無人值守機房和基站的降溫節能裝置的製作方法

2023-07-13 17:28:56

專利名稱：無人值守機房和基站的降溫節能裝置的製作方法
技術領域：
無人值守機房和基站的降溫節能裝置技術領域：

本發明屬於節能技術領域。( 二 )背景技術
在內有電器設備常年自動運行的各種無人值守機房和星羅棋布的移動通信基站，由於無人 看管，這些機房和通信基站通常都處於密閉狀態。裡面的電器設備在運行時會不斷產生熱 量，如果不能及時散熱，就會導致室內溫度升高，使電器設備難以繼續正常運行。為了維持 設備的正常工作溫度，就必須把設備工作時產生的熱量散發到室外去。為了滿足密閉的機 房和通信基站裡設備散熱的需要，人們自然而然就會利用空調機來進行控溫(降溫)，並且 習以為常視為必然，國內國外盡皆如此。由於機房和移動通信基站處於常年不斷工作的狀 態，因此，每一個機房和移動通信基站為了維持正常工作溫度而進行的控溫空調，其累積消 耗的電量都是不小的。例如，平均每個移動通信基站每年控溫空調的耗電量都有上萬度。這 樣的移動通信基站在全中國的數量就有數十萬個，每年耗電量達數十億度。而全世界的移 動通信基站數遠比這個數目大得多，消耗的電量更要大得多。因此，解決移動通信基站控溫 空調的節電問題具有世界意義。為了解決無人值守機房和移動通信基站控溫空調的節電問題，本發明人曾提出過 多項相關的專利申請。其中於2008年9月18日提出申請，並於2009年9月9日公告授權 的「無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置」，就是一種結構簡單成本低廉運行可靠 的降溫節能裝置。它是由室內外熱交換器、金屬管道和閥門等組成的密閉水循環體系，不需 要施加任何人為動力，不用消耗任何有價能源，不需要另加電子自動控制機構，利用水冷卻 後密度變化所產生的下沉勢，帶動水在整個裝置裡自動循環流動，就可以把室內的多餘熱 量自動轉移到室外，從而大大縮短空調機的工作時間，節省空調耗能，同時還能明顯延長空 調機的使用壽命。不過，由於「無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置」的設計還有 不足之處，並沒有能夠充分利用自然動力的作用，因而在向室外轉移熱量的過程中顯得力 度不足，速度不快。現在提出的「無人值守機房和基站的降溫節能裝置」，則針對上述缺點進 行了改進設計和配置，使得能夠在保持原有技術優點的同時，更能夠充分地利用自然動力 的作用，更進一步加快用於熱轉移的工作介質——水在封閉循環系統內的流動速度，因而 也就能夠更快地散熱，使整個裝置的運行效率更高。
發明內容
此前本人已獲授權的專利「無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置」，已經為上述無
人值守機房和移動通信基站設計了一種結構簡單運行可靠的降溫節能裝置。這種裝置實際
是一種不需要任何人為動力就能使其運轉的「倒置暖氣」裝置。之所以稱這種裝置為「倒
置暖氣」裝置，是因為它的結構很像常規的暖氣裝置，但它的作用卻與暖氣相反，起的是降
溫作用而不是升溫作用。現有各種利用空氣、水、致冷劑等媒體介質進行空調控溫的技術措
施和裝置，都必須提供和使用能夠使媒體介質運行以便轉移熱量的驅動力，而本發明只需
要安裝一套成本低廉的水暖裝置，不用後續管理，不需要後續成本，不需要提供和使用任何人為的驅動動力，不需要消耗任何有價能量(例如電能)，在室外環境溫度低於室內上方熱 空氣的溫度時，利用水在室外被散熱冷卻後因為比重變大所形成的下沉勢，就能使裝置中 的媒體介質——水自動循環運轉起來，並在循環運轉的過程中將室內的多餘熱量轉移到室 外，散熱於室外。也就是說，利用這種裝置，在室外環境溫度比室內熱空氣溫度低的通常情 況下，不需要任何人力物力和能源的消耗，不需要另加電子控制機構，就可以把室內設備工 作時產生的熱量自動轉移到室外。只有當夏季個別時段室外溫度高過室內熱空氣的溫度 時，這個裝置才停止轉移熱量，改為依靠空調機控溫。原來只有在冬季很冷時空調機才停止 工作，而安裝「無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置」後，就變成了只有在夏季天 氣很熱時空調機才啟動工作。這就可以大大縮短用於降溫的空調機的工作時間，節省空調 耗能，同時還能明顯延長空調機的使用壽命，減少報廢空調機形成的電子垃圾，及其釋放出 的製冷劑對大氣環境所產生的汙染。現在提出的「無人值守機房和基站的降溫節能裝置」，則通過調整上述裝置部分組 件的布設狀態和高低位置，能夠更加充分地利用由水的熱脹冷縮、熱輕冷重所形成的熱水 上湧涼水下沉的雙重自然動力，使水在封閉循環系統內的流動速度更快，因而也就能夠更 快地把室內的多餘熱量攜帶到室外進行散熱，整個裝置的運行效率也就更高。說明書附圖 1是這種改進裝置的配置示意圖。原則性地表明了這種「無人值守機房和基站的降溫節能 裝置」各部分相互的連接狀況和高低位置。當然，具體的連接管道布置路線需要根據機房或 基站室內的具體狀況而確定。「無人值守機房和基站的降溫節能裝置」是由注水槽[6]、室內吸熱管組[1]、一般 連接管道[2]以及豎立安裝的連接管道[2』 ]、單向閥[3]、室外散熱管組[4](也稱散熱 器)以及沉水室[5](或稱下方管道)共同組成的密閉水循環系統。沒有常規技術中離不 開的、使熱交換介質能夠內外流動的驅動機構(電機、泵等)，也沒有附加任何用於控制介 質流動速度和方向的電子控制裝置。室內吸熱管組[1]和室外散熱管組[4]都是由金屬管 道構成，是室內外的主要熱交換器。在室內吸熱管組[1]和室外散熱管組[4]的管道上，都 附有能夠加強吸熱和散熱能力的金屬翼片。金屬翼片是通過焊接、鑄造、壓合等工藝與相連 的金屬管道結合在一起成為一體的。其間具有良好的傳熱溝通，不存在不易傳熱的隔熱介 質。也就是說，室內吸熱管組[1]上的金屬翼片吸收的熱量能夠很快傳遞給金屬管道，進而 傳遞給管道裡的水，被水攜帶到室外，而室外散熱管組[4]的金屬管道裡的水所攜帶的熱 量能夠很快傳遞給其上的金屬翼片，並進一步傳給周圍空氣而散失掉。連接管道[2]以及 豎立安裝的連接管道[2』 ]通常也使用金屬管道。在豎立安裝的連接管道[2』 ]上通常也 帶有金屬翼片，加強吸熱作用。與原來的「無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置」相比，現在的「無人值 守機房和基站的降溫節能裝置」的主要改進是(1)將原來水平安裝的室內吸熱管組改變為 稍帶傾斜地安裝，其較高的一端靠近背陰面牆壁，與單向閥的下方管體相連。(2)將豎立安 裝的單向閥的高度提高，使單向閥的下方管體的高度與室內吸熱管組的高端持平。(3)將豎 立安裝在室外背陰面牆壁上的室外散熱管組的高度提高，使與單向閥的上方管體相連的室 外散熱管組的上方管道——連接各個豎管上端的橫管的高度與單向閥的上方管體持平，比 室內吸熱管組較高的一端還要高，處於水循環系統的最高位。(4)將溝通室內下方的沉水室 與室內上方的吸熱管組的連接管道的豎立安裝部分增加為多條，而且是與室內吸熱管組的低端相連。經過這樣的改進之後，原來密封系統內散熱介質水的循環流動，主要是靠水在室 外散熱管組內冷卻後變重下沉所形成的下沉勢運轉的，現在又把水在室內吸熱後變輕上升 (上湧)所形成的上升勢也「開發」了出來，促使水吸熱後能自動向室外流動，這就增加了水 循環流動的動力，使得水循環流動的速度更快，轉移熱量的能力更強。具體改進方案是這樣的室內吸熱管組[1]，是相互間具有適當距離的一排(組)平行並聯帶翼金屬管道， 管道兩端相連通，基本呈水平狀而稍帶傾斜(靠近背陰面牆壁的一端較高)地架設在室內 空間的頂部(天花板之下)，處在室內熱空氣聚集的部位，能夠把室內熱空氣的熱量充分吸 收。在吸熱管組[1]內，吸熱升溫變輕之後的水能夠緩慢地由低端向較高的靠近背陰面牆 壁的一端流動。而其較高端又通過連接管道[2]與單向閥[3]的下方管體相連。單向閥 [3]豎直安裝在室內背陰面牆壁上，其下方管體高度與室內吸熱管組[1]的高端基本持平， 而其上方管體經連接管道[2]水平穿過機房或基站背陰面的牆壁，與室外散熱管組[4]的 上方管道(即連接各個豎管上端的橫管)相連，高度與室外散熱管組[4]的上方管道基本 持平，因此，室外散熱管組[4]的上方管道的高度自然就比室內吸熱管組[1]的高端還要稍 高一些，成為整個系統封閉後水循環流動部分的最高位，而室內吸熱管組[1]的總體高度 在水循環系統中則是除了室外散熱管組[4]的上方管道之外最高的。因此，室內吸熱管組 裡的吸熱變輕的水能夠自動向室外散熱管組[4]的方向流動。室內吸熱管組[1]的低端通 過連接管道(包括水平安裝的[2]和豎立安裝的[2』])與室內下方處於水循環系統最低位 的沉水室[5]相連。同時為了在寒冷的冬季避免過度散熱，在部分並聯的吸熱管上裝有閥 門。關閉部分吸熱管的閥門可以減少吸熱量，避免過度降溫。室外散熱管組[4]是一排豎直並列而立地貼附安裝在背陰面牆壁外表面上的金 屬管道，帶有能夠增強散熱能力的翼片。也可以使用適當的暖氣片作為室外散熱管組[4]。 為了安全和防凍，通常還在室外散熱管組[4]外面安裝有保護罩[9]。室外散熱管組[4]每 根管子的上端(即進水管部分)連在一起，也就是室外散熱管組[4]的上方管道，經過連接 管道[2]與室內上方的單向閥[3]的上方管體相連。室外散熱管組[4]的總體高度處於水 循環系統中的中間，但其進水管部分稍高於室內吸熱管組的高端，是整個系統封閉後參與 水循環流動部分的最高位。因此，在室內吸熱管組[1]內吸熱升溫變輕之後緩慢地由低端 向較高的靠近背陰面牆壁的一端流動的水，能夠通過單向閥[3]進一步流到更高一些的室 外散熱管組[4]的進水管內。室外散熱管組[4]的下端也連在一起，並通過連接管道[2] 直接與安裝在室內下方的沉水室[5]相連。室外散熱管組[4]裡面的水散熱冷卻後會變冷 下沉，自動向下流動，並形成上下熱差。上面的橫管最熱，下邊的橫管最涼。變涼下沉的水 通過連接管道[2]流進室內處於水循環系統最低位的沉水室[5]裡。最低位的沉水室[5] 又通過連接管道(包括水平安裝的[2]和豎立安裝的[2』 ])與室內上方的室內吸熱管組 [1]的低端相連，使得散熱後從室外流入室內的水又能夠循環流進室內吸熱管組[1]的管 道裡。像通常在暖氣片組上安裝有放氣閥那樣，在處於最高位的室外散熱管組[4]的上端 橫管處也安裝一個小放氣閥，以免因該部位高於室內吸熱管組[1]，在最初向系統內灌水時 會因「憋氣」而使系統不能充滿水，循環不起來。
5[0012]單向閥[3]處於室內吸熱管組[1]的較高端和室外散熱管組[4]的上方管道之 間，安裝在室內背陰面牆壁上，是只能使水流從室內吸熱管組[1]流向室外散熱管組[4]， 而不能讓水流從室外散熱管組[4]流向室內吸熱管組[1]的閥門。單向閥的存在使得夏季 室外溫度過高時已經起不到散熱作用的室外散熱管組[4]之中的水不能因受熱變輕而倒 流回室內吸熱管組[1]。也就是說，當室外溫度高於室內溫度時，室外散熱管組[4]之中的 水既不能變涼下沉流進室內的沉水室[5]，也不能受熱後上升流進吸熱管組[1]，整個裝置 會自動停止工作。這時才完全依靠空調機降溫。一旦到了室外溫度比室內溫度低的時段， 例如夜間，裝置裡的水又會自動恢復流動，恢復向室外散熱。單向閥[3]通常也是用金屬材 料製成的。沉水室[5]實際就是一節安裝在室內靠近地面附近的管道，通常也是使用金屬管 道。它的命名主要在於它所具有的功能獨特。也可以不單獨命名，而僅將它作為室內處於 水循環系統最低位的連接管道看待。它可長可短，根據室內的布局需要而定。它的一頭連 著室外散熱管組[4]的下端，另一頭連著室內上方吸熱管組[1]的較低的一端。在外經室 外散熱管組[4]冷卻後比重變重的水沉降於此，故稱沉水室[5]。作為沉水室的管道最好要 粗一些，以便能夠多容納被室外散熱管組[4]冷卻後沉降於此的溫度較低的水，避免溫度 較低的水立即進入與室內吸熱管組[1]的較低端相連的豎立安裝的連接管道[2』 ]中。如 果溫度較低的水立即進入豎立安裝的連接管道[2』]中，就會因為連接管道[2』]中的水與 散熱管組[4]裡的水溫差很小而減小水的循環流動力量。與沉水室[5]相連的、水平安裝 的連接管道[2]實際也是沉水室[5]的一部分，所起的作用是一樣的。在沉水室[5]處安 裝有一個放水閥，以便在灌水和拆修時使用。連接管道的豎立安裝部分[2』 ]也是金屬管道，而且通常是多條並列的，可以帶有 金屬翼片，也具有吸收空氣中熱量的作用，實際是一種立式室內吸熱管組。裡面的水吸熱後 變輕上升，對水的循環流動具有促進作用。因此，最好在不影響工作人員維護操作的前提 下，將這種豎立安裝的連接管道[2』 ]安裝在設備本身散熱風機的出風口附近，以便能夠更 好地吸熱。注水槽[6]位於整個裝置的最高處，是在該裝置安裝好後對裝置灌充介質水的入 口。注水槽[6]可以安裝在室內，與室內上方的吸熱管組[1]連接，也可以安裝在室外，裝 在處於水循環最高位的室外散熱管組[4]上端橫管的上面。注水槽[6]的形狀不拘，可以 是立式槽，也可以是一節帶有通過閥門可以打開與封閉的注水口的管道，還可以將室外散 熱管組[4]上端橫管選得粗一些或豎向尺寸大一些，加上進水口和密封閥門，直接從處於 水循環最高位的室外散熱管組[4]的上端橫管注水。此時散熱管組[4]的上端橫管就兼起 注水槽的作用。經注水口和注水槽[6]將裝置裡面灌滿能夠自動轉移熱量的介質——水之 後，在注水槽[6]內還有一些存水但同時還有適當剩餘空間時，就將注水口密封，整個裝置 就是密封的了，其中的水不會蒸發減少，因此，只需要注水一次就可以長久運行下去。注水 槽[6]裡留有適當剩餘空間和一些水，是為了在熱脹冷縮時留有可伸縮的餘地。如果是室 外散熱管組[4]的上端橫管兼起注水槽的作用，為了留有適當的空間，就需要選粗一些(或 上下寬一些)的管道，並且應使從單向閥[3]連接過來的連接管道[2]與粗(或上下寬) 管道的下方相接，以便在水循環運行時水路不致被管道裡上部的氣體空間中斷。整個裝置的運行過程是這樣的當機房或基站由於設備工作發熱而使室內空氣升溫時，最熱的空氣上升到室內上方，在那裡把室內吸熱管組[1]裡的水加熱使其升 溫。由於 水的比熱以及相應的熱容量都比較大，因此室內吸熱管組[1]裡的水在升溫過程中能夠吸 收大量的熱。同時，連接管道的豎立安裝部分[2』 ]也明顯具有吸收空氣中熱量的作用，裡 面的水吸熱後變輕上升，流入室內吸熱管組[1]裡。室內吸熱管組[1]裡的水吸熱升溫變 輕之後，也產生上升的趨勢，形成一種向上流動(湧動)的力量，促使水緩慢地由低端向較 高的一端流動，並通過連接管道[2]和單向閥[3]，流到處於最高位的室外散熱管組[4]的 上方管道裡，又進一步流入室外散熱管組[4]中。在室外溫度低於室內溫度時，架設在背陰 面牆壁外表面上的室外散熱管組[4]以及處於室外的連接管道，都能夠將裡面溫度比室外 空氣高的水所攜帶的熱量散於室外空氣中。水在室外的連接管道及室外散熱管組[4]裡被 冷卻之後，密度增加比重變大，就會產生下沉的趨勢，產生向下流動的動力，又經過連接管 道[2]流進室內處於整個裝置最低部位的沉水室[5]裡。同時由於系統是密封在一起的， 吸熱管組[1]裡的水將通過管道和單向閥自動流進散熱管組[4]裡填充空缺，而沉水室裡 的水則從沉水室[5]另一端經連接管道[2]和[2』]上升流進吸熱管組[1]裡。這樣，在室 外溫度低於室內溫度時，由於室內的連接管道[2』]和吸熱管組[1]裡的水能夠不斷吸收室 內空氣中的熱量，比重變輕而產生上升勢，形成一種流向更高位的室外散熱管組[4]上方 管道的趨勢，這就使其中的水具有一種向上湧動和向外「擠」的自動外流的力；而與此同時， 處在室外的連接管道[2]和散熱管組[4]裡的水，卻在不斷地散熱，散熱後比重變重，產生 一種下沉勢，使得裡面的水具有一種自動向下向室內最低的沉水室[5]裡流動的力。也就 是說，不論室內還是室外，循環系統中的水都具有相同方向的流動趨勢和動力。而這種水的 流動趨勢和方向與單向閥所決定的流動方向恰恰是一致的，因此這種循環流動就能夠變為 現實，整個系統中的水在裝置裡就能夠形成自動循環流動，並在循環流動的過程中把室內 多餘的熱量帶出了室外，散失於室外空氣中，實現了對室內溫度的降溫控制。而在此整個過 程中，完全是靠自然規律自動運行的，既不用人為的自動控制機構進行操作控制，也不用提 供任何人為的促使介質水流動的動力，不需要消耗任何有價能量(例如電能)。而且，只要 室外溫度低於室內溫度，這種將室內熱量轉移到室外的過程就會自動維持。這就能夠達到 維持室內氣溫不致過高、減少空調機工作時間，節省控溫空調耗電量的目的，同時還能明顯 延長空調機的使用壽命和年限。與此前的「無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置」 相比，「無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置」的運行動力主要依靠室外散熱管組 裡散熱降溫後變重變沉的水向下流動的下沉勢，而其水平架設的、並處於循環系統最高位 的室內吸熱管組卻不能提供流動力。經過改進的「無人值守機房和基站的降溫節能裝置」， 卻能夠在利用水在室外散熱冷卻後產生下沉力的同時，還能夠利用水在室內吸熱後產生的 上升力，共同形成同方向的合力，來促使熱轉移介質水能夠更快地在系統內流動，也就能夠 更快地散熱，更有效地實現降低室溫以達到節省空調耗能的目的。 在夏季室外氣溫比室內熱空氣溫度高的時候，架設在背陰面牆壁外表面上的室外 散熱管組[4]以及處於室外的連接管道裡面的水都不再能夠將所攜帶的熱量散於室外空 氣中，甚至有可能被室外熱空氣進一步加熱。水在室外的連接管道及散熱管組[4]裡被加 熱之後，密度減小比重變輕，就會產生上升的趨勢，產生向上流動的動力，但由於單向閥[3] 的自動控制作用，水不能反向流動，這種流動就被阻止，比較熱的水不能經過連接管道[2] 和單向閥[3]流進室內吸熱管組[1]裡。也就是說，在室外氣溫比室內熱空氣溫度高的時候，本裝置裡的水不再流動循環，停止轉移熱量，不會把室外的熱量轉移到室內。

說明書所附圖1是這種「無人值守機房和基站的降溫節能裝置」的布局和各部分高低位置 的示意圖。其中數標1表示室內吸熱管組，數標2表示連接管道，數標2』表示連接管道的豎 立安裝部分，數標3表示單向閥，數標4表示室外散熱管組(散熱器)，數標5表示沉水室， 數標6表示注水槽，數標7表示室外，數標8表示室內，數標9表示室外散熱管組的保護罩。 從圖1中可以看出，室內吸熱管組[1]並不與天花板平行，而是稍有傾斜，靠近單向閥[3] 的一端稍高。單向閥[3]的位置高度比室內吸熱管組[1]的高端高，而室外散熱管組[4]的 上端比單向閥[3]的高度還稍高，但室外散熱管組[4]的總體高度則在水循環系統中居中， 其中的水被冷卻降溫後自上向下沉降進入室內下方的沉水室，是水能夠循環流動的主要動 力來源之一。室內的沉水室[5]以及與它直接相連的水平連接管道[2]處於整個裝置的最 低部位。與室內吸熱管組[1]的低端相連的連接管道的豎立安裝部分[2』 ]的整體高度實 際也處於水循環系統的中部，其中的水被周圍空氣加熱後自下向上升湧，促使擔負著主要 吸熱任務的室內吸熱管組[1]中的水能夠更快地由低端向高端由室內向室外流動。因此， 由連接管道的豎立安裝部分[2』 ]和室內吸熱管組[1]中的水吸熱升溫後變輕上湧所形成 的力，也是水能夠循環流動的動力來源。圖2是單向閥[3]的結構示意圖。單向閥[3]由兩節豎直放置並通過螺紋旋合在 一起的管體、橡膠或塑料球、金屬欄杆或網共同組成。其中數標10表示帶有一節倒圓臺狀 內徑的單向閥下方管體，數標13表示單向閥上方管體，數標12表示金屬欄杆或網，數標11 表示一個橡膠或塑料球。要求起閥門作用的球的比重應當大於水的比重，否則漂在水裡不 能封閉管道，起不到單向閥的作用，但又不能太重，否則會阻礙比較弱的單向閥[3]下方來 水流的通過。選擇橡膠或塑料球可以滿足這種要求。同時，還要求橡膠或塑料球[11]的直 徑應當大於單向閥下方管體[10]圓臺內徑的小口徑，而小於圓臺內徑的大口徑。在橡膠 或塑料球[11]的上方適當距離(例如幾毫米)，是單向閥[3]下方管體[10]與上方管體 [13]通過羅紋相結合的部位，有一個由數標12所示的金屬欄杆或網夾在其間，能夠讓水流 通過而限制橡膠或塑料球[11]在水流衝擊下的過分上移。當從上方來水、使這個橡膠或塑 料球[11]落下時，就將具有圓臺狀內徑的下方管體[10]堵住，水流就不能通過；而當水從 下方來時，這個橡膠或塑料球[11]就被水流頂起來，具有圓臺狀內徑的下方管體[10]就被 打開，水流就能夠從橡膠或塑料球[11]的周圍流過，經過金屬欄杆或網[12]進入由數標13 所示的單向閥上方管體。這樣，水流只能從下方管體[10]流向上方管體[13]，而不能從上 方管體[13]流向下方管體[10]。也就是說，水流只能從下方通過該閥門流向上方。而不能 從上方通過該閥門流向下方，因此是單向閥。單向閥上方管體[13]和單向閥下方管體[10] 之間依靠內外羅紋連接在一起。由於金屬欄杆或網[12]的阻擋，橡膠或塑料球[11]雖受 水流衝擊卻不能隨流而去，也不會堵塞上方管體。單向閥下方管體[10]經連接管道[2]與 室內吸熱管組[1]的較高端相連，而單向閥上方管體[13]則經連接管道[2]與室外散熱管 組[4]的上方管道相連。[0020]具體實施方式
例如，在一個移動通信基站，進行類似安裝暖氣那樣的施工，就可以安裝「無人值守機房和 基站的降溫節能裝置」。按照基站房間的尺寸，設計室內吸熱管組1。吸熱管組1的水管可 以使用常規水暖工程中所用的鐵管(也可以使用鋁合金管、不鏽鋼管等)，直徑20 30mm 即可，也可以再粗一些。在管子上焊接(也可以壓合)厚度大約2mm、寬度大約15cm的鐵板 做翼片。兩條吸熱管之間距離約30 40cm，基本呈水平狀而稍帶傾斜(靠近背陰面牆壁的 一端較高)地架設在室內空間的頂部天花板之下，但並不與天花板緊挨著。其較高端管道 通過連接管道2與單向閥3的下方管體相連，而其較低端管道則通過連接管道2』和2與沉 水室5相連。單向閥3豎立安裝在背陰面牆壁上方，其下方管體高度與室內吸熱管組1的 高端基本持平。單向閥3的上方管體又經連接管道2水平穿過基站背陰面的牆壁，與室外 散熱管組4的上方管道相連。在室外散熱管組4的上方管道上還安裝有一個小放氣閥。而 在室外散熱管組4的上方管道上面，還有通過彎管與它相連的注水槽6，或能起注水槽作用 的帶有密封閥門的一段管道。室外散熱管組4(散熱器)由一排豎直向上的、帶有翼片的短金屬管道並列組成， 上下都有橫管連接溝通，總體結構呈長方形，像暖氣片那樣垂直(豎直)安裝在基站背陰面 牆壁的外表面上。也可以直接選用適當的暖氣片做散熱管組4。安裝時，應當注意使散熱管 組4的上方管道(橫管)處於水循環系統的最高位，並且帶有放氣閥。之所以要在處於最 高位的室外散熱管組4上方管道處安裝一個小放氣閥，是為了在灌水時需要打開放氣閥放 氣，以免會因為「憋氣」而使得系統不能充滿水。在室外散熱管組4的外面通常還安裝上保 護罩9。保護罩9帶有類似百葉窗那樣的可控葉片，在平時通風透氣，不影響散熱降溫，主 要起安全保護作用，到了寒冷的冬天還可以適當封閉保護罩9，以減弱散熱能力，避免過度 冷卻。室外散熱管組4的上方管道(橫管)經連接管道2與室內的單向閥3的上方管體相 連，而室外散熱管組4的下方管道(橫管)通過連接管道2直接連通高度比室外散熱管組 4的下方管道更低的室內沉水室5。在室外散熱之後變重變沉的水流進室內的沉水室5裡。 沉水室5裡匯集的水的溫度最低、比重最大。在沉水室5的另一端，通過水平安裝的連接管 道2和豎立安裝的連接管道2』與室內上方的吸熱管組1的較低一端相連。連接管道2』既 起上下連通作用，也具有熱量轉移的作用。它裡面的水也在不斷地從周圍空氣中吸收熱量， 密度逐漸變小，比重逐漸變輕，也能產生一定的上升勢，促使水循環流動加快。所以，最好將 這段豎立安裝的連接管道2，也附加上可以增強吸熱能力的翼片，還可以將這一條管道改成 並列多條，而且在不影響工作人員操作的前提下，最好將豎立安裝的連接管道2』安裝在通 信主機本身散熱風機的出風口附近。為了拆修的方便，以及控制充灌水的量，在沉水室5的 一端裝一個放水閥。所用的連接管道2及2』、沉水室5都是金屬材料製成的。室內吸熱管組1和室外散熱管組4所包含吸熱或散熱管道的尺寸和具體數量，可 以根據地域的不同而通過試驗加以確定。先試點後推廣。天氣比較寒冷的東北地區可以尺 寸小一些數量少一些，而天氣比較熱的南方地區則可以尺寸大一些數量多一些。當把整個裝置的各個部分連接安裝完畢之後，再從上方的注水口和注水槽6向整 個裝置灌水。在灌水時需要打開放氣閥，直到該裝置水循環運行的最高部位——室外散熱 管組4的上方管道灌滿、而注水槽中尚留有一些水和剩餘空間為止。檢驗是否漏水。最後， 將注水口封閉，整個裝置的構建和安裝就算結束了。從此之後，只要室外環境的溫度比室內熱空氣的溫度低，這套簡單的裝置就能夠在不需要任何後續管理和投入、不需要任何動力 和能量消耗的情況下，通過水在室內吸熱和在室外散熱所引起的密度和比重變化，以及單 向閥的自動控制作用，就能夠形成水在系統內的單向自動循環流動，而且是熱水從室內流 向室外，涼水從室外流向室內。在此同時，也就自動將室內的多餘熱量轉運到室外，並散失 在室外，從而大大減少空調機的使用時間，達到大幅度節電的目的，並能明顯延長空調機的 使用壽命，減少環境汙染。在安裝空間比較小的情況下，也可以使用足夠粗的室外散熱管組4的上方管道並 用它兼起注水槽的作用，那樣的話，在灌水時需要在室外散熱管組4的上方管道中留有適 當的未充水空間，而不能完全充滿水。為此，可以在完全充滿水後，再從沉水室5上的放水 閥少放出一些水即可。同時要注意，在這種情況下，與單向閥3相接的連接管道2，需要接在 足夠粗的室外散熱管組4上方管道充滿水的下部，而不能接在留有空氣的上部，以免斷了 水路。即使在冬天，處於室外的散熱管組4通常也不會結冰。因為水在溫度低時具有反 膨脹的特點，在4°C時比重最大，當散熱管組4裡的水溫降低時，不等水溫降低到4°C以下， 很快就流進室內的沉水室5裡去了，而與此同時，室內吸熱管組1裡的較熱的水就及時從散 熱管組4的進水口處補充了進來，提高了散熱管組4的溫度。只要室內溫度不是很低(例 如低到4°C左右)，因降溫散失的熱量不超過從室內流出的水所攜帶的熱量，這種循環流動 就能夠維持下去，室外的散熱管組4就不會結冰。如果室內溫度很低，或散熱降溫過快，使 室外的散熱管組4結冰了，那對於維持基站設備的工作溫度不致過高的目的來說，也是無 礙的了。只不過注意不要因結冰而把散熱管凍壞就是了，為此只要在天氣很冷時在散熱管 組4外加一些保溫覆蓋就可以了。
權利要求一種用於無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置，其特徵是，它是由以下幾個部分依次閉合連接組成的、不帶動力驅動機構而是利用自然力使水在其中自動循環流動運行的散熱系統即由水平狀稍傾斜地架設在室內空間頂部的熱空氣集中部位、總體高度在閉合水循環系統中處於較高位的室內吸熱管組[1]，並從室內吸熱管組[1]較高的、靠近背陰面牆壁的一端，通過連接管道[2]，與豎直安裝在室內背陰面牆壁上、位於室內上方、只能使水從室內向室外流動、其下方管體高度與室內吸熱管組[1]的高端基本持平的單向閥[3]的下方管體相連，又從單向閥[3]的上方管體通過連接管道[2]，與豎直安裝在背陰面牆壁外表面、其上部入口處的上方管道與單向閥[3]的上方管體高度持平、比室內吸熱管組[1]的高端還要高、是水循環系統的最高位、而其總體高度卻處於整個水循環系統中間部位的室外散熱管組[4]的上方管道相連接，再從室外散熱管組[4]的下方管道，通過連接管道[2]，與比室外散熱管組[4]下方管道更低、位於室內下方、處於水循環系統最低位的沉水室[5]相連，最後，再從室內下方的沉水室[5]，通過連接管道[2]以及豎立安裝的連接管道[2』]與室內上方的室內吸熱管組[1]的較低端相連通，形成水循環的閉合鏈，而在其中循環流動的水則是從處於本裝置最高位置的帶有注水口和密封閥的注水槽[6]灌入的。
2.一種如權利要求1所述的用於無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置，其特 徵是室內吸熱管組[1]由金屬管道構成；豎直安裝在室外背陰面牆上的室外散熱管組[4] 也是由金屬管道製成，其處於水循環系統最高位的上方管道上帶有放氣閥；處於水循環系 統最低位的沉水室[5]是一節較粗的金屬管道，其上帶有放水閥；溝通連接各部分的連接 管道[2]和[2』 ]也都是由金屬製成的。
3.—種如權利要求1所述的用於無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置，其特 徵是，所使用的單向閥[3]是由兩節豎直放置並通過螺紋旋合在一起的下方管體[10]和上 方管體[13]，以及橡膠或塑料球[11]、金屬欄杆或網[12]共同組成，並且在與室內吸熱管 組相連的下方管體[10]中，有一節大口徑在上小口徑在下的倒圓臺狀內徑，一個比重稍大 於水、直徑介於倒圓臺小口徑與大口徑之間的橡膠或塑料球[11]位於其中，金屬欄杆或網 [12]處在橡膠或塑料球[11]上方幾毫米距離處的兩節管體結合部。
4.一種如權利要求1所述的用於無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置，其特 徵是在室內吸熱管組[1]和室外散熱管組[4]的管道上，都附有能夠加強吸熱和散熱能力 的金屬翼片。
5.一種如權利要求1所述的用於無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置，其特 徵是在室外散熱管組[4]的外面，安裝有帶可控葉片的保護罩[9]。
6.一種如權利要求1所述的用於無人值守機房和移動通信基站的降溫節能裝置，其特 徵是連通室內下方沉水室[5]與室內上方吸熱管組[1]較低端的連接管道[2]，其豎立安裝 部分[2』 ]是多管並列的金屬管道，並且帶有增強吸熱效果的金屬翼片，實際是一種立式室 內吸熱管組。
專利摘要在內有電器設備常年自動運行的各種無人值守機房和星羅棋布的移動通信基站，為了維持設備的正常工作溫度，需要利用空調機來進行降溫，為此每年用於控溫空調的耗電量很大。「無人值守機房和基站的降溫節能裝置」是一種結構簡單成本低廉運行可靠的降溫節能裝置。它是由室內外熱交換器、金屬管道和閥門等組成的密閉水循環體系，不需要施加任何人為動力，不用消耗任何有價能源，無須另加人為的自動控制機構，利用熱水上湧涼水下沉的自然規律，使水在裝置裡能夠自動循環流動，只要室外溫度低於室內熱空氣溫度，就可以把室內的多餘熱量源源不斷地自動轉移到室外，從而大大縮短空調機的工作時間，節省空調耗能，同時還能明顯延長空調機的使用壽命。
文檔編號F16K15/04GK201555316SQ200920223058
公開日2010年8月18日 申請日期2009年10月12日 優先權日2009年10月12日
發明者陳旃 申請人:陳旃