。单元10相应地具有第一透光面板12和第二透光面板14，其中第一面板12限定了光接收表面12a。呈框架20的形式的结构以间隔开的关系支撑面板12、14以在面板之间形成空腔18。一个或多个光伏元件或光伏电池26a和26b(以下统称为“pv电池26”)设置在空腔18内与结构20相邻。布置(arrangement)16也由结构20支撑，用于将入射到或穿过光接收表面12a的不可见波长的太阳光的在大致横向于单元10的平面的方向上朝向结构20重新引导，用于由一个或多个光伏电池26收集。空腔18可以包含空气、诸如氙气或氪气之类的惰性气体或真空。
74.透光部分p的上述结构用于所有所描述的实施例中。单元10的所描述的一些实施例在由pv电池26产生的电力供电的电气装置的类型或位置上有所不同。例如，并且如本说明书后面所述的，在一些实施例中，电气装置包含在单元10的透光部分p内。在其他实施例中，电气装置包含在单元10的不透光部分内。在其他实施例中，由所产生的电力供电的电气装置位于单元10的外部。另外其他实施例可以提供由所产生的电力供电的电气装置的组合，其中这些装置可以在单元10的内部和外部，从而组合起来作为独立的封闭系统运行。
75.在更详细地描述这些实施例之前，对单元10的透光部分p的特征和功能进行进一步解释。
76.面板12和14包括各自的玻璃嵌板(pane)，这些嵌板中均对可见光具有很大的透射性。在一个实施例中，形成面板12和14的玻璃嵌板可以由具有4mm的典型厚度的低铁超白玻璃嵌板形成，其中面板14另外具有低辐射(low-e)涂层。第一面板12限定了平面光接收表面12a并且在使用中面向外部环境，例如位于面向外部天气的结构上。
77.在图1至图3c的实施例中，布置16是具有三个子嵌板16a、16b和16c(以下统称为“嵌板16”)的层压结构。换句话说，布置16包括多个嵌板。第一嵌板16a可以由具有至少2mm、通常4mm的厚度的低铁超白玻璃形成，并且第二嵌板16b和第三嵌板16c均是具有至少2mm、通常4mm的厚度的超白玻璃层。嵌板16彼此配合以形成堆叠，其中每个嵌板基本上彼此平行。分布在嵌板16a和16b之间的是聚乙烯醇缩丁醛(pvb)的夹层17a，但是在某些情况下可以是乙烯-醋酸乙烯酯(eva)或其他合适的材料。pvb夹层17b位于嵌板16b和16c之间，但是在一些实施例中pvb夹层17b还包括光散射元件。在一些实施例中，光散射元件是发光散射粉末，该发光散射粉末包含提供发光以及还有光散射功能的纳米和微米颗粒的组合。布置16还可以包括衍射光栅，该衍射光栅布置成便于将光朝向布置16的边缘区域(即，朝向框架20)重新引导并通过全内反射来引导光。
78.布置16有效地将空腔18分成两个单独的空腔18a和18b。空腔18a在第一面板12和布置16之间。空腔18b在布置16和第二面板14之间。在本说明书后面描述的实施例中，位于单元10内的电动装置最常见位于空腔部分18b中。该空腔部分是在远离透光表面12a和对应的面向外的第一面板12的布置16的一侧上的空腔。
79.应当理解，布置16可以具有任何数量的嵌板，所述嵌板具有任何数量的夹层。在一些实施例中，布置16可以包括单片透光材料，诸如玻璃。布置16具有端部40，该端部40具有横向于光接收表面12a的平面。在图2的实施例中，边缘40相对于第一面板12的平面光接收
表面12a大约成90
°
。布置16还具有基本上平行于光接收表面12a延伸的端部区域42。端部区域42是布置16的靠近端部40的平面区域。
80.在一个实施例中，从光接收表面12a到第二面板14的外表面14a的距离(即单元的厚度)可以是大约但不限于58mm。
81.在图2的实施例中，支撑件20是挤压铝框架，该挤压铝框架具有限定管状空腔28的方形管状截面。支撑件20可以包括挤压或拉挤复合材料，诸如碳纤维或碳纤维塑料(cfp)或其他合适的材料。管状空腔28由第一壁20a和第二壁20b限定，第一壁20a和第二壁20b彼此平行并且也基本上平行于光接收表面12a。管状空腔28还具有第三壁20c和第四壁20d，第三壁20c和第四壁20d彼此平行并且横向于光接收表面12a。第三壁20c和第四壁20d基本上平行于布置16的端部40。第四壁20d从单元10的外面26向内设置以形成由第一壁20a和第二壁20b限定的通道25。在图2的实施例中，第一壁20a和第二壁20b之间的间距大约为34mm，并且第三壁20c和第四壁20d之间的间距大约为30mm。然而，第三壁20c和第四壁20d彼此间隔开的距离可以由通道25的所需深度确定。支撑件20还包括：从第二壁20b朝向第一壁20a延伸的突耳21；以及从第一壁20a朝向第二壁20b延伸的突耳23。支撑件20还具有围绕支撑件20的壁20d的向外敞开的通道25。
82.支撑件20具有凸缘22，该凸缘22沿基本上平行于光接收表面12a的方向延伸到第二空腔18b中。在图2的实施例中，凸缘22形成为第一壁20a的延续部。然而，在一些实施例中，凸缘22从第三壁20c延伸到第二空腔18a中。通常，凸缘相对于布置16定位在与光接收表面12a相对的一侧。在一些实施例中，凸缘22延伸超过第三壁20c并延伸到空腔18b中大约39mm。在图2的实施例中，布置16可以与凸缘22间隔大约6mm。
83.在图1至图3c的实施例中，第一光伏电池或元件26a以大致平行于光接收表面12a的第一取向夹设在凸缘22和布置16的端部区域42之间。柔性pcb 38定位在第一光伏元件26a和凸缘22之间。在一些实施例中，呈盖24的形式的透射间隔件定位在布置16和第一光伏电池26a之间。在一个实施例中，盖24可以具有大约3mm的厚度。第一光伏元件26a和盖24在布置16的边缘区域处相对于彼此保持就位。布置16通过粘合部分36固定到凸缘22。在一个实施例中，粘合部分是窗硅树脂。为了防止粘合部分36、第一光伏元件26a和盖24滑离位置，凸缘22具有朝向布置16延伸的唇部23，由此与形成在凸缘22和布置16之间的空腔相比，使空腔开口变窄。唇部23不是在所有实施例中都需要。在一个实施例中，第一光伏元件30可以具有大约30mm的宽度，沿凸缘22远离第三壁20c延伸。
84.第二光伏电池/元件26b位于第三壁20c上，使得第二光伏元件26b的一部分夹设在布置16的端部40和第三壁20c之间。第二光伏元件26b横向于光接收表面12a取向。这样，第二光伏元件26b处于与第一光伏元件30的第一取向不同的第二取向。第二光伏元件26b在从第一壁20a到第二壁20b的方向上延伸的宽度取决于从凸缘22到第二壁20b的距离。在一个实施例中，第二光伏元件26b可以具有大约27mm的宽度。在一个实施例中，第二光伏元件26b具有例如层29的硅树脂密封剂。柔性pcb位于第二光伏元件26b和第三壁20c之间。
85.图2中所示的实施例还具有第三光伏电池/元件26c。然而，并非在所有实施例中都需要第三光伏元件26c。第三光伏元件26c在支撑件20和第一面板12之间位于第二壁20b上。在图2的实施例中，在第三光伏元件26c和第一面板12之间形成气隙。气隙的使用有助于最小化热传导。因此，在这样的实施例中，单元10可以布置为形成集成的玻璃单元。
86.为了防止第三光伏元件26c在沿着在第三壁20c和第四壁20d之间限定的平面的方向上(即：沿着由第二壁20b朝向边缘26限定的平面)移动，脚部48从第二壁20b朝向第一面板12延伸。然而，并不是在所有实施例中都需要脚48，并且第三光伏元件26c可以通过粘合剂固定到支撑件20。与第二光伏元件26b一样，第三光伏元件26c也具有硅树脂密封剂。
87.柔性pcb位于第三光伏元件26c和第二壁20b之间。在一些实施例中，设置单个柔性pcb并且该单个柔性pcb以连续方式固定到凸缘22、第三壁20c和第二壁20b，使得第一光伏元件26a、第二光伏元件26b和第三光伏元件26c中的每一个都与该单个柔性pcb接触。在一个实施例中，第三光伏元件26c可以具有大约30mm的宽度，沿着第二壁20b远离足部48延伸到空腔18中。
88.在本实施例中，每个光伏电池/元件都具有相同的类型。然而，应当理解，光伏电池/元件可以包括不同类型的元件。例如，光伏元件可以包括不同的相应半导体材料，诸如si、cds、cdte、gaas、cis或cigs或任何其他合适的半导体材料。
89.第一面板12通过粘合剂部分32连接到支撑件20。在一些实施例中，粘合剂部分32用作密封件以防止外部环境进入空腔18a。粘合剂部分32还有助于使支撑件20与第一面板12热隔离。在一些实施例中，粘合剂部分32是窗硅树脂。类似地，第二面板14通过粘合剂部分34连接到支撑件，在一些实施例中，粘合剂部分34用作密封件以防止外部环境进入空腔18b。粘合剂部分34还有助于使支撑件20与第二面板14热隔离。在一些实施例中，粘合剂部分34是窗硅树脂。当粘合剂部分32和34形成密封件时，可以认为空腔是与外部环境封闭的或密封的。为了防止可能存在于空腔18a和18b中的任何水分凝结，可以将干燥剂44靠近粘合剂部分32定位在第一空腔18a中，并且可以将干燥剂46靠近粘合剂部分34定位在第二空腔18b中。
90.具有连续通道25的支撑件20围绕单元10的部分并且通常成形为使得单元10可以定位到标准窗框中，以提供三层玻璃布置。
91.图1至图3c示出了单元10形成布置成适合窗框的窗元件102。支撑件20围绕窗元件102的周边延伸。图3a示出了以横向于由光接收表面12a限定的角度朝向第一面板12的视图。凸缘22的端部由虚线22a绘出。第一光伏元件26a靠近凸缘22a的端部定位，第三光伏元件26c靠近支撑件20的端部26定位在第二壁20b上。图3b示出了沿着从侧面106到侧面107延伸的线延伸的单元10的截面图。
92.图3c示出了沿着从侧面104到侧面105延伸的线延伸的单元10的部分p的截面图。在图3b的实施例中，元件100的宽度(d4)可以是1087mm，高度(d3；参见图3c)可以是1200mm。然而，单元10的高度和宽度根据窗元件102的所需尺寸而变化，并且原则上单元10可以具有任何尺寸。
93.图4a至图4c示出了呈建筑立面的形式的单元10的实施例。单元10结合了透光面板p，该透光面板p可以具有上文关于图1至图3c中所示的实施例所描述的特征，并且单元10任选地结合了一个或多个内部电动装置以及非透光(即不透明)子面板200。透光面板p和子面板200连接在一起以形成单个建筑物立面单元10，该单个建筑物立面单元10例如可以被作为单个单元进行操纵、提升和装配。
94.在该特定实施例中，结合在单元10中的电动装置可以包括以下任何一个或两个或更多个的任何组合：
95.·
百叶窗202(在该图中为卷轴百叶窗)，其将位于空腔18中并且更特别地位于空腔18b中；
96.·
风扇204，其位于子面板200的空腔206中；
97.·
主处理器208，其也位于空腔206内；
98.·
电能存储装置210，其可以是呈可再充电电池、超级电容器或电容器组的形式，位于空腔206中；
99.·
电力调节系统212，其可以呈例如逆变器和/或电压或电流调节器的形式，位于空腔206中；
100.·
位于空腔206中的wi-fi或蜂窝/gsm调制解调器214；以及
101.·
至少一个传感器216。
102.百叶窗202能够在打开状态和闭合状态之间操作，在打开状态下，能够使入射光的一部分传输通过建筑单元，在闭合状态下，入射光通过建筑单元的传输被百叶窗202阻挡。百叶窗202在图4e中示出为处于打开状态并且在图4d中处于闭合状态。百叶窗202包括具有在百叶窗处于关闭状态时面向光接收表面的光伏电池(未示出)的部分。因此，百叶窗202在处于闭合状态时可以吸收入射光并发电。
103.应当理解，其他电动装置或者实际上其他非电动装置可以结合在单元10中，即结合在透光面板p中或者在子面板200中。
104.其他电动装置的示例包括：
105.·
泵；
106.·
形成在例如第二面板14上的电致变色的聚合物分散液晶(pdlc)、lcd、电泳电子油墨(e-ink)或其他电激活动态层或涂层；
107.·
光源，其包括集成在面板p内或围绕面板p的框架内的led；
108.·
烟雾检测器；
109.·
视觉显示器，其包括为用于显示视频内容；
110.·
扬声器；
111.·
麦克风；
112.·
相机；
113.·
通风系统，其可以是基于风扇的通风系统、热回收通风系统或自然通风系统，并且可以包括自然通风风门；
114.·
遮光罩(louver)；
115.·
由活性光伏材料组成或结合有活性光伏材料的遮光罩；
116.·
加热器；
117.·
制冷单元；
118.·
马达；
119.·
天线；
120.·
通信接收器和放大器，例如数字收音机、电视；
121.·
遮阳篷；
122.·
窗帘。
123.可以结合在单元10中的传感器的类型的示例包括热量(即温度)传感器、光传感
器/检测器、雨传感器、空气质量传感器(颗粒物质传感器或诸如co或co2传感器之类的气体传感器)、环境光传感器、湿度传感器(其可以是光学的、电容的、电阻的或压阻的传感器)、压力传感器、电池充电传感器、面部或步态识别传感器。这些传感器中的至少一些可以通过wi-fi、蓝牙、zigbee、z-wave、decawave或其他网络方法或协议进行通信。
124.当电动装置是光源时，光源可以位于框架20中并且被布置为照亮层压结构16。光源可以例如呈安装在框架20内的一个或多个led漫射条的形式或者可以采取任何其他合适的形式。由光源产生的光可以被散射：通过三个子嵌板16a、16b和16c中的至少一个；在任意两个彼此相邻的子嵌板16a、16b和16c之间；或者借助在三个子嵌板16a、16b和16c中的任意一个上或在任意两个彼此相邻的子嵌板16a、16b和16c之间的光散射层。如果使用光散射层，则该光散射层可以是pvb夹层17a和17b之一。替代地或附加地，可以在透光面板12和14之一或两者上提供光散射层。光源可以布置成从一个或多个边缘照射层压结构16。光源也可以布置成产生多种不同的光波长，从而可以改变面板p的颜色。波长也可以是用户可选择的和/或可远程编程的，例如通过wi-fi、蓝牙、zigbee、z-wave、decawave或其他联网方法或协议和单元10的处理器用户可选择的和/或可远程编程的。
125.光源可以用于通过使光实质上包含在单元10内(即在透光面板12和14之间)而对面板10着色。这可以在来自光源的光被传输到其中的嵌板16a、16b、16c、层17a、17b、面板12、14用作波导时发生。这在夜间可能特别有效，并且可以用于产生各种视觉效果或用于广告目的。可以操作相同的或替代的光源来为结合了单元10的建筑物提供内部照明。
126.可以结合在单元10中的非电动装置的示例是热交换器，例如，液体可以通过该热交换器被泵送以从单元10a内的空气吸收或传递热量。
127.电连接器218包括但不限于usb插座、电话类型插孔、rca连接器和sma连接器之类，可以位于单元10的在建筑物内部的表面上或能够从该表面接近。连接器218可以连接到单元10内的不同装置或系统，例如电能存储装置、天线、通信接收器。
128.子面板200可以在相对两侧形成有可移除的盖220a、200b。在该实施例中，从使用单元10建造的建筑物的内部可接近的盖220a呈遮光罩面板的形式。这提供了对子面板200的内部以及容纳在其中的装置和系统的访问。呈不透明片材的形式的盖220b可以从建筑物的外部访问，该不透明片材可以例如由铝或复合材料制成。
129.单元10内的电气装置可以布置为自主操作或者可以远程控制。可以提供遥控装置作为完全自主单元10的替代方案，或者可以提供遥控装置以向用户提供超控单元10内的其他自主系统的能力。
130.应当理解，因为每个单元10均是依靠pv电池26和能量存储装置210自供电的，因此在建筑物的建造中使用单元10可以提供显著的节省，因为其避免了对许多电力连接和控制连接以及布线的需求。
131.图5a至图5d示出了所公开的自供电建筑单元的另一实施例，为了便于区分，将该自供电建筑单元标记为单元10a。单元10a的该实施例与图4a至图4e中所示的单元10的实施例的不同之处仅在于其几何形状/配置和结合在单元10a中的电动装置的类型。
132.当从安装单元10a所在的建筑物的外部观察单元10a时，单元10a包括两个子面板，即：在面板p的顶部上的子面板200a和在面板p的左侧的子面板200b(图5a至图5c所示)。子面板200a具有空腔206a，该空腔206a包括co2传感器216a、雨传感器216b、启用wi-fi的自动
控制器214a以及呈电池或超级电容器210的形式的可充电电力存储单元。空腔206a在单元10a的外侧由不透明盖220a封闭。在该实施例中，面板p可以包括例如在面板14的表面的内侧上的电致变色聚合物分散液晶(pdlc)、lcd、电泳电子油墨或其他电激活动态层或涂层，以能够实现自主或远程控制面板的不透明度的变化，并且由此能够改变透过面板p传输的光的强度和/或颜色。
133.子面板200b包括在单元10a的外部上的一组遮光罩224e(参照其在建筑物中的安装)、容纳在内部空腔206b中的机动自然通风风门226、以及在单元10a的内部上的一组通风孔224i(参照其在建筑物中的安装)。子面板200b的面向外部侧设置有不透明的盖220b。
134.在使用中，控制器214a可以被编程，使得当雨传感器216b检测到雨时，控制器214a操作风门226关闭，以阻止雨通过单元10a进入建筑物。通过面板p传输的光的强度和/或颜色再次由控制器214a考虑到感测到的太阳光的强度和入射面板p的角度而自主地控制或者由工作人员通过网站、移动电话应用程序或由wi-fi或其他通信协议连接到控制器214a的笔记本电脑gui远程控制。
135.单元10a(以及实际上单元10的所有实施例)也可以在启用wi-fi的自动控制器214a或相关联的处理器内结合人工智能/自学习能力。这将使单元10/10a能够根据工作人员/居住者的喜好而自动调整各种可控方面，诸如照明、光传输特性(例如电致变色或电泳层或涂层，或百叶窗设置)和通风控制。在这种情况下，单元10/10a包括识别工作人员/居住者的能力，例如通过面部或步态识别、指纹、虹膜扫描、语音或它们的任何组合来识别。
136.图6a至图6d示出了所公开的自供电建筑单元的另一实施例，该自供电建筑单元呈自供电自动平开窗10b的形式。窗10b包括外框228，面板p装配在该外框228中。外框228内还设置有电机230、启用wi-fi的处理器/控制器214b以及呈电池或超级电容器210的形式的电力存储装置，该电力存储装置从面板p内的pv电池接收电力。面板p可以可以自动地或通过遥控装置从外框228打开和关闭。雨感测和学习算法可以根据天气状况和/或居住者偏好自动打开和关闭窗。平开窗10a可以容易地改装到现有结构中。
137.图7(a)示出了自供电建筑单元的另一实施例。图7(a)示出了包括顶部面板702和底部面板704的窗面板700。顶部面板702和底部面板704由间隔件706和空腔713间隔开，空腔713填充有空气或诸如氙气或氪气之类的惰性气体，或者空腔713是顶部面板702和底部面板704之间的真空并且使用硅基化合物708密封。在优选实施例中，底部面板704具有至少一个低辐射涂层。自供电建筑单元700包括沿着窗面板702的边缘部分定位的至少一系列双面太阳能电池710。此外，在该实施例中，自供电建筑单元700包括电动装置，该电动装置以具有动态可切换的透光特性的层712的形式提供。例如，该层可以从不透明状态切换到非散射透明状态或阴影或着色的各种中间状态。该层在该实施例中是电致变色层，但另选地也可以是聚合物分散液晶(pdlc)、lcd、电泳电子油墨、悬浮粒子装置(spd)或另外的电激活动态层。
138.图7(b)示出了自供电建筑单元的另一实施例。图7(b)示出了包括顶部面板702和底部面板704的窗面板701。顶部面板702和底部面板704由间隔件706和706a间隔开，并且空腔713和713a填充有空气，或者在优选实施例中空腔713和713a填充有诸如氙气或氪气之类的惰性气体，或者空腔713和713a在顶部面板702和底部面板704之间采用真空，并且使用硅基化合物708密封。在优选实施例中，底部面板704具有至少一个低辐射涂层。自供电建筑单
元701包括沿着窗面板702的边缘部分定位的至少一系列双面太阳能电池710。此外，在该实施例中，自供电建筑单元701包括电动装置，该电动装置以具有动态可切换的透光特性的层712的形式提供。例如，该层可以从不透明状态切换到非散射透明状态或阴影或着色的各种中间状态。该层在该实施例中是电致变色层，但另选地也可以是聚合物分散液晶(pdlc)、lcd、电泳电子油墨、悬浮粒子装置(spd)或另外的电激活动态层。此外，在该实施例中，自供电建筑单元700a包括悬浮涂敷膜714。可以选择悬浮涂敷膜174以最大化或最小化通过自供电建筑单元的太阳热增益。在该实施例中，悬浮涂敷膜714具有涂敷到至少一个主表面的涂层，并且这些涂层被选择为既反射ir辐射的一部分还反射uv辐射的一部分。
139.图7(c)示出了自供电建筑单元的另一实施例。图7(c)示出了包括顶部面板702、中间面板702a和底部面板704的窗面板701a。顶部面板702和中间面板702b由间隔件706a间隔开，并且所形成的空腔由硅树脂化合物708密封。中间面板702a和底部面板704由间隔件706b、706c间隔开，并且硅树脂化合物708密封所形成的空腔。空腔713、713a和713b填充有空气，或者在优选实施例中填充有诸如氙气或氪气之类的惰性气体，或者在中间面板702a和底部面板704之间采用真空。底部面704具有低发射率涂层。一系列双面太阳能电池710沿着窗面板702的每个边缘部分定位。此外，在该实施例中，自供电建筑单元701a包括电动装置，该电动装置以具有动态可切换的透光特性的层712的形式提供。该层可以从不透明状态切换到非散射透明状态或阴影或着色的各种中间状态。在该实施例中，所述层是电致变色层，但是另选地也可以是聚合物分散液晶(pdlc)、lcd、电泳电子油墨、悬浮粒子装置(spd)或另外的电激活动态层。此外，类似于参照图7(b)描述的建筑单元701，自供电建筑单元701a包括悬浮涂敷膜714。悬浮涂敷膜714具有涂敷到至少一个主表面的涂层并且这些涂层被选择为既反射ir辐射的一部分还反射uv辐射的一部分。
140.图8示出了根据另一实施例的建筑系统800，其中例如根据上述实施例的一个或多个建筑单元可以响应于用户动作而被远程控制，或者基于从建筑单元的一个或多个传感器接收的信息、外部信息(例如天气信息)和/或居住者偏好例如使用机器学习/人工智能来自主地控制。
141.在本示例中，系统800包括：三个自供电建筑单元802a、802b、802c，每个自供电建筑单元802a、802b、802c根据上述实施例提供；以及控制器804，该控制器804与三个自供电建筑单元802a、802b、802c进行网络通信。控制器804被布置成远程控制建筑单元802a、802b、802c的一个或多个电动装置的操作。
142.在一个具体实施例中，控制器804使用云计算服务平台远程实现，例如使用亚马逊网络服务(aws)上的linux服务器来实现，控制器804通过诸如因特网806的广域网和将建筑单元802a、802b、802c连接到因特网的本地无线网络，与三个建筑单元802a、802b、802c无线通信。
143.控制器704使用控制系统808实现，该控制系统808被布置为管理对建筑单元电动装置的控制并提供可以使用任何合适的计算装置(诸如个人计算机809和智能手机811)访问的用户界面。该示例中的控制系统808被布置为响应于直接从用户(例如使用个人计算机809或智能手机811)接收的指令来控制建筑单元电动装置，并且基于定义的标准(诸如一个或多个阈值)或使用机器学习/人工智能自主地控制建筑单元电动装置。
144.在该示例中，控制器804能够使用至少一种学习算法810来控制建筑单元电动装
置，该学习算法810接收来自建筑单元上的传感器的数据(该数据诸如为例如来自第三方供应商的天气信息之类的外部信息)以及用户偏好，并作为响应向建筑单元电动装置产生控制指令，例如导致调整至少一个建筑单元的面板的不透明度和/或至少一个建筑单元的百叶窗的位置的控制指令。
145.在本示例中，控制系统808使用node-red编程接口来实现，并且学习算法是深度q强化学习(rl)算法、诸如深度确定性策略梯度(ddpg)算法，但是应理解的是能够设想其他实现方式。
146.还应该理解，虽然本实施例包括三个建筑单元802a、802b、802c，但是系统800可以包括任何其他数量的建筑单元，诸如仅一个建筑单元，或者三个以上的建筑单元。
147.系统800还包括数据接口812，在该示例中，数据接口812也使用诸如由亚马逊网络服务(aws)提供的云服务来实现。数据接口812充当建筑单元802a、802b、802c和远程控制器804之间的代理(broker)，因为数据接口812促进了建筑单元和控制系统808之间的加密轻量级协议消息的通信。在该示例中，数据接口812使用消息队列遥测传输(mqtt)协议，但是将理解的是，可以想到任何合适的通信协议。
148.数据接口812还管理从传感器(在该示例中为在云服务平台处的传感器)接收的传感器数据814的存储。
149.在图8所示的示例中，建筑单元802a、802b、802c的传感器例如通过为每个建筑单元提供wi-fi接口来启用wi-fi。
150.在本示例中，每个建筑单元中的传感器216包括co2传感器、雨传感器、温度传感器、光传感器/检测器、环境光传感器、空气质量传感器、湿度传感器和/或面部或步态识别传感器，但是将理解的是，可以想到任何合适的传感器。
151.建筑单元中的传感器216感测与传感器相关联的相应参数，并且指示所感测的参数的信号通过wi-fi或其他通信协议和互联网806发送到数据接口812以存储在云服务器处。控制器804然后访问所存储的传感器数据814并且基于传感器数据814确定是否对建筑单元电动装置进行任何改变。例如，控制器804可以基于传感器数据是否超过使用控制系统808的接口设置的相应阈值水平做出决定，并且如果超过阈值，则自动向一个或多个建筑单元发送控制信号以改变一个或多个电动装置。
152.将理解的是，代替在云服务器上实现控制器804和数据接口812以及在云服务器上存储传感器数据814，控制器804和数据接口812可以使用任何合适的支持远程网络的计算装置来实现，其中传感器数据814例如存储在计算装置处。
153.控制系统808的用户界面可以包括仪表板(dashboard)，当用户使用计算装置访问控制系统808时将该仪表板呈现给用户。仪表板可以用于直接控制单独或选定组中的建筑单元电动装置，设置待用于自动控制建筑单元电动装置的阈值，以及设置待由机器学习算法810使用的参数。例如，机器学习设定点可以针对房间中的期望温度、期望的房间湿度或最大co或co2水平来定义。
154.仪表板还可以显示指示当前可适用的传感器数据的信息，诸如建筑单元附近的当前温度、建筑单元附近的当前风速以及指示建筑单元电动装置中的一个或多个的状态的信息(诸如当前的不透明度级别、当前的盲位置等)。
155.在特定示例中，控制系统808的仪表板可以用于设置23℃的室温设定点。当温度传
感器感测到由控制器804确定为高于或低于23℃的温度时，控制系统808使用学习算法810生成控制指令并将其发送到特定的建筑单元电动装置，以使温度靠近所需的设定点。例如，建筑单元802a、802b、802c中的一个或多个的通风系统可以打开、向上或向下，建筑单元802a、802b、802c中的一个或多个的不透明度可以改变，和/或建筑单元802a、802b、802c中的一个或多个的一个或多个百叶窗被打开或关闭特定量。
156.在本实施例中，学习算法是强化学习(rl)类型的算法，其中使用奖励函数来训练算法，但是将理解的是，其他布置也是可能的。在本示例中，在启用一个或多个电动装置之后，并且根据由控制器804随后接收到的传感器数据是构成积极奖励还是消极奖励，控制器804逐步学习如何有效地启动一个或多个电动装置，以控制房间的内部温度。
157.在特定示例中，一个或多个建筑单元配备有电池充电传感器并且控制器804接收指示电池电量低的电池充电传感器数据，控制器804可以进一步被布置成控制一个或多个电动装置的操作以保持在一种特定状态从而节省电力，并且控制器804可以被布置为在这些情况下自动减少学习算法奖励。
158.尽管已经描述了多个特定实施例，但是应当理解，所公开的单元10可以以许多其他形式来体现。例如，单元10的光透射和发电部分p可以具有除了矩形之外的构造。此外，结合在单元中以将红外线和紫外线辐射侧向地引向框架20的布置16不需要包括本文描述和示出的三个层，并且可以例如形成为单层。部分p可以采用例如在pct/au2012/000778、pct/au2012/000787和pct/au2014/000814中的任何一个中描述的形式，他们的内容通过引用并入本文。
159.在整个本说明书中对背景技术的任何讨论都不应被视为承认此类背景技术是现有技术，此类背景技术也不是广为人知的或构成澳大利亚或世界范围内本领域的公知常识的一部分。
160.在所附的权利要求和前面的描述中，除非上下文由于表达语言或必要的暗示而另有要求，否则“包含”和诸如“包括”或“包括有”的变体以包含的意义使用，即指定所述特征的存在但不排除如本文所公开的实施例的进一步特征的存在或附加。