本發(fā)明涉及一種房屋系統(tǒng)，具體涉及一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)。本發(fā)明屬于綠色建筑科技設計領域。
背景技術：
：在世界范圍內，綠色建筑已經成為了通行的理念，不少國家，特別是一些發(fā)達國家，比如：德國、英國、瑞典等，其綠色建筑不但是一種理念，而且已經進行了實踐示范，并且將綠色建筑納入了比較完善的法律、法規(guī)體系。就目前而言，無論是理念還是技術實踐，中國的綠色建筑與國際標準還有很大的差距。首先，在理念上，綠色建筑還沒有滲透到企業(yè)的經營理念中，許多業(yè)內人士，甚至是一些科技學者在綠色建筑的認識上還存在誤區(qū)，在他們看來，綠色建筑就是超低能耗建筑、高科技建筑，是那么的遙不可及。更有甚者，認為綠色建筑等于綠化面積。其次，在實踐技術上，目前我國的建筑產業(yè)作為一個復雜多樣的產業(yè)群體，存在起點低、技術水平不高、創(chuàng)新能力弱的問題。與發(fā)達國家相比，我國城市住宅能耗平均高出3.5倍，還處在傳統(tǒng)的粗放發(fā)展模式，高消耗、高污染、高投入、低效益問題相當突出。而這種發(fā)展模式，嚴重地阻礙了城市綜合質量的提高和功能的正常發(fā)揮，降低了城市的承載能力，影響了城市化的健康發(fā)展?？上驳氖牵S著全球能源危機和環(huán)境污染的日趨嚴重，我國已經加快了綠色建筑的步伐，相應的法律、法規(guī)也在逐步得到完善，比如：《節(jié)約能源法》、《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》、《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》、《民用建筑節(jié)能條例》、《綠色建筑評價標準》等法規(guī)相繼出臺和施行，為綠色建筑工作明確了方向，提供了法律保障。同時，越來越多的學者和業(yè)內人士，也在為中國綠色建筑的發(fā)展作大量的研究。更重要的是，綠色建筑的理念與實踐已經逐漸融入企業(yè)，特別是建筑相關企業(yè)的管理理念。綠色建筑的傳統(tǒng)定義是指最大限度地節(jié)約資源，即節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保，“四節(jié)一環(huán)?！保@和中央提出的“適用、經濟、綠色、美觀”的建筑方針共通，強調與自然的和諧相生。綠色建筑的發(fā)展方向其中有一個關鍵概念是全生命周期綠色化。不單單是建筑或者運營等某一環(huán)節(jié)，而是從最前端的建材制造、規(guī)劃設計、運營、包括后端的使用回收都應達到綠色化。同時，綠色建筑的應有之義還要符合城市發(fā)展以及人居環(huán)境的綠色化。建筑本身只是一個載體，是城市的一個肌理，要符合城市發(fā)展、人居環(huán)境的需要，從建筑建造、運營多維度地提升綠色化水平。相較于傳統(tǒng)建筑，綠色建筑的優(yōu)勢和發(fā)展趨勢概括起來有三大類，即減少能源消耗（或零消耗），提高舒適度。相較于傳統(tǒng)建筑，綠色建筑第一是用清潔能源替代傳統(tǒng)能源來滿足人類的基本能源需求，如用太陽能發(fā)電來替代建筑的部分傳統(tǒng)電力。第二是綠色建筑會運用先進的節(jié)能設計理念、節(jié)能材料和節(jié)能系統(tǒng)，大大提高能源的使用效能。第三是不產生廢物廢水，利用自身的循環(huán)利用和處理系統(tǒng)，實現(xiàn)自凈化，不對環(huán)境和生態(tài)產生負擔。近年來，國內外學者圍繞綠色建筑問題對自然觀進行了多方面的探討和研究，盡管人們見仁見智，提出的觀點不盡相同，也達成一些共識。生態(tài)環(huán)境是脆弱的，地球的非再生資源和再生資源以及地球的承載力、凈化能力都是有限的。綠色建筑應當走節(jié)儉、節(jié)能、高效、低耗、無污染或少污染的發(fā)展道路。綠色建筑必須在維護和促進地球生物圈的穩(wěn)定與繁榮的基礎上去改造和利用自然，“天人和諧”，應當成為綠色建筑的發(fā)展理念和趨勢。改革開放以來，經濟的高速增長給我們帶來就業(yè)、財富的同時，也給我們帶來了巨大的生態(tài)危機。能源危機、生態(tài)危機、溫室效應等能源和環(huán)境問題日益突出，走可持續(xù)發(fā)展道路已成為全球共同面臨的緊迫任務，作為能耗占全部能耗1/3的建筑業(yè)成為關注的焦點。隨著中國經濟的蓬勃發(fā)展，綠色建筑已是大勢所趨，中國的房地產行業(yè)必然面臨整合升級，建筑設計及家居設計也越來越呈現(xiàn)專業(yè)化、高科技化的趨勢。城市現(xiàn)代建筑對其總運行成本、節(jié)能環(huán)保、用戶體驗、與建筑外觀的結合等都提出了新要求。但還應該看到，目前國內的綠色建筑還存在粗放式發(fā)展模式，圍繞著綠色建筑的節(jié)能節(jié)材節(jié)水等還存在以下幾點突出問題：1、產能的光伏發(fā)電技術與建筑屋面的結合利用還僅限于太陽能產生電就夠了，對于光伏組件的鋪設對屋面保溫及結構的影響，及屋面發(fā)熱反過來影響發(fā)電效率的研究還比較少；1、對于建筑光伏光熱一體化的綜合利用和熱回收技術研究還不夠，熱電綜合利用效率不高；2、對于建筑多種能量的互補式應用及綜合管理研究還比較少，建筑綜合能效比不高；3、傳統(tǒng)房屋多為鋼結構或用鋼量較大的建筑，鋼產量居高不下，相關產業(yè)鏈造成的重型經濟和環(huán)境問題突出，探索非鋼環(huán)保建材及裝配式建設模式勢在必行。技術實現(xiàn)要素：為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中綠色建筑在節(jié)能節(jié)材節(jié)水等方面存在的突出問題。為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案：一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，其特征在于，至少包括：光伏電站、綜合能源管理系統(tǒng)、用電負載，光伏電站、太陽能集熱器連接綜合能源管理系統(tǒng)，綜合能源管理系統(tǒng)連接用電負載。前述的一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏電站包括多個光伏陣列、匯流箱、直流配電柜、逆變器，光伏陣列連接匯流箱，匯流箱連接直流配電柜，直流配電柜連接逆變器；逆變器連接綜合能源管理系統(tǒng)。前述的一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，其特征在于，光伏電站包括若干智能溫控光伏裂解器，智能溫控光伏裂解器設置在相互串聯(lián)的光伏陣列之間。前述的一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，其特征在于，智能溫控光伏裂解器包括溫度采集口、mcu智能單元、電子開關、pv板正極、pv板負極，溫度采集口連接mcu智能單元，mcu智能單元連接電子開關，電子開關分別連接pv板正極、pv板負極，智能溫控光伏裂解器通過pv板正極與pv板負極連接在相互串聯(lián)的光伏陣列之間。前述的一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，其特征在于，還包括光伏光熱設備，光伏光熱設備包括發(fā)電設備、熱能回收裝置及界面元件，界面元位于發(fā)電設備與熱能回收裝置之間，熱能回收裝置收集發(fā)電設備經過界面元傳過來的熱能。前述的一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)電設備包括光伏陣列，熱能回收裝置由管道內為水或混有電解質的油性液體的環(huán)形管道環(huán)繞而成，該環(huán)形管道具有一個入水口和一個出水口，界面元位于光伏面板設備與熱能回收裝置之間，界面元件為由導電石墨，碳纖維，二氧化鈦和碳化硅組成的聚合物材料。前述的一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，其特征在于，熱能回收裝置連接儲熱裝置。前述的一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，其特征在于，綠色房屋系統(tǒng)用新型環(huán)保材料裝配而成，新型環(huán)保材料包括竹木基材、秸稈板材。前述的一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，其特征在于，還包括太陽能集熱器、儲熱裝置、風力發(fā)電機組、柴油發(fā)電機組、蓄電池組；柴油發(fā)電機組用于補充電力供應；蓄電池組用于存儲和釋放富余的電能；儲熱裝置用于存儲熱能；綜合能源管理系統(tǒng)包括集成控制器，集成控制器用于電壓檢測和控制開關的切換，逆變器用于直流電路變交流電路，太陽能集熱器連接儲熱裝置，儲熱裝置連接熱負載，光伏電站和風力發(fā)電機組、柴油機組分別連接集成控制器，集成控制器連接蓄電池組、逆變器，逆變器連接電負載。本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明實現(xiàn)建筑光伏光熱一體化高效利用，實現(xiàn)熱能利用率提高30%；開發(fā)出適用于建筑光伏的光伏防火產品；開發(fā)竹木基材、秸稈板材等綠色建材及相關裝配技術，提升綠色建材的環(huán)保、防火、耐腐性能20%，實現(xiàn)可重復拆裝次數不少于30次；實現(xiàn)了光熱電的多能互補利用，開發(fā)能源綜合管理技術，實現(xiàn)能效提高20%。附圖說明圖1是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施的結構示意圖；圖2是本發(fā)明光伏電站結構拓撲示意圖；圖3是本發(fā)明光伏陣列結構拓撲示意圖；圖4是本發(fā)明智能溫控光伏裂解器；圖5是本發(fā)明光伏光熱設備示意圖；圖6是本發(fā)明熱能回收裝置示意圖；圖7是本發(fā)明光伏光熱設備使用示意圖；圖8是本發(fā)明熱電雙聯(lián)供系統(tǒng)結構示意圖；圖中附圖標記的含義：1、光伏陣列，2、匯流箱，3、直流配電柜，4、逆變器，5、智能溫控光伏裂解器，6、溫度采集口，7、mcu智能單元，8、電子開關，9、pv板正極，10、pv板負極，11、熱能回收裝置，12、界面元件，13、光伏光熱設備。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。參照圖1所示，本發(fā)明具體研發(fā)內容如下：1、建筑屋面結構及高效發(fā)電技術：基于太陽能發(fā)電技術，研發(fā)建筑光伏屋面系統(tǒng)對建筑及光伏組件發(fā)電效率的相互影響，實現(xiàn)建筑光伏發(fā)電效率的最大化；2、建筑光伏安全及防火技術由于光伏帶電設備不同于傳統(tǒng)的發(fā)電設備，一旦起火，將成片著火，對建筑和設備造成巨大損失，基于此，本發(fā)明將開發(fā)基于建筑光伏安全的光伏防火消防技術及相關設備產品；3、光伏光熱綜合利用技術研發(fā)建筑光伏光熱一體化及熱回收技術應用，提高熱能利用率；4、多能互補的能源管理技術：基于既有的儲能電池和電動汽車充電樁技術，研發(fā)光、熱、電多用途的多能互補儲能技術，開發(fā)多能管理和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)房屋產能、耗能雙向平衡。5、新型綠色環(huán)保建材（竹木輕鋼、秸稈板材）：研發(fā)新型竹木基材及秸稈板材，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼結構，并采用裝配式建設模式，實現(xiàn)從建筑材料到建設過程的綠色環(huán)保，大幅度提升建筑材料的環(huán)保、防火、力學、耐腐等性能。參照圖1所示，本發(fā)明一種自能量平衡的綠色房屋系統(tǒng)，至少包括：光伏電站、綜合能源管理系統(tǒng)、用電負載，光伏電站、太陽能集熱器連接綜合能源管理系統(tǒng)，綜合能源管理系統(tǒng)連接用電負載。本發(fā)明基于建筑光伏安全性能要求，開發(fā)建筑屋面適用的光伏防火應用技術及產品，實現(xiàn)建筑光伏的防火安全利用。針對光伏電站發(fā)生火災險情，特別是建筑光伏屋頂，傳統(tǒng)的滅火方式用高壓水槍滅火，由于光伏陣列系統(tǒng)的特殊性，本身帶有高達1000vdc的高壓直流電，用水滅火，將使得消防人員處于危險環(huán)境。面對光伏電站失火，將光伏陣列進行裂解成單塊組件，行業(yè)內還無相關的處理方法。圖2為光伏電站結構拓撲示意圖，一個光伏電站有諸多個發(fā)電單元即光伏陣列（發(fā)電單元）、匯流箱（匯流單元）、直流配電柜（陣列匯流單元）、逆變器（逆變送電單元）等部件組成。圖3為光伏陣列結構拓撲示意圖，由光伏組件通過一定數量的串聯(lián)，為發(fā)電單元。在一定的光照條件下，輸出兩端為高壓直流電，且開路電壓高達1000vdc。圖4是智能溫控光伏裂解器，由溫度采集口1-5、mcu智能單元、電子開關、pv板正極a、pv板負極b組成。光伏陣列裂解器，其中溫度采集口1-5，分別布置在每一塊光伏組件5個不同的位置，當溫度變化時，5路中的3路檢測到溫度異常，則mcu智能單元進行計算判斷，從而推動電子開關發(fā)生動作，使鏈路a端、b端斷開或閉合。當光伏電站發(fā)生火災時，光伏裂解器檢測到系統(tǒng)局部或者區(qū)域的部件溫度大于95℃時，光伏裂解器內部發(fā)生動作，電子開關斷開，整個光伏陣列發(fā)生裂解，將光伏陣列分解為每塊獨立的組件，使輸出電壓降到安全電壓，方便消防人員對整個光伏電站進行滅火。當滅火完成，險情排除確認后，區(qū)域溫度回落到25℃后，光伏陣列自動閉合連接，進行發(fā)電。若當第一部分動作后，電站險情還未排除，溫度繼續(xù)上升，當檢測的溫度高于130℃，光伏裂解器中第二部分機構開始動作，永久性裂解光伏陣列。當事故排除后，可在事故區(qū)域內，手動復位按鈕，光伏陣列可按圖二重新連接，并發(fā)電。如圖5、圖6，本發(fā)明光伏光熱設備，包括發(fā)電設備、熱能回收裝置及界面元件，發(fā)電設備包括接收太陽輻射能量并將部分太陽輻射能量轉換成電能的光伏面板設備，熱能回收裝置由管道內為水或混有電解質的油性液體的環(huán)形管道環(huán)繞而成，該環(huán)形管道具有一個入水口和一個出水口，界面元件位于光伏面板設備與熱能回收裝置之間。本技術開發(fā)的建筑適用的光伏光熱設備大大提高了太陽能的轉換效率，經濟實用，為綠色住宅的推廣提供了切實可行的技術支持。如附圖5至附圖7所示，開發(fā)的一種建筑適用的光伏光熱設備，包括發(fā)電設備、熱能回收裝置及界面元件，發(fā)電設備包括接收太陽輻射能量并將部分太陽輻射能量轉換成電能的光伏面板設備，熱能回收裝置由管道內為水或混有電解質的油性液體的環(huán)形管道環(huán)繞而成，該環(huán)形管道具有一個入水口和一個出水口，環(huán)形管道的界面為橢圓形，界面元,3位于光伏面板設備與熱能回收裝置之間，界面元件為由導電石墨，碳纖維，二氧化鈦和碳化硅組成的聚合物材料，該材料具有良好的導熱性能，且不易膨脹。本發(fā)明開發(fā)新型環(huán)保材料（竹木基材、秸稈板材等）的制造和工藝技術，研發(fā)新型材料的裝配式技術，并對建筑能耗的影響進行實證測試；竹木基材(竹鋼、木鋼)即重竹（木），是通過由竹束或纖維化單板為構成單元，按順紋組坯、膠合、壓制而成的板材或方材，具有良好的環(huán)保、防火、力學性能，與傳統(tǒng)鋼材性能對比如下表一：表一：竹木基材與傳統(tǒng)鋼材性能對比鋼材竹木基材結論耐火性能15min失去支撐性能大火中燃燒30min損失19mm，保持支撐性能比鋼材耐火節(jié)能性能熱阻值極低熱阻值是鋼材400倍比鋼材節(jié)能環(huán)保性能煉鋼過程中產生大量廢氣、粉塵生產過程高度環(huán)保，不產生建筑垃圾更環(huán)保耐腐性能易腐蝕耐腐蝕性能良好更耐腐蝕防火秸稈板采用麥（稻）秸桿為原料經粉碎、施膠、無差別鋪裝、預壓、高壓、裁邊、凉板、堆垛、保養(yǎng)、砂光、分等、打包、入庫而成為成品，防水性能好，可與天然板材相媲美；產品色澤亮麗，密度均勻，保溫、隔音性能好；鋸、鉆、刨、銑、釘等機械加工性能良好并適合于各種貼面加工生產；防火性能達到a2級。如圖8，本發(fā)明的一種基于風光柴蓄的熱電雙聯(lián)供系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、儲熱裝置、風力發(fā)電機組，光伏電站，柴油發(fā)電機組、蓄電池組、集中控制器和逆變器；柴油發(fā)電機組用于補充電力供應；蓄電池組用于存儲和釋放富余的電能；儲熱裝置用于存儲熱能；集成控制器用于電壓檢測和控制開關的切換，逆變器用于直流電路變交流電路。充分利用了風能和太陽能實現(xiàn)熱電雙聯(lián)供，同時使用的柴油發(fā)電機組又能保證電能供應的穩(wěn)定，在風能和太陽能充足時可以保證電能供應的穩(wěn)定，在風能和太陽能發(fā)電充足可以保證電力供應時，柴油機組不工作，同時風能和太陽能富余電力可存儲到蓄電池組；在風能和太陽能所發(fā)電不能滿足電力供應時，通過集成控制器自動切換，使蓄電池組釋放出存儲的富余電能，同時柴油發(fā)電機組開始工作，以保證持續(xù)穩(wěn)定的電力輸出。利用太陽能集熱器及儲熱裝置，可以在太陽能充足時，實現(xiàn)熱能的有效利用，富余的熱能存儲在儲熱裝置中，在太陽能熱不足時，釋放出存儲的富余熱能，實現(xiàn)熱能的不間斷利用。本發(fā)明研發(fā)建筑光伏屋面技術，探索溫度及腔體熱流密度對組件發(fā)電效率的反影響機理，實現(xiàn)光伏組件與建筑屋面的有機、高效結合，實現(xiàn)發(fā)電效率的最大化本實驗研究安裝于建筑屋面的光伏組件和組件串在一定強度和溫度的光照條件下，隨著組件與屋面相對角度和距離的變化，組件與屋面之間腔體的熱流密度的變化，及對背板溫度和組件輸出功率的影響，以確定在實際的工程設計和安裝發(fā)明中，調整變量以達到組件和組件串最佳輸出功率。研發(fā)太陽能光伏建筑一體化系統(tǒng)技術，針對光伏屋面熱流腔體的形成，對光伏組件效率及建筑能耗的影響進行實證測試，形成溫度效率曲線及數據報告可調變量：1、角度1（屋面與組件的相對角度）；2、角度2（光照與組件的入射角度）；3、間距（屋面與組件平行時取垂直距離，有角度時取最小距離）；4、恒溫循環(huán)水箱溫度；5、組件數量（可選csun260多晶，1塊或2塊）；6、環(huán)境溫度；7、輻射強度、時間；本發(fā)明聚焦于新一代自能量平衡的非鋼裝配式綠色建筑集成技術的研發(fā)和應用，實現(xiàn)建筑產用能（產能：光伏光熱，用能：電動汽車、家用用電負載）的自平衡和綜合能量管理（光熱電）、竹木基材（秸稈板材）建材研發(fā)及裝配式利用，技術及產品具有高性能、零排放、可發(fā)電、多用途、可快速建造和重復拆裝等特點。通過開發(fā)設計，實現(xiàn)綠色建筑的標準化、模塊化、工業(yè)化，滿足移動、零能耗（負能耗）、環(huán)保等多種性能的需求，應用領域廣泛，必將具有巨大的市場潛力。（1）基于建筑零能耗理念，創(chuàng)新性提出并研發(fā)新一代自能量平衡綠色建筑房屋系統(tǒng)；（2）首創(chuàng)建筑光伏防火技術及設備研究，深入開展基于建筑光伏光熱高效、安全利用技術；（3）首創(chuàng)性開展竹木基材和秸稈板材等非鋼建材的研發(fā)及裝配式應用；（4）基于建筑產用能自平衡，深入開展多能綜合利用和管理控制系統(tǒng)開發(fā)；本發(fā)明開展針對性的創(chuàng)新性研發(fā)，在發(fā)明完成時，主要在以下幾項關鍵技術實現(xiàn)突破：實現(xiàn)建筑光伏光熱一體化高效利用，實現(xiàn)熱能利用率提高30%；開發(fā)出適用于建筑光伏的光伏防火產品；3、開發(fā)竹木基材、秸稈板材等綠色建材及相關裝配技術，提升綠色建材的環(huán)保、防火、耐腐性能20%，實現(xiàn)可重復拆裝次數不少于30次；4、實現(xiàn)光熱電的多能互補利用，開發(fā)能源綜合管理技術，實現(xiàn)能效提高20%。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內。當前第1頁12