CN102297486B - 无源提取浅层地能调节机房温度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

无源提取浅层地能调节机房温度的方法及装置，利用通讯基站支撑天线的单管塔的烟囱效应提供抽力，以能智能组织空气流动并能提取大地浅层地能，以便在天热的时候给机房制冷，而在天冷时给机房供热，且不需要消耗电力等外界能源，从而智能调节机房温度，以保障机房设备稳定运行的方法及其装置。其包括：单管塔，该单管塔具有一个顶部出口及一个底部入口，该顶部出口与大气连通；机房热交换装置，该机房热交换装置包括一个机房入口及一个机房出口；埋入浅层大地的热交换管道，该热交换管道具有一个热交换管道入口及热交换管道出口，该热交换管道入口与大气连通；该底部入口与机房出口连通、机房入口与热交换管道出口连通，以构成一个负压连通管道。

Description

无源提取浅层地能调节机房温度的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种调节机房温度的方法，尤指一种利用烟囱效应不需额外能源的无源提取浅层地能调节机房温度的方法及其装置。

背景技术

通讯技术的发展，越来越方便人们的沟通和生活。但组成通讯网络的基站电子设备仪器在运行的过程中都会放出大量的热量，而设备仪器对运行的温度和湿度都有很严格的环境要求(基站环境标准GB50174-93规定长年基站温度18℃-28℃，才能正常运行的情况。否则无法保证设备稳定运行。)

现行传统解决方案为采用安装2台空调来控制调节通讯基站机房温度。此方法能够很好的解决设备运行环境的问题，保证设备稳定运行。但空调的采购，安装，运行以及维护成本一直居高不下。基站空调的每月的耗电量就达到1857.6度/月，折合成本1207.44/月(与各个运营商统计数据基本相符)。此外空调相对于其他设备比较容易出现故障，给维护带来了很大的压力。

为了降低能耗，现在也有一些人提出来采用直通风方案来对控制调节通讯基站机房温度。在机房内安装风机，依靠排除机房内热气来达到散热的效果。直通风方案确实能够有效的降低基站电力消耗，但散热效果很差，机房内温度一般都比室外高出5-10摄氏度，并且不能加热，只能适用于温度不冷不热的地区，无法进行推广。

组成通讯网络的基站，需要将天线安装到几十米的高度以覆盖周围区域，单管塔作为通讯天线的支撑结构，相比拉线塔以及格子塔具有安全，美观等优势，在通讯行业内逐渐普及。

在地下5-10米左右的大地温度主要受地热影响，一般都维持在一个比较稳定的状态，受地表太阳辐射等温度变化影响不大。不管是夏天烈日炎炎，还是冬天寒风猎猎，地下5-10米的土壤都保持在15-20摄氏度之间。

传统的提取浅层地能的办法都是通过压缩机强制液体媒介在预埋管道中循环流动，将机房中的热量带到大地中去，此办法需要消耗较多的电力能源，并且系统比较复杂，维护压力大，不利于小站点大面积使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种利用通讯基站支撑天线的单管塔的烟囱效应提供抽力，以能智能组织空气流动，并能提取大地浅层地能，以便在天热的时候给机房制冷，而在天冷时给机房供热，且不需要消耗电力等外界能源，从而智能调节机房温度，以保障机房设计稳定运行的方法及其装置。

本发明之次要目的在于提供一种，能避免热交换装置中的U型管内冷凝水堵塞管道内空气流动的方法和装置。

为达上述目的，本发明的一种无源提取浅层地能调节机房温度的方法，其利用单管塔烟囱效应形成的抽力，借助流道将外部空气首先与浅层大地进行热交换，然后流入机房进行与机房进行二次热交换，以自动调节机房温度。

该种调节机房温度的方法，是利用单管塔烟囱效应形成的抽力，组织外部空气流经埋入浅层大地的管道与大地进行热交换，然后流入机房进行与机房进行二次热交换，夏天制冷，冬天加热，自动调节机房温度，在单管塔上设置上出口和下入口，将机房密封隔热并且与单管塔下入口密封连接，安装埋入浅层大地的热交换管道，管道入口在室外，出口在机房内部；空气在机房内受设备加热以及进入单管塔后受太阳能照射受热后，内部空气密度降低，空气上升到单管塔出口流出系统；机房以及单管塔内空气流出引起机房内形成负压力，机房负压强制埋设管道外部空气沿着管道流入管道底部后从管道出口流出；空气从外部流入到管底的过程中，跟浅层大地进行热交换，夏天冷却(冬天加热)，冷却后的空气进入机房，使机房温度维持在一定的范围，整套系统不需要消耗电力等外界能源，不需要安装阀门或者机械电气设备，不需要人工进行干预操作，即可保证机房通风，并且根据不同季节以及室内外温度自动调节系统运行效率以及热交换方向，调节机房温度。

其中：

经过计算和分析，单管塔高度必须大于浅埋地下管道深度5米以上，为20-60米，并且刷深色油漆有利于吸收太阳能热量对内部空气进行加热，提高烟囱效应，加强空气流动效率。

装埋于地下的地热交换管道位于地下2-20米，其可根据单管塔高度以及当地气候情况进行调整和选择。

在埋入地下的管道靠近地表端出口管道上包裹隔热海绵，减少管道中空气的热量损失。

另外，可在单管塔入口和机房中间安装一个集热棚，集热棚接受太阳光热量后加热从机房流入单管塔的空气，加速整个系统内空气流动，使机房内温度更加适宜。

在单管塔出口处可安装自动通风器，自然通风器一方面可以根据防止下雨天进入单管塔，同时也能提高单管塔抽力，加速系统内空气流动。

可以将单管塔安装在机房内形成一体化通讯站点，也可以将单管塔与机房分离，通过管道进行密封连接，机房内空气经过管道流入单管塔。

在埋入管道的出口或者入口处可安装电动风机作为备份方案，防止在机房或者单管塔密封不严，无法形成负压强制空气经过地下进入机房时温度升高，影响设备正常运行。

本发明还提供了一种解决地下U型管内冷凝水堵塞管道内空气流动的方法和装置，在外管内套一根小口径的内套管，一旦有冷凝水都聚集到外管上并流到管底，但内套管空气然能够继续流通并逐步通过新空气流动带走蒸发的冷凝水积水。其含：热交换管内安装一个小口径的内套管，内套管口处理成内壁突出于外壁，内套管口下安装垫圈以与外管保持距离。

另一种解决冷凝水堵塞管道内空气流动的方法为，该地能交换装置为埋设于地下的U型管，且该U型管道的底部为地热交换部，且该地热交换部设有容置冷凝水的空间。

本发明还提供了一种无源提取浅层地能调节机房温度的装置，其包括：用以产生烟囱效应单管塔，该单管塔具有一个顶部出口及一个底部入口，该顶部出口与大气连通；机房热交换装置，该机房热交换装置包括一个机房入口及一个机房出口；埋入浅层大地的热交换管道，该热交换管道具有一个热交换管道入口及热交换管道出口，该热交换管道入口与大气连通；其中，该底部入口与机房出口连通、机房入口与热交换管道出口连通，以构成一个负压连通管道。

其中：

该机房热交换装置为隔热密封的机房。

该U型管道的底部为地热交换部，该地热交换部装埋于地下2-20米。

该U型管包括至少一个作为主气流通道的外管，且该外管于底部内套设至少一根小口径的内套管，且该内套管口该外管的管壁具有一个距离。

于该U型管底端设置有液体容置空间。

在该热交换管道设置有以定期进行清除管内灰尘的热交换管预置拉线。

该单管塔高度大于该热交换管道埋设于地下的作为热交换部位的管道的深度5米以上。

该单管塔表面设有利于吸收太阳能热量以对内部空气进行加热深色油漆层。

另设有一个接受太阳光热量的集热棚，位于在单管塔入口和机房之间，且连通单管塔入口和机房的管道穿设于该集热棚以加热从机房流入单管塔的空气。

该单管塔出口处安装有防止雨水进入单管塔的自然通风器。

该单管塔安装于机房内而形成一体化通讯站点或是与机房分离，该单管塔与机房通过管道进行密封连接。

埋入浅层大地的热交换管道靠近地表端出口管道上可包裹有以减少管道中空气的热量损失的隔热材料。

埋入浅层大地的热交换管道的出口或者入口处可安装有电动风机。

附图说明

图1：本发明利用烟囱效应提取浅层地能调节机房温度的示意图；

图2：本发明中烟囱效应计算简图；

图3：利用烟囱效应提取浅层地能调节机房温度实施例一；

图4：利用烟囱效应提取浅层地能调节机房温度实施例二；

图5：本发明的热交换管内套管结构图A部分放大图；

图6：图5B处局部放大图；

其中：

1...单管塔            2...密封隔热的机房

3...机房设备              4...浅层埋地热交换管道

5...机房前室              6...单管塔出口

7...单管塔入口            8...浅层埋地热交换管道入口

9...浅层埋地热交换管道出口

10...机房前室窗户以及空气过滤装置

11...单管塔避雷针         12...无线天线

13...单管塔上人口         14...单管塔工作平台

15...自然通风器           16...集热棚

17...集热棚内加热管道     18...热交换管内套管

19...热交换管预置拉线。

具体实施方式

本发明为巧妙利用现有的通讯设备所具有的单管塔，组织清洁空气流经浅埋地管道，机房然后从单管塔排出，根据室内外温度变化智能调节机房通讯设备温度环境。

本发明阐明了一种利用通讯基站支撑天线的单管塔的烟囱效应提供抽力，智能组织空气流动，提取大地浅层地能，在天热的时候给机房制冷，在天冷时给机房供热，不需要消耗电力等外界能源，智能调节机房温度，保障机房设计稳定运行的方法。

发明内容本发明方法为利用单管塔烟囱效应形成的抽力，组织外部空气流经埋入浅层大地的管道与大地进行热交换，然后流入机房进行与机房进行二次热交换，夏天制冷，冬天加热，智能调节机房温度，保障机房设备稳定运行。

实现本方法最基本的三个构造部分为单管塔1，隔热密封的机房2，浅层埋地热交换管道4以及各个单元模块之间密封连接，参见见图1：为利用烟囱效应提取浅层地能调节机房温度方法示意图。

下面结合图1具体阐述本发明的构思，模型单管塔H＝35米，机房3×4×3米，埋地管道深度H1＝10米，按照夏天有太阳照射，夏天无太阳照射，冬天无太阳照射三种极端场景进行运行阐述和简要验证说明。

场景一，夏天有太阳照射：

夏天中午时分，地表温度最高，太阳强度最大。这个时候机房内设备3加热机房内空气后流入单管塔，单管塔1吸收太阳热能，再次加热单管塔内部空气；热空气上升的烟囱效应使单管塔1底部入口7形成负压；因为单管塔1与机房21密封连接，所以单管塔1底部入口7压强等于埋地管道出口9压强，以及出口9压强小于入口8压强；埋地管道出口9与入口8之间的负压驱动外部空气从外室经过地下管道流入大地，并在管道底部与大地进行热交换冷却；冷却后的凉空气流入机房，给机房降温，带走热量后再从单管塔加热流出。

为了方便计算，假设环境如下：室外温度40摄氏度，室内温度25摄氏度(高于浅层地下温度5摄氏度)，地下温度20摄氏度，单管塔内空气经加热后温度为45摄氏度，计算如下：

如图2所示，其为烟囱效应计算简图。

空气流动速度计算：

单管塔为一垂直管道，高度为H，里面充满空气，管内温度为T，空气比重为γ；管外空气温度为T₀；比重为γ₀；管道上端平面A-A平面，管道下端平面为B-B平面；向下作用在A-A平面上的压力为P₁，向下作用在平面B-B上的压力为P₂；向上作用在B-B平面上的压力为P。

当管内温度等于管外温度，即T＝T₀时，γ＝γ₀，管内外流体处于平衡状态，不产生流动，此时根据流体平衡方程有

P＝P₂＝P₁+Hγ＝P₁+Hγ₀

因为管内由于设备间加热以及外部太阳能照射，温度高于管外，即T＞T₀，则因为

P＝P₁+Hγ₀

P₁＝P₁+Hγ

γ＜γ₀

所以P＞P₂₁

P-P₂＝(P₁+Hγ₀)-(P₁+Hγ)＝H(γ₀-γ)

实际上由于埋设在地下的管道也因为管道两侧空气温度不一样机房侧管道内空气密度大于外侧管道内空气密度，所以会损失H₁(γ₀-γ)的压力。次场景下室内室外温度差要求大于单管塔室内外温度差，为简化计算，假设温度差相等，密度差一致，则得：

单管塔能够提供的抽力为：P-P₂＝(H-H₁)×(γ₀-γ)

根据伯努利公司，为简化计算不考虑管内风阻力，

则得：

因考虑外部空气流动速度为0，

得： $\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_0{v}^2=(H-H_1)({\mathrm{\γ}}_0-\mathrm{\γ})=(H-H_1)g({\mathrm{\ρ}}_0-\mathrm{\ρ})$

$v^2=2(H-H_1)g\frac{{\mathrm{\ρ}}_0-\mathrm{\ρ}}{{\mathrm{\ρ}}_0}$

空气流动速度最后只跟管塔的高度以及内部与外部空气密度差相关，查标准大气压下40度空气密度为1.128kg/m3，45度空气密度为1.110kg/m3，代入计算得：

$v=\sqrt{2\left({H-H}_1\right)g\frac{{\mathrm{\ρ}}_0-\mathrm{\ρ}}{{\mathrm{\ρ}}_0}}=2.79m/s$

热量验证：

机房内需要释放的热量：

机房内总热量＝设备释放热量+外界传递进入机房的热量

设备释放热量＝2.8(标准机房设备功耗)×0.95×0.86＝2.29KW

机房与外界热交换热量＝0.86×(3×4+3×4×2+3×3×2)×(40-25)×0.043÷0.08÷1000＝0.37KW

机房内需要释放的热量＝2.29+0.37＝2.66KW＝9574KJ

通风制冷系统排除的热量为：

考虑空气在管道中流动会遇到阻力计算，取风速为2m/s，烟囱口径为0.8m，假设流动中温度差为5℃

对流空气体积为：2×π×0.4×0.4×3600＝3618m3

则在设备机房带走的热量：q＝3618×1.296×1.04×(25-20)＝24382KJ

大于机房产生的热量9574KJ。说明系统在夏天强太阳照射的极端天气场景下能够将机房温度维持在不高于浅层地下温度5度范围，满足机房温度条件需求。为保证此空气能够顺利进入地下进行热交换并且最终排除，至少要求单管塔高度高于地下管道深度一定高度，即P-P₂＝(H-H₁)×(γ₀-γ)＞0，H＞H1.

场景二，夏天无太阳照射场景：

夏天阴天或者夜晚，地表温度适中，无太阳光照射或者太阳光照射作用很小。这个时候机房内设备3加热机房内空气后流入单管塔1；热空气上升的烟囱效应使单管塔1底部入口7形成负压；因为单管塔1与机房2密封连接，所以单管塔1底部入口7压强等于埋地管道出口9压强，以及出口9压强小于入口8压强；埋地管道出口与入口之间的负压驱动外部空气从外室经过地下管道流入大地，并在管道底部与大地进行热交换冷却；冷却后的凉空气流入机房，给机房降温，带走热量后再从单管塔出口流出。

为了方便计算，假设环境如下：室外温度26摄氏度，室内温度28摄氏度(高于室外2摄氏度)，地下温度20摄氏度，单管塔内空气经加热后温度为28摄氏度，计算如下：

空气流动速度计算：

单管塔的烟囱效应分析如场景一，但此时埋入地下管道两侧的温度与场景一相反，为机房侧温度高，外室侧温度低，空气密度差有利于空气流入机房内。为简化计算，不考虑此因素，则得：

单管塔能够提供的抽力为：P-P₂＝H×(γ₀-γ)

查标准大气压下26度空气密度为1.181kg/m3，

28度空气密度为1.173kg/m3，代入计算得：

系统内风速度为：

(考虑空气在管道中的流动阻力，按照1.5m/s进行后面的计算)。

热量验算：

机房内需要释放的热量：

机房内总热量＝设备释放热量-机房直接传递到外部的热量

设备释放热量＝2.29KW(如场景一)。

机房与外界热交换热量＝0.86×(3×4+3×4×2+3×3×2)×(28-26)×0.043÷0.08÷1000＝0.08KW

机房内需要释放的热量＝2.29-0.08＝2.21KW＝7955KJ

通风制冷系统排除的热量为：

考虑空气在管道中流动会遇到阻力计算，取风速为1.5m/s，烟囱口径为0.8m，假设流动中温度差为8℃

对流空气体积为：1.5×π×0.4×0.4×3600＝2713m3

则在设备机房带走的热量：q＝2713×1.296×1.04×(28-20)＝29253KJ

大于机房产生的热量7955J。说明系统能够将机房温度维持在不高于室外温度2度范围。

场景三，冬天无太阳照射：

冬天无太阳照射时期，地表温度很低，无太阳光照射或者太阳光照射作用很小。这个时候机房内设备3加热机房内空气后流入单管塔；热空气上升的烟囱效应使单管塔1底部入口7形成负压；因为单管塔与机房密封连接，所以单管塔1底部入口7压强等于埋地管道出口9压强，以及出口9压强小于入口8压强；埋地管道出口与入口之间的负压驱动外部空气从外室经过地下管道流入大地，并在管道底部与大地进行热交换加热；加热后的热空气流入机房，给机房供暖，留下热量后再从单管塔出口流出。

为了方便计算，假设环境如下：室外温度0摄氏度，室内温度16摄氏度(高于浅层地下温度1度)，地下温度15摄氏度，单管塔内空气经加热后温度为10摄氏度，计算如下：

空气流动速度计算：

单管塔的烟囱效应分析如场景一，但此时埋入地下管道两侧的温度与场景一相反，为机房侧温度高，外室侧温度低，空气密度差有利于空气流入机房内，所以会增加H₁(γ₀-γ)的压力。假设埋地管道两端密度差与单管塔的密度差一致，则得：

单管塔能够提供的抽力为：P-P₂＝(H+H₁)×(γ₀-γ)

查标准大气压下0度空气密度为1.293kg/m3，

28度空气密度为1.247kg/m3，代入计算得：

系统内风速度为：

(考虑空气在管道中的流动阻力，按照4m/s进行后面的计算)。

热量验算：

机房内需要释放的热量：

机房内总热量＝设备释放热量-机房直接传递到外部的热量

设备释放热量＝2.29KW(如场景一)。

机房与外界热交换热量＝0.86×(3×4+3×4×2+3×3×2)×(16-0)×0.043÷0.08÷1000＝0.40KW

机房内需要释放的热量＝2.29-0.40＝1.89KW＝6804KJ

通风供热系统排除的热量为：

考虑空气在管道中流动会遇到阻力计算，取风速为4m/s，烟囱口径为0.8m，假设流动中温度差为1℃

对流空气体积为：4×π×0.4×0.4×3600＝7234m3

则在设备机房带走的热量：q＝7234×1.296×1.04×(16-15)＝9751KJ

约等于于机房产生的热量6624J。说明系统能够将机房温度维持在大约浅层地下温度1度范围。

为使本发明的构思及技术方案和有益技术效果得到充分理解，以下以具体实施详细说明之：

实施方式一：

如附图3所示，包含由单管塔1构成的抽气系统；安装设备的密封机房2系统，埋入地下浅层土壤的热交换管道4三部分以及通讯基站其他附件如无线天线12等构成。单管塔可安装在设备机房内，并与机房良好密封。

空气首先在机房，单管塔内加热；加热后的热空气由于比重轻，自然上升；热空气上升导致机房内压力降低，与机房外形成负压；机房内的负压达到一定强度后引起空气从埋地管入口经埋地管冷却(加热)后流入机房，调节机房内温度环境。

单管塔：利用传统的通讯单管塔，高度在35米，刷深色油漆(要求有利于吸热以及符合本地以及国际航空标准，比如绿色，或者红色和橘色油漆)；顶部安装自然通风器用于增强空气流动，并且起到防雨作用；底部连接经过集热棚加热的热空气。空气从机房出来后经过集热棚以及单管塔受阳关加热形成热空气上升。

机房：机房为3米宽，5米长，3米高小室，根据设备安装需要可以适当调整机房大小。机房内室为密封性良好的封闭空间，安装设备，单管塔以及走线。机房与单管塔连接部分采用橡胶以及沥青等弹塑性好的材料进行密封。机房外墙覆盖保温板以减少与外界热量交换。机房前室安装带有滤网的百叶窗，对进入系统的空气进行过滤。

热交换管道：6根Φ250mm热交换管的埋入地下10米左右，并可在各管道的底部内衬一根小口径的内套管。热交换管入口较佳设于阴凉处，于本实施例中，该热交换管入口安放在机房前室内，流入热交换管的空气都是经过过滤的清洁空气。热交换管靠近机房侧管道采用隔热材料进行包裹减少热量损失，出口安放在内室热量大的地方。空气依靠室外和室内的气压差形成有组织流动。入口的空气温度同外界温度，流经热交换管底部时与浅层土壤温度进行热交换，夏天制冷，冬天加热后从出口吹出，达到调节机房温度的目的。

实施方式二：

为了进一步完善本发明无源自动调节的方案，上述实施例可以一步改进如下：

在单管塔出口处安装自然通风器15，一方面可以根据防止下雨天进入单管塔，同时也能提高单管塔抽力，加速系统内空气流动。

如附图4所示，在实施方式一的基础上，于本实施例中，在单管塔的顶部出口出安装了自然通风器15，自然通风器15既可以防止雨水进入单管塔，同时也能利用外部风能抽取单管塔内空气，提高系统的抽力，加强系统调节机房温度能力。

除了在以上基本原理之外，还可以在单管塔入口和机房中间安装一个集热棚16以及集热棚17内加热管道，集热棚17接受太阳光热量后加热从机房流入单管塔的空气，加速整个系统内空气流动，使机房内温度更加适宜。其是在实施方式一的基础上，在单管塔的底部入口出安装集热棚16，集热棚17内加热管道，集热棚17吸收太阳能热量，并加热集热棚内以及管道的温度；空气从机房内出来后经过集热棚内的加热管道进行又一次的加热后再流入单管塔，提高单管塔内空气空气，加强单管塔的烟囱效应，加强系统调节机房温度能力。

另外，在不同温度下，饱和空气的含水量不同。雨季饱和空气在经过冷却管道时温度降低会产生冷凝水。如果在地下直接埋设U型热交换管道，雨季很容易因为冷凝水聚集到管底没过U型管而导致空气无法通过，形成堵塞。一旦空气不能流动，内部冷凝水将一直保存在管底无法随空气带出热交换管，导致热交换管无法工作。

在常规的U型热交换器中通常是采用加大管内的压力，将积液吹出，然而在本发明中因是采用无源方式，很多时候气压比较低，为了解决该问题，尤其是对于夏天时饱和空气进入热交换管道产生冷凝水的问题，本发明还提供了一种解决地下U型管内冷凝水堵塞管道内空气流动的方法和装置，其是采用热交换管内套管方式进行解决，其中在外管内套一根小口径的内套管，一旦有冷凝水都聚集到外管上并流到管底，但内套管空气然能够继续流通并逐步通过新空气流动带走蒸发的冷凝水积水。

其具体实施是如图5及6所示，在4浅层埋地热交换管道内套一根小口径的热交换管内套管18，并且内套管口保持内壁凸起，与外观壁形成一个间隙(于本实施例中采用内套管口下安装垫圈以与外管保持距离)，防止冷凝水沿着外管留下的时候进入内套管。正常情况下空气同时通过内管和外管，与外界进行热交换作用。如果有冷凝水形成，因为外管道首先与空气接触，并且温度低于内套管，所以冷凝水都会吸附到外管上，沿着外管流下，并且因内套管内壁凸起，并且与外管有一点距离，所以不会流入内套管。一旦冷凝水没过外管壁，堵塞外管但低于内套管高度H₂，内管不受影响，依然可以继续让空气流动。并且当天气转好后，空气在U型管内流动会不断带走管内水蒸气，并且空气在内套管内流动，与积水进行热交换，对管内冷凝水进行加热，加速积水蒸发，使管道积水自动干燥。

另外本发明还提供了另一种解决方案，其是于U型管底端(例如图3或4的A处)设置一个液体容置空间，以容置该些冷凝水，该液体容置空间既可以是独立设置一容器并与该U型管底端相连通，亦可以是直接将U型管底端管部截面面积加大而形成，例如是将其局部管径膨大，或者设为一个密闭的地下室。

此外于本实施例中，在热交换管道内预置热交换管预置拉线19，定期进行清除管内灰尘，防止管道发生堵塞，影响系统运转。

以上各实施方案中，均是以一密闭机房为例，使密闭的机房作为空气流通的气流通道的一部分，是机房内的空气直接被替换而达到调节机房温度的目的，然而本领域技术员可以理解的是，在机房无法严格密闭或其他原因而无法实施时，亦可于机房内设置另一热交换器，借助机房内的气体与气流通道内的气体进行热交换而实现同样的目的。

在实施过程中，还可以在埋入管道的出口或者入口处安装电动风机作为备份方案，防止在机房或者单管塔密封不严，无法形成负压强制空气经过地下进入机房时温度升高，影响设备正常运行。

综上所述，本机房温度调节方法在地表极高温度时，或者地表极低温度时场景下都能够自动高效率的运作，使得机房温度接近浅层地底内温度；并且当机房以及单管塔内温度异常高时能够自动加速，排除多余热量温度。而当处于夏天没有太阳照射的阴凉天气，系统内空气只受设备热量加热，缓缓流动达到通风效果，温度保持在略高于外部温度范围。并且很好的解决了用空气作为传热媒介提取浅层地能产生冷凝水的问题。

相对于现有的房温度调节方法，本发明具有如下优点和积极效果：

1、绿色，该方案不需要外加电力就能够实现机房内温度自动调温。夏天制冷，冬天供热维持机房在适宜的范围之内；按传统站点1800度电/月计算，每年每站可以节约大概22277度电。同时可以降低很大的运营成本(按照中国移动50万个基站的1/3以及0.65元/度的电费计算，约合24亿元人民币)。

2、低建造成本，站点取消了空调，围栏，占地面积小，减少占地面积以及站点地面费用，并且可以利用浅埋地下热交换管兼做接地体等等。降低了建造成本(估计单站建造成本可节约3-5万人民币)。

3、智能调节，根据室内外温度以及季节变化自动启动和关闭，改变热交换方向。比如夏天白天，太阳照射单管塔以及集热棚，单管塔内空气温度高于外部，系统自动运行，抽取热空气，换入冷空气，并且天气越热效率越高，烟囱效应越明显，空气流动越快，排出的热量也越多。而到晚上因为没有太阳能加热，空气只受通讯设备散热，温度差别不大，所以空气流动也缓慢。

4、降低网络维护压力。系统方法简单可靠，不含电力以及电子设备，自动运行，不需人工干预，在设计寿命内基本不会发生故障损坏，可以大大降低网络维护压力。

5、占地面积小，站点美观。可以节约占地租金。并且可以降低站点获取难度。

6、无噪音以及震动。整个通风调温系统无电机辅助，空气自动在系统内流动，不产生噪音，震动以及电子辐射影响环境。

Claims (7)

1.一种无源提取浅层地能调节机房温度的方法，其特征在于，其利用单管塔烟囱效应形成的抽力，借助流道将外部空气首先与浅层大地进行热交换，然后流入机房与机房进行二次热交换，以自动调节机房温度，另设有一个接受太阳光热量的集热棚，位于单管塔入口和机房之间，且连通单管塔入口和机房的管道穿设于该集热棚以加热从机房流入单管塔的空气。

2.根据权利要求1所述的无源提取浅层地能调节机房温度的方法，其特征在于，单管塔高度大于浅埋地下管道深度5米以上，该单管塔表面刷有有利于吸收太阳能热量以对内部空气进行加热的深色油漆。

3.根据权利要求1所述的无源提取浅层地能调节机房温度的方法，其特征在于，装埋于地下的地热交换管道位于地下2-20米。

4.一种无源提取浅层地能调节机房温度的装置，其特征在于，其包括：

用以产生烟囱效应单管塔，该单管塔具有一个顶部出口及一个底部入口，该顶部出口与大气连通，该单管塔安装于机房内而形成一体化通讯站点或是与机房分离，该单管塔与机房通过管道进行密封连接；

机房热交换装置，该机房热交换装置包括一个机房入口及一个机房出口；

埋入浅层大地的热交换管道，该热交换管道具有一个热交换管道入口及热交换管道出口，该热交换管道入口与大气连通；

其中，该底部入口与机房出口连通、机房入口与热交换管道出口连通，以构成一个负压连通管道；

另设有一个接受太阳光热量的集热棚，位于单管塔入口和机房之间，且连通单管塔入口和机房的管道穿设于该集热棚以加热从机房流入单管塔的空气。

5.根据权利要求4所述的无源提取浅层地能调节机房温度的装置，其特征在于，该热交换管道为U型管道，该U型管道的底部为地热交换部，该地热交换部装埋于地下2-20米。

6.根据权利要求5所述的无源提取浅层地能调节机房温度的装置，其特征在于，该U型管包括至少一个作为主气流通道的外管，且该外管于底部内套设至少一根小口径的内套管，且该内套管口与该外管的管壁具有一个距离。

7.根据权利要求4所述的无源提取浅层地能调节机房温度的装置，其特征在于，埋入浅层大地的热交换管道的出口或者入口处安装有电动风机。

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