新風預處理地熱交換系統的制作方法
【專利摘要】一種新風預處理地熱交換系統，它包括通過通風管路連通的室外新風取風部分、地熱交換部分和室內新風處理部分三部分，其特征是室外新風取風部分設置于地上，室外新風取風部分包括自上而下依次布置且連通的新風口，粗效過濾裝置，中效過濾裝置，靜電除塵裝置，固體除濕裝置；地熱交換部分包括地埋管，設置于地埋管上的溫度測點、氣動清洗裝置預留口和流量測點；室內新風處理部分包括新風機組，排水管，新風閥門、靜壓箱，新風管道。
【專利說明】
新風預處理地熱交換系統
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種地熱交換系統，尤其設及一種新風預處理地熱交換系統。
【背景技術】
[0002] 現有技術中有一種地埋管式節能換氣系統，其尚未解決的問題主要有：
[0003] 1、原專利室外新風先通過地埋管進入室內，在室內新風機組入口處設置過濾裝 置，而在室外新風取風口處未設置過濾和集塵裝置。由于國內室外空氣污染較嚴重，如果室 外新風未經處理直接進入地埋通風管道，勢必會造成地埋通風管道的集塵和微生物在管內 滋生。運樣通過地埋管處理的新風會成為一種新的污染源，進入室內會惡化室內空氣品質。
[0004] 2、原專利對地埋通風管道材質、埋深、管長、坡度、風速等技術指標的設置缺乏詳 細的計算方法。而運些指標直接與系統換熱效果密切相關，如果不確定運些技術指標，系統 難W進行設計和定量分析，不能真正的指導設計。
[0005] 3、原專利對于夏季運行，管壁內產生凝結水是通過自流匯集到集水井坑中集中排 出。而實際工程中，由于凝結水量與室外氣象條件、送風量大小和地熱交換器降溫效果有密 切關系，存在凝結水量比較小，不能匯集，貼附在管壁上，無法排出的可能性，進而形成灰塵 聚集和霉菌滋生的問題。在原專利中未考慮采取相應的技術措施解決此問題。
[0006] 4、原專利缺乏對地熱交換系統實際運行效果的監測功能。對新風預處理后效果缺 乏監測，無法判斷系統運行是否達到預期的效果。
【發明內容】
[0007] 本實用新型所要解決的技術問題是：（a) W提高換熱效率為目標，對地熱交換系統 的埋管深度、管長、管內風速等技術參數進行優化；（b)地熱交換系統凝結水排出和清洗方 法；（C)地熱交換系統運行參數監測方法。
[000引本實用新型所采取的技術方案為：一種新風預處理地熱交換系統，它包括通過通 風管路連通的室外新風取風部分、地熱交換部分和室內新風處理部分Ξ部分，其特征是室 外新風取風部分設置于地上，室外新風取風部分包括自上而下依次布置且連通的新風口， 粗效過濾裝置，中效過濾裝置，靜電除塵裝置，固體除濕裝置。
[0009] 新風口距離地面大于等于2. Om，新風口內設置達到粗效過濾器，對粒徑> 5.0皿， 過濾效率90>E>70%，采用初效無紡布平鋪于框架內，濾料雙面金屬網固定的結構形式；中 效過濾裝置包括壓差監測裝置和中效過濾器，中效過濾器的初阻力在50-90Pa左右，終阻力 在100-180化左右，對粒徑>1.0皿，過濾效率99>E>70%，采用袋式結構，確保氣流均衡地 充滿整個袋子。固體除濕裝置為圓柱形的固體吸附除濕固定床，在固體吸附除濕固定床內 部設置有用W放置固體吸附劑的格板或孔板，吸附劑為活性氧化侶。
[0010] 地熱交換部分包括地埋管，設置于地埋管上的溫度測點、氣動清洗裝置預留口和 流量測點；地埋管由至少兩列相互連通且并排布置的直徑150-500mm高密度聚乙締管道組 成，每列地埋管管道長度30-50m;地埋管有2%-3%的坡度，坡向與地熱交換器內氣流方向相 同；并列的地埋管之間，地埋管和建筑物之間均應保持ImW上的距離，地埋管埋深4mW下， 地埋管管道內風速控制在2m/s。
[0011] 室內新風處理部分包括新風機組，排水管，新風閥口、靜壓箱，新風管道;靜壓箱進 風端設兩個接口，一個接口與地埋管相連，另一接口連接新風管道;排水管安裝在地埋管與 靜壓箱之間的管路上;靜壓箱的出風口連通新風機組，新風機組將新風通過管路送入室內； 新風閥口安裝在新風管道與靜壓箱之間的管路上。新風閥口 13平常關閉，只有在地埋管系 統進行檢修時，才開啟。
[0012] 本實用新型的具體特點還有，靜壓箱采用框架式結構，內部粘貼50mm吸音材料，內 敷一層穿孔率為30%穿孔鍛鋒鐵皮。主要作用是減少動壓、增加靜壓、穩定氣流和減少氣流 振動。同時在機房現場風管安裝距離無法滿足變徑所要求的長度時，便于風管之間的相互 連接。
[0013] 地埋管每隔10m在管內設1個溫度監測裝置。在地埋管的取風口和進入建筑物之的 地面不同深度設置±壤溫度監測裝置，深度每增加 Im設置1個±壤溫度監測裝置。
[0014] 在地埋管的管道直管段處預留1個風量測試接口。在地埋管管路系統上每隔10- 15m設置一個清洗口，清洗口采用堵頭封閉;清洗口采用直徑不小于150mm的Ξ通，在管道清 洗時，卸下堵頭，將風管氣動清洗裝置對接該Ξ通對地埋管進行清洗。
[0015] 本實用新型的有益效果是：（a)新風通過地熱交換系統預處理，冬季可W把室外新 風從室外環境溫度-10°c提升到0-5°C，溫升10-15°c，采暖能耗降低10%w上。夏季能把新風 從室外環境溫度34°C降低到28°C左右溫降6-8°C左右，空調能耗降低15%W上。
[0016] (b)新風口距離地面大于等于2. Om，作用是防止吸入±壤散發的氮等有害物質。
[0017] (C)通過壓差監測功能可W自動監測中效過濾器是否堵塞，從而提醒用戶及時更 換過濾器。
[0018] (d)地埋管至少兩列并排布置作用是在有限可用地范圍內，盡量保證地熱交換器 的換熱面積。
[0019] (e)地埋管坡度設置作用一是防止在極端天氣下管內可W出現的凝結水，二是為 今后管道清洗后排水提供可能。
[0020] (f)加新風過濾和地熱交換系統清洗裝置，可W去除風管內附著含有微生物的粉 塵狀物質，減少室內污染源，同時可W確保空調系統的高效運行。
[0021] (h)增加固體除濕裝置使處理的氣體通過它，吸附質被吸附在吸附劑上夏季新風 進行預除濕處理，提高新風的露點溫度，保證新風通過地熱交換器降溫后HDPE管道內壁不 會出現結露和凝結水現象。
[0022] (i)通過設置在地熱交換系統各處的溫度監測點，可W準確掌握系統的運行狀況， 對運行參數達不到設計要求時，及時采取措施進行系統維護。
[0023] 選用皿陽管道原因是：
[0024] 1)連接可靠：聚乙締管道系統之間采用電熱烙方式連接，接頭的強度高于管道本 體強度。
[0025] 2)低溫抗沖擊性好:聚乙締的低溫脆化溫度極低，可在-60-60°C溫度范圍內安全 使用。冬季施工時，因材料抗沖擊性好，不會發生管子脆裂。
[0026] 3)抗應力開裂性好:HDI^具有低的缺口敏感性、高的剪切強度和優異的抗刮痕能 力，耐環境應力開裂性能也非常突出。
[0027] 4)耐化學腐蝕性好:HDI^管道可耐多種化學介質的腐蝕，±壤中存在的化學物質 不會對管道造成任何降解作用。聚乙締是電的絕緣體，因此不會發生腐爛、生誘或電化學腐 蝕現象;此外它也不會促進藻類、細菌或真菌生長。
[0028] 5)可曉性好：皿PE管道的柔性使得它容易彎曲，工程上可通過改變管道走向的方 式繞過障礙物，在許多場合，管道的柔性能夠減少管件用量并降低安裝費用。
[0029] 6)水流阻力小:HDPE管道具有光滑的內表面，其曼寧系數為0.009。光滑的表現和 非粘附特性保證皿PE管道具有較傳統管材更高的輸送能力，同時也降低了管路的壓力損失 和輸水能耗。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本實用新型新風預處理地熱交換系統組成示意圖。
[0031] 圖中：1-新風口；2-粗效過濾器;3-中效過濾裝置;4-靜電除塵裝置;5-固體除濕裝 置;6-地埋管；7-溫度測點；8-氣動清洗裝置的預留口； 9-流量測點；10-地熱交換器；11-± 壤溫度測點；12-排水管；13-新風閥口； 14-靜壓箱；15-新風機組；16-新風管道。
【具體實施方式】
[0032] 如圖1所示:一種新風預處理地熱交換系統，它包括通過通風管路連通的室外新風 取風部分、地熱交換部分和室內新風處理部分Ξ部分，室外新風取風部分設置于地上，室外 新風取風部分包括自上而下依次布置且連通的新風口 1，中效過濾裝置3,靜電除塵裝置4， 固體除濕裝置5;新風口 1距離地面大于等于2 . Om，新風口 1內設置粗效過濾器2，對粒徑> 5. Ομπι，過濾效率90>E>70%，；中效過濾裝置3，中效過濾器的初阻力在50-90化左右，終阻 力在100-180Pa左右，對粒徑>1.0皿，過濾效率99>E>70%。固體除濕裝置為圓柱形的固體 吸附除濕固定床，在固體吸附除濕固定床內部設置有用W放置固體吸附劑的格板或孔板。
[0033] 地熱交換部分包括地埋管6,設置于地埋管6上的溫度測點7、氣動清洗裝置預留口 8和流量測點9;地埋管6由至少兩列相互連通且并排布置的直徑150-500mm高密度聚乙締 (皿PE)管道組成，每列地埋管6管道長度30-50m。地埋管6有地埋管有2%-3%的坡度，坡向與 地熱交換器內氣流方向相同；并列的地埋管6之間，地埋管6和建筑物之間均應保持ImW上 的距離，地埋管6埋深4m W下，地埋管6管道內風速控制在2m/s W下。
[0034] 地熱交換部分的地埋管6-端與室外新風取風部分的固體除濕裝置5連通，另一端 與室內新風處理部分的靜壓箱14相連通；
[0035] 室內新風處理部分包括新風機組15,排水管12,新風閥口 13、靜壓箱14,新風管道 16。靜壓箱進風端設兩個接口，一個接口與地埋管相連，另一接口連接新風管道16。排水管 12安裝在地埋管與靜壓箱之間的管路上。靜壓箱的出風口連通新風機組，新風機組15將新 風通過管路送入室內；新風閥口 13安裝在新風管道16與靜壓箱之間的管路上。新風閥口 13 平常關閉，只有在地埋管系統進行檢修時，才開啟。
[0036] 靜壓箱14采用框架式結構，內部粘貼50mm吸音材料，內敷一層穿孔率為30%穿孔鍛 鋒鐵皮。主要作用是減少動壓、增加靜壓、穩定氣流和減少氣流振動。同時在機房現場風管 安裝距離無法滿足變徑所要求的長度時，便于風管之間的相互連接。地埋管6每隔10m在管 內設1個溫度監測裝置。在地埋管6的取風口設置1個±壤溫度監測裝置，進入建筑物之前的 地面不同深度設置±壤溫度監測裝置，深度每增加 Im設置1個±壤溫度監測裝置。
[0037] 在地埋管6的管道直管段處預留1個風量測試接口。在地埋管6管路系統上每隔10- 15m設置一個清洗口，清洗口采用堵頭封閉;清洗口采用直徑不小于150mm的Ξ通，在管道清 洗時，卸下堵頭，將風管氣動清洗裝置對接該Ξ通對地埋管進行清洗。
[0038] 試驗過程和試驗數據。
[0039] 采用了新風預處理地熱交換系統，通過計算模擬分析和運行工況實際檢測，該系 統的主要數據如下：（a)新風進風口設置過濾除塵裝置，減少進入地熱交換系統灰塵的70% W上，對PM2.5凈化率達到90% W上，可W有效改善室內空氣質量。
[0040] (b)新風進風口設置可更換的固體吸附材料的吸附除濕裝置，對室外空氣進行初 步的除濕處理，夏季空調干球溫度34.7°C，濕球溫度26.8°C情況下，處理后空氣干球溫度 27.5°C，濕球溫度19.5°C，相對濕度50%，地熱交換系統不發生結露現象。
[0041] (C)地熱交換系統在長期運行后，還是需要進行清洗。通過地熱交換系統預留的Ξ 通，與空調風管清洗氣動清洗機連接。通過預留Ξ通使清洗毛刷進入地埋管管道。毛刷可通 過調節空氣的壓力W及流量獲得合適的前進速度。
[0042] (d)通過建立地熱交換系統的換熱數學模型，考慮經濟性和運行效果，優化系統各 部分的技術參數，提出具體的設計指標。±壤溫度測試數據如下：
[0043] 不同埋深±壤溫度
[0044]
[0045] 通過不同埋深的±壤溫度可W看到，到夏季4m埋深的±壤溫度已經趨于穩定，不 隨深度加深而變化。因此從經濟和溫度兩個方面考慮，最終埋深確定為4m。
[0046] 夏季工況測試數據。
[0047] 不同風速地埋管空氣出口溫度的變化 [004引
[0049] 從測試數據可W看到，在風量一定的情況下，2m/s風速W后，地埋管出口溫度趨于 穩定，考慮到新風預處理地熱交換系統地埋管管路不長，增加風速會加大管道阻力，考慮運 行成本和實際運行效果，地埋管風速采用2m/s。
[0050] (e)在系統適當位置設置溫度測點，對系統的運行狀況進行實施監測，對實際運行 的效率進行分析，并根據實測數據驗證計算模型的可靠性。
【主權項】
1. 一種新風預處理地熱交換系統，它包括通過通風管路連通的室外新風取風部分、地 熱交換部分和室內新風處理部分三部分，其特征是室外新風取風部分設置于地上，室外新 風取風部分包括自上而下依次布置且連通的新風口，粗效過濾裝置，中效過濾裝置，靜電除 塵裝置，固體除濕裝置； 新風口距離地面大于等于2.0m，新風口內設置達到粗效過濾器，對粒徑彡5. ομπι，過濾 效率90>Ε多70%，采用初效無紡布平鋪于框架內，濾料采用雙面金屬網固定；中效過濾裝置 包括壓差監測裝置和中效過濾器，中效過濾器的初阻力在50-90Pa左右，終阻力在100-180Pa左右，對粒徑彡1. Ομπι，過濾效率99 > E彡70%，采用袋式結構； 固體除濕裝置為圓柱形的固體吸附除濕固定床，在固體吸附除濕固定床內部設置有用 以放置固體吸附劑的格板或孔板，吸附劑為活性氧化鋁； 地熱交換部分包括地埋管，設置于地埋管上的溫度測點、氣動清洗裝置預留口和流量 測點； 地埋管由至少兩列相互連通且并排布置的直徑150-500mm高密度聚乙烯管道組成，每 列地埋管管道長度30-50m;地埋管有2%-3%的坡度，坡向與地熱交換器內氣流方向相同；并 列的地埋管之間，地埋管和建筑物之間均應保持Im以上的距離，地埋管埋深4m以下，地埋管 管道內風速控制在2m/s; 室內新風處理部分包括新風機組，排水管，新風閥門、靜壓箱，新風管道;靜壓箱進風端 設兩個接口，一個接口與地埋管相連，另一接口連接新風管道;排水管安裝在地埋管與靜壓 箱之間的管路上;靜壓箱的出風口連通新風機組，新風機組將新風通過管路送入室內；新風 閥門安裝在新風管道與靜壓箱之間的管路上。2. 根據權利要求1所述的新風預處理地熱交換系統，其特征是靜壓箱采用框架式結構， 內部粘貼50mm吸音材料，內敷一層穿孔率為30%穿孔鍍鋅鐵皮。3. 根據權利要求1所述的新風預處理地熱交換系統，其特征是地埋管每隔IOm在管內設 1個溫度監測裝置。4. 根據權利要求1所述的新風預處理地熱交換系統，其特征是在地埋管的取風口和進 入建筑物之的地面不同深度設置土壤溫度監測裝置，深度每增加 Im設置1個土壤溫度監測 裝置。5. 根據權利要求1所述的新風預處理地熱交換系統，其特征是在地埋管的管道直管段 處預留1個風量測試接口。6. 根據權利要求1所述的新風預處理地熱交換系統，其特征是在地埋管管路系統上每 隔10-15m設置一個清洗口，清洗口采用堵頭封閉。
【文檔編號】F24F13/28GK205561120SQ201620388890
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】王昭, 李震, 李迪, 李向前, 宋文寅, 孫璐楠, 時敬磊
【申請人】山東省建筑科學研究院