[发明专利]一种被动式建筑的浅层地热应用技术

说明书

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是被动式建筑的浅层地热应用技术。

背景技术

新疆属于严寒寒冷地区，其冬季供暖期长达6个月(10月10日至4月10日)，而夏季供冷期仅2个月。就严寒地区常规建筑而言，其冬季供暖能耗(含新风能耗)是夏季供冷能耗的7倍之多，且冬季新风能耗占总供暖能耗的60％。

被动式建筑又称为被动式低能耗建筑或被动房，是目前唯一获得官方与民间广泛公认的最先进建筑节能模式，其严格的保温及气密性要求，大幅度降低了建筑外围护结构及门窗系统的传热系数，同时采用零热桥、高性能热回收技术，使得建筑的年供暖需求不大于15kWh/(㎡·a)，是常规建筑年供暖需求的1/4。

但是目前结合各地独特的干热气候，主要依靠机械制热或冷却的方式来对建筑物内送风温度进行调整，甚至是继续利用空调及供暖能耗等方式，增加能源消耗，与现在提倡的降低建筑能耗，鼓励绿色建筑的理念相违背。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为解决被动式建筑物内供热耗能大的问题，在不采用机械制热或制冷的情况下，依靠地道通风、新风热回收及直接蒸发冷却等技术便可满足建筑物冬夏季室内25℃的要求，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；被动式建筑的浅层地热应用技术是在被动式建筑的基础上，利用浅层地道，将室外新风引入地道，吸收浅层土壤中的地热加热新风，并将预热过后的新风送入建筑物内。对于被动式建筑，通过浅层地热加热后的新风，能将室外新风提高5℃左右，节能率达10％，进一步降低被动式建筑的供暖需求。同时，该浅层地热应用技术亦可用于常规建筑，不仅降低建筑新风供暖能耗，也改善了室内空气质量。该技术与国家倡导的绿色、节能、环保的政策遥相呼应，积极响应绿色建筑的理念。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种被动式建筑的浅层地热应用技术，该技术包括预热和冷却两方面应用方向：

预热工序主要流程内容为：第一步，将室外冷空气收集到所述的被动式建筑中的进风管道，进行过滤处理；第二步，将处理过的冷空气送入被动式建筑内部深埋于地下的通风管道，利用地层深处与冷空气温差进行预热处理；第三步，将初步预热的冷空气送入分布在被动式建筑内部的送风管道，在所述送风管道内部设置有热水加热盘管，对冷空气进行二次预热。

冷却工序主要流程内容为：第一步，将室外热空气收集到所述的被动式建筑中的进风管道，进行过滤处理；第二步，将处理过的冷空气送入被动式建筑内部深埋于地下的通风管道，利用地层深处与热空气温差进行冷却处理；第三步，将初步冷却的热空气送入分布在被动式建筑内部的送风管道，在所述送风管道内部设置有直接蒸发冷却器，对热空气进行二次冷却。

本发明的有益效果在于：本发明结构简单，提供新型浅层地能地道通风系统，在不利于机械制冷或制热的情况下，实现了调节房间新风的温度，大幅降低了冬季空调供暖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，本发明还可以做如下改进：

进一步的，所述的预热工序或冷却工序的第三步中，在所述的送风管道空气输入端口设置有板翅式全热回收机组，对进风通道的空气可以进行热湿交换。

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板翅式全热回收机组进行空气热量交换，成本较低，板翅式热回收器未采用金属材质，而是使用了一种可渗透水蒸气分子的膜材料。使得进排风通道之间的空气可以进行热湿交换，从而实现了全热回收的功能，并且全热回收效率≥75％；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，所述的被动式建筑的排风系统穿过所述的板翅式全热回收机组，对排风系统中的热能进行交换。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以对排风的热能进行收集并有效利用，充分减少能源流失，达到节能减排的效果。

进一步的，所述的通风管道采用混凝土材质，长度大于104米，覆土厚度大于4米。

采用上述进一步方案的有益效果是：混泥土材质的热传递性强，密封性好，有效的达到被动式建筑的自然转化热能的效果，并且经过试验数据，至少长度大于102米，覆土厚度＞4米的通风管道才能达到预期效果。

进一步的，所述的过滤处理包括粗效过滤和中效过滤两个环节，粗效过滤采用纤维材料，过滤大型颗粒物，中效过滤采用CHF化学过滤器，对空气中的气体污染物进行清除。