CN110725568A - 一种通过普通技术利用天然能源的被动房 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过普通技术利用太阳能等天然能源的被动房，包括房屋本体、太阳能发电模块、太阳能集热模块、太阳能储热模块，所述太阳能发电模块直接与房屋本体内的低压电器连接，提供电能；所述太阳能储热模块采用地下储热系统，所述地下储热系统包括埋在冻土层下的储热水箱，太阳能集热模块连通储热水箱，为储热水箱内的水加热；用热模块与储热水箱连通实现取热，还采用储冰技术实现夏季房屋制冷，充分利用了天然能源。

Description

一种通过普通技术利用天然能源的被动房

技术领域

本发明涉及被动房技术领域，特别是涉及一种通过普通技术利用天然能源的被动房。

背景技术

被动房是一种低能耗的建筑形式，每平米建筑面积要求的能耗标准每年约20—30度电）（包括取暖降温等）。相对而言，太阳能是一种最清洁的能源，它的光热转换率可以达到80% 以上，光电转换率可以达到20%以上，使用的过程中，除了设备制造环节，不产生碳排放。而且，光能的“储量”是无限的，在被动房中通过普通技术充分利用太阳能等天然能源，大部分甚至是全部替代常规电能，是可以实现的。

太阳能发电存在的几个问题：1太阳能转化为电能的效率较低，一般不到20%；2太阳能发电中用电模式的转换中电能的损失较大：目前一般太阳能发电的使用过程是：太阳能电池板发电（12-36伏），存储到蓄电池，逆变器将直流电转换成交流电（220伏），用电设备。用电模式的转换过程较多。3电能的发电与使用的时机有矛盾，发电的最佳时机在白天，用电的高峰在晚上。

太阳能光热的转换效率可以达到80%以上，但是夏季气温高阳光充足，太阳能可以转化成热量的数量很大，而热量的需求量却很小。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种通过普通技术利用太阳能、天然冰的被动房。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种通过普通技术利用天然能源的被动房，包括房屋本体、太阳能发电模块、太阳能储热模块，所述太阳能发电模块直接与房屋本体内的低压电器连接，提供电能；所述太阳能储热模块采用地下储热系统，所述地下储热系统包括埋在冻土层下的储热结构，太阳能集热模块连通储热结构，为储热结构内的水加热；用热模块与储热结构连通。

在本发明的一种实施例中，还包括地下储冰模块，地下储冰模块外设有保温层。

在本发明的一种实施例中，还包括通风管路，通风管路分为热风管路和冷风管路，热风管路经过储热水箱由房屋本体下方通入室内；冷风管路经过地下储冰模块由房屋本体上方通入室内。

在本发明的一种实施例中，所述热风管路、所述冷风管路上均设有空气过滤结构。

在本发明的一种实施例中，所述用热模块采用暖气片或地暖。

在本发明的一种实施例中，天然冰的保温可以用现有保温效果好的保温材料，亦可以直接利用土壤保温，土壤的比热容较高，部分天然冰融化后使周围土壤温度降低，亦可有利于对室内空气的循环降温。

在本发明的一种实施例中，所述地下储热系统的储热结构采用若干储热水箱，若干储热水箱均间隔设置在地下构筑物中，并通过管道连通。

在本发明的一种实施例中，所述地下储热系统的储热结构采用地下储热水池，用热模块的管路通过地下储热水池中交换热量。

本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：

1.本发明提供的一种通过普通技术利用天然能源的被动房，采用太阳能发电模块与低压电器（36V以下）直接电连接，减少了传统采用逆变器将电压转换成220V时的损耗，提高能量利用率。

2.本发明提供的一种通过普通技术利用天然能源的被动房，采用地下储热系统，利用跨季节储热的方式，在非取暖季节进行储热，然后在取暖季节应用，进行取暖，保证冬季热能充足，提高能量利用率。

3.本发明提供的一种通过普通技术利用天然能源的被动房，利用储冰技术对冬季天然冰进行储存，夏季应用室内制冷，充分利用天然能源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明被动房的结构示意图。

图中1:太阳能集热模块、1-1：太阳能集热板、1-2：集热盘管、2：地下储热（储冷）系统、3：通风管路、4：建筑物材料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种通过普通技术利用太阳能等天然能源的被动房，提高能量转化效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种通过普通技术利用太阳能等天然能源的被动房，包括房屋本体、太阳能发电模块、太阳能储热模块，所述太阳能发电模块直接与房屋本体内的低压电器连接，提供电能；所述太阳能储热模块采用地下储热系统2，所述地下储热系统包括埋在冻土层下的储热水箱，太阳能集热模块1的太阳能集热板1-1吸收太阳能后，通过集热盘管1-2连通储热水箱，为储热水箱内的水加热；用热模块与储热水箱连通。

具体的，取消逆变器的使用，减少用电模式的转换，由现有技术中的太阳能发电模块直接与被动房中的低压电器（36伏以下）连接，家用电器如冰箱、电视、电脑、电扇直接使用直流低压电源。此外，加强家用电器的使用管理，尽量在白天使用家用电器，如冰箱白天提高制冷量，晚上大大减少制冷量，洗衣机白天使用，不在晚上使用，需要充电的电器尽量在白天进行充电，供暖通风等工作白天多进行，晚上少进行。

太阳能光热的转换效率可以达到80%以上，但是夏季气温高阳光充足，太阳能可以转化成热量的数量很大，而热量的需求量却很小，利用太阳能储热系统将夏季多余的热量储存到冬天使用，是一个行之有效的方法。本发明采用地下储热系统，由于地下冬季温差小，保温效果好，在储热水箱外加保温层即可实现保温，减少热量损耗。

在地下空间中设置储水结构，该形式适用于地下水位低，易于构筑地下空间的地段。建筑地下空间，在其外部做防水，内部做保温（泡沫等），将储水的罐体、柜体放置于地下空间内部。这种构造方便管理，有利于集热循环、取热循环，对于通过水或气从热水中取热都很方便。储水结构循环系统采用开放式或封闭式都很自如。地下结构的保温应设置于构筑物内部，保温的对象是储水罐体，当保温置于构筑物外部时，应采取合理的现有工艺避免构筑物外部岩土体沉降时对保温层的破坏作用。（下拉荷载）保温层的厚度应该满足对水体的保温要求。保温层可采用泡沫板等保温结构。

储水罐体的设置应利于水的集热，也利于自水中取热。将多个小型储水罐体分开放置于构筑物中，中间设置适当的空隙，以利于与空气热量交换，各个罐体采用管道联通，利于从水中取热。

在地下储水空间中设置储热构造，该形式适用于地下水位高，不易建筑地下构筑物的地段。在地下水位较高的地段，不易建筑地下空间，将建筑物下部作为储水池，取热循环系统全部有管路通过热水中，以此来交换热量，达到放热、取热、取冷的使用目的。特点：将储热水池设置于建筑物的最下部，在多数情况下，可以大大降低储水池的防水要求，只做好适当保温即可。可以不做防水，这种情况对储存空间的造价有较大的实际意义。该结构可利用水体本身的阻热性能和热容大的特点在外层设置多层保温层，以减少降温和提供热量补偿的形式最大限度的保持内部水体的温度，保存内部水体的能量，保温材料采用现有技术中的材料即可。通常，根据能量转化效率计算，一吨热水可以释放相当于20—30度电的热量，可满足1-2平米建筑的冬季供暖需求。

储存天然冰是一种民间渔民夏季保鲜的传统方式，天然冰可以通过传统方式保存到秋季。传统方式一般将天然冰堆砌在地面上进行多层苫盖，除了苫盖物的保温作用，这种方式也主要利用了冰本身的隔热作用和冰溶解时起到的降温作用，到夏季时，几千吨的储冰体，冰的消耗一般在四分之一到二分之一；将天然冰利用地下储存空间储存，增加合理的保温结构，可以大大提高天然冰的保存效果！通常，根据能量转化效率计算，1吨冰融化后可以吸收相当于近100度电的能量，可满足5-10平米的夏季建筑降温需求。

利用建筑物材料4（混凝土）本身的热容能力储存一定的热量，即：建筑物材料4本身的温度稍微高于室内温度，当室外温度降低时，建筑材料中的热量会适当补充到室内空气中，起到一定的取暖效果。利用太阳能集热白天时将热量储存到建筑物材料中（白天气温室温相对较高，墙体等建筑结构物相对温度不高、温差小），晚上释放热量，起到供热的效果（晚上建筑物本身温度与室温相对温差较大）。

主要过程：在白天利用太阳能集热系统采用被动循环方式将热量通过热水储存到建筑物材料4（混凝土）中，一般傍晚左右建筑物接受的热量最多，阳光集热结束后室外温度降低，室内温度也相应逐渐降低，建筑物材料4本身热量逐渐为温度降低的室内空气提供热量，起到取暖的效果。

主要特点：建筑物材料4（混凝土）质量庞大，集热时提高的温度值小，温度绝对值也相对较低，有利于太阳能集热；而由于其质量总量庞大，温度降低有限时，释放的热量可观，有利于保持室内温度，达到取暖供热效果。由于建筑物材料4导热的效率较慢，促使这个过程形成一个错峰的过程，即白天汲取太阳能，晚上供热取暖（自傍晚开始）。

被动房房屋本体内的通风管路3的设置，各个房间的进气孔、出气孔分别设置，并通过管道连通，分为冷风管路和热风管路，需要说明的是，房屋本体内的冷风管路与热风管路可采用同一条管路。冬天取暖时，热气由房间下部的进气孔进入房间，由设置于较上部的出气孔被动排出房间；夏季降温时，温度较低的空气由设置于房间上部的进气口进入房间，由设置于房间下部的出气口被动排出房间。建筑物内部的进气通道和排气通道分别设置，管道都从储热或储冷空间通过，且都包括空气净化过滤部分，空气净化结构可设置在进气孔部分，采用滤网形式设置在管内，当然也可以设置在管路其他部分，便于拆卸更换即可。

主动循环方式：利用热空气密度相对较低，上升形成的升力，热气经近气通道由进气孔进入房间，由于虹吸原理，冷空气被吸至储热空间内吸收热量，再次转化成热空气上升提供升力。如此形成循环供暖。这种循环方式一般动力不足，需要进行动力辅助。

被动循环方式：利用太阳能发电设备产生的电能推动空气循环设备，如气泵、风机等，推动空气在储热（储冷空间）、循环通道、净化构造、房间中循环，达到取暖（降温）通风的目的，较佳的，气泵位置设置在储热、储冷空间内的管道上，避免设置在房屋本体内的同一条管路上造成使用不便的问题。当然，在其他实施例中，房屋本体内热风管路和冷风管路为单独设置的两条管路时，对气泵的位置不做限制，方便操作即可。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种通过普通技术利用天然能源的被动房，其特征在于，包括房屋本体、太阳能发电模块、太阳能储热模块，所述太阳能发电模块直接与房屋本体内的低压电器连接，提供电能；所述太阳能储热模块采用地下储热系统，所述地下储热系统包括埋在冻土层下的储热结构，太阳能集热模块连通储热结构，为储热结构内的水加热；用热模块与储热结构连通。

2.根据权利要求1所述的通过普通技术利用天然能源的被动房，其特征在于，还包括地下储冰模块，地下储冰模块外设有保温层。

3.根据权利要求1所述的通过普通技术利用天然能源的被动房，其特征在于，还包括通风管路，通风管路分为热风管路和冷风管路，热风管路经过储热水箱由房屋本体下方通入室内；冷风管路经过地下储冰模块由房屋本体上方通入室内。

4.根据权利要求3所述的通过普通技术利用天然能源的被动房，其特征在于，所述热风管路、所述冷风管路上均设有空气过滤结构。

5.根据权利要求4所述的通过普通技术利用天然能源的被动房，其特征在于，所述热风管路、所述冷风管路在房屋本体内采用一条管路或各自分开设置。

6.根据权利要求1所述的通过普通技术利用天然能源的被动房，其特征在于，所述用热模块采用暖气片或地暖。

7.根据权利要求1所述的通过普通技术利用天然能源的被动房，其特征在于，所述地下储热系统的储热结构采用若干储热水箱，若干储热水箱均间隔设置在地下构筑物中，并通过管道连通。

8.根据权利要求1所述的通过普通技术利用天然能源的被动房，其特征在于，所述地下储热系统的储热结构采用地下储热水池，用热模块的管路通过地下储热水池中交换热量。