CN210801477U - 雨水管地道风建筑外墙面降温系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种雨水管地道风建筑外墙面降温系统：包括雨水总管、地下风道和受热空腔，雨水总管与雨水井连通，地下风道一端与雨水总管连通，另一端与受热空腔的底部连通，受热空腔设置在建筑外墙体的外表面；建筑外墙体上设置有与室内连通的墙体风道，墙体风道中设置有阀门二，所述受热空腔顶部设置有排风口，排风口设置有阀门一，受热空腔上半部分通过墙体风道与建筑的室内连通。本实用新型利用地下雨水管作为地道风管，仅需加设一段的地下风道，其长度仅为外墙到室外雨水管的距离，雨天还可以起到排除雨水的作用，同时将室外雨水口作为室外空气的入口，大大降低了系统成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种雨水管地道风外墙面降温系统，具体涉及一种雨水管地道风建筑外墙面降温系统。
背景技术
建筑能耗约占社会总能耗的四分之一,在建筑能耗当中，空调的能耗又占了大头。大力推进建筑节已经成为国家大计。建筑节能可以分为建筑本体的节能与建筑设备系统的节能，其中建筑本体的节能尤为关键。建筑本体节能主要是做好围护结构的保温隔热、采用被动式的方式来降低建筑能耗。
夏热当太阳辐射直射在建筑外墙表面时，会导致外墙表面温度升高到50-60℃，远高于室外空气的温度，造成通过外墙的传热量增加，室内热环境恶化或空调负荷增大。
由于地下土壤温度较少受到室外气温的影响，其温度波动较小，夏季要比室外空气温度低，冬季要比室外温度高，土壤温度取决于当地年平均气温及土壤深度。利用地道风降低室内温度在以往的一些工程上有所应用，主要是将地道风直接引入室内，夏季用来降低室内温度，冬季用来提高室内温度。这种利用方式需要有一个前提条件，即地道风温度夏季需低于室内空气温度，冬季需高于室内空气温度。这就要求地道要有一定的深度，否则难以满足温度的要求。在地道较浅，地道风温度高于室内空气温度，而又低于室外温度的情况下，如何利用地道风是一个值得研究的问题。
因此，需要对现有技术进行改进。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种高效的雨水管地道风建筑外墙面降温系统。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种雨水管地道风建筑外墙面降温系统：包括雨水总管、地下风道和受热空腔；
所述雨水总管与雨水井连通；所述地下风道一端与雨水总管连通，另一端与受热空腔的底部连通；
所述受热空腔设置在建筑外墙体的外表面；建筑外墙体上设置有与室内连通的墙体风道，墙体风道中设置有阀门二，
所述受热空腔顶部设置有排风口，排风口设置有阀门一；所述受热空腔上半部分通过墙体风道与建筑的室内连通。
作为对本实用新型雨水管地道风建筑外墙面降温系统的改进：还包括联箱；
所述联箱顶部设置有联箱出风口，联箱底部中心位置设置有雨水管出风口；雨水管出风口与地下风道连接；所述联箱顶部从中间到两边，直径从小到大设有至少两个联箱出风口。
作为对本实用新型雨水管地道风建筑外墙面降温系统的进一步改进：
所述雨水总管两端与两个雨水井连通，地下风道与雨水总管的连接位置位于两个雨水井中心。
本实用新型雨水管地道风建筑外墙面降温系统的技术优势为：
1、利用地下雨水管作为地道风管，仅需加设一段的地下风道，其长度仅为外墙到室外雨水管的距离，其埋深、材料与管径与室外雨水管一致，雨天还可以起到排除雨水的作用，同时将室外雨水口作为室外空气的入口，大大降低了系统成本。
2、夏季室外空气通过雨水管地道的温降有一定的限度，其出口温度往往会高于室内空气温度，如果直接引入室内，反而会给室内增加热量。本实用新型将这一部分空气用来降低外墙表面温度，从而减小了通过外墙传入室内的热量。冬季室外空气通过雨水管地道的有一定的温升，再进入受热空腔被太阳能加热，通常空气温度可以高于室内空气温度，可以直接送入室内，为房间提供热量。
3、外墙上加设的金属隔板为外墙遮挡了太阳辐射，使得外墙表面不受到太阳辐射的影响。
4、金属隔板与外墙构成的受热空腔4，接受太阳辐射热，内部空气受热上升形成热压，成为系统运行的动力，从而无需驱动风机，降低了系统成本及运行能耗。
5、本实用新型四季均可使用，夏季可以降低建筑外墙表面温度，冬季可以直接给室内提供热空气。春秋两季可以用作室内通风。
6、本实用新型利用晴天闲置的雨水管，雨天依旧可以用作排除雨水，加设的一段地下风道，雨天也可以用来排除雨水，具有一个系统多种用途的特点。
7、本实用新型结构简单、使用寿命长，成本大大降低，运行费用几乎为零，便于推广应用。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为本实用新型雨水管地道风建筑外墙面降温系统的结构示意图。
图2为图1的A-A视图。
1-排风口、2-阀门一、3-阀门二、4-受热空腔、5-联箱、6-雨水管出风口、7-地下风道、8-室外地面、9-雨水总管、10-建筑外墙体、11-室内，12-墙体风道、13-室外雨水口、14-联箱出风口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此。
实施例1、雨水管地道风建筑外墙面降温系统，应用于建筑，如图1-2所示，
利用建筑周围埋于室外地面8地下的雨水管道作为地下风道7，在建筑外墙体10的外表面用金属隔板形成矩形的受热空腔4，金属隔板使用的材料可以是防腐处理后的钢板、不锈钢板、铝合金板等。地下风道7与受热空腔4连通，该系统以地下风道7(雨水管道)作为室外空气降温地道，利用受热空腔4在太阳辐射下产生的热压(太阳能烟囱效应)为室外空气提供动力，将经过地下风道7降温后的室外空气引入受热空腔4。
雨水总管9两端与两个雨水井13连通，地下风道7与雨水总管9连通，地下风道7与雨水总管9的连接位置位于两个雨水井13中心。
建筑外墙体10上设置有墙体风道12，墙体风道12中设置有阀门二3，受热空腔4上半部分靠近顶部的位置通过墙体风道12与建筑的室内11连通。
受热空腔4顶部设置有排风口1，排风口1设置有阀门一2。
在夏季，受热空腔4的金属隔板来遮挡太阳辐射，同时利用地下风道7降温空气流过受热腔体4，来降低建筑外墙体10的外表面温度，减小建筑外墙体10内侧与外侧的温差，从而减小建筑外墙体10的温差传热，降低建筑冷负荷，减小能耗。联箱5底部中心设置有雨水管出风口6与地下风道7相连，联箱5顶部设有一组直径自中间到两边按直径从小到大分布的若干联箱出风口14。由于空气入口(雨水管出风口6)位于中间位置，如果联箱出风口14直径相同，则会造成风量集中在中间位置的联箱出风口14，无法做到均匀出风。为了保证风量的均衡，位于受热空腔4下方的联箱5上部设有若干联箱出风口14，其直径自中间到两边按从小到大分布。
在冬季，可以直接把经地下风道7加热后，又经过受热空腔4被太阳能加热后的空气直接通过墙体风道12引入室内11，可以大大改善冬季室内的热环境。
本实用新型工作过程：
夏季工况：太阳辐射照在受热空腔4的金属隔板上，受热空腔4内的空气吸收热量，温度上升，并向上流动，形成太阳能烟囱效应。室外空气在太阳能烟囱效应的驱动下，从雨水井13进入雨水总管9，经过加设的地下风道7，由雨水管出风口6流入联箱5，由于地下雨水管(地下风道7)温度较低，室外空气温度有所下降，再经联箱出风口14进入受热空腔4。在夏季工况下阀门二3处于关闭状态，阀门一2处于开启状态，地下风道7流入受热空腔4的低温空气使得建筑外墙壁面温度降低，同时吸收受热空腔4的金属隔板传递的太阳辐射热量，经过排风口1排出。
在上述空气流动的过程中，由于夏季地下雨水管道(地下风道7)空气温度低于室外空气温度，因此可以将外墙外壁面的温度降低，这就意味着可以减小建筑外墙体10外壁面与建筑外墙体10内壁面的温差，从而减小通过建筑外墙体10由室外向室内的传热量，使得房间冷负荷减小，同时，建筑外墙体10的内壁面的温度也有所下降，改善了室内11的热环境。
假定室外雨水管(地下风道7)埋深1m，管径为0.3m，两个雨水井13相距40m，建筑外墙体10与雨水总管9的距离为5m，因此地道总长为20+5+1＝26m，地下风道7内温度为26℃，地下风道7内内空气流速为0.69m/s，可得风量为0.0488m3/s。以杭州为例，杭州夏季室外空调计算温度(风道进口的空气温度t1)为35.5℃，根据《地道风建筑降温技术规程》(CECS340-2013)的计算公式:
式中：
c—空气比热[J/(kg·℃)]，可取1010J/(kg·℃)；
K—传热系数[W/(m2·℃)]；
tб—风道环境温度(℃)；
t1—风道进口的空气温度(℃)；
t3—风道出口的空气温度(℃)；
G—通风量(kg/s)；
F—风道换热面积(m2)；
lб—风道长度(m)；
α—管内对流换热系数[W/(m2·℃)]，取5.68W/(m2·℃)；
β—形状修正系数；
U—地道横断面周界长度(m)；
a—导温系数(m2/h)，取0.871×10-3m2/h；
τ—供冷期连续运行的时间(h)，取2160h；
λ—导热系数[W/(m·℃)]，取3W/(m·℃)。
可以计算得到管道壁传热系数K＝3.42W/(m2·℃)，t3＝28.54℃。即风道进口的空气温度t1为35.5℃，风道出口的空气温度为28.54℃，温降6.96℃。可见利用室外雨水管(地下风道7)可以获得较低的空气温度。
冬季工况：太阳辐射照在受热空腔4的金属隔板上，受热空腔4内的空气吸收热量，温度上升，并向上流动，形成太阳能烟囱效应。室外空气在太阳能烟囱效应的驱动下，从雨水井13进入雨水总管9，经过加设的地下风道7，由雨水管出风口6流入联箱5，由于地下风道7温度较高，室外空气温度有所上升，再经联箱出风口14进入受热空腔4。在冬季工况下阀门一2处于关闭状态，阀门二3处于开启状态，雨水管流入受热空腔4的空气使得建筑外墙体10的外墙壁面温度提高，同时接受受热空腔4的金属隔板传递的热量，经过墙体风道12进入室内11。
参照夏季工况的计算方法，杭州冬季室外空调计算温度为-2.2℃，计算得到冬季时进入受热空腔4内的空气温度为3.86℃，温升6.06℃。在太阳辐射良好的情况下，受热空腔4内一般可以得到二十几度的温升，假如以温升20℃计，送入室内的空气温度可达26.06℃，可以直接为室内提供热量。
过度季节：可以根据室内11的热环境情况，可以选择夏季工况模式，即开启阀门一2、关闭阀门二3，将空气排至室外；也可以选择冬季工况模式，即开启阀门二3、关闭阀门一2，将空气引入室内。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的若干个具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.雨水管地道风建筑外墙面降温系统，其特征在于：包括雨水总管(9)、地下风道(7)和受热空腔(4)；
所述雨水总管(9)与雨水井(13)连通；所述地下风道(7)一端与雨水总管(9)连通，另一端与受热空腔(4)的底部连通；
所述受热空腔(4)设置在建筑外墙体(10)的外表面；建筑外墙体(10)上设置有与室内(11)连通的墙体风道(12)，墙体风道(12)中设置有阀门二(3)，
所述受热空腔(4)顶部设置有排风口(1)，排风口(1)设置有阀门一(2)；所述受热空腔(4)上半部分通过墙体风道(12)与建筑的室内(11)连通。
2.根据权利要求1所述的雨水管地道风建筑外墙面降温系统，其特征在于：还包括联箱(5)；
所述联箱(5)顶部设置有联箱出风口(14)，联箱(5)底部中心位置设置有雨水管出风口(6)；雨水管出风口(6)与地下风道(7)连接；所述联箱(5)顶部从中间到两边，直径从小到大设有至少两个联箱出风口(14)。
3.根据权利要求2所述的雨水管地道风建筑外墙面降温系统，其特征在于：
所述雨水总管(9)两端分别与两个雨水井(13)连通，地下风道(7)与雨水总管(9)的连接位置位于两个雨水井(13)中心。
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