本发明涉及沙漠生存技术领域，具体为节水人居生态系统。
背景技术：
人类为了能适应外星球极端环境下的生存，设计了生物圈1号、2号，而地球上的极端环境，也完全可以借鉴生物圈1号、2号的设计，设计一个以农业为根基的人居生态系统，但沙漠最大的问题就在于水，其他的空气、阳光甚至一些物质都可以实现与外界环境的交换，在沙漠中建立节水型生态系统，就是建立水的封闭循环的生产者、分解者与消费者，构成一个人可以生活的完整的生态系统，不过气体、水、物质都可以与外界进行交换，这个系统我们需要解决低成本、可持续的节水、控温、调湿问题，这是一个挑战，现有技术中解决栽培植物在沙漠环境下的隔热、保水、防渗与透气问题，虽然装置较小，易于携带，但是并没有很好的解决高温与保水问题，更没有解决人们的居住问题，很多沙漠国家采取的技术，比如滴灌技术，仍然是需要消耗较多水源，要开发广大的沙漠地区，需要更加节水的生产与生活方式，为此，我们提出水人居生态系统。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供节水人居生态系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：节水人居生态系统，包括建筑设计、气体交换系统、内部循环温控湿控系统、电力系统、水循环利用系统和沼气池，
建筑设计为：阳面及顶面用玻璃，侧面隔热且不透气的建筑材料，背阳面用辐射制冷双层结构板材；
气体交换系统：包括呼气通道和吸气通道，且呼气通道为：气体交换前内部气体——冷凝——海绵吸水——硅胶吸水——化学吸水——放出，吸气通道为：外部气体——紫外与臭氧消毒——温控装置——吸过水的硅胶——吸过水的海绵层；
内部循环温控湿控系统为：中央监控——升温系统——集中阳光——化学储能，降温系统——辐射制冷，且降温与湿度调控相联系，湿度调控与空气质量相联系，同时，空气质量为冷凝——物理吸水——消毒；
电力系统为：中央监控——升温系统——集中阳光——化学储能；
水循环利用系统为：水的半封闭交换，玻璃顶，橡胶底加玻璃纤维筑底，上加10-50cm土壤层，层下的积水回流系统流至池塘或水田，净化处理后进入生活用水系统，辐射制冷冷凝获得蒸发水汽成水，以及夜晚空气到达玻璃屋顶的自然凝水，通过屋顶玻璃的沟槽引入清水池，作为饮用水来源，外壁经过降雨之后，通过外壁沟槽收集雨水，雨水回流并被吸入封闭空间内，储存待用；
沼气池：植物动物排泄物残渣冬季沼气发酵。
优选的，所述建筑设计为双层门设计，双层门后一个比较大的空间，通过该空间时，气体通过吸水硅胶的去湿与加湿处理，再与外界或内部接通，同时，建筑设计还包括内部负压的空间系统和水汽散失的检测系统，气压低于大气压0.1％-1％，气压高过大气压的99.9％即开始工作，由吸气泵通过呼气通道排出而维持低气压，其风速在0.25～0.5m/s之间，无涡流的微风状态；水汽散失的检测系统针对不可避免的意外设立，内部保持低压，如果24-48h内低压无法维持，意味着装置有损伤，用风车法检测，查找损伤部位。
优选的，所述气体交换系统还包括气体的内部外部循环检测系统，气体内部保持低于大气压0.001大气压，否则鼓出气体，过滤留下水汽，主要测定管空气中氧气与二氧化碳的浓度，内部调节配合化学合成与分解或启动呼吸系统。
优选的，所述气体交换系统中的海绵吸水前还需要经过臭氧水体消毒并回收，物理吸水为蒙脱石吸水，化学吸水为无水氯化钴、无水硫酸铜、无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水硫酸锌、无水碳酸钠、无水碳酸钾或无水氯化钙中的一种或多种，且吸过水的硅胶来源于呼气通道。
优选的，所述内部循环温控湿控系统的化学储能为低熔点金属或低硬度石英砂，温度控制为辐射制冷薄膜与易导热金属（铝、铁、铜及其合金）紧密贴合，分布在建筑物背阳侧，导热金属内部中空，每隔1-5cm分布一张120-220目的一导热材料金属网，内部通空气，作为内部空气循环的冷气来源，同时可以获得冷凝水，并配合常规空调制冷，升温用太阳能蓄热，冷凝获得蒸发水汽成水，并采用热声技术制冷。
优选的，所述电力系统中的化学储能为低熔点金属或低硬度石英砂。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过对各种现有技术的充分组合利用，尤其是采用负压和气体交换系统，使空气中的水汽每年的损失率仅仅有5-20％，再加上沙漠地区每年200-500ml的降水量，补充损失的水量即可满足每年的需要，而用辐射制冷与太阳能发电，基本可以满足我国沙漠地区人们的生产生活需求，使沙漠的大面积被使用成为可能，而且本发明创造了一个温室系统，对那些喜温喜水的植物也提供了一个很好的空间，成为北方的江南，最后也给人们的生活提供了一个半封闭而且温度、湿度适合的空间，成为人们生活、旅游的良好憩息地。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
节水人居生态系统，包括建筑设计、气体交换系统、内部循环温控湿控系统、电力系统、水循环利用系统和沼气池，
建筑设计为：阳面及顶面用玻璃，侧面隔热且不透气的建筑材料，背阳面用辐射制冷双层结构板材；
气体交换系统：包括呼气通道和吸气通道，且呼气通道为：气体交换前内部气体——冷凝——海绵吸水——硅胶吸水——化学吸水——放出，吸气通道为：外部气体——紫外与臭氧消毒——温控装置——吸过水的硅胶——吸过水的海绵层；
内部循环温控湿控系统为：中央监控——升温系统——集中阳光——化学储能，降温系统——辐射制冷，且降温与湿度调控相联系，湿度调控与空气质量相联系，同时，空气质量为冷凝——物理吸水——消毒；
电力系统为：中央监控——升温系统——集中阳光——化学储能；
水循环利用系统为：水的半封闭交换，玻璃顶，橡胶底加玻璃纤维筑底，上加10-50cm土壤层，层下的积水回流系统流至池塘或水田，净化处理后进入生活用水系统，辐射制冷冷凝获得蒸发水汽成水，以及夜晚空气到达玻璃屋顶的自然凝水，通过屋顶玻璃的沟槽引入清水池，作为饮用水来源，外壁经过降雨之后，通过外壁沟槽收集雨水，雨水回流并被吸入封闭空间内，储存待用；
沼气池：植物动物排泄物残渣冬季沼气发酵，可提供温度，夏季太阳能做饭。
通过对各种现有技术的充分组合利用，尤其是采用负压和气体交换系统，使空气中的水汽每年的损失率仅仅有5-20％，再加上沙漠地区每年200-500ml的降水量，补充损失的水量即可满足每年的需要，而用辐射制冷与太阳能发电，基本可以满足我国沙漠地区人们的生产生活需求，使沙漠的大面积被使用成为可能，而且本发明创造了一个温室系统，对那些喜温喜水的植物也提供了一个很好的空间，成为北方的江南，最后也给人们的生活提供了一个半封闭而且温度、湿度适合的空间，成为人们生活、旅游的良好憩息地。
建筑设计为双层门设计，双层门后一个比较大的空间，通过该空间时，气体通过吸水硅胶的去湿与加湿处理，再与外界或内部接通，同时，建筑设计还包括内部负压的空间系统和水汽散失的检测系统，气压低于大气压0.1％-1％，气压高过大气压的99.9％即开始工作，根据伯努利原理，维持这个范围内的压力几乎不会导致室内气体的溢出，由吸气泵通过呼气通道排出而维持低气压，其风速在0.25～0.5m/s之间，无涡流的微风状态；水汽散失的检测系统针对不可避免的意外设立，内部保持低压，如果24-48h内低压无法维持，意味着装置有损伤，用风车法检测，查找损伤部位。
气体交换系统还包括气体的内部外部循环检测系统，气体内部保持低于大气压0.001大气压，否则鼓出气体，过滤留下水汽，主要测定管空气中氧气与二氧化碳的浓度，内部调节配合化学合成与分解或启动呼吸系统。
气体交换系统中的海绵吸水前还需要经过臭氧水体消毒并回收，物理吸水为蒙脱石吸水，化学吸水为无水氯化钴、无水硫酸铜、无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水硫酸锌、无水碳酸钠、无水碳酸钾或无水氯化钙中的一种或多种，且吸过水的硅胶来源于呼气通道。
内部循环温控湿控系统的化学储能为低熔点金属或低硬度石英砂，用于昼夜，照明和发电，温度控制为辐射制冷薄膜与易导热金属（铝、铁、铜及其合金）紧密贴合，分布在建筑物背阳侧，导热金属内部中空，每隔1-5cm分布一张120-220目的一导热材料金属网，内部通空气，作为内部空气循环的冷气来源，同时可以获得冷凝水，并配合常规空调制冷，升温用太阳能蓄热，冷凝获得蒸发水汽成水，并采用热声技术制冷，针对夏季的高温，夏季沙漠温度达到50-60摄氏度，降温很有必要，用遮阳棚配合辐射制冷，80％情况下能满足需求，如果不行，加用常规空调降温，冬季5～-5摄氏度，玻璃墙幕可降低辐射，周围阳光反射，就可以达到合适的温度。
电力系统中的化学储能为低熔点金属或低硬度石英砂，用于昼夜，照明和发电，且太阳能发电，适当化学储存电力即可满足需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.节水人居生态系统，包括建筑设计、气体交换系统、内部循环温控湿控系统、电力系统、水循环利用系统和沼气池，其特征在于：
建筑设计为：阳面及顶面用玻璃，侧面隔热且不透气的建筑材料，背阳面用辐射制冷双层结构板材；
气体交换系统：包括呼气通道和吸气通道，且呼气通道为：气体交换前内部气体——冷凝——海绵吸水——硅胶吸水——化学吸水——放出，吸气通道为：外部气体——紫外与臭氧消毒——温控装置——吸过水的硅胶——吸过水的海绵层；
内部循环温控湿控系统为：中央监控——升温系统——集中阳光——化学储能，降温系统——辐射制冷，且降温与湿度调控相联系，湿度调控与空气质量相联系，同时，空气质量为冷凝——物理吸水——消毒；
电力系统为：中央监控——升温系统——集中阳光——化学储能；
水循环利用系统为：水的半封闭交换，玻璃顶，橡胶底加玻璃纤维筑底，上加10-50cm土壤层，层下的积水回流系统流至池塘或水田，净化处理后进入生活用水系统，辐射制冷冷凝获得蒸发水汽成水，以及夜晚空气到达玻璃屋顶的自然凝水，通过屋顶玻璃的沟槽引入清水池，作为饮用水来源，外壁经过降雨之后，通过外壁沟槽收集雨水，雨水回流并被吸入封闭空间内，储存待用；
沼气池：植物动物排泄物残渣冬季沼气发酵。
2.根据权利要求1所述的节水人居生态系统，其特征在于：所述建筑设计为双层门设计，双层门后一个比较大的空间，通过该空间时，气体通过吸水硅胶的去湿与加湿处理，再与外界或内部接通，同时，建筑设计还包括内部负压的空间系统和水汽散失的检测系统，气压低于大气压0.1％-1％，气压高过大气压的99.9％即开始工作，由吸气泵通过呼气通道排出而维持低气压，其风速在0.25～0.5m/s之间，无涡流的微风状态；水汽散失的检测系统针对不可避免的意外设立，内部保持低压，如果24-48h内低压无法维持，意味着装置有损伤，用风车法检测，查找损伤部位。
3.根据权利要求1所述的节水人居生态系统，其特征在于：所述气体交换系统还包括气体的内部外部循环检测系统，气体内部保持低于大气压0.001大气压，否则鼓出气体，过滤留下水汽，主要测定管空气中氧气与二氧化碳的浓度，内部调节配合化学合成与分解或启动呼吸系统。
4.根据权利要求1所述的节水人居生态系统，其特征在于：所述气体交换系统中的海绵吸水前还需要经过臭氧水体消毒并回收，物理吸水为蒙脱石吸水，化学吸水为无水氯化钴、无水硫酸铜、无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水硫酸锌、无水碳酸钠、无水碳酸钾或无水氯化钙中的一种或多种，且吸过水的硅胶来源于呼气通道。
5.根据权利要求1所述的节水人居生态系统，其特征在于：所述内部循环温控湿控系统的化学储能为低熔点金属或低硬度石英砂，温度控制为辐射制冷薄膜与易导热金属（铝、铁、铜及其合金）紧密贴合，分布在建筑物背阳侧，导热金属内部中空，每隔1-5cm分布一张120-220目的一导热材料金属网，内部通空气，作为内部空气循环的冷气来源，同时可以获得冷凝水，并配合常规空调制冷，升温用太阳能蓄热，冷凝获得蒸发水汽成水，并采用热声技术制冷。
6.根据权利要求1所述的节水人居生态系统，其特征在于：所述电力系统中的化学储能为低熔点金属或低硬度石英砂。
技术总结