本發明涉及極地人居基地建(jian)筑，特別(bie)涉及一種極地人居空間發電蓄(xu)能(neng)熱循環一體化維持系統。

背景技術：

1、地(di)(di)球(qiu)的南極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、北極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)區域(yu)，常(chang)年低(di)溫(wen)，各月平均(jun)(jun)氣(qi)溫(wen)都(dou)在(zai)0℃以下，南極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)大陸(lu)的年平均(jun)(jun)氣(qi)溫(wen)在(zai)-29℃到-35℃之間，而北極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)地(di)(di)區的年平均(jun)(jun)氣(qi)溫(wen)低(di)于(yu)(yu)-22℃，風速大。極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)地(di)(di)區域(yu)作為地(di)(di)球(qiu)生態系統的重要組成部分，對(dui)(dui)全(quan)球(qiu)氣(qi)候變化具(ju)有(you)敏感的指示作用(yong)。極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)地(di)(di)人(ren)居空間作為進行科(ke)學研究、觀測(ce)和(he)實驗的平臺，對(dui)(dui)于(yu)(yu)理解極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)地(di)(di)環(huan)境和(he)全(quan)球(qiu)氣(qi)候系統具(ju)有(you)不可替(ti)代(dai)的作用(yong)，極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)地(di)(di)人(ren)居空間內部的氣(qi)溫(wen)和(he)環(huan)境穩定(ding)對(dui)(dui)于(yu)(yu)長(chang)期開展科(ke)研活動至關重要。在(zai)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)地(di)(di)等極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)端氣(qi)候條(tiao)件(jian)下，人(ren)居基地(di)(di)的能源供應和(he)環(huan)境穩定(ding)是(shi)關鍵挑戰。

2、中(zhong)(zhong)國(guo)實用新(xin)(xin)型專利(li)(li)cn219118866u公開了(le)一(yi)種(zhong)配備(bei)汽油發(fa)電機(ji)(ji)、ups、配電柜等設備(bei)的集成工作、人居、輔助操作等功能(neng)的一(yi)體化極地環境(jing)使用方艙，能(neng)源和環境(jing)穩定系統通過汽油發(fa)電機(ji)(ji)供能(neng)。中(zhong)(zhong)國(guo)發(fa)明專利(li)(li)申請(qing)cn116729571a公開了(le)一(yi)種(zhong)具(ju)有(you)自主(zhu)破冰移動(dong)能(neng)力的海上漂(piao)流基地，能(neng)源系統采用發(fa)電機(ji)(ji)，并配備(bei)風力發(fa)電機(ji)(ji)作為輔助。中(zhong)(zhong)國(guo)實用新(xin)(xin)型專利(li)(li)cn219690721u公開了(le)一(yi)種(zhong)具(ju)有(you)復合式墻體的極地光伏(fu)建筑，增強保溫性能(neng)。

3、現(xian)有極地(di)人居(ju)(ju)空(kong)間多依(yi)賴于傳統(tong)的(de)(de)能源(yuan)(yuan)供應方(fang)式，如柴(chai)油(you)發電機，所需柴(chai)油(you)等原(yuan)材(cai)料(liao)均需利(li)用(yong)(yong)貨輪、飛(fei)機等運輸至南極，不僅成(cheng)本高昂，且會對極地(di)環(huan)境造成(cheng)污染。極地(di)地(di)區風能資源(yuan)(yuan)豐富，有一定(ding)的(de)(de)太(tai)陽能資源(yuan)(yuan)，南極科考中(zhong)山站已經開始(shi)利(li)用(yong)(yong)垂(chui)直軸風電機組(zu)進行(xing)能源(yuan)(yuan)補充，所產生的(de)(de)可(ke)再生能源(yuan)(yuan)存(cun)儲(chu)在(zai)蓄電池中(zhong)，供給人居(ju)(ju)活動(dong)使(shi)用(yong)(yong)，但(dan)此種(zhong)方(fang)式需要大(da)量的(de)(de)蓄電池。極地(di)人居(ju)(ju)空(kong)間其(qi)環(huan)境穩(wen)定(ding)控制(zhi)系統(tong)仍(reng)以傳統(tong)的(de)(de)保溫材(cai)料(liao)圍(wei)護為主，在(zai)可(ke)再生能源(yuan)(yuan)利(li)用(yong)(yong)及(ji)環(huan)境穩(wen)定(ding)系統(tong)的(de)(de)創(chuang)新應用(yong)(yong)上(shang)仍(reng)缺少技術(shu)方(fang)案(an)。本發明專(zhuan)利(li)通過(guo)可(ke)再生能源(yuan)(yuan)的(de)(de)高效(xiao)存(cun)儲(chu)和利(li)用(yong)(yong)，結(jie)合環(huan)境穩(wen)定(ding)系統(tong)的(de)(de)創(chuang)新設計和技術(shu)方(fang)案(an)，通過(guo)蓄能消納(na)了(le)大(da)量可(ke)再生能源(yuan)(yuan)，通過(guo)多層空(kong)腔結(jie)構(gou)提高環(huan)境熱穩(wen)定(ding)性，對于進一步開展極地(di)人居(ju)(ju)空(kong)間的(de)(de)可(ke)持續建(jian)設有重(zhong)要意義。

技術實現思路

1、本發明(ming)針對極(ji)地(di)空(kong)間氣候(hou)條(tiao)件惡劣的特點，提供(gong)了(le)一種(zhong)極(ji)地(di)人居空(kong)間發電蓄能(neng)熱循環(huan)一體(ti)化維持系統(tong)，充(chong)分利用極(ji)地(di)的風能(neng)和太陽能(neng)，構建可(ke)再生(sheng)能(neng)源產能(neng)、蓄能(neng)和熱循環(huan)一體(ti)化系統(tong)，將可(ke)再生(sheng)能(neng)源低成本儲存，并用以維持極(ji)地(di)人居空(kong)間的環(huan)境(jing)穩定。

2、本發(fa)明采用如下技(ji)術方案(an)：一(yi)種極地人居空間發(fa)電蓄能熱循環一(yi)體化(hua)維持系(xi)統，包括：基礎和支護蓄能模塊、腔體蓄能模塊、空腔圍護模塊、能源(yuan)智(zhi)能控制(zhi)模塊；

3、所(suo)述(shu)基礎(chu)(chu)和支(zhi)護蓄能模(mo)(mo)塊由單元化支(zhi)護蓄能子(zi)模(mo)(mo)塊拼(pin)接(jie)組合形(xing)成，所(suo)述(shu)單元化支(zhi)護蓄能子(zi)模(mo)(mo)塊為混(hun)凝土結構，內部包(bao)括空腔及(ji)換熱器，并填(tian)充蓄能材料；基礎(chu)(chu)和支(zhi)護蓄能模(mo)(mo)塊地上部分將若干單元化支(zhi)護蓄能子(zi)模(mo)(mo)塊以環形(xing)方(fang)式組裝拼(pin)接(jie)，形(xing)成維持系統的(de)側面(mian)；

4、所述空(kong)(kong)腔圍(wei)護(hu)模塊(kuai)(kuai)由內(nei)外(wai)兩(liang)層高強(qiang)高分子氣(qi)膜(mo)組成(cheng)(cheng)，兩(liang)層高強(qiang)高分子氣(qi)膜(mo)之間形成(cheng)(cheng)空(kong)(kong)腔，空(kong)(kong)腔內(nei)部(bu)充入空(kong)(kong)氣(qi)后形成(cheng)(cheng)維持系統(tong)的(de)頂面，與基礎(chu)和支護(hu)蓄能模塊(kuai)(kuai)共(gong)同作用(yong)，保護(hu)內(nei)部(bu)圓形環境空(kong)(kong)間，即一(yi)次空(kong)(kong)間；所述腔體(ti)蓄能模塊(kuai)(kuai)，設置于一(yi)次空(kong)(kong)間內(nei)部(bu)底面，和所述基礎(chu)和支護(hu)蓄能模塊(kuai)(kuai)共(gong)同構成(cheng)(cheng)蓄能子系統(tong)，為一(yi)次空(kong)(kong)間提(ti)供熱量；

5、所(suo)述能源智能控制模塊，連接可再生能源產(chan)能模塊、蓄(xu)電池、用電負荷、基礎和(he)支護蓄(xu)能模塊換(huan)熱器(qi)及板式(shi)換(huan)熱器(qi)，控制整個維(wei)(wei)持系(xi)統的(de)能量供給、存儲及循環換(huan)熱，維(wei)(wei)持內部(bu)一次空間的(de)環境穩定。

6、具(ju)體地，所述基(ji)礎和支護蓄(xu)能模塊包括地上部(bu)分和地下部(bu)分，在靠近(jin)室外一(yi)側(ce)設置有(you)保(bao)溫材料層；

7、地上(shang)部(bu)分(fen)有兩(liang)層，分(fen)別為外層基(ji)礎和支(zhi)(zhi)(zhi)護蓄(xu)能模塊和內(nei)層基(ji)礎和支(zhi)(zhi)(zhi)護蓄(xu)能模塊，兩(liang)層基(ji)礎和支(zhi)(zhi)(zhi)護蓄(xu)能模塊之間形成填充(chong)(chong)層，填充(chong)(chong)保溫蓄(xu)能材料；

8、地(di)(di)下部分為基礎和支護(hu)蓄能(neng)(neng)模塊底面，利用原有環(huan)境地(di)(di)面直(zhi)接形成或(huo)采取(qu)單(dan)元化支護(hu)蓄能(neng)(neng)子模塊拼接形成。

9、具體地，所(suo)述(shu)空(kong)腔(qiang)圍護模塊中，內外兩層高強高分子氣(qi)膜(mo)之間通(tong)過金(jin)屬拉(la)索連(lian)接，高強高分子氣(qi)膜(mo)外部還拼裝穿孔金(jin)屬防護板或(huo)高強度(du)光(guang)伏板作為防護層。

10、具體(ti)地(di)，所述(shu)腔體(ti)蓄(xu)(xu)能模塊，由(you)若干組(zu)單元(yuan)化(hua)空(kong)腔蓄(xu)(xu)能子(zi)模塊組(zu)合(he)形成，每(mei)組(zu)單元(yuan)化(hua)空(kong)腔蓄(xu)(xu)能子(zi)模塊，由(you)四個空(kong)腔蓄(xu)(xu)能單元(yuan)環繞組(zu)合(he)；

11、所述(shu)空(kong)腔蓄(xu)能單(dan)元為方(fang)形(xing)，其中(zhong)一個角(jiao)含(han)有三角(jiao)形(xing)缺口(kou)(kou)，缺口(kou)(kou)上方(fang)設置進氣(qi)口(kou)(kou)和出氣(qi)口(kou)(kou)，四個空(kong)腔蓄(xu)能單(dan)元的三角(jiao)形(xing)缺口(kou)(kou)共(gong)同(tong)朝向中(zhong)間(jian)連接處，形(xing)成(cheng)腔體蓄(xu)能模塊內部循環空(kong)腔管道連接所需的連接空(kong)間(jian)及檢修(xiu)空(kong)間(jian)。

12、具體地，所述空(kong)腔蓄能單元，由內部帶循環(huan)(huan)空(kong)腔的鋼筋(jin)混凝(ning)(ning)土板組成，鋼筋(jin)混凝(ning)(ning)土板內部設(she)(she)有板式換熱器(qi)作為(wei)加熱裝置(zhi)，同時填充蓄能介質和設(she)(she)置(zhi)內循環(huan)(huan)管道，頂(ding)部設(she)(she)置(zhi)輔助(zhu)空(kong)氣循環(huan)(huan)設(she)(she)備(bei)；

13、所(suo)述(shu)(shu)內(nei)循環(huan)管道聯通所(suo)述(shu)(shu)進氣口(kou)、所(suo)述(shu)(shu)出氣口(kou)和(he)所(suo)述(shu)(shu)輔助(zhu)空(kong)氣循環(huan)設(she)備(bei)，共同實現空(kong)腔(qiang)蓄(xu)能(neng)單元內(nei)部氣體循環(huan)，將空(kong)腔(qiang)蓄(xu)能(neng)單元內(nei)部蓄(xu)能(neng)介質(zhi)的(de)熱量傳遞(di)至一次空(kong)間(jian)。

14、具體地(di)，所述(shu)單(dan)(dan)元化支護(hu)蓄能(neng)子(zi)模(mo)塊為(wei)預制件，單(dan)(dan)元化支護(hu)蓄能(neng)子(zi)模(mo)塊、單(dan)(dan)元化空腔蓄能(neng)子(zi)模(mo)塊內部(bu)填充蓄能(neng)材料包括極地(di)區(qu)域土壤、或其(qi)他(ta)相變(bian)材料。

15、具體地，所述可(ke)(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)產(chan)能(neng)(neng)(neng)模(mo)塊采集可(ke)(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)，包括可(ke)(ke)再生(sheng)光伏資源(yuan)和風力資源(yuan)，轉換為電能(neng)(neng)(neng)e，傳遞至能(neng)(neng)(neng)源(yuan)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)控制模(mo)塊；

16、所(suo)述能(neng)(neng)(neng)(neng)源智能(neng)(neng)(neng)(neng)控制模(mo)塊將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)e傳(chuan)遞至(zhi)用電(dian)(dian)(dian)負荷(he)，并獲取當前系統(tong)內部(bu)(bu)用能(neng)(neng)(neng)(neng)e1，若電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)e直接覆蓋內部(bu)(bu)用能(neng)(neng)(neng)(neng)e1，將(jiang)(jiang)剩余電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)e2傳(chuan)遞至(zhi)蓄電(dian)(dian)(dian)池，當蓄電(dian)(dian)(dian)池電(dian)(dian)(dian)量(liang)滿足系統(tong)需(xu)求后，進一步將(jiang)(jiang)可剩余電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)e3傳(chuan)遞至(zhi)基礎和支護蓄能(neng)(neng)(neng)(neng)模(mo)塊和腔體蓄能(neng)(neng)(neng)(neng)模(mo)塊中存(cun)儲。

17、具體(ti)地，所述(shu)可能源智能控制(zhi)模(mo)塊(kuai)(kuai)，通(tong)(tong)過控制(zhi)基礎和支護蓄能模(mo)塊(kuai)(kuai)進行被動(dong)換熱和腔(qiang)體(ti)蓄能模(mo)塊(kuai)(kuai)進行主動(dong)換熱，維持系統內部的(de)環境穩(wen)定；通(tong)(tong)過控制(zhi)空腔(qiang)蓄能單元中(zhong)的(de)板式加熱器進行加熱，驅動(dong)腔(qiang)體(ti)循環模(mo)塊(kuai)(kuai)內的(de)循環風機(ji)，加快循環換熱速度。

18、具體地，能源(yuan)智(zhi)能控制模塊將剩(sheng)余電力e3傳遞，通(tong)過驅動換熱器，提高(gao)蓄能單元的(de)溫度(du)。

19、在(zai)圓形一次空間室內溫(wen)(wen)度(du)ta大(da)于預設(she)室內溫(wen)(wen)度(du)t0時，關閉空腔蓄(xu)能(neng)(neng)單元(yuan)出風口和輔助空氣(qi)循環設(she)備，并進(jin)一步控制傳遞剩余電力至(zhi)基(ji)礎(chu)和支(zhi)(zhi)護蓄(xu)能(neng)(neng)模(mo)塊中(zhong)(zhong)，先提(ti)高(gao)內層基(ji)礎(chu)和支(zhi)(zhi)護蓄(xu)能(neng)(neng)模(mo)塊溫(wen)(wen)度(du)，再提(ti)高(gao)外(wai)層基(ji)礎(chu)和支(zhi)(zhi)護蓄(xu)能(neng)(neng)模(mo)塊溫(wen)(wen)度(du)，進(jin)而(er)提(ti)高(gao)基(ji)礎(chu)和支(zhi)(zhi)護蓄(xu)能(neng)(neng)模(mo)塊內的(de)蓄(xu)能(neng)(neng)材料溫(wen)(wen)度(du)，將能(neng)(neng)源轉化為熱能(neng)(neng)儲存(cun)在(zai)蓄(xu)能(neng)(neng)模(mo)塊中(zhong)(zhong)。

20、在圓形一(yi)次空(kong)間室內溫度ta小(xiao)于預設室內溫度t0時，控制(zhi)腔體(ti)蓄能模(mo)塊(kuai)內的出風口(kou)和輔(fu)助(zhu)空(kong)氣循環設備，輔(fu)助(zhu)提升系統內部溫度。

21、本(ben)發明采(cai)用以(yi)上技術方(fang)案與現有技術相比，具有以(yi)下技術效果：

22、1、本發(fa)明極(ji)地空間發(fa)電蓄能熱循環(huan)一體(ti)化維(wei)持系統(tong)(tong)，考慮(lv)極(ji)地人(ren)居(ju)空間的氣候環(huan)境(jing)長期低溫(wen)的特(te)點，將可再生(sheng)能源產(chan)能系統(tong)(tong)產(chan)生(sheng)的電能經(jing)能源智(zhi)能控制系統(tong)(tong)轉化為熱能，并(bing)儲存(cun)在腔體(ti)蓄能模(mo)塊(kuai)和基(ji)礎和支護(hu)蓄能模(mo)塊(kuai)中，并(bing)利用(yong)腔體(ti)蓄能模(mo)塊(kuai)主動換熱和基(ji)礎和支護(hu)蓄能模(mo)塊(kuai)被動換熱，共同提高(gao)極(ji)地人(ren)居(ju)空間環(huan)境(jing)溫(wen)度，維(wei)持極(ji)地人(ren)居(ju)空間環(huan)境(jing)穩(wen)定(ding)。

23、2、本(ben)發明極(ji)(ji)地(di)(di)空間發電蓄能熱循(xun)環(huan)一體化維(wei)持系(xi)統(tong)，在極(ji)(ji)地(di)(di)區域(yu)建(jian)造條件有限、材料(liao)運輸成本(ben)高(gao)昂的(de)情況(kuang)下，減少了(le)蓄電池模塊(kuai)的(de)用(yong)量，同(tong)(tong)時利用(yong)空腔(qiang)圍(wei)護模塊(kuai)和基礎(chu)和支護蓄能模塊(kuai)共同(tong)(tong)形成穩定的(de)極(ji)(ji)地(di)(di)人(ren)(ren)居環(huan)境(jing)空間，降低了(le)極(ji)(ji)地(di)(di)人(ren)(ren)居環(huan)境(jing)的(de)建(jian)造難度，節省了(le)建(jian)設成本(ben)，為極(ji)(ji)地(di)(di)人(ren)(ren)居環(huan)境(jing)的(de)環(huan)境(jing)穩定維(wei)持提供了(le)解決思路。