CN101498489A - 土壤源直冷空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种土壤源直冷空调系统，包括三部分：水循环系统、空气循环系统和控制系统；其特征在于：水循环系统由U型管地埋换热器、循环水泵及连接附件组成，空气循环系统由风机和风机盘管组成，控制系统由智能控制盒和测温单元组成；循环水泵可以放在室内，也可放在室外，U型管地埋换热器与循环水泵和风机盘管连接形成一个封闭水系统，封闭水系统中循环水泵的驱动指令来源于智能控制盒，风机设置于风机盘管附近。本发明可利用地下土壤恒温环境进行室内空气温度调节，耗电量仅为普通空调的10～20％，且不受季节和地域限制。同时本空调系统不利用地下水，不会对地下环境和水资源产生污染和损害，具有很好的环保能力。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种土壤源直冷空调系统，尤其是指利用地下土壤恒温环境直接对室内空气进行温度调节的节能空调系统，此系统适用于安放大功率电子设备，需保持室内恒温的中小型建筑物(如小型计算机机房、通信基站等)，且不受季节和地域限制。
(二)背景技术：
目前，对小型计算机机房、通信基站等场合，常用的制冷方法有空调、直接引入室外空气的新风系统、采用板式换热器或热管换热器的制冷系统。以上的技术都存在一定的问题：空调耗电量非常大；新风系统和换热制冷系统又受到外部空气温度的影响，使用季节和地域都受到限制。本土壤源直冷空调系统利用地下土壤恒温环境直接对室内空气进行温度调节，且不受季节和地域的限制，而耗电量只有普通空调的10～20％。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种土壤源直冷空调系统，利用地下土壤温度环境基本为恒温(通常为15℃～18℃)的这一特点，将循环水通过地埋管换热器与土壤进行热交换，变成冷却水，室内空气再与冷却水进行热交换后达到适宜于设备正常运行的温度，从而实现环保节能的目的。
本发明一种土壤源直冷空调系统，如图1所示，本系统主要分为三部分：水循环系统、空气循环系统和控制系统。
水循环系统由循环水泵、U型管地埋换热器组成。主要功能是将热量传递给地下土壤，通过地下土壤将热量吸收。
空气循环系统由风机和风机盘管组成。主要功能是将室内空气与循环水进行热交换，使空气达到适宜于设备正常运行的温度。
控制系统由智能控制盒和测温单元组成。主要功能是监测温度，通过智能控制盒启动或关闭风机和循环水泵，并根据需求上传、记录实时温度数据。所述的测温单元由室内测温电阻和水温电阻组成。
如图1所示，水循环系统A是本发明提供降低室内温度冷量的核心。水循环系统A内水的流动是靠循环水泵6提供动力，循环水泵6可以放在室内，也可放在室外。在整个制冷系统中，U型管地埋换热器7与循环水泵6和风机盘管4连接形成一个封闭水系统，封闭水系统中循环水泵6的驱动指令来源于智能控制盒1。风机盘管4是把U型管地埋换热器7内的冷量传递给室内空气的主要换热部件，热交换方式是通过风机3将室内热空气吹向风机盘管4，使热空气通过风机盘管4时吸收冷量，变成冷空气再流入室内。为了获取最大制冷效果，风机3应尽可能靠近风机盘管4。同样，其驱动指令也来源于智能控制盒1。室内测温电阻2和水温电阻5与智能控制盒1通过电阻线连接，智能控制盒1测试到温度后，根据控制逻辑运算得到输出控制信号。智能控制盒1输出的信号通过继电器控制接触器的开合给风机3和循环水泵6提供电源，以此来控制风机3和循环水泵6启停。发明智能控制盒1可根据现场安装的实际需要，随意摆放位置。
U型管地埋换热器是本系统利用地下恒温环境的主要部件，水在流经U型管地埋换热器的同时通过管道壁面与地下土壤进行热交换，在夏季需制冷时，水将高温传递给土壤，变成冷却水。
风机盘管是本系统利用冷却水将室内空气调节到适宜温度的主要部件，风机转动使空气流动，空气流过风机盘管发生热交换，达到适宜设备运行的正常温度。
该控制系统是通过智能控制盒控制风机和循环水泵的开启与关闭。
所述的测温单元也可为测温电偶或其他测温元件。
所述的测温单元是测温电阻，具体为室内测温电阻和循环水温电阻。
本发明是一种土壤源直冷空调系统，其优点及功效为：利用地下土壤的恒定温度环境对室内空气进行温度调节，可大大降低制冷设备耗电量，耗电量只有普通空调的10～20％，且不受季节和地域限制；同时本制冷系统采用封闭水循环方式，不会对周边环境和地下水资源造成污染和损害，具有很好的环保能力。
(四)附图说明：
图1.本发明土壤源直冷空调系统示意图
1.智能控制盒 2.室内测温电阻 3.风机
4.风机盘管 5.水温电阻 6.循环水泵
7.U型管地埋换热器 A.水循环系统 B.空气循环系统
C.控制系统
(五)具体实施方式：
下面结合附图，对本发明如何利用地下恒温环境进行室内空气温度调节作进一步的说明：
本发明是一种土壤源直冷空调系统，如图1所示，该系统主要由3部分组成：水循环系统A、空气循环系统B和控制系统C。水循环系统A主要作用是获取地下土壤的恒温环境。如图1所示，U型管地埋换热器7被垂直埋到地下土壤中，深达100多米。通常情况下，地下10米深后，土壤温度受到地面环境温度的影响已经很小，可以认为地下土壤层的温度基本保持为恒温状态。本系统就是根据这一恒温原理，利用地埋换热器内循环水与土壤进行热交换，得到冷却水，对室内空气进行温度调节。循环水泵6将水抽入U型管地埋换热器7，通过管道壁面与土壤进行热交换，变成冷却水流回风机盘管4，然后与室内空气进行热交换，最后流回循环水泵6，从而实现提取地下恒温环境，对室内空气进行温度调节。空气循环系统B主要功能是使室内空气达到适宜于电子设备正常运行的温度。如图1所示，风机3将室内空气吹向风机盘管4，使室内空气与风机盘管4进行热交换，达到适宜于电子设备正常运行的温度。控制系统C的主要功能是控制风机3和循环水泵6关闭、开启和上传、记录实时温度数据。如图1所示，由室内测温电阻2和水温电阻5监测到室内空气温度和循环水温，智能控制盒1根据要求判断室内温度是否达到设定温度范围。当室内温度高于设定温度范围，符合开机条件，智能控制盒1会发出指令开启风机3和循环水泵6；当室内温度在设定温度范围之内，不符合开机条件，智能控制盒1会发出指令关闭风机3和循环水泵6。根据上位机的要求，智能控制盒1会自动上传相关的监控和测试数据。
请参阅图1所示，水循环系统A是本发明提供降低室内温度冷量的核心。水循环系统A内水的流动是靠循环水泵6提供动力，循环水泵6可以放在室内，也可放在室外。在整个制冷系统中，U型管地埋换热器7与循环水泵6和风机盘管4连接形成一个封闭水系统，封闭水系统中循环水泵6的驱动指令来源于智能控制盒1。风机盘管4是把U型管地埋换热器7内的冷量传递给室内空气的主要换热部件，热交换方式是通过风机3将室内热空气吹向风机盘管4，使热空气通过风机盘管4时吸收冷量，变成冷空气再流入室内。为了获取最大制冷效果，风机3应尽可能靠近风机盘管4。同样，其驱动指令也来源于智能控制盒1。室内测温电阻2和水温电阻5与智能控制盒1通过电阻线连接，智能控制盒1测试到温度后，根据控制逻辑运算得到输出控制信号。智能控制盒1输出的信号通过继电器控制接触器的开合给风机3和循环水泵6提供电源，以此来控制风机3和循环水泵6启停。发明智能控制盒1可根据现场安装的实际需要，随意摆放位置。
本土壤源直冷空调系统的实施步骤如下：
步骤一、打开电源，智能控制盒1通过室内测温电阻2和水温电阻5监测得到室内空气温度和循环水温。
步骤二、如果室内空气温度和水温符合开机条件，智能控制盒1开启风机3和循环水泵6电源，使室内气体和地埋管换热器内的水流动起来进行热交换，实现利用地下恒温环境进行室内空气温度调节的目的。另外，智能控制盒1还可根据需求上传、记录实时温度数据。
步骤三、如果室内空气温度和循环水温不符合开机要求，智能控制盒1关闭风机3和循环水泵6，停止利用地下恒温环境进行室内空气温度调节。
Claims (4)
1、一种土壤源直冷空调系统，包括3部分：水循环系统、空气循环系统和控制系统；其特征在于：水循环系统由U型管地埋换热器、循环水泵组成，空气循环系统由风机和风机盘管组成，控制系统由智能控制盒和测温单元组成；其中，U型管地埋换热器与循环水泵和风机盘管连接，智能控制盒通过电阻线与测温单元连接；风机设置于风机盘管附近；所述的U型管地埋换热器是本系统利用地下恒温环境的主要部件，水在流经U型管地埋换热器的同时通过管道壁面与地下土壤进行热交换，在夏季需制冷时，水将高温传递给土壤，变成冷却水；所述的风机盘管是本系统利用冷却水将室内空气调节到适宜温度的主要部件，风机转动使空气流动，空气流过风机盘管发生热交换，达到适宜设备运行的正常温度。
2、根据权利要求1所述的土壤源直冷空调系统，其特征在于：该控制系统是通过智能控制盒控制风机和循环水泵的开启与关闭。
3、根据权利要求1所述的土壤源直冷空调系统，其特征在于：所述的测温单元是测温电阻，具体为室内测温电阻和循环水温电阻。
4、根据权利要求1所述的土壤源直冷空调系统，其特征在于：所述的测温单元是测温电偶或其他测温元件。
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Publications (1)
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2009
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