一种地道风与相变蓄能换热器耦合供冷系统
技术领域
本实用新型涉及建筑通风及相变蓄能系统，具体涉及一种地道风与相变蓄能空气换热器耦合系统。
背景技术
地道风技术是为建筑物提供空间加热和冷却的绿色技术之一，是一种被动技术。其主要利用地下土壤温度在约2.5-3米的深度保持相当稳定。地道风降温是利用地道冷却空气，当室外空气流经埋在土壤下的管道时，空气与地道进行换热将热空气冷却，然后送至地面上建筑物，建筑物与冷却的空气进行换热，达到降温目的，从而改善建筑物内部的热舒适性。在夏季，结合良好的建筑热设计，地道风系统可以减少建筑物中主动机械冷却和空调装置的需求。因此，与传统空调系统相比，地道风虽然初投资成本略高，但是整个生命周期内电力和维护等运行成本较低，对周围环境无污染，可以大大降低能源消耗，减少用电功率。因此，地道风技术在建筑通风空调领域具有实际意义和广阔的应用前景。
理论上来讲，地道风所利用的土壤能源是一个取之不尽的能量源泉，实际中，由于土壤与空气换热是一个比较复杂的耦合传热过程，技术水平、土壤条件等因素都会影响到地道风系统的冷却能力，从而限制地道风技术在实际工程中的应用。国内外许多研究人员也积极探索新的方式，将地道风与其他技术耦合，例如地道风与蒸发冷却技术结合、地道风与太阳能烟囱技术结合等，但是还有一些问题亟待解决。例如，在地道风系统土壤与空气的换热过程中，土壤与空气不断进行热量传递，随着通风时间的延长，热量逐渐往土壤深处传递，土壤温度逐渐升高，冷却效果降低；地道风运行期间空气质量会下降，导致发霉和危害人体健康的微生物产生。
近年来,相变蓄能技术成为建筑节能、可再生能源(如太阳能等)利用、电力调峰、余热废热回收利用等领域的热点之一，相变蓄能是利用相变材料的物态变化吸收或释放热量的储能技术，与其他材料相比，具有储能密度高、装置体积小、蓄释热过程稳定、适用温度范围广等优点。将地道风技术与相变蓄能装置结合可以充分利用地下能源，系统克服现有技术中的不足，能够解决能源利用在时间和空间上供需不匹配的问题，实现地下能源高效合理化利用。
专利号为ZL201810439976.7公开了一种肋片式相变蓄放热一体式换热器。该换热器用于室内供暖末端，以肋片作为扩展表面,外壳内部有两支供回水管路外壳内部充有复合定型相变储能材料,与水管、肋片直接接触在外壳顶部加装顶盖,蓄热时顶盖为实板,放热时切换为带孔的洞板。利用夜间谷电蓄热,而白天向室内散热,以此来满足室内需求。该系统存在的问题是相变材料在此系统中仅作为蓄热单元使用，而忽略了相变材料维持室温稳定的作用。再次，相变蓄能材料填充在供回水管路间，与水系统分离，相变材料蓄热能力降低，同时用量也会受到限制。
专利号为ZL201710176716.0公开了一种垂直埋管地道通风与相变蓄能耦合系统。系统包括沿竖直方向埋设于土壤中的垂直埋管,垂直埋管的两端分别连接有位于地面上的进风管路和出风管路,出风管路的终端位于住宅的室内,进风管路上连接有过滤器和除湿器,垂直埋管与出风管路连接侧的管内和管外均设置有相变材料,垂直埋管的底部设置有冷凝水收集及排出管路。通过垂直埋管与相变蓄能结构的耦合,利用地道风与地下土壤的换热为室内提供冷量,在减小占地面积的基础上实现了土壤冷源的高效利该系统存在的问题是，地埋管垂直设置，由于土壤深处温度常年较为稳定，所以没有足够的温度差使得管壁的相变材料发生相变，不能使得相变材料完全融化或者凝固。
发明内容
本实用新型的目的在于克服已有技术的不足，提供一种实现建筑节能目的的地道风与相变蓄能空气换热器的耦合系统。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种地道风与相变蓄能换热器耦合供冷系统，包括地道风系统，所述的地道风系统包括埋置于土壤内的埋管，埋管两端分别露出地面设置且一端通过地道风出风管路依次连接除湿器和送风机的进风口，所述的送风机的出风口与送风管道的进风口相连，所述的送风管道的出风口与相变换热器的进风口相连，相变换热器的出风口与室内送风管路的进口连通设置，所述的埋管露出地面设置的另一端与室外空气连通并安装有过滤器；
所述的相变换热器设于屋顶，所述的相变换热器包括密闭的金属盒体，在所述的金属盒体内的顶壁和底壁上分别固定有多个椭圆空心柱肋片，所述的相变换热器的进风口以及出风口分别开设在金属盒体的左右侧壁上，在所述的金属盒体和椭圆空心柱翅片内分别填充有相变蓄热材料，所述的相变蓄热材料采用质量百分比分别为95％的正癸酸和5％的十二醇低共熔混合物，在所述的金属盒体的顶壁和底壁上分别开有填充孔。
本实用新型的与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
供冷系统将地道风于相变蓄能装置结合，土壤内的冷量得以储存和利用，提高能源利用效率。
相变材料选用95％正癸酸+5％十二醇添加剂的低共熔混合物，其相变温度与室内温度相接近，在24-28℃之间，可以防止室内过热、过冷和温度较大的波动。材料相变潜热约为155.13KJ/Kg，完全可以满足夏季供冷及调节室内空气温度的要求。
相变蓄能换热器设在屋顶，结合夜间通风设计，提供舒适的室内热环境。
肋片式相变蓄能空气换热器的设计，强化换热，提高系统的换热蓄热能力，同时通过对流和辐射的方式向室内传递冷量，避免地道风因外界环境温度变化导致地道出风不稳定带来的不舒适感，提高了系统的稳定性和人员热舒适感。
地道风长期运行会导致其冷却能力降低，通过与相变蓄能装置结合，定时开启关闭地道风系统，给地道风系统一定的时间恢复土壤壁面温度，使其维持一定的冷却降温能力。
系统在运行使用时的耗电设备仅有地道风送风机和引风机耗电，且作用时间为夜间可合理利用谷价电，从而达到节能的目的。
附图说明
图1是本实用新型的一种地道风与相变蓄能空气换热器的耦合系统的结构示意图；
图2是图1所示系统中相变蓄能空气换热器结构示意图；
图3是图2中相变蓄能空气换热器的细节图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如附图所示本实用新型的一种地道风与相变蓄能换热器耦合供冷系统，包括地道风系统，所述的地道风系统包括埋置于土壤内的埋管2，埋管2两端分别露出地面设置且一端通过地道风出风管路依次连接除湿器3和送风机4的进风口，所述的送风机4的出风口与送风管道5的进风口相连，所述的送风管道5的出风口6与相变换热器7的进风口相连，相变换热器的出风口与室内送风管路9的进口8连通设置，所述的埋管2露出地面设置的另一端与室外空气连通并安装有过滤器1。
所述的相变换热器7设于屋顶，所述的相变换热器7包括密闭的金属盒体10，在所述的金属盒体10内的顶壁和底壁上分别固定有多个椭圆空心柱肋片11，所述的相变换热器7的进风口以及出风口分别开设在金属盒体10的左右侧壁上，在所述的金属盒体10和椭圆空心柱翅片内分别填充有相变蓄热材料，所述的相变蓄热材料采用质量百分比分别为95％的正癸酸和5％的十二醇低共熔混合物，在所述的金属盒体的顶壁和底壁上分别开有填充孔12，同时在使用时在填充孔12中加装排气阀，防止盒腔内部压力过大。通过填充孔12向金属盒体10和椭圆柱肋片11内填充相变蓄热材料。运行时，室外热空气引入地道内，经地道埋管2进行预冷，冷风通过送风管道5的出风口6流经相变蓄能换热器7，送入室内同时储存多余冷量。金属盒体10和椭圆柱肋片11内都填充有相变材料，金属盒体10储存大部分的冷量，椭圆柱肋片11的作用是可以强化换热，同时由于翅片内也有相变材料也可以储存一些冷量。
本实用新型的工作过程为：
(1)相变蓄冷过程：夜间地道风系统开启，室外空气经过滤器1流经地埋管2，经土壤降温后，经除湿器3除湿的冷风经送风机4、送风管道5送入相变空气换热器7内，冷风对换热器中的相变材料进行换热冷却，装有相变材料的椭圆柱肋片11有利于增强换热同时可以也储存少部分冷量，相变材料达吸收冷量固化从而将冷量储存在相变材料中。
(2)供冷过程：夜间地道风供冷系统启动时，相变材料储存冷量的同时为室内供冷；系统连续运行会使土壤温度升高，从而地道冷却能力下降。当白天地道风系统停止供冷时，室内温度升高，相变材料融化，释放冷量，换热器可继续为室内供冷，蓄能装置靠近房间侧表面也可通过辐射作用向室内提供冷量。
