一种基于近零能耗技术的建筑小屋模型及安装方法技术

本发明专利技术涉及基于近零能耗技术的建筑小屋模型，包括水系统和电气系统；水系统包括地源热泵系统、太阳能集热系统和雨水收集系统；电气系统包括基于碲化镉薄膜电池的建筑光伏一体化系统、微型风力发电系统、电储能系统；小屋地下敷设地埋管换热器，小屋水平放置于架空层水泥桩上，架空层布置地源热泵系统中的地热系统分集水器及水泵，地面敷设地面换热盘管；小屋外安装微型风力发电机；入口平台遮阳屋顶安装太阳能集热装置，屋顶安装透光的碲化镉薄膜电池。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术从建筑零能耗设计的角度，提出了一种近零能耗建筑小屋的设计方案，采用光伏发电玻璃，能达到防水遮阳的效果，还能节约建筑成本和光伏系统的安装成本。

A house model and installation method based on near zero energy consumption technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于近零能耗技术的建筑小屋模型及安装方法
本专利技术涉及一种基于近零能耗技术的建筑小屋模型，属于建筑节能领域。
技术介绍
新能源产业是国民经济战略性、先导性产业，对拉动经济增长、调整产业结构、推动工业转型升级、突破能源瓶颈约束具有十分重要的作用。将新能源技术与建筑相结合，具有巨大的节能潜力。因此建筑节能一直是世界各国降低能耗，应对气候变化的重要手段之一。在世界范围内，低能耗高舒适度的高性能建筑研究一直是建筑节能领域研究的热点，绿色建筑、生态建筑、低能耗建筑、被动房、超低能耗建筑、零能耗建筑、正能耗建筑的概念不断涌现。随着太阳能光热光电技术、建筑光伏一体化、地源热泵技术、雨水回收技术等新型节能技术的不断发展，在气候较为温和的部分地区，通过各类新型节能技术与建筑精心设计对单栋建筑物进行供能，可以使建筑物全年总能耗降低到10kWh/m2以下，且建筑物所有能耗需求可以由可再生能源提供。由此提出“零能耗建筑”的概念，即无需和外界能源基础设施相连，通过各式节能技术与蓄能技术的综合性集成应用，保证建筑所有时段能源供应的建筑。由于“零能耗建筑”在实现上较为困难且成本较高，所以目前国际上更加广泛的可实施的为“近零能耗建筑”。因此，根据用户用能特点，结合建筑的地理位置、能源禀赋等资源条件，建立近零能耗建筑物供能系统，提出一种实现低能耗、高舒适度的近零能耗建筑小屋的技术，高度契合了绿色建筑的发展潮流，代表了城市和建筑能源发展的未来趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于近零能耗技术的建筑小屋模型，使得能够实现“网下零能耗建筑”的目的，建筑一体化的可再生能源供电供热系统提供的能量和建筑能源需求量保持平衡，或者位于建筑物附近并与建筑物连接的可再生能源供电供热系统提供的能量和建筑能源需求量保持平衡。这种基于近零能耗技术的建筑小屋模型，包括水系统和电气系统；水系统包括地源热泵系统、太阳能集热系统和雨水收集系统；电气系统包括基于碲化镉薄膜电池的建筑光伏一体化系统、微型风力发电系统、市电、电储能系统和用电设备；小屋地下敷设地埋管换热器，小屋水平放置于架空层水泥桩上，架空层布置地源热泵系统中的地热系统分集水器及水泵，地面敷设地面换热盘管；小屋外安装微型风力发电机；入口平台遮阳屋顶安装太阳能集热装置，屋顶安装透光的碲化镉薄膜电池，碲化镉薄膜电池倾斜布置，碲化镉薄膜电池下端安装排水沟用于雨水收集，雨水储存于雨水收集储水桶及处理设备中，经处理后的雨水通过第四水泵输送至小屋周围，可用于建筑小屋的绿化灌溉。作为优选：水系统中沿管中流体流动方向，地源热泵系统主要由地埋管换热器、集水器、第二水泵、第二阀门、第五阀门、地源热泵主机、第三水泵、能量表、地面换热盘管、第四阀门和分集水器依次相连组成；太阳能集热系统主要由太阳能集热器、第一水泵、第一阀门、第六阀门、第三水泵、能量表、地面换热盘管和第三阀门依次相连组成；雨水收集系统主要由雨水收集储水桶及处理设备、第四水泵和第七阀门依次相连组成，第四水泵与第七阀门之间设置一条支路，支路上设置第八阀门。进一步优选：冬季采暖回路主要由太阳能集热系统和地源热泵系统组成，采暖季由太阳能集热系统和地源热泵系统联合向建筑小屋供暖；夏季供冷回路主要由地源热泵系统组成，供冷季由地源热泵系统独立向建筑小屋供冷；过渡季节以自然通风为主，不足部分由地源热泵系统补充。作为优选：电气系统中，基于碲化镉薄膜电池的建筑光伏一体化系统主要由碲化镉薄膜电池和第一逆变器组成，微型风力发电系统主要由微型风力发电机组成，电储能系统主要由储能电池和第二逆变器组成，用电设备主要由照明灯、电动窗帘、水泵电机和地源热泵主机组成，电气系统配备市电变压器。作为优选：小屋墙面为金属墙面，墙面布置垂直墙面常规窗，地面为油毡地砖，碲化镉薄膜电池下表面安装电动窗帘，碲化镉薄膜电池下方安装通风天窗，天花板安装照明灯。作为优选：碲化镉薄膜电池采用硅酮密封胶和泡沫条进行密封；碲化镉薄膜电池端部设置铝合金托条，铝合金托条下方设置铝合金附框，碲化镉薄膜电池与铝合金附框之间设置硅酮密封胶和泡沫条，铝合金附框内设置光伏线缆，铝合金附框侧边设置铝合金压板。作为优选：太阳能集热器面积由建筑小屋所在地太阳辐射强度、建筑小屋的屋顶面积、建筑小屋的建筑面积、地源热泵系统容量等优化匹配。作为优选：建筑小屋内的地面换热盘管呈回字型敷设于建筑小屋地板下，其中地面换热盘管的管径、长度、安装间距由建筑小屋的面积等优化匹配，地面换热盘管底面需安装一定厚度的保温材料，防止热量向小屋地面往下散失。作为优选：采用多种可再生能源协同供能的模式，以碲化镉薄膜电池和微型风力发电机联合向建筑小屋内供电，并配置一定容量的储能电池；当受外部环境影响，可再生能源发电出力较小时，建筑小屋内不足部分电力由市电补充；当建筑小屋内用电负荷较小时，多余部分电量用于上公网消纳，起到节能减排的效果。作为优选：碲化镉薄膜电池的容量、微型风力发电机的容量、储能电池的容量根据建筑小屋的照明灯的功率、水泵电机和地源热泵主机的电机容量等优化匹配，满足建筑小屋内电力供需基本平衡。这种基于近零能耗技术的建筑小屋模型的安装方法，包括以下步骤：S1、安装基于碲化镉薄膜电池的建筑光伏一体化系统：在小屋屋顶安装透光(透光率为40％)的碲化镉薄膜电池，面板材料为8HS+1.52PVB+3.2CdTe+1.52PVB+8HS(Low-E)+16A+8HS+1.52PVB+8HS的半钢化夹胶光伏中空夹胶玻璃，玻璃传热系数K≤1.32/(㎡·K)，遮阳系数SC≤0.30；碲化镉薄膜电池安装时采用硅酮密封胶和泡沫条进行密封。S2、安装微型风力发电系统：根据小屋周边环境情况，在小屋东北角安装一定容量的微型风力发电系统；建筑光伏一体化系统与微型风力发电系统产生的电能以供小屋的照明灯、电动窗帘、地源热泵主机和水泵电机等使用，其中，配套的储能单元、逆变器等电气系统集成在电气模块中。S3、安装太阳能集热系统：在小屋入口平台遮阳屋顶处布置太阳能集热器，供冬季采暖使用。S4、安装雨水收集系统：在小屋屋顶设置排水沟用于雨水收集，将雨水统一收集到小屋北面的雨水收集储水桶及处理设备中，经处理后的雨水可用于小屋周围的绿化灌溉。S5、安装自然通风系统：小屋采用自然通风系统，在屋顶设置可开启的通风天窗，通风天窗用于自然采光和通风；在垂直墙面设置六扇垂直墙面常规窗，并配备遮阳装置。S6、安装地源热泵系统：小屋采用地热能作为夏季制冷和冬季采暖的冷热源，地下埋设垂直管道作为地埋管换热器用于抽取地热能，管道为高密度聚乙烯管，垂直管道井深为70-100米，井与井间距为4米；建筑小屋地板下敷设回字型地面换热盘管用于实现建筑内换热；在冬季，地埋管换热器管中流体从地下抽取热量，与太阳能集热器、地面换热盘管、地源热泵主机、第一水泵、第二水泵和第三水泵连接形成闭式环路，通过管道中的液体循环流动满足建筑冬季供热需求；在夏季，地面换热盘管管中流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于近零能耗技术的建筑小屋模型，其特征在于：包括水系统和电气系统；/n水系统包括地源热泵系统、太阳能集热系统和雨水收集系统；/n电气系统包括基于碲化镉薄膜电池的建筑光伏一体化系统、微型风力发电系统、市电、电储能系统和用电设备；/n小屋地下敷设地埋管换热器(3)，小屋水平放置于架空层水泥桩(31)上，架空层布置地源热泵系统中的地热系统分集水器及水泵(32)，地面敷设地面换热盘管(2)；小屋外安装微型风力发电机(22)；入口平台遮阳屋顶安装太阳能集热装置(1)，屋顶安装透光的碲化镉薄膜电池(21)，碲化镉薄膜电池(21)倾斜布置，碲化镉薄膜电池(21)下端安装排水沟(33)，雨水储存于雨水收集储水桶及处理设备(20)中。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于近零能耗技术的建筑小屋模型，其特征在于：包括水系统和电气系统；
水系统包括地源热泵系统、太阳能集热系统和雨水收集系统；
电气系统包括基于碲化镉薄膜电池的建筑光伏一体化系统、微型风力发电系统、市电、电储能系统和用电设备；
小屋地下敷设地埋管换热器(3)，小屋水平放置于架空层水泥桩(31)上，架空层布置地源热泵系统中的地热系统分集水器及水泵(32)，地面敷设地面换热盘管(2)；小屋外安装微型风力发电机(22)；入口平台遮阳屋顶安装太阳能集热装置(1)，屋顶安装透光的碲化镉薄膜电池(21)，碲化镉薄膜电池(21)倾斜布置，碲化镉薄膜电池(21)下端安装排水沟(33)，雨水储存于雨水收集储水桶及处理设备(20)中。


2.根据权利要求1所述的基于近零能耗技术的建筑小屋模型，其特征在于：水系统中沿管中流体流动方向，地源热泵系统主要由地埋管换热器(3)、集水器(4)、第二水泵(8)、第二阀门(9)、第五阀门(12)、地源热泵主机(13)、第三水泵(15)、能量表(16)、地面换热盘管(2)、第四阀门(11)和分集水器(5)依次相连组成；太阳能集热系统主要由太阳能集热器(1)、第一水泵(6)、第一阀门(7)、第六阀门(14)、第三水泵(15)、能量表(16)、地面换热盘管(2)和第三阀门(10)依次相连组成；雨水收集系统主要由雨水收集储水桶及处理设备(20)、第四水泵(17)和第七阀门(18)依次相连组成，第四水泵(17)与第七阀门(18)之间设置一条支路，支路上设置第八阀门(19)。


3.根据权利要求2所述的基于近零能耗技术的建筑小屋模型，其特征在于：冬季采暖回路主要由太阳能集热系统和地源热泵系统组成；夏季供冷回路主要由地源热泵系统组成。


4.根据权利要求1所述的基于近零能耗技术的建筑小屋模型，其特征在于：电气系统中，基于碲化镉薄膜电池的建筑光伏一体化系统主要由碲化镉薄膜电池(21)和第一逆变器(24)组成，微型风力发电系统主要由微型风力发电机(22)组成，电储能系统主要由储能电池(23)和第二逆变器(25)组成，用电设备主要由照明灯(27)、电动窗帘(28)、水泵电机(29)和地源热泵主机(13)组成，电气系统配备市电变压器(26)。


5.根据权利要求1所述的基于近零能耗技术的建筑小屋模型，其特征在于：小屋墙面为金属墙面(35)，墙面布置垂直墙面常规窗(30)，地面为油毡地砖，碲化镉薄膜电池(21)下表面安装电动窗帘(28)，碲化镉薄膜电池(21)下方安装通风天窗(34)，天花板安装照明灯(27)。


6.根据权利要求1所述的基于近零能耗技术的建筑小屋模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张曦，张战战，董益华，林俊光，王剑平，马聪，俞李斌，罗海华，赵申轶，叶飞宇，徐明阳，蒋月红，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33