CN105813444A - 利用自然能的节能恒温电气柜 - Google Patents

利用自然能的节能恒温电气柜 Download PDF

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Abstract

一种利用自然能的节能恒温电气柜,所述的电气柜其壳体设有隔热层,壳体内设有散热器;散热器内埋设有散热管路,散热管路的入口通过阀门和进水管连接水泵和过滤器,进水管的前端由地下水井深入到地下水源形成管路循环,或利用埋设与深层土壤的换热器形成密闭的循环,在制冷时利用电气柜内的水汽滤网除湿后再形成气流循环。本发明利用自然的地下热能和土壤、空气热能进行柜内的温、湿度调节,长期运行特别是成组的电气柜投入使用时节能效果明显。

Description

利用自然能的节能恒温电气柜
技术领域
本发明涉及强电设备电气柜,具体说是一种利用自然能的节能恒温电气柜。
背景技术
电气柜的电气元件尤其是其中的控制元件的正常工作状态对环境温度范围通常很敏感,常用的风扇散热常常达不到散热要求,使用制冷机维护成本高且设备成本较高,能源消耗量大,出于节能环保的趋势,应努力从更加节能和易于维护的方向发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用自然能的节能恒温电气柜,达到大幅降低能源消耗和减少维护工作量的目的,并且恒温的衡量转移到主要发热元件的工作温度上。
所述利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:所述的电气柜其壳体设有隔热层(12),壳体内设有散热器(10)和散热器一侧的元件架(15);
所述散热器(10)内埋设有散热管路,散热管路的入口通过阀门(6)和进水管(4)连接水泵(2)和过滤器(3),所述进水管的前端由地下水井(1)深入到地下水源中,所述散热管路的出口通过阀门(6)和出水管(18)连接到地下水井(1);
所述元件架(15)的一侧设有温度传感器(14)和控制器(16),所述温度传感器和所述水泵的驱动控制端连接到所述控制器,用于当电气柜内温度超出预设值范围时启动水泵,带动水循环。
进一步地,壳体外还设有备用的空气能风机(9),所述散热管路的入口还通过单独的阀门(6)和进气管(16)连接到所述空气能风机(9)的出气口,所述散热管路的出口通过出气管(7)和单独的阀门(6)放空。
更进一步地,在电气柜所在地下的测定温度达到温度要求的土壤中埋设有地冷换热器(19),所述地冷换热器(19)的入口通过阀门与空气能风机(9)的出风口连通,所述地冷换热器(19)的出口通过阀门与所述散热器(10)的入口连通。
优选地,所述散热器设有独立的地下水散热管道和空气能散热管道。
优选地,所述散热器相对元件架的另一侧设有风机(8),所述风机的启动开关由所述控制器控制,用于当电气柜内温度超出预设加速值范围或温度超出预设温度范围的时间超过设定值时启动风机。
优选地,所述温度传感器设置在元件架的背对风机一面,位于主要发热元件的附近。
作为一种实施例,所述元件架和散热器分别对应设有多组,多组散热器的入口相互连通,出口相互连通。
优选地,控制柜内设有湿度传感器,在散热器和元件架之间设有水汽滤网(11),用于过滤风机通过散热器吹出的冷凝水汽,水汽滤网上设有穿出柜体外的冷凝水管,所述水汽滤网设有由微电机驱动的转轴,所述微电机由控制器控制,气流通道经过水汽滤网,当空气湿度超过阈值时关闭气流通道收集并排出冷凝水,空气湿度小于阈值时敞开气流通道。
优选地,在电气柜的壳体上设有换气扇(13),用于在人工维护过程中的柜内换气。
本发明提出了一种新的节能恒温电气柜,利用自然的地下热能和空气热能进行柜内的温、湿度调节,长期运行特别是成组的电气柜投入使用时节能效果明显。
地下水和深层土壤对温度具有双向调节的作用,在低纬度地区主要可用于电气柜内的制冷,在高纬度地区的冬季还可用于电气柜内的制热。
通常的电气柜制冷由于没有优先考虑冷凝水的排除,使器件的寿命缩短,本方案中,当柜内湿度较大时以水汽滤网封闭气流通道收集冷凝水汽并排出,以降低柜内的空气湿度,当空气湿度达到标准后敞开气流通道有利于快速降温,且有效延长元件的使用寿命。
通常的电气柜调温仅以柜内温度作为参照,难以有效达到维持元件正常工作效果,本发明方案中将温度控制的测量标准以关键元件的温度为参照进行温度调节,可有效提高工作效率和提高器件使用寿命。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中:1—地下水井,2—水泵,3—过滤器,4—进水管,5—电气柜,6—阀门,7—出气管,8—风机,9—空气能风机,10—散热器,11—水汽滤网,12—隔热层,13—换气扇,14—温度传感器,15—元件架,16—控制器,17—放空管,18—出水管,19—地冷换热器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:如图1所示利用自然能的节能恒温电气柜,为了保证柜体内的元件在适合的温度范围内运行,所述的电气柜的壳体设有隔热层12,在柜体基本密闭的空间内对温度进行控制,壳体内设有散热器10和散热器一侧的元件架15,所述散热器10内埋设有调温媒介的管路。
壳体外设有连通地下水源的地下水井1,散热管路的入口通过阀门6和进水管4连接水泵2和过滤器3,进水管4的前端由地下水井1深入到地下水源中,经过水泵2将地下水在散热器管路内循环,最后从所述散热管路的出口通过阀门6和出水管18放回到地下水井1。
通常,环境温度较高时,要求将柜内的温度降低到适合的范围内,利用暑季地下水温度较低的特点,将地下水在散热器内循环,可降低电气柜内的温度。在寒季,如果柜内温度过低,利用地下水温度高于环境温度的特点,将地下水输送到散热器内循环,可为电气柜内空气加温。
所述元件架15的一侧设有温度传感器14和控制器16,所述温度传感器和所述水泵的驱动控制端连接到所述控制器,电气柜内的温度由控制器根据温度传感器所测得的环境温度值控制,当电气柜内温度超出预设值范围时启动水泵,带动水循环。
如图总为一种更佳的实施例,所述散热器相对元件架的另一侧设有风机8,所述风机的启动开关由所述控制器控制,用于当电气柜内温度超出预设加速值范围或温度超出预设温度范围的时间超过设定值时启动风机。电气柜内的温度与工作温度的差值过大时,由风机对散热器吹风,促使散热器附近的气温流动,加速电气柜内的温度变化和温度分布更加均匀。
更好的实施例是,所述温度传感器14设置在元件架的背对风机一面,且位于主要发热元件的附近。这样的布置避免了温度的调节仅仅针对空气温度而忽视了主要元件的运行状态,因此温度控制理应以元件的工作温度为控制对象,保证元件的正常运行。
如果地下水源发生变化或面临枯竭,使水泵不足以抽取地下水源时,本发明还提供了备用的利用空气热能和土壤热能,将散热器的循环管路独立为两条或多条管路时,也可以同时将地下水热能和空气热能、土壤热能综合利用。
在壳体外还设有空气能风机9,所述散热管路的入口通过单独的阀门6和进气管16连接到所述空气能风机9的出气口,所述散热管路的出口通过出气管7和单独的阀门6放空。
该设置可以利用柜内与柜外气温差别较大时,引入柜外的气温对柜内的气温进行调节。
柜外与柜内的气温差别不足以调节温度,在电气柜所在地下的测定温度达到温度要求的土壤中埋设地冷换热器19,将地下土壤的自然热能通过气体或液体媒介循环到柜内。
利用空气作为媒介时,所述地冷换热器19的入口通过阀门与空气能风机9的出风口连通,所述地冷换热器19的出口通过阀门与所述散热器10的入口连通,经过地下土壤散热一致化后的空气被空气能风机9驱动到柜内循环,循环后将空气排出到大气中。
利用液体作为媒介时,为了避免地下水的枯竭,将热循环管路与水资源管路独立设置,所述地冷换热器19的出口通过阀门与所述散热器10的入口连通,所述散热器10的出口经过管路循环回到地冷换热器19的入口,在循环管路上设置水泵,管路形成密闭的循环。
一种最佳的实施例中,在散热器和元件架之间设有水汽滤网11,用于过滤风机通过散热器吹出的冷凝水汽。水汽滤网上设有穿出柜体外的冷凝水管,所述水汽滤网设有由微电机驱动的转轴,所述微电机由控制器控制,气流通道经过水汽滤网11,水汽滤网敞开时气流直接吹向元件架15,水汽滤网11关闭时气流通道被阻碍。当空气湿度超过阈值时关闭气流通道,水汽滤网收集并排出冷凝水,空气湿度小于阈值时敞开气流通道,加快空气的流通循环。通常的电气柜制冷由于没有优先考虑冷凝水的排除,使器件的寿命缩短,本方案中,当柜内湿度较大时以水汽滤网封闭气流通道收集冷凝水汽并排出,以降低柜内的空气湿度,当空气湿度达到标准后敞开气流通道有利于快速降温,且有效延长元件的使用寿命。
对于大型的电气柜,元件架设有多组,相应地,散热器对应设有多组,每组散热器对应一组元件架,可以提高温度调节的速度。多组散热器的入口相互连通,出口相互连通,使各组散热器并连为一体。
如果电气柜成排设置,利用地下水和土壤热能资源,可以有效提高节能效果。
对于大型的电气柜而言,在电气柜的壳体上设换气扇13,在人工维护过程中的实现柜内换气。

Claims (9)

1.一种利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:所述的电气柜其壳体设有隔热层(12),壳体内设有散热器(10)和散热器一侧的元件架(15);
所述散热器(10)内埋设有散热管路,散热管路的入口通过阀门(6)和进水管(4)连接水泵(2)和过滤器(3),所述进水管的前端由地下水井(1)深入到地下水源中,所述散热管路的出口通过阀门(6)和出水管(18)连接到地下水井(1);
所述元件架(15)的一侧设有温度传感器(14)和控制器(16),所述温度传感器和所述水泵的驱动控制端连接到所述控制器,用于当电气柜内温度超出预设值范围时启动水泵,带动水循环。
2.根据权利要求1所述的利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:壳体外还设有备用的空气能风机(9),所述散热管路的入口还通过单独的阀门(6)和进气管(16)连接到所述空气能风机(9)的出气口,所述散热管路的出口通过放空管(17)和单独的阀门(6),该阀门出口管路放空。
3.根据权利要求2所述的利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:在电气柜所在地下的测定温度达到温度要求的土壤中埋设有地冷换热器(19),所述地冷换热器(19)的入口通过阀门与空气能风机(9)的出风口连通,所述地冷换热器(19)的出口通过阀门与所述散热器(10)的入口连通。
4.根据权利要求2或3所述的利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:所述散热器设有独立的地下水散热管道和空气能散热管道。
5.根据权利要求1所述的利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:所述散热器相对元件架的另一侧设有风机(8),所述风机的启动开关由所述控制器控制,用于当电气柜内温度超出预设加速值范围或温度超出预设温度范围的时间超过设定值时启动风机。
6.根据权利要求5所述的利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:所述温度传感器设置在元件架的背对风机一面,位于主要发热元件的附近。
7.根据权利要求1所述的利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:所述元件架和散热器分别对应设有多组,多组散热器的入口相互连通,出口相互连通。
8.根据权利要求5所述的利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:控制柜内设有湿度传感器,在散热器和元件架之间设有水汽滤网(11),用于过滤风机通过散热器吹出的冷凝水汽,水汽滤网上设有穿出柜体外的冷凝水管,所述水汽滤网设有由微电机驱动的转轴,所述微电机由控制器控制,气流通道经过水汽滤网,,当空气湿度超过阈值时关闭气流通道收集并排出冷凝水,空气湿度小于阈值时敞开气流通道。
9.根据权利要求1所述的利用自然能的节能恒温电气柜,其特征在于:在电气柜的壳体上设有换气扇(13),用于在人工维护过程中的柜内换气。
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