CN108458437B - 一种自动除尘智能自然冷源节能系统及其空气净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动除尘智能自然冷源节能系统，包括进风通道和排尘管，还包括负压排尘风机，所述负压排尘风机对应排尘管设置，所述进风通道和排尘管之间设有负压除尘进风通道和净化送风通道，所述负压除尘进风通道和净化送风通道通过一组曲面除尘板上下间隔叠装形成，所述负压除尘进风通道和净化送风通道的上端与进风通道相连，所述负压除尘进风通道和净化送风通道的下端与排尘管相连。本发明智能通风系统使用年限内无需维护更换任何空气过滤器材，节省大量维护费用。

Description

一种自动除尘智能自然冷源节能系统及其空气净化系统

技术领域

本发明涉及通信机房通风技术领域，尤其是涉及一种自动除尘智能自然冷源节能系统及其空气净化系统。

背景技术

智能自然冷源节能系统通过引入自然冷源进行室内的冷热交换，在自然冷、热源满足应用场景的温度能量需求的情况下停止空调工作，从而减少具有压缩机的空调使用时长，大量减少相对高功耗低能效比的用电量，实现节能降耗。特别是采用自然冷源在室外温度低于机房温度的情况下引入机房替代机房空调工作，需要说明的是通信机房由于机房内设备发热量很高在部分地区均需全年进行制冷降温，确保通信设备的运行温度安全。这一空调节能技术解决方式已得到通信运营商广泛应用，并通过实际使用节能效果明显。而且随着数据中心等机房生产设备集成度增加，单位面积热负荷成倍增加，原来一个机柜的热负载约为2-4kw，而现在高密度机柜的热负载可达15-40kw。所以机房空调节能降耗需求越来越显现出来。未来该种节能解决方案会延伸应用到如电力、广电、铁路、银行等一切有通信机房的广泛应用场景。

通过节能型智能自然冷源节能系统在实际使用过程中及现有产品及其技术也发现其存在一些问题。主要问题为以下几点：

1、现有智能通风系统的空气过滤器存在维护周期相对短的问题，由于室外空气洁净度不同，现有智能通风系统过滤器采用单幅空气过滤网方式一般15天到60天均需维护更换一次，由于应用场景的是广泛分布的，如移动基站。这样的维护频率造成维护费用很高。同时由于维护的不及时或过滤器堵塞很严重造成进风量下降，将造成节能效果不佳、风机负载增大、机房负压的不良情况。其他也有采用缠绕式多幅过滤网方式的产品，这样的方式相较于单幅过滤网方式是可以提高维护周期，但在过滤网自动更换完毕后还是需要进行维护更换的，同时并不能避免由于过滤器的堵塞程度增加后，风量下降的问题。特别在一些高山通信基站、海岛通信基站维护费用还是很大。

2、目前已知的智能自然冷源节能系统的空气过滤方式，均采用物理阻挡方式进行过滤，包括采用金属网过滤网、化纤材质过滤棉、纸质过滤材料等方式，在采用上述物理阻挡过滤方式时，均不可避免的因为过滤材质的容尘量达到饱和需要清洗或更换。特别是作为首级的初效过滤器，由于承担了最大空气阻挡过滤的灰尘量，更是很短时间就要更换。

3、由于该产品的应用地域的广泛性，在西北等风沙较大的地区，如出现沙尘天气的情况下，如果使用上述物理阻挡过滤方式，可能几个小时就阻塞了过滤器，这也是这种高效节能产品在西北等风沙较大的地区未能广泛应用的原因之一。目前在高风沙地区的应用只能是在系统中增加尘埃粒子传感器，当出现高浓度沙尘情况下，停止节能系统工作，造成节能效率下降，同时由于增加了硬件成本，造成系统性价比下降的情况。

4、现有智能自然冷源节能产品均注重冷源的引入，而对机房内热量的排出考虑不足。目前典型的应用方式为将自然冷源进风单元安装在机房一侧的墙壁上，排热风机单元安装在另一侧的墙壁上，这样就造成了，排热风机没有将机房最大热源所产生的热量及时排除机房，造成节能设备长时间运行，节能设备本身的能耗增加，也会造成节能效益的下降。

5、随着大数据时代的来到及能耗管理精细化的要求，智能自然冷源节能系统自身的能耗管理也需要数据支撑，当目前智能自然冷源系统均没有能耗采集功能，只能采用外接电能表方式进行采集，这样并不但增加了成本，也需要占用机房内的远程通信通道。造成机房冗余资源下降。如果只根据机房总能耗进行推算则无法满足精细管理的要求，同时随着通信机房的维护托管及维护费用承包等服务工作的展开，均需要对机房能耗进行精细化管理。

发明内容

针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种自动除尘智能自然冷源节能系统及其空气净化系统，其在系统使用年限内无需维护，降低成本。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种自动除尘智能自然冷源节能系统，包括进风通道和排尘管，还包括负压排尘风机，所述负压排尘风机对应排尘管设置，所述进风通道和排尘管之间设有负压除尘进风通道和净化送风通道，所述负压除尘进风通道和净化送风通道通过一组曲面除尘板上下间隔叠装形成，所述负压除尘进风通道和净化送风通道的上端与进风通道相连，所述负压除尘进风通道和净化送风通道的下端与排尘管相连。

进一步的，所述进风通道的入口处设有进风电动密闭阀和电动扫尘器。

所述负压除尘进风通道内设有稳流除尘板，净化送风通道内设有送风稳流板，所述稳流除尘板上设有负压吸尘孔。

还包括用于送风到机房的送风风机，所述送风风机位于负压除尘进风通道和净化送风通道及排尘管的下方。

还包括积尘箱，所述积尘箱设在负压除尘进风通道和净化送风通道的下端与排尘管之间。

所述相邻曲面除尘板的间隔为1-10mm。

所述曲面除尘板倾斜上下布置。

还包括对应发热设备设置的排热结构，所述排热结构包括集热罩和排热风机以及排热通道。

还包括控制器、温湿度采集模块、空气压力采集模块、能耗采集模块、远程通信模块、空调联动模块、火警联动模块、空气质量监测模块以及设备状态采集模块，所述温湿度采集模块、空气压力采集模块、能耗采集模块、远程通信模块、空调联动模块、火警联动模块、空气质量监测模块以及设备状态采集模块均与控制器相连。

所述负压除尘进风通道和净化送风通道为竖直并排设置的一组。

所述稳流除尘板设在负压除尘进风通道的中间位置。

所述排尘管和送风风机之间设有化学过滤段和/或高效过滤段和/或湿膜加湿段和/或表冷段。

所述送风风机与负压排尘风机之间的风量比为5～10:1～0.5。

所述积尘箱的底部具有一定斜度，斜度值为10～60度。

所述曲面除尘板的斜度为5-30度。

所述曲面除尘板的倾斜角度为在负压除尘进风通道内曲面除尘板越向垂直方向延伸。

所述曲面除尘板为折弯板。

所述排热通道内设有排热电动密闭阀。

所述曲面除尘板的折弯角度为25-95度，角度折弯点的两侧长度比例为10～3:1。

一种空气净化系统包括以下净化步骤：

1)根据智能控制器所端接的各种功能模块，当室外自然冷源满足送入机房工作条件时，依次开启进风电动密闭阀、负压排尘风机、送风风机、排热电动密闭阀、排热风机并通过空调联动模块关闭空调系统进入节能工作模式，当自然冷源不满足机房制冷需要则按照上述控制次序关闭节能系统开启空调；

2)当节能系统开启后，室外的含尘空气在负压排尘风机和送风风机的负压牵引下通过室内外界面上的进风通道首先进入负压除尘进风通道内，在负压排尘风机的负压牵引下已很快速度向积尘箱流动，在流动过程中一部分灰尘粒子通过设立在负压除尘进风通道内的稳流除尘板上的负压吸尘孔排到积尘箱内，剩余的浓缩灰尘粒子气流通过负压除尘进风通道与积尘箱想通的接口进入积尘箱并通过负压排尘风机及与负压排尘风机相连接的排尘管排到室外；

3)洁净的气流和与排尘气流相反的方向，通过设置在负压除尘进风通道和净化送风通道界面上的多层曲面除尘板之间缝隙流入到净化送风通道内，并由送风风机送到机房内。从而实现净化后的自然冷源供冷节能工作。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明智能通风系统使用年限内无需维护更换任何空气过滤器材，节省大量维护费用，可以解决现有已安装使用的使用单幅空气过滤器的智能通风系统空气过滤部分维护问题；

2、由于本发明过滤系统阻力恒定，可保持在整个使用期送风量保持一致，提供满足机房制冷所需的最大冷量，无需增加风机为了克服阻力增加需增加的压力冗余；

3、本发明采用集热排出结构可最大限度排出热量，可提高节能设备的整体节能效益；

4、本发明控制器集成了能耗采集模块等，可减少建设成本，提高能耗精细化管理水平；

5、本发明可以作为各种新风系统的空气过滤解决方案，减少更大范围的空气过滤系统维护成本问题。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明控制部分示意图。

图2为本发明系统结构示意图。

图3为本发明排热部分示意图。

图4为本发明除尘板放大示意图。

图中：

1.智能控制器、2.温湿度采集模块、3.空气压力采集模块、4.能耗采集模块、5.远程通信模块、6.空调联动模块、7.火警联动模块、8.空气质量监测模块、9.设备状态采集模块、10.进风电动密闭阀、11.负压除尘进风通道、12.净化送风通道、13.曲面除尘板、14.稳流除尘板、15.负压吸尘孔、16.送风稳流板、17.积尘箱、18.负压排尘风机、19.化学过滤段、20.高效过滤段、21.湿膜加湿段、22.表冷段、23.送风风机、24.设备柜体、25.排尘管、26.电动扫尘器、27.集热罩、28.排热风机、29.排热通道、30.排热电动密闭阀、31.室内外界面。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1至图4所示，该自动除尘智能自然冷源节能系统，包括智能控制器1、温湿度采集模块2、空气压力采集模块3、能耗采集模块4、远程通信模块5、空调联动模块6、火警联动模块7、空气质量监测模块8、设备状态采集模块9、进风电动密闭阀10、负压除尘进风通道11、净化送风通道12、曲面除尘板13、稳流除尘板13、负压吸尘孔15、送风稳流板16、积尘箱17、负压排尘风机18、化学过滤段19、高效过滤段20、湿膜加湿段21、表冷段22、送风风机23、设备柜体24、排尘管25、电动扫尘器26、集热罩27、排热风机28、排热通道29、排热电动密闭阀30以及室内外界面31。

温湿度采集模块、空气压力采集模块、能耗采集模块、远程通信模块、空调联动模块、火警联动模块、空气质量监测模块以及设备状态采集模块均与智能控制器1相连。

智能控制器端1接了温湿度采集模块用于采集室外温湿度、室内温湿度，采集的温湿度值的采样点可以使一个也可以是多个。智能控制器端接的空气压力采集模块可以实时采用送入到室内的空气实时压力，该采样点位于送风风机的风机仓内。智能控制器端接的端接的能耗采集模块可将设备能耗包括电流值、电压值、功率值进行实时采集和累计。智能控制器端接的远程通信模块可将设备所有本地功能及数据实时传输到远程监控平台。智能控制器端接的空调联动模块可根据设定的程序要求控制空调启停可实现空调单机、多机、多机轮巡工作模式。智能控制器端接的火警联动模块可实现根据机房火警信号根据设定程序自动执行火警控制策略。智能控制器端接的空气质量监测模块可采用机房内硫化物等腐蚀性、有毒有害物质浓度，供智能控制器作为控制策略的判断依据。智能控制器端接的设备状态采集模块可实时采集系统各部件的工作状态。

由负压除尘进风通道11、净化送风通道12、曲面除尘板13、稳流除尘板14、负压吸尘孔15、送风稳流板16、积尘箱17、负压排尘风机18、送风风机23以及排尘管25组成的非物流阻挡式空气过滤模块，负责完成室外含尘空气的分离、浓缩、排出及洁净空气的输送等工作。进风通道的入口处设有进风电动密闭阀和电动扫尘器，进行开启控制。

负压除尘进风通道11和净化送风通道12的结构是由曲面除尘板13通过按照一定层间间隔上下位置进行叠装，每片曲面除尘板的间隔为1-10mm方式构成，而且曲面除尘板的安装方式按照一定斜度进行上下叠装，具体斜度为5-30度左右，具体角度方向为在负压除尘进风通道内曲面除尘板越向积尘箱垂直方向延伸。负压除尘进风通道和净化送风通道为竖直并排设置的一组。

设立在负压除尘进风通道11内的稳流除尘板14位于每个负压除尘进风通道中间位置，稳流除尘板为中空设计，中空的出口处与积尘箱是想通的。在稳流除尘板的板壁上设有多个负压吸尘孔用于在通过负压排尘风机的产生的负压在气流在负压除尘进风通道整个流程过程中吸除灰尘粒子。

曲面除尘板13为折弯板，其具有一定角度和在角度折弯点的二侧的长度比例，其角度为30-90度±5度，其折弯点长度比例为10～3:1，其中位于负压除尘进风通道侧的为10～3，在净化送风通道侧的为1。这样的角度可减少相邻曲面除尘板在气流由负压除尘进风通道流向净化送风通道过程中产生的扰流。

积尘箱17与负压除尘进风通道底部及稳流除尘板相通并与负压排尘风机进风口进行连接，作为整个灰尘粒子的浓缩排出通道。

积尘箱17有一定斜度，斜度值为10～60度左右。根据这个斜度积尘箱与负压排尘风机进风口连接位置距离负压除尘进风通道底部最远。该斜度可以保证所有负压除尘进风通道排出的浓缩灰尘对于负压排尘风机所输出的负压均衡。满足所有的负压除尘进风通道排尘压力趋向一致。

净化送风通道12内设有送风稳流板16，该装置安装在净化送风通道内中间位置用于隔断相邻曲面除尘板之间的气流。起到的作用是防止相邻气流相互干扰形成扰流。

送风风机23与负压排尘风机18之间的风量比为5～10:1～0.5，其中，送风风机风量比例为5～10，负压排尘风机风量比例为1～0.5。

对应发热设备设置的排热结构，集热罩27、排热风机28、排热通道29以及排热电动密闭阀30构成的排热结构，可安装在发热设备上部或排热量最大位置，通过集热罩作为热量收集装置，通过排热风机作为排热动力。通过排热通道将热量排出到室外。通过排热电动密闭阀在系统运行及关闭阶段作为室内外界面31的隔绝措施。

设备柜体24内在送风风机的上部依次预留了化学过滤段19、高效过滤段20、湿膜加湿段21以及表冷段22的安装位置，可根据不同应用场景配置不同的应用需求。

系统根据智能控制器所端接的各种功能模块，当室外自然冷源满足送入机房工作条件时，依次开启进风电动密闭阀、负压排尘风机、送风风机、排热电动密闭阀、排热风机并通过空调联动模块关闭空调系统进入节能工作模式，当自然冷源不满足机房制冷需要则按照上述控制次序关闭节能系统开启空调。

当节能系统开启后，室外的含尘空气在负压排尘风机和送风风机的负压牵引下通过室内外界面上的进风通道首先进入负压除尘进风通道内，在负压排尘风机的负压牵引下已很快速度向积尘箱流动，在流动过程中一部分灰尘粒子通过设立在负压除尘进风通道内的稳流除尘板上的负压吸尘孔排到积尘箱内，剩余的浓缩灰尘粒子气流通过负压除尘进风通道与积尘箱想通的接口进入积尘箱并通过负压排尘风机及与负压排尘风机相连接的排尘管排到室外。

同时洁净的气流以极低的流速和与排尘气流相反的方向，通过设置在负压除尘进风通道和净化送风通道界面上的多层曲面除尘板之间缝隙流入到净化送风通道内，并由送风风机送到机房内。从而实现净化后的自然冷源供冷节能工作。

本发明取消了原来的物理阻挡方式空气过滤段，采用独特结构对引入自然冷源中的灰尘粒子进行负压牵引、逆向分流、减速沉降、风机排尘等综合技术方式将引入的自然冷源中的灰尘粒子从空气中浓缩分离出来，并将浓缩后的含尘空气直接排出到室外或灰尘收集装置内。将净化后的自然冷源送到机房内进行制冷工作。采用这样方式可将引入的空气洁净度达到欧标G4级过滤洁净度以上。满足通信运营商对基站的洁净度要求。

采用该净化方式，设立了专用排尘风机，该风机具有小风量，大压力，大流速的优点，可以赋予灰尘粒子更大的重力加速度，有利于小质量灰尘粒子的分离，同时减少风量的损失。同时设立稳流除尘板实现了灰尘在流入过滤段后的全程负压排尘，同时减少气流在整个流程中产生扰流的情况。更加有利于灰尘粒子的分离。

在负压除尘通道和净化送风通道设立曲面除尘板，该除尘板的结构可以阻挡灰尘进入净化送风通道，同时该曲面除尘板的设计安装方式可以使灰尘要进入净化通道必须要克服排尘风机所赋予灰尘粒子的重力，还需要克服向上运动的重力作用。从而可以最大化阻挡灰尘进入净化送风通道。同时在曲面除尘板设有稳流结构，减少相邻曲面除尘板之间可能产生的扰流，从而减少不稳定气流对灰尘粒子的运动方向的影响。

在结构设计上使用了多层曲面除尘板叠装方式设计，从而可以组成多个过滤通道，使得空气流经曲面除尘板的流速下降到0.3-0.8米/秒，更加有利于灰尘粒子的去除。

采用了该发明的除尘方式后由于解决了物理阻挡式过滤的堵塞问题，使得整个系统在使用过程中，不受灰尘粒子浓度过高容易堵塞问题及由于堵塞造成的风量下降问题和由于堵塞造成的阻力增加后造成的风机效率不高的问题。

在设计上将能耗采集模块集成到智能控制器内，可对节能设备的自身能耗进行实时采集、存储并可以提供远程监控系统读取，应用于能耗精细管理的数据分析依据，并节能投资成本，不占用更多的远程通信通道。

采用了配有集热罩的排热单元，可以最大程度的贴近发热源进行安装，同时将发热量最大的气流排出机房，从而减少机房的制冷需求。减少节能设备自身能耗，提高节能效益。在设备内预留了化学过滤段、高效过滤段、湿膜加湿段、表冷段的安装位置，满足更多应用场景的应用的可能需要。

上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种自动除尘智能自然冷源节能系统，包括进风通道和排尘管，其特征在于：还包括负压排尘风机，所述负压排尘风机对应排尘管设置，所述进风通道和排尘管之间设有负压除尘进风通道和净化送风通道，所述负压除尘进风通道和净化送风通道通过一组曲面除尘板上下间隔叠装形成，所述负压除尘进风通道和净化送风通道的上端与进风通道相连，所述负压除尘进风通道和净化送风通道的下端与排尘管相连；

所述进风通道的入口处设有进风电动密闭阀和电动扫尘器；所述负压除尘进风通道内设有稳流除尘板，净化送风通道内设有送风稳流板，所述稳流除尘板上设有负压吸尘孔。

2.如权利要求1所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：还包括用于送风到机房的送风风机，所述送风风机位于负压除尘进风通道和净化送风通道及排尘管的下方。

3.如权利要求1所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：还包括积尘箱，所述积尘箱设在负压除尘进风通道和净化送风通道的下端与排尘管之间。

4.如权利要求1所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述一组曲面除尘板中的相邻曲面除尘板的间隔为1-10mm。

5.如权利要求1所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述曲面除尘板倾斜上下布置。

6.如权利要求1所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：还包括对应发热设备设置的排热结构，所述排热结构包括集热罩和排热风机以及排热通道。

7.如权利要求1所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：还包括控制器、温湿度采集模块、空气压力采集模块、能耗采集模块、远程通信模块、空调联动模块、火警联动模块、空气质量监测模块以及设备状态采集模块，所述温湿度采集模块、空气压力采集模块、能耗采集模块、远程通信模块、空调联动模块、火警联动模块、空气质量监测模块以及设备状态采集模块均与控制器相连。

8.如权利要求1所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述负压除尘进风通道和净化送风通道为竖直并排设置的一组。

9.如权利要求1所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述稳流除尘板设在负压除尘进风通道的中间位置。

10.如权利要求2所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述排尘管和送风风机之间设有化学过滤段和/或高效过滤段和/或湿膜加湿段和/或表冷段。

11.如权利要求1所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述送风风机与负压排尘风机之间的风量比为5～10:1～0.5。

12.如权利要求3所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述积尘箱的底部具有一定斜度，斜度值为10～60度。

13.如权利要求5所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述曲面除尘板的斜度为5-30度。

14.如权利要求5所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述曲面除尘板的倾斜角度为在负压除尘进风通道内曲面除尘板越向垂直方向延伸。

15.如权利要求5所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述曲面除尘板为折弯板。

16.如权利要求6所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述排热通道内设有排热电动密闭阀。

17.如权利要求15所述自动除尘智能自然冷源节能系统，其特征在于：所述曲面除尘板的折弯角度为25-95度，角度折弯点的两侧长度比例为10～3:1。

18.一种空气净化系统，其特征在于：所述空气净化系统包括以下净化步骤：

1)根据智能控制器所端接的各种功能模块，当室外自然冷源满足送入机房工作条件时，依次开启进风电动密闭阀、负压排尘风机、送风风机、排热电动密闭阀、排热风机并通过空调联动模块关闭空调系统进入节能工作模式，当自然冷源不满足机房制冷需要则按照上述控制次序关闭节能系统开启空调；

2)当节能系统开启后，室外的含尘空气在负压排尘风机和送风风机的负压牵引下通过室内外界面上的进风通道首先进入负压除尘进风通道内，在负压排尘风机的负压牵引下已很快速度向积尘箱流动，在流动过程中一部分灰尘粒子通过设立在负压除尘进风通道内的稳流除尘板上的负压吸尘孔排到积尘箱内，剩余的浓缩灰尘粒子气流通过负压除尘进风通道与积尘箱想通的接口进入积尘箱并通过负压排尘风机及与负压排尘风机相连接的排尘管排到室外；

3)洁净的气流和与排尘气流相反的方向，通过设置在负压除尘进风通道和净化送风通道界面上的多层曲面除尘板之间缝隙流入到净化送风通道内，并由送风风机送到机房内，从而实现净化后的自然冷源供冷节能工作。