太陽能和風能利用實例
House with solar and windenergy
利用太陽能和風能的住宅
green energy house - windand solar.
綠色能源的住宅 —— 風能和太陽能。
北歐某地，風能利用實例。
獨立住宅，太陽能、地熱能綜合利用，示意圖。
以下介紹，主要是涉及土壤地埋空氣管道方面的一些內(nèi)容。
淺層地表土壤中能量資源的利用——
地熱利用簡明示意圖
一般情況下，地下土壤，一定深度范圍內(nèi)，會有一個相對恒定的溫度。
地源熱泵技術(shù)的應用
地源熱泵，是利用地下水與土壤地能，進行冷熱交換，作為水源熱泵的冷熱源。
冬季，把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地能為“熱源”；
夏季，把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。
地源熱泵技術(shù)在住宅中的應用示意圖1
地源熱泵技術(shù)在住宅中的應用示意圖2
地源熱泵技術(shù)在住宅中的應用示意圖3
地源熱泵技術(shù)在住宅中的應用示意圖4
地源熱泵技術(shù)在住宅中的應用示意圖5
室外空氣，在地埋管道中，經(jīng)過一段長距離的處理之后，送入室內(nèi)——
在過去，設計建造住宅中，人們對于室外空氣如何進入室內(nèi)，沒有去過多地考慮過。
而現(xiàn)在，隨著能源節(jié)約已成人們的共識，住宅的設計建造，往往采取了比較高效的保溫隔熱構(gòu)造措施，因而住宅的密封性能已被大大提高。
多數(shù)情況是這樣的，住宅的保溫隔熱效果好了，室內(nèi)的空氣質(zhì)量往往就會降低一些，因而一般情況下，居住用戶大多是采取直接開關門窗通風換氣的方式，來保證室內(nèi)空氣的清新。
為了既能保證室內(nèi)有一個健康清新的空氣環(huán)境，又要考慮到減少室內(nèi)因通風換氣，造成不必要的大量能源的消耗浪費，人們在如何實施住宅內(nèi)部的進氣和排氣的通風問題上，已經(jīng)做了大量的試驗性研究。
直接開關門窗，普通方式下的室外空氣與室內(nèi)空氣的直接交換流通，勢必會造成一部分能源的損失浪費，因而在西方很多國家，往往會在室內(nèi)安裝所謂的“能量回收通風系統(tǒng)ERV（Energy recovery ventilation）”，或者叫“熱回收通風系統(tǒng)——HRV(Heat Recovery Ventilation)”，來加以解決這一問題。
在冬季，ERV系統(tǒng)，首先回收預排出廢氣中蓄含的熱量，配合制熱設施，來加熱從室外吸入的較冷的新鮮空氣，然后，再將這些主要是經(jīng)過制熱設施加熱之后，溫度升高的室外空氣，輸送到室內(nèi)各個房間內(nèi)部，同時，也將經(jīng)過回收蓄含熱量之后的廢氣，排送到室外。
在德國等某些國家，建造獨立住宅時，為了充分利用地表土壤中的能源資源，室外空氣，進入室內(nèi)，并不是采用傳統(tǒng)的直接開關門窗的簡易形式，而是首先通過埋置在住宅外面，地坪下方土壤中的總的進氣管道，在管道內(nèi)，空氣與管道外面的地下土壤，進行第一次能量交換，也就是第一次預處理進入室內(nèi)的新鮮空氣之后，再將這些室外空氣送入“能量回收通風系統(tǒng)ERV（Energy recovery ventilation），進行第二次能量交換，然后再將這些經(jīng)過二次處理的室外新鮮空氣，輸送到住宅各個房間內(nèi)部。
夏季，室外空氣的溫度為30度，經(jīng)過地下深埋管道，與土壤交換能量之后，進入室內(nèi)時，空氣溫度變化到20度；
實際上，冬季的道理相似。冬季，室外空氣的溫度較低，經(jīng)過地下深埋管道，與土壤交換能量之后，進入室內(nèi)時，空氣溫度會升高不少。
炎熱的夏季，室外空氣溫度較高，在經(jīng)過地下土壤中的第一次降溫處理以后，再送入室內(nèi)的“能量回收通風系統(tǒng)ERV”，進行第二次能量交換處理。
當然，夏季空氣，遇冷之后，往往會產(chǎn)生冷凝水的問題。在埋設地下管道時，需要設置一定的坡度，便于積存冷凝水的匯集排出，以保證空氣的正常流動。
寒冷的冬天，室外空氣溫度較低，在經(jīng)過地下土壤中的第一次升溫處理以后，再送入室內(nèi)的“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation），進行二次能量交換處理。
夏天，室外空氣，經(jīng)過地埋進氣總管，吸入室內(nèi)，溫度變化情況示意圖。
Air rejetéà 25 ℃ （法語）排出空氣：25度
法語VMC: VventilationMécanique Contr?lée機械控制通風系統(tǒng)。
VMC simple flux（法語）單流向的機械控制通風系統(tǒng)
所謂“單流向”，即，欲排出的室內(nèi)廢氣中的熱量沒有回收。
Airinsuffléà 23 ℃ （法語）注入23℃空氣
Température du sol: 14 ℃ （法語）土壤溫度：14℃
Air aspiréà 30 ℃ （法語）30℃空氣吸入
夏天，或者，冬天，室外空氣，經(jīng)過一段距離的土壤中的地埋進氣總管道，吸入室內(nèi)，溫度變化情況示意圖。
夏季，地埋空氣管道，溫度變化，示意圖。
冬季，地埋空氣管道，溫度變化，示意圖。
考慮空氣管道中，冷凝水問題，管線坡度設置，示意圖。
考慮空氣管道中，冷凝水問題，管線坡度設置，示意圖。
考慮空氣管道中，冷凝水問題，管線坡度設置，示意圖（室內(nèi)收集排放冷凝水）。
考慮空氣管道中，冷凝水問題，管線坡度設置，示意圖（室外設置積水井收集排放冷凝水）。
幾乎圍繞住宅基礎部分四周的，室外地坪下方，土壤中，地埋總進氣管線，與室內(nèi)“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation）系統(tǒng)連接構(gòu)造組成，三維立體剖解示意圖。
夏季/冬季，空氣經(jīng)過地埋管道處理之后，溫度變化，示意圖。
Bouche d’aspiration 吸氣口
（夏季室外溫度：+30℃
Température du sol:：
（夏季土壤溫度溫度：+17℃
Température de sortie d’air出口空氣溫度
（夏季出口空氣溫度：+24℃
室外地下土壤中，安裝地埋總進氣管道，室內(nèi)安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation），獨立小住宅，三維立體剖解示意圖。
圖中橙色的PVC管道，幾乎圍繞房屋下部基礎部分四周的，為吸入室外空氣，進入住宅內(nèi)部的總進氣管道的線路?？傔M氣管道，深埋在土壤中，土壤中蓄含的熱量，通過管壁直接與管道內(nèi)的空氣，進行熱量交換。
在冬季，室外空氣溫度較低，通過與土壤中的熱量進行交換之后，進入“能量回收通風系統(tǒng)ERV主機”中的室外空氣，被預先進行了預熱處理；
在夏季，室外空氣溫度較高，通過與土壤中的熱量進行交換之后，進入“能量回收通風系統(tǒng)ERV主機”中的室外空氣，被預先進行了預冷處理，這樣能夠充分利用自然地熱自源，減少獨立住宅，因調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度，而開銷的能源消耗。
室外地下土壤中，安裝地埋總進氣管道，室內(nèi)安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation），獨立小住宅，三維立體剖解示意圖。
室外地下土壤中，安裝地埋總進氣管道，室內(nèi)安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation），獨立小住宅，三維立體剖解示意圖
室外地下土壤中，安裝地埋總進氣管道，室內(nèi)安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation），獨立小住宅，三維立體剖解示意圖，相關說明。
室外地下土壤中，安裝地埋總進氣管道，住宅上部閣樓空間，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation），獨立小住宅，三維立體剖解示意圖。
室外安裝“地埋地熱交換器”——“第一次熱量交換”
室內(nèi)安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（ERV主機安裝在住宅上部閣樓空間）——“第二次熱量交換”
室外“地埋地熱交換器”——第一次熱量交換，與室內(nèi)“能量回收通風系統(tǒng)ERV”——第二次熱量交換，連結(jié)關系示意圖。
室外地下土壤中，安裝地埋總進氣管道，住宅下部地下室空間，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation），獨立小住宅，三維立體剖解示意圖。
室外安裝“地埋地熱交換器”——“第一次熱量交換”
室內(nèi)安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（REV主機安裝在地下室的設備間）——“第二次熱量交換”
室外“地埋地熱交換器”——第一次熱量交換，與室內(nèi)“能量回收通風系統(tǒng)ERV”——第二次熱量交換，連結(jié)關系示意圖。
“地埋地熱交換器”與“能量回收通風系統(tǒng)ERV”連結(jié)關系示意圖詳解
“能量回收通風系統(tǒng)ERV”主機安裝在住宅的上部空間閣樓中
總進氣管道與總排氣管道，復合構(gòu)造為一體，即，大管道的外圈層，為進氣層，大管道的中心，為排氣層。
整個系統(tǒng)，共有三次熱交換的過程：
第一次——地下土壤與復合大管道的外層進氣層之間，進行熱量交換；
第二次——“能量回收通風系統(tǒng)ERV”主機中，進氣與排氣之間，進行熱量交換；
第三次——“能量回收通風系統(tǒng)ERV”主機中排出的廢氣，仍然會殘留一定的熱量。復合大管道中心，即將排出的廢氣，與復合大管道的外圈層，進行熱量交換。
實際上，在冬季，埋在地下土壤一定深度中的總進氣管道，要吸收兩部分的熱量，即，吸收復合構(gòu)造大管道外面土壤中的熱量，又吸收復合構(gòu)造大管道里層中心，欲排出的廢氣中的熱量。
在德國，“被動式房屋”的建筑成本，僅比傳統(tǒng)房屋高出5%-7%。新型設計采用了精巧的中央通風系統(tǒng)，進氣管和排氣管并排安置，溫暖空氣排出去的同時，清潔的冷空氣引進來，熱交換效率可達90%。
“能量回收通風系統(tǒng)ERV”主機安裝在住宅的下部空間地下室中
室外地下土壤中，安裝地埋總進氣管道網(wǎng)，住宅下部地下室空間，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation），獨立小住宅，三維立體剖解示意圖。
室外地下土壤中，安裝圍繞房屋基礎四周的地埋總進氣管道，住宅下部地下室空間，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”（Energy recovery ventilation），獨立小住宅，三維立體剖解示意圖。
室外空氣，經(jīng)過地埋管之后，進入室內(nèi)，溫度變化示意圖。
Air à 9℃ （法語）空氣9℃
Filtre à air（法語）空氣過濾器1,5m （離地1.5米）
Terre à 15℃ 土壤15℃
Récuperation de La condensation 凝結(jié)水回收
Turbine水輪機
VMC: VventilationMécanique Contr?lée機械控制通風系統(tǒng)
室外空氣，經(jīng)過地埋管之后，進入室內(nèi)，溫度變化示意圖。
Schéma de principe - （法語）示意圖
室外空氣，經(jīng)過地埋管之后，進入室內(nèi)，溫度變化示意圖。
Extérieur （法語）外部
Filtre（法語）空氣過濾器
Siphon（法語）虹吸管
Bypass（法語）旁通管
Centrale doubleflux（法語）中央雙路（熱交換機組）
Habitation（法語）房屋（底層樓板）
Air neuf（法語）清新空氣
Air vicié（法語）渾濁的空氣
Air d’échappement（法語）排氣
中央雙路（熱交換機組）放大示意圖
室外進氣總管地埋，室內(nèi)安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”，示意圖。
Prise d’air géothermique地熱（管）進氣口
Entrée d’air neuf新鮮空氣入口
Registre 寄存器
Duolix = VMC Double Flux –DUOLIX
機械控制通風系統(tǒng)DUOLIX牌，相當于“能量回收通風系統(tǒng)ERV”
Soufflaged’air neuf 吹入清新的空氣
Extractionsanitaires提取健康（氣體）
Extraction cuisine提取廚房（氣體）
Rejet 排出
室外進氣總管地埋，構(gòu)造組成，示意圖。
室外地埋空氣進氣管網(wǎng)，施工現(xiàn)場。
上圖，室外空氣，經(jīng)過單管線地埋管，進入室內(nèi)示意圖。
下圖，室外空氣，經(jīng)過地埋管網(wǎng)，進入室內(nèi)示意圖。
Verlegung alsRingleitung
作為環(huán)安裝
Ansaugturm
進氣塔
Geb?ude
建筑物
“地埋管熱交換進氣”大型管網(wǎng)施工現(xiàn)場
“地埋管熱交換進氣”系統(tǒng)中所使用的部分管道管件
“地埋管熱交換進氣”系統(tǒng)中所使用的部分管道管件
“地埋管熱交換進氣”系統(tǒng)中所使用的部分管道管件
“地埋管熱交換進氣”系統(tǒng)實際應用一例，左端有不銹鋼材質(zhì)的進氣塔。
左端，地面上，有進氣塔；中間，土壤中，埋設三根地埋管道；右端，有積水井/檢查井，然后通到室內(nèi)，與室內(nèi)ERV系統(tǒng)主機相連接。
地埋空氣管道，積水井/檢查井，實際實例，施工現(xiàn)場。
冬季，住宅室內(nèi)，安裝有“機械控制通風系統(tǒng)VMC”，進氣、排氣，熱量回收，示意圖。
VMC機械控制通風系統(tǒng)
Séjour居室
Cuisine廚房
室外進氣總管地埋，安裝有空氣冷凝水收集池，室內(nèi)安裝“單路機械控制通風系統(tǒng)VMC”或者“能量回收通風系統(tǒng)ERV”，示意圖。
室外進氣總管地埋，安裝有空氣冷凝水收集池，室內(nèi)安裝“雙路機械控制通風系統(tǒng)VMC”或者“能量回收通風系統(tǒng)ERV”，示意圖。
室外進氣總管地埋，安裝有空氣冷凝水收集池，室內(nèi)安裝“機械控制通風系統(tǒng)VMC”或者“能量回收通風系統(tǒng)ERV”，示意圖。
“能量回收通風系統(tǒng)ERV”主機部分三維立體剖解示意圖
“能量回收通風系統(tǒng)ERV”主機部分三維立體剖解示意圖
能量回收通風系統(tǒng)ERV（Energy recovery ventilation）核心設備，工作性能示意圖。
能量回收通風系統(tǒng)ERV（Energy recovery ventilation），核心設備，吸收欲排出室外的蓄含熱量的室內(nèi)廢氣（20℃）中的絕大部分熱量，
預熱吸入的室外新鮮低溫冷空氣（0℃），達到（18℃）后，送入室內(nèi)各個房間。
住宅內(nèi)部，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”，夏季，示意圖。
住宅內(nèi)部，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”，冬季，示意圖。
朝向太陽的“被動式太陽房”坐落設計，屋頂安裝太陽能集熱器，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，四周采取超級保溫隔熱構(gòu)造處理，進氣總管地埋，室內(nèi)安裝熱回收通風系統(tǒng)HRV（Heat Recovery Ventilation），安裝微型備用加熱器TBH（Tiny Backup Heater），被動式住宅，
能耗僅相當于一臺電熱吹風機的功耗。
多項技術(shù)綜合運用，超級夸張保溫隔熱構(gòu)造獨立小住宅，剖面分解示意圖。
“被動太陽房”技術(shù)+“被動式住宅”技術(shù)+“地埋管熱交換進氣”技術(shù)+“能量回收通風系統(tǒng)ERV”技術(shù)
（triple pane double low-e glazing：三層中空低輻射玻璃保溫構(gòu)造窗戶）
住宅內(nèi)部，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”/“機械控制通風系統(tǒng)VMC”，主機附近，連接安裝，實物現(xiàn)場。
住宅內(nèi)部，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”/“機械控制通風系統(tǒng)VMC”，主機附近，連接安裝，實物現(xiàn)場。
圖中右端白色立柜設備，為“地源熱泵系統(tǒng)”，上方紅色的小罐，為采暖系統(tǒng)中的膨脹水箱。
住宅內(nèi)部，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”/“機械控制通風系統(tǒng)VMC”，主機附近，連接安裝，實物現(xiàn)場。
住宅內(nèi)部，安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”/“機械控制通風系統(tǒng)VMC”，主機附近，連接安裝，實物現(xiàn)場。
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假若自身經(jīng)濟條件許可，為了滿足“冬暖夏涼，節(jié)能環(huán)保，空氣清新，健康舒適”的住宅設計目標，國內(nèi)住宅建造中，也是可以進行上述功能仿造的。
比如，配合屋頂、外墻、基礎等部位的超級保溫構(gòu)造措施，外墻上安裝多層中空玻璃保溫窗戶和安裝具有保溫構(gòu)造特點的門扇，室內(nèi)安裝“能量回收通風系統(tǒng)ERV”，在室外地坪附近的下方，深埋空氣進氣總管道。
最簡易的地埋空氣管道，可以考慮使用優(yōu)質(zhì)不銹鋼管道材料。
