[发明专利]一种超低能耗建筑系统

说明书

技术领域

本发明属于热能利用领域。

背景技术

我国能源消费中，建筑能耗约占总能源消耗的30%，如此巨大的能耗，是我国居高不下的碳排放和雾霾天气的真正元凶。因此，降低建筑能耗水平，杜绝化石燃料在建筑上的应用，使我国的碳排放大幅度减少，达到或低于发达国家的水平，彻底改善空气质量，消除雾霾，是社会和谐发展的重中之重。本课题的主要目标是，发展各种高效的建筑节能技术，从而实现新建建筑和既有建筑采暖零排放的应用示范。

我国建筑取暖能耗的标准已经历了三个阶段：1.自1986年起，新建采暖居住建筑在1980～1981年当地通用设计能耗水平基础上普遍降低30%；2.自1996年起在达到第一阶段要求的基础上再节能30%（即总节能50%）；3.自2005年起在达到第二阶段要求的基础上再节能30%（即总节能65%）。部分地区已提出进入第四阶段，即在达到第三阶段要求的基础上再节能30%（总节能75%）。然而，尽管建筑节能标准在不断提高，我国的空气环境质量却在不断下降，这主要是由如下两个原因构成：1.我国正处在城镇化的快速发展时期，新建建筑尽管符合更高的节能标准，但如此庞大的增量建筑所造成的排放仍十分惊人。2.随着我国生活水平的提高，居民对居住环境的要求也在不断提升，这意味着庞大的存量建筑的能耗与排放也在不断增加。随着治理雾霾逐步成为了全社会的共同需求，针对新建建筑和既有建筑发展更高效的建筑节能技术，彻底取消采暖锅炉与管网，实现采暖化石能源零消耗，二氧化碳零排放，污染物零排放意义十分重大。

建筑内部的热量主要是通过围护结构向外流失的，因此，加强建筑围护结构的保温对于减少采暖能耗至关重要。国际性研究机构横向比较了能源、交通、建筑、制造等高能耗行业中各种可减少碳排放的措施，研究结果显示，减少碳排放的最佳途径正是通过提高建筑围护结构的隔热性能来降低建筑采暖能耗。而采暖能耗标准的不断提高对墙体保温材料提出了更严格的要求。当采暖能耗限额为15 KWh/(m²a)时，墙体传热系数需要降到0.15 W/m²K方能实现这一目标。单纯采用外墙外保温系统，则保温层厚度需要达到20-30cm左右，如此厚度给保温层的固定带来了严重的困难，即如何避免高层建筑的外保温层因老化或风压而脱落引起严重事故。采用外墙外保温与外墙内保温结合的方式则可以很好的避免这一问题。

由于低能耗建筑自身的能耗已经很低，合理的使用看似不起眼的室内废热源有可能完全弥补围护结构的热量损失。因此，开发室内余热高效回收与相变蓄能系统具有重要的意义。太阳能作为清洁能源，在取暖零排放建筑中也将起到重要的作用。通过安装太阳能吸收装置，可以将太阳辐射转化为热量，并与高效余热回收系统共用一个相变蓄能单元，从而进一步保障采暖零排放目标的实现。本发明提供了新的综合热能利用系统，将家庭生活余热以及太阳能热量连续起来，从而达到热量利用。

由于我国大气污染越来越严重，沙尘暴、雾霾等恶劣空气现象越来越严重，3/4的城市居民吸收不到清洁的空气。同时现代人80～90%的时间在室内度过，现代建筑物的密闭性增加，各种装饰装修材料、家具和日用化学品等大量进入室内，使室内污染物苯系物、挥发性有机物（VOC）、PM2.5的来源和种类增多。这些有害气体存留、蓄积，造成室内空气质量恶化，在室外空气污染的基础上更加重了一层，对人身体健康造成了严重的影响。导致白血病，肺癌，神经系统、呼吸系统及免疫系统，胎儿先天性缺陷等疾病的发生。

通风是改善室内空气质量的关键，用室外新鲜空气来稀释室内空气污染物，使浓度降低。但如果室外空气严重污染（如沙尘暴或可吸入颗粒物或其他污染物浓度高）就要避免直接开窗通风。目前住宅的人均面积通常较大，设计通常规定0.3次/小时的换气次数作为冬季新风换气标准，室内新风的不断补充无疑会带来空调系统能耗的增加，据有关部门测算，目前住宅总能耗已占全国能耗的37%，而在建筑能耗中，用于空调、采暖的能耗中占到了建筑能耗的35%~50%，随着冬夏季极端气候的频繁出现且持续时间增长，空调耗电能量将不断上升。