什么是地源热泵?挖口井就能代替空调实现冬暖夏凉,怎么做到的?

科普记 2024-02-19 16:56:44

不需要空调和暖气,仅靠地球内部储存的热量,就能提供供暖和制冷的装置。

“地源热泵”究竟是如何工作的?

地源热泵系统主要由三大部分组成,分别是室外地能换热系统、水源热泵机组系统和室内空调末端系统。

首先,在地下40-100米的深处钻一口井,将循环管道系统埋进井内与室内外机相连。而它的工作原理也非常简单。

由于地层浅表区的温度比较稳定,在10-16℃之间。所以就可以利用这一稳定的地下温度,为室内提供更加舒适的温度环境。例如,冬季室内需要供暖,地源热泵系统的蒸发器就会从浅表水层或岩土体层中吸收热量,并通过热泵循环,再由冷凝器提供热水向建筑室内供暖。

而当夏季需要制冷时,地源热泵系统的蒸发器,就会吸收建筑物内的热量。同时再由冷凝器通过与地下水的热交换,将热量排到地下,从而达到建筑物室内制冷的效果。

整体看下来,虽然它的安装比传统的中央空调要复杂一些。但是由于它的主要运作系统安装在地下,所以就避免了室外自然环境的影响。

并且,它全程利用的是地下土壤,或者地下水的蓄热蓄冷能力,能够在一年四季中形成一个冷热循环,也更加环保一些。这冬暖夏凉的特性堪比农村的窑洞了。

说到这,那窑洞又是怎么保持冬暖夏凉的呢?

其实这主要还是因为其独特的建筑结构,和地理环境。窑洞常见于我国陕甘宁地区,因为这里拥有着厚重的黄土墙壁,是修建窑洞的最佳位置。例如2024年河南春晚的三门峡地坑院,就是典型的窑洞居住形式。

除此之外,再搭配上圆拱形的屋顶,不仅能够有效地隔绝外部的冷热空气,还能起到很好的隔热性能。观察窑洞整体,会发现它只有洞口直接与外部接触,这样的设计能够使窑洞内部的气温变化,比外部的气温变化慢一些。

在寒冷的冬天,窑洞内的温暖不易流失。而在炎热的夏季,外部的热空气也难以进入窑洞内,从而使得窑洞保持冬暖夏凉。

其实,除了窑洞外,古人早已将冬暖夏凉的秘密藏在了古建筑上。古时候人们还不懂得地球围绕着太阳转,但是根据不同时刻太阳照射的角度,工匠们发现了一定规律。并根据照射角度的规律,建造出了皇宫的屋檐。

能够在夏至前后,使屋檐遮蔽阳光。而到了冬至前后,阳光就会照满厅室,使房间内有冬暖夏凉之感。不得不佩服古人的智慧。

最后,还想跟大家分享一种,跟窑洞类似的避暑方式,那就是傣族等少数民族使用的竹楼。作为傣家的标志民居,竹楼通常为两层或两层以上,由于底部不接触地基,再加上竹子本身的材质,使人们在内部能够感受到凉爽。

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