CN108474207A - 模块化住宅建筑的供暖和冷却系统 - Google Patents

模块化住宅建筑的供暖和冷却系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种模块化住宅建筑的供暖和冷却系统，其至少包括：a)建筑框架，b)一些公寓模块(1.0)，c)一些前部构件(6.04)，d)至少两个山墙构件(6.03)，e)至少一个屋顶构件(6.02)，以及f)多个水平和竖直供暖和冷却通道，其中该建筑框架包括用于将该公寓模块(1.0)固定到该建筑框架上的紧固装置(5.02)，在相邻公寓模块(1.0)之间有水平和竖直距离，由此在相邻公寓模块之间产生了空腔，在相邻公寓模块(1.0)之间空腔被用作多个水平和竖直供暖和冷却通道。

Description

模块化住宅建筑的供暖和冷却系统
技术领域
本发明涉及一种智能房屋，并且更具体地涉及包括建筑模块的模块化智能房屋。
背景技术
需要能够以符合用于住宅建筑标准的有效方式建造住宅建筑。此外，需要能够提出居住建筑，该居住建筑当遇到尺寸问题时可容易扩展。
棚屋是上述需求的正常答案。然而，棚屋有一些缺点，并且特别是当其遇到供暖、通风和下水系统问题时是这样。
本发明的目标是克服与可能错误登记货物有关的缺点。
发明内容
本发明的一个目标是通过提供模块化住宅建筑的供暖和冷却系统来提供对于上面问题的技术解决方案，该模块化住宅建筑的供暖和冷却系统至少包括：
a)建筑框架，
b)一些公寓模块，
c)一些前部构件，
d)至少两个山墙构件，
e)至少一个屋顶构件，以及
f)多个水平和竖直供暖和冷却通道，
其中建筑框架包括用于将公寓模块固定到建筑框架上的紧固装置，在相邻公寓模块之间有水平和竖直距离，由此在相邻公寓模块之间产生了空腔，在相邻公寓模块之间空腔被用作多个水平和竖直供暖和冷却通道。
根据本发明的一个方面，模块化住宅建筑还包括至少一个技术室。该至少一个技术室能被布置在该模块化住宅建筑在底层上的中间。此外，该技术室可以至少包括风扇、除湿器(热泵)和再供暖电池中之一。
其他有利的特征将从所附权利要求中显而易见。
附图说明
为了使本发明更容易理解，以下是对附图的简要描述，下面的讨论将参考附图，其中，
图1a示出模块化住宅建筑的草图，该模块化住宅建筑包括多个公寓模块，
图1b示出在Y-方向上以侧视图看到的模块化住宅建筑的技术概览视图，
图2a示出从上方即在Z-方向上看到的公寓模块，
图2b示出从X-方向以侧视图看到的公寓模块，
图2c示出在Y-方向上看到的公寓模块的横截面，
图3示出在Z-方向上看到的用于模块化住宅建筑的地基布局的实例，示出从模块化住宅建筑的侧部在Y方向上看到的和从模块化住宅建筑的山墙侧部在X-方向上看到的地基，
图4a示出在Z-方向上看到的地基螺栓配置的实例，
图4b详细示出地基螺栓组，
图5示出在Z-方向上看到的竖直柱的结构，
图6a示出在Y-方向上以侧视图看到的结构框架，
图6b示出从端部山墙侧即在X-方向上看到的框架，
图7示出竖直柱的结构细节的实例，
图8示出模块化住宅建筑的组装件概览视图，
图9示出在X-方向上看到的模块化住宅建筑的横截面中的组装件细节，
图10a示出在Y-方向上看到的组装件细节，
图10b示出从上方即在Z-方向上看到的组装件细节，
图11示出在Y-方向上看到的模块化住宅建筑的隔离部概览视图，
图12a示出在Z-方向上看到的住宅建筑的隔离部概览视图，
图12b示出在X-方向上看到的住宅建筑的隔离部概览视图，
图12c示出在Y-方向上看到的住宅建筑的隔离部横截面概览视图，
图13示出在Y-方向上看到的模块化住宅建筑的隔离部前部构件，以及
图14示出公寓模块的设计实例。
具体实施方式
在下面首先公开了根据本发明的一般实施例，然后将描述特别的示例性实施例。在可能的情况下将参考附图并且在可能的情况下使用图中的附图标记。然而应当指出，附图仅是示例性实施例，并且其他特征和实施例可以很好地在所描述的本发明的范围内。
根据本发明，提供了蜂窝房屋，该蜂窝房屋包括在隔离的外框架/外壳内的建筑模块。建筑模块中的至少一些是完全功能性的生活单元。在建筑模块和外壳之间是竖直和水平的中空房间-开口。建筑模块能作为标准化的独立单元来提供，并且该标准化的独立单元具有至用于技术设施的公共供给系统的最少必要连接部。
原则上，根据本发明提供了模块化住宅建筑，该模块化住宅建筑包括框架和适于装配到框架内的一组公寓模块。公寓模块可以在其八个角落中的每个上设有突出块，由此提供框架与公寓模块的主要部分之间以及相邻公寓模块之间的距离。突出块可以用作公寓模块和框架之间的连接点/固定点。框架和公寓模块的组装件被隔离层/壳覆盖，由此提供了模块化住宅建筑的内部通道系统。该通道显示为在竖直和水平方向上相邻公寓模块之间的距离。
此外，在一个方面中，本发明的目标是所有模块具有相同的外侧测量值，即相同的宽度、高度和深度。这有助于模块化住宅建筑的组装，并且促进了用于模块化住宅建筑的框架的合理和有效的构造。
供暖
为了有助于用于蜂窝房屋的供暖系统的安装，外壳和建筑模块之间的开口应被提供有在各处或几乎在各处大致相同温度。在一个实施例中，温度在10至20℃之间，并且在该实施例的一个方面中，在整个供暖季节将温度设定在18-19℃之间，因此对每个建筑模块的单独供暖的需求是非常有限的。此外，在夏季期间，在模块化住宅建筑的内部通道中循环的强制通风可以具有低于室外温度的温度，由此降低公寓模块中的内部温度或降低用于冷却公寓模块中的内部温度的需求。
应该理解的是，本解决方案对于每个单独的公寓模块的温度不敏感，这与对于公寓楼的通常情况相反。在公寓楼中，生活单元具有有限数量的墙壁面朝外，与邻居交错的墙壁减少了对供暖/冷却的需求。明显地，如果一个或多个公寓临时或持续未居住，这将影响用于供暖或冷却该相邻公寓的能量供应的需求，但在根据本发明的模块化住宅建筑中不会出现这种情况，这是因为很大程度上具有带适应温度的空气流的内部通道，带适应温度的空气流在模块化住宅建筑的外壳后面循环。
估计已经显示，在-20℃的室外温度并且具有如下表中指出的U-值的情况下，对于大约25m2有天花板高度2.35m的建筑模块，为了每个单独建筑模块的+21℃的室内温度，能量消耗将是大约235W。
为了将在外壳和建筑模块之间的空腔中的温度保持为恒定或几乎恒定的温度，在底层下面提供了通道。该通道能源自技术室并且它们能被终止于端壁处，该技术室布置在该建筑在底层上的中间。该通道用作用于空气的分配通道。能在技术室处通过通道来提供通风，该通道布置在技术室和住宅建筑的顶部处的天花板空隙之间。
在图1b中示出了“中心”，入和出该中心示出了指示气流的方向的箭头。为了改进防火安全，在由所述箭头指示的该中心的入口和或空气出口处设置提取防火挡板和/或供给防火挡板。
风扇、除湿器(热泵)和再供暖电池能被安装在技术室中。风扇、除湿器和再供暖电池能基于远程供暖或气/水加热器泵和电锅炉。这将最小化用于供暖的直接作用的电力。该解决方案还可以有助于通风设施能使用供暖器电池之后的电，而同时保持空腔干燥。
通风
每个单独的模块能设有其自己的发生器来具有平衡的通风。该发生器可以具有旋转热回收单元和F7级的过滤器。
发生器能与厨房通风机组合/布置在一起。当使用厨房通风机时，排出的空气将绕过热回收器以减少污染。该发生器在每个单独模块的正面上具有其空气进口，并且提取空气在单独通道中被利用通道地向上引导至屋顶顶部上方。
可替换地，能在模块化住宅建筑的前侧处设置空气进口并且能在模块化住宅建筑的后侧处设置提取空气出口，或者反之亦然。在一个替代实施例中，空气进口在该建筑的底部处，并且空气被提取到模块化住宅建筑的屋顶上方。
用于每个公寓/模块的空气的量由厨房中和浴室中的需要来确定。典型地，厨房和浴室中利用强制通风的最大空气量能是216m3/h。为了满足对于公寓/模块的热需求，能使用通风设施中的后供暖器电池或者能使用诸如电散热器的供暖器。
附图的详细描述
在下面，利用附图中的支持来描述模块化住宅建筑的第一实施例。
这些图能被分组如下：
a.图2a、2b和2c：公寓模块及其构件，
b.图1b：技术设施，
c.图3、4a和4b：模块化住宅建筑的地基，
d.图5、6a、6b和7：结构，
e.图8、9、10a、10b：组装件，和
f.图11、12a、12b、12c和13：隔离部。
将参考相关图分别描述每个组。
结构：
图5示出了从上方看到的模块化住宅建筑的框架。许多竖直柱被指示为4.02。图6a示出了在Y-方向上看到的框架的结构。在该图的Z-方向上竖直柱4.02能被看成直立杆。在中间示出了中心模块2.01，用虚交叉线来指示。该图示出了三楼层高的模块化住宅建筑。然而，楼层的数量依赖于竖直柱的高度，而一个楼层中的公寓模块1.0的数量依赖于竖直柱4.02的数量。图6b示出了在X-方向上和在横截面视图中看到的模块化住宅建筑的框架/结构。竖直柱示为两排的柱4.02。在其底部，柱4.02被锚固4.01到地基，在顶部处梁在Y-方向上伸展。在除底层以外的每个楼层处都示出L形结构，该L形结构从该竖直柱4.02突出。L形突出梁的水平部分当作用于水平走廊的基础，该水平走廊是用于公寓模块的外部进入区域，L形结构的竖直部分是用于沿着走廊的栏杆的支撑框架。在图6b中，示出了模块化住宅建筑的后侧和前侧上的走廊，然而可以仅在一侧上为该建筑提供走廊。此外，可以仅对底层以上的楼层中的一些提供走廊。尺寸“L”指示公寓模块1.0的长度。
图7详细示出了竖直柱4.02。柱4.02由第一底部元件4.08组成。第一底部元件4.08适于被锚固到地基。在底部端部处底部元件设有4.09基底或板，该4.09基底或板设有螺栓孔。在该图中，示出了四个螺栓3.06将第一底部元件4.08锚固到地基。在底部元件4.08的顶部处，底部元件设有板4.13，该板4.13设有用于螺栓的多个螺栓孔。底部元件4.08的顶板适于用伸长元件4.05来固定，该伸长元件4.05具有带螺栓孔的基底/基部4.13。多个螺栓4.12将伸长元件4.05固定到底部元件4.08。几个伸长元件4.05可以被堆叠在彼此的顶部，每个伸长元件限定了楼层的高度H。如上所述，伸长元件能设有L形突出框架结构，该L形突出框架结构具有水平梁4.07和竖直柱4.06。梁4.07形成了部分的承载走廊的地板的框架。突出的柱4.06是部分的用于栏杆的框架。最上面的伸长元件4.05可以仅设有突出的水平梁4.04。这个水平梁4.04能用作最上面的走廊上方的屋顶的框架。
在伸长元件4.05的每个最上部分上设有至少一个接触表面4.11并且在该至少一个接触表面旁边是在突出水平部分中的螺栓孔4.14，该突出水平部分从该伸长元件在负Y-方向上伸展出。该接触表面能是部分的用于公寓模块的承载结构。并且螺栓孔4.14能被用于将公寓模块1.0的框架固定到框架/柱4.02。在一排柱4.02的端部处的柱，即山墙壁旁边的柱4.02没有在其突出水平梁的两侧上设有接触表面4.11，因为不需要在柱4.02的山墙侧上承载公寓模块1.0。
地基：
图3示出了从上方即沿着Z-轴线以及从X和Y-方向看到的用于模块化住宅建筑的地基的视图。在Z-方向上看到图中示出在Y-方向上伸展的两个平行主基板3.04的部分，其中有两个较短交叉元件3.05在Y-方向上伸展。主基板3.04应承载模块化住宅建筑的重量，并且其用作对于所有竖直柱4.02的地基，该所有竖直柱4.02承载公寓模块1.0。在示出了从Y-方向和X-方向看到的地基的图中示出了隔离部分3.02，该隔离部分3.02将地基上方的建筑的部分与地下隔离。该隔离部3.02可以与一层氡阻挡材料3.03结合。
图4a和4b示出了用于将竖直柱4.02固定到主基板3.04的固定装置的一个实例。图4a示出了包括四个螺栓的螺栓配置，而图4b详细示出了螺栓组3.06。
组装件：
图8示出了在Y-方向上看到的模块化住宅建筑的组装件概览视图。示出了几个竖直柱。山墙旁边的柱与中间的那些不同，而且如图7中所示，该柱的底部分和最上面的部分与在之间的那些不同。在图8中，这通过使用不同标记A、βC、D、E和F指代伸长元件4.05之间的连接点来指示。在图8中，每个公寓模块的宽度被示为“C模块”。在该图的中间，中心部分用虚交叉线来示出。
图9示出了在X-方向上看到的根据本发明的模块化住宅建筑并且是横截面视图。该图示出底层和最上面层之间的楼层，即其中包括走廊7.01。从该图的底部看并且在中间示出了公寓模块1.0。最下面公寓模块的天花板被示出有隔离部。公寓模块本身的框架在公寓模块的每个角落中都标有方形黑框。在两个楼层之间并向下重叠设置前部构件6.05，这些前部构件在X-方向上覆盖两个楼层之间的空间，这有效地提供了楼层之间的内部通道。示出相邻楼层之间的紧固螺栓5.02。在建筑构件之间设置减音材料5.01a。该图清楚地示出了具有栏杆7.02的走廊7.01的布局。此外，示出了进入门/窗1.41和后门/窗1.42。
图10a示出了在Y-方向上看到的该模块化住宅建筑并且是横截面视图。看到螺栓5.02通过柱4.02中的螺栓孔4.14将公寓模块1.0固定到柱4.02。从该图清楚地显示，固定布局在该建筑的顶部和底部之间不同，这同样应用于山墙端部和中间的公寓模块之间，这能被标记为A、β、C、D、E和F。示出了减音材料5.01a。
图10B示出了在Z-方向上看到的组装件。在该图中示出了螺栓5.02。
隔离部
图11在Y-方向上即以横截面侧视图示出了模块化住宅建筑。示出该建筑有屋顶构件为6.02、有两个山墙构件6.03和有在底部处的隔离部3.02。在公寓模块1.0之间提供了便于空气的循环的通道。该通道在外“壳”内，该外“壳”由山墙构件6.03、(多个)屋顶构件6.02、底部隔离部3.02和未在图11中示出的前部构件6.04形成。示出能在公寓模块1.0下面和地面构件6.01下面提供不同类型的隔离部。典型地，隔离部3.01和3.02能是EPS-型(发泡聚苯乙烯)。
图12a从上方在Z-方向上示出了的模块化住宅建筑。能看到从该建筑从正面和背面两者突出的走廊。在公寓模块之间并且也在山墙构件6.03旁边设置前部构件6.04。示出前窗/门1.41和后窗/门1.42。框架或柱4.02能被看成每个公寓模块1.0的角落中的方框。
图12b示出了在X-方向上看到的该模块化住宅建筑并且是横截面视图。在两个楼层之间示出水平前部构件6.05。柱4.02被指示为虚线。还在图中示出了地面构件6.01。请注意，两个楼层之间的空腔能被用作用于空气和其他技术设施的通道。
图12c在Y-方向上以横截面视图示出了模块化住宅建筑。看到山墙构件6.03在该建筑的右侧和左侧。示出屋顶构件在顶部上，并且示出地面构件6.01在底部处。
图13示出了模块化住宅建筑的隔离前部构件。在Y-方向上看到示出的建筑。示出了水平前部构件6.05和竖直前部构件6.04。还示出了地面构件6.01。公寓模块的高度被指示为H模块。用于隔离构件的相关的U-值和λ-值的实例在结尾处的表中给出。
公寓模块
图2a、2b和2c中示出了公寓模块1.0。图2a示出了在Z-方向上看到的公寓模块并且是横截面视图。该模块的长度L被指示为该模块的宽度B。在本发明的一个方面中，该公寓模块适合于用货车运输。该公寓模块能是修改的ISO-集装箱。
在公寓模块的每个角落中示出了部分的容器框架1.01。框架1.01是竖直柱。在框架1.01与前窗/门1.41和后窗/门1.42之间提供了密封部1.43。在该图的顶部和底部处示出了外部板1.31。该板1.31能是易燃钢板。邻近板1.31并与板1.31平行，提供了一层隔离部。隔离部能是易燃矿物棉。邻近隔离层提供了内部板1.33。该内部板显示为公寓模块1.0的内部壁中的一个。
图2b在X-方向上示出了公寓模块1.0，因此示出了地板构件和屋顶构件。该图以横截面视图示出了公寓模块。公寓模块1.0的长度L和高度H在图中被指出。在公寓模块的左端和右端处示出了门/窗1.41、1.42。这里在水平方向上看到公寓模块框架1.01。示出了连接部1.02，该连接部1.02配置成被固定到竖直柱4.02的螺栓孔4.14。公寓模块1.0的天花板可以包括上面外部板1.21，在上面外部板1.21下面并且邻近该上面外部板1.21能提供一层隔离部1.22。在公寓屋顶的内侧上提供了天花板1.23。
地板至少包括底部外部板1.11，该底部外部板1.11能在顶部上设有一层隔离部1.12。能在该层隔离部上面设置地板的板1.13。地板表面能被提供成最后的地板覆盖物1.14层。
图2c示出在Y-方向上看到的公寓模块的横截面视图。公寓模块1.0的外部高度被示为“H”，而公寓模块1.0的外部宽度被示为B。
从公寓模块的框架突出的是连接部1.02。公寓模块的屋顶可以包括上部外部板1.21、中间隔离部1.22层和最下部天花板1.23。
地板至少包括底部外部板1.11，该底部外部板1.11能在顶部上设有一层隔离部1.12。能在该层隔离部上面设置地板的板1.13。地板表面能被提供成最后的地板覆盖物1.14层。
公寓模块的侧壁至少包括外部板1.31。邻近该板1.31并与该板1.31平行，提供一层隔离部1.32。邻近该隔离部层提供内部板1.33。
技术设施
图1b示出了根据本发明的模块化住宅建筑的技术概览视图。
在Y-方向上在横截面视图中看到该建筑。示出了外壳，该外壳是屋顶构件6.02、(隔离部)和山墙构件6.03(隔离部)。在该建筑的底部处，示出了地基构件，并且在地基构件的下面示出了用于非耐用品的供给线路，该非耐用品例如电力2.03、远距离供暖2.04、水2.05、下水2.06和空气2.07。在该图中强调的是，在竖直和水平方向上的公寓模块之间有通道的网络。该通道的网络实际上是公寓模块之间的空腔，其在末端处被屋顶构件、山墙构件和前部构件封闭。在该图中示出了多个竖直井2.02。
公寓模块的内部布局的实例
图14示出了公寓模块的布局的实例，该公寓模块具有用于生活的所有便利设施。
本发明的第一实施例
根据本发明的第一实施例，提供了模块化住宅建筑的供暖和冷却系统。该模块化住宅建筑包括建筑框架，该建筑框架有竖直柱4.02和水平梁。水平梁限定相邻竖直柱4.02之间的距离。从前侧和后侧，一排竖直柱4.02在x-方向上伸展，在该竖直柱4.02之间有梁。竖直柱能由几个伸长元件提供，其中每个伸长元件限定相邻地板之间的高度H。竖直柱具有用于将它们固定到地面的装置，固定装置能是一个或多个螺栓，并且在一个特别方面使用四个螺栓。
每个伸长元件设有用于将伸长元件固定在一起的固定装置，该固定装置能是螺母和螺栓。在图4a中示出了四个螺栓，然而可以使用其他数量的螺栓，并且螺栓也可以与焊接结合，或者可以使用焊接作为唯一的固定装置。伸长元件还设有用于将公寓模块1.0固定到建筑框架的装置。几个公寓模块1.0能被固定到框架上，由此提供了公寓的模块化住宅楼。如上所述，模块化住宅建筑能具有几个楼层，这依赖于在竖直柱4.2中使用的伸长元件的数量。该模块化住宅建筑在其端部中的两个处由山墙构件6.03端接。底层与地面构件6.01连接。至少一个屋顶构件6.02在z-方向上端接模块化住宅建筑，即该至少一个屋顶构件6.02在顶层的顶部上。在相邻楼层中的公寓模块1.0之间提供了前部构件6.04。此外，如图12a和12b中所示，前部构件6.04能被设置在同一楼层上的公寓模块之间。公寓模块1.0能在模块化住宅建筑的前侧1.41和/或后侧1.42处设有门1.41、1.42和窗1.41、1.42。为了能够进入公寓模块，模块化住宅建筑在每个楼层上设有走廊7.01。在一个实施例中，模块化住宅建筑在其前侧和后侧两者上设有走廊7.01。明显地，每个楼层之间设有一个或多个楼梯。
如前所述，模块化住宅建筑设有用于模块1.0的供暖和通风的通道。在图1b中，指明空气2.07被分布在所有模块之间。模块化住宅建筑被设计有框架，该框架由竖直柱4.02(见图7)和水平梁组成，并且其中水平梁在X-方向上被定向。水平梁限定了相邻柱之间的距离。相邻的柱通过紧固装置被锚固至地面。在图7、4a和4b中，使用四个螺栓3.06作为锚固装置。螺栓3.06被锚固至主基板3.04。
用于供暖和通风的水平和竖直通道被提供成公寓模块1.0之间的空腔。相邻公寓模块之间的距离被用作用于非耐用品的通道，该非耐用品例如强制通风。如上所述，强制通风可以被给予特定的温度。在山墙端处，即Y-Z平面处，通道由包括隔离材料的山墙构件6.03封闭，相应地，公寓模块之间的空腔由模块化住宅建筑的前侧和后侧处的前部构件封闭。最后，由一个或多个屋顶构件6.02和地面与底层之间的一个或多个隔离构件来关闭通道。
模块化住宅建筑具有框架，该框架包括在Z-方向上的柱4.02和在X-方向上的水平梁。柱4.02形成两平行排的柱，这些排之间的距离由公寓模块1.0的长度L来确定。在一排中的相邻柱之间提供每个楼层中的水平梁。建筑框架包括用于将公寓模块(1.0)固定到建筑框架上的紧固装置(5.02)，在相邻公寓模块(1.0)之间有水平和竖直距离，由此在相邻公寓模块之间产生了上述的空腔，在相邻公寓模块(1.0)之间空腔被用作多个水平和竖直供暖和通风通道。
供暖和通风系统可以进一步包括至少一个技术室(2.01)。技术室根据第一实施例的一个方面被布置在模块化住宅建筑在底层上的中间。技术室能包括用于分配非耐用品的设备，该非耐用品例如电力、强制通(暖)空气、远程供暖、水和下水。在本发明的一个方面中，技术室至少包括风扇、除湿器(热泵)和再供暖电池中之一。

Claims (4)

1.模块化住宅建筑的供暖和冷却系统，其至少包括：
a)建筑框架，
b)一些公寓模块(1.0)，
c)一些前部构件(6.04)，
d)至少两个山墙构件(6.03)，
e)至少一个屋顶构件(6.02)，以及
f)多个水平和竖直供暖和冷却通道，其中该建筑框架包括用于将该公寓模块(1.0)固定到该建筑框架上的紧固装置(5.02)，在相邻公寓模块(1.0)之间有水平和竖直距离，由此在相邻公寓模块(1.0)之间产生了空腔，在相邻公寓模块(1.0)之间空腔被用作多个水平和竖直供暖和冷却通道。
2.根据权利要求1所述的供暖和冷却系统，其中该模块化住宅建筑进一步包括至少一个技术室(2.01)。
3.根据权利要求2所述的供暖和冷却系统，其中该至少一个技术室(2.01)被布置在该模块化住宅建筑在底层上的中间。
4.根据权利要求3所述的供暖和冷却系统，其中该技术室至少包括风扇、除湿器(热泵)和再供暖电池中之一。
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