專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生態(tài)民居的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種民居產(chǎn)品，尤指一種適合農(nóng)村應(yīng)用的生態(tài)型居住系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前人們的建筑行為往往在很大程度上伴隨著資源環(huán)境的破壞。近年的研 究成果表明在環(huán)境總體污染中與建筑業(yè)有關(guān)的環(huán)境污染所占比例為34%，包
括空氣污染、水污染、固體垃圾污染、光污染等。在能源方面，建筑業(yè)也是個(gè)
耗能大戶(hù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球50%的能量消耗于建筑的建造和使用過(guò)程中，因而人 們幵始嘗試運(yùn)用生態(tài)學(xué)理論，研究設(shè)計(jì)能與自然形成良性循環(huán)系統(tǒng)的生態(tài)型居 住系統(tǒng)。住宅建設(shè)作為規(guī)模最大的建造活動(dòng)，如何做到在滿(mǎn)足人們對(duì)面積標(biāo)準(zhǔn)、 空間布局、造型及環(huán)境特色要求的同時(shí)，運(yùn)用人們的創(chuàng)造力和技術(shù)，設(shè)計(jì)建造 成與自然充分和諧的生態(tài)建筑，已成為今后住宅設(shè)計(jì)的方向。
近年來(lái)，圍繞自然光熱資源充分利用的命題，借助煙囪效應(yīng)、溫室效應(yīng)的 一些被動(dòng)節(jié)能措施在民用建筑設(shè)計(jì)中愈來(lái)愈多地被采用，相變材料也開(kāi)始在民 用建筑中得到實(shí)際應(yīng)用。
煙囪效應(yīng)是指當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時(shí)，室內(nèi)熱空氣因密度小，便沿著建筑物 內(nèi)的一些垂直通道自然上升，透過(guò)門(mén)窗縫隙及各種孔洞從高層部分滲出，室外冷空 氣因密度大，由低層滲入補(bǔ)充的現(xiàn)象。煙囪效應(yīng)是室內(nèi)外溫差形成的熱壓及室外 風(fēng)壓共同作用的結(jié)果，通常以前者為主，而熱壓值與室內(nèi)外溫差產(chǎn)生的空氣密 度差及進(jìn)排風(fēng)口的高度差成正比。
溫室效應(yīng)，又稱(chēng)"花房效應(yīng)"，指溫室入射陽(yáng)光所造成的室內(nèi)增溫受阻于
覆蓋物不易散失而得以保存的效應(yīng)。其增溫原理是①透光覆蓋物少量減少太 陽(yáng)輻射收入，但大量阻擋地面向上散發(fā)的長(zhǎng)波輻射能量支出，使溫室輻射收支 更傾向于收入大于支出。(D透光覆蓋物能阻斷地面向上(晝間)的亂流熱輸 入，使溫室增溫。相變材料(Phase Change Materials,簡(jiǎn)稱(chēng)PCM)是一種新型的儲(chǔ)熱材料。 其工作原理當(dāng)溫度超過(guò)PCM之融點(diǎn)，則PCM開(kāi)始吸熱，由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)； 當(dāng)溫度較低，則PCM可釋放熱量，于是由液態(tài)朝固態(tài)轉(zhuǎn)變。目前國(guó)內(nèi)外使用 的相變材料大多為石蠟類(lèi)、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、納米石墨復(fù)合類(lèi)等化合物，在耐久性、 經(jīng)濟(jì)性及儲(chǔ)能性等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)。采用復(fù)合材料的手段，可將相變材料和支 撐材料復(fù)合為定形相變材料，制成一定形狀的建材后用于熱量的儲(chǔ)存和釋放。 由于支撐材料的定形作用，使相變材料在相變前后不會(huì)發(fā)生泄漏，安全無(wú)毒無(wú)害。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種生態(tài)民居，其能夠?qū)⒕幼『头N植休閑緊密結(jié) 合在一起，可充分利用太陽(yáng)、風(fēng)、植物、自然界降水等可再生資源，從而實(shí)現(xiàn) 質(zhì)能互補(bǔ)的農(nóng)村生態(tài)型居住系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案
一種生態(tài)民居，包括一層以上的居室，該居室?guī)в械叵率?，在居室一?cè)聯(lián) 設(shè)陽(yáng)光房與溫室，居室與陽(yáng)光房之間設(shè)一組直貫屋頂?shù)耐L(fēng)塔，通風(fēng)塔通過(guò)窗
戶(hù)可與居室及陽(yáng)光房、溫室相通，在居室地下室內(nèi)鋪有儲(chǔ)能體層；溫室和陽(yáng)光
房的頂部為透光防水材料覆蓋層。
所述地下室內(nèi)鋪有的儲(chǔ)能體層為黑卵石層，其厚度不小于0. 5m。 所述溫室為半地下形式結(jié)構(gòu)，其后墻為定形相變材料砌筑墻，其非種植地 面上鋪砌定形相變材料層。
居室屋頂覆蓋有太陽(yáng)能電池，并安裝有風(fēng)力發(fā)電裝置。 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)布局是在居室一側(cè)(南側(cè)為佳)設(shè)置類(lèi)似內(nèi)天井的通風(fēng)塔,
利用通風(fēng)塔產(chǎn)生的"煙囪效應(yīng)"加強(qiáng)居室的通風(fēng)效果和氣流熱交換；在多層居
室的一側(cè)(南側(cè)為佳)建一個(gè)陽(yáng)光房和一個(gè)溫室，利用它們產(chǎn)生的"溫室效應(yīng)"
加強(qiáng)居室在冬季對(duì)于太陽(yáng)能的蓄積；通過(guò)在居室地下室設(shè)置黑卵石儲(chǔ)能體，在 溫室后墻和地面中采用定形相變材料(行業(yè)內(nèi)已知技術(shù))來(lái)加強(qiáng)整個(gè)居住系統(tǒng) 夏季蓄冷和冬季蓄熱能力。此外，在居室頂部設(shè)置的太陽(yáng)能電池和風(fēng)力發(fā)電裝 置，可以供應(yīng)居住系統(tǒng)日常電力需要。在居住系統(tǒng)周邊設(shè)置蓄水池，將居塞頂 部及周邊排水都匯集在池中，經(jīng)簡(jiǎn)單處理后回用以節(jié)約水資源。本實(shí)用新型通過(guò)建筑物理和新材料技術(shù)的綜合應(yīng)用，將生活居住和庭院種 植有機(jī)地結(jié)合在一起，形成一個(gè)保護(hù)生態(tài)、節(jié)省能源、方便生活、有益健康的 居住系統(tǒng)。
本實(shí)用新型通風(fēng)塔的設(shè)置，可在夏季利用太陽(yáng)能熱量產(chǎn)生熱蒸發(fā)氣流，帶 動(dòng)溫度較低的氣流，穿過(guò)與它相連的居室，以提高降溫效果。陽(yáng)光房和半地下 溫室的設(shè)置，更有利于居室冬季對(duì)于太陽(yáng)能的蓄積和利用，降低了采暖能耗。 陽(yáng)光房和溫室種植的花卉蔬菜等綠植， 一方面為居室提供富氧健康的環(huán)境，另 一方面夏季起到遮陽(yáng)蓄冷，冬季起到蓄熱作用。采用可控天窗裝置、可控遮陽(yáng) 裝置，獲得自然通風(fēng)和自然光照明；綜合采用了太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和 雨水蓄積回用技術(shù)，將這些清潔能源和可再生資源應(yīng)用于日常生活，強(qiáng)調(diào)了住 宅是生態(tài)環(huán)境的一分子，在住宅設(shè)計(jì)建造中體現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能理念，做到既融于 環(huán)境又不影響環(huán)境。
本實(shí)用新型以生態(tài)技術(shù)和可再生能源、資源利用為重點(diǎn)，以農(nóng)家居室和溫 室建筑為載體，匯集節(jié)能環(huán)保、資源再生利用、太陽(yáng)能光熱光電利用、風(fēng)力發(fā) 電等技術(shù)為一體。將太陽(yáng)能、風(fēng)能利用與建筑物相結(jié)合；展示農(nóng)村新的節(jié)能環(huán) 保技術(shù)，把節(jié)能、環(huán)保的理念和技術(shù)融為一體，整個(gè)生態(tài)民居體現(xiàn)了保護(hù)生態(tài) 環(huán)境，循環(huán)利用資源，節(jié)能減排的理念。
本實(shí)用新型引入全方位的被動(dòng)設(shè)計(jì)理念，力求不采用特殊的機(jī)械設(shè)備，而 是利用輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)使熱能自然流經(jīng)住宅建筑，并通過(guò)建筑物本身的性能 控制熱能流向，從而得到采暖或降溫的效果。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是
1、 住宅節(jié)能效果顯著。
2、 在適應(yīng)自然環(huán)境的同時(shí)充分利用了自然環(huán)境的潛能。
3、 住宅生態(tài)環(huán)保，充分利用了自然界光熱資源、風(fēng)力資源和水資源，實(shí) 現(xiàn)了環(huán)境友好。


圖1 為本實(shí)用新型一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖(俯視，平面示意)圖2 為圖l A-A剖面圖(夏季能量交換儲(chǔ)存，圖中箭頭走向代表空氣 及冷氣體流動(dòng)方向)
圖3 為圖1 A-A剖面圖(冬季能量交換儲(chǔ)存，圖中箭頭走向代表空氣 及熱氣體流動(dòng)方向)具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型生態(tài)民居包括一層以上的居室1，在 居室一側(cè)聯(lián)設(shè)陽(yáng)光房6與溫室8，居室與陽(yáng)光房之間設(shè)一組直貫屋頂?shù)耐L(fēng)塔 5，通風(fēng)塔通過(guò)窗戶(hù)可與居室及陽(yáng)光房、溫室相通。
圖l、圖2、圖3所示為本實(shí)用新型生態(tài)民居的一實(shí)施例，居室l是生態(tài) 民居的主體，可采用兩層坡頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，頂高不超過(guò)7.8 m。居室南部設(shè)有可控 遮陽(yáng)裝置13以調(diào)節(jié)室內(nèi)光照。居室建有地下室，地下室內(nèi)鋪有厚度不小于0.5 m的黑卵石儲(chǔ)能體12。居室的南屋頂由太陽(yáng)能電池2覆蓋，并且裝有小型風(fēng)力 發(fā)電裝置3。
通風(fēng)塔5位于居室一側(cè)(本實(shí)施例為南部)，它不僅起到居室內(nèi)通風(fēng)換氣 的作用，而且是生態(tài)民居能量交換的重要結(jié)構(gòu)。通風(fēng)塔通過(guò)若干可控的百葉窗 4分別與居室、地下室、陽(yáng)光房和外界相通。
陽(yáng)光房6緊鄰居室南側(cè)，與溫室8的后墻相接。溫室采用半地下形式，后 墻由定形相變材料10砌筑而成，其非種植地面上也鋪砌有厚度不小于0.3 m 的定形相變材料。定形相變材料可采用相變區(qū)間在1(TC 3(TC的石蠟類(lèi)化合 物。溫室8和陽(yáng)光房6的頂部均采用納米透光防水材料覆蓋，在頂部還設(shè)有面 積較大可控的天窗7。
陽(yáng)光房和溫室內(nèi)種植蔬菜或綠植11，以滿(mǎn)足住戶(hù)生活和觀賞之需。
在居室外可設(shè)一組蓄水池。本實(shí)施例中蓄水池9設(shè)在居室外南北兩側(cè)，可 收集屋頂?shù)呐潘?，?jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀處理轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢栽偕褂玫乃ㄟ^(guò)水泵輸 送到陽(yáng)光房和溫室進(jìn)行綠植和蔬菜的灌溉。
該生態(tài)民居夏季白天時(shí)，通風(fēng)塔的百葉窗以及陽(yáng)光房、溫室的天ff以短 時(shí)間開(kāi)啟以滿(mǎn)足居室內(nèi)空氣的質(zhì)量要求，同時(shí)利用可控遮陽(yáng)裝置遮擋陽(yáng)光。通風(fēng)塔產(chǎn)生的煙囪效應(yīng)把地下室黑卵石儲(chǔ)能體蓄積的冷空氣帶到室內(nèi)，參見(jiàn)圖2箭頭 所示。陽(yáng)光房、溫室內(nèi)種植的蔬菜綠植等也產(chǎn)生遮陽(yáng)降溫作用。當(dāng)溫室內(nèi)溫度較高 時(shí)，構(gòu)成溫室墻體和地面相變材料的相變蓄熱體也由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，吸收周邊大 量熱量使溫度不致升得太高，從而滿(mǎn)足室內(nèi)熱環(huán)境要求。雙層屋頂進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的百 葉窗在夜間和白天的某些時(shí)刻是開(kāi)啟的，以帶走空氣間層中受熱的空氣，避免居室內(nèi)溫 度過(guò)高。夜間全部通風(fēng)口 (包括陽(yáng)光房、溫室的天窗)則完全開(kāi)啟，利用j^E，充分通風(fēng)， 來(lái)冷卻居室的建筑構(gòu)件(包括黑卵石儲(chǔ)能體)。
此時(shí)溫室內(nèi)構(gòu)成相變材料的相變蓄熱體也由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)，放出的熱量借助空氣 流通帶出室外，滿(mǎn)足白天熱環(huán)境要求。
冬季白天時(shí)，生態(tài)民居的陽(yáng)光房以及通風(fēng)塔產(chǎn)生溫室效應(yīng)，可以充分吸收
太陽(yáng)輻射熱量， 一部分為住宅提供一定的熱量，同時(shí)有一部分熱量存儲(chǔ)在地下 室的黑卵石儲(chǔ)能體及溫室的相變蓄熱材料里。此時(shí)雙層屋頂進(jìn)風(fēng)口和通風(fēng)塔頂 的百葉窗均是封閉的，陽(yáng)光房和溫室天窗也處于關(guān)閉狀態(tài)。冬季夜間，居室的 各房間、通風(fēng)塔通往室外的所有百葉窗均關(guān)閉，這時(shí)候白天存儲(chǔ)在地下室的黑
卵石儲(chǔ)能體及溫室相變蓄熱材料里的熱量緩慢的釋放(參見(jiàn)圖3箭頭所示)到
各個(gè)空間以保證居室的溫度和溫室植物的正常生長(zhǎng)。
在電力能源使用上居室屋頂南側(cè)安裝有太陽(yáng)能電池板2，通風(fēng)塔附近還
安裝有小型風(fēng)力發(fā)電裝置3。生態(tài)民居的照明系統(tǒng)和其他用電系統(tǒng)均采用風(fēng)光
互補(bǔ)供電系統(tǒng)發(fā)出的電能。風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)具備了太陽(yáng)能和風(fēng)能利用的雙重 優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了風(fēng)能供電或太陽(yáng)能供電的單一性。自然界最為充足便利的兩種能 源作為互補(bǔ)式供電系統(tǒng)，使供電系統(tǒng)更具安全性、保障性、可靠性。
整個(gè)生態(tài)民居是以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，以生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)，以人與自然的和 諧為核心，以現(xiàn)代技術(shù)為手段，盡可能達(dá)到住宅內(nèi)外空間的資源和能源的平衡 和循環(huán)使用，最高效、最少量地使用資源、能源，減少對(duì)環(huán)境的沖擊，營(yíng)造自 然、和諧、健康、舒適的居住環(huán)境。
上述實(shí)施例可在不脫離本實(shí)用新型的范圍下加以若干變化，故以上的說(shuō)明 所包含及附圖中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本申請(qǐng)保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種生態(tài)民居，包括一層以上的居室，該居室?guī)в械叵率?，其特征在于在居室一?cè)聯(lián)設(shè)陽(yáng)光房與溫室，居室與陽(yáng)光房之間設(shè)一組直貫屋頂?shù)耐L(fēng)塔，通風(fēng)塔通過(guò)窗戶(hù)可與居室及陽(yáng)光房、溫室相通，在居室地下室內(nèi)鋪有儲(chǔ)能體層；溫室和陽(yáng)光房的頂部為透光防水材料覆蓋層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)民居，其特征在于所述地下室內(nèi)鋪有的 儲(chǔ)能體層為黑卵石層，其厚度不小于0.5m。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)民居，其特征在于所述溫室為半地下形 式結(jié)構(gòu)，其后墻為定形相變材料砌筑墻，其非種植地面上鋪砌定形相變材料層； 溫室和陽(yáng)光房的頂部為納米透光防水材料覆蓋層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生態(tài)民居，其特征在于所述非種植地面上鋪砌的定形相變材料層為相變區(qū)間在1(TC 3(TC的石蠟化合物層，厚度不小于 0. 3 m。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)民居，其特征在于居室屋頂覆蓋有太陽(yáng)能電池，并安裝有風(fēng)力發(fā)電裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)民居，其特征在于在居室外側(cè)設(shè)一組蓄水池。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種生態(tài)民居，包括一層以上的居室，該居室?guī)в械叵率?，在居室一?cè)聯(lián)設(shè)陽(yáng)光房與溫室，居室與陽(yáng)光房之間設(shè)一組直貫屋頂?shù)耐L(fēng)塔，通風(fēng)塔通過(guò)窗戶(hù)可與居室及陽(yáng)光房、溫室相通，在居室地下室內(nèi)鋪有儲(chǔ)能體層；溫室和陽(yáng)光房的頂部為透光防水材料覆蓋層。其通過(guò)建筑物理和新材料技術(shù)的應(yīng)用，將生活居住和庭院種植有機(jī)地結(jié)合在一起，形成一個(gè)保護(hù)生態(tài)、節(jié)省能源、方便生活、有益健康的居住系統(tǒng)。
文檔編號(hào)E04H1/02GK201141209SQ20072018749
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者卜云龍, 松 吳, 周增產(chǎn), 楊仁全, 王浚峰, 龍智強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司