[發明專利]新型淺層地能、太陽能、風能一體化建筑空調系統

有效

• 申請號: 201010134129.3
• 申請日: 2010-02-27
• 公開（公告）號: CN101799196A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 張宗樓
• 申請（專利權）人: 張宗樓
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24J3/08;F24J2/00;F24F7/00;A61L9/00;A61L9/04
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技術領域

一種淺層地能、太陽能、風能與建筑一體化利用設計方案。具體涉及 到利用淺層地能和太陽能、風能，來實現建筑物自身的通風、采暖和制冷， 進而以實現建筑物零能耗運營為設計目的一種建筑物通風、采暖和制冷空 調系統。

背景技術

自然而無組織的換氣在冬季必然會排出熱空氣，納入冷空氣，而夏季則相 反，從而降低建筑內部居住的舒適性。如何能在換氣的同時，不改變室溫，不 浪費熱能，就是本系統主要想要達到的目的之一。

隨著門窗技術的升級，越來越嚴密的密封性，在保持室溫的同時，降低了 室內的自然通風和換氣率。然而人是需要消耗氧氣的，所以在絕對密封的房間 里，人無法正常居住。所以發明一種可以在密封環境下即不損耗熱能，又能滿 足換氣通風要求的方法是很有必要的。

建筑物的舒適度不僅僅是溫度所決定的，風速和濕度，也起關鍵作用，所 以健康換氣問題對人體的健康和居住質量來說有著極重要的意義，是建筑物設 計不可忽略的一個問題。

現有的空調系統和技術普遍存在能耗高、熱交換效率低的缺點。而且在換 氣問題上，普遍沒有完整的氣流組織系統方案和實踐經驗。因此現代建筑中， 巨大能源浪費和較差的居住環境的問題，是客觀上普遍存在的。

而在淺層地能、太陽能、風能利用方面，由于沒有一種以建筑物整體為設 計主體的設計思想，所以局部的再生能源利用裝置，存在低效和系統效果不穩 定的種種弊端，難以彰顯其價值，所以就沒有較強的生命力，不足以普遍推廣。

發明內容

該系統以相對密封的房屋為管理對象，利用太陽能風筒的煙筒效應作動力， 進行有組織的室內強制通風，實現了在密封的房屋內，即不損失冷、熱能，又 能有全面徹底的通風。該系統利用地熱的恒溫做冷熱源，通過空氣和水作介質， 在不消耗任何化學能源的基礎上，實現了建筑物密封室內的采暖和制冷。

本發明在組織室內通風的設計上，依靠陽光為主能源，利用設置在建筑外 部的太陽能風筒的煙筒效應中產生的抽力作主要動力，以熱空氣上升冷空氣下 沉的物理特性為氣體管理的突破口，來組織空氣有組織地流動，以達到在損失 最小熱能的基礎上，進行健康強制換氣的目的。

本發明首次嘗試將建筑內部打通為互通的整體來進行空氣管理，首次提出 了一種依靠地熱恒溫能源直接處理空氣和水，分兩路來維持室內空氣和墻體溫 度的手段，在以此為主要輔助制冷和采暖方式的基礎上，結合風電和太陽能發 電為系統動力補充，以房屋較好的保溫性為平臺，以高效的陽光采集為提高室 溫的手段，有效解決了密封房屋內如何保持適宜溫度和較高空氣質量的問題。

該發明的太陽能風筒【2】為總高度超過建筑物【1】屋頂適當高度的深色 筒狀物體，截面形狀以利于吸收陽光為易。在其外圍有透明的保護罩，以利于 保溫和防腐。在可能的技術條件下，將保護罩內處理為真空，可大大提高其性 能。該風筒與建筑物相通的有兩個進風口，分別是與建筑物頂部平行的上進風 口【3】和與建筑物地下室平行的下進風口【4】，在上進風口【3】處設置有上 進風口閥門【5】，在下進風口【4】處設置有下進風口閥門【6】，用來調整空氣 流動方向。

風筒頂部有一個出風口【7】，出風口外可安裝風能發電機組【8】。該風筒 的高度一般為8-9米，是安裝微型風力發電機的絕佳位置，一物多用成本低， 既能提供一部分房屋的動力，還有利于風電的迅速普及發展。

本發明的技術方案為：

該發明在夏冬兩季采用兩種不同的通風方式來實現其目的。

夏季制冷建立在房屋的高隔熱率之上，在日照漸強后，太陽能風筒【2】 將內部空氣加熱，密度降低而上升，形成煙筒效應，從而產生動力，促使與之 聯接的，密封的室內上部的熱空氣通過上進風口【3】而不斷被抽走，而室外陰 涼處的空氣經過凈化器【19】凈化后，由地熱井【17】進行冷卻后通過地下室 的主進風管【13】進入室內地下室的最低部位，對室內空氣進行補充，從而形 成一種強制冷通風效果。

由于上方的熱空氣被不斷抽出，而底部不斷有冷空氣進來補充，最終達到 整個室內充滿新鮮干凈的冷空氣。并且保持著一定的風速和濕度，給人們一個 適宜的環境。另外屋頂的太陽能集熱器【10】不僅提供輔助加熱，加速循環， 還起到遮陽降溫的目的。另外，此模式的通風模式有利于發生火災時，強制排 出濃煙，降低人員發生事故的幾率。并可以為人員的疏散和救治提供方便。