一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系制造技术

本发明专利技术属于建筑领域，具体涉及一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系，包括围护结构：围护结构内到外依次设置内部复合层、结构层和外部复合层、自发电模块、蓄电模块、仪表模块和通风保温模块。本发明专利技术针对实现可定期维护运行的无人值守监控站点，具有高效节能等优点。

An Intelligent Skid-mounted Housing System with Low Energy Consumption for Self-generating in Extreme Environment

The invention belongs to the field of construction, and specifically relates to an intelligent skid-mounted house system suitable for low energy consumption and self-generating in extreme environment, including a enclosure structure: an internal composite layer, a structural layer and an external composite layer, a self-generating module, a storage module, an instrument module and a ventilation and heat preservation module are arranged sequentially from the inside to the outside of the enclosure structure. The invention has the advantages of high efficiency and energy saving, aiming at realizing unattended monitoring stations which can be maintained and operated regularly.

【技术实现步骤摘要】
一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系
本专利技术属于建筑领域，具体涉及一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系。
技术介绍
目前基于经济成本、能源产地、安全防护等因素的考虑，石油天然气管道、发电站、野外科研站、气象观测站等应用的无人化监控站点大多设于南北极荒漠戈壁、无人海岛等偏远地区。使无人化监控站点陷于极热极寒、风沙、缺水缺电、无风无光等极端环境之下，易造成设备故障或失效，地理位置的偏远给设备的检修带来不便，留下安全隐患。现有监控站点主要问题表现在以下方面：(1)多采取传统方式建造，成本高、工期长。(2)外电接入难，成本高。(3)现阶段站场电池主要埋在地下，保温效果差，遇到极寒，需要人工去现场更换电池，成本高，实施难度大(4)多设于偏远地区，建造难度大。综上原因，建造保温降温性好，自发电系统稳定，安装简便，运输便捷，成本可控的新型监控站点尤为重要。基于此，做出本申请。
技术实现思路
本专利技术针对实现可定期维护运行的无人值守监控站点，提供一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系。为实现上述目的，本专利技术具体提供的技术方案为：一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系，包括围护结构：围护结构内到外依次设置内部复合层、结构层和外部复合层；自发电模块：包括集装箱及安装于集装箱的太阳能板支撑架；所述太阳能板支撑架活动安装于集装箱，太阳能板支撑架端面实现任意角度设置；蓄电模块：设置在室内，根据不同工况可选择铅酸电池、胶体电池、镍氢电池、镍镉电池、钠硫电池、镍锌电池、锌氧电池、锂电池等。仪表模块：仪表模块是本系统的工作核心元件，根据不同用途设置排布。仪表模块属于耗能单元，同时工作过程中又会散发热量，利用高性能围护体系，这些散发热量可以储存起来，节省整个体系能耗。通风保温模块：监测系统：a、取得外部监测温度T1和内部监测温度T2；b、将外部监测温度T1和内部监测温度T2通过公式T3＝(T2-T1)*R得到供气温度T3；c、如果T3>T2，启动通风系统；如果T3≤T2，返回步骤a继续监测；人工智能：人工智能通过对昼夜温差ΔT、设备能耗Q和围护保温系数k分析得出最佳通风时间t。保温性是实现整体系统低能耗的关键，本方案可解决寒冷地区冬季-60℃以下低温无外电依托的问题。根据当地气候特点，我们可选用不同的保温材料，达到设备正常工作环境温度。复合保温系统材料可通过如下方式计算选择：所述围护结构传热系数K值计算：K＝1/R0＝1/(Ri+R+Re)＝1/(Ri+d/λ+Re)Ri，内表面换热阻；Re，外表面换热阻；d，本系统采用GBS保温一体板厚度；λ，本系统采用GBS保温一体板导热系数；所述围护结构基本耗热量，按下式计算：Q＝aFK(tn-tw)Q—围护结构的基本耗热量(W)；a—围护结构温差修正系数；F—围护结构的面积(m2)；K—围护结构的传热系数[W/(m2·℃)]；tn—冬季室内计算温度℃；tw—供暖室外计算温度℃。进一步，所述结构层包括保温防火材料、防静电材料和结构材料。进一步，所述保温防火材料为发泡PU板、发泡水泥、水泥纤维板、石膏板、玻镁板、瓷砖、金属集成墙板、彩铝板、彩钢一种或多种组成。进一步，所述防静电材料为岩棉板，橡塑板、XPS挤塑板、聚苯颗粒板、EPS聚苯板、大棚膜、木地板、复合地板、实木地板、塑料集成墙板、竹木纤维集成墙板一种或多种组成。进一步，所述结构材料为槽钢、C型钢、方管、圆管、角钢一种或多种组成。进一步，所述太阳能板支撑架通过四个升降结构安装于集装箱外周面上，其中两升降结构安装于集装箱上端面，另外两升降结构固定于集装箱侧端面上，使太阳能板支撑架倾斜设安装于集装箱上。进一步，每一所述升降结构包括连接于太阳能板支撑架上的第一连接件，第一连接件上固定有齿条，齿条上啮合有齿轮，及支撑齿轮并固定于集装箱上的第二连接件；所述齿轮通过转盘控制转动。自发电模块：此模块采用风光互补发电模式。其特点是根据使用地的年平均光照时长、日平均光照时长、年风力分布规律，采用风力发电和太阳能发电补充组合的方式，实现交替发电的功能，比只用风机或太阳能更经济、科学、实用。风光互补发电系统在资源利用最大化的同时不间断地提供电力。太阳能发电装置采用集装箱(优先考虑)与太能板支架结合的方式，达到节约场地、减少现场基础作业的目的。太阳能板支架与集装箱结合方式主要有①热镀锌C型钢支架方式②热镀锌角钢方管形式③手动机械升降形式④液压机械升降形式。蓄电模块：因现有的蓄电池大部分产品在低温条件下，会有充电不充分的情况，一些蓄电池可能会有可燃、腐蚀气体释放的可能，为解决以上问题，此模块保温问题通过专利技术解决。直接通风直排会导致房屋保温性能缺失，通过热交换计算公式：冬季室内供气温度＝(室内温度-室外温度)*热交换率+室外温度(T2-T1)*Q1％+T1＝T3，研制采用热交换系统，经过管道将室外的空气温度调节接近室内空气温度后进行加热送入室内，可连续不断的提供高性能和高效率的换气，热交换器在室内带动空气循环，形成恒定温度空间；通过设备过滤掉室外固体颗粒、易导电粉尘及其他污染物，补充室内新鲜空气，可在密闭空间不开窗换气。模块多余空间即可放置现场安装辅材也可以用于人员居住。仪表模块：此模块主要由电子设备构成，在实际工作过程中，会有热量产生，为降低能耗，充分利用热源，设计原理为：冬季通过专利技术解决保温，因冬季设备散发的热量理论上不会达到设备耐高温上限，所以基本上不考虑降温问题并利用新风管道将仪表模块散发的热量转换至蓄电模块，这样可以解决部分热量补充，夏季因设备会散发热量，会导致温度过高通过专利技术解决降温问题通风模块：采用专利技术解决保温问题，通过自主监控择优选择换气时间和换气AI模式：AI智能化系统通过采集数据，确认设备承受最高热量值，通过计算设备功耗、散热时间、房屋体积、房屋承载热量值，计算得出修正数据，利用昼夜温差，根据不同季节特点，选择最佳通风时间，达到最优保温降温需求。本专利技术有益效果：一、导热系数低，热工性能好。二、具有防潮、防水性能。保温板的闭孔率在90％以上，属于憎水性材料，不会因吸潮增大导热系数，墙面也不会渗水。三、防火，阻燃，耐高温。保温板可添加阻燃剂，是一种难燃的自熄性材料，它的软化点可达到250摄氏度以上，仅在较高温度时才会出现分解，而且在高温下也不产生有害气体。四、抗变形能力强，不易开裂，饰面稳定、安全。五、材料孔隙率结构稳定，基本上是闭孔结构，不仅保温性能优良，而且抗冻融、吸声性好。在正常使用与维修的条件下，材料寿命可达到30年以上。能够做到在结构的寿命期正常使用条件下，在干燥、潮湿或电化腐蚀，以及由于昆虫、真菌或藻类生长或者由于啮齿动物的破坏等外因影响，都不会受到破坏。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为维护结构示意图；图3为保温通风模块流程图。具体实施方式如图1-3所示，一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系，包括围护结构：围护结构内到外依次设置内部复合层、结构层和外部复合层；自发电模块：包括集装箱及安装于集装箱的太阳能板支撑架；所述太阳能板支撑架活动安装于集装箱，太阳能板支撑架端面实现任意角度设置；蓄电模块：设置在室内，根据不同工况可选择铅酸电池、胶体电池、镍氢电池、镍镉电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系，其特征在于：包括围护结构：围护结构内到外依次设置内部复合层、结构层和外部复合层；自发电模块：包括集装箱及安装于集装箱的太阳能板支撑架；所述太阳能板支撑架活动安装于集装箱，太阳能板支撑架端面实现任意角度设置；蓄电模块：铅酸电池、胶体电池、镍氢电池或镍镉电池；保温通风模块：监测系统：a、取得外部监测温度T1和内部监测温度T2；b、将外部监测温度T1和内部监测温度T2通过公式T3＝(T2‑T1)*R得到供气温度T3；c、如果T3>T2，启动通风系统；如果T3≤T2，返回步骤a继续监测；人工智能：人工智能通过对昼夜温差ΔT、设备能耗Q和围护保温系数k分析得出最佳通风时间t。

【技术特征摘要】
1.一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系，其特征在于：包括围护结构：围护结构内到外依次设置内部复合层、结构层和外部复合层；自发电模块：包括集装箱及安装于集装箱的太阳能板支撑架；所述太阳能板支撑架活动安装于集装箱，太阳能板支撑架端面实现任意角度设置；蓄电模块：铅酸电池、胶体电池、镍氢电池或镍镉电池；保温通风模块：监测系统：a、取得外部监测温度T1和内部监测温度T2；b、将外部监测温度T1和内部监测温度T2通过公式T3＝(T2-T1)*R得到供气温度T3；c、如果T3>T2，启动通风系统；如果T3≤T2，返回步骤a继续监测；人工智能：人工智能通过对昼夜温差ΔT、设备能耗Q和围护保温系数k分析得出最佳通风时间t。2.根据权利要求1所述的一种适用极端环境下自发电低能耗智能化橇装房屋体系，其特征在于：所述围护结构传热系数K值计算：K＝1/R0＝1/(Ri+R+Re)＝1/(Ri+d/λ+Re)Ri，内表面换热阻；Re，外表面换热阻；d，本系统采用GBS保温一体板厚度；λ，本系统采用GBS保温一体板导热系数；所述围护结构基本耗热量，按下式计算：Q＝aFK(tn-tw)Q—围护结构的基本耗热量(W)；a—围护结构温差修正系数；F—围护结构的面积(m2)；K—围护结构的传热系数[W/(m2·℃)]；tn—冬季室内计算温度℃；tw—供暖室外计算温度℃。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜志军，丁媛媛，王怀义，张文伟，杨铮，杨文涛，何棉磊，袁磊，潘韧坚，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油管道局工程有限公司，中国石油管道局工程有限公司设计分公司，上海绿筑住宅系统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11