專利名稱：一種室外空氣與地下恒溫層熱交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及空氣循環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具體涉及的是利用地下恒溫層與室外空氣進(jìn)行傳熱的具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管道式的熱交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前社會(huì)上使用的普遍是利用制冷機(jī)和加熱器的空調(diào)系統(tǒng)，隨之也產(chǎn)生了大量的能源消耗和污染物排放。人居環(huán)境的舒適性與地球資源的有限性之間產(chǎn)生的矛盾日益加 劇。雖然在地球表面，由于太陽的輻射熱能影響，地下溫度隨之變化，但到地下一定深度后，就不在受其影響。地殼表面以下通常分為變溫層、恒溫層和增溫層。其中恒溫層溫度隨季節(jié)的變化幅度幾乎為零，深度一般在20米左右，恰好為普通住宅樓地基深度范圍內(nèi)。利用恒溫層的這一特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)出高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。而傳統(tǒng)的地?zé)豳Y源利用裝置多采用地下水吸、放熱的方法，這對(duì)地下水資源有一定程度的污染和浪費(fèi)，還可能造成地基沉降等危害。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管道提高地下恒溫層利用效率，節(jié)約資源并降低成本的室外空氣與地下恒溫層熱交換系統(tǒng)。技術(shù)方案—種室外空氣與地下恒溫層熱交換系統(tǒng)，包括輸入風(fēng)管道和輸出風(fēng)管道，其特征在于還包括一處于地下恒溫層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道，撲結(jié)構(gòu)熱交換管道的末端與輸出風(fēng)管道連通，撲結(jié)構(gòu)熱交換管道的始端與輸入風(fēng)管道連通，在輸入風(fēng)管道上連接有風(fēng)機(jī)，所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道包括至少兩級(jí)換熱管道，每級(jí)換熱管道由母管道、連接管道和子管道構(gòu)成，所述的母管道通過所述的連接管道與所述的子管道連接，所述的子管道沿所述的輸入風(fēng)管道末端軸向呈平行層狀排列，所述的母管道與所述的子管道平行。所述的連接管道為“十”字形管道，在所述的“十”字形管道的末端分別連接四個(gè)子管道，所述的上下級(jí)換熱管道的“十”字形管道的直徑之比為，所述的上下級(jí)“十”字形管道的長度之比為N_Vd，其中參數(shù)N為換熱管道的級(jí)數(shù)，取大于等于4的整數(shù)；參數(shù)A為7/3至3的實(shí)數(shù)，參數(shù)d取大于I且小于等于2的實(shí)數(shù)。所述的母管道和子管道，設(shè)置在拓?fù)鋼Q熱管束的層與層之間，母管道與換熱管束層的初級(jí)分支節(jié)點(diǎn)相連接，子管道與拓?fù)鋼Q熱管束層的下一級(jí)分支端點(diǎn)相連接，用于將管程流體從一層拓?fù)鋼Q熱管束傳輸至下一層拓?fù)鋼Q熱管束。所述的換熱管束內(nèi)，每一層換熱管通過“十”字分叉產(chǎn)生了越來越多的分支，使得管程對(duì)流換熱面積大幅增加；分叉還能有下擾動(dòng)換熱管束內(nèi)流體的流動(dòng)提高流體湍流度，這樣，換熱管內(nèi)的對(duì)流換熱效果得到了大幅度增強(qiáng)。同時(shí)，拓?fù)鋼Q熱管束結(jié)構(gòu)類似于優(yōu)化了的流體分配器/集合器，能有效降低換熱管束內(nèi)的流體流動(dòng)壓降。并且，拓?fù)鋼Q熱管束沿徑向?qū)訝畈贾貌粌H有效利用了殼程內(nèi)空間來布置更多的換熱管以提高管程和殼程之間的換熱面積，還實(shí)現(xiàn)了殼程流體垂直沖刷拓?fù)鋼Q熱管束作用使得換熱管外側(cè)的流動(dòng)換熱性能得到了大幅度提高。因此，多層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的換熱管管束的設(shè)計(jì)布置達(dá)到了高效換熱和節(jié)能的目的。有益效果本實(shí)用新型涉及的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用地下恒溫層作為冷/熱源，利用空氣循環(huán)系統(tǒng)將室內(nèi)空氣與地下土壤進(jìn)行熱交換，達(dá)到改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的目的。新型拓?fù)錈峤粨Q管道不僅增加了管程與殼程之間的對(duì)流換熱面積，還有利于換熱管束內(nèi)流體湍流度的提高和熱邊界層的重新構(gòu)成。直接使用空氣作為換熱介質(zhì)，避免了地下水的使用，有效地防止了地 基沉降等危害。由于風(fēng)機(jī)安裝在地下，使得整個(gè)裝置對(duì)居民樓的噪聲影響大大減小。


圖I是本實(shí)用新型的系統(tǒng)連接圖。圖2是本實(shí)用新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道結(jié)構(gòu)圖。附圖中1引風(fēng)口 ；2風(fēng)機(jī)；3拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道；4送風(fēng)口 ；5建筑物；6大地；7母管道；8連接管道；9子管道。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說明圖I給出了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖，一種包含了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道的空調(diào)系統(tǒng)，包括輸入風(fēng)管道和輸出風(fēng)管道，輸入風(fēng)管道的入口為引風(fēng)口 I，輸出風(fēng)管道的出口為送風(fēng)口 4，，還包括一處于地下恒溫層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道3，撲結(jié)構(gòu)熱交換管道3的末端與輸出風(fēng)管道連通，撲結(jié)構(gòu)熱交換管道的始端與輸入風(fēng)管道連通，在輸入風(fēng)管道上連接有風(fēng)機(jī)2，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道包括至少兩級(jí)換熱管道，每級(jí)換熱管道由母管道7、連接管道8和子管道9構(gòu)成，其中母管道7通過連接管道8與所述的子管道9連接，子管道沿所述的輸入風(fēng)管道末端軸向呈平行層狀排列，母管道7與子管道9平行。從引風(fēng)口 I開始將室外空氣導(dǎo)入至地下20米深度范圍的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道3內(nèi)，通過與地下恒溫層形成熱交換，使得空氣溫度達(dá)到適宜的程度，再將空氣通過輸氣管道經(jīng)過送風(fēng)口 4通至建筑物5內(nèi)，從而改善室內(nèi)空氣質(zhì)量和提高環(huán)境舒適度。連接管道8采用“十”字形管道，其4叉末端分別與4個(gè)子管道9相連，子管道9再通過“十”字形管道與下一級(jí)子管道連通。在引風(fēng)口 I后配置風(fēng)機(jī)2，提供空氣在地下熱交換管道中循環(huán)的動(dòng)力。該空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保，且空氣調(diào)節(jié)作用非常明顯，尤其在夏冬兩季。
權(quán)利要求1.一種室外空氣與地下恒溫層熱交換系統(tǒng)，包括輸入風(fēng)管道和輸出風(fēng)管道，其特征在于還包括一處于地下恒溫層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道，撲結(jié)構(gòu)熱交換管道的末端與輸出風(fēng)管道連通，撲結(jié)構(gòu)熱交換管道的始端與輸入風(fēng)管道連通，在輸入風(fēng)管道上連接有風(fēng)機(jī)，所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道包括至少兩級(jí)換熱管道，每級(jí)換熱管道由母管道、連接管道和子管道構(gòu)成，所述的母管道通過所述的連接管道與所述的子管道連接，所述的子管道沿所述的輸入風(fēng)管道末端軸向呈平行層狀排列，所述的母管道與所述的子管道平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的室外空氣與地下恒溫層熱交換系統(tǒng)，其特征在于所述的連接管道為“十”字形管道，在所述的“十”字形管道的末端分別連接四個(gè)子管道，所述的上下級(jí)換熱管道的“十”字形管道的直徑之比為Ν^Λ，所述的上下級(jí)“十”字形管道的長度之比為N_Vd，其中參數(shù)N為換熱管道的級(jí)數(shù)，取大于等于4的整數(shù)；參數(shù)Λ為7/3至3的實(shí)數(shù)，參數(shù)d取大于I且小于等于2的實(shí)數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種室外空氣與地下恒溫層熱交換系統(tǒng)，包括輸入風(fēng)管道和輸出風(fēng)管道，還包括一處于地下恒溫層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道，撲結(jié)構(gòu)熱交換管道的末端與輸出風(fēng)管道連通，撲結(jié)構(gòu)熱交換管道的始端與輸入風(fēng)管道連通，在輸入風(fēng)管道上連接有風(fēng)機(jī)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道包括至少兩級(jí)換熱管道，每級(jí)換熱管道由母管道、連接管道和子管道構(gòu)成，所述的母管道通過所述的連接管道與所述的子管道連接。通過將室外空氣引入安放在地下恒溫層位置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)熱交換管道進(jìn)行熱交換，然后通過送風(fēng)口將空氣送入建筑物內(nèi)，改變室內(nèi)空氣溫度，達(dá)到四季都能有效調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣品質(zhì)的目的。本實(shí)用新型可在建筑物鋪設(shè)地基時(shí)同步安裝管道系統(tǒng)，方便環(huán)保。
文檔編號(hào)F24F5/00GK202382339SQ20112054575
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者于程, 張程賓, 施明恒, 陳永平 申請(qǐng)人:東南大學(xué)