CN201141209Y - 一种生态民居 - Google Patents

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CN201141209Y CNU2007201874978U CN200720187497U CN201141209Y CN 201141209 Y CN201141209 Y CN 201141209Y CN U2007201874978 U CNU2007201874978 U CN U2007201874978U CN 200720187497 U CN200720187497 U CN 200720187497U CN 201141209 Y CN201141209 Y CN 201141209Y
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卜云龙
杨仁全
周增产
王浚峰
龙智强
吴松
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北京京鹏环球科技股份有限公司
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Abstract

本实用新型公开了一种生态民居,包括一层以上的居室,该居室带有地下室,在居室一侧联设阳光房与温室,居室与阳光房之间设一组直贯屋顶的通风塔,通风塔通过窗户可与居室及阳光房、温室相通,在居室地下室内铺有储能体层;温室和阳光房的顶部为透光防水材料覆盖层。其通过建筑物理和新材料技术的应用,将生活居住和庭院种植有机地结合在一起,形成一个保护生态、节省能源、方便生活、有益健康的居住系统。

Description

一种生态民居
技术领域
本实用新型涉及一种民居产品,尤指一种适合农村应用的生态型居住系统。 背景技术
目前人们的建筑行为往往在很大程度上伴随着资源环境的破坏。近年的研 究成果表明:在环境总体污染中与建筑业有关的环境污染所占比例为34%,包
括空气污染、水污染、固体垃圾污染、光污染等。在能源方面,建筑业也是个
耗能大户。据统计,全球50%的能量消耗于建筑的建造和使用过程中,因而人 们幵始尝试运用生态学理论,研究设计能与自然形成良性循环系统的生态型居 住系统。住宅建设作为规模最大的建造活动,如何做到在满足人们对面积标准、 空间布局、造型及环境特色要求的同时,运用人们的创造力和技术,设计建造 成与自然充分和谐的生态建筑,已成为今后住宅设计的方向。
近年来,围绕自然光热资源充分利用的命题,借助烟囱效应、温室效应的 一些被动节能措施在民用建筑设计中愈来愈多地被采用,相变材料也开始在民 用建筑中得到实际应用。
烟囱效应是指当室内温度高于室外温度时,室内热空气因密度小,便沿着建筑物 内的一些垂直通道自然上升,透过门窗缝隙及各种孔洞从高层部分渗出,室外冷空 气因密度大,由低层渗入补充的现象。烟囱效应是室内外温差形成的热压及室外 风压共同作用的结果,通常以前者为主,而热压值与室内外温差产生的空气密 度差及进排风口的高度差成正比。
温室效应,又称"花房效应",指温室入射阳光所造成的室内增温受阻于
覆盖物不易散失而得以保存的效应。其增温原理是:①透光覆盖物少量减少太 阳辐射收入,但大量阻挡地面向上散发的长波辐射能量支出,使温室辐射收支 更倾向于收入大于支出。(D透光覆盖物能阻断地面向上(昼间)的乱流热输 入,使温室增温。相变材料(Phase Change Materials,简称PCM)是一种新型的储热材料。 其工作原理:当温度超过PCM之融点,则PCM开始吸热,由固态转变成液态; 当温度较低,则PCM可释放热量,于是由液态朝固态转变。目前国内外使用 的相变材料大多为石蜡类、无机盐类、纳米石墨复合类等化合物,在耐久性、 经济性及储能性等方面各有优缺点。采用复合材料的手段,可将相变材料和支 撑材料复合为定形相变材料,制成一定形状的建材后用于热量的储存和释放。 由于支撑材料的定形作用,使相变材料在相变前后不会发生泄漏,安全无毒无害。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种生态民居,其能够将居住和种植休闲紧密结 合在一起,可充分利用太阳、风、植物、自然界降水等可再生资源,从而实现 质能互补的农村生态型居住系统。
为实现上述目的,本实用新型采取以下设计方案:
一种生态民居,包括一层以上的居室,该居室带有地下室,在居室一侧联 设阳光房与温室,居室与阳光房之间设一组直贯屋顶的通风塔,通风塔通过窗
户可与居室及阳光房、温室相通,在居室地下室内铺有储能体层;温室和阳光
房的顶部为透光防水材料覆盖层。
所述地下室内铺有的储能体层为黑卵石层,其厚度不小于0. 5m。 所述温室为半地下形式结构,其后墙为定形相变材料砌筑墙,其非种植地 面上铺砌定形相变材料层。
居室屋顶覆盖有太阳能电池,并安装有风力发电装置。 本实用新型结构布局是在居室一侧(南侧为佳)设置类似内天井的通风塔,
利用通风塔产生的"烟囱效应"加强居室的通风效果和气流热交换;在多层居
室的一侧(南侧为佳)建一个阳光房和一个温室,利用它们产生的"温室效应"
加强居室在冬季对于太阳能的蓄积;通过在居室地下室设置黑卵石储能体,在 温室后墙和地面中采用定形相变材料(行业内已知技术)来加强整个居住系统 夏季蓄冷和冬季蓄热能力。此外,在居室顶部设置的太阳能电池和风力发电装 置,可以供应居住系统日常电力需要。在居住系统周边设置蓄水池,将居塞顶 部及周边排水都汇集在池中,经简单处理后回用以节约水资源。本实用新型通过建筑物理和新材料技术的综合应用,将生活居住和庭院种 植有机地结合在一起,形成一个保护生态、节省能源、方便生活、有益健康的 居住系统。
本实用新型通风塔的设置,可在夏季利用太阳能热量产生热蒸发气流,带 动温度较低的气流,穿过与它相连的居室,以提高降温效果。阳光房和半地下 温室的设置,更有利于居室冬季对于太阳能的蓄积和利用,降低了采暖能耗。 阳光房和温室种植的花卉蔬菜等绿植, 一方面为居室提供富氧健康的环境,另 一方面夏季起到遮阳蓄冷,冬季起到蓄热作用。采用可控天窗装置、可控遮阳 装置,获得自然通风和自然光照明;综合采用了太阳能发电、风力发电技术和 雨水蓄积回用技术,将这些清洁能源和可再生资源应用于日常生活,强调了住 宅是生态环境的一分子,在住宅设计建造中体现环保、节能理念,做到既融于 环境又不影响环境。
本实用新型以生态技术和可再生能源、资源利用为重点,以农家居室和温 室建筑为载体,汇集节能环保、资源再生利用、太阳能光热光电利用、风力发 电等技术为一体。将太阳能、风能利用与建筑物相结合;展示农村新的节能环 保技术,把节能、环保的理念和技术融为一体,整个生态民居体现了保护生态 环境,循环利用资源,节能减排的理念。
本实用新型引入全方位的被动设计理念,力求不采用特殊的机械设备,而 是利用辐射、对流和传导使热能自然流经住宅建筑,并通过建筑物本身的性能 控制热能流向,从而得到采暖或降温的效果。
本实用新型的优点是:
1、 住宅节能效果显著。
2、 在适应自然环境的同时充分利用了自然环境的潜能。
3、 住宅生态环保,充分利用了自然界光热资源、风力资源和水资源,实 现了环境友好。
附图说明
图1 为本实用新型一实施例结构示意图(俯视,平面示意)图2 为图l A-A剖面图(夏季能量交换储存,图中箭头走向代表空气 及冷气体流动方向)
图3 为图1 A-A剖面图(冬季能量交换储存,图中箭头走向代表空气 及热气体流动方向) 具体实施方式
如图1、图2、图3所示,本实用新型生态民居包括一层以上的居室1,在 居室一侧联设阳光房6与温室8,居室与阳光房之间设一组直贯屋顶的通风塔 5,通风塔通过窗户可与居室及阳光房、温室相通。
图l、图2、图3所示为本实用新型生态民居的一实施例,居室l是生态 民居的主体,可采用两层坡顶的结构,顶高不超过7.8 m。居室南部设有可控 遮阳装置13以调节室内光照。居室建有地下室,地下室内铺有厚度不小于0.5 m的黑卵石储能体12。居室的南屋顶由太阳能电池2覆盖,并且装有小型风力 发电装置3。
通风塔5位于居室一侧(本实施例为南部),它不仅起到居室内通风换气 的作用,而且是生态民居能量交换的重要结构。通风塔通过若干可控的百叶窗 4分别与居室、地下室、阳光房和外界相通。
阳光房6紧邻居室南侧,与温室8的后墙相接。温室采用半地下形式,后 墙由定形相变材料10砌筑而成,其非种植地面上也铺砌有厚度不小于0.3 m 的定形相变材料。定形相变材料可采用相变区间在1(TC〜3(TC的石蜡类化合 物。温室8和阳光房6的顶部均采用纳米透光防水材料覆盖,在顶部还设有面 积较大可控的天窗7。
阳光房和温室内种植蔬菜或绿植11,以满足住户生活和观赏之需。
在居室外可设一组蓄水池。本实施例中蓄水池9设在居室外南北两侧,可 收集屋顶的排水,经过简单的沉淀处理转变为可以再生使用的水,通过水泵输 送到阳光房和温室进行绿植和蔬菜的灌溉。
该生态民居夏季白天时,通风塔的百叶窗以及阳光房、温室的天ff以短 时间开启以满足居室内空气的质量要求,同时利用可控遮阳装置遮挡阳光。通风塔产生的烟囱效应把地下室黑卵石储能体蓄积的冷空气带到室内,参见图2箭头 所示。阳光房、温室内种植的蔬菜绿植等也产生遮阳降温作用。当温室内温度较高 时,构成温室墙体和地面相变材料的相变蓄热体也由固态转变成液态,吸收周边大 量热量使温度不致升得太高,从而满足室内热环境要求。双层屋顶进风口和出风口的百 叶窗在夜间和白天的某些时刻是开启的,以带走空气间层中受热的空气,避免居室内温 度过高。夜间全部通风口 (包括阳光房、温室的天窗)则完全开启,利用j^E,充分通风, 来冷却居室的建筑构件(包括黑卵石储能体)。
此时温室内构成相变材料的相变蓄热体也由液态转变成固态,放出的热量借助空气 流通带出室外,满足白天热环境要求。
冬季白天时,生态民居的阳光房以及通风塔产生温室效应,可以充分吸收
太阳辐射热量, 一部分为住宅提供一定的热量,同时有一部分热量存储在地下 室的黑卵石储能体及温室的相变蓄热材料里。此时双层屋顶进风口和通风塔顶 的百叶窗均是封闭的,阳光房和温室天窗也处于关闭状态。冬季夜间,居室的 各房间、通风塔通往室外的所有百叶窗均关闭,这时候白天存储在地下室的黑
卵石储能体及温室相变蓄热材料里的热量缓慢的释放(参见图3箭头所示)到
各个空间以保证居室的温度和温室植物的正常生长。
在电力能源使用上:居室屋顶南侧安装有太阳能电池板2,通风塔附近还
安装有小型风力发电装置3。生态民居的照明系统和其他用电系统均采用风光
互补供电系统发出的电能。风光互补供电系统具备了太阳能和风能利用的双重 优点,弥补了风能供电或太阳能供电的单一性。自然界最为充足便利的两种能 源作为互补式供电系统,使供电系统更具安全性、保障性、可靠性。
整个生态民居是以可持续发展为目标,以生态学为基础,以人与自然的和 谐为核心,以现代技术为手段,尽可能达到住宅内外空间的资源和能源的平衡 和循环使用,最高效、最少量地使用资源、能源,减少对环境的冲击,营造自 然、和谐、健康、舒适的居住环境。
上述实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化,故以上的说明 所包含及附图中所示的结构应视为例示性,而非用以限制本申请保护范围。

Claims (6)

1、一种生态民居,包括一层以上的居室,该居室带有地下室,其特征在于:在居室一侧联设阳光房与温室,居室与阳光房之间设一组直贯屋顶的通风塔,通风塔通过窗户可与居室及阳光房、温室相通,在居室地下室内铺有储能体层;温室和阳光房的顶部为透光防水材料覆盖层。
2、 根据权利要求1所述的生态民居,其特征在于:所述地下室内铺有的 储能体层为黑卵石层,其厚度不小于0.5m。
3、 根据权利要求1所述的生态民居,其特征在于:所述温室为半地下形 式结构,其后墙为定形相变材料砌筑墙,其非种植地面上铺砌定形相变材料层; 温室和阳光房的顶部为纳米透光防水材料覆盖层。
4、 根据权利要求3所述的生态民居,其特征在于:所述非种植地面上铺砌的定形相变材料层为相变区间在1(TC〜3(TC的石蜡化合物层,厚度不小于 0. 3 m。
5、 根据权利要求1所述的生态民居,其特征在于:居室屋顶覆盖有太阳能电池,并安装有风力发电装置。
6、 根据权利要求1所述的生态民居,其特征在于:在居室外侧设一组蓄水池。
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