本实用新型属于生态节能环保技术领域，涉及自动控制技术，具体讲是提供一种智能生态节能被动房。
背景技术：
被动式房屋“Passive House”，简称“被动房”，2009年从德国能源署引入我国以来，推广至今已经取得了初步的成效，自2013年10月国家住建部和德国能源署在秦皇岛合作建设我国第一个被动房高层住宅示范项目(“在水一方”)成功后，被动房的示范项目已经在我国大地遍地开花。北京、上海、河北、黑龙江、安徽、新疆等多个省市已启动被动式房屋的建设工作，由住房城乡建设部科技发展促进中心和河北省建筑科学研究院会同有关单位编制的《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》也已颁布。可以说整个建筑行业已经进入到了一个整体向被动房看齐的状态。
目前，我国被动房的示范项目虽多，但项目的顺利实施还主要是以德国专家为主导进行项目的技术支持和监督为依托，具有自主知识产权的技术很少,基本上还处于空白状态,这严重阻碍了我国被动房产业快速发展。因此,针对这种状况,该实用新型将太阳能、风能开发利用技术，和被动房保温、暖通技术以及自动控制技术进行有机结合，提供一种智能生态节能被动房。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种智能生态节能被动房，该被动房利用太阳能、风能做为被动房室内采暖制冷以及空气净化湿度调节的动力源，并根据被动房室内温度、湿度、空气质量等参数设定要求进行自动控制。该被动房不仅可以大幅节省能源，有效降低雾霾对室内的空气污染，而且也可以提高室内舒适度。
本实用新型的目的是这样实现的：一种智能生态节能被动房，该被动房设置有密闭式空调通风系统、太阳能风能发电系统和自动控制系统。密闭式空调通风系统由空调器、空气过滤器、密闭门窗、变换式空气进入室所组成，其作用就是一方面提高被动房室内的密封保温性，另一方面就是为被动房室内加热、制冷、补充洁净新鲜空气。太阳能风能发电系统由太阳能采集系统、哥氏轮、风轮、支架、哥氏轮导流塔、导流塔出口密封盖、发电机、上下电磁离合器、联轴器、蓄电池、整流器、逆变器和热泵所组成，其作用就是最大限度地采集直射、斜射到被动房太阳热能，通过储蓄和释放热能，在采暖期，为被动房室内直接提供热能，在非采暖期，在哥氏轮导流塔内形成稳定的高速热气流，使哥氏轮带动发电机发电，为被动房室内夏季制冷或其它家电提供电能；与此同时，充分利用被动房屋顶高空风力资源，通过风轮带动发电机发电，为被动房室内采暖、制冷或其它家电提供电能。自动控制系统由室内温度湿度数模转换器、室内空气质量测试数模转换器、室外风速测试数模转换器、室外A、B温度数模转换器和plc控制系统所组成，其作用就是据被动房室内温度、湿度、空气质量、室外风速、温度等参数设定要求，对整个系统的运行进行自动控制。
太阳能风能发电系统设置在房屋顶部，将整流器、蓄电池和逆变器串联连接后，和发电机并联，目的是当发电机为用电负荷供电时，当供大于需时，通过蓄电池将多余电能储蓄，当需大于供时，蓄电池储蓄的电能输出，用来弥补发电机输出电能的不足。发电机电能输出线路和空调器、空气过滤器、上下电磁离合器和热泵的电能输入线路相连接在一起，通过管路，变换式空气进入室分别和太阳能采集系统与大气相联通，空调器、空气过滤器、哥氏轮、风轮、发电机、上下电磁离合器和热泵的运行启闭，均由plc控制系统根据被动房室内温度、湿度、空气质量及室外风速、温度等参数设定要求进行自动控制。
密闭式空调通风系统中的空气过滤器由进气口、排气口、氢氧化钠溶液过滤器、活性炭过滤器、水雾化器和轴流风机所组成，其作用就是为被动房室内提供新鲜洁净的空气。在空气过滤器内部，通过管路，依次将进气口、氢氧化钠溶液过滤器、活性炭过滤器、水雾化器、轴流风机和排气口相联通；在空气过滤器外部，通过管路，将排气口和被动房室内相联通，进气口和变换式空气进入室相联通；密闭门窗的窗是由三层中空玻璃制造而成，为密闭非活动式，目的是提高其密闭性，使其仅有采光采暖的功能。门为高弹性橡胶密封门；变换式空气进入室装有采暖期和非采暖期空气阀，采暖期空气阀和太阳能采集系统相联通，非采暖期空气阀和大气相联通。
太阳能风能发电系统中的太阳能采集系统，是用玻璃、高透明塑料布等透光材料和骨架，将被动房南向墙面、西向墙面和屋顶三面进行封闭，并形成一个气流从南、西两墙侧底部进入，并通过太阳能的不断加热，不断向屋顶部汇集的热气流容积空间。在屋顶敷设有石英砂层，其作用是通过储蓄和释放太阳热能，使哥氏轮导流塔内的热气流流速尽量趋于稳定。支架采用型钢材料制作而成，为框架结构，支架底部设有横跨屋顶的槽钢大梁；哥氏轮导流塔是用玻璃钢材料制作而成的圆筒喇叭口收缩状过流通道，和支架连接固定在一起，哥氏轮导流塔的下部和太阳能采集系统相联通，出口和大气联通，哥氏轮装置在导流塔内；发电机通过支架装置在哥氏轮上部，风轮的下部；哥氏轮的轴通过下电磁离合器和发电机的下端轴进行联接与分离；风轮装置在支架最上端，风轮的轴通过上电磁离合器和发电机的上端轴进行联接与分离；热泵的冷凝器设置在哥氏轮导流塔底部，热泵的蒸发器器设置在哥氏轮导流塔出口处，目的是将发电后废弃热气流中的热量进行回收。
自动控制系统中的室内温度湿度数模转换器、室内空气质量测试数模转换器和plc控制系统均设置在配电控制箱内，并安装在室内墙壁上，室外风速测试数模转换器安装在支架上部，室外A温度数模转换器安装在哥氏轮导流塔内的下部，室外B温度数模转换器安装在支架的上部，室内温度湿度数模转换器、室内空气质量测试数模转换器、室外A、B温度数模转换器和室外风速测试数模转换器的输出信号作为plc控制系统的输入信号；plc控制系统有plc、交流接触器和主令开关所组成，交流接触器主触头的闭合与分断通过plc进行自动控制，通过多种交流接触器，对空调器、空气过滤器、哥氏轮、风轮、发电机、上下电磁离合器和热泵的运行启闭进行控制。
本实用新型的工作原理是这样的：在采暖期间，首先将联轴器打开，把联轴器下端至下电磁离合器间的轴取出来，利用导流塔出口密封盖将哥氏轮导流塔出口进行密封；打开采暖期空气阀，关闭非采暖期空气阀，使变换式空气进入室和太阳能采集系统相联通。太阳能采集系统采集太阳热能后，热气流容积空间内空气温度升高，这时通过空气过滤器就可以将温度较高的空气，经过除污加湿处理后送入被动房室内。在太阳热能比较充足时，太阳能采集系统采集的热能一方面加热空气，另一方面通过屋顶敷设的石英砂层将多余的热能进行储蓄，当太阳热能不足时进行释放。与此同时，风轮可以将随机产生的风能，通过发电机转换成电能，供给蓄电池储蓄或直接提供给空气过滤器，或供给空调器进行制热，用来补充解决有些情况下单靠太阳能采暖，温度不能达标的问题，或供给被动房室内其它家电使用。在采暖期间哥氏轮停止运行发电，热泵停止运行。
在非采暖期间，首先将导流塔出口密封盖打开，将联轴器及联轴器下端至下电磁离合器间的轴连接好，打开非采暖期空气阀，关闭采暖期空气阀，使变换式空气进入室直接和大气相联通。太阳能采集系统采集太阳热能后，使热气流容积空间内空气温度升高，空气受热膨胀，密度减小，热气流进入哥氏轮导风塔后迅速上升，高速上升的热气流通过哥氏轮时，哥氏轮在哥氏力作用下高速旋转，将热能通过发电机转换成电能，废弃的热气流在通过哥氏轮导风塔出口排出前，热泵蒸发器要对废弃的热气流中的热能进行回收，回收后的热能通过热泵冷凝器释放在哥氏轮导风塔底部，以达到对太阳热能进行循环利用的目的。太阳能采集系统不断采集的太阳热能和回收的热能一起汇集在热气流容积空间内，在太阳热能比较充足时，汇集的热能一方面通过哥氏轮发电，转换成电能，另一方面通过屋顶敷设的石英砂层将多余的热能进行储蓄，当太阳热能不足时进行释放，以达到哥氏轮尽量稳定发电运行。与此同时，风轮也可以将随机产生的风能，通过发电机转换成电能。为了避免没有风力时或晚上及阴雨天没有太阳时，风轮和哥氏轮同时运行时造成的相互影响，通过自动控制系统对以下两种状态进行设置：(1)对于室外风力情况，室外风速测试数模转换器自动将信号输送给plc，当没有风力不能发电时，plc输出信号，通过交流接触器进而控制上电磁离合器和发动机轴分离；当有风力可以发电时，plc输出信号，通过交流接触器进而控制上电磁离合器和发动机轴进行联接。(2)对于太阳能天气情况，室外A、B温度测试数模转换器，分别自动将哥氏导流塔内温度和室外温度信号输送给plc，当没有太阳不能发电时，室外A、B温度测试数模转换器输送给plc的温度差很小的信号，这时plc就会输出信号，通过交流接触器进而控制下电磁离合器和发动机轴分离，同时停止热泵运行；当有太阳可以发电时，室外A、B温度测试数模转换器输送给plc的温度差较大的信号，这时plc就会输出信号，通过交流接触器进而控制下电磁离合器和发动机轴进行联接，同时启动热泵运行。这样处理后使风轮和哥氏轮既可以同时利用同一个发电机发电，又可以在无风力或无太阳时不能同时发电时，消除单一发电运行而对彼此造成转动惯性阻力影响。
在非采暖期间，可以同时利用风能和太阳能两种自然资源，用同一个发电机发电，也可以利用风能和太阳能中的任何一种自然资源单独发电，发出来的电能供给蓄电池储蓄或直接提供给空气过滤器，或供给空调器进行制冷，或供给被动房室内其它家电使用。
自动控制系统根据室内温度、湿度、氧气及pm2.5、二氧化碳含量等参数的设定指标，通过温度湿度数模转换器、室内空气质量测试数模转换器和plc控制系统，实现对空调器、空气过滤器运行启闭进行控制。使被动房室内温度、湿度、氧气及pm2.5、二氧化碳含量等参数，完全靠风力、太阳能自然绿色资源，常年保持在环保舒适的范围内。与此同时，还可以利用风力、太阳能自然绿色资源，为被动房室内家电供电。
该实用新型具有一定的新颖性，具体体现在在申请日以前没有同样的发明或者实用新型，在国内外出版物上公开发表过，在国内外公开使用过或者以其它方式为公众所知，也没有同样的发明或实用新型由他人向专利局提出过申请并且记载在申请日以后公布的专利申请文件中。
该实用新型也具有一定的创造性，具体体现在在申请日以前，国内外目前被动房仅限于采用活动密封门窗、提高墙体保温性能等技术，使室内能耗降低。该实用新型将太阳能、风能开发利用技术，和被动房保温、暖通技术、空气净化技术以及自动控制技术进行有机结合，完全依靠风力、太阳能自然绿色资源，使被动房室内常年自动保持在环保舒适的生活环境中。与此同时，还可以利用风力、太阳能自然绿色资源，为被动房室内家电供电。该实用新型和目前国内外普遍采用的被动房技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。
该实用新型也具有一定的实用性，具体体现在该实用新型能够制造或者使用，并且能够产生以下积极有益的效果：
(1)该实用新型利用风力、太阳能作为被动房室内采暖、制冷、空气净化以及其他家电的动力能源，从根本上改变了被动房依靠外来输送电能或热能的基本运行模式。不仅可以节省大量电网电力资源，供热网络热能资源，而且还可以有效降低燃煤燃气造成的环境污染，使被动房运行成本大幅度降低。
(2)该实用新型不仅可以有效减轻雾霾严重地区对被动房室内的空气污染，还可以保持室内事宜舒适的空气湿度。
(3)该实用新型由于窗子采用三层中空玻璃密闭保温，且为固定式结构，仅限于采光采暖功能，没有换气通风功能。从而不仅大幅降低了窗子的造价，也大幅度提高了密闭保温效果。
(4)该实用新型由于采用了plc电气自动控制技术，被动房运行体现了高度的生态化和智能化。
(5)该实用新型可广泛应用于农村、城镇，可以用于高层被动房，也可用于多层被动房，还可以用于农村平房被动房；尤其适合应用于风力资源、太阳能资源充足地方。
附图说明
图1是本实用新型实施例立面剖视图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1中哥氏轮(8)的立面剖视图。
图4是图3中A—A的平面剖视图。
图中，1.风轮 2.上电磁离合器 3.发电机 4.联轴器 5.下电磁离合器 6.热泵蒸发器 7.哥氏轮导流塔 8.哥氏轮 8-1.轮外壳 8-2.叶片 8-3.轮毂 9.支架 10.透光材料 11.石英砂层 12.屋顶 13.空调器 14.窗 15.进风通道 16.门 17.配电控制箱 18.室内换气进风口 19.变换式空气进入室 20.空气过滤器 20-1.氢氧化钠溶液过滤器 20-2.活性炭过滤器 20-3.水雾化器 20-4.轴流风机 21-1.蓄电池 21-2.逆变器 21-3.整流器 22.热泵冷凝器 23.室外 A温度湿度数模转换器、24.室外B温度湿度数模转换器 25.室外风速测试数模转换器 26.导流塔出口密封盖
具体实施方式
在图中，风轮(1)、上电磁离合器(2)、下电磁离合器(5)、发电机(3)、联轴器(4)、热泵蒸发器(6)、水雾化器(20-3)、轴流风机(20-4)、热泵冷凝器(22)、屋顶(12)、空调器(13)、蓄电池(21-1)、逆变器(21-2)、整流器(21-3)、室外A温度湿度数模转换器(23)、室外B温度湿度数模转换器(24)和室外风速测试数模转换器(25)均为标准产品部件。哥氏轮导流塔(7)是用玻璃钢材料制作而成的圆筒喇叭口收缩状过流通道，下面直径大，越往上直径逐渐缩小，和支架连接固定在一起，哥氏轮导流塔的下部和太阳能采集系统相联通，出口和大气联通。哥氏轮(8)由哥氏轮外壳(8-1)、叶片(8-2)、轮毂(8-3)用铸钢整体制作而成，轴(8-4)用碳素钢铸制作而成，和哥氏轮(8)焊接在一起。哥氏轮(8)装置在导流塔(7)内；发电机(3)通过支架(9)装置在哥氏轮(8)上部，风轮(1)的下部；支架(9)采用型钢材料制作而成，为框架结构，支架底部设有横跨屋顶的槽钢大梁；哥氏轮的轴(8-4)通过下电磁离合器(5)和发电机(3)的下端轴进行联接与分离；风轮(1)装置在支架(9)最上端，风轮(1)的轴通过上电磁离合器(2)和发电机(3)的上端轴进行联接与分离；热泵的冷凝器(22)设置在哥氏轮导流塔(7)底部，热泵的蒸发器(6)设置在哥氏轮导流塔(22)出口处，目的是将发电后废弃热气流中的热量进行回收。透光材料(10)采用玻璃或高透光塑料布，通过骨架，将被动房南向墙面、西向墙面和屋顶三面进行封闭，并形成一个气流从南、西两墙侧底部进入，并通过太阳能的不断加热，不断向屋顶部汇集的热气流容积空间。进风通道(15)设置在动房南向墙面和西向墙面的底部。石英砂层(11)敷设在屋顶(12)上面，在石英砂层(11)上表面浇注一层沥青。屋顶(12)就是一般屋顶加装横跨屋顶的槽钢大梁。空调器(13)装设在被动房室内。密闭门窗的窗(14)是由三层中空玻璃制造而成，门(16)为高弹性橡胶密封门；配电控制箱(17)由钢板制作而成，将室内温度湿度数模转换器、室内空气质量测试数模转换器和plc控制系统均设置在配电控制箱(17)内，并安装在室内墙壁上。室内换气进风口(18)设置在被动房室内，通过管道，和空气过滤器(20)排气口相联通。变换式空气进入室(19)由玻璃钢材料制作而成，设置在屋顶(12)北向墙一侧，变换式空气进入室(19)装有采暖期和非采暖期空气阀，采暖期空气阀和太阳能采集系统相联通，非采暖期空气阀和大气相联通。空气过滤器(20)由进气口、排气口、氢氧化钠溶液过滤器(20-1)、活性炭过滤器(20-2)、水雾化器(20-3)和轴流风机(20-4)所组成，在空气过滤器(20)内部，通过管路，依次将进气口、氢氧化钠溶液过滤器(20-1)、活性炭过滤器(20-2)、水雾化器(20-3)、轴流风机(20-4)和排气口相联通；在空气过滤器(20)外部，通过管路，将排气口和被动房室内换气进风口(18)相联通，进气口和变换式空气进入室(19)相联通；氢氧化钠溶液过滤器(20-1)由玻璃钢制作而成，装有氢氧化钠溶液，活性炭过滤器(20-2)由玻璃钢制作而成，装有活性炭。将整流器(21-3)、蓄电池(21-1)和逆变器(21-2)串联连接后，和发电机并联，设置在房屋顶(12)部。室外风速测试数模转换器(25)安装在支架(9)上部，室外A温度数模转换器(23)安装在哥氏轮导流塔(7)内的下部，室外B温度数模转换器(24)安装在支架(9)的上部。导流塔出口密封盖(26)由钢板制作而成，在周边设置有橡胶密封圈。
室内温度湿度数模转换器、室内空气质量测试数模转换器、室外A温度数模转换器(23)、B温度数模转换器(24)和室外风速测试数模转换器(25)的输出信号作为plc控制系统的输入信号；plc控制系统有plc、交流接触器和主令开关所组成，交流接触器主触头的闭合与分断通过plc进行自动控制，通过多种交流接触器，对空调器(13)、空气过滤器(20)、哥氏轮(8)、风轮(1)、发电机(3)、上电磁离合器(2)、下电磁离合器(5)和热泵的运行启闭进行控制。
在上述图示中，虽然列举了本实用新型较佳实施例进行了说明，但众所周知，不应由该实施例反而限制了本实用新型的权利保护范围，亦即，任何熟悉该实用新型创新点的工程技术科学研究人员，若应用本实用新型主要之特征，进行若干细节的变动，皆仍应属于本实用新型的专利保护范围。