CN209179237U - 零煤耗农宅结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种零煤耗农宅结构，包括建筑主体(1)、空气源热泵系统(2)、太阳能发电系统(3)、夹心保温墙体(4)和旋转门阳光房(5)；建筑主体(1)的外墙采用所述夹心保温墙体(4)，所述夹心保温墙体(4)包括外墙砖墙(4.1)、石墨聚苯板(4.2)和保温饰面砖(4.3)。优点为：1.通过夹心保温墙体、旋转门阳光房等被动式措施的应用，达到建筑本体节能，合理利用被动式太阳能的目的；2.艺术化的利用柔性光伏及彩色薄膜光伏系统，通过可再生能源(太阳能)的利用解决建筑用电需求；3.采用超低温空气源热泵作为供暖热源，解决农宅冬季采暖，最终实现农宅零煤耗。

Description

零煤耗农宅结构
技术领域
本实用新型属于农宅结构设计技术领域，具体涉及一种零煤耗农宅结构。
背景技术
现有北方农宅布局分散，且大部分无集中市政供暖管网，多采用散煤燃烧的方式进行冬季采暖，具有以下问题：(1)散煤燃烧不完全造成大量碳排放及污染物排放，最终导致冬季北方农村空气质量差，雾霾严重；(2)农村建筑单体的建筑能耗严重，冬季散煤采暖情况下，不仅室内污染严重，而且热舒适性差。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种零煤耗农宅结构，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种零煤耗农宅结构，包括建筑主体(1)、空气源热泵系统(2)、太阳能发电系统(3)、夹心保温墙体(4)和旋转门阳光房(5)；
其中，所述建筑主体(1)的外墙采用所述夹心保温墙体(4)，所述夹心保温墙体(4)包括外墙砖墙(4.1)、石墨聚苯板(4.2)和保温饰面砖(4.3)；所述外墙砖墙(4.1)的内侧抹白灰(4.5)；所述外墙砖墙(4.1)的外侧通过胶粘剂和螺栓安装(4.4)固定所述石墨聚苯板(4.2)；所述石墨聚苯板(4.2)的外侧通过胶粘剂安装所述保温饰面砖(4.3)；
所述旋转门阳光房(5)设置于所述建筑主体(1)的窗户前方，包括阳光房屋面(5.1)、固定钢梁(5.2)、旋转固定轴(5.3)、旋转活动玻璃门(5.4)和木格栅地面(5.5)；所述阳光房屋面(5.1)的内侧与所述建筑主体(1)的屋面前缘密封固定连接；所述阳光房屋面(5.1)的外侧底部固定安装所述固定钢梁(5.2)，所述阳光房屋面(5.1)的下方安装所述木格栅地面(5.5)；在所述木格栅地面(5.5)的外侧和所述固定钢梁(5.2)之间，等间距安装若干个所述旋转固定轴(5.3)，每个所述旋转固定轴(5.3)上均固定安装所述旋转活动玻璃门(5.4)；当各个所述旋转活动玻璃门(5.4)转动到水平位置时，各个所述旋转活动玻璃门(5.4)拼接形成平面；其中，所述阳光房屋面(5.1)采用彩色薄膜光伏发电太阳能板；
所述太阳能发电系统(3)包括柔性光伏屋面(3.1)和太阳能发电单元；所述柔性光伏屋面铺设于所述建筑主体(1)的顶部；所述太阳能发电单元的输出端与建筑物内用电设备通过导线连接；
所述空气源热泵系统(2)包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀以及末端应用系统；所述蒸发器的工质出口通过输送管道连接到压缩机的工质进口；压缩机的工质出口与冷凝器的工质进口连接；冷凝器的工质出口通过膨胀阀连接到蒸发器的工质进口，由此形成冷媒循环；所述冷凝器与末端应用系统组成换热系统；其中，所述末端应用系统包括地热水管、散热器和风机盘管。
优选的，所述外墙砖墙(4.1)的厚度为360mm；所述石墨聚苯板(4.2)的厚度为70mm；所述保温饰面砖(4.3)的厚度为120mm。
本实用新型提供的零煤耗农宅结构具有以下优点：
1.通过夹心保温墙体、旋转门阳光房等被动式措施的应用，达到建筑本体节能，合理利用被动式太阳能的目的；
2.艺术化的利用柔性光伏及彩色薄膜光伏系统，通过可再生能源(太阳能)的利用解决建筑用电需求；
3.采用超低温空气源热泵作为供暖热源，解决农宅冬季采暖，最终实现农宅零煤耗。
附图说明
图1为本实用新型提供的零煤耗农宅结构的整体结构示意图；
图2为本实用新型提供的零煤耗农宅结构的分解结构示意图；
图3为本实用新型提供的夹心保温墙体的结构示意图；
图4为本实用新型提供的旋转门阳光房的结构示意图；
图5为本实用新型提供的空气源热泵系统的原理示意图；
图6为本实用新型提供的角度可调节的太阳能发电单元的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种零煤耗农宅结构，主要针对原北方农宅无市政采暖、能耗严重、室内热舒适性差的问题提出了一种适用于北方地区的地域性零煤耗农宅设计结构，包括节能型农宅房屋本体，适用于北方冬季采暖的户用超低温空气源热泵系统、光伏发电系统、被动式阳光房等，通过对各个部分进行结构设计，从而实现能源消耗小，室内热舒适高的零煤耗农宅居住环境。
具体的，本实用新型对建筑体进行多方面、多角度、全方位的设计，首先通过增设外墙保温、旋转门阳光房等被动式节能技术降低建筑(农宅)的冷热负荷需求，其次通过高能效比的低温空气源热泵技术提供建筑(农宅)的冷热量，最后由屋面柔性光伏系统提供建筑电力需求，最终实现零煤耗农宅。
参考图1和图2，零煤耗农宅结构包括建筑主体1、空气源热泵系统2、太阳能发电系统3、夹心保温墙体4和旋转门阳光房5。
下面对各主要部分详细介绍：
(1)夹心保温墙
夹心保温墙是一种可有效达到良好的节能保温效果的外墙结构形式，为避免引起抗震性能较差的问题，建议建筑层数不超过2层。
参考图3，建筑主体1的外墙采用夹心保温墙体4，夹心保温墙体4包括外墙砖墙4.1、石墨聚苯板4.2和保温饰面砖4.3；外墙砖墙4.1的内侧抹白灰4.5；外墙砖墙4.1的外侧通过胶粘剂和螺栓安装4.4固定石墨聚苯板4.2；石墨聚苯板4.2的外侧通过胶粘剂安装保温饰面砖4.3；作为一种具体实施例，外墙砖墙4.1的厚度为360mm；石墨聚苯板4.2的厚度为70mm；保温饰面砖4.3的厚度为120mm。
将石墨聚苯板作为外墙保温材料，具有以下明显优点：
1、防火性能达到难燃型B1级，具有良好的防火性能。
2、石墨聚苯保温板绝热能力更强
.3、同等效果成本更低：
石墨聚苯保温板的突出绝热能力在低密度时表现的特别明显，非常适合于农村住宅使用。
(2)旋转门阳光房
作为一种被动得热的建筑使用空间，冬季关闭旋转门，阳光房得热，降低居住空间室内热负荷需求；夏季打开阳光房旋转门，形成室外过渡灰空间，一方面通过遮阳形式降低太阳直射得热，另一方面通过加强自然通风方式降低农宅夏季空调冷负荷。
参考图4，旋转门阳光房5设置于建筑主体1的窗户前方，包括阳光房屋面5.1、固定钢梁5.2、旋转固定轴5.3、旋转活动玻璃门5.4和木格栅地面5.5；阳光房屋面5.1的内侧与建筑主体1的屋面前缘密封固定连接；阳光房屋面5.1的外侧底部固定安装固定钢梁5.2，阳光房屋面5.1的下方安装木格栅地面5.5；在木格栅地面5.5的外侧和固定钢梁5.2之间，等间距安装若干个旋转固定轴5.3，每个旋转固定轴5.3上均固定安装旋转活动玻璃门5.4；当各个旋转活动玻璃门5.4转动到水平位置时，各个旋转活动玻璃门5.4拼接形成平面；其中，阳光房屋面5.1采用彩色薄膜光伏发电太阳能板。
(3)太阳能发电系统
太阳能光伏发电装置，通过建筑一体化方式跟建筑屋面相结合，提供农宅所需电能。
太阳能发电系统3包括柔性光伏屋面3.1和太阳能发电单元；柔性光伏屋面铺设于建筑主体1的顶部；太阳能发电单元的输出端与建筑物内用电设备通过导线连接，通过太阳能发电单元向建筑物内用电设备供电。
作为一种具体实现方式，本申请还提供一种角度可调节的太阳能发电单元，参考图6，包括底座3.2、太阳能支撑板3.3、丝杆3.4、第1锥形齿轮3.5、第2锥形齿轮3.6、升降电机3.7、发电控制器、光敏传感器和风速传感器；所述底座3.2固定于建筑主体1的屋顶上面，太阳能支撑板安装于底座3.2的上方，并且，太阳能支撑板的一端与底座通过铰接轴铰接，太阳能支撑板的另一端通过丝杆与底座连接；在丝杆上螺纹安装第1锥形齿轮3.5；升降电机3.7固定于底座的中部上面，升降电机3.7的输出轴安装第2锥形齿轮3.6，并且，第2锥形齿轮3.6和第1锥形齿轮3.5啮合，当升降电机正向或反向转动时，通过第2锥形齿轮3.6和第1锥形齿轮3.5啮合传动作用，带动丝杆进行升降运动，其中，丝杆的顶部与太阳能支撑板铰接，丝杆的底部支撑于底座上；当丝杆升降运动时，即带动太阳能支撑板绕铰接轴转动，进而调节太阳能支撑板的倾斜角度。在太阳能支撑板上面固定安装柔性光伏屋面3.1。
另外，在屋顶安装发电控制器、光敏传感器和风速传感器；发电控制器分别与升降电机3.7、光敏传感器和风速传感器连接。其使用方式时：发电控制器根据光敏传感器和风速传感器的检测值，调节升降电机的正反转动，进而调节柔性光伏屋面的倾斜角度，例如，当风速传感器检测的风速较大时，无论光敏传感器检测到的值的大小，均向小调节柔性光伏屋面的倾斜角度，保证建筑物的使用可靠性能；当风速传感器检测的风速较小时，此时，根据光敏传感器检测到的太阳光方向，调节柔性光伏屋面的倾斜角度，提高发电量。
采用本申请设计的上述角度可调节的太阳能发电单元，是一种非常适合于农村住宅使用的结构，具有结构简单、使用可靠性高以及施工简单方便的优点。
(4)空气源热泵系统
低温空气源热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量，使用方便，安装费用较低，绿色环保，适用于北方农宅，作为非燃煤的供暖形式，并采用光伏发电系统的电力作为能源，实现农宅零煤耗。
参考图5，空气源热泵系统2包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀以及末端应用系统；蒸发器的工质出口通过输送管道连接到压缩机的工质进口；压缩机的工质出口与冷凝器的工质进口连接；冷凝器的工质出口通过膨胀阀连接到蒸发器的工质进口，由此形成冷媒循环；冷凝器与末端应用系统组成换热系统；其中，末端应用系统包括地热水管、散热器和风机盘管。
工作原理：空气源热泵机组由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀四大主要部件构成封闭系统，其内充注有适量的工质。机组运行基本原理依据是逆卡循环原理:液态工质首先在蒸发器内吸收空气中的热量而蒸发形成蒸汽(汽化)，汽化潜热即为所回收热量，而后经压缩机压缩成高温高压气体，进入冷凝器内冷凝成液态(液化)把吸收的热量传给需要加热的水中，液态工质经膨胀阀降压膨胀后重新回到膨胀阀内，吸收热量蒸发而完成一个循环，如此往复，不断吸收低温源的热而输出所加热的水中，直接达到预定温度。
本申请以北方传统农宅为基础，综合利用被动式节能措施，主动式节能措施及可再生能源的技术体系，最终实现一种适用于北方地区的地域性零煤耗农宅结构设计。具有以下优点：
1.通过夹心保温墙体、旋转门阳光房等被动式措施的应用，达到建筑本体节能，合理利用被动式太阳能的目的；
2.艺术化的利用柔性光伏及彩色薄膜光伏系统，通过可再生能源(太阳能)的利用解决建筑用电需求；
3.采用超低温空气源热泵作为供暖热源，解决农宅冬季采暖，最终实现农宅零煤耗。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种零煤耗农宅结构，其特征在于，包括建筑主体(1)、空气源热泵系统(2)、太阳能发电系统(3)、夹心保温墙体(4)和旋转门阳光房(5)；
其中，所述建筑主体(1)的外墙采用所述夹心保温墙体(4)，所述夹心保温墙体(4)包括外墙砖墙(4.1)、石墨聚苯板(4.2)和保温饰面砖(4.3)；所述外墙砖墙(4.1)的内侧抹白灰(4.5)；所述外墙砖墙(4.1)的外侧通过胶粘剂和螺栓安装(4.4)固定所述石墨聚苯板(4.2)；所述石墨聚苯板(4.2)的外侧通过胶粘剂安装所述保温饰面砖(4.3)；
所述旋转门阳光房(5)设置于所述建筑主体(1)的窗户前方，包括阳光房屋面(5.1)、固定钢梁(5.2)、旋转固定轴(5.3)、旋转活动玻璃门(5.4)和木格栅地面(5.5)；所述阳光房屋面(5.1)的内侧与所述建筑主体(1)的屋面前缘密封固定连接；所述阳光房屋面(5.1)的外侧底部固定安装所述固定钢梁(5.2)，所述阳光房屋面(5.1)的下方安装所述木格栅地面(5.5)；在所述木格栅地面(5.5)的外侧和所述固定钢梁(5.2)之间，等间距安装若干个所述旋转固定轴(5.3)，每个所述旋转固定轴(5.3)上均固定安装所述旋转活动玻璃门(5.4)；当各个所述旋转活动玻璃门(5.4)转动到水平位置时，各个所述旋转活动玻璃门(5.4)拼接形成平面；其中，所述阳光房屋面(5.1)采用彩色薄膜光伏发电太阳能板；
所述太阳能发电系统(3)包括柔性光伏屋面(3.1)和太阳能发电单元；所述柔性光伏屋面铺设于所述建筑主体(1)的顶部；所述太阳能发电单元的输出端与建筑物内用电设备通过导线连接；
所述空气源热泵系统(2)包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀以及末端应用系统；所述蒸发器的工质出口通过输送管道连接到压缩机的工质进口；压缩机的工质出口与冷凝器的工质进口连接；冷凝器的工质出口通过膨胀阀连接到蒸发器的工质进口，由此形成冷媒循环；所述冷凝器与末端应用系统组成换热系统；其中，所述末端应用系统包括地热水管、散热器和风机盘管；
其中，所述外墙砖墙(4.1)的厚度为360mm；所述石墨聚苯板(4.2)的厚度为70mm；所述保温饰面砖(4.3)的厚度为120mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110984457A (zh) * 2019-12-14 2020-04-10 董朝旭 一种用于建筑上的可进行吸能利用的屋顶建筑结构
CN112832364A (zh) * 2020-12-28 2021-05-25 大连理工大学 一种基于东北地区气候的适应性低耗能农宅
CN113309253A (zh) * 2021-06-03 2021-08-27 齐齐哈尔大学 一种基于太阳高度角的被动式遮阳墙体

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