CN103225860A - 林气地热空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了林气地热空调，由采集系统、传输系统和入户系统组成，直接采集外界新鲜的林气，并进行过滤和传输，最终入户，在传输过程中采用管道使空气与地热交换，从而保证温度的控制。采用本发明的技术方案直接提供外界新鲜的林气，从而满足了室内充足的氧气，不论什么季节，室内都不会受到外面城市的空气污染，而且把林中更多对人体有益的物质送到每个人的家，给人们以绿色的空气。

Description

林气地热空调

技术领域

本发明属于机械工程领域，更加具体地说，涉及一种利用管路将新鲜空气传输和加热，并最终入户的空调系统。

背景技术

现在的城市空气污染很严重，人们不能保证呼吸到洁净的空气，开不开窗都差不多，尤其是北方城市3—6个月的冬天不开窗，其空气质量相对南方城市差很多。南方的一些城市，在冬季未供暖，虽然特冷的天气不多，但也有人提出要供暖。

虽然已经出现空调对空气进行改善，但现在的电空调、地热空调，都只对室内的空气进行循环，因而室内空气的CO₂、氧气的含量，随着时间加长，CO₂增加，氧气减少，人会感觉闷得难受，这对有氧呼吸的人类来说是不利的。现在的电空调分为室内和室外两个机子，这对房屋的内外空间有影响，制造成本也高，放在高空有很多的不便，比如安装困难、维修困难、拆除困难，还有坠落的危险。此外，现在的电空调用电，在炎热的季节促进用电高峰的形成，带来严重的能源供给紧张的局面；同时地热空调采用地热水循环，会对地下水有污染，而且不能在低地热地方轻易使用，其性价比低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直接采集、传输新鲜空气的系统，并同时采用管道使空气与地热交换，从而保证温度的控制达到空调的作用。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

林气地热空调，由采集系统、传输系统和入户系统相互连接组成，所述采集系统，用于采集户外新鲜空气并将其传输给所述传输系统；所述传输系统用于将气源地采集的新鲜空气通过管道传输至指定地点，准备入户，在传输过程中空气与地热进行交换，从而保证温度控制的目的；所述入户系统，用于将传输系统的空气引入具体使用的指定地点。

所述采集系统，用于采集户外新鲜空气，新鲜空气选择诸如森林、绿地、湿地、树林、花海、经济林地、庄稼地等植物集中区域的洁净空气，可选择近距离的新鲜空气作为气源，也可选择远距离的新鲜空气作为气源。

对于气源的要求如下：温度10-35℃，相对湿度30%-80%，无毒，无烟，无尘埃等杂质，无工业区污染，在进行选址时，如果是在无人区进行选址，区域在100平方公里以上；若在有人区选址，需要200平方公里内的人口密度低于20人，例如各大旅游景点的深山区，选择云贵川、两广、两湖、重庆、河南和东北等区域为主去选择。

具体来说，采集系统主要包括用于观测空气质量的观察站、用于采集空气的风机和用于过滤空气的吸风口。

在选择气源地点之后，结合气源地的面积大小布设观察站，例如10—100个观察站，每个观察站设有空气质量检测仪一台，时时监控所在地的空气质量，同时每个观察站中设置有控制系统，用于根据监控到的空气质量控制风机的工作状态，以达到采集新鲜空气的目的。空气质量检测仪布置在距离吸风口一段距离（例如10—5000米）的位置，可选择以吸风口为圆心，将空气质量检测仪布置在不同半径的圆弧上，当时时监控得到的空气质量数据（单个空气质量检测仪检测的数值，或者多个空气质量检测仪检测数值的平均值）显示空气质量合格，达到《室内空气质量标准》GB/T 18883—2002，旋即由控制系统控制风机开启，吸风口打开，开始吸入新鲜空气。风机，选择与气源地面积相适应的风机功率，例如应用国产2兆瓦级电驱、3兆瓦级燃驱压缩机组。

用于采集空气的吸风口选择喇叭状，固定在支架上，其高度选择为4—5m，吸风口的外部设置与之配合的过滤网，选用双层过滤网结构（50-200目的外层过滤网和500-10000目的内层过滤网），用以过滤掉气源地的杂质，例如P25的小颗粒杂质。

所述传输系统，用于将气源地采集的新鲜空气传输至指定地点，准备入户，在传输过程中采用管道使空气与地热交换，从而保证空气温度的控制。

具体来说，传输系统主要包括用于传输采集空气的管道，可选择干线和支线系统，并在各个线路上安装控制系统。

当采集系统工作后，新鲜空气即被吸入各个支线，由于风机（压缩机）的作用，把气压升到10-12兆帕，以空气在支线和干线之间、气源地和目的地之间进行传输，需要说明的安装在各个线路上的控制系统时时监测管线压力，以确保气体传输的通畅和安全。传输系统采用x80管线钢，直径选择为1016毫米，或者1219毫米，例如选择西气东输管道的标准GB/9711.1、GB/9711.2，或者石油天然气工业输送钢管的质量技术GB/T9711.2-1999。为了保证传输气体的品质，内壁采用环氧树脂防腐。为避免空气进入地下后的冷凝出水，易产生凝结水的管线设置一定坡度，一般不小于千分之二且不大于千分之五，在其最低处设置排水管或疏水阀，或者气水分离器，以便及时排去水液，防止管内产生积水和阻碍气体流动。

采集的新鲜空气在传输个同时，通过管路与地热进行热交换，并可通过安装在各个线路上的以达到控制系统时时监测管线内空气温度，以达到保证空气温度的目的。在长距离运输空气的情况下，埋入地下的管线作为换热长距离换热器，管线内的空气会与地热进行交换；在地热相对集中的地域，可选择在传输管线中配置地热交换单元（例如采用螺线管换热单元），利用集中的地热对管路内的空气进行加热，所述地热交换单元选择设置在干线，或者支线，或者入户之前的管线上，并配合控制系统，以使管线中空气达到温度要求。

达到指定地点（例如供给的单独别墅，或者建筑物，或者用户城市）之后，采用直径300—900毫米的管线，同时进行逐级降压，待管线压力降压到1—4兆帕后，准备入户。所述管线在入户之前全用钢管，入户后可选用钢管或PE管。

所述入户系统，用于将传输系统的空气引入具体使用的指定地点，例如单独供给空气的单独别墅或者建筑物，或者通过传输系统将空气供给城市后，再通过分支管线入户到每个居民住户中。

具体来说，所述入户系统的一端与传输系统相连，另一端通过管路系统入户，同时配置包括气表、减压器、阀门、开关和入户监测系统，其中入户监测系统时时监测管路中空气的温度、湿度等指标，如出现空气污染不符合空气质量标准《室内空气质量标准》GB/T 18883—2002，旋即关闭管路，避免室内空气污染。同时为了增加极冷的天气时的室温，在入户系统管路出气口处设置一个加热装置，用于加热出气口的流动空气，例如功率为500-1000w的电吹风的加热装置。为了避免送入室中空气带来的声响，可通过调整阀门来调整空气流量，也可选择在管路出气口处设置百叶窗或者环形袋套。同时为避免管线污染进入室内，在空气出口处设置过滤网，选用双层过滤网结构（50—200目的外层过滤网和500—10000目的内层过滤网）。具体使用时，通过“温度调和”与“湿度调和”，以使室内温度高低中和控制在20—25°C，（相对）湿度高低中和控制在40%—50%。

与现有技术相比，本发明的技术方案为住户直接提供外界新鲜的空气（例如直接采集诸如森林、绿地、湿地、树林、花海、经济林地、庄稼地等植物集中区域的洁净空气），从而满足了室内充足的氧气，不论什么季节，什么地方，室内都不会受到外面城市的空气污染，而且把户外更多对人体有益的物质，如“杀菌素”、负离子等送到每个人的家，给人们以绿色的空气。本系统本系统采用直埋式管道输送气体，在体积上比电空调和地热空调要小得多，节约空间，安装、维修、拆除都很方便,不会坠落，其开关如水龙头方便，不用电，就会减缓用电高峰。本系统采用管道使空气与地热交换，不仅性价比高，而且保证气体温度的控制达到空调的作用（调节住户室内温度），管道通到南方的城市就实现供暖的目的了。本发明中采用管道直埋，使得所有的地热区域都能有效利用地热，不会对环境产生任何的污染，在炎热的季节，至少提供3—6个月的冷空气，达到减缓该段时间的用电压力的目的。

附图说明

图1为本发明技术方案的总体结构示意图，其中1为采集系统，2为传输系统，3为入户系统。

图2为本发明技术方案中采集系统的结构示意图（一），其中1、2、3、4分别为观察站，5为吸风口，6为吸入管路，7为压缩机（风机），图中箭头为空气传输方向。

图3为本发明技术方案中采集系统的结构示意图（二），其中1、2、3、4分别为观察站，5为吸风口，6为吸入管路，7为压缩机（风机），8为内层过滤网，9为外层过滤网。

图4为本发明技术方案实施例结构示意图，其中1为气源地，2为传输管路，3为地热交换单元，4为具体用户，图中箭头为空气传输方向。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如附图1—4所示，一种林气地热空调，由采集系统、传输系统和入户系统组成。

采集系统，用于采集户外新鲜空气，新鲜空气选择诸如森林、绿地、湿地、树林、花海、经济林地、庄稼地等植物集中区域的洁净空气，可选择近距离的新鲜空气作为气源，也可选择远距离的新鲜空气作为气源。在选择气源地点之后，结合气源地的面积大小布设观察站，例如10—100个观察站，每个观察站设有空气质量检测仪一台，时时监控所在地的空气质量，同时每个观察站中设置有控制系统，用于根据监控到的空气质量控制风机的工作状态，以达到采集新鲜空气的目的。空气质量检测仪布置在距离吸风口一段距离（例如10—5000米）的位置，可选择以吸风口为圆心，将空气质量检测仪布置在不同半径的圆弧上，当时时监控得到的空气质量数据（单个空气质量检测仪检测的数值，或者多个空气质量检测仪检测数值的平均值）显示空气质量合格，达到《室内空气质量标准》GB/T18883—2002，旋即由控制系统控制风机开启，吸风口打开，开始吸入新鲜空气。风机，选择与气源地面积相适应的风机功率，例如应用国产2兆瓦级电驱、3兆瓦级燃驱压缩机组。用于采集空气的吸风口选择喇叭状，固定在支架上，其高度选择为4—5m，吸风口的外部设置与之配合的过滤网，选用双层过滤网结构（50-200目的外层过滤网和500-10000目的内层过滤网），用以过滤掉气源地的杂质，例如P25的小颗粒杂质。

传输系统主要包括用于传输采集空气的管道，可选择干线和支线系统，并在各个线路上安装控制系统。当采集系统工作后，新鲜空气即被吸入各个支线，由于风机（压缩机）的作用，把气压升到10-12兆帕，以空气在支线和干线之间、气源地和目的地之间进行传输，需要说明的安装在各个线路上的控制系统时时监测管线压力，以确保气体传输的通畅和安全。传输系统采用x80管线钢，直径选择为1016毫米，或者1219毫米，例如选择西气东输管道的标准GB/9711.1、GB/9711.2，或者石油天然气工业输送钢管的质量技术GB/T 9711.2-1999。为了保证传输气体的品质，内壁采用环氧树脂防腐。为避免空气进入地下后的冷凝出水，易产生凝结水的管线设置一定坡度，一般不小于千分之二且不大于千分之五，在其最低处设置排水管或疏水阀，或者气水分离器，以便及时排去水液，防止管内产生积水和阻碍气体流动。采集的新鲜空气在传输个同时，通过管路与地热进行热交换，并可通过安装在各个线路上的以达到控制系统时时监测管线内空气温度，以达到保证空气温度的目的。在长距离运输空气的情况下，埋入地下的管线作为换热长距离换热器，管线内的空气会与地热进行交换；在地热相对集中的地域，可选择在传输管线中配置地热交换单元（例如采用螺线管换热单元），利用集中的地热对管路内的空气进行加热，所述地热交换单元选择设置在干线，或者支线，或者入户之前的管线上，并配合控制系统，以使管线中空气达到温度要求。达到指定地点之后，采用直径300—900毫米的管线，同时进行降压，待管线压力降压到1—4兆帕后，准备入户。所述管线在入户之前全用钢管，入户后可选用钢管或PE管。

入户系统的一端与传输系统相连，另一端通过管路系统入户，同时配置包括气表、减压器、阀门、开关和入户监测系统，其中入户监测系统时时监测管路中空气的温度、湿度等指标，如出现空气污染不符合空气质量标准《室内空气质量标准》GB/T18883—2002，旋即关闭管路，避免室内空气污染。同时为了增加极冷的天气时的室温，在入户系统管路出气口处设置一个加热装置，用于加热出气口的流动空气，例如功率为500-1000w的电吹风的加热装置。为了避免送入室中空气带来的声响，可通过调整阀门来调整空气流量，也可选择在管路出气口处设置百叶窗或者环形袋套。具体使用时，通过“温度调和”与“湿度调和”，以使室内温度高低中和控制在20—25°C，（相对）湿度高低中和控制在40%—50%。

以一栋别墅为列，别墅的旁边有10亩的树林。在树林中间设置5个观察站，观察站有空气质量检测仪一台，观察站离吸风口10、20、30、40、50米不等，当观察者通过监控观察到仪器显示空气质量合格，就打开控制系统，风机才工作，吸风口打开，开始吸气。吸风口为喇叭状，有半球体型双层固定架固定，支架有2米高直径2米，吸风口设置在过滤网内部，离地1.5米高，口向下。半球体支架铺设有50-200目的外层过滤网和500-10000目的内层过滤网，风机应用国产1000瓦级电驱（由于气源地面积较小，选择与之相适应的风机功率）。

采集的空气进入传输系统，通过管路向别墅传输，为了排除凝结水，蒸气体管道应有一定的坡度，一般不小于千分之二，气体管道在最低点设置排水管或疏水阀，以便及时排去水液，防止管内产生积水和阻碍气体流动，选用直径20钢管为传输管线，内壁采用环氧树脂防腐；在传输管线上设置地热交换单元，用于将地热和管线中空气进行交换，以加热管线中空气，例如一组20螺旋管，其伸直长100米。传输系统通过一根直径20钢管入户，然后变径为直径16管接到每一间房间。为避免管线污染进入室内，在空气出口处设置过滤网。在入户系统管路出气口处设置功率为500-1000w的电加热风扇。具体使用时，通过“温度调和”与“湿度调和”，以使室内温度高低中和控制在20—25°C，（相对）湿度高低中和控制在40%—50%。

选择在全国范围内进行管线铺设，首先在全国范围选择适合的气源地，可参考如下对于气源的要求如下：温度10-35℃，相对湿度30%-80%，无毒，无烟，无尘埃等杂质，无工业区污染，在进行选址时，如果是在无人区进行选址，区域在100平方公里以上；若在有人区选址，需要200平方公里内的人口密度低于20人，例如各大旅游景点的深山区，选择云贵川、两广、两湖、重庆、河南和东北等区域为主去选择。

在采集空气之后，采用西气东输的管线设计进行远距离气体传输，例如将四川九寨沟的新鲜空气传输到东部污染地区（例如京津地域），选择路线通过地热区域进行热量交换，以加热管线中空前；在东部地区得到新鲜空气之后，再通过布设的管线（类似现有的煤气管线）实施入户，以达到常年为东部污染地区提供室内清洁空气的目的。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.林气地热空调，其特征在于，由采集系统、传输系统和入户系统相互连接组成，所述采集系统，用于采集户外新鲜空气并将其传输给所述传输系统；所述传输系统用于将气源地采集的新鲜空气通过管道传输至指定地点，准备入户，在传输过程中空气与地热进行交换；所述入户系统，用于将传输系统的空气引入具体使用的指定地点。

2.根据权利要求1所述的林气地热空调，其特征在于，所述新鲜空气选择诸如森林、绿地、湿地、树林、花海、经济林地、庄稼地等植物集中区域的洁净空气，可选择近距离的新鲜空气作为气源，也可选择远距离的新鲜空气作为气源，具体要求如下：温度10-35℃，相对湿度30%-80%，无毒，无烟，无尘埃等杂质，无工业区污染，在进行选址时，如果是在无人区进行选址，区域在100平方公里以上；若在有人区选址，需要200平方公里内的人口密度低于20人。

3.根据权利要求1或者2所述的林气地热空调，其特征在于，所述采集系统主要包括用于观测空气质量的观察站、用于采集空气的风机和用于过滤空气的吸风口，在选择气源地点之后，结合气源地的面积大小布设观察站，每个观察站设有空气质量检测仪一台，时时监控所在地的空气质量，同时每个观察站中设置有控制系统，用于根据监控到的空气质量控制风机的工作状态，以达到采集新鲜空气的目的；选择以吸风口为圆心，将空气质量检测仪均匀布置在不同半径的圆弧上，当时时监控得到的空气质量数据显示空气质量合格，达到《室内空气质量标准》GB/T 18883—2002，旋即由控制系统控制风机开启，吸风口打开，开始吸入新鲜空气。

4.根据权利要求3所述的林气地热空调，其特征在于，所述观察站的数量为10—100个，用于采集空气的吸风口选择喇叭状，固定在支架上，其高度选择为4—5m，吸风口的外部设置与之配合的过滤网，选用双层过滤网结构，50-200目的外层过滤网和500-10000目的内层过滤网，用以过滤掉气源地的杂质；所述空气质量检测仪布置在距离吸风口10—5000米的位置。

5.根据权利要求1或者2所述的林气地热空调，其特征在于，所述传输系统主要包括用于传输采集空气的管道，可选择干线和支线系统，并在各个线路上安装控制系统；当采集系统工作后，新鲜空气即被吸入各个支线，由于风机的作用，把气压升到10-12兆帕，以空气在支线和干线之间、气源地和目的地之间进行传输，所述安装在各个线路上的控制系统时时监测管线压力，以确保气体传输的通畅和安全；内壁采用环氧树脂防腐；为避免空气进入地下后的冷凝出水，易产生凝结水的管线设置一定坡度，一般不小于千分之二且不大于千分之五，在其最低处设置排水管或疏水阀，或者气水分离器，以便及时排去水液，防止管内产生积水和阻碍气体流动。

6.根据权利要求5所述的林气地热空调，其特征在于，采集的新鲜空气在传输的同时，通过管路与地热进行热交换，并可通过安装在各个线路上的以达到控制系统时时监测管线内空气温度，以达到保证空气温度的目的；在长距离运输空气的情况下，埋入地下的管线作为长距离换热器，管线内的空气会与地热进行交换；在地热相对集中的地域，可选择在传输管线中配置地热交换单元，利用集中的地热对管路内的空气进行加热，所述地热交换单元选择设置在干线，或者支线，或者入户之前的管线上，并配合控制系统，以使管线中空气达到温度要求。

7.根据权利要求5所述的林气地热空调，其特征在于，传输系统采用x80管线钢，达到指定地点之后，进行逐级降压，待管线压力降压到1—4兆帕后，准备入户；所述管线在入户之前全用钢管，入户后可选用钢管或PE管。

8.根据权利要求1或者2所述的林气地热空调，其特征在于，所述入户系统的一端与传输系统相连，另一端通过管路系统入户，同时配置包括气表、减压器、阀门、开关和入户监测系统，其中入户监测系统时时监测管路中空气的温度、湿度等指标，如出现空气污染不符合空气质量标准，旋即关闭管路，避免室内空气污染。

9.根据权利要求8所述的林气地热空调，其特征在于，在入户系统管路出气口处设置一个加热装置，用于加热出气口的流动空气，例如功率为500-1000w的电吹风的加热装置；为了避免送入室中空气带来的声响，可通过调整阀门来调整空气流量，也可选择在管路出气口处设置百叶窗或者环形袋套；在空气出口处设置过滤网。

10.根据权利要求1或者2所述的林气地热空调，其特征在于，具体使用时，通过“温度调和”与“湿度调和”，以使室内温度高低中和控制在20—25°C，相对湿度高低中和控制在40%—50%。

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