CN102080857B - 一种调节室内温度的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节室内温度的系统及方法，可以包括：在室外温度较低时，利用室外空气作为换热介质：将室外的空气导入埋在地下一定深度的导气管道，利用导气管道周围的土壤温度调节管道内的空气温度，并将管道内经过降温后的空气送入室内，旨在利用经降温的低温空气直接对室内的高温降温；在室外温度较高时，不再用室外空气作换热介质而是通过“内循环”方式降温，将室内的低温空气又回送到地下管道再进行降温，尔后又将之引入室内。通过这种“内循环”方式不需要一直引入温度较高的室外空气作为换热介质，因此，不会对地下土壤造成负担，也没有过多的热量积累，并且无需利用地下水和地表水资源就能提高系统换热效率，省去空调。

Description

一种调节室内温度的系统及方法

技术领域

本发明涉及土建、暖通及机工电子技术领域，特别涉及一种调节室内温度的系统及方法。

背景技术

目前，利用“地热”资源实现室内温度控制的方式有三种：①利用地下水资源方式；②利用地表水资源（如池塘、水坝或河道）方式；③垂直/水平Ｕ型地埋实心土壤耦合管方式。上述三种方式均是利用地浅表层下一定深度的土壤温度长年稳定不变的特性，可以将室内的热量与地浅表下的热量进行交换，在室内温度高于室外土壤温度时，表现为降温；而在室内温度低于室外土壤温度时，表现为升温。

现有的方法存在如下缺陷：①换热效率较低。由于通常情况下，室内的温度通常要比室外高出10多度，因此，交换到地下的热量将会很多，会导致地下的温度急骤上升、温度逐天增高，进而导致白天集聚过多的热量不易散发，甚至不能实现降温，造成整个系统瘫痪；②地下水资源匮乏。很多基站建于水资源匮乏地区，同时抽取地下水也易污染环境、破坏地质结构，极易造成地质下陷，现在欧美等待发达国家已不采用该方式；③绝大多数基站周围没有可用的池塘、水坝或河道，无法利用地表水资源实现温度控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种调节室内温度的系统及方法，无需利用地下水和地表水资源就能提高系统换热效率，旨在省去空调。

本发明实施例提供的调节室内温度的系统，包括：

埋入地下的导气管道，其进气口连接至室外，出气口连接至室内，用于利用导气管道周围的土壤的温度调节进入管道空气的温度，并将经过调节的空气送入室内；以及循环管道，其进气口连接至室内，出气口连接至导气管道的进气口，用于将室内空气送入导气管道；

储水缸，用于储水；

与地面储水缸相连同时又与导气管道相连的循环水冷箱，其箱内装有若干根弯曲的水管，导气管里的空气流进该水冷箱并包绕水管外壁流动，实现水管里流动的、来自储水缸的水与导气管道中空气的热交换，调节导气管道中空气的温度；

与循环水冷箱相连的土壤耦合散热管，通过水管里流动的、来自储水缸的水与周围土壤的热交换，实现对循环水冷箱里水管温度的调节；

与土壤耦合散热管和储水缸相连的水泵，用于将土壤耦合散热管中的水泵回储水缸中。

本发明另一个实施例提供的调节室内温度的系统，包括：

埋入地下的导气管道，其第一进气口连接至室外，第二进气口连接至室内，出气口连接至室内，用于利用管道周围的土壤调节进入管道空气的温度，并将经过调节的空气送入室内：

双功能风闸门，位于导气管道的第一进气口和第二进气口之间，在允许室外空气进入导气管道时，阻断室内空气进入导气管道；在允许室内空气进入导气管道时，阻断室外空气进入导气管道；

储水缸，用于储水；

与地面储水缸相连同时又与导气管道相连的循环水冷箱，其箱内装有若干根弯曲的水管，导气管里的空气流进该水冷箱并包绕水管外壁流动，实现水管里流动的、来自储水缸的水与导气管道中空气的热交换，调节导气管道中空气的温度；

与循环水冷箱相连的土壤耦合散热管，通过水管里流动的、来自储水缸的水与周围土壤的热交换，实现对循环水冷箱里水管温度的调节；

与土壤耦合散热管和储水缸相连的水泵，用于将土壤耦合散热管中的水泵回储水缸中。

其中，所述导气管道是U形或蛇形的。

上述系统可以进一步包括：双功能风闸门，位于导气管道的进气口，用于允许或者阻断室外部空气进入导气管道或循环管道。

上述系统还可以进一步包括：风机，位于循环管道的进气口，用于将室内空气导入循环管道。

上述系统还可以进一步包括：风机，位于导气管道的进气口，用于将室内空气导入导气管道。

上述系统还可以进一步包括：导热管道，其进气口位于设备机架顶部，其出气口装于到墙体洞内；第二风机，位于导热管道的出气口，用于将机架上方的热气通过导热管道导出室外。

上述系统还可以进一步包括：水质滤网，用于对进入循环水冷箱的水进行过滤。

上述系统还可以进一步包括：进一步包括：覆盖于地下导气管道上地表面的绿植隔热层。

上述系统还可以进一步包括：进一步包括：覆盖于屋顶及周围的隔热层。

上述系统还可以进一步包括：进一步包括：散热管，埋在导气管道周围，用于将地下积蓄的热量散发出来。

上述系统还可以进一步包括：进一步包括：包裹导气管道周围且疏松的混合土壤层。

上述系统还可以进一步包括：进一步包括：包裹导气管道的用沙子、土石和水填充的保水池。

上述系统还可以进一步包括：进一步包括：为防止极限高温，室内还用压缩机。

本发明实施例所述的调节室内温度的方法，包括：将室内空气导入埋在地下的导气管道，利用导气管道周围的土壤的温度调节进入管道空气的温度，并将经过调节的空气送回室内；

将储水缸中的水导入与导气管道连接的循环水冷箱，通过其内水管流动的水与导气管道中空气进行热交换，调节导气管道中空气的温度；

将循环水冷箱中的水导入土壤耦合散热管，通过其中流动的水与周围土壤进行热交换，调节土壤耦合散热管中流动的水的温度；以及

将土壤耦合散热管中的水泵入储水缸。

上述方法可以进一步包括：将设备的热空气导入导热管道，并通过导热管道导出室外。

上述方法还可以进一步包括：将储水缸中的水导入与导气管道连接的循环水冷箱，通过其内水管流动的水与导气管道中空气进行热交换，调节导气管道中空气的温度；将储水缸中的水导入土壤耦合散热管，通过其中流动的水与周围土壤进行热交换，调节土壤耦合散热管中流动的水的温度；以及将土壤耦合散热管中的水泵入储水缸。

在本发明的中，在室外温度较低（例如30摄氏度以下）时，利用室外空气作为换热介质，将室外的空气导入埋在地下一定深度的导气管道，利用导气管道周围的土壤温度调节管道内的空气温度，并将管道内经过降温后的空气送入室内，旨在利用经降温的低温空气直接对室内的高温降温；而在室外温度较高时，不再用室外空气作换热介质而是通过“内循环”方式降温，将室内的低温空气又回送到地下管道再进行降温，尔后又将之引入室内。通过这种“内循环”方式不需要一直引入温度较高的室外空气作为换热介质，因此，不会对地下土壤造成负担，也没有过多的热量积累，并且无需利用地下水和地表水资源就能提高系统换热效率，省去空调。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明实施例所述的调节室内温度的系统的内部结构示意图；

图2显示了将导气管道与循环管道合二为一时，导气管道进气口的示意图；

图3为本发明实施例所述的导热管道示意图；

图4为本发明实施例所述的调节室内温度的系统示意图；

图5显示了本发明一个较佳实施例的调节室内温度系统的结构；

图6显示了本发明较佳实施例所述的调节室内温度系统结构的平面图。

具体实施方式

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种调节室内温度的系统。本实施例所述的调节室内温度的系统利用“内循环”的方式控制室内部的温度，通常用于为室内降温。

图1为本实施例所述的调节室内温度的系统的内部结构示意图。如图1所示，该系统主要包括：

埋入地下的导气管道1，其进气口连接至室外，出气口连接至室内，用于利用导气管道周围的土壤的温度调节进入管道空气的温度，并将经过调节的空气送入室内；

循环管道2，其进气口连接至室内，出气口连接至导气管道1的进气口，用于将室内部的空气送入导气管道1的进气口。

为了有效调节导气管道1内部空气的温度，埋入地下的导气管道1应该是弯曲的。较佳地，导气管道1是U形或蛇形的。导气管道1的出气口对准室内对温度值要求较苛刻的设备，另外，还可以在导气管道的出气口处安装一个风机，用于将导气管道1内的低温空气导入室内。

从图1所述系统的内部结构可以看出，上述“内循环”方式具体为：将室内部的空气导入循环管道2，通过循环管道2道回流到埋入地下的导气管道1进行温度调节，例如进行降温；然后，再经由导气管道1重新回流到室内对室内的温度进行调节。通过反复循环，使室内部形成能满足设备需求的温度。在室外温度较高的情况下，这种“内循环”方式不需要引入温度较高的室外空气作为换热介质，因此，不会对地下土壤造成负担，没有过多的热量积累。也就是说，本发明实施例所述的“内循环”非常环保、节能。

为了将室外的空气和进行“内循环”的空气进行隔离，上述系统可以进一步包括：

第一风闸门11，位于导气管道1的进气口，用于允许或者阻断室外部空气进入导气管道1。

更进一步，为了隔绝室内的空气进入循环管道2，可以在循环管道2的进气口处增加另一风闸门，即第二风闸门12，用于允许或者阻断室内部空气流入循环管道2。

另外，为了使室内空气顺利进入循环管道2，还可以在循环管道2的进气口处增加一个风机13，用于将室内部空气导入循环管道2。

实际工程中，为了节约成本，可将导气管道1与循环管道2道合二为一，此时导气管道1有两个进气口，其中第一进气口既连接至室外，第二进气口连接至室内，并且使用双功能风闸门14将导气管道1连接室外的第一进气口和连接室内的第二进气口相互隔开，在允许室外空气进入导气管道1时，阻断室内部空气进入导气管道1；而在允许室内部空气进入导气管道1时，阻断室外空气进入导气管道1。图2显示了将导气管道1与循环管道2道合二为一时，导气管道1进气口的示意图。如图2所示，此时，通过风机13，室内的空气将直接通过进气口导入导气管道1，并经过导气管道1的温度调节后流回室内。

通过上述装置，在室外温度较低（例如30摄氏度以下）时，利用室外空气作为换热介质，将室外的空气导入埋在地下一定深度的导气管道，利用导气管道周围的土壤温度调节管道内的空气温度，并将管道内经过降温后的空气送入室内，旨在利用经降温的低温空气直接对室内的高温降温；而在室外温度较高时，不再用室外空气作换热介质而是通过“内循环”方式降温，将室内的低温空气又回送到地下管道再进行降温，尔后又将之引入室内。通过这种“内循环”方式不需要一直引入温度较高的室外空气作为换热介质，因此，不会对地下土壤造成负担，也没有过多的热量积累，并且无需利用地下水和地表水资源就能提高系统换热效率，省去空调。

此外，为了充分地利用宝贵的室内低温空气、使“内循环”的效果最佳，不能让设备发出的热量密漫在室内，因此，在本发明的实施例中，可以进一步在设备的机架顶部加装一个导热管道3，如图3所示，导热管道3的进气口位于设备的机架顶部，其出气口连接到房屋墙体的洞中，同时在出气口处使用一个第二风机4将机架上方的热气导出到室外。进一步，如图3所示，导热管道3可以通过管道固定杆15与房屋的屋顶进行固定。

为了更加有效地调节导气管道1内部空气的温度，特别是在室内部温度较高的情况下，为了对更快地降低室内的温度，可以在上述系统中设置水冷装置。图4显示了本实施例所述的包括水冷装置的调节室内温度的系统示意图。如图4所示，上述水冷装置包括进一步在房屋旁边挖建一用于储水的储水缸（罐）5，在地下预埋与储水缸（罐）5相连的土壤耦合散热管6和循环水冷箱7，其箱内装有至少一根弯曲的水管，导气管里的空气流进该循环水冷箱7并包绕水管外壁流动，实现水管里流动的、来自储水缸的水与导气管道1中空气的热交换，调节导气管道1中空气的温度；与循环水冷箱7相连的土壤耦合散热管6，通过水管里流动的、来自储水缸的水与周围土壤的热交换，实现对循环水冷箱7里水管温度的调节。此外，储水缸（罐）5内还可以设置有水泵8，例如轻型水泵，用于将土壤耦合散热管中的水泵入储水缸（罐）5中。水泵8是否长时间通电、工作或循环水是否需要循环流动，主要是根据导气管道1的出气口处的温度而定，若温度高于系统设定值，则控制系统启动水泵8工作，启动水冷装置进行二次降温。根据连通器原理，储水缸（罐）5的水压将循环水管里的水压回并接近储水缸（罐）5的水面，此时，水泵8便能很轻松地将管子里的水提到储水缸（罐）5里、弥补该段压力差，完成水的循环。上述水冷装置包括还可以包括水质滤网9，用于对进入循环水冷箱7的水进行过滤。

由于上述方案不需将地下水抽到高高的地面，因此更为节能。此外，上述方案也不会对地下水资源、土质结构（或引起地面沉降）造成任何改变、破坏。

为了防止持续天干无雨以及极限高温情况下出现室内温度过高的情况，本发明的实施例所述的系统还可以进一步包括在室内加装的备用压缩机16，用于在持续天干无雨以及极限高温情况下为室内降温。

另一方面，为防止阳光长时间直射地面而引起地下温度升高，可以在对应地下导气管道1的地表面覆盖隔热层，例如可以在对应地下导气管道1的地表面覆盖一层绿色植物，例如花或草等，或者设置蓄水池蓄积雨水、便于管道散热。

为了大大减少太阳直射对房屋带来的额外高温，通过在屋顶及周围覆盖隔热层，例如使用聚苯乙炔、聚氨酯泡沫塑料等成本低廉、防腐、轻质阻燃、抗震性好的隔热材料。

另外，对于通信基站而言，由于规定蓄电池温度低于28℃，因此，从室内每天交换到地下的热量必须释放、不能积聚，否则，地下的温度会逐天增高，最后会因地下温度过高而使整个系统不能使用。为此，在本实施例所述的系统基础之上提出了多种为室外部土地散热的方案，这些方案可以单独或者组合使用：

第一种方案：

在上述系统中进一步设置散热管10，埋入地热交换处，即埋有导气管道1的土地中，以便在夜晚温度较低时能将地下的热量散发出来。

第二种方案：

在埋入导气管道1后，回填土石时，采用疏松、易导热的混合土质回填至导气管道1周围，即在导气管道1周围采用疏松、易导热的混合土壤层包裹，可将地下热量有效地散出。

第三种方案：

为了防止因长时间天干、无雨等高温天气而使地热无法排出，可以地下管道周围设置保水池，用于积蓄雨水，同时用沙子、土石和水等的混合材料填充保水池并将导气管道1包裹。如此，可以帮助地下管道的快速降温，即使在天干无雨时，保水池中水份蒸发时可将地热量带出、散发，以使地温不致于升高。

图5显示了本发明一个较佳实施例的调节室内温度系统的结构。如图5所示，在图5所示的系统中，室内空气由风机导入循环管道2，并通过循环管道2进入导气管道1，通过与周围土壤以及循环水冷箱7中的水进行热交换之后流回到室内，对室内的设备，例如蓄电池箱中的蓄电池组进行降温。室内的热空气还可以进一步通过风机排出室外。在导气管道1的周围覆盖疏松土壤，其他地方可以是普通土壤，并通过地下散热管10实现室外土地的散热。压缩机16用于在持续天干无雨以及极限高温情况下为室内降温。

图6显示了本发明较佳实施例所述的调节室内温度系统结构的平面图。如图6所示，室内空气由可直接导入导气管道1和循环管道2合一后的一个导气管道，并通过与周围土壤进行热交换之后流回到室内，对室内的设备，例如蓄电池组进行降温。为了延长导气管道1的有效长度，导气管道1可以采用蛇形管道。还可以利用散热管10为导气管道1周围的土壤散热。另外，室内积蓄的热空气还可以通过设备机架上方的导热管道3以及第二风机4导出室外。

本发明的实施例还提供了一种调节室内温度的方法，包括：将室内空气导入埋在地下的导气管道，利用导气管道周围的土壤的温度调节进入管道空气的温度，并将经过调节的空气送回室内。

本实施例所述的方法可以进一步包括：将设备机架顶部的热空气导入导热管道，并通过导热管道导出室外。

本实施例所述方法还可以进一步包括：将储水缸中的水导入与导气管道相连的循环水冷箱，通过其中流动的水与导气管道中空气的热交换调节导气管道中空气的温度；将循环水冷箱中的水导入土壤耦合散热管，通过其中流动的水与周围土壤的热交换调节土壤耦合散热管中流动的水的温度；以及将土壤耦合散热管中的水泵入储水缸。

为了防止持续天干无雨以及极限高温情况下出现室内温度过高的情况，本发明的实施例还可以进一步在室内加装备用压缩机，用于在持续天干无雨以及极限高温情况下为室内降温。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神、理念和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种调节室内温度的系统，其特征在于，包括：

埋入地下的导气管道，其进气口连接至室外，出气口连接至室内，用于利用导气管道周围的土壤温度调节进入管道的空气温度，并将经过调节的空气送入室内；以及循环管道，其进气口连接至室内，出气口连接至导气管道的进气口，用于将室内的空气送入地下导气管道；

储水缸，用于储水；

与地面储水缸相连同时又与导气管道相连的循环水冷箱，其箱内装有若干根弯曲的水管，导气管道里的空气流进该水冷箱并包绕水管外壁流动，实现水管里流动的、来自储水缸的水与导气管道中空气的热交换，调节导气管道中空气的温度；

与循环水冷箱相连的土壤耦合散热管，通过水管里流动的、来自储水缸的水与周围土壤的热交换，实现对循环水冷箱里水管温度的调节；

与土壤耦合散热管和储水缸相连的水泵，用于将土壤耦合散热管中的水泵回储水缸中。

2.一种调节室内温度的系统，其特征在于，包括：

埋入地下的导气管道，其第一进气口连接至室外，第二进气口连接至室内，出气口连接至室内，用于利用管道周围的土壤温度调节进入管道空气的温度，并将经过调节的空气送入室内；

双功能风闸门，位于导气管道的第一进气口和第二进气口之间，在允许室外空气进入导气管道时，阻断室内空气进入导气管道；在允许室内空气进入导气管道时，阻断室外空气进入导气管道；

储水缸，用于储水；

与地面储水缸相连同时又与导气管道相连的循环水冷箱，其箱内装有若干根弯曲的水管，导气管道里的空气流进该水冷箱并包绕水管外壁流动，实现水管里流动的、来自储水缸的水与导气管道中空气的热交换，调节导气管道 中空气的温度；

与循环水冷箱相连的土壤耦合散热管，通过水管里流动的、来自储水缸的水与周围土壤的热交换，实现对循环水冷箱里水管温度的调节；

与土壤耦合散热管和储水缸相连的水泵，用于将土壤耦合散热管中的水泵回储水缸中。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述导气管道是U形或蛇形的，延长了其有效长度。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述导气管道的出气口对准室内对温度值要求较苛刻的设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：风机，位于循环管道的进气口，用于将室内空气导入循环管道。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：风机，位于导气管道的进气口，用于将室内空气导入导气管道。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括：

导热管道，其进气口位于设备机架顶部，其出气口连接到墙体的洞口；

第二风机，位于导热管道的出气口，用于将机架上方的热气通过导热管道导出到室外。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括：覆盖于地下导气管道上地表面的绿植隔热带，以及覆盖屋顶及周围的隔热层。

9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括：散热管，埋在导气管道周围的土壤里，用于将地下积蓄的热量散发出来。

10.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括：包裹导气管道周围且疏松的混合土壤层。

11.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括：在导气管道周围有用沙子、土石和水填充的保水池，用于接流、保留地面上流入的雨水。

12.一种调节室内温度的方法，其特征在于，包括：将室外或室内空气 导入埋在地下的导气管道，利用导气管道周围的土壤的温度调节进入管道空气的温度，并将经过调节的空气送回室内；

将储水缸中的水导入与导气管道连接的循环水冷箱，通过其内水管流动的水与导气管道中空气进行热交换，调节导气管道中空气的温度；

将循环水冷箱中的水导入土壤耦合散热管，通过其中流动的水与周围土壤进行热交换，调节土壤耦合散热管中流动的水的温度；以及

将土壤耦合散热管中的水泵入储水缸。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：在设备机架顶部装有热空气导热管道，并将热空气导出到室外。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：室内加装有备用压缩机，用于在持续天干无雨以及极限高温情况下辅助室内降温。 

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