CN206281144U - 一种浅层地能地道通风系统 - Google Patents

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曾婷婷
刘鸣
王绍瑞
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Abstract

本实用新型公开了提供一种浅层地能地道通风系统，包括进风口、进风地道、进风竖管、排风口、排风竖管和新风热回收机组；所述进风口设置于地表面，所述进风地道深埋于地下，所述进风竖管设置于建筑物竖直墙体上；所述进风口与所述进风地道、进风竖管连通，新风通过所述进风口进入进风地道流向所述进风竖管；所述排风口位于所述排风竖管顶端；所述新风热回收机组分别与所述进风竖管和所述排风竖管连通；本实用新型结构简单，提供新型地道通风系统，不仅实现了房间换气，也调节了新风的温度，节约了能耗，在使用过程中，具有成本低，耗能量低，应用广泛等优点。

Description

一种浅层地能地道通风系统
技术领域
本实用新型涉及建筑技术领域，特别是建筑物通风系统构造。
背景技术
随着经济的迅猛发展，建筑能耗已经占到社会总能耗的1/3以上，如何进行建筑节能已经成为目前迫切需要解决的问题。据分析，西北严寒、寒冷地区建筑冬季建筑新风能耗与建筑能效相等，且是夏季空调能耗的3倍。地道通风系统是一种被动式建筑节能措施，不需要额外能源，通过地道对室外空气进行预冷或预热，以减少新风能耗，因此，对地道通风系统进行深入分析和探讨具有十分重要的现实意义。建筑通风系统的作用主要体现在以下两方面:第一，及时将室内的污浊空气排出室外，并补给新鲜空气；第二，确保室内热舒适水平。
此外，新疆等处于我国西北地区的省市，冬季室外新风温度较低，若新风不预热直接引入机组可能会使得热回收机组排风通道及风口等部位发生冻结，影响机组的连续使用。如采用热水或电力对新风预热，能耗势必会大幅增加，与现在提倡的降低建筑能耗，鼓励绿色建筑的理念相违背。
我国室内温度控制主要利用空调系统进行室内供冷和供热，来营造适宜的室内舒适环境；这种方式，西北严寒、寒冷地区冬季空调供热需要消耗大量的能源和资源，不能达到保护环境的目的；虽然，国家在空调节能系统的研究方面已经取得的一定的成果，但是仍然不能达到自然调节室内温度的目标。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是为解决建筑物空调系统设置而导致的新风、排风通道及风口等部位发生冻结现象，对冬夏季室外新风进行预冷和预热，以达到室内舒适度等问题，提供一种浅层地能地道通风系统，冬季能够达到排除排风通道及风口等部位发生冻结，对新风自然预热、或预冷的目的，夏季能够调节降低室外新风的送入温度，冬季提高室外新风温度，不仅能对房间换气，实现室内热舒适环境，同时能节约大量建筑供暖或供冷能耗。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种浅层地能地道通风系统，包括进风口、进风地道、进风竖管、排风口、排风竖管和新风热回收机组；所述进风口设置于地表面，所述进风地道深埋于地下，所述进风竖管设置于建筑物竖直墙体上，其上端封堵，下端为进风口；所述进风口通过管道依次与所述进风地道、进风竖管的进风口连通，新风通过所述进风口进入进风地道流进所述进风竖管；所述排风竖管与所述进风竖管并排设置于建筑物竖直墙体上，所述排风口位于所述排风竖管顶端；所述新风热回收机组分别与所述进风竖管和所述排风竖管连通；所述新风热回收机组内部设有进风通道，所述进风通道一端连通所述进风竖管，另一端连通室内进风口，且其内沿着气流方向依次设置有第一初效过滤装置、中效过滤装置、新风热回收装置、送风机；所述新风热回收机组内部设有出风通道，所述出风通道一端连通室内出风口，另一端连通所述排风竖管，且其内沿着气流方向依次设置有第二初效过滤装置和排风机；
新风从所述进风竖管进入所述新风热回收机组中，穿过位于所述新风热回收机组内部的初效过滤装置、中效过滤装置、新风热回收装置，由送风机送至室内进风口；室内空气由室内出风口进入所述新风热回收机组，通过所述第二初效过滤装置、新风热回收装置，由排风机排到所述排风竖管。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型结构简单，提供新型浅层地能地道通风系统，不仅实现了房间换气，也调节了新风的温度，大幅降低了空调系统的能耗及运行成本，节约了能耗，在使用过程中，具有成本低，耗能量低，应用广泛等优点。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
进一步的，所述的进风地道覆土厚度大于4米，长度大于134米。
采用上述进一步方案的有益效果是：根据实验数据得出，采用以上进风地道的设置，可以使新风温度调节效果更佳。
进一步的，所述的新风热回收装置采用空气热交换器。
采用上述进一步方案的有益效果是：室外新风可率先通过地道夏季预冷或冬季预热后进入空气热交换器进行空气热量交换，成本较低，在加热空气和冷却空气方面都有很好的效果，它在当前的工矿企业，各大型建筑物的采暖通风系统中得到广泛地应用。
进一步的，所述的新风热回收机组中的送风机和排风机采用板翅式热回收机组。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用板翅式热回收机组可以避免新风及排风间的交叉感染，并且显热回收效率≥75％。
进一步的，所述的中效过滤装置采用驻电极净化模块或袋式除尘器。
采用上述进一步方案的有益效果是：驻电极净化模块是依靠微通道静电凝并吸附作用，在静电场的作用下对微小颗粒物有较强的吸附作用来达到去除PM2.5的作用。
进一步的，所述的新风热回收机组包括加热盘管，位于所述新风热回收装置后端，对新风进行二次加热。
采用上述进一步方案的有益效果是：对于冬季来说，因室内排风温度远高于室外新风温度，故热回收机组可以充分发挥其节能作用，但经过热回收后的送风温度还是较低，故在热回收段后增设加热盘管，经该管加热后的送风温度可以满足室内供暖温度的要求。
进一步的，所述的加热盘管采用热水加热盘管。
采用上述进一步方案的有益效果是：热水加热盘管造价低，加热费用较电加热大幅下降，可以实现多种控制选择。
进一步的，所述的新风热回收机组包括直接蒸发式空气冷却器，位于所述新风热回收装置后端，对新风进行冷却。
采用上述进一步方案的有益效果是：为保证新风的送风温度，在热回收机组后部再设置一套直接蒸发式空气冷却器，一方面起到降温的作用，另一方面起到加湿的作用。
附图说明
图1为本实用新型浅层地能地道通风系统的实施图；
图2为本实用新型浅层地能地道通风系统中进风地道平面图；
图3为本实用新型浅层地能地道通风系统中新风热回收机组的一种实施结构图；
图4为本实用新型浅层地能地道通风系统中新风热回收机组的另一种实施结构图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-进风口，2-进风地道，3-进风竖管，4-排风口，5-排风竖管，6-新风热回收机组，61-送风机，62-第一初效过滤装置，63-中效过滤装置，64-新风热回收装置，65-第二初效过滤装置，66-排风机，67-加热盘管，68-直接蒸发式空气冷却器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1、图2、图3和图4所示，为本实用新型浅层地能地道通风系统，包括进风口1、进风地道2、进风竖管3、排风口4、排风竖管5和新风热回收机组6；所述进风口1设置于地表面，所述进风地道2深埋于地下4米，长度总计134米；所述进风竖管3设置于建筑物竖直墙体上，其上端封堵，下端为进风口；所述进风口1通过管道依次所述进风地道2、进风竖管3的进风口连通，新风通过所述进风口1进入进风地道2流进所述进风竖管3。所述排风竖管5与所述进风竖管3并排设置于建筑物竖直墙体上，所述排风口4位于所述排风竖管5顶端；所述新风热回收机组6分别与所述进风竖管3和所述排风竖管5连通。
新风热回收机组6内部设有进风通道，所述进风通道一端连通所述进风竖管3，另一端连通室内进风口，且其内沿着气流方向依次设置有第一初效过滤装置62、中效过滤装置63、新风热回收装置64、送风机61；所述新风热回收机组6内部设有出风通道，所述出风通道一端连通室内出风口，另一端连通所述排风竖管，且其内沿着气流方向依次设置有第二初效过滤装置65和排风机66；所述送风机61和排风机66采用板翅式热回收机组，可以避免新风及排风间的交叉感染，并且显热回收效率≥75％；所述中效过滤装置63采用驻电极净化模块或袋式除尘器，依靠微通道静电凝并吸附作用，在静电场的作用下对微小颗粒物有较强的吸附作用来达到去除PM2.5的作用。新风热回收装置64采用空气热交换器，成本较低，在加热空气和冷却空气方面都有很好的效果，它在当前的工矿企业，各大型建筑物的采暖通风系统中得到广泛地应用。
如图3所示，冬季送风过程为：室外新风从进风口1进入进风地道2开始第一阶段的预热，再通过进风竖管3进入新风热回收机组6，进入新风热回收机组6后，先穿过第一初效过滤装置62，再穿过中效过滤装置63，经过两个阶段的新风过滤后进入新风热回收装置64开始第二阶段加热，后经过热水加热盘管67完成加热，最后由送风机61送入各个房间；在新风热回收机组6内部新风热回收装置64后增加热水加热盘管67，经该管加热后的送风温度可以满足室内供暖温度的要求。
冬季排风过程为：室内空气通过房间内容的排风口，将空气排入新风热回收机组6中，进入新风热回收机组6后，先经过第二初效过滤装置65的过滤，再穿过新风热回收装置64进行热量回收，最后由排风机66排到排风竖管5中，排到室外。
如图4所示，夏季送风过程为：室外新风从进风口1进入进风地道2开始第一阶段的冷却，再通过进风竖管3进入各新风热回收机组6，进入新风热回收机组6后，先经过第一初效过滤装置62，再经过中效过滤装置63，后进入新风热回收装置64进行第二阶段冷却，热回收后的空气经过直接蒸发冷却器68完成最后冷却，由送风机61送入各个房间；在新风热回收机组6内部的新风热回收装置64后增加直接蒸发式空气冷却器68，一方面起到降温的作用，保证新风的送风温度，另一方面起到加湿的作用。
如图4所示，夏季排风过程为：室内空气通过房间内容的排风口，将空气排入新风热回收机组6中，进入新风热回收机组6后，经过第二初效过滤装置65的过滤，再经过新风热回收装置64，最后由排风机66排到排风竖管5中，进而排到室外。
按照风量约为7500m3/h，地下进风地道2的长度134米，埋设深度4米，风道风速1.75m/s，土壤表面年平均温度为6.6℃，地面温度波幅为19.6℃，对进风地道2的地道风出风温度按下式计算：
式中，top为地层y深度原始温度，单位：℃；tw为室外气温，单位：℃；B为间歇运行修正系数；K为进风地道2壁体传热系数，单位：W/(m2·K)；F为进风地道2冷却面积，单位为：m2；c为进风地道2壁体比热容，单位：J/(kg·℃)；G为空气流量，单位为：kg/s。
top的计算公式如下：
top＝td+Adexp(-0.334y)cos(0.334y)+△td (2)
式中td为土壤表面年平均温度，单位为：℃；Ad为地表温度波幅，单位为：℃；△td为考虑地道透气性的附加温升，一般为1～2℃。
进风地道2壁体可视为半无限大物体，进风地道2壁体传热系数K值计算如下：
式(3)～(5)中，α为表面传热系数，单位为：W/(m2·℃)；a为进风地道2壁体导温系数，单位为：m2/s，τ为时间，单位为：s；λ为进风地道2壁体导热系数，单位为：W/(m·℃)；λa为空气导热系数，单位为：W/(m·℃)；U为进风地道2周长，单位为：m；de为进风地道2当量直径，单位为：mm，de＝4f/U，其中f为进风地道2橫截面积，单位为：m2；Re为雷诺数。
冬季进风地道2通风计算结果如下：
冬季不同进风温度进风地道2通风计算结果
工况 1 2 3 4 5 6
进风温度/℃ -20 -18 -16 -14 -12 -10
进风地道2风出口温度/℃ -14.9 -13.3 -11.7 -10.1 -8.6 -6.9
除去极寒天气，白天室外温度一般在-15℃以上。从上表可以看出此刻通过地道预热的新风出风温度基本处于-11℃以上，此时对应热回收机组排风的露点温度为-12℃。可见采用浅层地能地道通风系统后，基本不会再发生热回收器结冰的现象，保证了冬季空调系统的正常运行，再加上热水加热盘管的加热后，可以满足室内供暖温度的要求。
冬季工况各功能段节能率
室外空气 进风地道2送风 新风热回收 热水加热盘管
温度/℃ -19.7 -14.6 11.4 30
加热量/kW - 12.9 65 47
占比 - 10％ 52％ -
夏季进风地道2通风计算结果如下：
夏季不同进风温度进风地道2通风计算结果
工况 1 2 3 4 5 6
进风温度/℃ 28 30 32 34 36 38
地道风出口温度/℃ 23.9 25.6 27.1 28.7 30.3 31.9
夏季，进风地道2风出口温度比室外进风温度明显低5-6℃左右，达到自然降温的效果，再加入直接蒸发式空气冷却器68，可以满足室内进风温度冷却的效果。
夏季设计工况各功能段节能率
室外空气 地道风口 新风热回收 直接蒸发式空气冷却器
温度/℃ 3空3.气5 2送8.风3 热26回.6收 17.5
制冷量/kW - 13.1 4.3 23
占比 - 32％ 11％ 57％
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的技术原理和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浅层地能地道通风系统，其特征在于：包括进风口(1)、进风地道(2)、进风竖管(3)、排风口(4)、排风竖管(5)和新风热回收机组(6)；所述进风口(1)设置于地表面，所述进风地道(2)深埋于地下，所述进风竖管(3)设置于建筑物竖直墙体上，其上端封堵，下端为进风口；所述进风口(1)通过管道依次与所述进风地道(2)、进风竖管(3)的进风口连通，新风通过所述进风口(1)进入进风地道(2)流进所述进风竖管(3)；所述排风竖管(5)与所述进风竖管(3)并排设置于建筑物竖直墙体上，所述排风口(4)位于所述排风竖管(5)顶端；所述新风热回收机组(6)分别与所述进风竖管(3)和所述排风竖管(5)连通；所述新风热回收机组(6)内部设有进风通道，所述进风通道一端连通所述进风竖管(3)，另一端连通室内进风口，且其内沿着气流方向依次设置有第一初效过滤装置(62)、中效过滤装置(63)、新风热回收装置(64)、送风机(61)；所述新风热回收机组(6)内部设有出风通道，所述出风通道一端连通室内出风口，另一端连通所述排风竖管，且其内沿着气流方向依次设置有第二初效过滤装置(65)和排风机(66)。
2.根据权利要求1所述的浅层地能地道通风系统，其特征在于，所述的进风地道(2)覆土厚度＞4米，长度＞134米。
3.根据权利要求1所述的浅层地能地道通风系统，其特征在于，所述的新风热回收装置(64)采用空气热交换器。
4.根据权利要求1至3任一项所述的浅层地能地道通风系统，其特征在于，所述的新风热回收机组(6)中的送风机(61)和排风机(66)采用板翅式风机组。
5.根据权利要求1至3任一项所述的浅层地能地道通风系统，其特征在于，所述的中效过滤装置(63)采用驻电极净化模块或袋式除尘器。
6.根据权利要求1所述的浅层地能地道通风系统，其特征在于，所述的新风热回收机组(6)包括加热盘管(67)，位于所述新风热回收装置(64)后端，对新风进行二次加热。
7.根据权利要求6所述的浅层地能地道通风系统，其特征在于，所述的加热盘管(67)采用热水加热盘管。
8.根据权利要求1所述的浅层地能地道通风系统，其特征在于，所述的新风热回收机组(6)包括直接蒸发式空气冷却器(68)，位于所述新风热回收装置(64)后端，对新风进行冷却。
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