[发明专利]一种基于近零能耗技术的建筑小屋模型及安装方法

权利要求书

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型，其特征在于：碲化镉薄膜电池(21)采用硅酮密封胶和泡沫条(41)进行密封；碲化镉薄膜电池(21)端部设置铝合金托条(42)，铝合金托条(42)下方设置铝合金附框(43)，碲化镉薄膜电池(21)与铝合金附框(43)之间设置硅酮密封胶和泡沫条(41)，铝合金附框(43)内设置光伏线缆(44)，铝合金附框(43)侧边设置铝合金压板(45)。

7.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：地面换热盘管(2)呈回字型敷设于建筑小屋地板下，地面换热盘管(2)底面安装一定厚度的保温材料。

8.一种如权利要求1所述的基于近零能耗技术的建筑小屋模型的安装方法，其特征在于，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的碲化镉薄膜电池(21)，面板材料为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(21)安装时采用硅酮密封胶和泡沫条(41)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(27)、电动窗帘(28)、地源热泵主机(13)和水泵电机(29)的使用，其中，配套的电气系统集成在电气模块(36)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(1)；

S4、安装雨水收集系统：在小屋屋顶设置排水沟(33)，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(20)中，经处理后的雨水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(34)；在垂直墙面设置垂直墙面常规窗(30)，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(3)，管道为高密度聚乙烯管，垂直管道井深为70-100米；建筑小屋地板下敷设回字型的地面换热盘管(2)；在冬季，地埋管换热器(3)管中流体从地下抽取热量，与太阳能集热器(1)、地面换热盘管(2)、地源热泵主机(13)、第一水泵(6)、第二水泵(8)和第三水泵(15)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(2)管中流体把室内热量取出来，与地埋管换热器(3)、地源热泵主机(13)、第二水泵(8)和第三水泵(15)连接形成闭式环路，将热量释放至土壤中，通过管道中的液体循环流动满足建筑夏季供冷需求；在过渡季节，建筑空气调节主要以自然通风为主，不足部分则开启地源热泵系统进行补充。