本發(fā)明涉及建筑
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是被動式建筑的淺層地?zé)釕?yīng)用技術(shù)。
背景技術(shù)：
：新疆屬于嚴(yán)寒寒冷地區(qū)，其冬季供暖期長達6個月(10月10日至4月10日)，而夏季供冷期僅2個月。就嚴(yán)寒地區(qū)常規(guī)建筑而言，其冬季供暖能耗(含新風(fēng)能耗)是夏季供冷能耗的7倍之多，且冬季新風(fēng)能耗占總供暖能耗的60％。被動式建筑又稱為被動式低能耗建筑或被動房，是目前唯一獲得官方與民間廣泛公認(rèn)的最先進建筑節(jié)能模式，其嚴(yán)格的保溫及氣密性要求，大幅度降低了建筑外圍護結(jié)構(gòu)及門窗系統(tǒng)的傳熱系數(shù)，同時采用零熱橋、高性能熱回收技術(shù)，使得建筑的年供暖需求不大于15kWh/(㎡·a)，是常規(guī)建筑年供暖需求的1/4。但是目前結(jié)合各地獨特的干熱氣候，主要依靠機械制熱或冷卻的方式來對建筑物內(nèi)送風(fēng)溫度進行調(diào)整，甚至是繼續(xù)利用空調(diào)及供暖能耗等方式，增加能源消耗，與現(xiàn)在提倡的降低建筑能耗，鼓勵綠色建筑的理念相違背。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為解決被動式建筑物內(nèi)供熱耗能大的問題，在不采用機械制熱或制冷的情況下，依靠地道通風(fēng)、新風(fēng)熱回收及直接蒸發(fā)冷卻等技術(shù)便可滿足建筑物冬夏季室內(nèi)25℃的要求，實現(xiàn)室內(nèi)熱舒適環(huán)境，同時能節(jié)約大量建筑供暖或供冷能耗；被動式建筑的淺層地?zé)釕?yīng)用技術(shù)是在被動式建筑的基礎(chǔ)上，利用淺層地道，將室外新風(fēng)引入地道，吸收淺層土壤中的地?zé)峒訜嵝嘛L(fēng)，并將預(yù)熱過后的新風(fēng)送入建筑物內(nèi)。對于被動式建筑，通過淺層地?zé)峒訜岷蟮男嘛L(fēng)，能將室外新風(fēng)提高5℃左右，節(jié)能率達10％，進一步降低被動式建筑的供暖需求。同時，該淺層地?zé)釕?yīng)用技術(shù)亦可用于常規(guī)建筑，不僅降低建筑新風(fēng)供暖能耗，也改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量。該技術(shù)與國家倡導(dǎo)的綠色、節(jié)能、環(huán)保的政策遙相呼應(yīng)，積極響應(yīng)綠色建筑的理念。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：提供一種被動式建筑的淺層地?zé)釕?yīng)用技術(shù)，該技術(shù)包括預(yù)熱和冷卻兩方面應(yīng)用方向：預(yù)熱工序主要流程內(nèi)容為：第一步，將室外冷空氣收集到所述的被動式建筑中的進風(fēng)管道，進行過濾處理；第二步，將處理過的冷空氣送入被動式建筑內(nèi)部深埋于地下的通風(fēng)管道，利用地層深處與冷空氣溫差進行預(yù)熱處理；第三步，將初步預(yù)熱的冷空氣送入分布在被動式建筑內(nèi)部的送風(fēng)管道，在所述送風(fēng)管道內(nèi)部設(shè)置有熱水加熱盤管，對冷空氣進行二次預(yù)熱。冷卻工序主要流程內(nèi)容為：第一步，將室外熱空氣收集到所述的被動式建筑中的進風(fēng)管道，進行過濾處理；第二步，將處理過的冷空氣送入被動式建筑內(nèi)部深埋于地下的通風(fēng)管道，利用地層深處與熱空氣溫差進行冷卻處理；第三步，將初步冷卻的熱空氣送入分布在被動式建筑內(nèi)部的送風(fēng)管道，在所述送風(fēng)管道內(nèi)部設(shè)置有直接蒸發(fā)冷卻器，對熱空氣進行二次冷卻。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，提供新型淺層地能地道通風(fēng)系統(tǒng)，在不利于機械制冷或制熱的情況下，實現(xiàn)了調(diào)節(jié)房間新風(fēng)的溫度，大幅降低了冬季空調(diào)供暖系統(tǒng)的能耗及運行成本，節(jié)約了能耗，在使用過程中，具有成本低，耗能量低，應(yīng)用廣泛等優(yōu)點。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進：進一步的，所述的預(yù)熱工序或冷卻工序的第三步中，在所述的送風(fēng)管道空氣輸入端口設(shè)置有板翅式全熱回收機組，對進風(fēng)通道的空氣可以進行熱濕交換。采用上述進一步方案的有益效果是：室外新風(fēng)可率先通過地道夏季預(yù)冷或冬季預(yù)熱后進入板翅式全熱回收機組進行空氣熱量交換，成本較低，板翅式熱回收器未采用金屬材質(zhì)，而是使用了一種可滲透水蒸氣分子的膜材料。使得進排風(fēng)通道之間的空氣可以進行熱濕交換，從而實現(xiàn)了全熱回收的功能，并且全熱回收效率≥75％；在加熱空氣和冷卻空氣方面都有很好的效果，它在當(dāng)前的工礦企業(yè)，各大型建筑物的采暖通風(fēng)系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用。進一步的，所述的被動式建筑的排風(fēng)系統(tǒng)穿過所述的板翅式全熱回收機組，對排風(fēng)系統(tǒng)中的熱能進行交換。采用上述進一步方案的有益效果是：可以對排風(fēng)的熱能進行收集并有效利用，充分減少能源流失，達到節(jié)能減排的效果。進一步的，所述的通風(fēng)管道采用混凝土材質(zhì)，長度大于104米，覆土厚度大于4米。采用上述進一步方案的有益效果是：混泥土材質(zhì)的熱傳遞性強，密封性好，有效的達到被動式建筑的自然轉(zhuǎn)化熱能的效果，并且經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)，至少長度大于102米，覆土厚度＞4米的通風(fēng)管道才能達到預(yù)期效果。進一步的，所述的過濾處理包括粗效過濾和中效過濾兩個環(huán)節(jié)，粗效過濾采用纖維材料，過濾大型顆粒物，中效過濾采用CHF化學(xué)過濾器，對空氣中的氣體污染物進行清除。采用上述進一步方案的有益效果是：通過粗效過濾和中效過濾兩個環(huán)節(jié)，有效的對空氣中的大型顆粒物和化學(xué)物質(zhì)進行清除，特別是粗效過濾采用纖維材料，在過濾過程中，對空氣的阻力降到最低；CHF化學(xué)過濾器在通風(fēng)和空調(diào)領(lǐng)域，CHF化學(xué)過濾器使用活性炭作為主要過濾材料，成本較低，過濾效果好，對空氣中的化學(xué)成分、細(xì)菌等可以進行吸附和消滅。進一步的，所述的送風(fēng)管道內(nèi)設(shè)置有電動密閉閥門與送風(fēng)機連鎖，實現(xiàn)風(fēng)量自動調(diào)節(jié)功能。采用上述進一步方案的有益效果是：被動式建筑對密閉性要求很高，電動密閉閥門密閉性能強，同時與送風(fēng)機連鎖，可以實現(xiàn)風(fēng)量自動調(diào)節(jié)的功能，使得室內(nèi)空氣流量達到智能化控制的效果。具體實施方式以下對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。提供一種被動式建筑的淺層地?zé)釕?yīng)用技術(shù)，該技術(shù)包括預(yù)熱和冷卻兩方面應(yīng)用方向，預(yù)熱工序主要是發(fā)生在冬季，冷卻工序主要是發(fā)生在夏季：冬季室內(nèi)輸入空氣預(yù)熱工序主要流程內(nèi)容為：第一步，室外冷空氣收集到所述的被動式建筑中的進風(fēng)管道，進行第一階段預(yù)熱，并且通過粗效過濾和中效過濾兩個環(huán)節(jié)，對冷空氣進行過濾處理；粗效過濾是對空氣中的大型顆粒物進行過濾，采用纖維材料，在過濾過程中，對空氣的阻力降到最低；中效過濾對化學(xué)物質(zhì)進行清除，采用CHF化學(xué)過濾器，在通風(fēng)和空調(diào)領(lǐng)域，CHF化學(xué)過濾器使用活性炭作為主要過濾材料，成本較低，過濾效果好，對空氣中的化學(xué)成分、細(xì)菌等可以進行吸附和消滅；第二步，將處理過的冷空氣送入被動式建筑內(nèi)部深埋于地下的通風(fēng)管道，利用地層深處與冷空氣溫差進行預(yù)熱處理；通風(fēng)管道采用混凝土材質(zhì)，混泥土材質(zhì)的熱傳遞性強，密封性好，有效的達到被動式建筑的自然轉(zhuǎn)化熱能的效果，通風(fēng)管道全長設(shè)置為104米，埋深地下4米，經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)，通風(fēng)管道全長設(shè)置至少為104米，埋深地下4米；第三步，將初步預(yù)熱的冷空氣送入分布在被動式建筑內(nèi)部的送風(fēng)管道，所述的送風(fēng)管道空氣輸入端口設(shè)置有板翅式全熱回收機組，對進風(fēng)通道的空氣可以進行熱濕交換，室外新風(fēng)可率先通過地道夏季預(yù)冷或冬季預(yù)熱后進入板翅式全熱回收機組進行空氣熱量交換，成本較低，板翅式熱回收器未采用金屬材質(zhì)，而是使用了一種可滲透水蒸氣分子的膜材料。使得進排風(fēng)通道之間的空氣可以進行熱濕交換，從而實現(xiàn)了全熱回收的功能，并且全熱回收效率≥75％；在加熱空氣和冷卻空氣方面都有很好的效果，它在當(dāng)前的工礦企業(yè)，各大型建筑物的采暖通風(fēng)系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用；在所述送風(fēng)管道內(nèi)部設(shè)置有熱水加熱盤管，對冷空氣進行再次預(yù)熱，熱水加熱盤管應(yīng)用率比較高，成本造價低，加熱費用較電加熱大幅下降，可以實現(xiàn)多種控制選擇。夏季室內(nèi)輸入空氣冷卻工序主要流程內(nèi)容為：第一步，將室外熱空氣收集到所述的被動式建筑中的進風(fēng)管道，進行第一階段冷卻，并且通過粗效過濾和中效過濾兩個環(huán)節(jié)，對熱空氣進行過濾處理；粗效過濾是對空氣中的大型顆粒物進行過濾，采用纖維材料，在過濾過程中，對空氣的阻力降到最低；中效過濾對化學(xué)物質(zhì)進行清除，采用CHF化學(xué)過濾器，在通風(fēng)和空調(diào)領(lǐng)域，CHF化學(xué)過濾器使用活性炭作為主要過濾材料，成本較低，過濾效果好，對空氣中的化學(xué)成分、細(xì)菌等可以進行吸附和消滅；第二步，將處理過的熱空氣送入被動式建筑內(nèi)部深埋于地下的通風(fēng)管道，利用地層深處與冷空氣溫差進行預(yù)熱處理；通風(fēng)管道采用混凝土材質(zhì)，混泥土材質(zhì)的熱傳遞性強，密封性好，有效的達到被動式建筑的自然轉(zhuǎn)化熱能的效果，通風(fēng)管道全長設(shè)置為104米，埋深地下4米，經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)，通風(fēng)管道全長設(shè)置至少為104米，埋深地下4米；第三步，將初步冷卻的熱空氣送入分布在被動式建筑內(nèi)部的送風(fēng)管道，所述的送風(fēng)管道空氣輸入端口設(shè)置有板翅式全熱回收機組，對進風(fēng)通道的空氣可以進行熱濕交換，室外新風(fēng)可率先通過地道夏季預(yù)冷或冬季預(yù)熱后進入板翅式全熱回收機組進行空氣熱量交換，成本較低，板翅式熱回收器未采用金屬材質(zhì)，而是使用了一種可滲透水蒸氣分子的膜材料。使得進排風(fēng)通道之間的空氣可以進行熱濕交換，從而實現(xiàn)了全熱回收的功能，并且全熱回收效率≥75％；在加熱空氣和冷卻空氣方面都有很好的效果，它在當(dāng)前的工礦企業(yè)，各大型建筑物的采暖通風(fēng)系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用；在所述送風(fēng)管道內(nèi)部設(shè)置有直接蒸發(fā)冷卻器，對熱空氣進行再次冷卻，直接蒸發(fā)冷卻器多采用填料式直接蒸發(fā)冷卻器，對熱空氣不僅起到降溫的作用還進行了加濕，適應(yīng)空氣含濕量和濕球溫度低的新疆等地區(qū)，在不使用機械制冷就能達到舒適性空調(diào)的效果。為了達到風(fēng)量自動調(diào)節(jié)的功能，在以上兩種處理工序中，送風(fēng)管道內(nèi)設(shè)置有電動密閉閥門與送風(fēng)機連鎖，實現(xiàn)風(fēng)量自動調(diào)節(jié)功能，使得室內(nèi)空氣流量達到智能化控制的效果，并且被動式建筑對密閉性要求很高，電動密閉閥門密閉性能強，比較適合被動式建筑使用。在被動式建筑的排風(fēng)系統(tǒng)中，也設(shè)置有板翅式全熱回收機組，對排風(fēng)系統(tǒng)中的熱能進行交換，對排風(fēng)系統(tǒng)的熱能進行交換，減少能源流失，避免送風(fēng)與排風(fēng)的交叉感染。本實施例通風(fēng)管道采用混凝土材質(zhì)，采用全長104m和134m兩種設(shè)置，全長104m的通風(fēng)管道截面尺寸為1000*800mm，通風(fēng)量為4900m3/h；全長134m的通風(fēng)管道截面尺寸也為1000*800mm，通風(fēng)量為7500m3/h；都埋設(shè)深度4米；風(fēng)道風(fēng)速1.75m/s，土壤表面年平均溫度為6.6℃，地面溫度波幅為19.6℃，對通風(fēng)管道風(fēng)的出風(fēng)溫度按下式計算：式中，top為地層y深度原始溫度，單位：℃；tw為室外氣溫，單位：℃；B為間歇運行修正系數(shù)；K為通風(fēng)管道壁體傳熱系數(shù)，單位：W/(m2·K)；F為通風(fēng)管道冷卻面積，單位為：m2；c為通風(fēng)管道壁體比熱容，單位：J/(kg·℃)；G為空氣流量，單位為：kg/s。top的計算公式如下：top＝td+Adexp(-0.334y)cos(0.334y)+△td(2)式中td為土壤表面年平均溫度，單位為：℃；Ad為地表溫度波幅，單位為：℃；△td為考慮地道透氣性的附加溫升，一般為1～2℃。通風(fēng)管道壁體可視為半無限大物體，通風(fēng)管道壁體傳熱系數(shù)K值計算如下：式(3)～(5)中，α為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，單位為：W/(m2·℃)；a為通風(fēng)管道壁體導(dǎo)溫系數(shù)，單位為：m2/s，τ為時間，單位為：s；λ為通風(fēng)管道壁體導(dǎo)熱系數(shù)，單位為：W/(m·℃)；λa為空氣導(dǎo)熱系數(shù)，單位為：W/(m·℃)；U為通風(fēng)管道周長，單位為：m；de為通風(fēng)管道當(dāng)量直徑，單位為：mm，de＝4f/U，其中f為通風(fēng)管道橫截面積，單位為：m2；Re為雷諾數(shù)。104m冬季通風(fēng)管道通風(fēng)計算結(jié)果如下：工況123456進風(fēng)溫度/℃-20-18-16-14-12-10地道通風(fēng)出口溫度/℃-13.6-12.2-10.7-9.2-7.7-6.2134m冬季通風(fēng)管道通風(fēng)計算結(jié)果如下：工況123456進風(fēng)溫度/℃-20-18-16-14-12-10通風(fēng)管道風(fēng)出口溫度/℃-14.9-13.3-11.7-10.1-8.6-6.9除去極寒天氣，白天室外溫度一般在-15℃以上。從上表可以看出此刻通過地道預(yù)熱的新風(fēng)出風(fēng)溫度基本處于-11℃以上，此時對應(yīng)熱回收機組排風(fēng)的露點溫度為-12℃?？梢姴捎脺\層地?zé)釕?yīng)用技術(shù)后，基本不會再發(fā)生熱回收器結(jié)冰的現(xiàn)象，保證了冬季空調(diào)系統(tǒng)的正常運行，再加上熱水加熱盤管的加熱后，可以滿足室內(nèi)供暖溫度的要求。冬季制熱工序各功能段節(jié)能率室外空氣通風(fēng)管道送風(fēng)新風(fēng)熱回收熱水加熱盤管溫度/℃-19.7-14.611.430加熱量/kW-12.96547占比-10％52％-夏季通風(fēng)管道通風(fēng)計算結(jié)果如下：104m長度夏季不同進風(fēng)溫度通風(fēng)管道通風(fēng)計算結(jié)果工況123456進風(fēng)溫度/℃283032343638通風(fēng)管道出口溫度/℃23.024.526.027.428.930.4134m長度夏季不同進風(fēng)溫度通風(fēng)管道通風(fēng)計算結(jié)果工況123456進風(fēng)溫度/℃283032343638通風(fēng)管道出口溫度/℃23.925.627.128.730.331.9夏季，通風(fēng)管道風(fēng)出口溫度比室外進風(fēng)溫度明顯低5-6℃左右，達到自然降溫的效果，再加入直接蒸發(fā)式空氣冷卻器，可以滿足室內(nèi)進風(fēng)溫度冷卻的效果。夏季冷卻工序各功能段節(jié)能率室外空氣通風(fēng)管道風(fēng)新風(fēng)熱回直接蒸發(fā)式空氣冷卻溫度/℃33.528.326.617.5制冷量/kW-13.14.323占比-32％11％57％以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的技術(shù)原理和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3