一種喀斯特地貌城市的整體空調系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種喀斯特地貌城市的整體空調系統，在喀斯特溶洞的上方地域范圍內修建城市，從溶洞中抽取溶洞空氣，經溶洞空氣過濾除濕處理裝置處理工序，由絕熱的通道輸入城市絕熱溶洞空氣總庫，然后再經地面溶洞空氣分流泵，分別輸送到分布在各處的溶洞空氣分庫與建筑物使用單元，吸取建筑物內環境的熱量后，進入大氣層。本實用新型專利技術利用機械排風的方式，將熱舒適度好，空氣品質高的溶洞風，引入到城市建筑中調節建筑中的溫度，并改善空氣質量，對環境幾乎沒有污染。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及城市制冷工程領域。
技術介紹
空調系統消耗大量的能源。工業發達國家空調所耗的能量約占總耗能量的三分之一，如美國和日本；如果加上冬季空調的耗費，有的甚至達到總耗能量的45%，如瑞典。夏季，常規空調耗費的能量，大部分用于冷源耗能，小部分用于動力耗能。空調耗費的能源最后都生成廢熱，進一步提高城市環境的溫度。聯合國氣候變化專門委員會(IPCC)公布了第四次評估報告，在21世紀，隨著人為制作的變暖，會導致夏天極熱，冬天極冷的厄爾尼諾現象，而且地球表面的氣溫還會不斷地升高，甚至不可逆轉，受這種氣候的影響，未來的建筑需要耗費大量的能源，排放更多的二氧化碳，來滿足人體舒適度的需要。作城市區域空調冷源系統，現行的有兩種:第一種是利用巖石圈為冷源的地埋管與地源熱泵空氣調節系統，第二種是利用水圈為冷源的城市區域空氣調節系統，但這兩種系統存在以下缺點:①地埋管與地源熱泵空氣調節系統:是通過地埋水管與與地源熱，在巖石圈進行熱交換后，形成一個城市與巖石圈的循環系統，因此巖石層的結構分布，溫度分布，地下水溫度，徑流方向和流速決定了該系統是否可行性和經濟的投入，而且地埋水管一旦泄漏會造成地下水源的污染，地埋管與地源熱泵空氣調節系統只能調節城市建筑室內的空氣，而無法凈化室內的空氣的大氣污染物質(TSP)。②利用水圈為冷源的城市區域空氣調節系統:就是在不同的深度設置伸入海中的汲水口，大徑量抽取溫度足夠低的次表層海水，經前處理工序后，由絕熱的通道輸入城市的。海水的循環冷卻技術，由于嚴重的腐蝕、結垢、污損生物附著和鹽沉積，推廣應用存在較大難度，而且也是只能調節城市建筑室內的空氣，而無法凈化室內的空氣的大氣污染物質(TSP )。上述①、②說明了它們的技術系統是引入大氣圈空氣進入城市建筑室內的基礎上，改善城市建筑室內環境而設計的，只能算一種改善熱工的環保系統，不能徹底的凈化大氣圈的空氣或者作為低功耗節能系統來使用，由于兩個系統的技術缺陷，導致了它們無法應對氣溫不斷升高的21世紀氣候變化和城市大規模的使用。溶洞存在于喀斯特巖溶地區，中國有世界上最大的喀斯特巖溶連續帶，發育了地球上最多的喀斯特溶洞群，由于碳酸鹽溶洞在地下，那里沒有太陽直接輻射和天空散射輻射的變化，所以洞穴氣候與洞穴外部氣候有實質性的差別。洞穴外部氣候屬于大氣圈，洞穴氣候屬于巖石圈，巖石圈的溫度受大氣圈溫度影響較小，所以溶洞空氣溫度和濕度穩定，而且洞穴里形成的次生碳酸鹽(石鐘乳、石筍、石柱)對大氣的污染物(TSP)有凈化的作用，因此溶洞空氣純度高，還彌漫著有助于健康的負電荷微粒，屬于可再生的巖石圈能源，因此可以利用機械排風的方式，將熱舒適度好，空氣品質高的溶洞風，引入到城市建筑中。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題:針對現在的城市空調系統存在的耗能大、破壞大氣溫度的問題，提供了一種將溶洞中空氣引入到建筑中調節溫度的方法和裝置。本技術技術方案:一種喀斯特地貌城市的整體空調系統，包括地下溶洞空氣抽風泵，地下溶洞空氣抽風泵和溶洞空氣過濾除濕處理裝置連接，溶洞空氣過濾除濕處理裝置和城市絕熱溶洞空氣總庫連接，城市絕熱溶洞空氣總庫通過地面溶洞空氣分流泵分別和民用建筑溶洞空氣分庫、公共建筑溶洞空氣分庫、工業溶洞空氣分庫連接，各空氣分庫和各建筑中的使用設備連接。地下溶洞空氣抽風泵安裝在溶洞中。本技術有益效果:溶洞存在于喀斯特巖溶地區，中國有世界上最大的喀斯特巖溶連續帶，發育了地球上最多的喀斯特溶洞群，由于碳酸鹽溶洞在地下，那里沒有太陽直接輻射和天空散射輻射的變化，所以洞穴氣候與洞穴外部氣候有實質性的差別。洞穴外部氣候屬于大氣圈，洞穴氣候屬于巖石圈，巖石圈的溫度受大氣圈溫度影響較小，所以溶洞空氣溫度和濕度穩定，而且洞穴里形成的次生碳酸鹽(石鐘乳、石筍、石柱)對大氣的污染物(TSP)有凈化的作用，因此溶洞空氣純度高，還彌漫著有助于健康的負電荷微粒，屬于可再生的巖石圈能源。據中國洞穴數據庫的報道，在中國喀斯特地區，溶洞總數在50萬個以上，每一平方公里就有0.8組溶洞群，開發前景十分可觀，對于氣溫不斷升高的大氣圈來說，溶洞處于一個相對恒溫或恒濕環境，溶洞氣候舒適度較好，對于被不斷污染的大氣圈空氣來說，利用機械排風的方式，將熱舒適度好，空氣品質高的溶洞風，引入到城市建筑中，具有以下的潛力:1、溶洞的空氣是凈化的:這是因為洞穴里形成的次生碳酸鹽(石鐘乳、石筍、石柱)對大氣的污染物(TSP)有凈化的作用，大氣的污染物質(TSP)遇見次生碳酸鹽液體介質時，污染物(TSP)被液膜加濕后凝聚。同時次生碳酸鹽也形成液沖洗了污染物(TSP)。2、溶洞空氣溫度和濕度是穩定的:溶洞的空氣是運動和替換的:溶洞的形成喀斯特地域的地質成分碳酸鹽有關，碳酸鹽被溶解往往形成一個溶洞群系統，只有一個進口的溶洞幾乎沒有，如果溶洞由兩個或兩個以上進口，就會形成高度差，造成洞穴內外氣溫和氣柱壓力之不同，從而在低進口處形成氣壓差，并形成相應的洞穴氣流，不斷與洞外空氣進行交換。通常在冬季空氣從低進口流入；而夏季與冬季正好相反，就種現象叫“煙囪效應”。只要存在洞內外的空氣環流，洞穴內部的溫度和濕度就可以產生變化，但只要洞穴有足夠的長度，那么溫度與濕度就會向深處改變，直達常年溫度不變帶和濕度飽和帶。由于采用上述的技術方案，與現有技術相比，不需要使用太多的能源，就可實現城市的使用單元空氣交換，因此能有效的節約能源，保護環境，減緩電網壓力，本技術為具有碳酸鹽溶洞的喀斯特地區提供清潔廉價的供冷源，具有顯著的社會效益和經濟效益。本技術的方法簡單，所采用的裝置成本低廉，而且利用喀斯特溶洞空氣，作為天然冷熱源來構筑城市大空調系統的先例，更是前所未見。附圖說明:圖1為本技術示意圖。具體實施方式:實施例:貴州省86個縣(市)中，就有69個屬于喀斯特石山縣’，是世界上最大的喀斯特連續帶，碳酸鹽巖石出露面積達130000平方公里，每一平方公里有0.8個溶洞，這些溶洞幾乎處于巖石圈恒溫層范圍內，珠聯璧合，形成許許多多的溶洞群，這些溶洞群長度之和相當于一條黃河，溶洞構成了一個157000000m 喀斯特恒溫層氣候空間，是最合適實施本技術的地區。洞穴空氣交換熱量有下列幾種方式〉傳導、輻射、對流、亂流、蒸發和凝結。只要空氣進入溶洞的距離為X =X=IOOcj512Vci 2, 為通道平均直徑(米)，V是截面空氣平均流速，那么空氣就是恒溫和恒濕的，只要溶洞有足夠的長度，空氣就能保持常年溫度和濕度不變帶。貴州喀斯特溶洞空氣是一種低溫度，高濕度純度好的舒適度空氣，溶洞的恒溫為20。C左右，恒濕度為50%-105%。貴州的許多城鎮地下或周邊都有溶洞，可以利用這些溶洞來實施本技術，如圖1所示，本技術包括:溶洞1、地下溶洞空氣抽風泵2、溶洞空氣過濾除濕處理裝置3、城市絕熱溶洞空氣總庫4、溶洞空氣分流泵5、民用建筑溶洞空氣分庫6及其使用單元、公共建筑溶洞空氣分庫7及其使用單元、工業溶洞空氣分庫8及其使用單元、大氣層9。地下溶洞空氣抽風泵2的進口與溶洞I相通，地下溶洞空氣抽風泵2出口通過絕熱管與溶洞空氣過濾除濕處理裝置3的進口相通。溶洞空氣過濾除濕處理裝置3的出口通過絕熱管與城市絕熱溶洞空氣總庫4的進口相通。城市絕熱溶洞空氣總庫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種喀斯特地貌城市的整體空調系統，包括地下溶洞空氣抽風泵（2），其特征在于：地下溶洞空氣抽風泵（2）和溶洞空氣過濾除濕處理裝置（3）連接，溶洞空氣過濾除濕處理裝置（3）和城市絕熱溶洞空氣總庫（4）連接，城市溶洞絕熱空氣總庫（4）通過地面溶洞空氣分流泵（5）分別和民用建筑溶洞空氣分庫（6）、公共建筑溶洞空氣分庫（7）、工業溶洞空氣分庫（8）連接，各分庫和各建筑中的使用設備連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王紅，
申請(專利權)人：貴州大學，
類型：新型
國別省市：貴州;52