CN113701267A - 一种零能耗光伏建筑一体化供能系统 - Google Patents

一种零能耗光伏建筑一体化供能系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种零能耗光伏建筑一体化供能系统，涉及一种一次能源技术领域，包括光纤照明系统、自洁净光伏玻璃系统、地源热泵及供暖系统和新风系统，通过光纤照明系统在将太阳光引入室内以供照明，根据光纤照明情况，调节自洁净光伏玻璃辐射透射比，完成辅助照明的同时，将多余太阳辐射转换为电能以满足室内用电，同时该玻璃具有自清洁和隔热保温性能；地源热泵及供暖系统作为室温调控主系统，完成冬季热量输送，夏季冷凉输送；新风系统在更新室内空气的同时回收废弃余热，辅助地源热泵系统降低室内温度调控能耗，各个子系统共同作用使房屋在不消耗外部能耗的情况下就能实现日常生活的各种需要，提高系统的能源利用效率，降低建筑能耗。

Description

一种零能耗光伏建筑一体化供能系统
技术领域
本发明涉及一次能源技术领域，具体是一种零能耗光伏建筑一体化供能系统。
背景技术
长期以来人类不断挖掘地球资源，使得地球不可再生资源越来越紧张。为了满足人们日益增长的物质文化需求，寻找能够长期依赖的可再生清洁能源，并且开发新型节能减排措施成为极待解决的能源安全问题之一。随着经济的不断发展，建筑工程数量的快速增加，据数据统计，我国每年新增建筑约20亿㎡，预计2020年我国建筑总面积将超过700亿㎡，建筑能耗问题逐渐显露。目前而言，我国建筑能耗的主要特点是总量大，污染重，约占社会总能源消耗的30％，因此，建筑节能问题迫在眉睫。
为减少建筑能耗，实现节能减排的绿色环保理念，节能建筑逐渐受到广大社会及研究学者的重视。所谓建筑节能，就是在建筑的规划、设计、新建和使用的过程中，采用节能型的技术、设备和材料，在保证室内环境舒适前提下，一方面增大室内外能量交换热阻，以减少空调等因大量热消耗而产生的能耗；另一方面引入可再生清洁能源，提高用能效率。例如，采用节能型新风系统、智能家居、分布式光伏系统等。上述措施均能在一定程度上降低建筑能耗，但如何在完成室内空气质量更新、满足温度调控需求，借助室外条件完成室内照明，并保证室内电气供电需求的情况下，最大程度的实现建筑“低碳、零能耗”目标仍是亟待解决的重要问题。
发明内容
普通居民建筑能耗主要为电能、光能、热能，主要满足日常电器、照明、室温温度调节及生活用水等需求，如能在保证建筑功能的情况下，耦合以太阳能、地热能等可再生能源为主要消耗的热电联供节能技术，即可最大程度上实现节能建筑“低碳、零能耗”的目标，基于上述特点，本发明提出一种零能耗光伏建筑一体化综合供能系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括光纤照明系统、自洁净光伏玻璃系统、地源热泵及供暖系统和新风系统，通过光纤照明系统在不损耗电力的情况下将太阳光引入室内以供照明，在此基础上，调节自洁净光伏玻璃辐射透射比，完成辅助照明的同时，将多余太阳辐射转换为电能储存，以满足日常家用电以及作为夜晚或阳光较差时的储备用电，还可以为新风系统进行空气电辅预热或预冷处理时提供电源，并且玻璃自身的自清洁和隔热保温能力也大大地降低了能耗，地源热泵及供暖系统作为室温调控主系统，集冬季供暖、夏季制冷和提供生活热水为一体，新风系统则在更新室内空气的同时回收废弃余热，辅助地源热泵系统调控室内温度；在各个子系统共同作用下，房屋可以最大限度的利用生活中存在的清洁可再生能源，在不消耗外部能耗的情况下就能实现日常生活的各种需要，基本实现了房屋建筑“零能耗”的目标；另一方面引入可再生资源，使得全生命周期内的污染物排放显著降低，是一项应用前景良好的建筑节能技术。
作为本发明进一步的方案：所述光纤照明系统，其结构包括太阳光采集装置、太阳光接收器、导光光纤、光耦合器、内光纤束、室内照明设备，其中太阳光采集装置安装于屋顶，经导光光纤、光耦合器、内光纤束与室内照明设备相连；工作时，导光光纤将太阳光接收器采集采集的太阳光输送到光耦合器中进行调整，再由内光纤束输送到室内照明装置内，满足室内照明需求。
作为本发明进一步的方案：所述自洁净光伏玻璃系统，其结构包括自洁净光伏玻璃和太阳能蓄电池，其中自洁净光伏玻璃安装于室内窗户上，该玻璃由外层玻璃板、聚光器、高反射银膜、太阳能电池板、硅橡胶封装材料、内层玻璃板和光催化纳米晶薄膜组成，其中光催化纳米晶薄膜、外层玻璃板、聚光器和内层玻璃板依次首尾连接在一起，同时聚光器设计成圆台形，靠近内层玻璃板的一端直径小于靠近外层玻璃板一端的直径，并且聚光器的侧壁上安装有一层高反射银膜，同时聚光器靠近内层玻璃板的一侧壁上连接有太阳能电池板，同时外层玻璃板和内层玻璃板的内壁安装有一层硅橡胶封装材料，所述自洁净光伏玻璃能够根据光纤照明情况，调节聚光器斜率，辅助照明，同时完成光电转换、实现自清洁、隔热保温的功能；所述太阳能蓄电池安装于室内窗户旁，并且太阳能蓄电池和太阳能电池板电性连接在一起。
作为本发明进一步的方案：所述地源热泵及供暖系统，其结构包括抑流器、热交换器、压缩机、循环水箱、节能热泵空调、地暖管道、热水器、储水罐、阀门一节能热泵空调、阀门二地暖、阀门三生活热水，其中热交换器安装于地下，压缩机和循环水箱安装于地表，抑流器管道连接水箱和热交换器，储水罐安装于建筑室内地表，抑流器、热交换器、压缩机、循环水箱依次通过管道相连构成闭合回路，通过压缩机的冷凝蒸发对热量进行利用，再通过循环水箱和储水罐中的水完成热交换使储水罐中的水升温，从储水罐出发，既能通过地暖阀门二在地暖管道中完成水循环供热，也能通过节能热泵空调阀门一用于节能热泵空调水循环调控室内温度，还能通过生活热水阀门三输送到热水器中提供生活用水吗，同时储水罐中的水由补水箱按时按需补充。
作为本发明进一步的方案：所述新风系统，其结构包括排风管道、热交换组件和送风管道，其中新风系统安装于室内墙壁连通室内室外，热交换组件安装于排风管道与送风管道之间，用于对室内排出空气与新风的热交换，阀门四与热交换组件相连，通过阀门四调节风机的转速来控制总通风量或者通过调节进风或排风设备的开启程度来控制进出风量。
作为本发明再进一步的方案：所述外层玻璃板和内层玻璃板均选用绝缘玻璃板制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该系统针对房屋建筑的全部基础能耗类型，在综合效果上基本可实现零能耗的目标。
2、自洁净玻璃在高效利用光能发电的同时不影响室内的正常照明，其表面的纳米光催化材料，能够阻止污渍在玻璃上面沉积，从而增加玻璃的光透射率，进一步满足光照需求。
3、地源热泵可代替传统空调进行室温调控，且同等需求下电能消耗大幅度降低。
4、光纤照明系统将太阳光中的可见光通过光纤直接导入室内的进行照明，同样能够满足人们室内的生活照明需求。光纤照明系统所使用的一般都是塑料光纤，在制作成本上最便宜，使用寿命可达二十年，综合照明性价比高。
5、新风系统在更新室内空气的同时，通过热交换降低了调控室内空气温度所需要的能耗，减少自洁净玻璃发电的压力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的自洁净光伏玻璃结构示意图。
如图所示：1、抑流器，2、热交换器，3、压缩机，4、循环水箱，5、自洁净光伏玻璃，501、外层玻璃板，502、聚光器，503、高反射银膜，504、太阳能电池板，505、硅橡胶封装材料，506、内层玻璃板，507、光催化纳米晶薄膜，6、节能热泵空调，7、太阳光采集装置，8、太阳光接收器，9、导光光纤，10、光耦合器，11、内光纤束，12、室内照明设备，13、排风管道，14、热交换组件，15、送风管道，16、地暖管道，17、热水器，18、补水箱，19、储水罐，20、太阳能蓄电池；21、阀门一，22、阀门二，23阀门三，24、阀门四。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种零能耗光伏建筑一体化供能系统，包括光纤照明系统、自洁净光伏玻璃系统、地源热泵及供暖系统和新风系统，通过光纤照明系统在不损耗电力的情况下将太阳光引入室内以供照明，在此基础上，调节自洁净光伏玻璃5辐射透射比，完成辅助照明的同时，将多余太阳辐射转换为电能储存，以满足日常家用电以及作为夜晚或阳光较差时的储备用电，还可以为新风系统进行空气电辅预热或预冷处理时提供电源，并且玻璃自身的自清洁和隔热保温能力也大大地降低了能耗，地源热泵及供暖系统作为室温调控主系统，集冬季供暖、夏季制冷和提供生活热水为一体，新风系统则在更新室内空气的同时回收废弃余热，辅助地源热泵系统调控室内温度；在各个子系统共同作用下，房屋可以最大限度的利用生活中存在的清洁可再生能源，在不消耗外部能耗的情况下就能实现日常生活的各种需要，基本实现了房屋建筑“零能耗”的目标。
其中，所述光纤照明系统，其结构包括太阳光采集装置7、太阳光接收器8、导光光纤9、光耦合器10、内光纤束11、室内照明设备12，其中太阳光采集装置7安装于屋顶，经导光光纤9、光耦合器10、内光纤束11与室内照明设备12相连；工作时，导光光纤9将太阳光接收器采集7采集的太阳光输送到光耦合器10中进行调整，再由内光纤束11输送到室内照明装置12内，满足室内照明需求。
其中，所述自洁净光伏玻璃系统，其结构包括自洁净光伏玻璃5和太阳能蓄电池20，其中自洁净光伏玻璃5安装于室内窗户上，该玻璃由外层玻璃板501、聚光器502、高反射银膜503、太阳能电池板504、硅橡胶封装材料505、内层玻璃板506和光催化纳米晶薄膜507组成，其中光催化纳米晶薄膜507、外层玻璃板501、聚光器502和内层玻璃板506依次首尾连接在一起，同时聚光器502设计成圆台形，靠近内层玻璃板506的一端直径小于靠近外层玻璃板501一端的直径，并且聚光器502的侧壁上安装有一层高反射银膜503，同时聚光器502靠近内层玻璃板506的一侧壁上连接有太阳能电池板504，同时外层玻璃板501和内层玻璃板506的内壁安装有一层硅橡胶封装材料505，所述自洁净光伏玻璃5能够根据光纤照明情况，调节聚光器斜率，辅助照明，同时完成光电转换、实现自清洁、隔热保温的功能；所述太阳能蓄电池20安装于室内窗户旁，并且太阳能蓄电池20和太阳能电池板504电性连接在一起。
其中，所述地源热泵及供暖系统，其结构包括抑流器1、热交换器2、压缩机3、循环水箱4、节能热泵空调6、地暖管道16、热水器17、储水罐19、阀门一节能热泵空调21、阀门二地暖22、阀门三生活热水23，其中热交换器2安装于地下，压缩机3和循环水箱4安装于地表，抑流器1管道连接水箱4和热交换器2，储水罐19安装于建筑室内地表，抑流器1、热交换器2、压缩机3、循环水箱4依次通过管道相连构成闭合回路，通过压缩机3的冷凝蒸发对热量进行利用，再通过循环水箱4和储水罐19中的水完成热交换使储水罐19中的水升温，从储水罐19出发，既能通过地暖阀门二22在地暖管道16中完成水循环供热，也能通过节能热泵空调阀门一21用于节能热泵空调6水循环调控室内温度，还能通过生活热水阀门三23输送到热水器17中提供生活用水吗，同时储水罐19中的水由补水箱18按时按需补充。
冬季时，放热后的循环工质水经抑流器1进入热交换器，吸收土壤热量，达到一定温度后，流出热交换器2，经压缩机3加压进入循环水箱4，和室内供热系统循环工质水进行热交换，吸收了热量的室内循环工质水通过储水罐19上的阀门送往不同的回路以满足不同的生活需求，一部分进入热水器17作为生活用水，一部分进入地暖管道16供暖，另一部分进入节能热泵空调6管道调节室内温度，放热过后的室内循环工质流回循环水箱4，再与吸热过后的室外循环工质水进行热交换，完成一个循环；夏季时，吸热后的循环工质水经抑流器1进入热交换器2，遇到低温土壤放出热量，降温后的循环工质水经压缩机加压进入循环水箱，和室内高温的循环工质水进行热交换，此时通往地暖和生活用水的管道阀门二22和阀门三23关闭，被冷却的室内循环工质水通过阀门一21送往节能热泵空调6管道对室内进行降温，吸收热量后的室内循环工质水流回循环水箱4，再与放热后的室外循环工质水进行热交换，完成一个循环；
其中，所述新风系统，其结构包括排风管道13、热交换组件14和送风管道15，其中新风系统安装于室内墙壁连通室内室外，热交换组件14安装于排风管道13与送风管道15之间，用于对室内排出空气与新风的热交换，阀门四24与热交换组件14相连，通过阀门四24调节风机的转速来控制总通风量或者通过调节进风或排风设备的开启程度来控制进出风量。
工作时室外新鲜空气通过送风管道13进入系统，室内污浊空气通过排风管道13送出，两者在热交换组件14处发生空气的置换净化，即排风管道13中的污浊空气排出时部分能量有效回收后储存在储能装置中，然后传递给送风管道13中进入的新鲜空气，经过温度预处理以及湿度交换后的新鲜空气再通过墙壁中的送风系统完成最终温度调控送到室内。由于仅靠室内外空气的热交换很难得到我们想要的空气温度，所以一般在送风系统的最终温度调控中会在热交换的基础上加上电辅热，同时我们还可以通过阀门四24调节风机的转速来控制总通风量或者通过调节进风或排风设备的开启程度来控制进出风量满足不同房间不同季节的需求；冬季时，若地暖不足，可通过调节阀门四24，来降低风机转速减缓空气的流动，或者减小进出风设备的开启程度来升高室内温度，如果室内气温仍旧较低，还可以通过调节热交换组件14的空气预热程度提升室内温度；若地暖充足，则可以通过增加风机转速、加大进出风设备开启程度或者关闭热交换组件的空气预热处理来调节室内温度，夏季时，若节能热泵空调6的制冷能力不足，则可通过增加风机转速、加大进出风设备开启程度或者调节热交换组件14的空气预冷程度来降低室内气温。
优选的，所述外层玻璃板501和内层玻璃板501均选用绝缘玻璃板制成。
需要说明的是，按以上方案，所述新风系统既能够调节室内温度又能在室内外空气交换过程中回收70％的热量，在满足室内空气更新的同时，辅助完成室温调控，达到降低能耗的目的。
按以上方案，所述地源热泵及供暖系统利用地球表面层地热资源作为冷热源进行能量转换完成室温调控，比传统的纯电能空调运行效率高40％。地源热泵及供暖系统每消耗1Kwh的电能，可以得到4Kwh的热能或者3Kwh的冷量，比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃料锅炉节省1/2以上的燃料，既能调控室内温度，又能大幅度降低能耗。
按以上方案，所述光纤照明系统将太阳光中的可见光通过光纤直接导入室内的进行照明，满足室内正常照明需要的同时，光纤照明系统减少了普通照明器件的电能消耗以及其发光时伴有的发热效应，使得照明装置使用时更加安全、寿命更长。且由于照明装置远离发光器光源，而发光器又安装在维修方便的位置，提高了安全性的同时也减小了检修的难度。
按以上方案，所述自洁净玻璃系统可以实现全太阳光谱的利用，极大提高太阳光的综合利用效率。自洁净玻璃5采用双层真空骨架结构，可减少室内外温度热交换，辅助室温调控设备控制室内温度，透过玻璃的光线可直接进入室内，辅助光纤导光系统满足室内光照需求，最外层的自洁净薄膜为纳米光催化材料，能够阻止污渍在玻璃上面沉积，从而增加玻璃的光透射率。
根据本发明提供的上述优选实施例，本发明的工作原理为：
(1)在晴天时太阳光照充足时，光纤照明系统和自洁净光玻璃系统共同作用。一方面由太阳光采集装置7对太阳光进行采集并通过太阳光收集器8对太阳光进行聚焦、准直后传导到导光光纤9，再由导光光纤9导光途经光耦合器10和内光纤束11后传导到室内由室内照明设备12发光完成照明；另一方面自洁净光伏玻璃5通过吸收太阳光并转换为电能将其储存与太阳能蓄电池20内，按需对室内设备进行供电，以维持正常生活需要；
(2)在夜晚和阴天时，室外光线不足，利用自洁净光伏玻璃系统储存在太阳能蓄电池20中的电能，按需对室内照明设备12进行供电用以保证室内照明环境，且太阳能蓄电池20内的电能将同时保证室内设备正常运转；
(3)新风系统通过送风管道15和排风管道13完成室内、室外空气的交换，室内空气和室外空气通过热交换组件14完成温度的质量交换，对送进室内的新风完成温度的预调控，再通过送风管道完成最终的温度调控送入室内，还可以通过调节阀门四24来控制总通风量和进出风量，这样不仅能保证室内空气清新，且能保持室内温度恒定；
(4)地源热泵及供暖系统通过用户需求完成压缩机3中冷凝液的蒸发或冷却，通过抑流器1和热交换器2控制能量的转换速度，由循环水箱4和储水罐19完成能量交换使储水罐19中的水温升高，再通过管道阀门一21和阀门二22分别循环到室内空调6、地面供暖管道16中，还可通过管道阀门三23运送到室内热水器17用于提供生活用水，且补水箱18会及时为储水罐19补水以维持系统正常工作；
本发明首次提出在现有的多种单一节能手段的基础上完成集成，一方面合理结合了各个节能手段使其发挥各自的特点；一方面实现了在无外部能量消耗情况下的日常生活，极大提高了对自然资源的利用率。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种零能耗光伏建筑一体化供能系统，包括光纤照明系统、自洁净光伏玻璃系统、地源热泵及供暖系统和新风系统，其特征在于：通过光纤照明系统在不损耗电力的情况下将太阳光引入室内以供照明，在此基础上，调节自洁净光伏玻璃(5)辐射透射比，完成辅助照明的同时，将多余太阳辐射转换为电能储存，以满足日常家用电以及作为夜晚或阳光较差时的储备用电，还可以为新风系统进行空气电辅预热或预冷处理时提供电源，并且玻璃自身的自清洁和隔热保温能力也大大地降低了能耗，地源热泵及供暖系统作为室温调控主系统，集冬季供暖、夏季制冷和提供生活热水为一体，新风系统则在更新室内空气的同时回收废弃余热，辅助地源热泵系统调控室内温度。
2.根据权利要求1所述的一种零能耗光伏建筑一体化供能系统，其特征在于：所述光纤照明系统，其结构包括太阳光采集装置(7)、太阳光接收器(8)、导光光纤(9)、光耦合器(10)、内光纤束(11)、室内照明设备(12)，其中太阳光采集装置(7)安装于屋顶，经导光光纤(9)、光耦合器(10)、内光纤束(11)与室内照明设备(12)相连；工作时，导光光纤(9)将太阳光接收器采集(7)采集的太阳光输送到光耦合器(10)中进行调整，再由内光纤束(11)输送到室内照明装置(12)内，满足室内照明需求。
3.根据权利要求1所述的一种零能耗光伏建筑一体化供能系统，其特征在于：所述自洁净光伏玻璃系统，其结构包括自洁净光伏玻璃(5)和太阳能蓄电池(20)，其中自洁净光伏玻璃(5)安装于室内窗户上，该玻璃由外层玻璃板(501)、聚光器(502)、高反射银膜(503)、太阳能电池板(504)、硅橡胶封装材料(505)、内层玻璃板(506)和光催化纳米晶薄膜(507)组成，其中光催化纳米晶薄膜(507)、外层玻璃板(501)、聚光器(502)和内层玻璃板(506)依次首尾连接在一起，同时聚光器(502)设计成圆台形，靠近内层玻璃板(506)的一端直径小于靠近外层玻璃板(501)一端的直径，并且聚光器(502)的侧壁上安装有一层高反射银膜(503)，同时聚光器(502)靠近内层玻璃板(506)的一侧壁上连接有太阳能电池板(504)，同时外层玻璃板(501)和内层玻璃板(506)的内壁安装有一层硅橡胶封装材料(505)，所述自洁净光伏玻璃(5)能够根据光纤照明情况，调节聚光器斜率，辅助照明，同时完成光电转换、实现自清洁、隔热保温的功能；所述太阳能蓄电池(20)安装于室内窗户旁，并且太阳能蓄电池(20)和太阳能电池板(504)电性连接在一起。
4.根据权利要求1所述的一种零能耗光伏建筑一体化供能系统，其特征在于：所述地源热泵及供暖系统，其结构包括抑流器(1)、热交换器(2)、压缩机(3)、循环水箱(4)、节能热泵空调(6)、地暖管道(16)、热水器(17)、储水罐(19)、阀门一节能热泵空调(21)、阀门二地暖(22)、阀门三生活热水(23)，其中热交换器(2)安装于地下，压缩机(3)和循环水箱(4)安装于地表，抑流器(1)管道连接水箱(4)和热交换器(2)，储水罐(19)安装于建筑室内地表，抑流器(1)、热交换器(2)、压缩机(3)、循环水箱(4)依次通过管道相连构成闭合回路，通过压缩机(3)的冷凝蒸发对热量进行利用，再通过循环水箱(4)和储水罐(19)中的水完成热交换使储水罐(19)中的水升温，从储水罐(19)出发，既能通过地暖阀门二(22)在地暖管道(16)中完成水循环供热，也能通过节能热泵空调阀门一(21)用于节能热泵空调(6)水循环调控室内温度，还能通过生活热水阀门三(23)输送到热水器(17)中提供生活用水吗，同时储水罐(19)中的水由补水箱(18)按时按需补充。
5.根据权利要求1所述的一种零能耗光伏建筑一体化供能系统，其特征在于：所述新风系统，其结构包括排风管道(13)、热交换组件(14)和送风管道(15)，其中新风系统安装于室内墙壁连通室内室外，热交换组件(14)安装于排风管道(13)与送风管道(15)之间，用于对室内排出空气与新风的热交换，阀门四(24)与热交换组件(14)相连，通过阀门四(24)调节风机的转速来控制总通风量或者通过调节进风或排风设备的开启程度来控制进出风量。
6.根据权利要求3所述的一种零能耗光伏建筑一体化供能系统，其特征在于：所述外层玻璃板(501)和内层玻璃板(501)均选用绝缘玻璃板制成。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114659154A (zh) * 2022-04-22 2022-06-24 华北电力大学（保定） 一种太阳能全光谱地源热泵供热系统
EP4246048A1 (fr) * 2022-03-18 2023-09-20 André Batt Système de chauffage passif
CN117479401A (zh) * 2023-12-28 2024-01-30 江苏科学梦创展科技有限公司 一种适用于科技馆的零碳自动化照明系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4246048A1 (fr) * 2022-03-18 2023-09-20 André Batt Système de chauffage passif
FR3133660A1 (fr) * 2022-03-18 2023-09-22 André BATT Système de chauffage passif.
CN114659154A (zh) * 2022-04-22 2022-06-24 华北电力大学（保定） 一种太阳能全光谱地源热泵供热系统
CN117479401A (zh) * 2023-12-28 2024-01-30 江苏科学梦创展科技有限公司 一种适用于科技馆的零碳自动化照明系统
CN117479401B (zh) * 2023-12-28 2024-04-09 江苏科学梦创展科技有限公司 一种适用于科技馆的零碳自动化照明系统

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