CN109372567B - 一种施工隧道内降温系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种施工隧道内降温系统及方法，包括循环制冷单元、热交换单元和预警单元，循环制冷单元，包括循环动力装置和循环管道，循环管道内承载有制冷剂，循环动力装置为制冷剂在管道中循环提供动力；热交换单元，包括与循环管道连接的导热管，以及设置于降温系统外围的换气风机，导热管周围设置有风扇，且风扇的出风口处设置有能够改变冷空气输送方向的三维矢量喷口，使导热管周围产生的冷空气输送至指定方向；预警系统包括传感器，所述传感器设置于循环管道外侧，检测制冷剂的浓度，在制冷剂的浓度超过设定值时认为发生制冷剂泄漏，进行报警。
Description
技术领域
本发明涉及一种施工隧道内降温系统及方法。
背景技术
目前，隧道施工建设时并没有采用良好的降温措施，在炎热的夏季，尤其是南方地区，隧道内温度远高于外部环境气温。隧道内闷热潮湿，环境恶劣，给工作人员施工带来了极大的阻碍，增大了施工难度，降低了工作效率，进一步影响工程进度，延长了施工期。
因此，如何降低施工隧道内的温度，改善工作环境，是目前亟待解决的一个技术难题。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种施工隧道内降温系统及方法，本发明解决了施工隧道内温度过高，工作环境恶劣，工作效率低下的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种施工隧道内降温系统，包括循环制冷单元、热交换单元和预警单元，其中：
所述循环制冷单元，包括循环动力装置和循环管道，所述循环管道内承载有制冷剂，所述循环动力装置为制冷剂在管道中循环提供动力；
所述热交换单元，包括与循环管道连接的导热管，以及设置于降温系统外围的换气风机，所述导热管周围设置有风扇，且风扇的出风口处设置有能够改变冷空气输送方向的三维矢量喷口，使导热管周围产生的冷空气输送至指定方向；
所述预警系统包括传感器，所述传感器设置于循环管道外侧，检测制冷剂的浓度，在制冷剂的浓度超过设定值时认为发生制冷剂泄漏，进行报警。
进一步的，所述制冷剂为液态CO2，利用加压装置和制冷装置产生高压和低温，将吸热气化的CO2转换成液态。
进一步的，所述循环管道，采用同程式管路系统，单管串联的连接方式，管道将各组件串联，形成闭合循环回路，为液态CO2制冷剂循环提供通道，实现系统的循环运行。
进一步的，所述导热管为铜管，以蛇形线方式或之字形方式布设，能够使液态CO2制冷剂与周围环境进行充分地热量交换。
进一步的，所述换气风机设置于循环管道布设区域以外的地方，能够吸入周围环境的热空气至降温系统内进行换热降温。
进一步的，所述循环管道周围设置有风扇，将循环管道和导热管产生的冷空气向周围环境输送。
进一步的，所述三维矢量喷口安装于风扇出口上，与风扇出口无缝对接；喷口与风扇出口通过圆珠滚动轴承连接，风扇出口与轴承外圈相连，喷口与轴承内圈相连。喷口通过轴承内圆珠滚动体滚动，实现三维方向超过90°的无障碍旋转，从而将冷风定向输送到工作人员身边。
进一步的，所述传感器为CO2浓度传感器，感知浓度范围为0-2000ppm，当隧道内CO2浓度超过3％时，进行报警。
基于上述系统的工作方法，包括以下步骤：
启动降温系统后，循环动力装置提供动力，将液态CO2制冷剂经循环管道输送至导热管；
液态CO2制冷剂在导热管中流动，能够使制冷剂与周围环境进行充分地热量交换，液态CO2气化，并在周围产生冷空气，同时，换气风机将热空气吸入吸热装置内，完成持续热交换；
运转风扇，将冷空气经三维矢量喷口定向输送至指定位置，实现降温；
将吸热气化的CO2转换成液态，循环产生液态CO2制冷剂，实现循环不间断降温。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
采用全自动施工隧道内降温系统，该系统以液态CO2为制冷剂，能循环使用且环保无污染。系统将冷空气定向地输送至隧道工作人员旁边，显著的降低了施工隧道的环境温度，尤其是炎热的夏季，解决了隧道内温度过高的难题。该系统贯彻以人为本的设计理念，改善了施工人员的工作环境，提高了工作效率，保证了施工的正常进度。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明的结构组成示意图。
图2是本发明的组成装置示意图。
其中，1.施工隧道内降温系统，2.循环制冷系统，3.热交换系统，4.预警系统，5.加压装置，6.制冷装置，7.循环动力装置，8.循环管道，9.吸热装置，10. 换气风机，11.大功率风扇，12.三维矢量喷口，13.CO2浓度传感器；
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
如图1、2所示，一种施工隧道内降温系统1，包括循环制冷系统2、热交换系统3和预警系统4三部分。循环制冷系统2包括加压装置5、制冷装置6、循环动力装置7和循环管道8；热交换系统3包括吸热装置9、换气风机10、大功率风扇11和三维矢量喷口12；预警系统4由CO2浓度传感器13构成。
加压装置5和制冷装置6能够产生高压、低温，将吸热气化的CO2转换成液态；制冷装置能够将温度降低至-19℃以下，从而使吸热气化的CO2转换成液态，产生液态CO2制冷剂；加压装置以压缩机将气态CO2吸入，并加压至 2.3MPa以上，随后输送至制冷装置。
循环动力装置7能够给液态CO2制冷剂在管道中循环提供动力；循环动力装置以循环泵的形式为液态CO2制冷剂循环提供动力，并将制冷剂输送至吸热装置；
循环管道8能够为液态CO2制冷剂提供循环通道；循环管道，采用规格为DN100的X80高强度流体钢管，管道将系统各部分串联，为液态CO2制冷剂提供循环通道，实现系统的循环运行；
吸热装置9能够使液态CO2制冷剂与周围环境充分接触完成热交换，吸收热量气化，产生冷空气；吸热装置采用直径54.1mm、壁厚1.8mm的铜管，以蛇形线方式布设，能够使液态CO2制冷剂与周围环境进行充分地热量交换；
换气风机10能够吸入周围环境的热空气至降温系统内进行换热降温；换气风机10功率为280W，能够将足够的热空气吸入到降温系统进行热交换降温；
大功率风扇11能够将吸热装置产生冷空气向周围环境输送；大功率风扇11功率为300W，能够保证输出足量的冷风，达到预设降温效果；
三维矢量喷口12能够改变冷空气输送方向，能够360°无障碍调节方向，将冷风定向输送至工作人员身边，完成降温；
CO2浓度传感器，感知浓度范围为0-2000ppm，当隧道内CO2浓度超过3％时，发出警报提示工作人员。
一种施工隧道内降温系统及方法的实施过程，包括以下步骤：
步骤1：启动降温系统1后，循环动力装置7提供动力，将液态CO2制冷剂经循环管道8输送至吸热装置9。
步骤2：液态CO2制冷剂在吸热装置9的蛇形铜管中流动，能够使制冷剂与周围环境进行充分地热量交换，液态CO2气化，并在周围产生冷空气。同时，换气风机10将热空气吸入吸热装置9内，完成持续热交换。
步骤3：大功率风扇11运转，将冷空气经三维矢量喷口12定向输送至隧道工作人员附近，实现降温。
步骤4：加压装置5将气态CO2吸入，并加压至2.3MPa以上，随后高压气态CO2进入制冷装置6，并降温至-19℃以下，从而使吸热气化的CO2转换成液态，产生液态CO2制冷剂。
步骤5：重复步骤1至步骤4，降温系统1循环运行，持续降低隧道内环境温度。
步骤6：如果出现CO2泄露，CO2浓度传感器13测得隧道内CO2浓度超过3％时，预警系统4发出警报提示工作人员。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种施工隧道内降温系统，其特征是：包括循环制冷单元、热交换单元和预警单元，其中：
所述循环制冷单元，包括循环动力装置和循环管道，所述循环管道内承载有制冷剂，所述循环动力装置为制冷剂在管道中循环提供动力；
所述循环管道，采用同程式管路系统，单管串联的连接方式，管道将各组件串联，形成闭合循环回路，为液态CO2制冷剂循环提供通道，实现系统的循环运行；
所述热交换单元，包括与循环管道连接的导热管，以及设置于降温系统外围的换气风机，所述导热管周围设置有风扇，且风扇的出风口处设置有能够改变冷空气输送方向的三维矢量喷口，使导热管周围产生的冷空气输送至指定方向；
所述预警系统包括传感器，所述传感器设置于循环管道外侧，检测制冷剂的浓度，在制冷剂的浓度超过设定值时认为发生制冷剂泄漏，进行报警；
导热管采用铜管，以蛇形线方式布设，使液态CO2制冷剂与周围环境充分接触完成热交换，吸收热量气化，产生冷空气，换气风机将周围足够的热空气吸入到降温系统进行热交换降温；风扇将吸热装置产生冷空气向周围环境输出足量的冷风；三维矢量喷口改变冷空气输送方向，360°无障碍调节方向，将冷风定向输送至工作人员身边。
2.如权利要求1所述的一种施工隧道内降温系统，其特征是：所述制冷剂为液态CO2，利用加压装置和制冷装置产生高压和低温，将吸热气化的CO2转换成液态。
3.如权利要求1所述的一种施工隧道内降温系统，其特征是：所述换气风机设置于循环管道布设区域以外的地方，能够吸入周围环境的热空气至降温系统内进行换热降温。
4.如权利要求1所述的一种施工隧道内降温系统，其特征是：所述循环管道周围设置有风扇，将循环管道和导热管产生的冷空气向周围环境输送。
5.如权利要求1所述的一种施工隧道内降温系统，其特征是：所述三维矢量喷口安装于风扇出口上，与风扇出口无缝对接；喷口与风扇出口通过圆珠滚动轴承连接，风扇出口与轴承外圈相连，喷口与轴承内圈相连；喷口通过轴承内圆珠滚动体滚动，实现三维方向超过90°的无障碍旋转。
6.如权利要求1所述的一种施工隧道内降温系统，其特征是：所述传感器为CO2浓度传感器，感知浓度范围为0-2000ppm，当隧道内CO2浓度超过3％时，进行报警。
7.基于如权利要求2-6中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：包括以下步骤：
启动降温系统后，循环动力装置提供动力，将液态CO2制冷剂经循环管道输送至导热管；
液态CO2制冷剂在导热管中流动，能够使制冷剂与周围环境进行充分地热量交换，液态CO2气化，并在周围产生冷空气，同时，换气风机将热空气吸入吸热装置内，完成持续热交换；
运转风扇，将冷空气经三维矢量喷口定向输送至指定位置，实现降温；
将吸热气化的CO2转换成液态，循环产生液态CO2制冷剂，实现循环不间断降温。
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