地道风系统简介

发布时间:2023-08-23

来源:暖通南社

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地道风系统,早在公元3000年,雅典建筑师便将它结合风塔来为建筑供冷。如今,由于结构简单、能效高等优点,地道风系统被广泛应用到建筑通风空调领域中,用于减少日益攀高的建筑能耗。

地道风系统(Earth to Air HeatExchanger System,EAHES)是指利用蓄存在土壤中的地热能(地下2.5~3m以下的土壤温度保持恒定)冷却或加热室外空气(或室内回风),并由机械送风或诱导式通风将处理后的空气送人室内,以改善室内热环境。它相当于一台土壤-空气热交换器,利用地层对自然界的冷、热能量的储存作用来降低建筑物的空调采暖负荷。

地道风系统由三部分组成:1)进风口部分;2)地埋管换热部分;3)出风口部分。其中地道进风可以是全新风、部分新风或循环风。地埋管换热部分,即土壤-空气换热器,是地道风系统的重要换热部件,用于承担建筑负荷。出风口部分根据建筑形式的不同,因地制宜。

地道风系统的核心部件是土壤-空气换热器,其换热效果直接影响到系统的整体性能。

地道结构:

地道结构即指地道的埋管方式。地道常采用水平布置方式,形式多样,可分为单管式/多管式、串联式/并联式、开式/闭式。

当单根地道所提供的冷量无法满足建筑负荷需求时,则考虑多管道形式。多管道地道结构的埋管方式可分为串联或并联式两种,如下图所示,串联式最大的地道长度是并联式的3倍。目前,对于两种地道结构形式对于系统阻力的影响分析还很少见。

地道风系统可根据通风形式分为开式系统和闭式系统两种。开式系统即指地道进风采用室外新风,室内热环境直接受室外气象影响。对于高湿度地区,地道出风的湿度相对较大,需要配置除湿装置。闭式系统即指地道进风采用室内回风,与建筑负荷联系紧密。

地道风结合空气源热泵系统:空气源热泵系统在寒冷地区由于室外温度较低,

易出现结霜现象,致使频繁开启除霜工况,系统整体制热性能系数(cop)大大下降。

地道风结合蒸发冷却系统:在炎热干燥地区,单一的地道风系统不足以满足制冷季节室内舒适度的要求。如果通过加深埋深或扩大埋管面积的方式来提高地道风系统的制冷量,将会是极不经济的。

地道风结合太阳能烟囱系统:

伊朗学者M.Maerefat提出将地道风与太阳能烟囱这两种被动式系统相结合应用到建筑通风降温中,系统示意图如下图:

由于太阳烟囱效应,使得热空气不断上浮,室内新风不断通过地道补人,省去了传统地道风系统的驱动装置-风机,可谓是真正的被动式系统。

地道风结合光伏发电系统:除了采用被动式太阳能烟囱系统来减少风机电耗的方式外,土耳其学者Ylidiz将光伏发电系统与闭式地道风系统相结合,由光伏发电系统承担部分风机的电耗,系统示意图如下图所示。

利用光伏发电技术给地道风动力风机供电,可大大减少高峰时系统的耗电量。


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