CN1128955C - 太阳能水土热惯性富氧自然空调构造 - Google Patents

太阳能水土热惯性富氧自然空调构造 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能水土热惯性富氧自然空调构造。在掩土建筑的两侧及底部建造有垂直和水平进风管，在垂直进风管的入口设有捕风器，水平进风管或垂直进风管与热交换管相连，该热交换管从蓄水池中密闭通过；在垂直进风管的墙外建造种植温室。本发明的优点是：充分利用太阳能、水土热惯性等自然资源，使室内空气实现夏季降温12～14℃、冬季室温升高12～14℃的完全自然空调。本发明建设投资少、运行费用极低、经济合理。

Description

太阳能水土热惯性富氧自然空调构造
所属技术领域
本发明涉及建筑技术，特别涉及利用太阳能或其它自然能源在掩土建筑中建造自然空调构造系统。
技术背景
随着社会的发展和科技的进步，人们的环保意识不断增强，对于资源过度消耗、环境污染、生态平衡等问题也有了较深刻的认识，人们对环境的关注热点已由单纯的环境保护转移到环境与社会经济共同协调发展上来，提出了可持续发展的概念。目前不论是集中空调设备，还是分体空调或窗式空调器，均系以消耗电能来制造冷量的电动机械的制冷法。夏季降温，实质是通过“冷媒”将室内热量运到室外的“热量搬家”，在运行过程中机电部件还要散发热量，故环境总热量不仅未减少，反而有所增加，加剧了热岛负效应；在冬季，北方大、中城市多数采用城市集中供热系统进行室内采暖，而小城市或农村主要采用的还是一家一户式的火炉取暖方法。上述采暖方式不仅大量消耗有限的自然资源，而且热效率低，产生大量的烟尘，严重污染环境。申请人多年来一直从事“太阳能水土热惯性富氧自然空调构造”理论和实践研究工作，利用太阳能等多种自然资源建造掩土建筑整体自然空调结构的发明，是申请人首次提出的。中国专利“ZL96223406.0”公开了一种水下热交换式空调装置，包括蓄水池和热交换管。该技术方案的特点使室内冷源的产生方式由电动机械的制冷改为地下水热交换器制冷。该实用新型的缺点是热交换仅靠一种(类)热交换器交换空气，冷量不足，降温效果差，实用性差。地下水热交换器只是本申请中空气热交换系统的一个小组成部分。
发明内容
本发明的目的在于利用太阳能和其它自然能源，采用自然空调构造系统，使建筑物具有冬暖夏凉的空调功能。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
在掩土建筑的两侧建造有垂直进风管I(5)和垂直进风管II(10)，其底部建造有水平进风管(7)，上述三个进风管相连接。垂直进风管I(5)的入口处设有捕风器(3)，水平进风管(7)或垂直进风管II(10)与热交换管(9)相连。在建筑物底部或内庭设有蓄水池或水箱(8)，热交换管(9)从蓄水池或水箱(8)中密封通过。在设有垂直进风管II(10)的墙体外建造有种植温室(2)，垂直进风管II(10)与温室(2)的进风口(11)相通，该垂直进风管II(10)的出风口(12)设在房间的下部。垂直进风管I(5)内安装有排气管(6)，该排气管(6)与房间上部的排气口(15)相通，在排气口(15)内安装有排风扇(4)。
本发明的技术方案还包括：捕风器(3)是由顶盖(18)、挡风板(17)和挡雨板(16)组成。捕风器(3)申间有排气管(6)通过，顶盖(18)固定在排气管(6)之上，挡风板(17)十字交叉安装在排风管外壁上，在挡风板(17)之间，倾斜安装有挡雨板(16)。
本发明的技术方案还包括：捕风器(3)可以由顶盖(18)和风门(20)组成。顶盖(18)固定在排气管(6)上，风门(20)为单向开启风门。
本发明的技术方案还包括：蓄水池(8)可以设在室外内庭中，该蓄水池可以兼做喷泉或其它蓄水之用，在该喷泉池底放置一组热交换管(9)，该热交换管一端与水平进风管或垂直进风管(10)相连，另一端通过管道与垂直进风管II(10)相连或与水池外壁密封相接。
本发明的技术方案还包括：垂直进风管(5)和水平进风管(7)均为半通行管道；垂直进风管(5、10)和水平进风管既可砌筑，也可预制。
本发明具有以下优点：
1.本发明采用合理的技术措施，充分利用太阳能、地下水及土壤热惯性等自然资源，在不使用电动机械空调手段的情况下，成功地实现了夏季可使室外空气温度降低12～14℃进入室内，冬季可使室外空气温度升高12～14℃进入室内的完全自然空调。该方法不仅可以调节温度，并且能够在冬季对空气加湿，夏季对进入房间的空气降湿。
2.由于在温室种植了绿色植物。当进风管内的空气流过温室后，使空气富集了大量氧气，这样使得房间内氧气含量增多，二氧化碳含量减小，改善房间的空气质量和环境条件。
3.本发明的自然空调系统，其建设投资少，夏季使用空调季节无空调运行费用，冬季采暖空调季节无或减少设备运行费用，经济合理。
4.该发明无环境污染，节约能源，不会造成热岛负效应，在建筑领域属可持续构造系统，特别适合于广大农村、军营以及我国正在大力发展的小城镇住宅、学校、办公等用房使用。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1A-A平面示意图。
图3是B-B平面示意图。
图4是图1水平管道的结构示意图。
图5是实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
本发明利用太阳能、水土热惯性对掩土建筑进行合理设计，建造出与掩土建筑融为一体的自然空调构造系统。参见图1，本发明的掩土建筑的全部或部分建在地下，或者至少有一面墙体由土壤掩蔽。该建筑屋顶建有平台，其平台上种植有绿色植物，该建筑的一个墙面外建造有种植温室2。在靠近温室2的墙壁内设有垂直进风管II10，在该建筑另一侧设有垂直进风管I5，在建筑的下方设有水平通风管7。上述三个进风管相连接。垂直进风管I5管内安装有排气管6，该排气管6用金属材料制作；排气管6出口设有T型风管19，该排气管6出口高于进风管I5的入口。排气管6与房间上部的排气口15相连通，在该排气口15内安装有排风扇4。垂直进风管I5和水平进风管7均为半通行通道，垂直进风管I5下部和水平进风管7都埋在土壤中。垂直进风管I5入口设有捕风器3，该捕风器由顶盖18、挡风板17和挡雨板16组成(参见图2)。捕风器3中间安装有排气管6，其顶盖18固定安装在排气管的外面，顶盖可以水平或向下有一定倾角放置；四个挡风板17十字交叉紧贴排气管6安装，在各挡风板17之间向下倾斜安装1～2个挡雨板16。
水平通风管7侧墙、顶盖按常规半地下通道设计(参见图4)，水平进风管7与热交换管9相连接，该热交换管选用金属管，热交换管9为一组相互平行的管道。在建筑底部设有蓄水池8，该蓄水池设有进水管和排水管，蓄水池水位由浮球阀、电磁阀或溢水口控制。热交换管9从蓄水池8中穿过，蓄水池上安装有活动盖板，供检查之用。该蓄水池也可设计在室外内庭地面之上，兼作喷泉或其它蓄水之用。
垂直进风管II10的出风口12设在房间的下部，在出风口12靠近种植温室2的墙上设有通风口13，该通风口13上安装有活动门。在种植温室2的下部设有进风口11，温室2顶部设有窗户14。
垂直进风管I和II及水平进风管7可以在现场用水泥砂浆砌筑，也可用钢筋混凝土等其它材料预制。上述进风管可制做成方形、长方形、拱形、圆形。
本发明可分为冬季采暖和夏季降温两种自然空调状况，其工作过程如下：
1.房间冬季采暖情况：
在冬季白天，新鲜的冷空气从捕风器3进入垂直进风管I5，与从室内排出的热空气在流过排气管6时进行热交换，新鲜冷空气第一次被加温；由于垂直进风管I5的一部分埋在土壤里，冷空气通过该段管道时，吸收储存在土层中的热量，空气第二次被加温。当空气进入水平进风管7时，该空气与土壤进行温、湿度交换，之后的空气全部流进一组热交换管9中，流过热交换管9的空气与蓄水池8中的水进行气、水热交换，空气第三次被加温。该空气从种植温室2下部的进风口11进入种植温室2，在此第四次增温并富集氧气，通过通风口13直接进入室内。
根据实验测试，此时的空气比室外空气的温度大约升高12～14℃。室内的废气从房间上部排气口15进入排气管6从T型风管19排出。
白天，通风口13上的活动门放下，盖在垂直进风管II的出风口12之上，同时关闭温室窗户14，使得空气只能绕道进入温室2，然后被加温、富氧后方可进入室内。
晚上，将盖在垂直进风管II出风口12上的活动门拉起，封住通风口13，使得空气从垂直进风管II10的出风口12直接进入室内。
2.房间夏季降温工作情况：
夏天，种植温室2内的温度较高，竖起活动门，封闭房间1与种植温室2之间的通风口13，打开温室窗户14，通风降温。
夏季降温与冬季白天采暖原理相反。室外空气从捕风器3进入垂直进风管I5，与从室内排出的相对室外温度较低的空气在流过排气管6时进行热交换，室外空气第一次被降温；当空气通过埋入土层中的垂直进风管I5时，吸收储存在土壤中的冷量，空气第二次被降温；当空气进入水平进风管7时，空气继续降温，而且被降湿。降温降湿后的空气全部进入位于蓄水池8中的一组热交换管9中，在蓄水池8中水与空气进行热交换。降温调湿后的空气，一股从垂直进风管II的出风口12直接进入室I内；另一股从种植温室2的进风口11进入温室2。进入室内的空气，根据实验测试其温度比室外空气温度降低12～14℃。吸热后的室内废气从室内排气口15进入排气管6，从排气管出口19排出。进入温室2的空气吸热后从温室窗户14排出室外，该空气含有大量氧气可改善室外环境空气质量。
实施例2：
如图5所示。捕风器3由顶盖18和风门20组成。顶盖18固定安装在排气管6上，风门20为单向开启的风门，即室外新鲜空气只允许进入而不能排出。系统其它结构和工作过程基本同实施例1。

Claims (7)

1.太阳能水土热惯性富氧自然空调构造，包括蓄水池(8)、热交换管(9)，其特征在于：在掩土建筑的两侧建造有垂直进风管I(5)和垂直进风管II(10)，其底部建造有水平进水风管(7)，上述三个进风管相连接；垂直进风管I(5)入口处设有捕风器(3)，水平进风管(7)或垂直进风管(10)与热交换管(9)相连；在建筑物底部或内庭设有蓄水池(8)，该交换管(9)从蓄水池(8)中密闭通过；在设有垂直进风管II(10)的墙外建造有种植温室(2)，垂直进风管II(10)与温室(2)进风口(11)相通，该垂直进风管II(10)的出风口(12)设在房间(1)的下部；垂直进风管I(5)内安装有排气管(6)，该排气管(6)与房间上部的排气口(15)相通。
2.根据权利要求1所述的自然空调构造，其特征在于：捕风器(3)是由顶盖(18)、挡风板(17)和挡雨板(16)组成，捕风器中间有排气管(6)穿过，该捕风器顶盖(18)安装在排气管(6)上，挡风板(17)十字交叉紧贴排气管(6)外壁安装，在挡风板(20)之间倾斜安装挡雨板(16)。
3.根据权利要求1所述的自然空调构造，其特征在于：捕风器(3)可以由顶盖(18)和风门(24)组成，捕风器申间有排气管(6)穿过，顶盖(18)固定安装在该排气管(6)上，风门(20)为单向开启风门。
4.根据权利要求1至3所述的自然空调构造，其特征在于：在排气口(15)内安装有排风扇(4)。
5.根据权利要求1所述的自然空调构造，其特征在于：蓄水池(8)设在室外内庭，该蓄水池兼做喷泉或其它蓄水之用，在该喷泉池底放置一组热交换管(9)，该热交换管一端与水平进风管(7)相连，另一端通过管道与垂直进风管II(10)相连。
6.根据权利要求1所述的自然空调构造，其特征在于：垂直进风管I(5)和水平进风管(7)均为半通行管道。
7.根据权利要求1至6所述的自然空调构造，其特征在于：垂直进风管I(5)、垂直进风管II(10)和水平进风管(7)既可砌筑也可预制。
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