[发明专利]新型浅层地能、太阳能、风能一体化建筑空调系统

说明书

技术领域

一种浅层地能、太阳能、风能与建筑一体化利用设计方案。具体涉及 到利用浅层地能和太阳能、风能，来实现建筑物自身的通风、采暖和制冷， 进而以实现建筑物零能耗运营为设计目的一种建筑物通风、采暖和制冷空 调系统。

背景技术

自然而无组织的换气在冬季必然会排出热空气，纳入冷空气，而夏季则相 反，从而降低建筑内部居住的舒适性。如何能在换气的同时，不改变室温，不 浪费热能，就是本系统主要想要达到的目的之一。

随着门窗技术的升级，越来越严密的密封性，在保持室温的同时，降低了 室内的自然通风和换气率。然而人是需要消耗氧气的，所以在绝对密封的房间 里，人无法正常居住。所以发明一种可以在密封环境下即不损耗热能，又能满 足换气通风要求的方法是很有必要的。

建筑物的舒适度不仅仅是温度所决定的，风速和湿度，也起关键作用，所 以健康换气问题对人体的健康和居住质量来说有着极重要的意义，是建筑物设 计不可忽略的一个问题。

现有的空调系统和技术普遍存在能耗高、热交换效率低的缺点。而且在换 气问题上，普遍没有完整的气流组织系统方案和实践经验。因此现代建筑中， 巨大能源浪费和较差的居住环境的问题，是客观上普遍存在的。

而在浅层地能、太阳能、风能利用方面，由于没有一种以建筑物整体为设 计主体的设计思想，所以局部的再生能源利用装置，存在低效和系统效果不稳 定的种种弊端，难以彰显其价值，所以就没有较强的生命力，不足以普遍推广。

发明内容

该系统以相对密封的房屋为管理对象，利用太阳能风筒的烟筒效应作动力， 进行有组织的室内强制通风，实现了在密封的房屋内，即不损失冷、热能，又 能有全面彻底的通风。该系统利用地热的恒温做冷热源，通过空气和水作介质， 在不消耗任何化学能源的基础上，实现了建筑物密封室内的采暖和制冷。

本发明在组织室内通风的设计上，依靠阳光为主能源，利用设置在建筑外 部的太阳能风筒的烟筒效应中产生的抽力作主要动力，以热空气上升冷空气下 沉的物理特性为气体管理的突破口，来组织空气有组织地流动，以达到在损失 最小热能的基础上，进行健康强制换气的目的。

本发明首次尝试将建筑内部打通为互通的整体来进行空气管理，首次提出 了一种依靠地热恒温能源直接处理空气和水，分两路来维持室内空气和墙体温 度的手段，在以此为主要辅助制冷和采暖方式的基础上，结合风电和太阳能发 电为系统动力补充，以房屋较好的保温性为平台，以高效的阳光采集为提高室 温的手段，有效解决了密封房屋内如何保持适宜温度和较高空气质量的问题。

该发明的太阳能风筒【2】为总高度超过建筑物【1】屋顶适当高度的深色 筒状物体，截面形状以利于吸收阳光为易。在其外围有透明的保护罩，以利于 保温和防腐。在可能的技术条件下，将保护罩内处理为真空，可大大提高其性 能。该风筒与建筑物相通的有两个进风口，分别是与建筑物顶部平行的上进风 口【3】和与建筑物地下室平行的下进风口【4】，在上进风口【3】处设置有上 进风口阀门【5】，在下进风口【4】处设置有下进风口阀门【6】，用来调整空气 流动方向。

风筒顶部有一个出风口【7】，出风口外可安装风能发电机组【8】。该风筒 的高度一般为8-9米，是安装微型风力发电机的绝佳位置，一物多用成本低， 既能提供一部分房屋的动力，还有利于风电的迅速普及发展。

本发明的技术方案为：

该发明在夏冬两季采用两种不同的通风方式来实现其目的。

夏季制冷建立在房屋的高隔热率之上，在日照渐强后，太阳能风筒【2】 将内部空气加热，密度降低而上升，形成烟筒效应，从而产生动力，促使与之 联接的，密封的室内上部的热空气通过上进风口【3】而不断被抽走，而室外阴 凉处的空气经过净化器【19】净化后，由地热井【17】进行冷却后通过地下室 的主进风管【13】进入室内地下室的最低部位，对室内空气进行补充，从而形 成一种强制冷通风效果。

由于上方的热空气被不断抽出，而底部不断有冷空气进来补充，最终达到 整个室内充满新鲜干净的冷空气。并且保持着一定的风速和湿度，给人们一个 适宜的环境。另外屋顶的太阳能集热器【10】不仅提供辅助加热，加速循环， 还起到遮阳降温的目的。另外，此模式的通风模式有利于发生火灾时，强制排 出浓烟，降低人员发生事故的几率。并可以为人员的疏散和救治提供方便。