[实用新型]一种用于深层土壤地道风温湿度研究模型实验装置

说明书

本发明涉及一种用于深层土壤地道风温湿度研究模型实验装置。实验装置由风机、整流段和风道部分组合而成。通风装置由变频风机、整流段和通风段组成，变频风机以及整流段稳定向特定环境的风管送风，透明的亚克力板作为主体管道。相变材料包裹并均匀固定到管道壁面内侧，高温蓄热、低温放热，控制稳定温度的环境。管道均匀开洞，并将对水具有选择透过性的反渗透膜放置管道壁面的孔洞中，控制渗水速率，达到稳定加湿效果。管道最外侧包裹沾满水的海绵体，为该装置均匀稳定提供水源。本装置简易方便、成本低廉，能够模拟水电站中深层土壤对地道风温湿度的影响，满足实验人员对水电站不同环境下深层土壤对地道风温湿度影响的研究。

技术领域

本实用新型涉及通风温湿度环境实验领域，尤其涉及一种可用于深层土壤的地道风温湿度研究模型实验装置

背景技术

地层的体积庞大，有巨大的吸热和放热能力。夏季地层的温度一般低于室外空气温度，冬季时地层的温度则高于室外气温。利用地道对室外进风进行冷却或加热处理再送至建筑物，能获得较好的节能和环保效果。

地道风降温是地能利用的一种形式，由于地层温度的限制，室外空气流经地道后并不一定能够达到室内的空气送风参数要求，但其可以实现对室外空气提前预热或预冷，有较大的节能效果。非采暖地区冬季气温也比较低，建筑内没有采暖设备，舒适性较差，如果有效利用地道风在建筑内无人时进行通风预热，使建筑内的气温达到10℃以上，就能够较大地改善人员在室内的工作和生活环境。因而，可以利用地层对大气的热能和冷能的蓄存作用，以室外空气为工作介质，夏季地层温度低于室外空气温度时，地层可作为冷源，冬季地层温度高于室外空气温度时，地层又可以作为热源，这样能够实现自然能源的最大限度的利用，减少人工能源的消耗。

地道风降温技术因其系统简单、节约资源、无污染等特点受到设计人员的重视，其有效利用已经成为建筑节能的一项关键技术。目前利用地道风进行降温的这类工程所用到的地下建筑多属浅层地下构筑物，其地温受地表面温度年周期变化和日周期变化的影响，也发生周期性变化，变化的幅值随地层深度的增加按自然指数规律减小。而深地层的土壤温度基本不会随地面温度的变化而变化，也称为等温层，因此掌握其深层土壤对空气影响的相关规律并采用合理利用策略，有助于实现深层地下建筑内部环境空气质量改善和节能需求。另外，由于水电站一般设置在地下，且在靠近水源附近，即周围土壤湿度较高，壁体不停地向室内散发水分，从而导致洞室中空气相对湿度较大、较潮湿。洞壁材料(如岩石、黄土等)属于本身具有能让液体或气体从中渗透的能力的多孔材料,其传湿特性与多孔建筑材料类似。

近年来，一些学者对地道风进行了理论研究。2004年，陈启高根据地下洞壁湿迁移物理模型,立出过程的微分方程,求得壁面散湿量的理论计算式,并将其绘出线算图,可以用来方便地计算壁面散湿量,及给定设计散湿量值时,估算散湿量达到设计值所需的时间。2015年，陈强采用现场实测、数值模拟和理论分析等方法研究了地道通风的动态换热效果。用实测数据和水电站的气象参数确定边界条件，利用CFD技术研究夏季和冬季地道与室外进风的动态换热作用，并用实测数据对数值模拟模型进行了验证。计算地道与室外进风的动态换热量，分析得出预测地道通风节能潜力的计算公式。分析了地道的入口空气温度、地道长度和风速与其换热效率的关系。2016年，何潇楠过分析运行方式、各影响因素对地道风系统换热效果影响，得到的结论对实际工程中地道风系统设计提供一定参考。 2019年，张智健通过构建地道风系统地埋管内壁面换热性能理论模型，采用正交试验方法研究影响因素相关性，得到主要影响因素对应变化规律为地道进口风速、管道当量直径和土壤类型为管道壁面传热系数的主要影响因素。