一种太阳能建筑系统

1.本发明涉及建筑技术领域，尤其是涉及一种太阳能建筑系统。


背景技术：

2.气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，其对生命系统已形成威胁。
3.在生活中，无论是住宅还是商业性建筑，都需要使用到供暖系统来保障室内温度，然而，原始的地暖系统需要的煤炭资源属于高污染又不可再生的资源，在使用过程中，其不仅能源消耗大，还会产生大量的二氧化碳排放，进而对环境造成严重污染。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种太阳能建筑系统，以缓解现有技术中地暖系统能源消耗大、污染大的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
6.一种太阳能建筑系统，包括：采光与发电生热机构以及集雨槽；
7.所述集雨槽、环绕设置在电加热圈的外侧，并通过第一输水管连接至地下热力管网的入口端；
8.所述采光与发电生热机构包括光伏太阳能板，所述光伏太阳能板用于将太阳能转化为电能，并将电能传输至用于加热集雨槽的加热设备。
9.更进一步地，所述集雨槽和所述地下热力管网的出口端之间连接有第二输水管，第二输水管用于传输从地下热力管网流向集雨槽的待二次加热的雨水。
10.更进一步地，还包括设置于所述第二输水管上的水泵，所述水泵与所述光伏太阳能板电连接。
11.更进一步地，所述采光与发电生热机构还包括采光玻璃，所述采光玻璃设置于所述光伏太阳能板的上方。
12.更进一步地，还包括支撑机构；
13.所述支撑机构包括立柱以及水平放置的型钢环，所述型钢环通过钢缆绳机构连接于所述立柱上，所述型钢环用于固定所述电加热圈和所述采光与发电生热机构。
14.更进一步地，所述型钢环上设置有光伏太阳能板缆绳和采光缆绳；
15.所述光伏太阳能板缆绳向下连接至所述电加热圈，用于固定电加热圈和铺设光伏太阳能板；
16.所述采光缆绳向上连接至立柱，用于铺设采光玻璃。
17.更进一步地，所述钢缆绳机构包括上钢缆绳和下钢缆绳；
18.所述型钢环通过上钢缆绳与所述立柱顶部固定连接，通过下钢缆绳与所述立柱底部固定连接。
19.更进一步地，所述支撑机构还包括地锚机构，所述地锚机构包括墩桩和地下锚柱；
20.所述墩桩连接于所述立柱底部，所述地下锚柱穿过所述墩桩并伸入地下以固定所述墩桩；
21.所述墩桩和所述立柱的连接处开设有用于锚固所述下钢缆绳的脚部锚孔。
22.更进一步地，所述支撑机构还包括顶部球锚，所述顶部球锚设置于所述立柱顶部，所述顶部球锚上开设有用于锚固所述上钢缆绳的顶部锚孔。
23.更进一步地，还包括用于支撑所述电加热圈的三叉腿支撑机构，所述三叉腿支撑机构包括三叉立柱；
24.所述三叉立柱的三个分叉端分别设置有半球铰，所述半球形铰与所述电加热圈铰接；
25.所述三叉立柱的聚合端设置有球形铰，所述球形铰与设置在地下的预埋钢筋混凝土基础相连。
26.综合上述技术方案，本发明所能实现的技术效果分析如下：
27.本发明提供了一种太阳能建筑系统，包括采光与发电生热机构以及集雨槽；
28.集雨槽环绕设置在电加热圈的外侧，并通过第一输水管连接至地下热力管网的入口端；
29.采光与发电生热机构包括光伏太阳能板，光伏太阳能板用于将太阳能转化为电能，并将电能传输至用于加热集雨槽的加热设备。
30.使用时，集雨槽内收集有雨水，光伏太阳能板负责收集太阳能转化为电能并传输至加热设备，以通过加热设备对集雨槽内的雨水进行加热，加热后的热水通过第一输水管输送至地下热力管网，为其提供主要热力来源。由此，实现了利用太阳能来替代传统地暖中的煤炭资源进行供热的效果，从而可以有效降低能源消耗，减轻环境污染。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明使用时的结构示意图；
33.图2为本发明使用时的俯视图；
34.图3为本发明的电加热圈和集雨槽的结构示意图；
35.图4为图3中a
‑
a截面的示意图；
36.图5为本发明的地下热力管网的结构示意图；
37.图6为本发明的支撑结构与光伏太阳能板缆绳和采光缆绳的连接示意图；
38.图7为本发明的部分结构俯视图；
39.图8为本发明的支撑结构的结构示意图；
40.图9为本发明的支撑结构的俯视图；
41.图10为本发明的型钢环和缆绳锚环的结构示意图；
42.图11为图10中b
‑
b截面的示意图；
43.图12为本发明的地锚机构的结构示意图；
44.图13为本发明的地锚机构的俯视图；
45.图14为本发明的顶部球锚的结构示意图；
46.图15为本发明的电加热圈和三叉立柱的连接示意图；
47.图16为本发明的电加热圈和三叉立柱连接的俯视图；
48.图17为本发明的三叉立柱的结构示意图。
49.图标：1
‑
集雨槽；2
‑
电加热圈；3
‑
第一输水管；4
‑
地下热力管网；5
‑
光伏太阳能板；6
‑
第二输水管；7
‑
水泵；8
‑
立柱；9
‑
型钢环；10
‑
钢缆绳机构； 11
‑
光伏太阳能板缆绳；12
‑
采光缆绳；13
‑
地锚机构；14
‑
脚部锚孔；15
‑
顶部球锚；16
‑
顶部锚孔；17
‑
三叉立柱；18
‑
半球铰；19
‑
球形铰；20
‑
预埋钢筋混凝土基础；21
‑
抗失稳加劲支撑结构；22
‑
缆绳锚环；23
‑
采光玻璃；24
‑
太阳能板钢丝网；25
‑
采光钢丝网；26
‑
玻璃钢卡环；27
‑
玻璃幕墙；101
‑
上钢缆绳； 102
‑
下钢缆绳；
50.131
‑
墩桩；132
‑
地下锚柱；
51.211
‑
环形横板；212
‑
环形竖板。
具体实施方式
52.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
53.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
55.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
56.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
57.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
59.现有技术中，原始的地暖系统需要的煤炭资源属于高污染又不可再生的资源，在使用过程中，其不仅能源消耗大，还会产生大量的二氧化碳排放，进而对环境造成严重污染。
60.有鉴于此，本发明提供了一种太阳能建筑系统，如图1、图2、图3、图4所示，该系统包括：采光与发电生热机构以及集雨槽1；
61.集雨槽1环绕设置在电加热圈2的外侧，并通过第一输水管3连接至地下热力管网4的入口端；
62.采光与发电生热机构包括光伏太阳能板5，光伏太阳能板5用于将太阳能转化为电能，并将电能传输至用于加热集雨槽1的加热设备。
63.其中，地下热力管网4盘绕铺设在地下，地下热力管网4内流动有热水以实现地暖功能，保证地面建筑内的温度。电加热圈2用于对集雨槽1 内的雨水进行加热。同时，需要说明的是，电加热圈2和光伏太阳能板5 之间还设置有逆变器、控制器等现有技术中用于实现对电能进行控制与转换的装置，以保证电加热圈2的稳定工作。
64.使用时，集雨槽1内收集有雨水，光伏太阳能板5负责收集太阳能转化为电能并传输至电加热圈2，以通过电加热圈2对集雨槽1内的雨水进行加热，加热后的热水通过第一输水管3输送至地下热力管网4，为其提供主要热力来源。由此，实现了利用太阳能来替代传统地暖中的煤炭资源进行供热的效果，从而可以有效降低能源消耗，减轻环境污染。
65.更进一步地，如图5所示，集雨槽1和地下热力管网4的出口端之间连接有第二输水管6，第二输水管6用于传输从地下热力管网4流向集雨槽 1的待二次加热的雨水。具体地，当地下热力管网4内的热水从入口端流至出口端时，热水冷却需要再次加热，此时，通过水泵7将冷却后的热水输送至集雨槽1，进行二次加热后并再次通过第一输水管3输回地下热力管网 4，可以实现对雨水的循环利用，从而进一步的节省资源。
66.更进一步地，如图5所示，本建筑系统还包括设置于第二输水管6上的水泵7，水泵7与光伏太阳能板5电连接，通过光伏太阳能板5获得电量，从而实现对太阳能更充分的利用。同时，需要说明的是，水泵7和光伏太阳能板5之间同样设置有逆变器、控制器等现有技术中用于实现对电能进行控制与转换的装置，以保证水泵7的稳定工作。
67.本实施例的可选方案中，较为优选的，本建筑系统还包括有控制系统，控制系统分别与光伏太阳能板5、加热设备、水泵7电连接，以实现人工控制。
68.更进一步地，如图1所示，采光与发电生热机构还包括采光玻璃23，采光玻璃23设置于光伏太阳能板5的上方，用于进行采光，以保证白天时建筑内部的明亮度，节约资源。
69.电加热圈2和采光与发电生热机构通过支撑机构进行固定，以实现本建筑系统的组合搭建，关于支撑机构的具体结构和形状，详述如下：
70.如图6所示，支撑机构包括立柱8以及水平放置的型钢环9，型钢环9 通过钢缆绳机构10连接于立柱8上，型钢环9用于固定电加热圈2和采光与发电生热机构。具体地，型钢环9上设置有光伏太阳能板缆绳11和采光缆绳12；光伏太阳能板缆绳11环绕设置在型钢环9上，且光伏太阳能板缆绳11的另一端向下连接至电加热圈2的顶部，以用于固定电加热圈2，同时，在光伏太阳能板缆绳11上铺设光伏太阳能板钢丝网24，并将光伏太阳能板5平铺铺设在
光伏太阳能板钢丝网24上，可以实现对光伏太阳能板5 的组合与固定。采光缆绳12同样环绕设置在型钢环9上，采光缆绳12的另一端向上连接至立柱8中部，并锚固在立柱8上，在采光缆绳12上铺设采光钢丝网25，并将采光玻璃23平铺铺设在采光缆绳12上，可以实现对采光玻璃23的组合与固定。
71.本实施例的可选方案中，较为优选的，如图6、图7所示，光伏太阳能板缆绳11和采光缆绳12均均匀环绕在型钢环9上，从而可以实现更好的支撑效果。
72.其中，关于型钢环9的具体结构、连接关系以及位置关系，详述如下：
73.关于型钢环9的结构：
74.本实施例的可选方案中，较为优选的，如图8、图11所示，型钢环9 内部为中空结构，中空结构为环道，环道内部连接有抗失稳加劲支撑结构 21，抗失稳加劲支撑结构21包括交叉设置的环形横板211和环形竖板212，环形横板211和环形竖板212环绕于型钢环9的环道内部，且环形横板211 和环形竖板212与环道相连接。由此，实现了在降低生产成本、减轻立柱8 承压的同时，还可有效保证型钢环9的稳定性的效果。
75.本实施例的可选方案中，较为优选的，如图11所示，环形横板211和环形竖板212间的夹角为90
°
，以便于实现更好的支撑效果。
76.关于型钢环9的连接关系：
77.本实施例的可选方案中，较为优选的，如图10所示，型钢环9上固定套装有缆绳锚环22，型钢环9通过缆绳锚环22分别与钢缆绳机构10、光伏太阳能板缆绳11以及采光缆绳12相连，通过改变缆绳锚环22的数量、型号或位置，可以使得本支撑系统适合于更多的环形建筑构件，进而提高本支撑系统的适用性。
78.关于型钢环9的位置关系：
79.本实施例的可选方案中，较为优选的，如图8、图9所示，在安装型钢环9时，令型钢环9的圆心位于立柱8轴线，可以使得立柱8与钢缆绳机构10的各个连接处的受力相对均匀，进而提高本支撑系统的使用寿命。
80.具体地，型钢环9通过钢缆绳机构10实现其位置的固定，关于钢缆绳机构10的具体形状和结构，详述如下：
81.如图8、图9所示，钢缆绳机构10包括上钢缆绳101和下钢缆绳102；型钢环9通过上钢缆绳101与立柱8顶部固定连接，且型钢环9和立柱8 顶部之间设置有多根绕立柱8环形均布的上钢缆绳101，型钢环9通过下钢缆绳102与立柱8底部固定连接，且型钢环9和立柱8底端之间设置有多根绕立柱8环形均布的下钢缆绳102。同时，需要补充的是，各上钢缆绳 101的长度相等，各下钢缆绳102的长度相等。由此，可以实现型钢环9的圆心位于立柱8轴线的效果，并保证型钢环9始终保持为水平状态，进而使得立柱8的受力均匀。
82.本实施例的可选方案中，较为优选的，如图9所示，上钢缆绳101在水平面上的投影和下钢缆绳102在水平面上的投影位于同一条直线，以实现更好的支撑效果。
83.立柱8为支撑系统中的核心支撑组件，关于立柱8的具体结构和固定方式，详述如下：
84.关于立柱8的结构：
85.本实施例的可选方案中，较为优选的，立柱8包括内芯混凝土层和外包钢筒，内芯混凝土层填充在外包钢筒的内部，以保证立柱的稳定性。
86.在另一实施例中，立柱1还可以包括型钢和外包混凝土层，外包混凝土层包裹在型钢的外侧，以保证立柱的稳定性。
87.关于立柱8和地面的固定连接：
88.本实施例的可选方案中，较为优选的，如图12所示，立柱8通过地锚机构13固定于地面，地锚机构13包括墩桩131和地下锚柱132，墩桩131 连接于立柱8底部，地下锚柱132穿过墩桩131并伸入地下以固定墩桩131 和立柱8。
89.关于立柱8和钢缆绳的固定连接：
90.本实施例的可选方案中，较为优选的，如图13所示，墩桩131和立柱 8的连接处开设有脚部锚孔14，以用于锚固下钢缆绳102；
91.如图14所示，立柱8的顶部固定有顶部球锚15，顶部球锚15上开设顶部锚孔16，以用于锚固上钢缆绳101。
92.电加热圈2通过三叉腿支撑机构实现进一步地稳定支撑，关于三叉腿支撑机构的具体结构和形状，详述如下：
93.如图1、图15、图16、图17所示，三叉腿支撑机构包括三叉立柱17，三叉立柱17由一端相互聚合、另一端相互分叉的三根第二立柱组成，三根第二立柱的高度一致，且三根第二立柱的分叉端形成三角形，该三角形与电加热圈2的弧度相配合，以使得三根第二立柱均可连接至电加热圈2。具体地，三叉立柱17的三个分叉端分别设置有半球铰18，半球形铰19与电加热圈2铰接，电加热圈2的底部固定有与半球形铰19相配合的玻璃钢卡环26。三叉立柱17的聚合端设置有球形铰19，球形铰19与设置在地下的预埋钢筋混凝土基础20相连，以用于实现对电加热圈2的稳定支撑。
94.本实施例的可选方案中，较为优选的，三叉立柱17设置有多个且均匀分布在电加热圈2的下方，从而可以实现对电加热圈2更好的支撑效果。
95.本实施例的可选方案中，较为优选的，电加热圈2的底部还连接有延伸至地面的玻璃幕墙，玻璃幕墙环绕设置在三叉立柱17的外侧，用于装饰本建筑系统并进一步地支撑电加热圈2。
96.本实施例的太阳能建筑系统采用以上技术方案，与现有技术相比，至少具有以下的优点：
97.支撑机构是整个建筑的中心结构，是整个建筑的基础，型钢混凝土组成的立柱负责整个建筑的稳定支撑；
98.电加热圈及集雨槽是本实施例中太阳能利用资源组成部分，光伏太阳能板缆绳上的光伏太阳能板负责收集太阳能转化为电能并给电加热圈加热，这部分系统将太阳能转化地暖需要的热能是地暖系统的主要热量来源；
99.三叉腿支撑结构是由建筑周围多个三叉立柱组成，保障了本实施例的建筑系统的安全与稳定；
100.采光与发电生热机构是核心部分，太阳能的采集与能量转换都是该机构完成的，通过光伏太阳能板缆绳、采光缆绳，光伏太阳能板、完成对太阳能的采集与电能转化，再接入集雨槽中的水进行加热，再将热水供入地下热力管网，光伏太阳能板可以外接建筑外水泵将地下热力管网中的凉水泵上集雨槽中进行加热。
101.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。