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1、建筑通风空调中地道风的利用研究 张杰 中冶赛迪工程技术股份有限公司 摘 要： 空调在现代建筑中有着广泛的应用, 其能够为人们提供一个舒适的生活、工作环境。但是, 空调在运行过程中会消耗大量的能源, 这也引起了相关工作人员的注意。在建筑通风空调中合理的对地道风进行应用, 能够降低能源消耗, 提高空调通风系统运行的经济效益与环境效益, 因此, 加强对地道风在通风空调系统中的研究是必要的。关键词： 通风空调; 地道风; 环境效益; 收稿日期：2017-11-2Received： 2017-11-2现代建筑在运行过程中会消耗大量的能源, 在该过程中合理利用自然能源可以降低能源消耗。地道风通过与土壤进行
2、热能交换, 从而使自身的温度始终都处于一个相对平衡的状态, 在建筑通风空调系统中, 地道风进行合理应用, 可以更好的控制建筑内的温度, 降低能源消耗。1 地层储热作用分析地道风主要存在于地层与期间, 因此要对地层的储热作用进行分析, 才能实现对地道风的合理应用。因为地层本身具有一定的储热作用, 因此温度波在向地层的深入方向进行传递时, 随着传递的逐渐加深, 将会出现较为明显的衰减现象, 同时与地面温度波相比, 地层内的温度波在时间上还存在较为严重的延迟情况1。因此, 冬季或夏季, 因为温度波在传递过程中存在的延迟效应, 将会导致地层的温度始终都处于一个较低或较高的数值。地道风升 (降) 温系统
3、在具体运行过程中正式对地层温度这一变化进行了合理利用, 从而使冬季或下界室外的冷空气或热空气在地道中能够升温或冷却2。依据某地区土壤无形参数:土壤年平均温度为 17.2, 热扩撒系数为 9.1710-7ms, 利用 MATLAB 软件, 算出该地土壤初始温度随时间、深度的变化, 具体情况如图 1 所示。图 1 土壤初始温度随时间及深度的变化 下载原图在建筑通风空调系统中, 如果要利用地道风, 则需要在充分考虑土壤初始温度随时间及深度的变化, 从而确保利用的合理性。2 建筑通风空调系统对地道风的合理应用目前, 我国在节约能源方面从以下两方面入手:对目前已有的能源进行合理应用, 最大程度挖掘其作用
4、3。适当的发展可再生能源和新能源, 这也是节约能源过程中的一个新高度, 在能源节约过程中, 通过适当的开发与寻找, 实现对控制能源的损耗过快情况的合理控制, 该方式对于可持续发展来说有着重要意义。地道风是近几年空调系统, 在现代建筑中应用越来越广泛的情况下被提出来的一项新技术, 通过对该项技术的应用, 能够降低建筑在具体运行过程中的能源消耗, 改善能源的利用率, 其主要就是通过对地层储冷或储热特点的合理应用, 并且将该项特点应用在建筑通风空调系统中, 从而使室内的温度发生升上或者下降。在炎热的夏季, 因为室内温度偏高, 此时地道风无法直接受到太阳光的照射, 因此, 此时地下风较为凉爽, 通过通
5、道将其传入到室内, 将会使室内的温度降低, 从而使室内的人感觉到凉爽。而在寒冷冬季, 正好相反, 因为外部的温度相对较低, 此时地道风的温度相对较高, 利用通道将地道风通入到室内, 将会导致室内温度升高。我国对地道风的应用起源要追溯到 20 世纪末期, 通过对地道风的特点进行应用, 将其引入到室内, 从而改善室内的温度, 但是因为当时我国建筑行业的整体发展水平较为缓慢, 科技落后严重, 因此并没有很好的将地道风与建筑通风空调系统结合在一起4。但是近几年, 随着我国建筑技术的不断发展, 很好的将地道风和空调通风系统结合在一起, 降低了建筑通风空调系统在具体运行过程中的能源消耗。下面以地道风在建筑
6、通风空调系统中具体应用效果为例进行分析, 探讨如果合理应用地道风。地道风初期的应用, 是将其应用在建筑降温中, 就是利用热平衡方式对主要参数进行计算, 许多研究人员在具体问题分析过程中, 通过空气的放热情况, 以及地道壁面的吸热, 构建相应的平衡模型。但是, 受科技条件限制, 研究的模型并没有很好地将地道风特性很好的反应处理, 因此, 无法对地道风降温过程中进行合理描述。近几年, 我国建筑行业得到了飞速发展, 模拟构型分析发也逐渐得到了改进与完善, 这样也使得许多研究人员在问题分析过程中, 通过对地道半径、长度、空气流素等各项参数内容进行整理分析, 最终构建理想的参数计算, 合理的将地道风应用
7、到建筑通风空调中, 使通风空调系统的运行变得更加高效合理。3 地道风模型的合理构建及实际应用探讨地道风传热过程中主要通过空气与土壤间相互热能交换, 再传递给地道, 通过该方式使温度始终都处于一个相对均衡的状态, 其通常受到外部天气具体情况的影响。在地道中的空气始终处于稳流状态, 该情况的存在也就会导致边界层次占据的空间变得很小, 从而将会导致空气流内部的温差浮动也会变得更小。但是, 因为实际情况相对来说比较复杂, 下面在问题分析过程中, 对热模型进行适当的简化处理, 从而方便对其进行应用。正如人们所了解的一样, 在地道内处于同一截面的空气并没有差异, 空气的湿度、温度等各项物理参数都相同。在问
8、题具体分析过程中, 将各种参数看成以为变化, 也就是不仅要考虑各项参数的传热传湿情况, 而且还要考虑径向和四周方向的热为传热情况5。为了动态全面表面传热过程, 要对通风系统展开相应的分析工作, 以热力学及流体力学作为基础, 对二者的耦合传热关系进行针对性的研究与分析, 同时为了实现对存在问题的合理研究, 进行如下假设。假设地道周边土壤物理参数都为已知常数, 这样方便对问题进行分析与探讨。在具体通风时, 地道风应当以对流换热方式为主, 不需要考虑辐射换热造成的影响。忽略土壤湿度迁移造成的影响, 将其视作不会对传热系统模型构建造成不良影响因素。空气在通过地道时, 会不断与周围的壁面进行热湿交换。地
9、道沿着 X 轴方向将会被分隔成多个单元段, 每个单元段出口的空气状态也就是下一个单元段进口的空气状态。因为空气与避免两者间的热湿交换具有对称性, 取 DX 长度地道, 以半微元界面作为对象, 展开相应的研究。针对微元体内的空气以及地道壁面进行热平衡分析, 构建空气在地道内流动期间的热湿交换数学模型, 并且要将构建的模型应用在实践中。下面以地道风在某建筑通风空调建设中的具体应用情况为例进行分析, 实现对地道风变化情况的合理分析。通过实践验证可以发现, 在炎热的夏季, 在地道中心深埋 4.8m 左右的距离时, 空气进口速度约为 2.1m/s, 在研究过程中, 要对孔器出口的温度情况进行详细记录,
10、记录的数据必须要准确, 以避免对后续的研究结果造成不良影响。在经过 6.0h 的通风时间后, 空气出口的温度约为22.9, 经过 12h 的通风后, 空气出口的温度约为 22.5, 经过 18h 的通风后, 空气出口的温度将会约为 22.7, 在经过 24h 通风后, 通过测量可以发现空气出口的温度, 约为 20.9。通过对记录的空气出口处的温度可以发现, 空气与地道风热湿进行常见的交换后, 随着时间的推移, 空气口的温度整体上呈下降趋势, 由 624h, 空气出口的温度降低了约 2, 由此可见, 地道风起到了一定的制冷效果, 由此可见, 将地道风应用在建筑通风空调系统中是可行的, 利用较低温
11、度的空气, 可以降低通风空调在运行过程中用于降低空气温度上的能耗, 从而提高通风空调运行的经济效益。4 结束语在建筑通风空调中应用地道风是一种不错的方式, 通过对地道风的合理应用, 可以降低通风空调系统在具体运行过程中的能量消耗, 为人们提供舒适的生活、工作环境。参考文献1胡睿.浅谈民用建筑通风空调安装工程质量控制J.江西建材, 2017 (01) :9293. 2樊向南.建筑通风空调安装工程的施工协调与施工技术J.江西建材, 2017 (13) :95+97. 3郭震鑫.高层建筑通风空调工程施工的常见问题解析J.江西建材, 2015 (18) :121+130. 4吴忠.施工协调和技术在建筑通风空调安装工程中的应用J.企业技术开发, 2014, 33 (06) :43+47. 5严玉珍.高层建筑通风空调工程施工的常见问题解析J.建材与装饰, 2016 (23) :3839.
