CN103382786A - 节能环保的多功能智能建筑及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保节能多功能智能建筑及其控制系统，主要解决现有建筑结构及内部设施不能高效节能环保，不能根据需求调节室内环境以及不具有自清洁功能的技术问题。本发明通过采用包括建筑框架主体、太阳能利用模块、室内气氛调节模块、室内有害气体模块以及室内环境自清洁模块，所述的太阳能利用模块嵌入玻璃幕墙或者建筑外墙的窗户中，转化的太阳能能量用于室内环境调节以及驱动用于照明保暖设备，室内环境自清洁模块采用具有温度敏感或光敏感杀菌涂料室内涂层，所述多功能智能建筑控制系统包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块的技术方案，较好地解决了上述技术问题，可用于智能建筑的设计和建设中。

Description

节能环保的多功能智能建筑及其控制系统

技术领域

本发明涉及一种节能环保的多功能智能建筑及其智能控制系统。

背景技术

随着社会的发展，环境的可持续性发展已成为全球最热门的话题,建筑能耗在能源消耗中占据相当大的比重，降低建筑能耗，使建筑如何与环境和谐相互是人们一直都在都在探讨和寻求的目标。节能环保的多功能智能建筑正是以其自然与人工的和谐统一，力求为人们创造一个舒适、健康的生活环境。

目前大型办公或居住场所中，由于人口密集，长时间积累，容易造成室内的氧气浓度降低，不利于人的健康工作。又由于现代建筑中，装修材料的化学加工，使其在室内逐渐释放出有毒有害气体，影响人的健康生活。室内环境细菌超标，也影响建筑内的人员健康。

在我国绝大多数的既有建筑中，90%以上属于高耗能建筑。而在高耗能建筑中，绝大部分是因为门窗和幕墙能源消耗就占了一大半。正如业内人士分析，建筑节能的关键是门窗节能。

现有建筑设计中，并没有把节能环保和舒适宜居很好地结合达到建筑中。

中国专利CN101344956涉及智能建筑分布式异构系统集成方法，包括有数据统一管理装置、服务提供装置、电力供应系统、内部网络、消防系统、公共网络、客户终端装置，其中客户终端装置通过公共网络与内部网络连接，数据统一管理装置、电力供应系统、消防系统通过内部网络及服务提供装置连接，实现智能建筑中数据统一管理装置、电力供应系统和消防系统之间的信息共享。该发明结合CORBA和移动Agent技术生成一个可移动的中间件对象，实现对整个智能建筑中各个子系统的无缝访问，即实现智能建筑中分布式异构系统之间信息共享，能从整体上管理、分析各子系统中的数据，可进行相互协调，实现整个建筑的智能化。但是，该发明的建筑并没有节能环保的功能。

中国专利200820172311涉及一种基于网络的建筑能量管理、调度与控制系统，包括有位于下层的能量数据监测调度分配装置，位于中层的对下层信息融合、数据挖掘和区域通信与管理的数据管理装置，位于上层的对数据进行优化处理并下传优化方案的执行装置，三层装置通过以太连接；所述的能量数据监测调度分配装置包括有能量检测控制器、能量平衡探测器、能量调度控制服务器、阀门及各种传感器。主要创新点为：（１）该系统不但能够监测建筑物内各能耗系统设备运行状况，而且能够监测实际能量需求。（２）对能量的使用进行细化管理、调度与控制，实现最大程度的节能。（３）基于ＩＰ网络技术，利用建筑物的综合布线进行系统构建，无须进行大量布线，既符合建筑智能化发展趋势，又降低了成本，易于进行推广。（４）涵盖了智能建筑中传统楼宇自动化系统和集成系统的功能，是新一代的楼宇自控系统。该发明的建筑并没有节能环保的功能，有没有调节室内气氛的功能，也没有抗菌的功能。

还有些专利公开了一种基于网络的建筑能量管理、调度与控制系统，其特征在于：位于上层的对数据进行优化处理并下传优化方案的执行装置， 三层装置通过以太连接；所述的能量数据监测调度分配装置包括有能量检测控制器、 能量平衡探测器、能量调度控制服务器、阀门、温度传感器、湿度传感器、照度传 感器、感知传感器、电量传感器。该控制系统并没有控制节能环保的模块工作。

中国专利20071007034公开一种基于LON总线技术的现场总线楼宇综合控制系统，其由LonWorks/IP服务器、Internet服务器、LON DDC控制器、LNS服务端、远程客户端组成，本系统采用智能建筑管理系统即IBMS智能建筑管理系统两级网络和三层管理的典型结构，即采用现场总线网即LonWorks总线网络和由客户端/服务器结构构成的局域网两级网络结构，现场DDC直接数字控制器控制、过程管理服务器、远程客户管理三层管理结构。本系统具有结构完整、技术先进、直观形象和覆盖面广的特点。本发明适用于高校《楼宇自动化技术与应用》、《楼宇自动化系统集成技术》等课程的现场总线楼宇综合控制系统中。

现有文献都没有公开建筑节能、环保、调节室内气氛、去除有害气体、抗菌、智能一体化控制的智能建筑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有建筑不能更好的节能、环保，不能调节室内气氛、不能去除有害气体、室内不抗菌的问题，提供一种新的节能环保的多功能智能建筑，该建筑具有节能、环保，能调节室内气氛、能去除有害气体、室内墙壁抗菌的优点。

本发明所要解决的技术问题之二是现有建筑控制系统，控制复杂，不具有节能环保、调节室内气氛的控制功能的问题，提供一种智能建筑控制系统，该控制系统具有节能环保抗菌、调节室内气氛的控制功能，控制过程具有高度智能化的优点。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种节能环保的多功能智能建筑，包括建筑框架主体、太阳能利用模块、室内空气调节模块、照明保暖模块和智能控制系统；所述的太阳能利用模块嵌入玻璃幕墙或者建筑外墙的窗户中，转化的太阳能能量用于驱动室内空气调节以及照明保暖模块，室内空气调节模块包括至少一组制氧机；智能控制系统包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块。

上述技术方案中，优选的技术方案为：所述的室内空气调节模块包括2~1000组制氧机，太阳能利用模块产生的能量通过智能控制系统分配后，用于驱动室内空气调节模块中的制氧机。更优选的技术方案为：所述的室内空气调节模块包括5~50组制氧机，太阳能利用模块产生的能量通过智能控制系统分配后，用于驱动室内空气调节模块中的制氧机室内中央空调系统。

上述技术方案中，制氧机中填充5A分子筛，氧气的出口浓度达到95%以上，通过控制制氧机的工作效率，是室内空气中氧气浓度在22%以上。

上述技术方案中，优选的技术方案为：智能控制系统中还包括具有监测室内氧气浓度的传感器，当室内氧气浓度低于设定下限值时，智能控制系统启动室内空气调节模块中的制氧机工作，当室内氧气浓度高于设定上限值时，智能控制系统指令制氧机停止工作。

上述技术方案中，优选的技术方案为：所述的智能建筑还包括室内有害气体处理模块，通过智能控制系统控制，所述的有害气体处理模块包括室内空气循环系统和至少一组含有吸附材料的吸附分离塔。更优选的技术方案为：所述的有害气体处理模块包括室内空气循环系统和4-10组含有吸附材料的吸附分离塔。

上述技术方案中，优选的技术方案为：有害气体处理模块包含所述的吸附材料为活性炭、分子筛、氧化铝、高分子吸附树脂中的至少一种。更优选的技术方案为：吸附材料为活性炭、4A分子筛、3A分子筛、5A分子筛、13X分子筛、10X分子筛。

上述技术方案中，优选的技术方案为：智能控制系统包含至少一个检测一氧化碳、臭氧、二氧化碳、硫化氢、甲醛、苯类芳烃、卤代烷烃有害气体浓度的传感器，当上述的任意一种有害气体浓度超过设定范围值时，智能控制系统启动有害气体处理模块工作，室内空气循环系统是室内空气强制循环通过含有吸附材料的吸附分离塔，分离有害气体。所述的卤代烷烃为为二氯甲烷、三氯甲烷等气体。

上述技术方案中，优选的技术方案为：有害气体处理模块和室内空气调节模块串联或并联在一起，当有害气体浓度超过设定范围值时，智能控制系统同时启动有害气体处理模块和室内空气调节模块工作，增加室内氧气浓度，降低有害气体浓度。

更优选的技术方案为：有害气体处理模块和室内空气调节模块并联在一起，当有害气体浓度超过设定范围值时，室内空气调节模块和有害气体吸附模块同时工作。

上述技术方案中，优选的技术方案为：所述的智能建筑还包括室内环境自清洁模块，由智能控制系统控制，室内环境自清洁模块采用具有温度敏感或光敏感的杀菌涂层附着于室内墙壁上。

上述技术方案中，优选的技术方案为：室内环境自清洁模块含有涂覆于智能建筑的室内墙壁上杀菌涂料或者固定在所述的智能建筑的室内墙壁上杀菌壁纸，杀菌涂料或杀菌壁纸中含有温度敏感的纳米金属颗粒，当室内需要杀菌时，智能控制系统通过调节室内或者智能建筑的墙壁温度，激活室内环境自清洁模块工作。

上述的杀菌涂料中含有纳米的氧化锌、氧化钛、氧化铜、氧化银颗粒，控制纳米颗粒的粒度，使其活性在25-36℃杀菌效果达到最佳。

上述技术方案中，优选的技术方案为：在所述的智能建筑的玻璃幕墙及窗户的边框中，填充中空玻璃分子筛，用于吸附水蒸汽，降低热量扩散，隔音防潮。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种用于控制上文所述的智能建筑的智能控制系统，包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块，数据监测模块通过控制室内的传感器，采集实时信号反馈与数据管理模块和调度分配模块，数据管理模块自动运行数据的逻辑判断，当满足控制条件时，指令传输到智能控制模块，发出控制指令，调度分配模块综合调节多条指令的控制顺利，远程控制模块通过无线数据传输系统实行远程控制智能控制模块，上述各个模块的数据耦合反馈，完成所述的智能建筑的智能控制。

本发明的智能建筑由于结合了太阳能利用模块、室内空气调节模块、照明保暖模块和智能控制系统、有害气体处理模块和室内环境自清洁模块，具有节能、环保、调节室内氧气浓度、杀菌、吸附有害气体的功能，智能控制系统结合上述几个功能模块，实现了智能控制的功能，具有操作控制简单，智能化程度高的优点，经测算，本发明的智能建筑比现有建筑节能10%以上，并具有环保、适宜居住的功能，具有显著地技术进步。

下面通过具体实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

一种节能环保的多功能智能建筑，包括建筑框架主体、太阳能利用模块、室内空气调节模块、照明保暖模块和智能控制系统；所述的太阳能利用模块嵌入玻璃幕墙或者建筑外墙的窗户中，转化的太阳能能量用于驱动室内空气调节以及照明保暖模块，室内空气调节模块包括至少一组制氧机；智能控制系统包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块。

智能控制系统中具有监测室内氧气浓度的传感器，当室内氧气浓度低于设定下限值时，智能控制系统启动室内空气调节模块中的制氧机工作，当室内氧气浓度高于设定上限值时，智能控制系统指令制氧机停止工作。

所述的室内空气调节模块包括10组制氧机，太阳能利用模块产生的能量通过智能控制系统分配后，用于驱动室内空气调节模块中的制氧机。制氧机中填充5A分子筛，氧气的出口浓度达到96%，通过控制制氧机的工作效率，室内空气中氧气浓度在22.5%。

经模拟计算，该智能建筑比现有建筑节能11%。

【实施例2】

一种节能环保的多功能智能建筑，包括建筑框架主体、太阳能利用模块、室内空气调节模块、照明保暖模块、室内有害气体处理模块和智能控制系统；所述的太阳能利用模块嵌入玻璃幕墙或者建筑外墙的窗户中，转化的太阳能能量用于驱动室内空气调节以及照明保暖模块，室内空气调节模块包括至少一组制氧机；智能控制系统包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块。

通过智能控制系统控制，所述的有害气体处理模块包括室内空气循环系统和至少一组含有吸附材料的吸附分离塔。更优选的技术方案为：所述的有害气体处理模块包括室内空气循环系统和6组含有吸附材料的吸附分离塔。有害气体处理模块包含所述的吸附材料为活性炭。智能控制系统包含至少一个检测一氧化碳气体浓度的传感器，当一氧化碳浓度超过设定范围值时，智能控制系统启动有害气体处理模块工作，室内空气循环系统是室内空气强制循环通过含有吸附材料的吸附分离塔，分离有害气体。经模拟计算，该智能建筑比现有建筑节能10%。

【实施例3】

一种节能环保的多功能智能建筑，包括建筑框架主体、太阳能利用模块、室内空气调节模块、照明保暖模块、室内有害气体处理模块、室内环境自清洁模块和智能控制系统；所述的太阳能利用模块嵌入玻璃幕墙或者建筑外墙的窗户中，转化的太阳能能量用于驱动室内空气调节以及照明保暖模块，室内空气调节模块包括至少一组制氧机；智能控制系统包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块。

有害气体处理模块和室内空气调节模块并联在一起，当有害气体浓度超过设定范围值时，智能控制系统同时启动有害气体处理模块和室内空气调节模块工作，增加室内氧气浓度，降低有害气体浓度。

所述的智能建筑还包括室内环境自清洁模块，由智能控制系统控制，室内环境自清洁模块采用具有温度敏感的含纳米氧化银的杀菌涂料附着于室内墙壁上。

【实施例4】

一种节能环保的多功能智能建筑，包括建筑框架主体、太阳能利用模块、室内空气调节模块、照明保暖模块、室内有害气体处理模块、室内环境自清洁模块和智能控制系统；

室内环境自清洁模块含有固定在所述的智能建筑的室内墙壁上杀菌壁纸，杀菌壁纸中含有温度敏感的纳米金属氧化锌颗粒，当室内需要杀菌时，智能控制系统通过调节室内或者智能建筑的墙壁温度，激活室内环境自清洁模块工作。在所述的智能建筑的玻璃幕墙及窗户的边框中，填充中空玻璃分子筛，用于吸附水蒸汽，降低热量扩散，隔音防潮。

【实施例5】

一种用于控制上文所述的智能建筑的智能控制系统，包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块，数据监测模块通过控制室内的传感器，采集实时信号反馈与数据管理模块和调度分配模块，数据管理模块自动运行数据的逻辑判断，当满足控制条件时，指令传输到智能控制模块，发出控制指令，调度分配模块综合调节多条指令，远程控制模块通过无线数据传输系统实行远程控制智能控制模块，上述各个模块的数据相互耦合反馈，完成所述的智能建筑的智能控制。

【实施例6】

一种节能环保的多功能智能建筑，包括建筑框架主体、太阳能利用模块、室内空气调节模块、照明保暖模块、室内有害气体处理模块、室内环境自清洁模块和智能控制系统；

所述的智能建筑的智能控制系统，包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块，数据监测模块通过控制室内的传感器，采集实时信号反馈与数据管理模块和调度分配模块，数据管理模块自动运行数据的逻辑判断，当满足控制条件时，指令传输到智能控制模块，发出控制指令，调度分配模块综合调节多条指令，远程控制模块通过无线数据传输系统实行远程控制智能控制模块，上述各个模块的数据相互耦合反馈，完成所述的智能建筑的智能控制。有害气体处理模块包含所述的吸附材料为13X分子筛材料，室内空气中氧气浓度在23体积%。经模拟计算，该智能建筑比现有建筑节能15%，控制更简单，室内环境更加舒适。 

Claims (10)

1.一种节能环保的多功能智能建筑，包括建筑框架主体、太阳能利用模块、室内空气调节模块、照明保暖模块和智能控制系统；所述的太阳能利用模块嵌入玻璃幕墙或者建筑外墙的窗户中，转化的太阳能能量用于驱动室内空气调节以及照明保暖模块，室内空气调节模块包括至少一组制氧机；智能控制系统包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块。

2.根据权利要求1所述的节能环保的多功能智能建筑，其特征在于所述的室内空气调节模块包括2~1000组制氧机，太阳能利用模块产生的能量通过智能控制系统分配后，用于驱动室内空气调节模块中的制氧机。

3.根据权利要求1所述的节能环保的多功能智能建筑，其特征在于智能控制系统中还包括具有监测室内氧气浓度的传感器，当室内氧气浓度低于设定下限值时，智能控制系统启动室内空气调节模块中的制氧机工作，当室内氧气浓度高于设定上限值时，智能控制系统指令制氧机停止工作。

4.根据权利要求1任意一种所述的节能环保的多功能智能建筑，其特征在于所述的智能建筑还包括室内有害气体处理模块，通过智能控制系统控制，所述的有害气体处理模块包括室内空气循环系统和至少一组含有吸附材料的吸附分离塔。

5.根据权利要求4所述的节能环保的多功能智能建筑，其特征在于有害气体处理模块包含所述的吸附材料为活性炭、分子筛、氧化铝、高分子吸附树脂中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的节能环保的多功能智能建筑，其特征在于智能控制系统包含至少一个检测一氧化碳、臭氧、二氧化碳、硫化氢、甲醛、苯类芳烃、卤代烷烃有害气体浓度的传感器，当上述的任意一种有害气体浓度超过设定范围值时，智能控制系统启动有害气体处理模块工作，室内空气循环系统是室内空气强制循环通过含有吸附材料的吸附分离塔，分离有害气体。

7.根据权利要求5所述的节能环保的多功能智能建筑，其特征在于有害气体处理模块和室内空气调节模块串联或并联在一起，当有害气体浓度超过设定范围值时，智能控制系统同时启动有害气体处理模块和室内空气调节模块工作，增加室内氧气浓度，降低有害气体浓度。

8.根据权利要求1-7中任意一种所述的节能环保的多功能智能建筑，其特征在于所述的智能建筑还包括室内环境自清洁模块，由智能控制系统控制，室内环境自清洁模块采用具有温度敏感或光敏感的杀菌涂层附着于室内墙壁上。

9.根据权利要求8所述的节能环保的多功能智能建筑，其特征在于室内环境自清洁模块含有涂覆于智能建筑的室内墙壁上杀菌涂料或者固定在所述的智能建筑的室内墙壁上杀菌壁纸，杀菌涂料或杀菌壁纸中含有温度敏感的纳米金属颗粒，当室内需要杀菌时，智能控制系统通过调节室内或者智能建筑的墙壁温度，激活室内环境自清洁模块工作。

10.一种用于控制权利要求1-9所述的智能建筑的智能控制系统，包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块，数据监测模块通过控制室内的传感器，采集实时信号反馈与数据管理模块和调度分配模块，数据管理模块自动运行数据的逻辑判断，当满足控制条件时，指令传输到智能控制模块，发出控制指令，调度分配模块综合调节多条指令的控制顺利，远程控制模块通过无线数据传输系统实行远程控制智能控制模块，上述各个模块的数据相互耦合反馈，完成所述的智能建筑的智能控制。