一种易于检修的室内环境温度调节建筑基础蓄热系统

本发明涉及可再生能源利用和建筑基础蓄热领域，特别涉及一种易于检修的室内环境温度调节建筑基础蓄热系统。

背景技术：

1、建筑蓄热系统是建筑节能和提高室内环境舒适度的重要技术之一，它利用建筑构件的热特性吸收、储存和释放热量或冷量，实现对建筑空间热环境的调控。建筑物质本体(基础结构等)的蓄能量，对消纳可再生能源可以起到重要的作用，替代现有的电池蓄能方式，具有更大的安全性、稳定性和环保性，减小不稳定的可再生能源对电网的冲击，解决当下建筑可再生能源的充分利用问题有重要的意义。其中，建筑基础位于地下，温度相对稳定，适合作为蓄热体。地下蓄热系统是利用地表以下土壤的稳定温度进行蓄热和供暖的常见方法，并且蓄热基础能够与地热采暖系统、地埋管系统、地源热泵等技术相结合。目前蓄热基础的研究主要集中在多能互补系统、储能材料应用、传热介质应用、不同时间的供暖调配、蓄热体结构设计等方面，都需要在地下设置一定体积的蓄能介质及其构件。

2、由于建筑蓄能体向室内空气传递热量的方式主要分为对流传热、辐射传热和传导传热三种，相应的，利用建筑蓄能体来调控室内温度的技术也需要考虑流体传热介质(例如空气)的流动路线设置和辐射换热面的设置。单独利用流体传热介质或辐射换热面中的一种，效率比较低，难以有效利用蓄能体中的热量。因此，蓄热储能基础一方面可以将地面板作为辐射换热面，另一方面往往还在地下蓄能体中设置换热器和流体的循环管道，并且尽量让管道曲折蜿蜒从而增加换热面积。这导致地下蓄能介质及其构件在实施上与建筑基础的施工密不可分，同时往往内埋各类管道设备，检修维护和施工都不够便利。

3、中国发明专利申请cn109882917a公开了一种具有蓄热功能的电热电暖系统，试图解决现有地暖系统不能有效利用谷电导致地暖效率低下的问题，通过多层次的地暖设置保证热量自下而上缓慢散发，避免地暖在温度控制器的操作下间歇工作浪费谷电，可被视作建筑蓄能体和地暖系统的结合。但此系统只能定性地优化地暖的室温调控功能，无法根据使用者的需要主动调温，而且地暖的蓄能体积很有限，蓄热量不足。中国发明专利申请cn117628624a公开了一种土壤空气换热器与太阳能空气集热器耦合新风系统，利用地热能和太阳能的互补性，提高冬季出风温度，解决因太阳辐射的不稳定引起的温度波动较大的问题。该系统将太阳能集热作为土壤空气换热器的补充热源，但土壤和空气的换热完全在建筑外侧的地下土中进行，不仅需要占用室外土地资源，还放弃了建筑基础的蓄能功能，而且深埋地下的管道难以维护。中国实用新型专利cn218410065u公开了一种太阳能和空气热源耦合建筑体蓄热供暖系统，将局部的土壤和垫层建筑结构体蓄热方式作为太阳能集热器和空气源热泵组合供暖的一个补充，但并未解决和说明如何维护及施工，也没有描述环境温度的调节方式。

4、综上，现有技术主要是采取建筑蓄热系统与其他系统的组合应用，依然存在如下的问题：1、缺乏对系统的维护维修方面的考虑；2、缺乏对室内热环境直观简洁的物理调控方法；3、建筑本体的蓄能量没有得到充分提升，对可再生能源的消纳度不足，建筑蓄能系统与建筑体本身的整合不够充分。

技术实现思路

1、本发明针对目前建筑蓄热基础难以维护和施工、管线管道铺设复杂、控温方式复杂、蓄能量不足等问题，提供了一种易于检修的室内环境温度调节建筑基础蓄热系统，对建筑蓄热系统室内温度进行简便高效的调节。

2、本发明采用如下技术方案：一种易于检修的室内环境温度调节建筑基础蓄热系统，由预制装配蓄能模块组合子系统、维护空腔多功能子系统、能源智能控制系统和室温调控子系统等子系统组成。

3、预制装配蓄能模块组合子系统基于箱式基础建筑，在建筑基础内部底面堆叠若干个蓄能模块，装配形成蓄能模块群进行蓄热，预制装配蓄能模块组合子系统与建筑基础和建筑上部结构之间设有维护空腔多功能子系统，便于人员进入检修，蓄能模块群通过室温调控子系统与建筑室内空气进行热交换，调节建筑室内环境的温度。

4、具体地，建筑基础为箱型，建筑基础底部为钢筋混凝土浇筑的防水基础底板，安装于当地冻土线以下；建筑基础侧面为钢筋混凝土浇筑的防水基础侧板，安装于当地冻土线以上，建筑上部结构安装于基础侧板上方，通过防水基础侧板和防水基础底板将重力荷载传入地基。

5、具体的，所述蓄能模块为箱型，蓄能模块底板和蓄能模块侧板由空心管道板构成，所述空心管道板内部管道互相连接，形成包覆整个蓄能模块的循环管道；蓄能模块内部填蓄能介质，还设置有进气口、出气口及加热装置，所述蓄能介质通过加热装置加热；各蓄能模块的进气口和出气口之间通过连接管道连接，通过送气管道连通建筑室内空间。

6、具体地，所述加热装置设置于插槽上，通过模块间检修空腔插入蓄能模块。

7、具体地，所述蓄能模块群堆叠于基础底板上，所述蓄能模块为方形箱体，其中一个角含有缺口，四个蓄能模块的缺口共同朝向中间装配连接构成一个蓄能模块组，所述蓄能模块群至少含有一个蓄能模块组。

8、具体地，所述蓄能模块组，中间缺口处空腔形成蓄能模块间检修空腔，各蓄能模块组外侧与基础侧板之间留有空腔，形成模块外围检修空腔，各蓄能模块组顶部与建筑地面板之间留有空腔，形成地面板下空腔；

9、人员从地面板上的开口进入空腔内进行检修；

10、侧面的模块外围检修空腔为保温填充层，内部填充保温材料；

11、地面板下空腔、蓄能模块间检修空腔和模块外围检修空腔共同形成维护空腔多功能子系统，进行空气对流、循环管道的连接及蓄能模块群装配和检修。

12、具体地，所述蓄能模块为预制，顶部设置若干个蓄能模块吊点，用于吊装施工。

13、具体地，所述能源智能控制子系统，包括：

14、光伏组串，用于将太阳能变为直流电能；

15、风力发电机，用于将风能变为交流电能；

16、风电控制器，将风力发电机发出的交流电变流为直流电；

17、储能电池组，包括电池管理单元和动力电池组，用于将直流电能储存在动力电池组中，并通过逆变器将存储的电能释放到用电设备和电网中；

18、储能变流器，用于实现电能的变换与调节管理；

19、换热控制器，当制热控制器的输入电能为交流电能时，制热控制器以调节电压有效值方式，控制热器电流的大小，从而达到控制制热量的目的，实现对建筑基础温度的精确调节；当制热控制器的输入电能为直流电能时，制热控制器以调脉宽占空比的方法，调节电压有效值，进而调节制热电流的大小，达到控制制热量的目的。

20、具体地，基础建筑内部底面设置有室内地面出风口和室内地面进风口；所述室内地面出风口带有百叶开关和集尘斗，所述室内地面进风口带有温控开关、空气滤芯和循环送风装置；所述送气管道在地面板下空腔中布置，采用绝热材料包裹；

21、室内空气从室内地面进风口进入，由循环送风装置送入送气管道，经过蓄能模块循环换热后，加热的空气从蓄能模块间检修空腔中释出，通过百叶开关控制从室内地面出风口送回到室内环境。

22、具体地，所述室温调控子系统在采暖季即将到来一周内提前启动，加热装置持续加热蓄能模块群中的蓄能介质，通过地板支撑体向建筑地面板传导热量，所述室温调控子系统预设温度目标值，当室温低于温度目标值时，自动启动循环送风装置，同时，用户控制百叶开关来调节出风速度。

23、具体地，所述蓄能介质包括土壤、砂石等，所述地板支撑体为导热发热一体化支撑体。

24、具体地，所述蓄能模块，最小需求数量计算公式如下：

25、

26、式中：td为白天室内地板维持温度；tn为夜晚室内地板维持温度；cs为蓄能模块中蓄能介质比热容；ρs为蓄能模块中蓄能介质的密度；vs为单个蓄能模块中蓄能介质的体积；k1为围护结构中墙体的传热系数；a1为围护结构中墙体的面积；k2为围护结构中屋顶的传热系数；a2为围护结构中屋顶的面积；to为室外平均温度；ti为室内设定目标温度；he为围护结构热量损耗时长。

27、具体地，上述室内环境温度调节建筑基础蓄热系统，施工方法步骤包括：

28、s1、现场土方开挖，浇筑钢筋混凝土防水基础底板和钢筋混凝土防水基础侧板所组成的箱型建筑基础；

29、s2、将蓄热介质填装到预制的蓄能模块箱体中，并加盖不锈钢板，形成完整蓄能模块；

30、s3、在钢筋混凝土箱型建筑基础中吊装堆叠蓄能模块，形成蓄能模块群，用连接管道将蓄能模块互相连接，使各蓄能模块的循环管道连成整体，在各蓄能模块中插入加热装置；

31、s4、在蓄能模块群与箱型建筑基础形成的空隙中填塞保温材料，在建筑地面板下空腔中布设送气管道；

32、s5、铺设预制地面板底模，同时预留检修口、室内地面出风口和室内地面进风口，连接电气线路，铺设导热发热一体化地板支撑体，在地面板底模上浇筑建筑的钢筋混凝土地面板。

33、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

34、1、本发明室内环境温度调节建筑基础蓄热系统便于维护，通过预制蓄能模块的形式设计，在日常使用时为辐射地面板、换热器和管道的检修维护提供方便进入的检修空间，在施工时便于蓄能介质的填装、循环管道的连接、换热器的安装、辐射地面板的铺设。

35、2、本发明室内环境温度调节建筑基础蓄热系统易于调控，将空气对流换热与地面辐射换热相结合，通过简洁直观的物理方式调节空气流速，实现了蓄热储能基础与室内空间之间换热过程的可调控，避免了蓄热基础直接向室内辐射换热，可能地面温度过高使人不适的缺点。

36、3、本发明室内环境温度调节建筑基础蓄热系统实现了能源的高效储用，利用堆叠的预制蓄能模块来形成基础的蓄能主体，蓄能模块内填蓄能介质，换热器可以在蓄能模块上插拔，侧板和底板采用空心管道板形成所需的循环管道系统，从而实现高效率地在蓄热基础中存储和提取热能，并大大简化了管道设备的部署和维护。