[发明专利]基于蓄能的Trombe墙与土壤-空气换热系统能源互补被动房

说明书

本发明涉及一种基于蓄能的Trombe墙与土壤‑空气换热系统能源互补被动房，其包括土壤‑空气换热系统、Trombe墙空腔、相变蓄能外墙热水系统、相变蓄能内墙体和建筑本体。该发明把Trombe墙空腔与土壤‑空气换热系统首次耦合应用，夏季时在不利用风机的情况下为室内提供新鲜高品质的冷却空气，真正的实现建筑的零能耗，冬季可以为室内提供更为舒适的送风温度。不同的相变蓄能单元应用到系统中，不但可以提高系统换热效率、减少室内温度的波动，并且还可以实现土壤‑空气换热系统间歇运行的目的，避免系统长时间连续运行而导致其效率明显下降。此外，该系统在夏季时可以作为产热端制备生活热水，并在冬季太阳辐射不足为室内提供合适的送风温度。

技术领域

本发明涉及一种基于蓄能的Trombe墙与土壤-空气换热系统能源互补被动房，属于可再生能源技术在建筑节能领域的应用。

背景技术

目前，建筑能耗已经与交通能耗、工业能耗并列成为我国能源消耗的三大“耗能大户”，建筑能耗随着新建建筑面积的增加和人们居住舒适度的提升，其增加趋势越来越明显。在建筑能耗中，供冷和供暖能耗是其最主要的能源消耗形式。随着人们生活水平的提高，对居住环境的要求也越来越高，因此人们开始普遍使用空调从而保证室内环境的热舒适性。空调的大量使用，不但加剧了建筑能耗的增加，且制冷剂的使用也会对造成一定的环境污染和温室效应。此外，人们长期待在空调的环境中不能及时的开窗通风，势必会造成室内空气质量下降，造成头晕等“空调综合征”现象，而开窗通风会急剧增加建筑能耗。为了减少建筑能耗，我们需要使用清洁环保的可再生能源，低碳节能潮流之下，地热能和太阳能作为最常见的新能源利用技术已经受到越来越多人的青睐。

土壤-空气换热系统作为最常见的地热能利用方式之一，已经广泛应用到建筑节能技术中，相比于其他的地热能利用技术，土壤-空气换热系统具有设备简单、运行费用较低的优点，且该系统可以在一定的程度上为室内提供新风。然而传统的土壤-空气换热系统往往采用水平埋管形式，水平埋管存在占地面积较大、浅层土壤温度高和冷凝水难以集中排出的缺点，虽然一些研究者提出在施工过程中对埋管设置一定的坡度，但仍然存在凝结到管壁的冷凝水很难快速集中排出，若冷凝水长期粘附在管壁上势必会出现发霉和病变，从而影响到系统的送风空气品质。此外，土壤的蓄热能力有限，传统的系统在长时间连续运行时，系统的换热效率下降较快，即运行一段时间后埋管周围的土壤温度出现明显的上升/下降(夏季/冬季)。专利(授权号：CN 206670100 U)虽然提出了一种垂直埋管地道通风系统，但该专利存在以下三个问题：1)系统采用PE管材料，PE管抗压能力较小，埋管到一定的深度后，存在严重的被压扁现象，且PE管的换热能力较低；2)冷凝水处理不够合理，其主要采用两个变径对接来减少空气与冷凝水的接触，在底部设置排水管并通过吸水泵来集中排出冷凝水，采用变径在埋管施工过程中很容易损坏，另外传统吸水泵的扬程较小，当深度超过10.5m时很难吸出水。3)下部有效换热的埋管直接与土壤接触，没有设置相变蓄能结构，但土壤的蓄热能力有限，从而系统运行时效率下降较快。