CN104405141A - 适用于灾后安置和长期居住条件下的新型生态竹屋 - Google Patents
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Abstract
适用于灾后安置和长期居住条件下的新型生态竹屋，克服了活动板房在灾害安置和传统农村住宅在长期居住过程中的局限，能够实现整个竹屋节能低碳环保并且能够营造一个安全、舒适、健康的农村居住环境。新型生态竹屋利用风压、热压进行自然通风配合相变蓄能达到供冷的目的；利用户用沼气系统加热水，达到冬季向室内供热的目的，且同时可以为炊事提供燃料；利用太阳能发电配合蓄电池以达到供电的目的；通过收集雨水、引用泉水等方式结合小型净水装置实现生活各方面用水，以达到供水的目的；此外，采用自然采光来改善室内光环境，且竹材采用防潮阻燃处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种结合相变蓄能、自然通风、太阳能发电、沼气系统、热水采暖系统、雨水收集系统来实现在整个建筑近零能耗、低碳排放量以及农村人居环境的有效改善，同时可作为适用于灾后安置和长期居住条件下的新型生态竹屋。
背景技术
现有传统农村住宅围护结构（以砖房为例）是目前我国广大农村、集镇建造最多的住宅形式之一。它具有就地取材、造价低廉、结构简单、使用方便、居住舒适、美观大方等诸多优点。因此，倍受人们欢迎和喜爱。砖房虽然优点很多，但建在地震区时，由于它是脆性材料和结构的整体性不强，特别是坡屋顶的房屋矛盾尤为突出。因此，抗震性能较差。其次，砖房制作过程中会耗费大量资源能源，污染环境，且在使用过程中有较大能耗，无法有效利用当地资源能源。此外，虽然相较于板房而言，它拥有更好的隔热性、隔音性以及更高的寿命，但也存在室内热环境差、节能效果不明显、抗震性弱、装修不便等诸多问题。
在中国的绝大部分地区，活动板房作为灾后安置点而大量存在。板房具有价格低廉、组装方便、拆卸容易等诸多优点，在各类抗震救灾过程中也发挥出了巨大的作用，但由于板房围护结构的隔音性、隔热性差、使用寿命低，使得板房内环境比较恶劣，且使用时间较短，资源供给麻烦，因此，很难给予受灾民众安全、健康、舒适的环境。
为了解决现有传统农村住宅和灾后安置房的诸多问题，将从以下几点进行考虑：（1）结合气候条件、抗震、抗风、环保性等多项因素的要求，选择竹屋结构；（2）针对室内环境调节，采用相变蓄能、自然通风等被动节能技术调节室内热环境，自然采光来调节光环境；（3）针对可再生能源资源利用，采用太阳能光伏发电、合理利用沼气实现为炊事和冬季供热提供燃料、采用雨水收集实现节水。基于这些考虑，可使新型生态竹屋不仅能够就地取材，造型美观，安装便利，使用长久，具备了农村住房与安置板房的共同优点，而且还将各项节能环保技术与竹屋紧密融合，充分利用了太阳能、沼气能、雨水等多类可再生能源和资源以及被动节能技术来实现整个竹屋节能低碳环保并且能够营造一个安全、舒适、健康的农村居住环境。
发明内容
针对灾后安置和长期居住条件的双重要求，本发明的目的是提供一种结合相变蓄能、自然通风、太阳能发电、沼气系统、热水采暖系统、雨水收集系统来实现在整个建筑近零能耗、低碳排放量以及农村人居环境有效改善的新型生态竹屋。
本发明的基本思路是：首先，根据所在地区的周边环境、气候条件等确定竹屋的竹材料使用类型和竹屋基本造型，并根据当地地域特征和人们的生活习性确定竹屋所需要配备的基本功能。其次，从竹屋的保温隔热、隔声、抗震、抗风、防火等方面进一步考虑竹屋的结构特点和竹材的防潮阻燃处理。第三，采用相变蓄能材料来提高竹屋围护结构的保温隔热性能，利用风压和热压进行自然通风，改善室内热环境，利用自然采光来改善室内光环境。第四，采用太阳光伏发电满足室内照明等用电需求，采用沼气系统为炊事和冬季供热提供燃料。第五，采用雨水收集系统为卫生间提供冲洗用水，达到节水的目的。最后，整个生态竹屋的节能环保技术与设备配置注重用户使用的方便性以及运行管理的便利性。
本发明采用的技术方案是：①供冷：利用风压、热压进行自然通风配合相变蓄能达到供冷的目的。②供热：利用户用沼气系统加热水，达到冬季向室内供热的目的，且同时可以为炊事提供燃料。③供电：通过利用太阳能发电配合蓄电池以达到供电的目的。④供水：通过收集雨水、引用泉水等方式结合小型净水装置实现生活各方面用水，以达到供水的目的。⑤其他：采用自然采光来改善室内光环境，竹材采用防潮阻燃处理。
本发明的优点是：竹屋更为环保、绿色，有较强的保温隔热性、隔声性以及抗震性，且更为有益于人的居住。其次，将相变材料结合自然通风的被动式调温技术、太阳能发电、沼气热水等节能技术引入到竹屋中，充分发挥其优点，不仅可以有效调节竹屋的室内热环境，改善其内部的热舒适性，并且可以在不动用政府电网、水管的基础上实现利用自然资源能源的自给自足、高效节能、绿色环保。另一方面，当应用在灾后重建中时，相比于传统灾后安置板房，本发明除隔热性、隔声性等各项性能高于传统板房外，其使用寿命也远远高于板房，使其可以在建成后完全作为日常农村居所使用数年以上。
本发明旨在改善中国西部农村和受灾群众灾后的生活环境。主要应用在分散农村、地震多发带且有一定竹材资源的地区中。同时，在中国绝大部分地区一直以来都主要以活动板房作为灾后安置点；但板房围合较差的室内热环境、隔声、隔热性等与人们生活密切相关的性质仍很难得到改善；其次，板房无法有效利用周围环境资源以减少环境污染及碳排放量。本发明可以很好地利用当地充足的太阳能资源并结合沼气、相变蓄能、自然通风等技术配合环保型房屋—竹屋，从而改善广大西部农村地区的生活环境以及提升受灾群众的灾后生活环境。此外，从成本上来讲，老百姓均可接受，就地取材，安装便利，从安装到使用均很方便，由此可见本发明具有一定的市场前景。
附图说明
本说明包括如下附图：图1是适用于灾后安置和长期居住条件下的新型生态竹屋。图中：1、相变材料，2、墙壁防潮保温处理，3、沼气罐，4、家用采暖锅炉，5、太阳能光伏系统，6雨水收集系统。图2是竹屋结构造型设计；图3是竹屋围护结构不同保温方式效果对比；图4是屋顶与南墙保温层的做法；图5是竹屋开窗设置；图6是相变蓄能材料设置；图7是沼气系统设置；图8是太阳能光伏板设置。
具体实施方式
竹屋结构造型设计：如图2所示，所有房间均可以通风采光，主要房间南向，布局合理。室内面积一般控制在75㎡左右。室外大面积露台。开窗合理，利于通风。各设备与建筑合理结合，屋顶、墙面、架空空间都得到充分利用。
竹屋围护结构保温设置：通过制作三个结构造型完全相同的竹屋模型，并在其内/外表面布置了不同的保温材料在特定的时间下测定室内温度，条件为M1：泡膜内保温；M2：彩条布外保温；M3：2cm厚挤塑聚苯乙烯板XPS内保温。由如图3所示，M3（2cm厚挤塑聚苯乙烯板XPS内保温）相较于环境温度室内温度保持地更好，即M3与M1、M2相比效果较好。相应地，屋顶与南墙保温层的做法如图4所示。
竹屋开窗设置：A、根据自然通风所需通风量确定窗体面积。根据2003年3月1日起施行的《国家室内空气质量标准GB/T 18883-2002》规定：家居环境每小时所需换气次数，浴室、洗手间8~12次，客厅、卧室2~6次。同时，根据自然通风要求，窗户应朝所在地区的主导风向，如图5所示。B、根据采光需求确定窗体面积。采光朝向南北朝向好，主卧客厅南向采光好，北向布置卫生间和厨房也能自然采光，房间能达到五明标准。明厅（客厅和餐厅，明卫，明卧，明厨）进深不要大，才利于采光。
相变蓄能材料设置：将相变蓄能材料做成厚1cm的百叶帘，悬挂于窗户外，如图6所示。考虑50%的融化比例，从早上10：00到晚上20:00共使用相变材料10小时，可由此确定相变蓄能材料的用量。
沼气系统设置：沼气低热值20-25MJ/m3，每日一家5口炊事使用沼气约1m3，一般每立方米常规沼气池冬季平均每天可产沼气0.2～0.3m3，因此一般需安装10m3左右的沼气罐。沼气系统用于为炊事和采暖系统提供燃料，如图7所示。
太阳能光伏板设置：如图8所示。电池板安装方位角：一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池发电量是最大的。在晴朗的夏天，太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后，因此方阵的方位稍微向西偏一些时，在午后时刻可获得最大发电功率。一般以当地纬度角度作为倾斜角。
Claims (4)
1.适用于灾后安置和长期居住条件下的新型生态竹屋，其特征在于该生态竹屋结合了相变蓄能、自然通风、太阳能发电、沼气系统、热水采暖系统、雨水收集技术，可以实现整个建筑近零能耗、低碳排放量以及农村人居环境的有效改善。
2.新型生态竹屋适用于灾后安置和长期居住条件下的使用。
3.新型生态竹屋围护结构采用2挤塑聚苯乙烯板XPS内保温，可达到良好保温隔热效果。
4.新型生态竹屋采用1cm厚的由相变蓄能材料做成的1百叶帘，可以有效降低室外太阳辐射和气温波动对室内热环境的影响，保障室内的舒适度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150311 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |