CN115540021A - 一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，涉及新能源建筑领域，包括房屋本体、太阳能烟囱系统、太阳能供电系统和地道风系统，房屋本体包括墙体，其中一个墙体外侧安装阳光房；房屋本体设有检测模块，检测模块连接主控模块；太阳能烟囱系统包括设于房屋本体顶部的第一文丘里管，第一文丘里管与太阳能烟囱连通，太阳能烟囱沿墙体内纵向延伸；太阳能供电系统在房屋本体顶部设有多个；地道风系统包括水窖，水窖内设有管道组件，管道组件一端连接送风系统，另一端与房屋本体内部连通。本发明通过合理运用地道风、太阳能、相变材料等多种新能源，实现新能源对农房的智能能量调节，提高农房室内环的舒适性，降低农的能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及新能源建筑领域，尤其涉及一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统。
背景技术
以地道风结合太阳能烟囱等复合技术，不但可强化和引导自然通风，而且可对农房供暖供冷以改善室内热环境，使其实现冬暖夏凉的功效。目前，存在一些将太阳能与地道风结合应用于农房的方案，例如：
201610076161.8公开了一种太阳能供热与地道风复合系统，该系统利用风阀的开关虽可实现室内供暖和供冷，但室内温度随着供冷和供热时间而变化时，其风阀不能及时根据具体温度的变化而改变开关状态，致使室内温度不能时刻维持在人体舒适度范围内。在夏季时，该系统采用了太阳能烟囱，虽然能够对室内进行制冷；但在没有阳光时，太阳能烟囱抽吸力会降低，不能充分发挥其作用。且在炎热的夏季和寒冷的冬季，只应用太阳能和地道风产生的热源和冷源，供冷供热途径比较单一，其供冷和供热效果难以满足用户需求。
201710350567.5公开了一种地道风与太阳能烟囱蓄能通风复合系统，白天时：太阳辐射透过透明玻璃盖板进入烟囱通道后被集热板聚集，加热通道内的空气，同时一部分太阳能被蓄热材料吸收；夜晚：蓄热材料放热，加热通道内的空气；以改善室内环境状况。但夏季时，太阳辐射透过透明玻璃盖板进入烟囱通道，导致室内温度比没有透明玻璃的墙体温度高，且夏季制冷途径单一。该系统虽然加入了蓄热材料，使得夜晚时系统也能持续运行，且有利于冬季供暖，但没能有效采取材料进行夏季制冷。
综上，目前地道风太阳能烟囱等新能源在农房节能系统研究应用中，存在如下问题：
(1)虽然地道风与太阳能烟囱可以通过风阀往室内通风和供冷供热，但是风阀的开关不能根据室内外温度的变化及时做出相应的变动，不能实现智能调控；
(2)当没有阳光时，太阳能烟囱抽吸力会下降；太阳能烟囱系统在冬季时可向室内提供暖气，但是所提供的暖气有限，而且无阳光时，不能发挥太阳能烟囱向室内供暖的作用；
(3)只考虑了温度而忽略了湿度对室内舒适度的影响，且所应用的供暖和供冷途径比较单一，难以满足用户在夏季高温天气和冬季寒冷天气时对室内温湿度需求；
(4)采用地道风系统将热空气通过地埋管送入地下与地下土壤进行热交换后将冷风送入室内，可以实现室内的制冷，但是，长时间使用地道风系统，会导致土壤换热能力下降。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统,通过地道风、太阳能、相变材料等多种新能源的合理运用，实现了新能源对农房的智能能量调节，提高了农房室内环境的舒适性，降低了农房的能源消耗。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的实施例提供了一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，包括：
房屋本体，包括墙体和屋顶，屋顶填充有相变储能材料，其中一个墙体外侧安装阳光房；所述房屋本体设有检测模块，检测模块连接主控模块；
太阳能烟囱系统，包括设于房屋本体顶部的第一文丘里管，第一文丘里管与太阳能烟囱连通，太阳能烟囱沿其中一个墙体内纵向延伸；
太阳能供电系统，在房屋本体顶部设有多个，用于向农房供电；
地道风系统，包括水窖，水窖内设有管道组件，管道组件一端连接送风系统，另一端与房屋本体内部连通。
作为进一步的实现方式，所述管道组件包括依次连通的送风管道、换热管道和出风管道，换热管道设有多个，且并联设置；出风管道的出风口连接第二文丘里管、与第二文丘里管垂直的第三文丘里管。
作为进一步的实现方式，所述送风系统包括壳体、安装于壳体外侧的送风机，壳体还安装有多个空气净化装置；送风机通过壳体底部的送风口与管道组件连通。
作为进一步的实现方式，所述空气净化装置包括间隔布置的第一边框和第二边框，第一边框和第二边框之间从上至下依次设置初效过滤网、活性炭层、纳米离子层、HEPA过滤网和冷触媒层。
作为进一步的实现方式，所述墙体内层为至少一层蓄热墙板，外层为设定长度的透明玻璃墙板，透明玻璃墙板底部设置集热墙板；
或者，外层为隔热墙板。
作为进一步的实现方式，其中一个墙体的外层和内层之间形成用于太阳能烟囱穿过的通道。
作为进一步的实现方式，所述太阳能烟囱包括位于房屋本体顶部的烟囱倾斜段和延伸至房屋本体内的烟囱竖直段；
所述烟囱倾斜段与第一文丘里管一端通过轮毂轴承连接，第一文丘里管另一端相对安装诱导风板。
作为进一步的实现方式，所述烟囱竖直段对应于房屋本体内侧、外侧分别安装风阀；所述烟囱竖直段内设置若干智能阀门。
作为进一步的实现方式，位于外侧的风阀安装有紫外杀菌灯。
作为进一步的实现方式，所述检测模块包括室内温湿度传感器、室外温湿度传感器、位置传感器、空气质量检测装置，室内温湿度传感器设置于房屋本体内，室外温湿度传感器、位置传感器和空气质量检测装置设置于房屋本体外。
作为进一步的实现方式，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池板，太阳能光伏电池板通过角度调节装置安装于房屋本体顶部。
作为进一步的实现方式，所述太阳能光伏电池板通过太阳能蓄电池连接逆变器；
所述角度调节装置沿太阳能光伏电池板背侧间隔设置多个。
作为进一步的实现方式，所述阳光房包括阳光房骨架，阳光房骨架依次设置多个阳光房墙体，且阳光房墙体高度依次递减以形成可折叠结构；
所述阳光房墙体采用透明玻璃制成。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明集成太阳能烟囱系统、太阳能供电系统、地道风系统等，且设置检测模块，实现了对整个农房的智能能量调节；通过多种系统的相互配合，改善了传统地道风和太阳能烟囱供冷供热途径单一的问题，提高了农房内环境的舒适度。
(2)本发明利用智能阀门和智能风阀的调控，实现了太阳能烟囱在夏季时从上部风阀将热空气抽出，在冬季时从下部风阀将热空气经过上部风阀送入室内，提高了太阳能烟囱在农房中的高效利用；通过在文丘里管下侧加上轴承轮毂，出风口侧加上诱导风板，使其可以沿同一水平面自由旋转且可利用风力产生力矩作用使得文丘里管进风口始终对着风向，更有利于发挥文丘里管对太阳能烟囱的抽吸力；在冬季用的太阳能烟囱段上利用集热墙体和蓄热墙体，实现了无光照时，保持太阳能烟囱抽吸力。
(3)本发明的检测模块通过室内外温湿度传感器，室内一氧化碳传感器、烟雾传感器、室外空气质量检测装置，通过位置传感器可检测出风阀和窗户的开合程度，不仅实现了对温度的检测调控，也实现了对湿度和一氧化碳以及烟雾的检测调控，提高了农房室内环境的舒适度。
(4)本发明采用了并联式换热管道，为改善了长时间使用地道风系统导致换热能力下降的缺陷，可根据需要使用两个或多个水窖交替供冷，或者当水窖中水温超过预设温度时，通过更换水窖中的水。根据地下水窖温度和地上室内温度对地道风系统实现自动和智能控制。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例中新农房系统的整体结构示意图；
图2是本发明实施例中的太阳能烟囱系统整体结构剖视图；
图3是本发明实施例中的冬季供暖空气流动示意图；
图4是本发明实施例中的夏季供冷空气流动示意图；
图5是本发明实施例中文丘里管装置结构图；
图6是本发明实施例中的太阳能供电装置结构示意图；
图7是本发明实施例中的太阳能角度调节装置爆炸视图；
图8是本发明实施例中的智能风阀控制原理框图；
图9是本发明实施例中的房子本体左右方向结构剖视图；
图10是本发明实施例中的新农房内部前后方向结构剖视图；
图11是本发明实施例中的阳光房结构示意图；
图12是本发明实施例中的房子本体与阳光房连接处防脱凹槽结构局部放大的剖视图；
图13是本发明实施例中的喷淋系统整体结构剖视图；
图14是本发明实施例中的地道风系统整体结构剖视图；
图15是本发明实施例中的抽吸地道管冷凝水装置结构图；
图16是本发明实施例中的地道风系统管道结构图；
图17是本发明实施例中的送风装置结构图；
图18是本发明实施例中的空气净化装置结构图。
其中，Ⅰ太阳能烟囱系统，Ⅱ太阳能供电系统，Ⅲ房屋本体，Ⅳ阳光房，Ⅴ地面，Ⅵ喷淋系统，Ⅶ地道风系统，Ⅰ-1第一文丘里管，Ⅰ-1-1喉道，Ⅰ-1-2收缩段，Ⅰ-1-3入口段，Ⅰ-1-4进风口，Ⅰ-1-5轴承轮毂，Ⅰ-1-6诱导风板，Ⅰ-1-7出风口，Ⅰ-1-8扩散段，Ⅰ-2烟囱倾斜段，Ⅰ-3烟囱竖直段，Ⅰ-4第一智能阀门，Ⅰ-5烟雾传感器，Ⅰ-6第一风阀，Ⅰ-7第二智能阀门，Ⅰ-8一氧化碳传感器，Ⅰ-9逆变器，Ⅰ-10室内温湿度传感器，Ⅰ-11第三智能阀门，Ⅰ-12紫外杀菌灯，Ⅰ-13第二风阀，Ⅰ-14位置传感器，Ⅰ-15空气质量检测装置，Ⅰ-16室外温湿度传感器，Ⅰ-17报警装置，Ⅱ-1太阳能光伏电池板，Ⅱ-2角度调节装置，Ⅱ-2-1可调支架，Ⅱ-2-2底座，Ⅱ-2-3球面连接副，Ⅱ-2-4推动部件，
Ⅲ-1外层屋顶，Ⅲ-2相变储能材料，Ⅲ-3内层屋顶，Ⅲ-4房梁，Ⅲ-5风阀通道，Ⅲ-6透明玻璃墙体，Ⅲ-7烟囱通道，Ⅲ-8窗户，Ⅲ-9房门，Ⅲ-10集热墙板，Ⅲ-11蓄热墙板，Ⅲ-12保温隔热墙板，Ⅲ-13防脱凹槽，Ⅲ-14混凝土墙体，Ⅳ-1阳光房墙体，Ⅳ-2阳光房门，Ⅵ-1抽水管，Ⅵ-2抽水泵，Ⅵ-3输水管竖直段，Ⅵ-4输水管水平段，Ⅵ-5喷淋头，
Ⅶ-1送风系统，Ⅶ-1-1第一空气净化装置，Ⅶ-1-1-1第一边框，Ⅶ-1-1-2初效过滤网，Ⅶ-1-1-3活性炭层，Ⅶ-1-1-4纳米离子层，Ⅶ-1-1-5HEPA过滤网，Ⅶ-1-1-6冷触媒层，Ⅶ-1-1-7第二边框，Ⅶ-1-2送风机，Ⅶ-1-3送风口，Ⅶ-1-4第二空气净化装置，Ⅶ-2送风管道，Ⅶ-3换热管道，Ⅶ-4水窖，Ⅶ-5出风管道，Ⅶ-6第二文丘里管，Ⅶ-7第三文丘里管，Ⅶ-8出风口，Ⅶ-9吸水器，Ⅶ-10软抽水管。
具体实施方式
实施例一：
本实施例提供了一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统,如图1所示，包括太阳能烟囱系统Ⅰ、太阳能供电系统Ⅱ、房屋本体Ⅲ、阳光房Ⅳ、地道风系统Ⅶ，太阳能烟囱系统Ⅰ和太阳能供电系统Ⅱ安装于房屋本体Ⅲ，阳光房Ⅳ设置于房屋本体Ⅲ一侧，房屋本体Ⅲ侧面还设置喷淋系统Ⅵ，地道风系统Ⅶ位于地面V以下。太阳能烟囱系统Ⅰ和阳光房Ⅳ组成供暖系统，太阳能烟囱系统Ⅰ和喷淋系统Ⅵ以及地道风系统Ⅶ组成制冷系统。通过多种新能源复合，实现农房的节能和智能，满足可持续发展建筑要求。
具体的，如图9所示，房屋本体Ⅲ包括屋顶、房梁Ⅲ-4、墙体，墙体顶部通过房梁Ⅲ-4安装屋顶。屋顶为双层结构，包括外层屋顶Ⅲ-1和内层屋顶Ⅲ-3，且外层屋顶Ⅲ-1和内层屋顶Ⅲ-3之间填充有相变储能材料Ⅲ-2，形成双屋相变屋顶；相比较于混凝土，相变材料(PCM)是提高太阳能烟囱通风管理能力的更有效的一种手段，相变材料在熔化和冷冻过程中储存和释放热能。结晶时，相变材料以熔化潜热的形式释放出大量的能量；熔化时，相变材料从环境中吸收相等量的能量。
本实施例将具有两种不同相变温度的相变层安装在双层屋顶内壁面，且低温相变层更加靠近室内侧，相比于单层相变材料，双层相变材料能更好的减少建筑能耗。
至少一个墙体安装有窗户Ⅲ-8，窗户Ⅲ-8采用断桥铝合金窗，其密封、保温、隔热性较好。优选地，窗户Ⅲ-8设置于房屋本体Ⅲ的阳面，通过窗户Ⅲ-8的开合实现室内的通风换气。在本实施例中，窗户Ⅲ-8能够自动打开，只要连接驱动机构即可，该手段为现有技术。其中一个墙体安装房门Ⅲ-9，房门Ⅲ-9采用断桥铝专门的型材木质和铝合金以及中空玻璃和隔热材料。
如图10和图13所示，喷淋系统Ⅵ包括喷淋头Ⅵ-5、输水管、抽水管Ⅵ-1、抽水泵Ⅵ-2，抽水泵Ⅵ-2设置于地面，其底部连接抽水管Ⅵ-1，抽水泵Ⅵ-2顶部连接输水管。本实施例的输水管包括连接一体的输水管竖直段Ⅵ-3和输水管水平段Ⅵ-4，其中输水管水平段Ⅵ-4位于窗户Ⅲ-8上侧，输水管水平段Ⅵ-4间隔安装多个喷淋头Ⅵ-5，通过喷淋头Ⅵ-5朝向窗户Ⅲ-8喷水，能够起到清洁窗户以及辅助降温的目的。
本实施例的房屋本体Ⅲ通过滑道可根据季节不同设置不同墙板。冬季时，将透明玻璃墙板Ⅲ-6和集热墙板Ⅲ-10通过滑道设置于外侧，构成外层墙体；夏季时，拆下透明玻璃墙板Ⅲ-6和集热墙板Ⅲ-10，更换为隔热墙板,例如木板，有利于减少室内外热交换。集热墙板Ⅲ-10向阳面涂有黑色的吸热涂料，以便提高对太阳能的吸收。蓄热墙板Ⅲ-11采用相变材料，利用物质在相变过程发生的相变热来进行热量的储存和利用。
内层墙体包括至少一层保温隔热墙板Ⅲ-12，其中，保温隔热墙板Ⅲ-12采用石墨烯聚苯板，不仅能够保温隔热，还能够防火。采用上述墙体的房子冬季昼夜温差波动小，提高室内热舒适度。太阳能烟囱内的热量一部分被蓄热墙体吸收，一部分直接进入室内。
房屋本体Ⅲ安装阳光房Ⅳ的一侧墙体为混凝土墙体Ⅲ-14，混凝土墙体Ⅲ-14外侧设置防脱凹槽Ⅲ-13，以将房屋本体Ⅲ与阳光房Ⅳ连接起来。房屋本体Ⅲ内靠近一侧墙体设置烟囱通道Ⅲ-7，用于连接太阳能烟囱系统Ⅰ。
如图2所示，太阳能烟囱系统Ⅰ包括第一文丘里管Ⅰ-1和太阳能烟囱，第一文丘里管Ⅰ-1安装于房屋本体Ⅲ顶部，第一文丘里管Ⅰ-1与太阳能烟囱连通。太阳能烟囱包括位于房屋本体Ⅲ顶部的烟囱倾斜段Ⅰ-2和延伸至房屋本体Ⅲ内的烟囱竖直段Ⅰ-3，烟囱竖直段Ⅰ-3贯穿屋顶并延伸至房屋本体Ⅲ底部。烟囱倾斜段Ⅰ-2的倾斜角度与屋顶角度相适应，例如为45°。
烟囱竖直段Ⅰ-3由透明玻璃制成，其外侧的透明玻璃墙体Ⅲ-6在太阳照射下会使得烟囱内产生热压，使得热空气上升，提高了烟囱的抽吸作用。太阳能烟囱技术的原理是利用太阳辐射增大烟囱内外的温差，进而增大浮力和热压，促进室内空气流动。
烟囱竖直段Ⅰ-3安装若干风阀，以控制风量。在本实施例中，烟囱竖直段Ⅰ-3安装两个风阀，分别对应室内和阳光房Ⅳ。烟囱竖直段Ⅰ-3靠近顶部位置安装第一风阀Ⅰ-6，第一风阀Ⅰ-6位于房屋本体Ⅲ内；烟囱竖直段Ⅰ-3靠近底部位置安装第二风阀Ⅰ-13，第二风阀Ⅰ-13位于阳光房Ⅳ内。
烟囱竖直段Ⅰ-3内设置多个智能阀门，可以根据不同季节温度变化而改变开合程度的。在本实施例中，沿烟囱竖直段Ⅰ-3长度方向上间隔设置第一智能阀门Ⅰ-4、第二智能阀门Ⅰ-7和第三智能阀门Ⅰ-11，第一智能阀门Ⅰ-4、第二智能阀门Ⅰ-7对应于第一风阀Ⅰ-6，第三智能阀门Ⅰ-11对应于第二风阀Ⅰ-13。
烟囱倾斜段Ⅰ-2同样由透明玻璃制成，也可通过太阳照射使其内部产生热压；烟囱倾斜段Ⅰ-2相比于在屋顶设置竖直烟囱能够达到更好的抽吸作用，通过带有烟囱倾斜段Ⅰ-2的太阳能烟囱与第一文丘里管Ⅰ-1结合，更有利于增大烟囱的抽吸力。
如图5所示，第一文丘里管Ⅰ-1包括连接为一体的入口段Ⅰ-1-3、收缩段Ⅰ-1-2、喉道Ⅰ-1-1和扩散段Ⅰ-1-8，入口段Ⅰ-1-3的一端为进风口Ⅰ-1-4，扩散段Ⅰ-1-8的一端为出风口Ⅰ-1-7，喉道Ⅰ-1-1为短的直管段，直径约为1/3～1/4D，长度等于管径；收缩段Ⅰ-1-2形状为一锥形管，锥角约为21°±2°；入口段Ⅰ-1-3是为短的圆柱段，其直径为D；扩散段Ⅰ-1-8锥角为8°～15°的锥管；空气通过进风口Ⅰ-1-4进入第一文丘里管Ⅰ-1，第一文丘里管Ⅰ-1通过轴承轮毂Ⅰ-1-5与太阳能烟囱连接，实现第一文丘里管Ⅰ-1的自由旋转。
出风口Ⅰ-1-7的两侧对称安装诱导风板Ⅰ-1-6，在本实施例中，诱导风板Ⅰ-1-6为平板，两诱导风板Ⅰ-1-6相互平行，能够与风向趋于平行，使得进风口Ⅰ-1-4始终对着风向，增加太阳能烟囱的抽吸作用。
如图2和图10所示，墙体内壁还安装一氧化碳传感器Ⅰ-8、逆变器Ⅰ-9、室内温湿度传感器Ⅰ-10，墙体对应于阳光房IV的外壁安装位置传感器Ⅰ-14、空气质量检测装置Ⅰ-15、室外温湿度传感器Ⅰ-16和报警装置Ⅰ-17，第二风阀Ⅰ-13一侧安装紫外杀菌灯Ⅰ-12。
房屋本体Ⅲ顶部安装多个太阳能供电系统Ⅱ，如图6所示，太阳能供电系统Ⅱ包括太阳能光伏电池板Ⅱ-1和角度调节装置Ⅱ-2，角度调节装置Ⅱ-2安装于太阳能光伏电池板Ⅱ-1的背侧，用于调整太阳能光伏电池板Ⅱ-1的倾斜角度。太阳能光伏电池板Ⅱ-1产生电能，太阳能蓄电池储存太阳能光伏电池板产生的电能，以备没有阳光时对新农房进行供电；通过逆变器Ⅰ-9将太阳能产生的直流电转换成交流电。
本实施例的太阳能光伏电池板Ⅱ-1背侧间隔设置多个角度调节装置Ⅱ-2，角度调节装置Ⅱ-2如图7所示：包括底座Ⅱ-2-2、可调支架Ⅱ-2-1、球面连接副Ⅱ-2-3等，可调支架Ⅱ-2-1一端与太阳能光伏电池板Ⅱ-1背侧靠近底部位置固定，另一端与底座Ⅱ-2-2铰接；可调支架Ⅱ-2-1距铰接处一定位置与球面连接副Ⅱ-2-3转动连接，球面连接副Ⅱ-2-3另一端连接推动部件Ⅱ-2-4；底座Ⅱ-2-2设有用于导向推动部件Ⅱ-2-4的支座。推动部件Ⅱ-2-4可以为销轴，也可以为电动推杆。
角度调节装置Ⅱ-2根据不同季节不同经纬度太阳方位角的不同调节太阳能光伏电池板Ⅱ-1的角度，利用球面连接副Ⅱ-2-3可以有效的避免多个角度调节装置Ⅱ-2相互干涉而不能使得太阳能光伏电池板Ⅱ-1达到想要的角度。
如图11和图12所示，阳光房Ⅳ包括阳光房骨架，阳光房骨架依次设置多个阳光房墙体Ⅳ-1，且阳光房墙体Ⅳ-1采用透明玻璃制成；其中一个阳光房墙体Ⅳ-1安装阳光房门Ⅳ-3，阳光房门Ⅳ-3同样采用透明玻璃制成。阳光房骨架采用高强度铝合金，相比钢结构更轻便。
在本实施例中，多个阳光房墙体Ⅳ-1沿混凝土墙体Ⅲ-14长度方向依次设置，且高度依次递减，以便实现可折叠。混凝土墙体Ⅲ-14开设有防脱凹槽Ⅲ-13，各阳光房墙体Ⅳ-1与防脱凹槽Ⅲ-13滑动配合，且阳光房墙体Ⅳ-1底部设置滑轨，使阳光房安装和拆除方便。滑轨内置电机，通过智能遥控使阳光房Ⅳ可以更方便的折叠。
如图14所示，地道风系统Ⅶ包括设置于地面V以下的水窖Ⅶ-4，水窖Ⅶ-4内设有管道组件，管道组件一端连接送风系统Ⅶ-1，另一端通过文丘里管与室内连通；其中，送风系统Ⅶ-1、文丘里管均位于地面V以上。
传统的地道风系统地埋管换热部分基本都是采用土壤一空气换热器作为地道风系统的重要换热部件，然而其换热能力不强且地道风系统降温过程中，空气不断将自身的热量传向地下地道壁面，随着地道通风时间的增加，热量逐渐传递到土壤深处，导致土壤温度升高，从而导致冷却效果变差。
本实施例采用将换热管道Ⅶ-3放在水窖Ⅶ-4中，提高了换热管道Ⅶ-3的导热系数，提高了地道风系统换热效果。如图16所示，管道组件包括依次连通的送风管道Ⅶ-2、换热管道Ⅶ-3和出风管道Ⅶ-5，送风管道Ⅶ-2连接送风系统Ⅶ-1，出风管道Ⅶ-5连接文丘里管。
如图14和图16所示，出风管道Ⅶ-5端部具有折弯段，折弯段连接第二文丘里管Ⅶ-6，第二文丘里管Ⅶ-6与第三文丘里管Ⅶ-7通过过渡管段连通，两个文丘里管的轴线相互垂直；第三文丘里管Ⅶ-7的末端设置出风口Ⅶ-8。经过换热后的冷空气流入出风管道Ⅶ-5经过第二文丘里管Ⅶ-6、第三文丘里管Ⅶ-7从出风口Ⅶ-8处进入室内，利用第二文丘里管Ⅶ-6、第三文丘里管Ⅶ-7增加了对出风管道Ⅶ-5的抽吸力，有利于引导冷空气从出风口Ⅶ-8进入室内。
在本实施例中，送风管道Ⅶ-2和出风管道Ⅶ-5均为竖直管，换热管道Ⅶ-3设置多个，多个换热管道Ⅶ-3形成并联结构。即，本实施例的换热管道Ⅶ-3采用多管式、并联式、开式系统，开式系统即指地道进风采用室外新风，室内热环境直接受室外气象影响。对于高湿度地区，地道出风的湿度相对较大，需要配置除湿装置。
当水窖Ⅶ-4中的水经过换热，温度升高到一定数值时，通过水窖Ⅶ-4中的温度传感器将信号传递给主控模块，主控模块经过参数处理将信号传递给送风机Ⅶ-1-2，送风机Ⅶ-1-2停止工作。随着送入地下换热管道Ⅶ-3中的外界空气与地下水窖Ⅶ-4中的水换热时间的增长，当水窖Ⅶ-4中的水温达到一定温度时，其换热能力下降，可以通过更换水窖Ⅶ-4中的水来解决换热能力不足的问题；也可以根据需要结合实际情况设置两个或多个水窖和地下换热管道，以交替对室内供冷，能够有效避免由一个地道风系统随着长时间换热导致换热能力不足的问题，实现了自适应间歇式供冷。
地道风在长期运行过程中由于外界空气在换热管道Ⅶ-3内进行热交换会产生冷凝水，如若冷凝水不及时排除会导致空气质量下降，导致发霉和危害人体健康的微生物产生。因此，设置换热管道Ⅶ-3向房屋本体Ⅲ一端稍微向下倾斜，使得冷凝水积聚在换热管道Ⅶ-3和出风管道Ⅶ-5连接处；然后采用如图15所示的吸水器Ⅶ-9对换热管道Ⅶ-3的冷凝水定期抽出，吸水器Ⅶ-9连接软抽水管Ⅶ-10，软抽水管Ⅶ-10从出风口Ⅶ-8经过第三文丘里管Ⅶ-7和第二文丘里管Ⅶ-6送入出风管道Ⅶ-5的底部进行抽水。
如图17所示，送风系统Ⅶ-1包括壳体、送风机Ⅶ-1-2、多个空气净化装置，壳体一侧安装送风机Ⅶ-1-2，且壳体安装多个空气净化装置；在本实施例中，空气净化装置设置两个，即相对于壳体对称设置的第一空气净化装置Ⅶ-1-1、第二空气净化装置Ⅶ-1-4。壳体底部设有送风口Ⅶ-1-3，送风口Ⅶ-1-3与送风管道Ⅶ-2连通。
第一空气净化装置Ⅶ-1-1和第二空气净化装置Ⅶ-1-4的结构相同，如图18所示，包括呈上下间隔布置的第一边框Ⅶ-1-1-1和第二边框Ⅶ-1-1-7，第一边框Ⅶ-1-1-1和第二边框Ⅶ-1-1-7之间从上至下依次设置初效过滤网Ⅶ-1-1-2、活性炭层Ⅶ-1-1-3、纳米离子层Ⅶ-1-1-4、HEPA过滤网Ⅶ-1-1-5和冷触媒层Ⅶ-1-1-6，初效过滤网Ⅶ-1-1-2用于过滤灰尘和大颗粒，活性炭层Ⅶ-1-1-3用于吸附异味，纳米离子层Ⅶ-1-1-4用于杀菌，HEPA过滤网Ⅶ-1-1-5用于过滤PM2.5等细微颗粒，冷触媒层Ⅶ-1-1-6用于去除甲醛等有害气体。外界空气经过第一空气净化装置Ⅶ-1-1和第二空气净化装置Ⅶ-1-4净化后，被送风机Ⅶ-1-2通过送风口Ⅶ-1-3经送风管道Ⅶ-2送入到换热管道Ⅶ-3。
冬季供暖空气流动如图3所示，第三智能阀门Ⅰ-11全部闭合，将第二智能阀门Ⅰ-7全部打开，第一智能阀门Ⅰ-4全部闭合，当阳光照射在透明玻璃墙体Ⅲ-6和集热墙板Ⅲ-10上时，烟囱竖直段Ⅰ-3内会产生热压，热空气受热上升，可以实现往室内供暖的目的。通过检测模块：室内温湿度传感器Ⅰ-10以及室外温湿度传感器Ⅰ-16检测出室内外温度差；通过空气质量检测装置Ⅰ-15检测室外空气质量，包括PM2.5、粉尘浓度等，当空气质量超出用于预先设定的参数范围，第二风阀Ⅰ-13中阀板自动关闭，在预先设定的参数范围内第二风阀Ⅰ-13中阀板的开合不受空气质量检测装置Ⅰ-15的影响；通过位置传感器Ⅰ-14检测出第一风阀Ⅰ-6和第二风阀Ⅰ-13中阀板的开合程度。
检测模块转换成相应的信号反馈给主控模块，主控模块可以利用单片机控制也可以利用PLC进行控制，当主控模块接收检测模块发送的信号并根据用户预先设置的参数处理信号，然后发送指令到驱动模块，驱动模块由第一风阀Ⅰ-6和第二风阀Ⅰ-13以及紫外杀菌灯Ⅰ-12组成，通过信号接收感应器控制第一风阀Ⅰ-6和第二风阀Ⅰ-13的开合程度，实现太阳能烟囱往室内供暖的自动化控制。
主控模块也可以通过无线连接与智能终端连接，智能终端能够接收主控模块的信号并转化为参数。还能根据预定的参数发出相应的告警；智能终端同时能够发送指令到主控模块，通过主控模块改变第一风阀Ⅰ-6和第二风阀Ⅰ-13中阀板的开合状态，智能终端可以通过手机APP或者电脑APP进行控制，实现远程监控和操作来调节智能第一风阀Ⅰ-6和第二风阀Ⅰ-13中阀板的开合状态，实现太阳能烟囱的智能控制。
当阳光房Ⅳ内温度高于室内温度时，根据用户预先设定的想要的温度范围第一风阀Ⅰ-6和第二风阀Ⅰ-13开启对应的开合程度，从阳光房Ⅳ通过第一风阀Ⅰ-6和第二风阀Ⅰ-13往室内送风，紫外杀菌灯Ⅰ-12可以对空气进行物理杀毒。当阳光房Ⅳ内温度不高于室内温度时蓄热墙板Ⅲ-11释放所储存的热量，通过烟囱竖直段Ⅰ-3将暖空气经过第一风阀Ⅰ-6送入室内。
夏季供冷空气流动如图4所示，夏季时，当室外温度低于室内温度时，窗户Ⅲ-8自动打开，将室外冷空气送入室内；当室外温度不低于室内温度时，外界空气，首先经过第一空气净化装置Ⅶ-1-1和第二空气净化装置Ⅶ-1-4，被送风机Ⅶ-1-2送入送风管道Ⅶ-2，到达换热管道Ⅶ-3进行换热转换为冷空气，同时出风管道Ⅶ-5口的第二文丘里管Ⅶ-6和第三文丘里管Ⅶ-7，对冷空气进行抽吸，送入室内。
由于夏季高温使得室内热空气上升到房屋本体Ⅲ上部，第三智能阀门Ⅰ-11和第二智能阀门Ⅰ-7全部闭合，第一智能阀门Ⅰ-4全部打开，利用太阳能烟囱和文丘里管Ⅰ-1可以抽出室内热气，促进室内制冷；同时，将阳光房Ⅳ折叠起来，将烟囱竖直段Ⅰ-3外侧的透明玻璃墙体Ⅲ-6和可插装的集热墙体Ⅲ-10拆下来，更换为隔热木板墙体，使得烟囱竖直段Ⅰ-3、第二智能阀门Ⅰ-7和第三智能阀门Ⅰ-11之间在夏季不产生热量。
通过检测模块：室内温湿度传感器Ⅰ-10以及室外温湿度传感器Ⅰ-16检测出室内外温度差；通过位置传感器Ⅰ-14检测出第一风阀Ⅰ-6中阀板的开合程度。此时，可将第二风阀Ⅰ-13以及紫外杀菌灯Ⅰ-12以及空气质量检测装置Ⅰ-15不接通电源，使它们三个不工作。
而工作的检测模块转换成相应的信号反馈给主控模块，主控模块可以利用单片机控制也可以利用PLC进行控制，当主控模块接收检测模块发送的信号并根据用户预先设置的参数处理信号，然后发送指令到驱动模块，此时驱动模块只包含第一风阀Ⅰ-6，通过信号接收感应器控制第一风阀Ⅰ-6中阀板的开合程度，实现太阳能烟囱向室外排出热气的自动化控制。同时，主控模块也可以通过无线连接与智能终端连接，智能终端能够接收主控模块的信号并转化为参数。还能根据预定的参数发出相应的告警；智能终端同时能够发送指令到主控模块，通过主控模块改变第一风阀Ⅰ-6中阀板的开合状态，智能终端可以通过手机APP或者电脑APP进行控制，实现远程监控和操作来调节智能第一风阀Ⅰ-6中阀板的开合状态，实现太阳能烟囱的智能控制。
本实施例的地道风系统的节能潜力主要体现在以下三个方面:
(1)平均温度降低，室外空气进入地道后与地道内壁面进行对流换热，其温度平均值在夏季得到降低(冬季升高)，通入地上建筑可以起到调节室内空气温度的效果，地道风系统的节能效应直接体现在室内温度平均值的变化上，在夏季带有地道通风系统的建筑室内平均温度比不带有该系统的室内平均温度要低，用这个平均温度的降幅ΔΤ结合通风量q便可简单计算出地道风系统夏季制冷潜力Q。
Q＝CaqρaΔΤ (1)
其中，Q——地道风系统夏季制冷潜力；Ca——空气的比热容；q——通风量；ρa——空气密度；ΔΤ——平均温度的降幅；
用制冷量Q减去送风机所耗电能即能得到地道风系统夏季运行的节能量。
(2)高温时间滞后，经过地道风系统后，室内温度相比于室外温度相位发生滞后，比如：室外温度的高峰值出现在12:30，经过地道和建筑体蓄热作用后，室内温度的高峰值滞后到了18:00，对于夏季而言，一般在18:00之后室外温度就开始降低，所以恰好避过了室内的温度高峰。总之，利用室内温度的相位滞后特性能够巧妙的避开夏季温度高峰，从而实现节能的目的。
(3)舒适区时间增加，无论日周期还是年周期，室内空气温度相比于室外空气温度都发生了振幅衰减，温度的波动也更为平稳。日周期工况下室内温度平均值降低结合振幅衰减使得温度曲线的大部分时间落在了舒适区内，年周期工况下虽然室内温度平均值不变，但是由于振幅衰减使得全年温度曲线的大部分时间都落在了舒适区内，在舒适区内的时间由于不用开启空调调节温度，因此起到了节约电力的效果。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，包括：
房屋本体，包括墙体和屋顶，屋顶填充有相变储能材料，其中一个墙体外侧安装阳光房；所述房屋本体设有检测模块，检测模块连接主控模块；
太阳能烟囱系统，包括设于房屋本体顶部的第一文丘里管，第一文丘里管与太阳能烟囱连通，太阳能烟囱沿其中一个墙体内纵向延伸；
太阳能供电系统，在房屋本体顶部设有多个，用于向农房供电；
地道风系统，包括水窖，水窖内设有管道组件，管道组件一端连接送风系统，另一端与房屋本体内部连通。
2.根据权利要求1所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述管道组件包括依次连通的送风管道、换热管道和出风管道，换热管道设有多个，且并联设置；出风管道的出风口连接第二文丘里管、与第二文丘里管垂直的第三文丘里管。
3.根据权利要求1或2所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述送风系统包括壳体、安装于壳体外侧的送风机，壳体还安装有多个空气净化装置；送风机通过壳体底部的送风口与管道组件连通。
4.根据权利要求3所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述空气净化装置包括间隔布置的第一边框和第二边框，第一边框和第二边框之间从上至下依次设置初效过滤网、活性炭层、纳米离子层、HEPA过滤网和冷触媒层。
5.根据权利要求1所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述墙体内层为至少一层蓄热墙板，外层为设定长度的透明玻璃墙板，透明玻璃墙板底部设置集热墙板；
或者，外层为隔热墙板。
6.根据权利要求5所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，其中一个墙体的外层和内层之间形成用于太阳能烟囱穿过的通道。
7.根据权利要求1或6所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述太阳能烟囱包括位于房屋本体顶部的烟囱倾斜段和延伸至房屋本体内的烟囱竖直段；
所述烟囱倾斜段与第一文丘里管一端通过轮毂轴承连接，第一文丘里管另一端相对安装诱导风板。
8.根据权利要求7所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述烟囱竖直段对应于房屋本体内侧、外侧分别安装风阀；所述烟囱竖直段内设置若干智能阀门。
9.根据权利要求8所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，位于外侧的风阀安装有紫外杀菌灯。
10.根据权利要求1所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述检测模块包括室内温湿度传感器、室外温湿度传感器、位置传感器、空气质量检测装置，室内温湿度传感器设置于房屋本体内，室外温湿度传感器、位置传感器和空气质量检测装置设置于房屋本体外。
11.根据权利要求1所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述太阳能供电系统包括太阳能光伏电池板，太阳能光伏电池板通过角度调节装置安装于房屋本体顶部。
12.根据权利要求11所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述太阳能光伏电池板通过太阳能蓄电池连接逆变器；
所述角度调节装置沿太阳能光伏电池板背侧间隔设置多个。
13.根据权利要求1所述的一种地道风与太阳能集成的智能新能源农房温度调控系统，其特征在于，所述阳光房包括阳光房骨架，阳光房骨架依次设置多个阳光房墙体，且阳光房墙体高度依次递减以形成可折叠结构；
所述阳光房墙体采用透明玻璃制成。
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