一種蓄冷空調系統的製作方法

2023-06-25 07:10:31

本實用新型涉及建築物室內空氣調節領域，尤其涉及一種應用於通信基站的蓄冷空調系統。

背景技術：

近年來，能源與環境已成為各國共同關注的話題，節能減排也越來越成為國家發展中的一項重要任務。

基站一般安置在密封的房間內，通過空調常年運行來維持溫度和溼度。由於處於密封環境，基站熱源主要來自內部設備，基站外部環境對其影響較小。故基站空調一年四季24小時都處於運行狀態，耗能巨大。隨著通信技術的不斷發展，特別是近幾年第四代通訊技術(4G)的逐漸應用，通信基站機房的建設逐年增加，據有關部門統計全國通信基站站址超過200萬個，全年耗電超過360億度，據統計基站耗電中用於保持運行環境的耗電佔54％以上，年耗電可達194億度。

由於通信基站對環境要求嚴格，所以如何能夠有效降低通信基站機房保持運行環境的能耗是綠色節能的主要方向，由此針對通信基站的各類節能設備也得到廣泛的應用。

目前比較常見的通信基站製冷的方法主要包括以下幾種：

第一種是以空調+加熱器形式，該方法為傳統的通信基站製冷的方法，優點是輸出穩定、效果顯著；缺點是能耗高，維護成本高。

第二種是換風系統+空調，該方法在第一種方法的基礎上增加了換風系統，利用自然環境為基站製冷，減少了空調的使用，其優點是降低了能耗，據統計通信基站機房安裝換風系統 能耗可降低30％以上；缺點是此方法降低能耗有限，缺少智能控制，無法同其他保持運行環境設備形成聯動，另外防塵效果差無法滿足通信設備的環境要求，同時仍需依賴基站原有的保持運行環境的設備。

第三種是其他節能設備，如熱管、空調節溫器等，都是輔助空調工作，減少空調的使用，但均未達到有效降低能耗的作用，並且投入成本高，仍需依賴原有的保持運行環境系統。

綜上所述，現有通信基站機房的保持運行環境設備，普遍存在能耗高，無法獨立使用等問題。基於上述問題，本實用新型人設計了一種能夠獨立工作、自動化程度高、同時兼備製冷制熱的通信基站蓄冷空調系統，該系統能夠有效地降低能耗，降低投入成本。

技術實現要素：

為了克服上述問題，本發明人進行了銳意研究，設計出一種高效節能的通信基站蓄冷空調系統，該系統利用蓄冷液、導熱棒的高效的導溫性能對室內空氣進行熱交換，將熱量存儲和釋放到蓄冷液、土壤中，相對傳統的建築物內保持運行環境的方式，能耗降低80％以上，尤其適用於晝夜溫差大，全年平均氣溫較低的地域。

具體來說，本實用新型的目的在於提供以下方面：

(1)、一種蓄冷空調系統，其特徵在於，該系統包括換風子系統、熱交換子系統和控制子系統，

其中，所述換風子系統包括風機A、換風管道B和安裝在換風管道B內的電動風閥C；

所述熱交換子系統包括蓄冷液D、蓄冷液容器E和設置在蓄冷液容器E內部的、用於實現空氣與蓄冷液D進行熱量交換的換熱組件F；

所述控制子系統包括用於控制電動風閥C的控制單元和用於測量環境參數並將測量結果傳遞至控制單元的環境傳感器。

(2)、根據(1)所述的蓄冷空調系統，其特徵在於，所述換風管道B的排風口G與室外空氣接通，所述換風管道B包括若干個吸風口H，所述吸風口H均與室內空氣連通，

所述電動風閥C包括反饋模塊，其用於將電動風閥C的狀態傳遞至控制子系統，其安裝在換風管道B內接近排風口G一端。

(3)、根據(2)所述的蓄冷空調系統，其特徵在於，所述蓄冷液容器E設置在建築物背陰面或者埋入淺層地面，

所述換熱組件F一端通過進氣管道I與室外空氣連通，另一端通過連接管道J與室內空氣連通，

所述換熱組件F為列管式冷凝器。

(4)、根據(3)所述的蓄冷空調系統，其特徵在於，所述環境傳感器包括溫度傳感器和溼度傳感器，所述控制單元包括單片機。

(5)、根據(2)所述的蓄冷空調系統，其特徵在於，所述吸風口H上設置有喇叭口型裝置。

(6)、根據(3)所述的蓄冷空調系統，其特徵在於，所述熱交換子系統還包括與換熱組件F相連的蓄冷風路K，其用於對蓄冷液D進行降溫。

(7)、根據(3)所述的蓄冷空調系統，其特徵在於，所述進氣管道I包括進氣口L和出氣口M，

在進氣口L處設置有防雨帽，

在出氣口M處設置有防塵過濾器。

(8)、根據(4)所述的蓄冷空調系統，其特徵在於，所述控制子系統還包括執行電路、用於輸入系統參數的輸入單元和用於顯示環境傳感器測量結果的顯示單元，

所述執行電路包括電源模塊、交流接觸器和電動風閥執行器，

所述輸入單元包括鍵盤，

所述顯示單元包括顯示屏。

(9)、根據(6)所述的蓄冷空調系統，其特徵在於，所述控制單元還包括：

判斷室內溫度是否高於告警溫度的第一判斷模塊；

判斷室內溫度是否高於溫度上限的第二判斷模塊；

判斷室內溫度是否低於溫度下限的第三判斷模塊。

本實用新型所具有的有益效果包括：

(1)該系統利用自然環境溫差進行蓄冷，繼而進行能量轉換，不受地域、資源等限制；

(2)環境效益顯著，無汙染、無廢棄物，且不用遠距離輸送熱量；

(3)該系統可應用於樓房和地面基站機房，特別適用於晝夜溫差大，全年平均氣溫較低的地域；

(4)自動化程度高。

附圖說明

圖1示出根據本實用新型一種優選實施方式的蓄冷空調系統的結構示意圖。

附圖標號說明：

A-風機

B-換風管道

C-電動風閥

D-蓄冷液

E-蓄冷液容器

F-換熱組件

G-排風口

H-吸風口

I-進氣管道

J-連接管道

K-蓄冷風路

L-進氣口

M-出氣口

具體實施方式

下面通過附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明。通過這些說明，本實用新型的特點和優點將變得更為清楚明確。

在這裡專用的詞「示例性」意為「用作例子、實施例或說明性」。這裡作為「示例性」所說明的任何實施例不必解釋為優於或好於其它實施例。儘管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪製附圖。

根據本實用新型提供的一種蓄冷空調系統，該系統包括換風子系統、熱交換子系統和控制子系統，

其中，所述換風子系統包括風機A、換風管道B和安裝在換風管道B內的電動風閥C；

所述熱交換子系統包括蓄冷液D、蓄冷液容器E和設置在蓄冷液容器E內部的、用於實現空氣與蓄冷液D進行熱量交換的換熱組件F；

所述控制子系統包括用於控制電動風閥C的控制單元和用於測量環境參數並將測量結果傳遞至控制單元的環境傳感器。

在一個優選的實施方式中，所述換風管道B的排風口G與室外空氣接通，所述換風管道B包括若干個吸風口H，所述吸風口H均與室內空氣連通，

所述電動風閥C包括反饋模塊，其用於將電動風閥C的狀態傳遞至控制子系統，其安裝在換風管道B內接近排風口G一端。

在一個優選的實施方式中，所述換風管道B的直徑為200mm。

在一個優選的實施方式中，在所述排風口G上設置有風帽，其能夠避免蚊蟲或雨水進入室內，在所述吸風口H上設置有喇叭口型裝置，其能夠增加排風速度。

在一個優選的實施方式中，所述電動風閥C能夠自動調節風量和風向。

在一個更為優選的實施方式中，安裝在換風管道B內的風機為口徑200mm，風量大於1800M3高壓風機。

當該蓄冷空調系統工作時，由控制子系統通過控制電動風閥向室外或者向熱交換子系統排風，通過空氣交換實現製冷。

在一個優選的實施方式中，所述熱交換子系統的蓄冷液容器E設置在建築物背陰面或者埋入淺層地面，

所述熱交換子系統的換熱組件F一端通過進氣管道I與室外空氣連通，另一端通過連接管道J與室內空氣連通，

具體地，所述蓄冷液容器E由環保隔溫材料製成，並進行外層保溫。所述蓄冷液容器E的容積不少於1000L，容器大小可以根據需求功率進行調整，而且蓄冷液容器E的使用年限應大於8年；和

所述蓄冷液D具備熱交換性能，能夠快速實現熱量交換，室內熱源通過換熱組件將熱能交換到蓄冷液D中，並暫時儲存，最終緩慢釋放到周圍環境中，所述蓄冷液的工作溫度範圍在-10～40℃，更進一步地，所述蓄冷液D為乙二醇。

所述換熱組件F由高導熱材料製作，優選為列管式冷凝器，直列列管總長度應大於1.2米，保證空氣與蓄冷液D能夠充分地 進行熱交換，可根據製冷功率要求增加或減少列管數量，改變製冷能力。

在一個優選的實施方式中，所述進氣管道I包括進氣口L和出氣口M，

在進氣口L處設置有防雨帽，避免進入蚊蟲或者雨水，

在出氣口M處設置有防塵過濾器，過濾掉空氣中的灰塵，更優選地，防塵過濾器由多組過濾網組成。

室外空氣通過進氣管道I經過防塵過濾器進入換熱組件F內，在換熱組件F內與蓄冷液D進行自然換熱後進入室內。為保證進氣量，進氣管道I選擇直徑200mm的管道。

在一個優選的實施方式中，在進氣管道內安裝電動風閥，在進氣口安裝風機，所述風機應選擇200mm口徑，風量不小於800，風壓全壓大於500Pa。

在一個優選的實施方式中，所述連接管道J一端與換熱組件F相連，另一端與室內空氣連通，在本實用新型中，連接管道與室內空氣連通的一端稱之為進風口，優選的，進風口採用百葉窗式風簾，防止空氣倒流，在進氣口安裝風機，所述風機應選擇250mm口徑，風量大於2200，優選為外置軸流風機。

在一個優選的實施方式中，所述熱交換子系統還包括與換熱組件F相連的蓄冷風路K，其用於對蓄冷液D進行降溫。

所述蓄冷風路K根據熱交換子系統的工作情況以及蓄冷液的溫度情況，利用晝夜溫差大的特性，在夜間系統工作閒時開啟風路，輔助蓄冷液降溫，比便增加蓄冷液次日的工作能力，提高製冷效率。

在一個優選的實施方式中，在進風口和蓄冷風路內分別安裝一個電動風閥。

該蓄冷空調系統以控制子系統為核心，通過測量、分析環 境參數並根據用戶輸入的系統參數，控制換風子系統和熱交換子系統進行製冷。

所述控制子系統包括用於控制電動風閥C的控制單元和用於測量環境參數並將測量結果傳遞至控制單元的環境傳感器。

在一個優選的實施方式中，所述環境傳感器包括溫度傳感器和溼度傳感器，所述控制單元包括單片機。

在一個優選的實施方式中，在室內、室外和蓄冷液容器內分別安裝一個溫度傳感器。

在一個優選的實施方式中，所述控制子系統還包括執行電路、用於輸入系統參數的輸入單元和用於顯示環境傳感器測量結果的顯示單元，具體地，所述系統參數包括溫度上限、溫度下限和告警溫度，所述告警溫度高於溫度上限高於溫度下限。

在一個優選的實施方式中，所述輸入單元和顯示單元集成在一個控制面板上，所述控制面板位於室內。更優選的，所述輸入單元包括鍵盤，所述顯示單元包括顯示屏。

所述執行電路包括電源模塊、交流接觸器和電動風閥執行器，具體地，所述電動閥門執行器為現有技術中本領域技術人員使用的常規裝置，例如，西門子型號為GCA326.1E。

在一個優選的實施方式中，所述控制單元還包括：

判斷室內溫度是否高於告警溫度的第一判斷模塊；

判斷室內溫度是否高於溫度上限的第二判斷模塊；

判斷室內溫度是否低於溫度下限的第三判斷模塊。

更優選地，所述控制單元還包括第四判斷模塊和第五判斷模塊，所述第四判斷模塊用於判斷室內溫度是否高於室外溫度，所述第五判斷模塊用於判斷室內溫度是否高於蓄冷液溫度。

更優選地，所述控制單元還包括第六判斷模塊，其用於判斷蓄冷液溫度是否高於室外溫度。

在一個優選的實施方式中，所述控制子系統還包括空調設備和暖氣設備，當第一判斷模塊判斷出室內溫度高於告警溫度時，該控制子系統啟動空調設備進行製冷，當第一判斷模塊判斷出室內溫度等於溫度上限時，空調停止；當第三判斷模塊判斷出室內溫度低於溫度下限，該控制子系統啟動暖氣設備進行制熱，當第三判斷模塊判斷出室內溫度等於溫度下限時，暖氣停止。

在一個優選的實施方式中，所述控制子系統包括兩種工作模式：製冷模式和加熱模式。當第二判斷模塊判斷出室內溫度高於或等於溫度上限時，該控制子系統進入製冷模式；

當第三判斷模塊判斷出室內溫度低於或等於溫度下限時，該控制子系統進入加熱模式；

當室內溫度低於溫度上限並且高於溫度下限時，所述控制系統停止。

所述製冷模式：當第四判斷模塊判斷出室內溫度高於室外溫度時，打開換風子系統的換風管道內電動風閥，並且關閉連接管道內的電動風閥，並且同時第六判斷模塊判斷蓄冷液溫度與室外溫度的高低，當蓄冷液溫度低於室外溫度時，打開蓄冷風路電動閥門直到蓄冷液溫度高於或等於室外溫度；當第四判斷模塊判斷出室內溫度低於室外溫度時，則由第五判斷模塊判斷室內溫度與蓄冷液溫度的高低，當第五判斷模塊判斷出室內溫度高於蓄冷液溫度時，關閉換風管道內電動風閥，並且打開連接管道內的電動風閥，當第五判斷模塊判斷出室內溫度低於蓄冷液溫度時，所述控制子系統停止。

所述加熱模式：當第五判斷模塊判斷出室內溫度高於或低於蓄冷液溫度時，暖氣啟動直到室內溫度等於溫度下限時暖氣停止；當第五判斷模塊判斷出室內溫度低於蓄冷液溫度時，關 閉換風管道內電動風閥，並且打開連接管道內電動風閥。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」、「內」、「外」「前」「後」等指示的方位或位置關係為基於本實用新型工作狀態下的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」、「第四」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

以上結合了優選的實施方式對本實用新型進行了說明，不過這些實施方式僅是範例性的，僅起到說明性的作用。在此基礎上，可以對本實用新型進行多種替換和改進，這些均落入本實用新型的保護範圍內。