CN101122149A - 工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种节能建筑，特别是指按着用户要求的使用功能以工厂化生产的一种模块化、组合式太阳能一体化生态节能建筑。本发明生产的太阳能一体化生态节能建筑，本发明的建筑包括工厂化生产的太阳能集热器保温屋顶、薄膜太阳能电池保温屋顶、太阳能发电幕墙及主墙面，上述各组件均固定在建筑主钢架上成一体式结构，建筑内设有太阳能蓄热转换器，其通过管道与太阳能集热器保温屋顶连接。该建筑将通过光－热转化的热能储存于太阳能转换器中，为建筑物提供热能(供热、采暖、空调)，通过光－电转化的电能储存于蓄电池中为建筑物提供电能(照明、动力)，该建筑设计达到能量自给自足。

Description

工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑
技术领域
本发明涉及一种节能建筑，特别涉及按着用户要求的使用功能以工厂化生产的一种模块化、组合式太阳能一体化生态节能建筑。
背景技术
目前，已知的太阳能建筑，都是在建筑物建成后，后安装上去的，是与建筑物完全分离的，即使能为建筑物提供热水、采暖、空调、电能等，但都没能全面做到与建筑物结合成一体，也没达到与建筑物的结构、保温层、维护结构等共用，造成资源、原材料的利用浪费，使建筑物无法享受太阳能集热器和光-电转化系统的保温功能。而太阳能集热器和光-电转化系统、采光系统也无法享受建筑物具备的围护结构的支撑保护，无法实现建筑房屋工厂化生产，造成施工现场占地面积大、污染环境、安装精度低、原材料重复使用的浪费。为推进建筑系统的技术进步，将绿色能源-可再生环保能源用于建筑中，实现太阳能一体化生态建筑的目标，推出此项发明。
发明内容
本发明的目的是，提供一种工厂化生产的房屋实现太阳能一体化生态节能建筑的模块化组合体，它能解决建筑物与太阳能集热系统、发电系统与建筑物的严重脱离，解决建筑物保温层与太阳能集热器转换器不能结合共用的问题，解决了太阳能发电(光-电转换)系统不能与建筑物维护结构结合共用的问题。
为了实现本发明，采用以下技术方案：一体式太阳能生态节能建筑，包括在工厂生产的太阳能集热器保温屋顶、薄膜太阳能电池保温屋顶、太阳能发电幕墙、主墙面，所述太阳能集热器保温屋顶、薄膜太阳能电池保温屋顶、太阳能发电幕墙及主墙面均固定在建筑主钢架上成一体式结构；建筑内设有太阳能蓄热转换器，转换器通过管道与太阳能集热器保温屋顶连接。
所述太阳能集热器保温屋顶由外至内依次为太阳能集热器、高效保温层I及保护壳I；依次将高效保温层I和太阳能集热器置于轻钢骨架I中，再将保护壳I装在轻钢骨架I下面，保护壳I起到固定和装饰作用，其中高效保温层I采用的是导热系数小的聚胺脂或硬质苯板。
所述薄膜太阳能电池保温屋顶由外至内依次为非硅薄膜太阳能电池板、高效保温层II及保护壳II；依次将高效保温层II和非硅薄膜太阳能电池板置于轻钢骨架II中，再将保护壳II装在轻钢骨架II下面，保护壳II起到固定和装饰作用。
所述太阳能发电幕墙由硅薄膜太阳能电池板堆砌而成，硅薄膜太阳能电池板固定在建筑主钢架上，其相互连接采用粘接或插接。
所述主墙面由高效保温墙体模块拼接而成，所述高效保温墙体模块间的空隙用粘合剂填充，粘合剂为本领域技术人员所常用的。
所述高效保温墙体模块由外至内依次为外维护层、高效保温层III及保护壳III；依次将高效保温层III和外维护层置于轻钢骨架III中，再将保护壳III装在轻钢骨架III下面，保护壳III起到固定和装饰作用。
所述太阳能集热器分别通过入管道和出管道与太阳能蓄热转换器连通；入管道上设有截止阀，出管道上设有单向阀。
所述太阳能集热器内填充有高效防冻载热介质，介质为水与防冻液的混合物，介质的作用是低温、汽化、吸热、载热，在液化时放热，液体不结冻。
为了更好地控制电流的传导方向和速度，最好在非硅薄膜太阳能电池板上安装充电控制器，充电控制器通过输电线与蓄电池连接，输电线上设有控制开关。
为了更好地控制电流的传导方向和速度，最好在硅薄膜太阳能电池板上安装充电控制器，充电控制器通过输电线与蓄电池连接，输电线上设有控制开关。
为了使建筑更坚固，建筑主钢架之间采用支架连接装置固定，太阳能集热器保温屋顶、薄膜太阳能电池保温屋顶、太阳能发电幕墙、主墙面与主钢架之间分别通过支架连接装置固定。
本发明建筑的光-热转换系统包括太阳能集热器保温屋顶、太阳能热转换蓄热器。工作原理是：太阳能集热器通过太阳光照射吸收太阳的热能，通过管道传输、分离器分离，将热能输送进太阳能蓄热转换器中储存，为建筑物生活用热(生活用水)及空调、采暖提供热源。
本发明建筑的光-电转换系统包括薄膜太阳能电池保温屋、太阳能发电幕墙、蓄电池。工作原理为：太阳光照射到非硅薄膜太阳能电池板和硅薄膜太阳能电池板上，将太阳的光能转换成电能，电能经充电控制器、控制开关、通过输电线将电能输入到蓄电池中储存，为建筑物生活用电(照明灯)和动力(空调、采暖)提供电能。
本发明的有益效果在于：
1.将工厂化生产的太阳能集热器保温屋顶、薄膜太阳能电池保温屋顶、太阳能发电幕墙、主墙面，太阳能蓄热转换器与建筑本身集于一体，由于上述构件全部在工厂生产施工现场组装，既节省建筑材料又降低工程造价，有效地利用太阳能为建筑物提供能源(热能、电能)，又有利于环保及生态保护。
2.通过太阳能集热器保温屋顶及太阳能蓄热转换器的设计，节省材料，有效利用阳光进行光热转换，为建筑物提供热能。
3.通过建筑中薄膜太阳能电池保温屋顶及太阳能发电幕墙的设计，充分利用阳光进行光电转换，为建筑物提供电源。
5.建筑的主墙体采用模块式，便于生产、运输、安装及拆卸。
6.实现了建筑物墙体、屋顶、幕墙、屋架工厂化生产，可改善施工条件，减少对建筑施工环境的损坏，节省建筑用地和建筑用工，缩短建设周期。
附图说明
图1是本发明建筑的整体结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是太阳能集热器保温屋顶的结构示意图；
图4是图3的A-A剖视图；
图5是本发明建筑的光-热转换系统图；
图6是薄膜太阳能电池保温屋顶的结构示意图；
图7是图6的B-B剖视图；
图8是太阳能发电幕墙的结构示意图；
图9是图8的C-C剖视图；
图10是本发明建筑的光-电转换系统图；
图11是图2的D-D剖视图，为高效保温墙体模块的剖视图。
图中，1、太阳能集热器保温屋顶；2、薄膜太阳能电池保温屋顶；3、太阳能发电幕墙；4、太阳能蓄热转换器；5、高效保温墙体模块；6、建筑主钢架；7、支架连接装置；8、粘合剂；9、充电控制器；10、输电线；11、蓄电池；12、控制开关；1.1、太阳能集热器；1.2、高效保温层I；1.3、保护壳I；1.4、轻钢骨架I；1.5、介质；1.6、截止阀；1.7、单向阀；1.8、入管道；1.9、出管道；1.10、分离器；2.1、非硅薄膜太阳能电池板；2.2、高效保温层II；2.3、保护壳II；2.4、轻钢骨架II；3.1、硅薄膜太阳能电池板；5.1、外维护层；5.2、高效保温层III；5.3、保护壳III；5.4、轻钢骨架III；
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例所述的太阳能一体化生态节能建筑包括在工厂生产的太阳能集热器保温屋顶1、薄膜太阳能电池保温屋顶2、太阳能发电幕墙3、主墙面，所述太阳能集热器保温屋顶1、薄膜太阳能电池保温屋顶2、太阳能发电幕墙3及主墙面均固定在建筑主钢架6上成一体式结构；建筑内安装有通过管道与太阳能集热器保温屋顶1连接太阳能蓄热转换器4。建筑主钢架6之间以及太阳能集热器保温屋顶1、薄膜太阳能电池保温屋顶2、太阳能发电幕墙3、主墙面与建筑主钢架6之间均通过支架连接装置7固定。主墙面由高效保温墙体模块5拼接而成，高效保温墙体模块间的空隙用粘合剂8填充，粘合剂为本领域技术人员所公知的。太阳能发电幕墙3由硅薄膜太阳能电池板3.1堆砌而成，硅薄膜太阳能电池板3.1固定在建筑物钢架6上，其相互连接采用粘接或插接。
如图3、图4所示，太阳能集热器保温屋顶1由外至内依次为太阳能集热器1.1、高效保温层I1.2及保护壳I1.3；依次将高效保温层I和太阳能集热器置于轻钢骨架I1.4中，再将保护壳I装在轻钢骨架I下面。太阳能集热器1.1分别通过入管道1.8和出管道1.9与太阳能蓄热转换器4连通；入管道1.8上安装有截止阀1.6，出管道1.9上安装有单向阀1.7。
本发明的光-热转换系统主要由太阳能集热器保温屋顶1和太阳能热转换蓄热器4完成，如图5所示，①太阳能集热器1.1通过太阳光照射吸收太阳的热能，使介质由液体转化成汽体，汽、液混合物(含大部分汽体，小部分液体)经出管道1.9传送至分离器1.10，在分离器中的汽体、液体完成分离后，将汽体传输至蓄热转换器4中储存；②蓄热转换器中的汽体经过放热后降温部分汽体转换成液体，为使热能不断保存在蓄热转换器4中，蓄热转化器4中的汽、液混合物(含大部分液体，小部分汽体)经分离器1.10分离，液体经入管道1.8传输至太阳能集热器1.1，往复上述步骤①②，储存在蓄热转换器4中的热能可作为建筑物生活用热(生活用水)及空调、采暖的热源。装在入管道上的截止阀1.6和装在出管道上的单向阀1.7用来控制气、液混合物的流速，所用分离器为本领域技术人员公知技术，太阳能集热器内填充有高效防冻载热介质1.5，介质可以为水或防冻液或水与防冻液的混合物(高效防冻载热介质的作用？)，以水与防冻液的比例为3∶7的混合物为佳。
如图6、图7所示，薄膜太阳能电池保温屋顶2由外至内依次为非硅薄膜太阳能电池板2.1、高效保温层II2.2及保护壳II2.3；依次将高效保温层II和非硅薄膜太阳能电池板置于轻钢骨架II2.4中，再将保护壳II装在轻钢骨架II下面；非硅薄膜太阳能电池板2.1上装有充电控制器9，充电控制器9与非硅薄膜太阳能电池板2.1的两极相连接。
如图8、图9所示，太阳能发电幕墙3由硅薄膜太阳能电池板3.1堆砌而成，硅薄膜太阳能电池板3.1固定在建筑主钢架6上，其相互连接采用粘接或插接；硅薄膜太阳能电池板3.1上装有充电控制器9，充电控制器9与硅薄膜太阳能电池板3.1的两极相连接。
本发明的光-电转换系统主要由薄膜太阳能电池保温屋顶2、太阳能发电幕墙3和蓄电池11完成，如图10所示，非硅薄膜太阳能电池板2.1上的充电控制器9通过输电线10与蓄电池11连接，输电线10上设有控制开关12；硅薄膜太阳能电池板3.1上的充电控制器9也通过输电线10与蓄电池11连接，输电线10上也设有控制开关12。其工作过程为：当太阳光照射到非硅薄膜太阳能电池板2.1和硅薄膜太阳能电池板3.1上时，非硅薄膜太阳能电池板2.1和硅薄膜太阳能电池板3.1将太阳的光能转换成电能，沿输电线10将电能输入到蓄电池11中储存，安装在非硅薄膜太阳能电池板2.1的充电控制器9用于控制电流只能由电池板2.1到蓄电池11的单向传导，安装在硅薄膜太阳能电池板3.1上的充电控制器9用于控制电流只能由电池板2.1到蓄电池11的单向传导；连通电池板2.1和蓄电池11的输电线上的控制开关12，当电池板2.1发电时，控制开关12开启；反之，控制开关12关闭；连通电池板3.1和蓄电池11的输电线上的控制开关12，当电池板3.1发电时，控制开关12开启；反之，控制开关12关闭。储存在蓄电池11中的电能可作为建筑物生活用电(照明灯)和动力(空调、采暖)的电能。
如图11所示，为高效保温墙体模块的在图1中所示图的D-D剖视图，高效保温墙体模块5由外至内依次为外维护层5.1、高效保温层III5.2、保护壳III 5.3；依次将高效保温层III和外维护层置于轻钢骨架III5.4中，再将保护壳III装在轻钢骨架III下面。
在工厂生产施工现场安装时，将建筑主钢架6立于砼基础之上，由支架联接装置7固定联接，依次将高效保温墙体模块，太阳能发电幕墙(模块)，薄膜太阳能电池保温屋顶(模块)，太阳能集热器保温屋顶(模块)通过支架连接装置7进行组装联接、固定，配置上不同规格的门窗，即完成工厂化生产太阳能一体化生态节能建筑的安装。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述建筑包括在工厂生产的太阳能集热器保温屋顶(1)、薄膜太阳能电池保温屋顶(2)、太阳能发电幕墙(3)、主墙面，所述太阳能集热器保温屋顶(1)、薄膜太阳能电池保温屋顶(2)、太阳能发电幕墙(3)及主墙面均固定在建筑主钢架(6)上成一体式结构；建筑内设有太阳能蓄热转换器(4)，其通过管道与太阳能集热器保温屋顶(1)连接。
2.根据权利要求1所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述太阳能集热器保温屋顶(1)由外至内依次为太阳能集热器(1.1)、高效保温层I(1.2)及保护壳I(1.3)；依次将高效保温层I和太阳能集热器置于轻钢骨架I(1.4)中，再将保护壳I装在轻钢骨架I下面。
3.根据权利要求1所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述薄膜太阳能电池保温屋顶(2)由外至内依次为非硅薄膜太阳能电池板(2.1)、高效保温层II(2.2)及保护壳II(2.3)；依次将高效保温层II和非硅薄膜太阳能电池板置于轻钢骨架II(2.4)中，再将保护壳II装在轻钢骨架II下面。
4.根据权利要求1所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述太阳能发电幕墙(3)由硅薄膜太阳能电池板(3.1)堆砌而成，硅薄膜太阳能电池板(3.1)固定在建筑主钢架(6)上，其相互连接采用粘接或插接。
5.根据权利要求1所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述主墙面由高效保温墙体模块(5)拼接而成，所述高效保温墙体模块(5)间的空隙用粘合剂(8)填充。
6.根据权利要求5所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述高效保温墙体模块(5)由外至内依次为外维护层(5.1)、高效保温层III(5.2)及保护壳III(5.3)；依次将高效保温层III和外维护层置于轻钢骨架III(5.4)中，再将保护壳III装在轻钢骨架III下面。
7.根据权利要求2所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述太阳能集热器(1.1)分别通过入管道(1.8)和出管道(1.9)与太阳能蓄热转换器(4)连通；入管道(1.8)上设有截止阀(1.6)，出管道(1.9)上设有单向阀(1.7)。
8.根据权利要求2或7所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述太阳能集热器内填充有高效防冻载热介质(1.5)，介质为水与防冻液的混合物。
9.根据权利要求3所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述非硅薄膜太阳能电池板(2.1)上设有充电控制器(9)，充电控制器(9)通过输电线(10)与蓄电池(11)连接，输电线(10)上设有控制开关(12)。
10.根据权利要求4所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述硅薄膜太阳能电池板(3.1)上设有充电控制器(9)，充电控制器(9)通过输电线(10)与蓄电池(11)连接，输电线(10)上设有控制开关(12)。
11.根据权利要求1所述的工厂化生产的太阳能一体化生态节能建筑，其特征在于：所述建筑主钢架(6)之间通过支架连接装置(7)固定，太阳能集热器保温屋顶(1)、薄膜太阳能电池保温屋顶(2)、太阳能发电幕墙(3)、主墙面与主钢架(6)之间分别通过支架连接装置(7)固定。
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Open date: 20080213