CN109297342B - 综合管廊电缆降温及热回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种综合管廊电缆降温及热回收系统，包括：供水管道、回水管道、循环泵、热泵；其中，循环泵、供水管道、回水管道、热泵依次连接，热泵还与循环泵连接，热泵还与外部的用水设备连接；供水管道布置于电缆上，供水管道、电缆、回水管道共同敷设于电缆支架上；供水管道用于通过其中的水吸收电缆散出的热量来降低电缆的温度；回水管道用于将所述供水管道中的水输送至所述热泵；热泵用于将所述供水管道中的水的一部分传输至外部的用水设备，将剩余部分的水输送至所述循环泵；循环泵用于将剩余部分的水回注至所述供水管道。该方案可以控制电缆的温度，且能够有效的对电缆散出的热量进行回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及综合管廊技术领域，特别涉及一种综合管廊电缆降温及热回收系统。
背景技术
综合管廊技术作为管线敷设形式得到了广泛的关注，在各国都有很成熟高压、超高压电缆入廊的案例，特别我国综合管廊建设近年来发展迅猛，大量电缆纳入综合管廊。然而电缆在正常工作时散出大量热量，集聚在相对封闭的管廊内部，如不采取有效的散热措施则可能造成载流量降低、电缆寿命缩短、线路故障乃至火灾。目前通常的做法是采用自然通风或机械通风散热。自然通风散热效果差、管廊内部温度相对较高，且部分盲袋区域无法散热；机械通风方式在消耗大量电能的同时，将电缆散出的热量直接排至室外，不仅造成热量的浪费，且对环境造成极大的噪声污染。
发明内容
本发明实施例提供了一种综合管廊电缆降温及热回收系统，可以控制电缆的温度，且能够有效的对电缆散出的热量进行回收利用。
该综合管廊电缆降温及热回收系统包括：供水管道、回水管道、循环泵、热泵；
其中，所述供水管道的一端与所述循环泵的一端连接，所述供水管道的另一端与所述回水管道的一端连接，所述回水管道的另一端与所述热泵的进水口连接，所述热泵的第一出水口与所述循环泵的另一端连接，所述热泵的第二出水口与外部用水设备连接；
所述供水管道布置于电缆上，所述供水管道、所述电缆、所述回水管道共同敷设于电缆支架上；
所述供水管道用于：通过其中的水吸收电缆散出的热量来降低电缆的温度；
所述回水管道用于：将所述供水管道中的水输送至所述热泵；
所述热泵用于：将所述供水管道中的水的一部分传输至外部用水设备，将剩余部分的水输送至所述循环泵；
所述循环泵用于：将剩余部分的水回注至所述供水管道。
在本发明实施例中，在电缆外布置供水管道，通过供水管道内的水吸收电缆散出的热量来降低电缆的温度，通过回水管道将供水管道中的水输送至热泵，通过热泵可以将受热后的水的一部分传输至外部用水设备，这样能够有效的对电缆散出的热量进行回收利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明实施例提供的一种综合管廊电缆降温及热回收系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种供水管道、回水管道和电缆的安装位置示意图；
图3是本发明实施例提供的一种供水主干管、多条供水管、回水管道、分配阀的安装位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，提供了一种综合管廊电缆降温及热回收系统，如图1所示，该综合管廊电缆降温及热回收系统包括：供水管道(包括供水主干管5和多条供水管2，如图3所示)、回水管道3、循环泵6、热泵9；
其中，所述供水管道的一端与所述循环泵6的一端连接，所述供水管道的另一端与所述回水管道3的一端连接，所述回水管道3的另一端与所述热泵9的进水口连接，所述热泵9的第一出水口与所述循环泵6的另一端连接，所述热泵9的第二出水口与外部用水设备(未在图1中画出)连接；
所述供水管道中的多条供水管2布置于电缆1上，并敷设于电缆支架上，具体可以是供水管2与电缆绑扎后敷设于电缆支架上，所述回水管道也敷设于电缆支架上，如图2所示；
所述供水管道用于：通过其中的水吸收电缆散出的热量来降低电缆的温度；
所述回水管道3用于：将所述供水管道中的水输送至所述热泵9；
所述热泵9用于：将所述供水管道中的水的一部分传输至外部用水设备，将剩余部分的水输送至所述循环泵6；
所述循环泵6用于：将剩余部分的水回注至所述供水管道。
整个综合管廊电缆降温及热回收系统可以安装在综合管廊通风夹层内。
在本发明实施例中，如图3所示，所述供水管道包括供水主干管5和多条供水管2，其中所述供水主干管5的一端与所述循环泵6的一端(如图1所示，图3中未画出循环泵6)连接，所述供水主干管5的另一端分别连接多条供水管2的一端，所述多条供水管2的另一端与所述回水管道3的一端连接。
如图1和3所示，当敷设的高压电缆回数较多时，也可在各供水管2处设置分配阀4，通过调整各阀门开度更加有针对性的对各回电缆进行降温。具体的，就是将分配阀4安装于所述多条供水管2中每条供水管的一端或两端。
为了能够迅速的降低电缆1的温度，多条供水管2采用阻燃碳素纤维管，其导热性能良好。回水管道3采用SPVC管，SPVC(悬浮法聚氯乙烯)是采用普通悬浮聚合生产，主要用于生产各种软制品、管材和型材硬制品等。供水管2采用阻燃碳素纤维管、回水管道3内水量较大，其本身均不存在火灾危险性。一旦发生较严重的火灾事故，高温火焰会将管线灼伤，其可在舱室内电缆断电的前提下对自动灭火系统进行有益的补充。实际当中，可根据管廊内敷设电缆的实际情况和项目资金情况选择给水管道材质，项目资金相对充裕，电缆数量相对较多的项目可选用阻燃碳素纤维材质管材，否则可选用传热性较好的金属管材。
循环泵6可以采用高效节能静音泵，静音水泵是指噪音极小的微型水泵。微型水泵都具备一进一出的抽水口、排水口各一个，并且在进口处能够持续形成真空或负压；排水口处形成较大输出压力；工作介质为水或液体；体积小巧的一种仪器。
热泵9的泵电机采用高效变频电机。热泵能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能。
实际当中，管廊内通常敷设有多回电缆，如果每回电缆选用一套热泵、一组给水回水管道则造价较高，施工不方便、效率较低，因此各回电缆吸热管的回水管道可根据实际需要合并，热泵、循环泵也可合并，这样整个系统的工程量将大大减小，系统效率也将提高。
该综合管廊电缆降温及热回收系统具体的工作过程是：来自循环系统的冷水从供水主干管5流至供水管2，供水管2能够迅速降低电缆1的温度，水受热后经回水管道3流至热泵9。热泵9根据终端用户的需要将低温位热能通过消耗少量电能提升至高温位热能，为用户提供空调冷(热)水、取暖热水或生活温水。经热泵9吸收后的循环水温度大大降低，然后再经循环泵6回注至供水主干管5进行下一循环。
在本发明实施例中，在水流经供水管道和回水管道3时，管道内会存在气体，为了避免管道气堵，该综合管廊电缆降温及热回收系统还可以包括排气阀8，安装于所述循环泵6和所述热泵9之间。
具体的，排气阀8还应在各管道相对高点处设置，因为管道在管廊内敷设需要随管廊纵断起伏，在起伏高点处设置排气阀可以避免因气体聚集影响管道内液体流动。
经过多次的循环，经过热泵9多次给用户供空调冷(热)水、取暖热水或生活温水，会使得供水管道和回水管道3内的循环水量减少导致不足，因此，该综合管廊电缆降温及热回收系统还可以包括补水阀7，安装于所述循环泵6和所述热泵9之间，与外部供水设备连接。因供水管道和回水管道3这些主要管道采用的不是碳素纤维就是PVC材质，其耐腐蚀、抗酸、抗碱等性能优越，管壁不易结垢，因此循环水可直接采用自来水。
另外，该综合管廊电缆降温及热回收系统可以同时包括补水阀7和排气阀8，安装于所述循环泵6和所述热泵9之间。
在本发明实施例中，该综合管廊电缆降温及热回收系统还可根据具体项目的实际需要采用PLC系统进行自动控制，也就是说该综合管廊电缆降温及热回收系统可以包括控制器(PLC，Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)，还需要包括温度检测设备(可以采用红外线测温设备或感温光纤)，其中，控制器分别与温度检测设备、循环泵6和热泵9连接，温度检测设备安装于电缆1上。控制器可以安装于配电间内。所述温度检测设备用于：采集电缆温度信号，将所述电缆温度信号传送至所述控制器；所述控制器用于：根据所述电缆温度信号控制所述循环泵和所述热泵工作。
具体的，该综合管廊电缆降温及热回收系统还可以包括：变频器，分别与所述控制器和所述循环泵6连接；所述控制器具体用于：根据所述电缆温度信号控制所述变频器来调节所述循环泵6的转速，以控制循环水的流速。
控制器和热泵9采用网络通讯形式，控制热泵的工作状态。
具体的，控制器具体用于：
当所述电缆温度信号低于第一预设温度时，控制所述循环泵6和所述热泵9停止工作；
当所述电缆温度信号高于第一预设温度且低于第二预设温度时，通过变频器调节所述循环泵中的循环水流速，调节所述热泵的进出水温差，满足热泵效率最高；该条件下追求的是热泵效率最高，尽可能回收更多的热量，热泵效率与进出水温差、流量有函数关系，因此，在保证热泵的二次侧(即与外部用水设备连接处)出水温度恒定的前提下，调节热泵的进出口温差(与回水管道3连接处为进口，与循环泵6连接处为出口)和循环泵中的循环水流量可使热泵保持高效率运行。
当所述电缆温度信号高于第二预设温度且低于第三预设温度时，通过变频器调节所述循环泵中的循环水流速和热泵工作状态，以使电缆温度降低，向中控室发送报警信号；该条件下追求的是尽快降低电缆温度，以保证电缆安全运行，而不是再以热回收为系统运行目的。
当所述电缆温度信号高于第三预设温度时，则在最大降温工作模式下，向中控室发送故障信号，令中控室切断相应电缆回路。
其中，第一预设温度、第二预设温度和第三预设温度需根据具体项目确定。
在本发明实施例中，该综合管廊电缆降温及热回收系统还可以包括：报警设备，与所述控制器连接；
所述控制器还用于：当所述电缆温度信号高于第二预设温度且低于第三预设温度时，生成报警信号；
所述报警设备用于：根据所述报警信号进行报警。
综上所述，采用本发明提出的综合管廊电缆降温及热回收系统进行电缆降温具有如下有益效果：
1)本发明提出的综合管廊电缆降温及热回收系统采用水冷对综合管廊内电缆进行外部冷却，电缆温升受到限制，综合管廊舱室内温度大大降低，通风设备仅在人员进入时工作，平时无需开启。
2)采用热泵对综合管廊内电缆发热的热能进行回收，可供综合管廊沿线用户使用，也可根据用户用冷、用热的性质调整热泵使其更加匹配用户的用冷(热)习惯。
3)可根据不同工况，在控制器中预先设定温度调节电缆散热和热泵回收热量之间的优先级，在满足安全的前提下使热回收效益最大化。
4)给水管线采用阻燃碳素纤维材料，提高换热效率；回水管道内水量较大，其本身均不存在火灾危险性。一旦发生较严重的火灾事故，高温火焰将管线灼伤，其可在舱室内电缆断电的前提下对自动灭火系统进行有益的补充。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，包括：供水管道、回水管道、循环泵、热泵；
其中，所述供水管道的一端与所述循环泵的一端连接，所述供水管道的另一端与所述回水管道的一端连接，所述回水管道的另一端与所述热泵的进水口连接，所述热泵的第一出水口与所述循环泵的另一端连接，所述热泵的第二出水口与外部用水设备连接；
所述供水管道布置于电缆上，所述供水管道、所述电缆、所述回水管道共同敷设于电缆支架上；
所述供水管道用于：通过其中的水吸收电缆散出的热量来降低电缆的温度；
所述回水管道用于：将所述供水管道中的水输送至所述热泵；
所述热泵用于：将所述供水管道中的水的一部分传输至外部用水设备，将剩余部分的水输送至所述循环泵；
所述循环泵用于：将剩余部分的水回注至所述供水管道；
还包括：控制器和温度检测设备；
其中，所述控制器分别与所述温度检测设备、所述循环泵和所述热泵连接，所述温度检测设备安装于所述电缆上；
所述温度检测设备用于：采集电缆温度信号，将所述电缆温度信号传送至所述控制器；
所述控制器用于：根据所述电缆温度信号控制所述循环泵和所述热泵工作；
还包括：变频器，分别与所述控制器和所述循环泵连接；
所述控制器具体用于：根据所述电缆温度信号控制所述变频器来调节所述循环泵的转速，以控制循环水的流速；
所述控制器还具体用于：
当所述电缆温度信号低于第一预设温度时，控制所述循环泵和所述热泵停止工作；
当所述电缆温度信号高于第一预设温度且低于第二预设温度时，通过变频器调节所述循环泵中的循环水流速，调节所述热泵中的进出水温差，满足热泵效率最高；
当所述电缆温度信号高于第二预设温度且低于第三预设温度时，通过变频器调节所述循环泵中的循环水流速和热泵工作状态，以使电缆温度降低，向中控室发送报警信号；
当所述电缆温度信号高于第三预设温度时，向中控室发送故障信号。
2.如权利要求1所述的综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，所述供水管道包括供水主干管和多条供水管，其中所述供水主干管的一端与所述循环泵的一端连接，所述供水主干管的另一端分别连接多条供水管的一端，所述多条供水管的另一端与所述回水管道的一端连接。
3.如权利要求1或2所述的综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，所述供水管道采用阻燃碳素纤维管，所述回水管道采用悬浮法聚氯乙烯SPVC管。
4.如权利要求1所述的综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，所述循环泵采用静音泵，所述热泵的电机采用变频电机。
5.如权利要求1所述的综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，还包括：排气阀，安装于所述循环泵和所述热泵之间；
所述排气阀用于：排出所述供水管道和所述回水管道的气体。
6.如权利要求1所述的综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，还包括：补水阀，安装于所述循环泵和所述热泵之间，与外部供水设备连接；
所述补水阀用于：在所述供水管道和所述回水管道内的水量不足时，通过外部供水设备向所述供水管道和所述回水管道补充循环水。
7.如权利要求1所述的综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，还包括：排气阀和补水阀；
其中，所述排气阀和所述补水阀分别安装于所述循环泵和所述热泵之间；
所述排气阀用于：排出所述供水管道和所述回水管道的气体；
所述补水阀用于：在所述供水管道和所述回水管道内的水量不足时，通过外部供水设备向所述供水管道和所述回水管道补充循环水。
8.如权利要求2所述的综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，还包括：分配阀，安装于所述多条供水管中每条供水管的一端或两端，通过调整所述分配阀的开度来调节进入所述每条供水管中的水量。
9.如权利要求1所述的综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，还包括：报警设备，与所述控制器连接；
所述控制器还用于：当所述电缆温度信号高于第二预设温度且低于第三预设温度时，生成报警信号；
所述报警设备用于：根据所述报警信号进行报警。
10.如权利要求1所述的综合管廊电缆降温及热回收系统，其特征在于，所述温度检测设备为红外线测温设备或感温光纤。
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