CN103469888A - 高节能新材料建筑 - Google Patents

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杨鸿飞
白玉
马文
李鹏飞
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Abstract

本发明涉及一种高节能新材料建筑，属于节能建筑领域。该建筑包括外墙设计部分、室内采光部分和家具部分，外墙设计部分外墙和屋顶上采用成片的多色染料敏化太阳能电池板与多晶硅太阳能电池板铺设，玻璃窗部分采用VO2镀隔热透光膜玻璃，室内采光部分白天采光利用阳光灯来采光，夜间阴天在建筑天花板上安装一盏大型LED节能灯采光，灯罩采用太阳能电池板利用大灯的光进行二次发电照亮LED节能灯作为辅助光源；家具部分用热电制冷机，卫具、洁具、厨具通过表面处理提高其防臭、防粘污垢功能。该高节能新材料建筑，从外墙、室内采光和家具多方面进行改造，满足人们日常生活的同时可以达到降低碳排放、减少各种污染和美化环境节能减排的目的。

Description

高节能新材料建筑
技术领域
本发明涉及高节能新材料建筑，属于节能建筑领域。
背景技术
目前，节能建筑成为人们十分认同的建筑。节能建筑是指遵循气候设计和节能的基本方法，对建筑规划分区、群体和单体、建筑朝向、间距、太阳辐射、风向以及外部空间环境进行研究后，设计出的低能耗建筑。
节能建筑需要从多方面入手提高住宅舒适度，其中合适的热工环境、空气质量、声环境与光环境是人们对住宅舒适度的基本要求。首先是室内热环境的改善，主要通过控制空气温度、室内物体表面温度、相对湿度以及空气流动速度来实现。这不仅需要采用现代构造技术与材料，精心推敲细部构造设计，同时需采用高性能门窗，特别是高性能玻璃产品。随着居住水平的提高，人们对人工照明光环境的舒适性、个性化、艺术品位及安全、节能等要求也日益突出。影响光环境的因素不仅是照明强度，还包括日光比例、采光方向、光源显色性、色温以及避免色眩光等。因此提高住宅光环境的舒适性，需要对住宅光环境进行综合评价。
在全球范围内，住宅产品生态节能有两大发展趋势，一是调动一切技术构造手段，达到低能耗、减少污染并可持续性发展的目标；二是在深入研究室内热工环境(光、声、热、气流等)和人体工程学的基础上(人体对环境生理、心理的反映)，创造健康舒适而高效的居住环境。节能建筑设计的基本原则和要求，环境绿色建筑应当在有效使用能源和资源条件下，充分利用现有的市政基础设施，多采用有益于环境的材料，为用户提供舒适的室内环境，最大限度地减少建筑废料和家庭废料。高节能建筑强调建筑运营和使用全过程的少废、少污，要求建筑系统尽可能减少对自然环境的负面影响，如空气污染、水污染、固体垃圾等污染物的排放，减少对生物圈的破坏，最终达到维系一个人类与自然生物和谐共存的生态环境。
当前，雾霾天气、工业污染、能源短缺等问题急需研发推广新能源。目前太阳能、废热、机械能等新能源以太阳能发电、热电发电、压电发电的方式得到了较好应用，但是这些新能源还没有得到很好的推广。高节能新材料建筑是基于新材料技术快速发展和节能减排的社会要求而产生的创意与实践所激发出的产品。现有的节能建筑都是单一的利用太阳能电池或者风力发电等节能方式，具有功能单一、转换效率低、节能效果不佳等缺点。
发明内容
本发明的目的是结合太阳能电池、热电发电与热电制冷、隔热透光贴膜、太阳光照明等多种节能方式，将多种节能方式灵活应用到建筑上，以实现高节能的目的，有利于减少环境污染、缓解能源短缺。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
高节能新材料建筑，包括外墙设计部分、室内采光部分和家具部分，其中，外墙设计部分包括外墙、屋顶和玻璃窗，外墙和屋顶上采用成片的多色染料敏化太阳能电池板与多晶硅太阳能电池板铺设，彼此之间用暗铺在墙体中的导线连接，并将导线与储能充电器相连，构成完整回路，储能充电器作为其他用电设施的电源；玻璃窗部分采用VO2镀隔热透光膜玻璃。
室内采光部分分为白天采光、夜间阴天采光和灯具采光，所述白天采光利用阳光灯来采光，阳光灯采用圆筒结构，圆筒中间部分以高透光的玻璃填充，玻璃设置成全反射光结构进行全反射光；所述夜间阴天采光，在建筑天花板上安装一盏靠储蓄的太阳能电力来供电的大型LED节能灯，大型LED节能灯上面的天花板固定有多块多晶硅太阳能电池板，彼此之间导线串联，与储能充电器相连；所述灯具采光采用节能的LED灯，全部依靠储能充电器来作为电源。
家具部分用热电制冷机代替氟利昂制冷机，用太阳能电力来供电，其他的部分不变，卫具、洁具、厨具的物理结构与普通陶瓷外形结构相同，通过表面处理提高其防臭、防粘污垢功能。
本发明的有益效果在于：
1、该高节能新材料建筑的外墙部分将染料敏化太阳能电池板覆盖在四周墙体和多晶硅太阳能电池板覆盖在房顶上，既起到墙体隔热、减少墙体的温度应力，延长使用寿命、美化房屋外观的效果，又减少了光反射而造成的光污染现象。同时，将吸收的光能转化为电能供给家用，进一步减少耗电量和碳排放。同时，外墙部分采用的VO2镀隔热透光膜玻璃具有温控效应，可根据室内温度智能调节红外线的通透率，这样便可减少空调的使用量，对减少耗电量和碳排放具有重要意义。
2、该高节能新材料建筑的室内采光部分，白天采光时，通过屋顶阳光灯照射太阳光，满足室内采光需求。阴天、夜间采光只需点亮一盏灯，便可利用其光再次发电，供给室内其他灯具用电，达到减少碳排放和耗电量的目的。
3、该高节能新材料建筑的家具部分，利用热电制冷材料代替传统冰箱的制冷系统，能减少氟利昂的排放量。经表面处理的陶瓷厨具、洁具，不易沾染污垢、水垢，同时也提高其防臭等各种功能性能。这样可以减少耗水量和降低清洁剂的使用，从而减少含磷等有机污染物的排放。
4、该高节能新材料建筑，从外墙、室内采光和家具多方面进行改造，满足人们日常生活的同时可以达到降低碳排放、减少各种污染和美化环境节能减排的目的。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述该发明的具体实施方式。
实施例1
某家庭新材料建筑外墙上安装有成片的多色染料敏化太阳能电池板，屋顶上安装有多晶硅太阳能电池板，各种太阳能板之间用导线连接，导线设置在墙体内，通过采用导线把太阳能板与储能充电器相连，构成完整回路，储能充电器与其他用电实施相连接。
在墙面的窗户上采用玻璃，在普通玻璃上贴VO2镀隔热透光膜。
为了更好采光，在屋顶设置有阳光灯用于白天采光，阳光灯采用圆筒结构，圆筒中间部分以高透光的玻璃填充，玻璃设置成全反射光结构进行全反射光；为了在夜间阴天采光，在建筑天花板上安装一盏靠储蓄的太阳能电力来供电的大型LED节能灯，大型LED节能灯上面的天花板固定有多块多晶硅太阳能电池板，彼此之间导线串联，与储能充电器相连。在建筑内，所有的灯具均采用节能的LED灯，并与储能充电器相连接。
在建筑家具部分，采用将热电制冷机代替氟利昂制冷机，用太阳能电力来供电，各种卫具、洁具、厨具的物理结构采用普通陶瓷结构，通过表面处理提高其防臭、防粘污垢功能。
该建筑使用上述节能材料之后，大大节约了资源。假设该家庭建筑月耗电量为300kWh/月，则年耗电量为3600kWh/年。而铺设了功率为3.6kW(阳光1kW/m2)、转换效率为15％的太阳能电池后，通过下列公式就可算出所需的太阳能电池板的面积，即：3.6kW÷(1kW/m2×15％)＝24m2，该建筑面积符合要求。多晶硅太阳能电池的能源回收期(ETP(年)＝太阳能电池系统制造所需的能量÷电池年发电量)为2.2年，这远远短于太阳能电池板的寿命(20年)，也就是说太阳能电池在17.8(20年-2.2年＝17.8年)年所发出的电都属于绿色能源，用于弥补投资。而在CO2排放方面，利用公式
Figure BSA0000095374460000031
计算得到的多晶硅太阳能电池的二氧化碳排放为58.6g/kWh，这远远小于普通电力的平均值(445.6g/kWh)，充分说明了太阳能电池的环保性，大大降低了能源的消耗，起到了节能环保的作用。
采用透光保温材料后，其节能性也比较明显。已贴膜房间13平方米，每月空调耗电量为56.3kwh，未贴膜房间13平方米，每月空调耗电量为80.4kwh，贴膜房间省电30％以上。此外，利用热电材料的冰箱有无噪音、无环境污染等优点，洁具表面处理后具有较好的环保性和节水性，特别是通过表面处理后的马桶能节水和消臭。
实施例2
某办公楼新材料建筑外墙上安装有多色染料敏化太阳能电池板，屋顶上安装有多晶硅太阳能电池板，各种太阳能板之间用导线连接，通过采用导线把太阳能板与储能充电器相连，构成完整回路，储能充电器与其他用电实施相连接。在该办公楼的墙面窗户上采用普通玻璃结构，在普通玻璃上贴VO2镀隔热透光膜。
在办公楼屋顶设置有阳光灯用于白天采光，该阳光灯采用圆筒结构，圆筒中间部分以高透光的玻璃填充，玻璃设置成全反射光结构进行全反射光；在办公楼天花板上安装一盏靠储蓄的太阳能电力来供电的大型LED节能灯，大型LED节能灯上面的天花板固定有多块多晶硅太阳能电池板，彼此之间导线串联，与储能充电器相连，利用荧光灯的光源再次发电供电。在办公楼建筑内，所有的灯具均采用节能的LED灯，并与储能充电器相连接。
在办公楼的各种家具部分，采用将热电制冷机直接代替氟利昂制冷机，用太阳能电力来供电，各种生活用具和办公用品采用普通结构，通过表面处理提高其防臭、防粘污垢功能。
该办公楼的建筑外墙部分将染料敏化太阳能电池板覆盖在四周墙体和多晶硅太阳能电池板覆盖在房顶上，既起到墙体隔热、减少墙体的温度应力，延长使用寿命、美化房屋外观的效果，又减少了光反射而造成的光污染现象，方便更好办公。同时，将吸收的光能进一步转化为电能供给办公用电，进一步减少耗电量和碳排放。而办公楼的外墙部分采用的VO2镀隔热透光膜玻璃具有温控效应，可根据室内温度智能调节红外线的通透率，减少了空调的使用量，对减少耗电量和碳排放具有重要意义。
而该办公楼建筑室内采光部分，在白天采光时通过屋顶阳光灯折射太阳光，满足室内办公采光需要。在阴天夜间只需点亮一盏灯，便可利用其光再次发电，供给办公室内其他灯具用电，进一步减少碳排放和耗电量。在该办公楼高节能新材料建筑的家具部分利用热电制冷机代替传统冰箱的制冷系统，减少了氟利昂的排放量。而经表面处理的办公用具和各种洁具，不易沾染污垢、水垢，这样可以减少耗水量和降低清洁剂的使用，从而减少含磷等有机污染物的排放。
该办公楼高节能新材料建筑从外墙、室内采光和家具多方面进行改造，满足人们日常办公的同时可以达到降低碳排放、减少各种污染和美化环境节能减排的目的。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种高节能新材料建筑，包括外墙设计部分、室内采光部分和家具部分，其特征在于：所述外墙设计部分包括外墙、屋顶和玻璃窗，所述外墙和屋顶上采用成片的多色染料敏化太阳能电池板与多晶硅太阳能电池板铺设，彼此之间用暗铺在墙体中的导线连接，并将导线与储能充电器相连，构成完整回路，储能充电器作为其他用电设施的电源；所述玻璃窗部分采用VO2镀隔热透光膜玻璃。
2.根据权利要求1所述的高节能新材料建筑，其特征在于：所述室内采光部分分为白天采光、夜间阴天采光和灯具采光，所述白天采光利用阳光灯来采光，阳光灯采用圆筒结构，圆筒中间部分以高透光的玻璃填充，玻璃设置成全反射光结构进行全反射光；所述夜间阴天采光，在建筑天花板上安装一盏靠储蓄的太阳能电力来供电的大型LED节能灯，大型LED节能灯上面的天花板固定有多块多晶硅太阳能电池板，彼此之间导线串联，与储能充电器相连；所述灯具采光采用节能的LED灯，全部依靠储能充电器来作为电源。
3.根据权利要求1所述的高节能新材料建筑，其特征在于：家具部分用热电制冷机代替氟利昂制冷机，用太阳能电力来供电，其他的部分不变，卫具、洁具、厨具的物理结构与普通陶瓷外形结构相同，通过表面处理提高其防臭、防粘污垢功能。
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