装配式节能建筑的制作方法

本发明涉及建筑节能与物联网技术领域，特别涉及一种装配式节能建筑。

背景技术：

目前我国的建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的第一大“耗能大户”。建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的30％，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源16.7％，和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7％。在“双碳”目标下，建筑及建筑业作为当之无愧的能耗大户，与“碳达峰、碳中和”的目标实现息息相关，新型绿色建筑将提到更加重要的议事日程。

因此，需要设计一种能够充分利用各种可再生能源且能够快速部署的装配式节能建筑。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种装配式节能建筑，包括装配式建筑体及配套的三联供装置和控制系统；其中

所述装配式建筑体包括框架、围护板、层板、隔热门、隔热窗和屋面板，所述围护板固定在框架中从而分隔出建筑功能空间，所述层板与框架固定连接形成建筑楼层地面，所述隔热门和隔热窗与框架或者围护板连接分别安装在对应的预留门和预留窗位置，所述屋面板与框架中的梁架固定连接铺设在建筑顶面；

所述三联供装置包括压缩机、第一换交换器、膨胀阀、蒸发器、蓝膜集热器、三通阀、第二换交换器、空调末端和热水箱，所述压缩机的排气口与第一换交换器的一次侧进口连接，第一换交换器的一次侧出口与膨胀阀的入口连接，所述膨胀阀的出口与蒸发器进口连接，所述蒸发器出口与三通阀第一接口的连接管穿过蓝膜集热器，所述蓝膜集热器固定在屋面板的上表面且与热水箱连接，所述三通阀的第二接口与压缩机的吸气口连接，所述三通阀的第三接口与第二换交换器的一次侧进口连接，第二换交换器的一次侧出口与压缩机的吸气口连接，所述第一换交换器的二次侧与第二换交换器的一次侧副管连接，所述第二换交换器的二次侧与安装在室内的空调末端连接，所述膨胀阀的出口与三通阀的第一接口间设有带第一阀门的旁通管；所述旁通管与膨胀阀的出口连接点之后至蒸发器进口处设有第二阀门；

所述控制系统分别连接并控制压缩机、膨胀阀、三通阀和空调末端的运行。

可选的，所述框架采用型钢制作，且采用榫卯式插接连接。

可选的，所述围护板采用纳微孔硅酸盐气凝土自保温墙体材料制作。

可选的，所述装配式建筑体采用无热桥设计。

可选的，所述隔热窗采用铝合金窗框和多层玻璃，所述铝合金窗框包括密封胶条、铝条分子筛、垫块、压线、排水腔、保温腔和五金槽口；所述密封胶条用于中空玻璃和铝合金窗框间的间隙密封，所述铝条分子筛设置于相邻层玻璃的边缘并将相邻层玻璃隔开使得相邻层玻璃间形成中空层，所述垫块设置在玻璃边缘外侧与铝合金窗框连接处，所述压线卡压在多层玻璃的外表面边缘处，所述排水腔位于铝合金窗框的外侧，所述保温腔设置在铝合金窗框中间位置；

所述框架包括支板、积水室、排水室、拼装槽和钢衬；所述支板设置于框架中间用于支撑铝合金窗框，所述积水室和排水室由上至下依次设置在框架的外侧边，所述钢衬设置在支板下端用于隔热保温，所述拼装槽设置在钢衬的下端用于拼装连接；

所述铝合金窗框与框架连接，且铝合金窗框与框架连接采用搭接胶条进行密封。

可选的，所述装配式建筑体设有通风系统，所述通风系统包括排风管、新风管、第三热交换器和预热装置；

所述排风管在室内侧安装有室内排气口，在室外侧安装有防雨排风百叶；

所述新风管在室内侧安装有室内送风口，在室外侧安装有室外新风口，所述预热装置设置在地层中且与新风管室外段连接；

所述第三热交换器安装在室内，所述第三热交换器的一次侧与排风管连接，所述第三热交换器的二次侧与新风管连接。

可选的，所述控制系统包括变频器、热量表和触摸屏，所述压缩机为变频压缩机，所述变频器连接并控制变频压缩机；所述热量表设置在第二换交换器的二次侧用于测量对空调末端的供热量或者供冷量。

可选的，所述控制系统通过无线方式以智慧物联网将建筑内的智能电器和智能家居连接形成一个完整的系统。

可选的，所述控制系统采用无线方式连接并控制照明灯，所述控制系统采用以下公式计算建筑的室内各采样点的最小照度：

上式中，imin表示室内各采样点的最小照度；表示历尽采样点i取极小值；ioi表示采样点i的直射照度；n表示采样点数量；μj表示采样点j的反射系数；ij表示采样点j的照度；α表示采样点j相对于采样点i的偏角度；β表示采样点i相对于采样点j的偏角度；dij表示采样点j与采样点i的距离；daj表示室内反射面微分；

所述控制系统根据计算得到的最小照度与预设的照度阈值对比情况对照明灯进行调节，若最小照度小于照度阈值，则调节照明灯增大亮度；若最小照度大于照度阈值，则调节照明灯减小亮度。

可选的，所述第二换交换器的二次侧采用变频水泵将二次侧流体输入到空调末端并实现循环，所述变频水泵与控制系统连接，所述控制系统采用以下公式预测变频水泵需要的运行功率：

上式中，p表示预测变频水泵需要的运行功率；g表示重力加速度，常数；h表示变频水泵的扬程；q表示室内的热量需求/冷量需求；c表示流体的比热；t1表示流体的送入温度；t2表示流体的回流温度；γ0、γ1和γ2表示变频水泵的三个效率模型参数；k1表示变频水泵的实际运行频率和额定运行频率的比值；k2表示空调末端的需求流量和变频水泵的额定流量的比值；

所述控制系统根据预测实施对变频水泵进行控制。

本发明的装配式节能建筑，采用了超低能耗可再生能源供给和实现智慧化控制的绿色新型建筑体系，对能耗进行智能化控制；建筑的所有构、部件全部标准化、模块化，工厂制造，现场装配，该体系可在建筑全寿命周期内，最大程度地实现节能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种装配式节能建筑示意图；

图2为本发明的装配式节能建采用的筑三联供装置和控制系统实施例示意图

图3为本发明的装配式节能建采用的隔热窗与框架连接实施例示意图；

图4为本发明的装配式节能建采用的控制系统通过无线方式以物联网与智能电器和智能家居连接示意图。

图中：1-装配式建筑体，11-框架，111-支板，112-积水室，113-排水室，114-拼装槽，115-钢衬，116-搭接胶条，12-围护板，13-层板，14-隔热门，15-隔热窗，151-玻璃，152-密封胶条，153-铝条分子筛，154-垫块，155-压线，156-排水腔，157-保温腔，158-五金槽口，16-屋面板，2-三联供装置，21-压缩机，22-第一换交换器，23-膨胀阀，24-蒸发器，25-蓝膜集热器，26-三通阀，27-第二换交换器，28-空调末端，29-热水箱，3-控制系统，31-变频器，32-热量表，41-排风管，42-新风管，43-第三热交换器，44-预热装置，45-室内排气口，46-防雨排风百叶，47-室内送风口，48-室外新风口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种装配式节能建筑，包括装配式建筑体1及配套的三联供装置2和控制系统3；其中

所述装配式建筑体1包括框架11、围护板12、层板13、隔热门14、隔热窗15和屋面板16，所述围护板固定在框架中从而分隔出建筑功能空间，所述层板与框架固定连接形成建筑楼层地面，所述隔热门和隔热窗与框架或者围护板连接分别安装在对应的预留门和预留窗位置，所述屋面板与框架中的梁架固定连接铺设在建筑顶面；

所述三联供装置2包括压缩机21、第一换交换器22、膨胀阀23、蒸发器24、蓝膜集热器25、三通阀26、第二换交换器27、空调末端28和热水箱29，所述压缩机21的排气口与第一换交换器22的一次侧进口连接，第一换交换器22的一次侧出口与膨胀阀23的入口连接，所述膨胀阀23的出口与蒸发器24进口连接，所述蒸发器24出口与三通阀26第一接口的连接管穿过蓝膜集热器25，所述蓝膜集热器25固定在屋面板13的上表面且与热水箱29连接，所述三通阀26的第二接口与压缩机21的吸气口连接，所述三通阀26的第三接口与第二换交换器27的一次侧进口连接，第二换交换器27的一次侧出口与压缩机21的吸气口连接，所述第一换交换器22的二次侧与第二换交换器27的一次侧副管连接，所述第二换交换器27的二次侧与安装在室内的空调末端28连接，所述膨胀阀23的出口与三通阀26的第一接口间设有带第一阀门的旁通管；所述旁通管与膨胀阀23的出口连接点之后至蒸发器24进口处设有第二阀门；

所述控制系统3分别连接并控制压缩机21、膨胀阀23、三通阀26和空调末端28的运行。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案采用了超低能耗可再生能源供给和实现智慧化控制的绿色新型建筑体系，对能耗进行智能化控制；建筑的所有构、部件全部标准化、模块化，工厂制造，现场装配，该体系可在建筑全寿命周期内，最大程度地实现节能。

在一个实施例中，所述框架采用型钢制作，且采用榫卯式插接连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案中的型钢一般可选用薄壁方管，第一，采用薄壁方管的轻型钢结构装配式建筑体系，综合考虑建筑功能、构部件工业化生产、装配简易化、装配化装修、低成本五项因素，在安全、经济、美观的前提下，提高劳动生产率，节约资源；第二，本体系是一种榫卯式插接连接方式，相比较而言不仅安装更加快捷，而且省却了焊接或铆接的工序，和材料或铆钉的费用；第三，榫卯连接件为工厂定制批量生产，既解决了各构件的连接问题，同时也解决了上下层垂直力的有效传导问题，实现了安全和快捷安装。

在一个实施例中，所述围护板采用纳微孔硅酸盐气凝土自保温墙体材料制作。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案围护板所采用的ncc(nano-cellularair-concrete)纳微孔硅酸盐气凝土自保温墙体材料，具有a级防火，根除火灾隐患，保温隔热性能优异等特点，内、外墙均可使用，耐候耐水性耐冻融循环，性价比高，经济实用，能耗低，在生产、施工和使用整个过程中均无有害污染物质释放。由于自身优异的保温性能，无需另做外墙保温施工，大大节省保温材料和施工成本。

在一个实施例中，所述装配式建筑体采用无热桥设计。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过无热桥设计能够最大限度地减少“热桥效应”，在防止热量流失的同时，提升保温性能，使建筑对制冷和采暖的需求降到最低，如阳台板热桥、女儿墙热桥、外墙底部热桥、地下室顶板热桥、百叶窗热桥。

在一个实施例中，如图3所示，所述隔热窗15采用铝合金窗框和多层玻璃151，所述铝合金窗框包括密封胶条152、铝条分子筛153、垫块154、压线155、排水腔156、保温腔157和五金槽口158；所述密封胶条152用于中空玻璃151和铝合金窗框间的间隙密封，所述铝条分子筛设置于相邻层玻璃151的边缘并将相邻层玻璃151隔开使得相邻层玻璃151间形成中空层，所述垫块154设置在玻璃151边缘外侧与铝合金窗框连接处，所述压线155卡压在多层玻璃151的外表面边缘处，所述排水腔156位于铝合金窗框的外侧，所述保温腔157设置在铝合金窗框中间位置；

所述框架11包括支板111、积水室112、排水室113、拼装槽114和钢衬115；所述支板111设置于框架11中间用于支撑铝合金窗框，所述积水室112和排水室113由上至下依次设置在框架11的外侧边，所述钢衬115设置在支板111下端用于隔热保温，所述拼装槽114设置在钢衬115的下端用于拼装连接；

所述铝合金窗框与框架11连接，且铝合金窗框与框架连接采用搭接胶条116进行密封。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的隔热窗采用中空玻璃方式进行隔热，其中的中空层可设置两层或者更多，以增强隔音隔热效果；铝合金窗框质量轻，内部布置保温腔，可以保持结构的稳定与牢固的情况下，还能实现室内和室外之间的隔热，室外侧设置排水腔，可以防止室外向室内渗水；用于固定隔热窗的框架中间设置钢衬用于隔热，室外侧设置积水室和排水室以防止室外向室内渗水，设置支板支撑隔热窗并连接，设置拼装槽方便与其它框架部件或者围护板连接。

在一个实施例中，如图1所示，所述装配式建筑体1设有通风系统，所述通风系统包括排风管41、新风管42、第三热交换器43和预热装置44；

所述排风管41在室内侧安装有室内排气口45，在室外侧安装有防雨排风百叶46；

所述新风管42在室内侧安装有室内送风口47，在室外侧安装有室外新风口48，所述预热装置44设置在地层中且与新风管42室外段连接；

所述第三热交换器43安装在室内，所述第三热交换器43的一次侧与排风管41连接，所述第三热交换器43的二次侧与新风管42连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过在装配式建筑体中设通风系统，通风系统的排风与新风通过第三热交换器进行热交换，实现热量或者冷量的回收，使得建筑节能性更强；另外，对新风还采用可再生的地热资源进行预热处理，增强了新风系统的热效率，加强了节能环保效果。

在一个实施例中，如图2所示，所述控制系统包括变频器31、热量表32和触摸屏，所述压缩机21为变频压缩机，所述变频器31连接并控制变频压缩机；所述热量表32设置在第二换交换器27的二次侧用于测量对空调末端28的供热量或者供冷量。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置变频器，用于控制变频压缩机，增强了制冷或者供暖的可调节性，可以防止内部过冷或者过热造成冷量或者热量的浪费；室内的空调末端可以有多个，设置热量表对空调末端的供热量或者供冷量进行实时监测，还可以通过触摸屏实现可视化的操作与状态展现，提高了用户的良好体验。

在一个实施例中，如图4所示，所述控制系统通过无线方式以智慧物联网将建筑内的智能电器和智能家居连接形成一个完整的系统。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过智慧物联网将家中各种传统的智能电器、智能家居通过无线方式有机组织起来，其中智能电器包括但不限于空调末端、电视、冰箱、洗衣机、电脑、电话、视频监控、消防电器等，智能家居包括但不限于电动窗帘等，形成一个完整的系统，从而可以实现无缝感知并完整管理；传统意义上一般都认为智能家居是带来生活品质的提升，其实物联网型智能家居正在改变这些观点，最显著的变化就是实用、方便、易整合，从而使家庭生活变得轻松、方便并且非常有趣。这些应用并不仅仅是生活品质的提高，更大程度上可以看作是现代家庭的一种最基本需求。

在一个实施例中，所述控制系统采用无线方式连接并控制照明灯，所述控制系统采用以下公式计算建筑的室内各采样点的最小照度：

上式中，imin表示室内各采样点的最小照度；表示历尽采样点i取极小值；ioi表示采样点i的直射照度；n表示采样点数量；μj表示采样点j的反射系数；ij表示采样点j的照度；α表示采样点j相对于采样点i的偏角度；β表示采样点i相对于采样点j的偏角度；dij表示采样点j与采样点i的距离；daj表示室内反射面微分；

所述控制系统根据计算得到的最小照度与预设的照度阈值对比情况对照明灯进行调节，若最小照度小于照度阈值，则调节照明灯增大亮度；若最小照度大于照度阈值，则调节照明灯减小亮度。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过对室内照度进行采样点测量，以上述公式反映室内各点照度的相关性；通过相关关系，可以在有限测量情况下计算出室内最小照度，亲以最小照度与预设的照度阈值对比情况对照明灯进行调节，若最小照度小于照度阈值，则调节照明灯增大亮度；若最小照度大于照度阈值，则调节照明灯减小亮度；一方面，可以保障室内光线强度需求，提高居住品质，保护人员视力；另一方面，可以减少能耗，加强环保效果。

在一个实施例中，所述第二换交换器27的二次侧采用变频水泵将二次侧流体输入到空调末端28并实现循环，所述变频水泵与控制系统连接，所述控制系统采用以下公式预测变频水泵需要的运行功率：

上式中，p表示预测变频水泵需要的运行功率；g表示重力加速度，常数；h表示变频水泵的扬程；q表示室内的热量需求/冷量需求；c表示流体的比热；t1表示流体的送入温度；t2表示流体的回流温度；γ0、γ1和γ2表示变频水泵的三个效率模型参数；k1表示变频水泵的实际运行频率和额定运行频率的比值；k2表示空调末端的需求流量和变频水泵的额定流量的比值；

所述控制系统根据预测实施对变频水泵进行控制。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置变频水泵给空调末端输送流体介质，促进流体介质的循环；通过上述公式提前预测变频水泵所需要的运行功率，可以预先调节变频水泵的运行状态，避免事后调节带来的滞后性和浪费能耗；对于变频水泵所需要运行功率的预测根据室内的热量或者冷量需求来进行，而室内的热量或者冷量可以根据室内空间大小以及穿到当前环境参数和欲达到的目标环境参数来确定。

本发明轻钢结构装配式设计，薄壁方管的轻钢装配式主体结构，ncc纳米微孔硅酸盐防火自保温材料的一体化外围护结构，预设综合管网敷设路由的整体内围护结构；被动房设计，外围护节能系统设计，节能门窗设计，冷热桥规避节能设计，气密性设计，遮阳设计；可再生能源供给与新风系统设计，太阳能+多能互补的可再生能源冷、热和热水的三联供系统设计，用户端相变低温蓄热系统设计，高效热回收系统设计，新风系统设计：基于“颗粒汇”效应的无风机净化新风系统设计；智慧建筑设计，物联网系统设计，智慧家居系统设计，室内外环境监测系统设计，能源分项计量系统设计，能耗实时监测系统设计，安保系统设计。

型钢结构装配式建筑体系，建筑型钢结构装配式建筑体系包含三大核心技术：标准化设计技术、工业化生产技术、装配化安装技术；采用薄壁方管的轻型钢结构装配式建筑体系，综合考虑建筑功能、构部件工业化生产、装配简易化、装配化装修、低成本五项因素，在安全、经济、美观的前提下，提高劳动生产率，节约资源；本体系是一种榫卯式插接连接方式，相比较而言不仅安装更加快捷，而且省却了焊接或铆接的工序，和材料或铆钉的费用；榫卯连接件为工厂定制批量生产，既解决了各构件的连接问题，同时也解决了上下层垂直力的有效传导问题，实现了安全和快捷安装。

保温材料采用ncc(nano-cellularair-concrete)纳微孔硅酸盐气凝土自保温墙体材料，具有a级防火，根除火灾隐患，保温隔热性能优异等特点，内、外墙均可使用，耐候耐水性耐冻融循环，性价比高，经济实用，能耗低，在生产、施工和使用整个过程中均无有害污染物质释放。由于自身优异的保温性能，无需另做外墙保温施工，大大节省保温材料和施工成本。

采用本发明可以达到以下效果：

建筑装配化率＞95％；房屋节能率＞92％；围合房间各面的表面温度不低于室内温度3℃；以节能为基础、以智慧控制为核心、以舒适健康为目标，通过建筑调温和空气调节系统结合使用，来控制室内的温、湿度和空气的洁净度，使室内24小时恒定保持如下恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静的五恒效果：

1、恒温——均匀供热，持久恒定。通过供暖、制冷技术，保持夏季：24±2℃，冬季：20±2℃，室内温度均匀，无吹风感。

2、恒湿——告别干燥，拒绝潮湿。南方每年6-8月的梅雨季节，北方每年冬前春后的无供暖季节，空气湿度和温度总是影响着人体的生活和健康。五恒系统将室内湿度始终恒定在40％～60％之间，达到人体最佳舒适感，实现室内无霉变、不阴寒、干爽舒适。

3、恒氧——亲近自然，如沐春风。根据室内人体需求，定时置换室内空气，实现新鲜空气循环，让您足不出户，每一口空气都新鲜洁净。

4、恒洁——净化空气，整室换气。深度过滤除菌，高效过滤沉降pm2.5颗粒物，净化室内二手烟、甲醛、苯等有害物质，在高效完成室内空气净化的同时，确保室内空气温度、湿度、洁净度的融合和无死角分布。

5、恒静——静谧如林，安静舒心。从根本上解决传统室内制冷、制热机器设备带来的噪音问题，呼吸如森林氧吧般舒适洁净的室内空气，更为您营造静谧如林的室内空间。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。