CN214365185U - 可控环境的居住系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可控环境的居住系统，包括：储热层；第一结构层，与储热层的上表面形成腔室；第二结构层，位于腔室内，与储热层的上表面形成第一空间、与第一结构层之间形成第二空间；管道网，至少部分位于储热层中；通风结构，连通腔室的内部与外部，用于交换腔室内部与外部的气体；以及隔离层，位于储热层的上表面，至少隔离第一空间与储热层之间的水分，其中，管道网分别与第一空间、第二空间连通，以使管道网内的气体可选地和第一空间、第二空间内的气体进行气体交换，管道网内的气体经管道网的管壁与储热层实现热量交换。

Description

可控环境的居住系统

技术领域

本实用新型涉及居住系统技术领域，更具体地，涉及一种可控环境的居住系统。

背景技术

相比与植物而言，人对温度的变化更加敏感，因此，用于居住的室内环境对温度的要求更加苛刻，既不能过低，也不能过高，此外，还要保证室内二氧化碳等废气的排放、保证室内的空气不能过于潮湿等等。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种可控环境的居住系统，通过储热层与隔离层控制可控环境的居住系统内部的温度与水汽。

根据本实用新型提供的一种可控环境的居住系统，包括：储热层；第一结构层，与所述储热层的上表面形成腔室；第二结构层，位于所述腔室内，与所述储热层的上表面形成第一空间、与所述第一结构层之间形成第二空间；管道网，至少部分位于所述储热层中；通风结构，连通所述腔室的内部与外部，用于交换所述腔室内部与外部的气体；以及隔离层，位于所述储热层的上表面，至少隔离所述第一空间与所述储热层之间的水分，其中，所述管道网分别与所述第一空间、所述第二空间连通，以使所述管道网内的气体可选地和所述第一空间、所述第二空间内的气体进行气体交换，所述管道网内的气体经所述管道网的管壁与所述储热层实现热量交换。

可选地，还包括遮光层，覆盖所述第一结构层的表面或者覆盖所述第二结构层的表面。

可选地，所述通风结构包括进气管道与出气管道，所述进气管道位于所述出气管道的上方，所述腔室外部的气体通过所述进气管道进入所述腔室内部，所述腔室内部的气体通过所述出气管道排出所述腔室。

可选地，所述进气管道与所述出气管道相邻，所述进气管道内的气体与所述出气管道内的气体通过所述进气管道的管壁和所述出气管道的管壁实现热量交换。

可选地，还包括蓄电池，位于所述储热层的上表面并位于所述第二空间。

可选地，还包括供电装置，与所述蓄电池连接，所述供电装置包括太阳能发电装置与风力发电装置中的一种或组合。

可选地，还包括保温层，覆盖至少部分所述第二结构层，防止所述第一空间内的气体与所述第二空间内的气体经被覆盖的所述第二结构层进行热量交换。

可选地，所述管道网具有多层，分别位于所述储热层的不同深度中。

可选地，所述储热层的材料包括土壤。

可选地，还包括：送气管道，所述管道网通过所述送气管道分别与所述第一空间和所述第二空间连通，用于将所述第一空间或所述第二空间的气体送入所述管道网；输气管道，所述管道网通过所述输气管道分别与所述第一空间和所述第二空间连通，所述管道网内的气体输出至所述第一空间或所述第二空间；风机，位于所述送气管道上，用于控制所述第一空间或所述第二空间内的气体进入所述管道网的总量与速度；以及多个阀门，分别位于所述送气管道和所述输气管道上，控制所述第一空间内的气体与所述管道网中的气体进行交换，或者控制所述第二空间内的气体与所述管道网中的气体进行交换。

根据本实用新型实施例提供的可控环境的居住系统，通过第一结构层与第二结构层将腔室分隔成第一空间与第二空间，并使得第二空间包围着第一空间，并通过在储热层中铺设与第一空间、第二空间连通的管道网，使得管道网内的气体选择性地与第一空间内的气体和第二空间内的气体中的一个进行气体交换，保证了在进行气体交换时，第一空间与第二空间内的气体不会相互影响，在进行气体交换时，第一空间、第二空间中的气体分别通过管道网的管壁与储热层实现热量交换，实现了第一空间内的气体与储热层的热量交换、第二空间内的气体与储热层的热量交换，从而保证了将第一空间内的温度变化控制在较小的范围内。

进一步的，通过设置通风结构，交换腔室内外气体，从而达到排放腔室内部废气、降低腔室内部湿度、增加腔室内部氧含量的目的。

进一步的，通过将通风结构的进气管道与出气管道相邻设置，在交换腔室内外气体时，进气管道与出气管道中的气体还可以通过管道壁实现热量交换，从而减少了腔室内部的热量损失。

进一步的，通过在储热层表面设置隔离层，从而减少储热层中的水分散发至腔室中，降低了腔室内部的湿度。

进一步的，通过设置覆盖第一结构层的表面或者覆盖第二结构层的表面的遮光层，从而增加了居住的舒适度。

进一步的，通过覆盖至少部分第二结构层的保温层，防止第一空间内的气体与第二空间内的气体经被覆盖的第二结构层进行热量交换，从而更加稳定了第一空间内部的温度。

进一步的，通过设置太阳能发电装置和/或风力发电装置，从而保证了在无后勤保障情况下可控环境的居住系统可以自给运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1a示出了本实用新型实施例的可控环境的居住系统的立体结构示意图。

图1b示出了图1a中的内部结构示意图。

图2a与图2b示出了本实用新型实施例的可控环境的居住系统的工作原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1a示出了本实用新型实施例的可控环境的居住系统的立体结构示意图，图1b示出了图1a中的内部结构示意图。

如图1a与图1b所示，本实用新型实施例的可控环境的居住系统包括：第一结构层110、第二结构层120、储热层140、通风结构160、隔离层180、管道网以及用于固定第一结构层110与第二结构层120的支撑架。

第一结构层110与储热层140的上表面1形成腔室，第二结构层120位于腔室内，与储热层140的上表面1形成第一空间1100，第二结构层120 与第一结构层110之间形成第二空间1200。支撑架被第一结构层110与第二结构层120覆盖，如果第一结构层110与第二结构层120均为柔性材料，则支撑架的形状固定了腔室、第一空间1100以及第二空间1200的形状。

在一些优选的实施例中，可控环境的居住系统还包括：送气管道、输气管道、阀门11至21、保温层131、卷轴132、重物133、风机141、蓄电池150、供电装置170以及遮光层190。

保温层131覆盖至少部分第二结构层120，卷轴132位于第二结构层 120顶部，并与第二结构层120固定连接，保温层131的一端与卷轴120连接，另一端与重物133连接，通过调节卷轴132控制保温层131覆盖第二结构层120的面积，防止第一空间1100内的气体与第二空间1200内的气体经被覆盖的第二结构层120进行热交换。

在本实施例中，第一结构层110的材料包括塑料膜、单层或者多层的聚碳酸脂板(PC板)；第二结构层120的材料为保温隔热材料；保温层 131的材料为可收卷的保温材料，例如保温被、棉被或者羽绒被。

储热层140的材料可以为土壤，或者其它类似与土壤的材料，可以长时间储存热量。在一些优选的实施例中，可控环境的居住系统还包括位于储热层140底部的隔热层142，或者在储热层140的四周均设置隔热层 142，防止储热层140与外部环境进行热量交换。

管道网的少部分管道网位于储热层140中，管道网分别与第一空间 1100和第二空间1200连通。在本实施例中，管道网共有3层，每层管道网具有多个管道。具体的，多个第一管道104组成第一管道网，多个第二管道105组成第二管道网，多个第三管道106组成第三管道网。

作为一种优选方案，储热层140的材料为土壤，第一管道104、第二管道105和第三管道106与储热层的上表面1之间的距离分别为 40cm-60cm、80cm-100cm和120cm-160cm。为了减少管道网与土壤之间的热传导，可在储热层140底部设置隔热层142，例如隔热层142针对性的设置在深度为180cm-250cm之间的土壤中。

然而本实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对管道网的层数与埋设深度进行其他设置。

送气管道101位于第一空间1100与第二空间1200的中部，送气管道 101的一端分别与第一空间1100和第二空间1200连通，另一端与第三管道 106直接连通，并分别通过旁通管102、旁通管103与第一管道104和第二管道105连通。输气管道107的出气口分别位于第一空间1100外的两侧，输气管道107依次连通第一管道104、第二管道105、第三管道106以及第二空间1200。输气管道108的出气口分别位于第一空间1100内的两侧，输气管道108依次连通第一管道104、第二管道105、第三管道106以及第一空间1100。

风机141位于第一空间1100内并位于送气管道101上。阀门11位于第二空间1200内，并位于送气管道101上。阀门12位于第一空间1100内，并位于送气管道101的旁通处。阀门13位于旁通管102上。阀门14位于旁通管103上。阀门15位于储热层中，并位于送气管道101上。阀门16靠近输气管道107并位于第一管道104上。阀门17靠近输气管道107并位于第二管道105上。阀门18靠近输气管道107并位于第三管道106上。阀门19位于储热层的上表面1与第一管道104之间，并位于输气管道108上。阀门20位于第一管道104与第二管道105之间，并位于输气管道108上。阀门21位于第二管道105与第三管道106之间，并位于输气管道108上。

通风结构160连通腔室的内部与外部，包括进气管道与出气管道，由于第一空间1100内的废气(例如二氧化碳、二氧化硫等)的质量大于腔室外部的氧气，可以将进气管道设置在出气管道的上方，腔室外部的气体通过进气管道进入腔室内部，腔室内部的气体通过出气管道排出腔室。在一些具体的实施例中，通风结构160位于第二空间1200内，并且连通第一空间1100与腔室外部的环境，用于交换腔室外部的与第一空间 1100内的气体。其中，通风结构160可以为热交换器，热交换器的进气管道与出气管道相邻，进气管道内的气体与出气管道内的气体通过进气管道的管壁和出气管道的管壁实现热量交换。通风结构160的数量可以根据需要设置。当第一空间1100内的废气(例如二氧化碳、二氧化硫等)浓度达到一定的数值，启动热交换器，既保证了第一空间1100内部的含氧量，还减少了第一空间1100内的热损失。

在一些其他实施例中，还可以分别通过不同通风结构分别置换第一空间1100与第二空间1200内部的空气、第二空间1200与腔室外部环境的空气，通过间接置换的方法进一步减少了第一空间1100内的热损失。

隔离层180位于储热层的上表面1，至少隔离第一空间1100与储热层 140之间的水分。遮光层190覆盖第一结构层110的表面或者覆盖第二结构层120的表面。蓄电池150位于储热层140的上表面1并位于第二空间1200 内。供电装置170与蓄电池150连接，供电装置170包括太阳能发电装置与风力发电装置中的一种或组合。

下面将结合图2a与图2b对本实用新型实施例的可控环境的居住系统的储热层的工作原理进行详细描述。

当可控环境的居住系统外部温度较高时，第二空间1200内部的气体升温，此时，将阀门11、13、16开启，将阀门12、14、15、17、18、19、 20、21关闭，启动风机141，第二空间1200内部的气体经送气管道101与旁通管道102进入第一管道104，第一管道104中的热量散发到储热层中，第一管道104内部的气体在风机141的作用下继续经由输气管道107返回第二空间1200，其中，气体流动路径如图2a中的箭头所示。经多次循环，储热层中会存储大量的热量，并且在第二空间1200内部的气体与第一管道104内部的气体进行交换时，第一空间1100与第二空间1200不会连通，因此两空间内的气体不会相互影响，从而保证了第一空间1100内的温度变化控制在较小的范围内。

上述实施例仅说明了第二空间1200与第一管道104连通的情况，在一些具体的实施例中，可控环境的居住系统做为人的居所并在入冬前或在较为寒冷的地区开始运行的时候，在满足居所内部的温度适宜人生存的前提下，通过控制多个阀门的开启与关闭，优先向下层土壤供应热能，然后中层、再然后上层，当第二空间1200内部温度过高的时候也可以通过风机141加大第二空间1200内的气体进入管道网的总量与速度，使得三个管道网同时供热，加大土壤吸热的效率。

当可控环境的居住系统外部温度较低的时候，第二空间1200内部的气体温度下降，为了防止位于储热层中的多个管道网与第二空间1200内部形成烟囱效应，需要关闭阀门11，此时阀门11的作用相当于一个止回阀。为了保证第一空间1100内的温度变化控制在较小的范围内，还需要打开阀门12、13、19，关闭阀门14、15、16、17、18、20、21，启动风机141，第一空间1100内部的气体经送气管道101与旁通管道102进入第一管道网104，储热层中的热量散发到第一管道104中，第一管道104内部的气体在风机141的作用下继续经由输气管道108返回第一空间1100。其中，气体流动路径如图2b中的箭头所示。经多次循环，储热层中存储的大量热量会进入到第一空间1100内，保证了第一空间1100内的温度变化控制在较小的范围内。在第一空间1100内部的气体与第一管道104内部的气体进行交换时，第一空间1100与第二空间1200不会连通，因此两空间内的气体也不会相互影响。

上述实施例仅说明了第一空间1100与第一管道104连通的情况，相应的，还可以根据室外温度控制多个阀门的开启与关闭，以及控制风机 141的转速，加大管道网内的气体进入第一空间1100的总量与速度，使得三个管道网同时供热，加大土壤放热的效率。

为了进一步保证第一空间1100内部的温度变化控制在较小的范围内，可以根据第二空间1200内的温度调整保温层131覆盖第二结构层120 的面积。例如，当阳光充足且室外温度适宜人活动时，可以先打开遮光层190，再通过卷轴132收卷部分或全部保温层131，使得阳光可以透过第二结构层120进入第一空间1100，或者当外部阳光过于强烈和温度过高时，保温层131可以全部或者局部充当遮阴材料，降低第一空间1100的温度，减少高温对人的影响。当晚上或者阴雨雪天气，室外温度大幅下降，需要通过卷轴132使保温层131覆盖全部第二结构层120，达到保温的效果。

通过上述技术手段，由于第一空间1100内部的温度始终保持在稳定的范围内，既不会太冷，也不会太热，使得在第一空间1100内的人可以良好的适应环境。

根据本实用新型实施例提供的可控环境的居住系统，通过第一结构层与第二结构层将腔室分隔成第一空间与第二空间，并使得第二空间包围着第一空间，并通过在储热层中铺设与第一空间、第二空间连通的管道网，使得管道网内的气体选择性地与第一空间内的气体和第二空间内的气体中的一个进行气体交换，保证了在进行气体交换时，第一空间与第二空间内的气体不会相互影响，在进行气体交换时，第一空间、第二空间中的气体分别通过管道网的管壁与储热层实现热量交换，实现了第一空间内的气体与储热层的热量交换、第二空间内的气体与储热层的热量交换，从而保证了将第一空间内的温度变化控制在较小的范围内。

进一步的，通过设置通风结构，交换腔室内外气体，从而达到排放腔室内部废气、降低腔室内部湿度、增加腔室内部氧含量的目的。

进一步的，通过将通风结构的进气管道与出气管道相邻，在交换腔室内外气体时，进气管道与出气管道中的气体还可以通过管道壁实现热量交换，从而减少了腔室内部的热量损失。

进一步的，通过在储热层表面设置隔离层，从而减少储热层中的水分散发至腔室中，降低了腔室内部的湿度。

进一步的，通过设置覆盖第一结构层的表面或者覆盖第二结构层的表面的遮光层，从而增加了居住的舒适度。

进一步的，通过覆盖至少部分第二结构层的保温层，防止第一空间内的气体与第二空间内的气体经被覆盖的第二结构层进行热量交换，从而更加稳定了第一空间内部的温度。

进一步的，通过设置太阳能发电装置和/或风力发电装置，从而保证了在无后勤保障情况下可控环境的居住系统可以自给运行。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种可控环境的居住系统，其特征在于，包括：

储热层；

第一结构层，与所述储热层的上表面形成腔室；

第二结构层，位于所述腔室内，与所述储热层的上表面形成第一空间、与所述第一结构层之间形成第二空间；

管道网，至少部分位于所述储热层中；

通风结构，连通所述腔室的内部与外部，用于交换所述腔室内部与外部的气体；以及

隔离层，位于所述储热层的上表面，至少隔离所述第一空间与所述储热层之间的水分，

其中，所述管道网分别与所述第一空间、所述第二空间连通，以使所述管道网内的气体可选地和所述第一空间、所述第二空间内的气体进行气体交换，所述管道网内的气体经所述管道网的管壁与所述储热层实现热量交换。

2.根据权利要求1所述的可控环境的居住系统，其特征在于，还包括遮光层，覆盖所述第一结构层的表面或者覆盖所述第二结构层的表面。

3.根据权利要求1所述的可控环境的居住系统，其特征在于，所述通风结构包括进气管道与出气管道，所述进气管道位于所述出气管道的上方，

所述腔室外部的气体通过所述进气管道进入所述腔室内部，所述腔室内部的气体通过所述出气管道排出所述腔室。

4.根据权利要求3所述的可控环境的居住系统，其特征在于，所述进气管道与所述出气管道相邻，所述进气管道内的气体与所述出气管道内的气体通过所述进气管道的管壁和所述出气管道的管壁实现热量交换。

5.根据权利要求1所述的可控环境的居住系统，其特征在于，还包括蓄电池，位于所述储热层的上表面并位于所述第二空间。

6.根据权利要求5所述的可控环境的居住系统，其特征在于，还包括供电装置，与所述蓄电池连接，所述供电装置包括太阳能发电装置与风力发电装置中的一种或组合。

7.根据权利要求1所述的可控环境的居住系统，其特征在于，还包括保温层，覆盖至少部分所述第二结构层，防止所述第一空间内的气体与所述第二空间内的气体经被覆盖的所述第二结构层进行热量交换。

8.根据权利要求1所述的可控环境的居住系统，其特征在于，所述管道网具有多层，分别位于所述储热层的不同深度中。

9.根据权利要求1所述的可控环境的居住系统，其特征在于，所述储热层的材料包括土壤。

10.根据权利要求1-9任一所述的可控环境的居住系统，其特征在于，还包括：

送气管道，所述管道网通过所述送气管道分别与所述第一空间和所述第二空间连通，用于将所述第一空间或所述第二空间的气体送入所述管道网；

输气管道，所述管道网通过所述输气管道分别与所述第一空间和所述第二空间连通，所述管道网内的气体输出至所述第一空间或所述第二空间；

风机，位于所述送气管道上，用于控制所述第一空间或所述第二空间内的气体进入所述管道网的总量与速度；以及

多个阀门，分别位于所述送气管道和所述输气管道上，控制所述第一空间内的气体与所述管道网中的气体进行交换，或者控制所述第二空间内的气体与所述管道网中的气体进行交换。

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