CN201321724Y - 一种普及型无电耗、无污染建筑 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种普及型无电耗、无污染建筑，包括建筑物、纳米薄膜太阳能发电装置，地板辐射供冷暖系统，地源热泵机组系统，地下换热水循环系统。纳米薄膜太阳能发电装置设置在建筑物上面，地板辐射供冷暖系统和地源热泵机组系统连通，地源热泵机组系统与地下换热水循环系统连通，纳米薄膜太阳能发电装置与地板辐射供冷暖系统的用电设备、地源热泵机组系统的用电设备、地下换热水循环系统的用电设备及建筑物供电系统连接。由于太阳能发电装置采用纳米薄膜太阳能板，使得太阳能发电装置的成本大幅降低。本实用新型能够高效利用太阳能和浅层地能这两种可再生能源，达到无电耗、无污染的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用太阳能及地热进行发电、取暖和制冷的建筑，它是利用高效率的光电转换太阳能装置、浅层地能换热装置和建筑物的组合；即是一种普及型无电耗、无污染建筑。
背景技术
目前大量推广的地能供冷暖建筑，其设备运行动力由电网提供能源，能源成本高。专利号为ZL200720101361.5实用新型专利公开了一种利用利用太阳能电池供电的地能供冷暖技术，它虽然不需使用电网供电，但因太阳能电池成本太高，限制了该技术的推广。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种利用太阳能和浅层地能这两种可再生能源进行采暖、制冷和提供生活用电的建筑，达到无电耗、无污染的目的。
为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是一种普及型无电耗、无污染建筑，包括建筑物、纳米薄膜太阳能发电装置，地板辐射供冷暖系统，地源热泵机组系统，地下换热水循环系统。纳米薄膜太阳能发电装置设置在建筑物上面，地板辐射供冷暖系统和地源热泵机组系统连通，地源热泵机组系统与地下换热水循环系统连通，纳米薄膜太阳能发电装置与地板辐射供冷暖系统的用电设备、地源热泵机组系统的用电设备、地下换热水循环系统的用电设备及建筑物供电系统连接。
纳米薄膜太阳能发电装置的太阳能板，是由铝基板上的钼涂层、铜镓铟硒纳米微粒涂层、接面层、氧化锌电极层四层特殊材料组成。
地源热泵机组系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀、管路及微电脑控制系统组成。
地板辐射供冷暖系统是由埋于地板下的塑料盘管、变频水泵及连接管路组成，盘管直径为16-20毫米，间距100-200毫米，埋深为地板下40-70毫米。
地下换热水循环系统由循环水泵、埋于地下岩土中的U型竖管及连接横管组成，U型竖管直径为28-32毫米，埋深30-200米，间距4-5米，连接横管直径80-250毫米，埋深为冻土层下0.5-2.0米。
本实用新型地下换热水循环系统通过埋于地下的塑料管中的水与地下温度恒定在13℃-22℃的岩土进行热交换，地源热泵机组的制冷剂吸收地下换热水循环系统的水的热量，将热量传给地板辐射供冷暖系统，使地板辐射供冷暖系统的水温提升至28℃～38℃，然后通过地板辐射供冷暖系统的循环水将热量传给地板，并通过地板辐射及室内空气的对流向室内供暖。夏天则通过相反的过程把室内热量带到室外地下，实现供冷降温。
本实用新型取得的技术进步是：
1、太阳能供电成本低，便于大力发展。该太阳能板电流密度大，生产工艺简单，生产成本低，且生产和使用过程中不对环境产生污染。
2、建筑能源初装成本低，采用低电耗的地能地板供冷暖系统及低成本的纳米薄膜太阳能板的太阳能发电供电装置，降低了建筑能源初装成本。此种建筑可申请补贴，增加投资效益。
3、运行效率高，地板辐射供冷暖系统热交换面积大，在维持相同室温的前提下所需水与室温的温差小，采用微电脑控制系统控制地源热泵机组的运行，地源热泵机组效率高。
4、地板、楼板有蓄热、蓄冷作用，地板辐射供冷暖系统可间断运行，白天有太阳能时制冷(或制热)并将之存储于地板、楼板中，晚上无太阳能时，地板楼板与室内空气进行热交换，维持室温。
5、有利于保护生态环境。本实用新型的普及型无电耗、无污染建筑不使用矿物能源，有利于保护生态；不依靠地下水，不污染地下水，不连续供冷暖，对地下恢复热平衡、保护地下生态和地下水资源有利。
6、长寿命运行和能源安全。太阳能发电系统和地源热泵机组系统的寿命长达30年，地下换热水循环系统的地下埋管的使用寿命为50-70年。本实用新型的普及型无电耗、无污染建筑采用典型的分布式电源，一个小区、一个楼为一个独立的供电系统，可再生、可持续，维护少，比采用电网供电安全可靠。
7、提高室内舒适度。本实用新型的普及型无电耗、无污染建筑利用地板辐射供冷暖系统控制室内温度，该系统采用大面积散热(冷)，系统介质与室内空气温差小，空气自然对流，没有类似热(冷)风机的忽热忽冷的现象，没有噪音及粉尘。
8、无结露现象。本实用新型的普及型无电耗、无污染建筑地板表面温度为20℃-24℃，超过了结露点，可避免结露现象的发生，并保证了舒适性。
附图说明
图1是本实用新型的连接结构示意图；
其中：1-1是U形竖管，1-2是连接横管，1-3是循环水泵，2-1是压缩机，2-2是冷凝器，2-3是蒸发器，2-4是电子膨胀阀，3-1是连接管，3-2是变频水泵，3-3是塑料盘管，4是纳米薄膜太阳能发电装置，5-1是楼顶，5-2是地板，5-3是楼板。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所采用的普及型无电耗、无污染建筑，包括建筑物、纳米薄膜太阳能发电装置4，地板辐射供冷暖系统，地源热泵机组系统，地下换热水循环系统。纳米薄膜太阳能发电装置4设置在建筑物楼顶5-1上面，地板辐射供冷暖系统和地源热泵机组系统连通，地源热泵机组系统与地下换热水循环系统连通，纳米薄膜太阳能发电装置4与地板辐射供冷暖系统的用电设备、地源热泵机组系统的用电设备、地下换热水循环系统的用电设备及建筑物供电系统连接。
地下换热水循环系统是由U形竖管1-1和连接横管1-2及循环水泵1-3组成的，U形竖管1-1埋于室外地下(或楼下)，纵向排列布置，U形竖管1-1和连接横管1-2并联，连接横管1-2和地源热泵机组系统中的蒸发器2-3连接，连接横管1-2上连接有循环水泵1-3。在地下换热水循环系统的管路中注入经过过滤和软化的自来水，形成独立的水源侧水循环。本实施例中U型竖管1-1直径为28-32毫米，埋深30-200米，间距4-5米，连接横管1-2直径80-250毫米，埋深为冻土层下0.5-2.0米。
地源热泵机组系统由压缩机2-1、冷凝器2-2、蒸发器2-3、电子膨胀阀2-4串联组成，并和微电脑控制系连接。微电脑控制系通过电子膨胀阀2-4将冷凝器2-2和蒸发器2-3的功能进行互换，从而达到冬天给房间内供热、夏天制冷的目的。
地板辐射供冷暖系统是由埋于地板下的塑料盘管3-3、变频水泵3-2及连接管3-1组成，连接管3-1与地源热泵机组系统冷凝器2-2连通。塑料盘管3-3直径为16-20毫米，间距100-200毫米，埋深为地板下40-70毫米。本实用新型的冬季进水温度28℃-38℃，使室温达到20℃±2℃；夏季进水温度16℃-20℃，室温达到28以下。
纳米薄膜太阳能发电装置4设置在楼顶5-1上，发电装置所发的电通过导线传递给地板辐射供冷暖系统的用电设备、地源热泵机组系统的用电设备、地下换热水循环系统的用电设备及建筑物供电系统。纳米薄膜太阳能发电装置4的太阳能板，是由铝基板上的钼涂层、铜镓铟硒纳米微粒涂层、接面层、氧化锌电极层四层特殊材料组成。
当室内需供热时，通过地下换热水循环系统的U形竖管1-1中的水与土壤或岩土进行第一次热交换，U形竖管1-1中的水升温后，由循环水泵1-3通过连接横管1-2输送到地源热泵机组系统的蒸发器2-3进行第二次热交换，制冷剂在蒸发器2-3中吸收水的热量而蒸发，制冷剂再经过压缩机2-1压缩进入冷凝器2-2，进行第三次热交换；地板辐射供冷暖系统的循环水在冷凝器2-2得到加热，形成28℃-38℃的中温热水，并通过变频水泵3-2送到室内地板下的塑料盘管3-3中，水的热量传给地板5-2，进行第四次热交换；地板5-2通过辐射及室内空气的对流向室内供暖，完成供热全过程。
微电脑控制系通过电子膨胀阀2-4将冷凝器2-2和蒸发器2-3的功能进行互换，进行与前述相反的过程，即把室内热量带到室外地下，还可实现建筑供冷降温。此时，室内地埋管的水温控制在16-20℃，使地板表面温度超过当时的露点温度，即可以防止结露。夏天当地下土壤温度在16-20℃时，多数时间可以不开主机，只开循环水泵，此时耗电只有全系统单位建筑面积空调额定功率(8～10W/m2)的五分之一以下，从而实现显著节能。
Claims (5)
1、一种普及型无电耗、无污染建筑，包括建筑物、纳米薄膜太阳能发电装置，地板辐射供冷暖系统，地源热泵机组系统，地下换热水循环系统，其特征在于：纳米薄膜太阳能发电装置设置在建筑物上面，地板辐射供冷暖系统和地源热泵机组系统连通，地源热泵机组系统与地下换热水循环系统连通，纳米薄膜太阳能发电装置与地板辐射供冷暖系统的用电设备、地源热泵机组系统的用电设备、地下换热水循环系统的用电设备及建筑物供电系统连接。
2、根据权利要求1所述的一种普及型无电耗、无污染建筑，其特征在于：所述纳米薄膜太阳能发电装置的太阳能板，是由铝基板上的钼涂层、铜镓铟硒纳米微粒涂层、接面层、氧化锌电极层四层特殊材料组成。
3、根据权利要求1所述的一种普及型无电耗、无污染建筑，其特征在于：所述地源热泵机组系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀、管路及微电脑控制系统组成。
4、根据权利要求1所述的一种普及型无电耗、无污染建筑，其特征在于：所述地板辐射供冷暖系统是由埋于地板下的塑料盘管、变频水泵及连接管路组成，盘管直径为16-20毫米，间距100-200毫米，埋深为地板下40-70毫米。
5、根据权利要求1所述的一种普及型无电耗、无污染建筑，其特征在于：所述地下换热水循环系统由循环水泵、埋于地下岩土中的U型竖管及连接横管组成，U型竖管直径为28-32毫米，埋深30-200米，间距4-5米，连接横管直径80-250毫米，埋深为冻土层下0.5-2.0米。
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