埋地新风风管换热器节能效果探讨_杨秀金VIP免费

0引言大地是冷热能量的良好存储体，浅层地热能应用是太阳能的一种间接利用方式。近几十年来地热能的应用得到了越来越多的重视，如各种地源热泵得到了长足的发展。新风负荷在建筑能耗中占有很大比例，埋地风管换热器是浅层地热能应用的另一有效方式。随着地表四季温度的变化，一年之中大地的温度也存在着一定的波动，但随着深度的增加，大地温度的波动逐渐变小，当达到一定深度时，温度波动趋于零，大地就几乎可以被看做是恒温的。建筑能耗中，新风能耗占很大比例[1]，埋地新风风管换热技术就是利用大地土壤来加热或冷却新风，降低新风负荷的节能措施。很多学者[2-4]建立了地下温度的预测模型和埋地风管温度预测模型，国外也建成了一些试验性的项目[5-7]，Maerefat[8]等人将埋地风管换热器与太阳能烟囱结合起来研究。目前，有些公司已经开发出了定型的埋地风管换热器产品，改良了塑料风管的传热性能。埋地风管换热器作为一种新型的节能技术，目前尚没有成熟的设计计算标准。本文介绍了埋地风管换热器风管内温度的预测方法，并通过某具体项目的计算，对采用埋地风管换热器预冷预热新风的效果进行了理论上的节能效果预测，对塑料风管和土建风管换热器的经济性能进行了比较。埋地风管换热器的计算分为两个大部分，首先是准确的预测当地的土壤温度，然后是计算空气在风管内的换热量。1浅层地表温度的计算在当地气候条件的影响下，浅层地表温度受到如下条件的影响：地表风引起的对流传热；太阳直射辐射得热；天空长波辐射得热；地表蒸发散热。参照文献[3、9、10]推荐的做法，对几种传热量分别进行计算。1.1地表风引起的对流传热量H(W/m2)计算由刮风引起的地表对流换热量H按下式计算：H=hs[Ta-Ts(0，t)](1)式中：hs为地表对流传热系数，W/(m2·K)，它是风速的函数；Ta为空气温度，℃。Hs可以由空气流速的线性函数近似得出：hs=5.7+3.8u(2)而Ta则可由下述公式计算：Ta(t)=Tma+TvaRe[e(iwt+s)](3)式中：Tma和Tva分别为在2/w周期内的平均温度和温度波的振幅，℃；w=1.992×10-7；收稿日期：2013-04-09；修回日期：2013-05-13埋地新风风管换热器节能效果探讨杨秀金1，杜世元2(1.北京强盾系统集成工程有限公司，北京100029；2.清华大学建筑技术科学系，北京100084)摘要：埋地风管换热器是一种新型的节能技术，广泛应用于欧洲被动房技术中，其特点是利用土壤深处地温波动小、近于恒温的特点，对建筑物的新风进行预冷、预热处理，来达到新风节能的目的。通过介绍埋地新风换热器内空气温度的计算方法，采用具体算例，计算了采用埋地风管换热器的节能量。关键词：风管换热器；新风节能；土壤温度；埋地风管中图分类号：TU831文献标志码：A文章编号：1673-7237(2013)07-0016-04EnergySavingPotentialsofUndergroundPipeHeatExchangersforFreshAirSystemYANGXiu-Jin1,DUShi-Yuan2(1.BeijingQiangdunIntegrationEngineeringCompanyLimited,Beijing100029,China;2.DepartmentofBuildingScience,SchoolofArchitecture,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Theundergroundpipeheatexchangerforfreshairsystemisanewenergysavingtechnologythathasbeenwidelyusedinpassivehouses.Thetemperaturefluctuationofthedeepersoilissmallerthanthatofthesurface.Thischaractercanbeusedtowarmthefreshairinwinterandtocolditinsummer.Thecalculationmethodoftheheatexchangerisintroduced.Theenergysavingpotentialsofthissystemisdemonstratedbyanexample.Keywords:pipeheatexchanger;energysavingsoffreshairsystem;soiltemperature;undergroundpipedoi：10.3969/j.issn.1673-7237.2013.07.004建筑节能■暖通与空调HEATING,VENTILATING&AIRCONDITIONING2013年第7期(总第41卷第269期)No.7in2013(TotalNo.269，Vol.41)16slt为1年中的时间；Φs为空气温度和土壤表面温度之间的相位差。1.2太阳直射辐射得热I(W/m2)计算到达地面的太阳光受到很多因素的影响，如地面的植被、遮挡等情况。I可由水平面的太阳能净辐射量S和吸收系数β来计算，其中β是由土壤的吸收情况和遮挡情况来确定的。显然，如果表面是...