CN107724377B - 用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统，涉及冻土退化防治技术领域，包括制冷单元、温度信号采集单元、中心控制单元、电源单元；制冷单元的输入端连接中心控制单元的输出端，用于对冻土的温度进行调控；温度信号采集单元连接中心控制单元的一输入端，用于采集冻土的温度信号，并将冻土的温度信号发送给中心控制单元；中心控制单元根据冻土的温度信号控制制冷单元的开启或关闭；电源单元的输出端连接中心控制单元的另一输入端，用于为中心控制单元及制冷单元提供电源。本发明结构紧凑，占地面积小，利用太阳能、风能发电进行驱动，节能环保，能够实现实时对冻土温度进行稳定可靠的智能控制，克服了冻土退化防治的季节性因素限制。

Description

用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统

技术领域

本发明涉及冻土退化防治技术领域，具体涉及一种用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统。

背景技术

我国冻土分布面积巨大，多年冻土主要分布在东北大小兴安岭北部、西部天山和阿尔泰山及青藏高原，约占国土面积的22.4％。随着我国基础设施建设的广泛开展，道路工程逐渐成为多年冻土地区开发建设的重要组成部分。在多年冻土区道路建设过程中，冻土这一特殊地质体是需要首先考虑的研究对象。冻土是一种对温度极为敏感的材料，尤其对于温度低于冰水相变温度1～2℃范围内的冻土，温度变化会导致冻土内冰晶的胶结强度以及未冻水含量发生显著变化，进而对其物理力学性质产生严重的影响。由于施工扰动及对原有天然地表状况的改变，路基在施工和运营期间将不可避免的与下部接触多年冻土进行热交换并相互影响。在水、热、力等环境荷载的耦合作用下，多年冻土容易出现温度升高、融化等退化现象，进而引起路基出现沉陷、滑塌等热害。

在工程条件一定的情况下，温度是导致路基病害的关键因素，也是在保证所有防治措施有效但病害依然存在情况下唯一的可控因素。因此，冻土工程界在青藏铁路修建期间提出采用主动冷却路基的方法穿越高温多年冻土区。目前，已发展应用的主要包括片石、块石气冷结构、通风管散热结构及热管。上述措施的工作机理均基于自然温差驱动的被动传热过程，主要在冬季气温低于地层温度时才可以对多年冻土进行降温蓄冷，而在热融严重的暖季冷却效果有限。块/碎石结构、通风管主要通过几何参数来调节传热效果，优化相对困难。即使是冷却效率最高的热管也仍然属于被动式传热元件，依靠地气温度差驱动相变换热循环。由于热流方向的可逆性，热管对冻土的保护只能在冷季通过预储或补给冷量来实现，进入暖季后必须停止工作。在冻土地基中埋设通风管利用环境温度调控路基冻土温度，但不能主动调控冷量，路基稳定性调控受环境影响，无法确保路基稳定。

随着全球变暖的气候演化趋势和我国更大规模的交通建设规划，现有的多年区路基热稳定性维护措施已不能满足应用要求。因此，有必要研发季节匹配性好、传热效率更高的路基用主动制冷方法及装置。

制冷方法与技术是一门历史悠久的学科，主要包括蒸汽压缩式、热电式、热驱动式(吸收式、吸附式)，原理上都必须有消耗能量的补偿过程，包括电能、机械能及热能等。其中，蒸汽压缩制冷消耗电能驱动蒸汽压缩式制冷循环，压缩制冷是应用最为广泛的制冷方式，技术成熟可靠，制冷系数达5.0以上，具有制冷量大、效率高、结构紧凑、工作可靠等显著优点。

多年冻土区路基热害具有分散性强、分布深度大等诸多特殊之处，因此制冷技术应用于路基工程不仅要满足一般路基维护技术要求，还要满足系统集成与小型化、最低制冷温度和独立便捷的驱动能源供应等制冷技术要求。特别是，多年冻土区线路工程沿线一般基础设施落后，通过并网电力供应路基沿线长距离的压缩式制冷应用显然不现实。幸运地是，一方面，近年来压缩制冷设备在集成化和中小型化技术上已经成熟；另一方面，各类新能源利用技术不断发展，包括光伏发电、风力发电，以及地源热泵、太阳能集热等，广泛地应用于电力供应、人居环境调节等领域。特别是在发电方面，太阳能-风能互补发电技术是新能源领域的重点研究方向之一。

我国多年冻土区主要分布在青藏高原，而青藏高原是我国太阳能和风能分布最为富集的区域。青藏高原大气清洁而稀薄，透明度好；日照时间长，年日照时数为3200～3300h/a；低纬度，太阳高度角大，太阳辐射强度最高达2558kWh/m2.a，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，太阳能利用条件优越。同时，由于高原气候，青藏高原风速高，风能资源同样丰富，大于、等于3m/s的风速全年累积达6500h，有效风能密度在150～200W/m2之间。可以看出，我国多年冻土和太阳能、风能在地理位置上有良好重合性。

因此，针对多年冻土区路基工程下覆冻土地基的热稳定性维护需求，基于太阳能光伏发电和风力发电联合驱动的蒸汽压缩式制冷有着良好的应用条件和发展潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够自动调控冻土温度，保证多年冻土结构稳定性的用于防治冻土退化的压缩式制冷系统，以解决上述背景技术中利用环境温度调控路基冻土温度，但不能主动调控冷量，路基稳定性调控受环境影响较大，无法确保路基冻土稳定性的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统，包括制冷单元、温度信号采集单元、中心控制单元、电源单元；

所述制冷单元的输入端连接所述中心控制单元的输出端，用于对所述冻土的温度进行调控；所述温度信号采集单元连接所述中心控制单元的一输入端，用于采集所述冻土的温度信号，并将所述冻土的温度信号发送给所述中心控制单元；所述中心控制单元用于根据所述冻土的温度信号控制所述制冷单元的开启或关闭；所述电源单元的输出端连接所述中心控制单元的另一输入端，用于为所述中心控制单元及所述制冷单元提供电源。

进一步的，所述制冷单元包括压缩机、冷凝器、制冷管、干燥过滤器、毛细管，所述压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，所述冷凝器的入口连接干燥过滤器的入口，所述干燥过滤器的出口通过毛细管连接所述制冷管的入口，所述制冷管的出口连接所述压缩机的入口；

所述温度信号采集单元包括温度传感器，所述温度传感器设于所述冻土内；所述中心控制单元包括智能温控器，所述温度传感器的输出端连接所述智能温控器的一输入端，所述智能温控器的一输出端连接所述压缩机。

进一步的，所述电源单元包括有一光伏风力发电机组，所述光伏风力发电机组的输出端连接有一电能控制器，所述电能控制器的一输出端连接有一逆变器，所述逆变器的输出端连接有电度表，所述电度表的输出端连接所述智能温控器的所述另一输入端。

进一步的，所述电能控制器的另一输出端连接有蓄电池，所述蓄电池的输出端连接所述电能控制器的一输入端。

进一步的，所述智能温控器的另一输出端还连接有冷却风机。

进一步的，所述压缩机、所述冷凝器、所述干燥过滤器、所述冷却风机、所述毛细管、均安装于一安装支架内，所述压缩机固定于所述安装支架的下部，所述冷凝器、所述干燥过滤器固定于所述安装支架的上部，所述干燥过滤器和所述毛细管均位于所述冷凝器的左侧，所述冷却风机位于所述冷凝器的后侧。

进一步的，所述安装支架的外部设有保护壳，所述保护壳上对应于所述冷却风机的位置设有排风孔，所述智能温控器和所述电度表均设于所述保护壳上。

进一步的，所述安装支架固定在所述冻土的地面上，所述安装支架的下方固定有支撑管，所述支撑管设于所述冻土内，所述制冷管螺旋盘绕于所述支撑管上。

进一步的，所述制冷管由铜材料制成，所述支撑管由PVC材料制成。

本发明有益效果：结构紧凑，占地面积小，利用天阳能、风能发电进行驱动，节能环保，能够实现对冻土温度进行实时稳定可靠的智能控制，避免了多年冻土退化防治的季节性因素限制，减小了外界环境温度的影响。本发明有益效果具体还可以通过以下几个方面进行说明：

1、本发明采用电能驱动的压缩式制冷方法，可以实现对多年冻土的全年制冷保护，尤其在多年冻土退化严重的暖季，可以实时地将多年冻土吸收的热量传递回大气环境，弥补了现有多年冻土区路基冷却措施在夏季无法有效工作的空白，季节匹配性好。

2、本发明的电源采用太阳能-风能互补发电系统，利用绿色能源，节能环保，太阳能和风能在时间分布上有良好互补性，一方面，白天太阳光强度大而风小，晚上没有日照，而风能有所增强；另一方面，暖季太阳光强度大而风小，冷季太阳光强度小而风大。因此，系统供电稳定性好。

3、根据多年冻土退化的深度分布范围，可以通过调整螺旋型铜制盘管的铜管轴向间距来改变蒸发制冷段高度，装置的制冷深度范围灵活可控，可以实现对多年冻土的全范围近距离保护。

4、本发明结构紧凑，体积小，占地面积小，集成一体化装设方便，不会影响路基正常运营，耗电量小，可通过光伏-风力发电系统驱动，不需要配套供电线路，可无人值守，可用于防治多年冻土区路基下覆地基的多年冻土退化和热融病害。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统原理框图。

图2为本发明实施例所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统的使用状态示意图。

图3为本发明实施例所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统的盘绕有制冷管的支撑管俯视截面图。

图4为本发明实施例所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统的保护壳右视图。

其中：100-制冷单元；200-温度信号采集单元；300-中心控制单元；400-电源单元；500-冻土；1-压缩机；2-冷凝器；3-制冷管；4-干燥过滤器；5-毛细管；6-温度传感器；7-智能温控器；8-光伏风力发电机组；9-电能控制器；10-逆变器；11-电度表；12-蓄电池；13-冷却风机；14-安装支架；15-保护壳；16-支撑管；17-排风孔；18-制冷剂。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明实施例所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统原理框图，图2为本发明实施例所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统的使用状态示意图，图3为本发明实施例所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统的盘绕有制冷管的支撑管俯视截面图，图4为本发明实施例所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统的保护壳右视图。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统，包括制冷单元100、温度信号采集单元200、中心控制单元300、电源单元400；

所述制冷单元100的输入端连接所述中心控制单元300的输出端，用于对所述冻土500的温度进行调控；所述温度信号采集单元200连接所述中心控制单元300的一输入端，用于采集所述冻土500的温度信号，并将所述冻土500的温度信号发送给所述中心控制单元300；所述中心控制单元300用于根据所述冻土500的温度信号控制所述制冷单元100的开启或关闭；所述电源单元400的输出端连接所述中心控制单元300的另一输入端，用于为所述中心控制单元300及所述制冷单元100提供电源。

在本发明的一个具体实施例中，所述制冷单元100包括压缩机1、冷凝器2、制冷管3、干燥过滤器4、毛细管5，所述压缩机1的出口连接所述冷凝器2的入口，所述冷凝器2的入口连接干燥过滤器4的入口，所述干燥过滤器4的出口通过毛细管5连接所述制冷管3的入口，所述制冷管3的出口连接所述压缩机1的入口；

所述温度信号采集单元200包括温度传感器6，所述温度传感器6设于所述冻土500内；所述中心控制单元300包括智能温控器7，所述温度传感器6的输出端连接所述智能温控器7的一输入端，所述智能温控器7的一输出端连接所述压缩机1。

在本发明的一个具体实施例中，所述电源单元400包括有一光伏风力发电机组8，所述光伏风力发电机组8的输出端连接有一电能控制器9，所述电能控制器9的一输出端连接有一逆变器10，所述逆变器10的输出端连接有电度表11，所述电度表11的输出端连接所述智能温控器7的所述另一输入端。

在本发明的一个具体实施例中，所述电能控制器9的另一输出端连接有蓄电池12，所述蓄电池12的输出端连接所述电能控制器9的一输入端。

在本发明的一个具体实施例中，所述智能温控器7的另一输出端还连接有冷却风机13。

在本发明的一个具体实施例中，所述压缩机1、所述冷凝器2、所述干燥过滤器4、所述冷却风机13、所述毛细管5、均安装于一安装支架14内，所述压缩机1固定于所述安装支架14的下部，所述冷凝器2、所述干燥过滤器4固定于所述安装支架14的上部，所述干燥过滤器4和所述毛细管5均位于所述冷凝器2的左侧，所述冷却风机13位于所述冷凝器2的后侧。

在本发明的一个具体实施例中，所述安装支架的外部设有保护壳15，所述保护壳15上对应于所述冷却风机13的位置设有排风孔17，所述智能温控器7和所述电度表8均设于所述保护壳15上。

在本发明的一个具体实施例中，所述安装支架14固定在所述冻土500的地面上，所述安装支架14的下方固定有支撑管16，所述支撑管16设于所述冻土500内，所述制冷管3螺旋盘绕于所述支撑管16上，所述制冷管3在所述支撑管16上的螺旋间距可根据实际情况合理设置。

在实际应用中，本发明实施例并不局限上述制冷管3在所述支撑管16上的设置方式，所述制冷管3也可通过一根总管并列竖直排列在所述支撑管16上，再通过一根总管连接所述压缩机1的入口，所述制冷管3之间的排列距离可以根据实际情况设置，上述制冷管3在所述支撑管16上的任何合理的设置方式都在本发明实施例的保护范围中。

在本发明的一个具体实施例中，所述制冷管3由铜材料制成，所述支撑管16由PVC材料制成。

在实际应用中，本发明实施例并不局限所述制冷管3的制作材料，所述制冷管3还可由除铜以外的其他金属材料制成，或者由其他传热效率较好的其他材料制成；所述支撑管16的制作材料并不局限于PVC材料，其他耐寒硬质材料也可用于制作所述支撑管16，上述支撑管16和制冷管3的所有合理的制作材料均在本发明实施例的保护范围中。

本发明在具体使用时，所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统包括蒸汽压缩式制冷循环子系统和太阳能-风能互补发电子系统。所述蒸汽压缩式制冷循环子系统包括制冷单元100，所述制冷单元100包括埋设于多年冻土地基中的蒸发制冷段，以及放置于地表以上的压缩机1、冷凝器2、干燥过滤器4、毛细管5以及冷却风机13，所述蒸发制冷段为由制冷管3螺旋盘绕于支撑管16上形成的立式柱状的螺旋型结构，具体的由一定长度的铜管沿着PVC基管缠绕加工而成。所述制冷管3的入口与毛细管5的出口相连，通过毛细管5供入的液态制冷剂18蒸发为气态，以吸收被冷却物体的热量，产生制冷效应。所述压缩机1是蒸汽压缩制冷循环子系统的核心组件，压缩机1入口与制冷管3的出口相连，作用是将来自制冷管3的气态制冷剂吸入，并通过机械做功将气态制冷剂压缩为高温高压气态制冷剂，并达到冷凝压力。所述冷凝器2是一个热交换器，冷凝器2的入口与压缩机1的出口相连，作用是将来自压缩机1的高温高压气态制冷剂冷却，并冷凝为液态。所述冷凝器2的背面安装一台冷却风13，作用是强制空气流过冷凝器2的外表，加强冷凝器2内高温高压制冷剂气体热量的散热效率。所述干燥过滤器4的入口与冷凝器2的出口相连，用于排除制冷循环中的水分和污物，例如油污、铁屑等，防治其侵入压缩机1或者冷凝成冰而阻塞通道。所述毛细管5作为节流机构，毛细管5的入口与干燥过滤器4的出口相连，作用是将液态制冷剂的压力由冷凝压力降低到蒸发压力，一部分液态制冷剂转化为蒸气。

所述中心控制单元300包括一智能温控器7，所述智能温控器7介于太阳能-风能互补发电系统与所述制冷单元100之间，作用是通过预设制冷的控制温度和回差温度来调节电力供应，即压缩机1和冷却风机13的启动和停机。

所述温度采集单元200包括一温度传感器6，当温度传感6监测的某一位置的多年冻土500的温度值达到控制温度时，智能温控器7会切断电源供应让压缩机1停机，待温度增加至回差温度时，智能温控器7会恢复电源供应让压缩机1再次启动进行制冷，以将多年冻土500的温度调控在合理范围内。

所述太阳能-风能互补发电系统为一套独立的离网发电系统，作为电源单元400，包括光伏风力发电机组8、蓄电池12、逆变器10、电能控制器9。所述光伏风力发电机组8分别将日光照射和风力能源转化为电力能源。所述蓄电池12将来自光伏风力发电机组8的电力能源储存起来，用于电能调节和平衡负载。所述电能控制器9根据发电量和负载变化情况对蓄电池12的工作状态进行切换和调节，保护蓄电池12不被过充和过放。所述逆变器10将蓄电池12输出的直流电转化为交流电，为制冷单元100及中心控制单元300提供电源。所述逆变器10和所述智能温控器7之间可连接有电度表11，用于实时统计蒸汽压缩式制冷系统的耗电量。所述蓄电池12、逆变器10、电能控制器9、智能温控器7以及电度表11可集成安装于一电源箱内，所述电源箱设于保护壳15与所述安装支架14之间。

本发明的制冷循环机理为：(a)压缩过程，压缩机1在光伏风力发电机组8的电力供应下，吸入制冷管3内产生的气态制冷剂18，对气态制冷剂18进行绝热压缩，将气态制冷剂18变为高温高压的过热蒸气；(b)冷凝过程，过热蒸气进入冷凝器2，在冷却风机13的气流作用下向大气环境散发热量，并冷凝为液态制冷剂；(c)节流过程，饱和液态制冷剂经毛细管5绝热节流，降温、降压至气液两相混合的饱和湿蒸气状态；(d)蒸发过程，饱和湿蒸气最后再进入位于多年冻土500内的制冷管3内，通过蒸发吸热过程，实现对制冷管3周围冻土500的制冷，并蒸发为蒸气，回到压缩机1完成制冷循环。通过蒸汽压缩式制冷循环子系统的循环制冷，实现对多年冻土500的实时制冷保护。

本发明所述蒸汽压缩式制冷子系统的制作步骤包括：

(a)蒸发制冷段的加工。将一定长度和直径的铜管沿着PVC基管以一定间距盘绕，形成立式柱状的螺旋型盘管；其中，铜管作为制冷管3，PVC基管作为支撑管16；

(b)搭建双层的钢制安装支架14，安装支架14的上层安装冷凝器2，冷凝器2侧面安装冷却风机13，安装支架14的下层安装压缩机1，冷凝器2和压缩机1均采用螺栓固定在安装支架14上，支撑管16通过螺栓固定在安装支架14的底端；

(c)制冷管3与压缩机1的入口相连，压缩机1的出口与冷凝器2的入口之间用一段铜管相连，冷凝器2的出口与干燥过滤器4的入口之间用一段铜管相连，干燥过滤器4的出口与毛细管5的入口相连，毛细管5的出口与制冷管3的入口处用铜管相连，相连部位均采用焊接密封；

(d)将步骤(c)中加工的密闭系统抽真空，利用系统真空度向压缩机1灌注制冷剂18；

(e)在安装支架14的外侧安装保护壳15，在保护外壳15的一个侧面上钻设通风孔17，并安装智能温控器7和电度表11；

(f)通过压缩机1和冷却风机13通过一段电源导线并联，所述电源导线与智能温控器7的电源输出端通过一段电源导线连接，智能温控器7的电源输入端与电度表11的输出端通过一段电源导线连接，电度表11的输入端与逆变器10的输出端通过一段电源导线连接。

所述太阳能-风能互补发电子系统的安装方法为：将太阳能光伏板和风力发电机组通过一段电源导线并联连接组成光伏发电机组8，光伏风力发电机组8通过一段电源导线与电能控制器9的输入端连接，电能控制器9的一侧端口与蓄电池12通过一段电源导线连接，电能控制器9的另一侧输出端与逆变器10的输入端通过一段电源导线连接，逆变器10的输出端与电度表11的输入端通过一段电源导线连接。

所述制冷管3布设于存在热害的多年冻土区路基工程时，应用步骤包括：

(a)确定路基下覆多年冻土层的热害范围

在暖季通过布设测温孔的实测方法，结合地质雷达勘探，确定多年冻土500的升温层深度和季节活动层上限；

(b)测定多年冻土500地层的热物性参数和冷负荷

通过热响应测试试验，确定地层的热容量和导热系数等热物性参数，设定多年冻土温度的调控范围，计算多年冻土路基的夏季冷负荷；

(c)确定制冷管的埋设深度、直径和布设间距等设计参数

根据多年冻土路基的热害深度范围和冷负荷，确定压缩式制冷管3的布设位置和制冷范围，确定的蒸发制冷段3的直径和高度，以及布设间距；

(d)钻孔施工，安装制冷管3

通过非开挖机械成孔方式钻设孔洞，将盘绕有制冷管3的支撑管16组成的蒸发制冷段和温度传感器6埋入成孔中，布设完成后孔洞空隙回填密实，同时将光伏风力发电机组8固定在附近便于采光的空旷位置；

(e)装置调试与启动运行

进行系统的整体调试，在智能温控器7上设定控制温度和回差温度，然后启动运行。

综上所述，本发明的运行效果是，光伏风力发电机组8在日照和风力作用下产生直流电能，通过电能控制器9的调节，一部分电能通过逆变器10转化为交流电，通过电源导线为蒸汽压缩式制冷子系统的压缩机1和冷却风机13运行提供电力供应，剩余电能储存在蓄电池12内。当光伏风力发电机组8的发电量不满足蒸汽压缩式制冷系统的耗电需求时，电能控制器9将蓄电池12里储存的电能输送给蒸汽压缩式制冷子系统。蒸汽压缩式制冷子系统在压缩机1的驱动下，持续进行蒸汽压缩制冷循环过程，包括制冷剂18在压缩机1中的绝热压缩，在冷凝器2中的放热冷凝，在毛细管5中的绝热节流，在制冷管3中的吸热蒸发，即气液两相循环过程。在制冷循环过程中，制冷剂18在冷凝器2中液化后，首先通过干燥过滤器4的净化后，再进入毛细管5。冷凝器2在冷却风机13作用下，将制冷剂18的冷凝放热通过保护壳15的通风孔17传递至大气环境。制冷管3通过制冷剂18的蒸发不断吸收周围多年冻土层的热量，并传递至大气环境，由此产生对多年冻土的制冷效果。同时，冻土地层中的温度传感器6通过温度传感器导线实时地将冻土500的温度反馈给智能温控器7，智能温控器7根据温度信号实时调节压缩机1的启动和停机，以此将制冷温度设定在一个固定的范围内。

本领域普通技术人员可以理解：本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统，其特征在于：包括制冷单元(100)、温度信号采集单元(200)、中心控制单元(300)、电源单元(400)；

所述制冷单元(100)的输入端连接所述中心控制单元(300)的输出端，用于对所述冻土(500)的温度进行调控；所述温度信号采集单元(200)连接所述中心控制单元(300)的一输入端，用于采集所述冻土(500)的温度信号，并将所述冻土(500)的温度信号发送给所述中心控制单元(300)；所述中心控制单元(300)用于根据所述冻土(500)的温度信号控制所述制冷单元(100)的开启或关闭；所述电源单元(400)的输出端连接所述中心控制单元(300)的另一输入端，用于为所述中心控制单元(300)及所述制冷单元(100)提供电源；

其中，所述制冷单元(100)包括压缩机(1)、冷凝器(2)、制冷管(3)、干燥过滤器(4)、毛细管(5)，所述压缩机(1)的出口连接所述冷凝器(2)的入口，所述冷凝器(2)的出口连接干燥过滤器(4)的入口，所述干燥过滤器(4)的出口通过毛细管(5)连接所述制冷管(3)的入口，所述制冷管(3)的出口连接所述压缩机(1)的入口；

所述温度信号采集单元(200)包括温度传感器(6)，所述温度传感器(6)设于所述冻土(500)内；所述中心控制单元(300)包括智能温控器(7)，所述温度传感器(6)的输出端连接所述智能温控器(7)的一输入端，所述智能温控器(7)的一输出端连接所述压缩机(1)；当所述温度传感器(6)监测的所述冻土(500)的温度值达到控制温度时，所述智能温控器(7)调节所述压缩机(1)停机，待所述冻土(500)的温度值增加至回差温度时，所述智能温控器(7)调节所述压缩机(1)启动进行制冷，以将多年冻土(500)的温度调控在合理范围内；

所述智能温控器(7)的另一输出端还连接有冷却风机(13)；所述压缩机(1)、所述冷凝器(2)、所述干燥过滤器(4)、所述冷却风机(13)、所述毛细管(5)、均安装于一安装支架(14)内，所述压缩机(1)固定于所述安装支架(14)的下部，所述冷凝器(2)、所述干燥过滤器(4)固定于所述安装支架(14)的上部，所述干燥过滤器(4)和所述毛细管(5)均位于所述冷凝器(2)的左侧，所述冷却风机(13)位于所述冷凝器(2)的后侧；所述安装支架的外部设有保护壳(15)，所述保护壳(15)上对应于所述冷却风机(13)的位置设有排风孔(17)，所述智能温控器(7)和电度表均设于所述保护壳(15)上。

2.根据权利要求1所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统，其特征在于：所述电源单元(400)包括有一光伏风力发电机组(8)，所述光伏风力发电机组(8)的输出端连接有一电能控制器(9)，所述电能控制器(9)的一输出端连接有一逆变器(10)，所述逆变器(10)的输出端连接有电度表(11)，所述电度表(11)的输出端连接所述智能温控器(7)的所述另一输入端。

3.根据权利要求2所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统，其特征在于：所述电能控制器(9)的另一输出端连接有蓄电池(12)，所述蓄电池(12)的输出端连接所述电能控制器(9)的一输入端。

4.根据权利要求1所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统，其特征在于：所述安装支架(14)固定在所述冻土(500)的地面上，所述安装支架(14)的下方固定有支撑管(16)，所述支撑管(16)设于所述冻土(500)内，所述制冷管(3)螺旋盘绕于所述支撑管(16)上。

5.根据权利要求4所述的用于防治多年冻土退化的压缩式制冷系统，其特征在于：所述制冷管(3)由铜材料制成，所述支撑管(16)由PVC材料制成。

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