【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑及可再生新能源综合利用领域，尤其涉及一种建筑结构体蓄能热循环一体化系统及控制方法。
技术介绍
1、建筑产业是最大的能源使用者之一，建筑运行能耗主要依靠不可再生能源消耗，降低建筑运行能耗可以有效较少建筑产业能耗。建筑产业的能耗可分为建筑生产建造过程中产生的能耗、建筑运行过程中产生的能耗和建筑拆除再利用过程中产生的能耗。建筑运行过程中产生的的能耗主要来自于维持建成环境中的热环境稳定，目前广泛采用的制冷方式包括空气源热泵、地源热泵等，采暖方式有热泵采暖、化石燃料采暖、电采暖等；这些维持建成环境热稳定的技术措施均是通过不可再生能源的消耗来实现温度的调节。
2、可再生能源的利用能够有效减少建筑运行过程中的能耗，但由于可再生能源的自身不稳定特征，对可再生能源的利用效率不高。目前广泛应用的可再生能源为太阳能和风能，但是由于可再生能源(太阳能和风能)具有时间和空间分布不均匀的特点，与电网本身平衡供需、削峰入谷的用地策略未能很好地匹配，可再生能源在利用过程中存在着很大的弃电浪费。
3、储能系统可以提高可再生能源的利用效率，目前，根据可再生能源发电的特点主要配套建设电池储能，平衡峰谷用电，更好的利用可再生能源，是常用的提高可再生能源利用效率的方式。常用的储能技术主要分为物理储能，如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等；化学储能，如铅酸电池、锂离子电池等；电磁储能，如超导电磁储能、超级电容器储能等。其中，物理储能和化学储能适合于系统调峰、可再生能源并网等大规模、大容量的应用场合。储能设备的建设已经随着可再生能源
4、利用可再生能源的低碳建筑和零碳建筑近年来愈发重视，多数零碳建筑的能源技术系统采用光伏发电、自发自用余电上网的技术策略。亦有部分采用离网运行的电化学储能技术系统，将日间的光伏产能储存在电池之中，夜间依靠电池中的电能供电使用，但由于安全和成本问题，在推广应用过程中还存在问题。以上可再生能源在建筑中利用现状导致建筑运行过程中对可再生能源的利用效率不高，需要以新的利用方式，提高可再生能源在建筑中的利用效率。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的问题是：提供一种建筑结构体蓄能热循环一体化系统及智能控制方法，以建筑结构体作为储能介质，通过简单和低成本的方式实现蓄能，减少建筑热环境的能源消耗，降低建筑运行阶段的碳排放。
2、本专利技术采用如下技术方案：一种建筑结构体蓄能热循环一体化系统，包括：可再生能源产能模块、能源智能控制模块、腔体热循环模块及支护蓄能模块；
3、可再生能源产能模块，将采集到的可再生的能源转化为电能，传输给能源智能控制模块，能源智能控制模块判断建筑环境调控用能状态，对电能的使用比例进行分配后传送至支护蓄能模块或电网；
4、支护蓄能模块包括支护蓄能子模块、地上建筑结构体蓄能子模块和换热装置子模块；
5、支护蓄能模块将电能转换为热能并储存，并通过腔体热循环模块传递至建筑结构体中，调节建筑热环境，同时承担建筑结构体地下结构的支护作用。
6、本专利技术技术方案还提供了一种建筑结构体蓄能热循环一体化系统的控制方法，基于上述建筑结构体蓄能热循环一体化系统，进行建筑结构体蓄能的自动计算和储能控制，包括如下步骤：
7、s1、通过可再生能源产能模块，采集可再生的光伏资源和风力资源，计算光伏系统发电量和风电系统发电量，传递至能源智能控制模块；
8、s2、对建筑结构体进行耗能计算及耗能预估；
9、s3、对建筑结构体进行传热计算，包括：循环空腔传热计算、建筑结构体传热计算模、蓄热体传热计算；对建筑结构体进行蓄热计算，包括：基础内介质所需热量地下、基础加热传热计算；
10、s4、基于计算出的建筑结构体耗能、传热及蓄热，智能控制器判断当前建筑结构体用能状态，温度传感器判断建筑结构体室内温度状态，能源智能控制模块根据工况模式，对建筑结构体进行智能能源控制，工况模式，包括：启动工况、夏冬季工况、春秋季工况。
11、本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
12、1、本专利技术建筑结构体蓄能热循环一体化系统，利用建筑结构体钢筋混凝土和其中介质蓄热能力强的特点，将建筑结构体作为蓄能构件实现可再生能源的蓄能利用，减少可再生能源本身产能不均匀的特性对电网产生的负荷，提高可再生能源利用效率。
13、2、本专利技术建筑结构体蓄能热循环一体化系统，以腔体循环系统作为热传递的方式，构造形式简单，对现有建筑的影响极低，以少量增加建筑本体造价的方式，实现了低成本蓄能，降低建筑运行阶段的碳排放，同时系统的稳定性、耐久性强。
14、3、本专利技术建筑结构体蓄能热循环一体化系统，将可再生能源产能系统产生的电能转化为热能并大量储存，将白天产生的多余能量储存，并将热能传递至建筑结构体，通过建筑结构体与建筑内部空间的传热实现建筑内部空间的环境控制，有效利用了可再生能源，减少了维持建筑热环境的能源消耗。
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1.一种建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，包括：可再生能源产能模块、能源智能控制模块、腔体热循环模块及支护蓄能模块；
2.根据权利要求1所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，能源智能控制模块，包括逆变器和智能控制器；逆变器与电网连接，从电网中取电或者将产生的电量输送至电网中；智能控制器用于判断建筑结构体用能状态，将可再生能源产生的电力覆盖建筑结构体内部用能后的剩余电力传递至换热装置子模块。
3.根据权利要求1所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，腔体热循环模块包括：围护墙体空腔、水平楼板空腔、对流换热风机；围护墙体空腔设置于建筑结构体外墙表面，水平楼板空腔设置于建筑结构体各楼层之间，对流换热风机设置于地下建筑空间最下层，将支护蓄能模块和建筑地下空间的冷、热空气传递至围护墙体空腔和水平楼板空腔中，降低或提高建筑结构体温度，并将可再生能源产能模块产生的电能转化为热能，储存在建筑结构体中，调控建筑结构体室内环境，消纳可再生能源；
4.根据权利要求3所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，支护蓄能模块中，所述
5.根据权利要求4所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，围护墙体空腔和蓄能空腔楼板内部还设置有毛细管散热系统，毛细管散热系统内部为流动介质，毛细管贴近蓄能空腔楼板或蓄能空腔墙体靠近建筑空间一侧，通过对流换热风机驱动空腔内的空气流动，加快毛细管散热系统与建筑结构体之间的冷热交换效率；所述流动介质为水或蓄能液体，直接连通至支护蓄能模块内部。
6.一种建筑结构体蓄能热循环一体化系统的控制方法，其特征在于，进行建筑结构体蓄能的自动计算和储能控制，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统的控制方法，其特征在于，步骤S1中，采集可再生的光伏资源和风力资源，根据建筑结构体所在地理位置，根据当地日平均辐射量、光伏板面积、风轮面积分别计算光伏系统发电量WS和风电系统发电量Ww，公式如下：
8.根据权利要求6所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统的控制方法，其特征在于，步骤S2中，对建筑结构体进行耗能计算，计算当日建筑借助结构体在达到设定稳定日间稳定温度及夜间稳定温度时消耗的热量，公式如下：
9.根据权利要求6所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统的控制方法，其特征在于，步骤S3中，对建筑结构体进行传热计算和蓄热计算，包括如下子步骤：
10.根据权利要求6所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统的控制方法，其特征在于，启动工况模式下，智能能源控制包括如下子步骤：
11.根据权利要求10所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统的控制方法，其特征在于，夏冬季工况模式下，智能能源控制包括如下子步骤：
12.根据权利要求10所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统的控制方法，其特征在于，春秋季工况模式下，智能能源控制包括如下子步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，包括：可再生能源产能模块、能源智能控制模块、腔体热循环模块及支护蓄能模块；
2.根据权利要求1所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，能源智能控制模块，包括逆变器和智能控制器；逆变器与电网连接，从电网中取电或者将产生的电量输送至电网中；智能控制器用于判断建筑结构体用能状态，将可再生能源产生的电力覆盖建筑结构体内部用能后的剩余电力传递至换热装置子模块。
3.根据权利要求1所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，腔体热循环模块包括：围护墙体空腔、水平楼板空腔、对流换热风机；围护墙体空腔设置于建筑结构体外墙表面，水平楼板空腔设置于建筑结构体各楼层之间，对流换热风机设置于地下建筑空间最下层，将支护蓄能模块和建筑地下空间的冷、热空气传递至围护墙体空腔和水平楼板空腔中，降低或提高建筑结构体温度，并将可再生能源产能模块产生的电能转化为热能，储存在建筑结构体中，调控建筑结构体室内环境，消纳可再生能源；
4.根据权利要求3所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，支护蓄能模块中，所述支护蓄能子模块，设置于地下建筑空间最外层，靠近室外土壤一侧设置有保温保护层及防水层，承担地下建筑空间的周边土壤支护，并在地下建筑空间支护结构内部扩大形成腔体空腔，腔体空腔由钢筋混凝土外壳包裹，内部设置井字结构提升结构整体承载力，并填充蓄能材料，腔体空腔内部预埋热交换器，将能源智能控制模块转化产生的可再生能源通过热泵变为热能，储存于支护蓄能子模块；
5.根据权利要求4所述的建筑结构体蓄能热循环一体化系统，其特征在于，围护墙体空腔和蓄能空腔楼...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宏，罗申，黑赏罡，朱爱宇，孙旻杰，张军军，王登云，叶红雨，伍雁华，沙楚翘，朱彩清，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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