CN108005234A - 一种模块化装配式房屋 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块化装配式房屋，包括模块化组建的建筑主体结构、组装房用整体卫浴、太阳能热水器、雨水收集系统、FRP化粪池、组装房用整体厨房、太阳能光伏发电系统和风力发电系统、风光互补式用电系统；模块化组建的建筑主体结构包括模块化建筑屋顶、模块化建筑底板、模块化框架组件、模块化门窗组件、模块化建筑墙板；模块化建筑屋顶包括波纹彩钢板、屋顶增强层、岩棉保温层、玻璃棉保温层；模块化建筑底板包括波纹彩钢板、地板保温层、实木复合板、无机纤维－碳纤维电发热地暖板、PVC防火防水地板；模块化门窗组件包括节能窗、通风系统。本发明的模块化装配式房屋，能实现模块化装配，还能够实现能源自给自足。
Description
技术领域
本发明涉及建筑设备技术领域，具体涉及一种模块化装配式房屋。
背景技术
随着传统建筑数量增加、土地资源逐渐匮乏、城市污染越来越严重，气候变暖以及建筑垃圾难处理等问题的加剧，人们越来越向往乡村、森林、草原、海滨等野外生活。但是，传统的建筑施工效率较低，对施工周边造成严重的声污染、光污染等一系列环境污染，并且施工过程中步骤多样，专业化程度低，导致工作人员在施工过程中容易因工作种类繁杂多样变化而出现的错误常常会减慢甚至阻滞施工进程速度进而影响施工速度和施工质量。这些问题使得高度工业化的模块化装配式建筑创新势在必行。
但是，由于通常处于远离人群的荒郊野外基础设施差，能源(如电能)紧缺，生活环境恶劣，夏天承受烈日暴晒而无基本的制冷条件，冬天寒潮侵袭，造成房屋的舒适性要求，如用电需求、温水洗漱用水需求、保温保暖气密性好等需求，很难得到满足。因此，亟需设计一种能实现模块化组装和拆卸、在能源紧缺和生活环境恶劣的情况下能实现能源自给自足以保证使用者舒适性居住要求的房屋。
发明内容
为了克服现有的建筑方法施工周期长、效率低，造出的房屋在野外环境下存在无法保证使用者舒适性要求的技术问题，本发明提供一种模块化装配式房屋，其不仅能够实现模块化装配以缩短建造时长，而且还能够在能源紧缺和生活环境恶劣的情况下实现能源自给自足以保证使用者舒适性居住要求的房屋。
为实现上述目的，本发明所提供的一种模块化装配式房屋，包括模块化组建的建筑主体结构、组装房用整体卫浴、太阳能热水器、雨水收集系统、FRP化粪池、组装房用整体厨房、用于向屋内的用电设备供电的太阳能光伏发电系统和风力发电系统、由所述太阳能光伏发电系统和风力发电系统组成的风光互补式用电系统；
所述组装房用整体卫浴、太阳能热水器、FRP化粪池、组装房用整体厨房可拆卸地安装在所述模块化组建的建筑主体结构上；
所述模块化组建的建筑主体结构包括模块化建筑屋顶、模块化建筑底板、模块化框架组件、模块化门窗组件、用于减少热桥并提高房屋气密性的模块化建筑墙板；
所述模块化建筑屋顶从屋外到屋内方向依次包括波纹彩钢板、屋顶增强层、岩棉保温层、玻璃棉保温层；
所述模块化建筑底板从屋外到屋内方向依次包括波纹彩钢板、地板保温层、实木复合板、无机纤维－碳纤维电发热地暖板、PVC防火防水地板；
所述模块化门窗组件包括均安装在所述模块化建筑墙板上的节能窗、用于为屋内提供新风并对屋内的空气热量进行回收的通风系统；
所述太阳能热水器、雨水收集系统、太阳能光伏发电系统和风力发电系统均设于所述模块化建筑屋顶上；
所述雨水收集系统的出水口与所述太阳能热水器的进水口连接，所述太阳能热水器的出水口与所述组装房用整体卫浴和/或屋内的其他用水设备连接。
上述模块化装配式房屋中，所述节能窗包括与所述模块化建筑墙板固定连接的被动蓄热窗框、边部嵌装于所述被动蓄热窗框上的玻璃板体；
所述被动蓄热窗框包括与所述玻璃板体嵌接的内围框板、与所述模块化建筑墙板固定连接并与所述内围框板扣接的外围框槽；所述内围框板与所述外围框槽之间设有第二容腔，所述第二容腔内设有热能发电装置和蓄电池，所述热能发电装置的输出端与所述蓄电池的输入端连接；
所述外围框槽由阴面的绝热框板和阳面的被动蓄热框板组成，所述绝热框板以宽的中心线为棱向内呈90°弯折，所述被动蓄热框板包括与所述绝热框板适配连接的吸热中空板、填充于所述吸热中空板中的相变蓄热材料及吸热端浸泡于所述相变蓄热材料中的导热装置，所述导热装置的输出端与所述热能发电装置的输入端连接。
上述模块化装配式房屋中，所述导热装置还设有位于所述第二容腔内的导热片，所述导热片与所述吸热中空板的表面紧密贴合；所述第二容腔内还设有遮盖所述导热片的隔热板。
上述模块化装配式房屋中，所述通风系统包括主控系统、与所述主控系统连接的数据采集模块和新风系统，所述主控系统包括微控制器和A/D转换器，所述数据采集模块包括安装于室内的空气质量检测仪、CO传感器及烟雾传感器，所述新风系统包括热交换器、排风机和新风机，所述热交换器设有热回收排风道和换热进风道，所述排风机通过排风管道与所述热回收排风道的进风口连接，所述热回收排风道的出风口与屋外连通，所述新风机通过新风管道与所述换热进风道的进风口连接，所述换热进风道的出风口与屋内连通，所述排风管道上设有对流向所述热回收排风道的空气进行过滤的第一过滤装置，所述新风管道上设有对流向所述换热进风道的空气进行过滤的第二过滤装置。
上述模块化装配式房屋中，所述第一过滤装置为活性炭过滤器；
所述第二过滤装置包括沿风的流向依次设置的初效过滤网、电离区、集尘网、复合过滤网；
所述空气质量检测仪设有甲醛传感器、PM2.5传感器、TVOC传感器及温湿度传感器。
上述模块化装配式房屋中，所述雨水收集系统包括固定在所述模块化建筑屋顶上的雨水收集凹槽、雨水输送管、雨水过滤系统、大型雨水储槽罐、水泵和雨水高位槽。
上述模块化装配式房屋中，所述波纹彩钢板采用FRP复合材料制成。
上述模块化装配式房屋中，所述无机纤维－碳纤维电发热地暖板由玄武岩纤维保温板和碳纤维电发热丝组装而成。
上述模块化装配式房屋中，所述地板保温层包括玻璃棉保温层、岩棉保温层、玄武岩保温层的一种或多种。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)由于模块化装配式的建筑模式可提高建筑的产业化程度，房屋所需各个组成模块可以在工厂中实现大批量产业化生产，缩短房屋建设周期，而且可实现绿色建造，建设过程中有效控制施工垃圾及建筑粉尘，并达到节水、节电、节材、节能、省时的目的；而且模块与模块之间可进行不同的组合，可以满足不同地域环境的安装要求；
(2)由于在模块化建筑屋顶上设有太阳能热水器、太阳能光伏发电系统和风力发电系统、由太阳能光伏发电系统和风力发电系统组成的风光互补式用电系统，可以充分利用太阳能、风能实现供暖、生活用水、用电等需求，实现能源的自给自足；
又由于模块化建筑底板中设有无机纤维－碳纤维电发热地暖板，模块化建筑墙板能够减少热桥并提高房屋的气密性，从而保证了室内夜间温度，实现在节能。
附图说明
图1是本发明实施例的模块化装配式房屋的结构示意图；
图2是本发明的实施例的模块化装配式房屋的俯视图；
图3是本发明的实施例的模块化装配式房屋的节能窗的安装示意图；
图4是图3的A-A面剖视图；
图5是本发明的实施例的模块化装配式房屋的新风系统的结构示意图；
图6是本发明的实施例的模块化装配式房屋的新风系统的第二过滤装置的结构示意图；
图7是本发明的实施例的模块化装配式房屋的模块化建筑墙板的剖视图。
其中，1、模块化建筑屋顶；11、太阳能光伏发电系统；2、模块化建筑墙板；20、玻璃；21、镀膜金属板；22、蓄热材料；
3、节能窗；31、被动蓄热窗框；32、玻璃板体；33、内围框板；34、外围框槽；35、第二容腔；36、热能发电装置；37、蓄电池；38、绝热框板；39、被动蓄热框板；391、吸热中空板；392、相变蓄热材料；393、导热装置；3931、导热片；3932、隔热板；310、USB插接端口；
4、太阳能热水器；5、组装房用整体厨房；6、组装房用整体卫浴；7、模块化建筑底板；
8、新风系统；81、热交换器；811、热回收排风道；812、换热进风道；82、排风机；821、排风管道；83、新风机；831、新风管道；84、第一过滤装置；85、第二过滤装置；86、初效过滤网；87、电离区；88、集尘网；89、复合过滤网。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
结合图1至图7所示，本发明所提供的一种模块化装配式房屋，包括模块化组建的建筑主体结构、组装房用整体卫浴6、太阳能热水器4、雨水收集系统、FRP化粪池、组装房用整体厨房5、用于向屋内的用电设备供电的太阳能光伏发电系统11和风力发电系统、由太阳能光伏发电系统11和风力发电系统组成的风光互补式用电系统；
组装房用整体卫浴6、太阳能热水器4、FRP化粪池、组装房用整体厨房5可拆卸地安装在模块化组建的建筑主体结构上；
模块化组建的建筑主体结构包括模块化建筑屋顶1、模块化建筑底板7、模块化框架组件、模块化门窗组件、用于减少热桥并提高房屋气密性的模块化建筑墙板20；
模块化建筑屋顶1从屋外到屋内方向依次包括波纹彩钢板、屋顶增强层、岩棉保温层、玻璃棉保温层；
模块化建筑底板7从屋外到屋内方向依次包括波纹彩钢板、地板保温层、实木复合板、无机纤维－碳纤维电发热地暖板、PVC防火防水地板；
模块化门窗组件包括均安装在模块化建筑墙板2上的节能窗3、用于为屋内提供新风并对屋内的空气热量进行回收的通风系统；
太阳能热水器4、雨水收集系统、太阳能光伏发电系统11和风力发电系统均设于模块化建筑屋顶1上；
雨水收集系统的出水口与太阳能热水器4的进水口连接，太阳能热水器4的出水口与组装房用整体卫浴6和/或屋内的其他用水设备连接，用于解决生活用水和洗澡用热水。
结合图1至图7所示，优选地，节能窗3包括与模块化建筑墙板2固定连接的被动蓄热窗框31、边部嵌装于被动蓄热窗框31上的玻璃板体32；
被动蓄热窗框31包括与玻璃板体32嵌接的内围框板33、与模块化建筑墙板2固定连接并与内围框板33扣接的外围框槽34；内围框板33与外围框槽34之间设有第二容腔35，第二容腔35内设有热能发电装置36和蓄电池37，热能发电装置36的输出端与蓄电池37的输入端连接；由于玻璃板体32与内围框板33之间为嵌接连接，无需使用螺丝等固定件，可保证窗的美观；而且，内围框板33与外围框槽34之间为扣接连接，可方便被动蓄热窗框31的安装和拆卸，易于维护；
外围框槽34由阴面的绝热框板38和阳面的被动蓄热框板39组成，绝热框板38以宽的中心线为棱向内呈90°弯折，被动蓄热框板39包括与绝热框板38适配连接的吸热中空板391、填充于吸热中空板391中的相变蓄热材料392及吸热端浸泡于相变蓄热材料392中的导热装置393，导热装置393的输出端与热能发电装置36的输入端连接。
导热装置393还设有位于第二容腔35内的导热片3931，导热片3931与吸热中空板391的表面紧密贴合；第二容腔35内还设有遮盖导热片3931的隔热板3932。
优先地，吸热中空板391为氧化铝陶瓷中空板，适用于户外环境，使用寿命长，且具有高导热性，能高效地吸取大气中的热量，提高余热的回收利用率；绝热框板38上设有暴露于室内的USB插接端口310，USB插接端口310与蓄电池37的输出端连接，可便于用电设备使用蓄电池储存的电能；玻璃板体32为隔音隔热的中空玻璃，以保证冬暖夏凉的舒适室温、优良的密封性能有效阻隔风沙粉尘入室、弱化噪音强度；绝热框板38为断桥铝型材。
本发明实施例的节能窗3对大气余热的回收原理是：当大气的温度较高或者有太阳光照射被动蓄热框板时，处于阳面的被动蓄热框板(即被动蓄热框板位于室外一侧)的吸热中空板能吸收大气的热量和/或太阳辐射的热量，并将热量传递给相变蓄热材料进行热量储存，继而由相变蓄热材料将热量传递给导热装置，最后导热装置将热量传递给热能发电装置，热能发电装置将热量转化为电能并将电能输送给蓄电池进行储存，以供外部用电，从而达到热能回收利用的目的。相变蓄热材料具有良好的吸热性和热传递性，可有效地减少热量传递过程中的损耗。
结合图1至图7所示，优选地，通风系统包括主控系统、与主控系统连接的数据采集模块和新风系统8，主控系统包括微控制器和A/D转换器，数据采集模块包括安装于室内的空气质量检测仪、CO传感器及烟雾传感器，新风系统8包括热交换器81、排风机82和新风机83，热交换器81设有热回收排风道811和换热进风道812，排风机82通过排风管道821与热回收排风道811的进风口连接，热回收排风道811的出风口与屋外连通，新风机83通过新风管道831与换热进风道812的进风口连接，换热进风道812的出风口与屋内连通，排风管道821上设有对流向热回收排风道811的空气进行过滤的第一过滤装置84，新风管道831上设有对流向换热进风道812的空气进行过滤的第二过滤装置85。
优选地，第一过滤装置84为活性炭过滤器；第二过滤装置85包括沿风的流向依次设置的初效过滤网86、电离区87、集尘网88、复合过滤网89；
空气质量检测仪设有甲醛传感器、PM2.5传感器、TVOC传感器及温湿度传感器。
优选地，通风系统还包括设于室内并与微控制器连接的加湿器和空调；还包括安装与窗户上并与微控制器连接的开窗器；更优选地，开窗器为螺旋式开窗器。
本发明实施便的通风系统的工作原理为：空气质量检测仪、CO传感器及烟雾传感器负责实时检测室内的空气状况，并将模拟信号输送给A/D转换器，A/D转换器将模拟信号转换后输送给微控制器，微控制器根据收到的信号来控制排风机82、新风机83和热交换器81工作，以实时保证室内空气的安全、洁净；
排风机82启动时，排风机82会将室内空气排到排风管道821，并由第一过滤装置84进行过滤，以防止甲醛、CO等有害气体污染大气；由第一过滤装置84过滤后的室内空气会流入热交换器81的热回收排风道811，热回收排风道811对室内空气中的热量进行回收，最后经过热量回收的室内空气从热回收排风道811的出风口排至室外；
新风机83启动时，新风机83会将室外空气抽入新风管道831，并由第二过滤装置85进行过滤，以保证最后排入室内的空气洁净、无害；由第二过滤装置85过滤后的洁净空气会流入热交换器81的换热进风道812；热交换器81将热回收排风道811吸收的热能传递给换热进风道812，进而由换热进风道812将热量传递给新进的空气，使新进空气达到室内温度，环保节能；经换热进风道812加温的洁净空气从换热进风道812的出风口排至室内。
优选地，雨水收集系统包括固定在模块化建筑屋顶1上的雨水收集凹槽、雨水输送管、雨水过滤系统、大型雨水储槽罐、水泵和雨水高位槽；通过雨水收集系统可充分使用大自然中自然降落的水资源并加以充分利用，不使用新的能源，生态环保，适应了低碳的可持续发展要求。
优选地，波纹彩钢板采用FRP复合材料制成；无机纤维－碳纤维电发热地暖板由玄武岩纤维保温板和碳纤维电发热丝组装而成；地板保温层包括玻璃棉保温层、岩棉保温层、玄武岩保温层的一种或多种。
优选地，模块化建筑墙板2从屋外到屋内依次包括太阳能集热发生器、墙体和蓄热装置；
太阳能集热发生器、墙体和蓄热装置通过钢结构拼接，蓄热装置包括设于屋内墙体的金属框架，金属框架内设有蓄热材料22或鹅卵石；太阳能集热发生器包括设于屋外墙体表面的镀膜金属板21，镀膜金属板21的表面镶嵌有透光的玻璃20或者阳光板；优选地，墙体包括屋内石膏水泥板和外侧镀锌彩涂钢板，石膏水泥板和镀锌彩涂钢板中间填充绝燃保温板材料；其工作原理是：太阳光透过玻璃20或者阳光板照射到太阳能集热发生器的镀膜金属板21上，转发成热量后，通过一定装置(如鼓风机)将热量向屋内吹，热风经过蓄热装置的时候，部分热量被储存起来，部分热量会通过镀锌彩涂钢板向屋内辐射，实现取暖的效果。当晚上没有阳光的时候，蓄热材料22释放储存的热量继续辐射热能量。
综上，本发明的模块化装配式房屋与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)由于模块化装配式的建筑模式可提高建筑的产业化程度，房屋所需各个组成模块可以在工厂中实现大批量产业化生产，缩短房屋建设周期，而且可实现绿色建造，建设过程中有效控制施工垃圾及建筑粉尘，并达到节水、节电、节材、节能、省时的目的；而且模块与模块之间可进行不同的组合，可以满足不同地域环境的安装要求；
(2)由于在模块化建筑屋顶上设有太阳能热水器、太阳能光伏发电系统和风力发电系统、由太阳能光伏发电系统和风力发电系统组成的风光互补式用电系统，可以充分利用太阳能、风能实现供暖、生活用水、用电等需求，实现能源的自给自足；
又由于模块化建筑底板中设有无机纤维－碳纤维电发热地暖板，模块化建筑墙板能够减少热桥并提高房屋的气密性，从而保证了室内夜间温度，实现在节能。
以上仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种模块化装配式房屋，其特征在于，包括模块化组建的建筑主体结构、组装房用整体卫浴、太阳能热水器、雨水收集系统、FRP化粪池、组装房用整体厨房、用于向屋内的用电设备供电的太阳能光伏发电系统和风力发电系统、由所述太阳能光伏发电系统和风力发电系统组成的风光互补式用电系统；
所述组装房用整体卫浴、太阳能热水器、FRP化粪池、组装房用整体厨房可拆卸地安装在所述模块化组建的建筑主体结构上；
所述模块化组建的建筑主体结构包括模块化建筑屋顶、模块化建筑底板、模块化框架组件、模块化门窗组件、用于减少热桥并提高房屋气密性的模块化建筑墙板；
所述模块化建筑屋顶从屋外到屋内方向依次包括波纹彩钢板、屋顶增强层、岩棉保温层、玻璃棉保温层；
所述模块化建筑底板从屋外到屋内方向依次包括波纹彩钢板、地板保温层、实木复合板、无机纤维－碳纤维电发热地暖板、PVC防火防水地板；
所述模块化门窗组件包括均安装在所述模块化建筑墙板上的节能窗、用于为屋内提供新风并对屋内的空气热量进行回收的通风系统；
所述太阳能热水器、雨水收集系统、太阳能光伏发电系统和风力发电系统均设于所述模块化建筑屋顶上；
所述雨水收集系统的出水口与所述太阳能热水器的进水口连接，所述太阳能热水器的出水口与所述组装房用整体卫浴和/或屋内的其他用水设备连接。
2.如权利要求1所述的模块化装配式房屋，其特征在于，所述节能窗包括与所述模块化建筑墙板固定连接的被动蓄热窗框、边部嵌装于所述被动蓄热窗框上的玻璃板体；
所述被动蓄热窗框包括与所述玻璃板体嵌接的内围框板、与所述模块化建筑墙板固定连接并与所述内围框板扣接的外围框槽；所述内围框板与所述外围框槽之间设有第二容腔，所述第二容腔内设有热能发电装置和蓄电池，所述热能发电装置的输出端与所述蓄电池的输入端连接；
所述外围框槽由阴面的绝热框板和阳面的被动蓄热框板组成，所述绝热框板以宽的中心线为棱向内呈90°弯折，所述被动蓄热框板包括与所述绝热框板适配连接的吸热中空板、填充于所述吸热中空板中的相变蓄热材料及吸热端浸泡于所述相变蓄热材料中的导热装置，所述导热装置的输出端与所述热能发电装置的输入端连接。
3.如权利要求2所述的模块化装配式房屋，其特征在于，所述导热装置还设有位于所述第二容腔内的导热片，所述导热片与所述吸热中空板的表面紧密贴合；所述第二容腔内还设有遮盖所述导热片的隔热板。
4.如权利要求1或2所述的模块化装配式房屋，其特征在于，所述通风系统包括主控系统、与所述主控系统连接的数据采集模块和新风系统，所述主控系统包括微控制器和A/D转换器，所述数据采集模块包括安装于室内的空气质量检测仪、CO传感器及烟雾传感器，所述新风系统包括热交换器、排风机和新风机，所述热交换器设有热回收排风道和换热进风道，所述排风机通过排风管道与所述热回收排风道的进风口连接，所述热回收排风道的出风口与屋外连通，所述新风机通过新风管道与所述换热进风道的进风口连接，所述换热进风道的出风口与屋内连通，所述排风管道上设有对流向所述热回收排风道的空气进行过滤的第一过滤装置，所述新风管道上设有对流向所述换热进风道的空气进行过滤的第二过滤装置。
5.如权利要求4所述的模块化装配式房屋，其特征在于，所述第一过滤装置为活性炭过滤器；
所述第二过滤装置包括沿风的流向依次设置的初效过滤网、电离区、集尘网、复合过滤网；
所述空气质量检测仪设有甲醛传感器、PM2.5传感器、TVOC传感器及温湿度传感器。
6.如权利要求1所述的模块化装配式房屋，其特征在于，所述雨水收集系统包括固定在所述模块化建筑屋顶上的雨水收集凹槽、雨水输送管、雨水过滤系统、大型雨水储槽罐、水泵和雨水高位槽。
7.如权利要求1所述的模块化装配式房屋，其特征在于，所述波纹彩钢板采用FRP复合材料制成。
8.如权利要求1所述的模块化装配式房屋，其特征在于，所述无机纤维－碳纤维电发热地暖板由玄武岩纤维保温板和碳纤维电发热丝组装而成。
9.如权利要求1所述的模块化装配式房屋，其特征在于，所述地板保温层包括玻璃棉保温层、岩棉保温层、玄武岩保温层的一种或多种。
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