CN113196426A - 包括热交换器系统的静电装置组件 - Google Patents

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Abstract

一种静电装置组件，其包括：静电装置(2)；热交换器系统，其包括适于通过将热量传递到环境空气中来冷却静电装置(2)的第一热交换器(41)和适于从静电装置(2)回收热量的第二热交换器(42)；流动通道(6)，其适于为室外空气与第一热交换器(41)之间的气流提供路径；传感器系统，其适于提供与静电装置(2)有关的温度信息；控制系统(CTRL)，其适于基于传感器系统提供的信息控制热交换器系统。热交换器系统还包括适于调节流动通道(6)的表面积的开闭装置(8)，该控制系统(CTRL)适于在打开状态和闭合状态之间控制开闭装置(8)。

Description

包括热交换器系统的静电装置组件
技术领域
本发明涉及一种静电装置组件，其包括静电装置、适于冷却静电装置的第一热交换器和适于从静电装置回收热量以供利用的第二热交换器。这里的静电装置包括变压器或电感器。
背景技术
本领域已知通过为静电装置组件提供适于在静电装置和第一热交换器之间传送冷却剂的可调节冷却泵和/或适于在室外空气和第一热交换器之间提供气流的可调节冷却风扇来调节静电装置的冷却。
与上述静电装置组件相关的缺点之一是可调节冷却泵和/或可调节冷却风扇使静电装置组件成为复杂且昂贵的组件，并且冷却泵和/或冷却风扇增加了静电装置组件的能耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种静电装置组件，以减轻上述缺点。本发明的目的通过一种静电装置组件来实现，所述静电装置组件的特征在于独立权利要求中所述的内容。在从属权利要求中公开本发明的优选实施例。
本发明基于为静电装置组件提供适于调节室外空气和第一热交换器之间的气流的可调节开闭装置的构思。
本发明的静电装置组件的优点在于，第一热交换器的冷却功率调节范围广，开闭装置无论处于高风量状态还是低风量状态都不需要能量来运行。本发明的静电装置组件简单且成本低廉。通过改装开闭装置和其他必要的部件能够将现有的静电装置组件转换成根据本发明的静电装置组件。
在一实施例中，静电装置组件的控制系统适于通过控制开闭装置将静电装置的温度保持在狭窄的温度范围内。
附图说明
下面将参考附图通过优选实施例更详细地描述本发明，在所述附图中：
图1示出了根据本发明实施例的静电装置组件，静电装置组件的开闭装置处于开闭装置的打开状态和闭合状态之间的中间状态；
图2示出了图1的静电装置组件，其中开闭装置处于打开状态；
图3示出了图1的静电装置组件，其中开闭装置处于闭合状态；和
图4示出了图1的静电装置组件的一部分的轴测投影。
具体实施方式
图1示出了静电装置组件，其包括静电装置2、热交换器系统、用于环境空气连接的流动通道6、适于提供与静电装置2和热交换器系统相关的信息的传感器系统以及控制系统CTRL，所述控制系统CTRL适于基于由传感器系统提供的信息来控制热交换器系统。静电装置组件是位于固定位置上的固定组件。热交换器系统包括第一热交换器41、第二热交换器42、开闭装置8和热回收泵3。
图1的静电装置2是三相变压器。在替代实施例中，静电装置是单相或多相装置。在一实施例中，静电装置包括电感器。在一般情况下，根据本发明的静电装置组件包括具有至少一个绕组的绕组系统。
静电装置2包括壳体21和具有初级绕组和次级绕组的绕组系统。静电装置2适于在初级绕组和次级绕组之间传递电能。绕组系统位于壳体21的冷却剂空间内，该冷却剂空间包括与绕组系统导热连接的冷却剂。冷却剂包括油。在另一个实施例中，冷却剂包括其他非导电的液体，例如酯。
热交换器系统适于从冷却剂中去除热量，从而冷却绕组系统。第一热交换器41适于通过将热量传递到环境空气中来冷却冷却剂。第一热交换器41是液体﹣空气热交换器。第二热交换器42适于从冷却剂回收热量以供利用。第二热交换器42是液体﹣液体热交换器。在替代实施例中，第二热交换器是液体﹣空气热交换器。第一热交换器41和第二热交换器42都与壳体21的冷却剂空间流体连接。
流动通道6适于为室外空气和第一热交换器41之间的气流提供路径。开闭装置8适于调节流动通道6的表面积以调节室外空气和第一热交换器41之间的气流。控制系统CTRL适于通过控制开闭装置8的电动机在图2所示的打开状态和在图3所示的闭合状态之间控制开闭装置8。
在闭合状态下，流动通道6的表面积小于在打开状态下的表面积。换句话说，与在打开状态中相比，在闭合状态中，开闭装置8覆盖第一热交换器41的更大部分。打开状态比闭合状态提供更多的冷却功率。
流动通道6中的气流适于仅通过自然对流发生。此外，壳体21的冷却剂空间和第一热交换器41之间的冷却剂流动适于仅通过自然对流发生。在替代实施例中，静电装置组件包括适于增加流动通道中的气流的低功率风扇和适于增加壳体的冷却剂空间和第一热交换器之间的冷却剂流的低功率泵。
流动通道6包括侧部区段62和顶部区段64。侧部区段62位于第一热交换器41的一侧，使得第一热交换器41沿着水平方向位于侧部区段62和壳体21之间。侧部区段62适于为在室外空气和第一热交换器41之间的水平气流提供路径。顶部区段64位于第一热交换器41的正上方并且适于为在第一热交换器41和室外空气之间的竖直气流提供路径。
顶部区段64的表面积等于在水平面上限定的第一热交换器41的表面积，使得在开闭装置8的打开状态下，开闭装置8和第一热交换器41在水平面上的投影不重叠。换句话说，开闭装置8在其打开状态下允许空气从第一热交换器41向上完全不受阻碍地流向室外空气。在替代实施例中，在水平面上限定的顶部区段的表面积是水平面上限定的第一热交换器的表面积的至少75％。
在开闭装置8的闭合状态下，第一热交换器41基本上与室外空气隔离，使得室外空气和第一热交换器41之间基本不存在用于气流的路径。这意味着在开闭装置8的闭合状态下，在室外空气和第一热交换器41之间基本不存在用于气流的有意路径，而且所有这些路径(如果有的话)都是由制造公差和材料粗糙度造成。
在替代实施例中，对应于闭合状态的流动通道的表面积比对应于打开状态的流动通道的表面积小至少90％。在另一替代实施例中，对应于闭合状态的流动通道的表面积比对应于打开状态的流动通道的表面积小至少75％。在另一替代实施例中，对应于闭合状态的流动通道的表面积比对应于打开状态的流动通道的表面积小至少50％。基本上，在新组件中比在改装组件中更容易实现高百分比。
静电装置组件还包括限制壁装置10，其适于限制室外空气和第一热交换器41之间的气流。限制壁装置10包括第一侧壁、第二侧壁和底壁。第一侧壁与第二侧壁为相互间隔开的竖直且相互平行的壁。第一热交换器41位于第一侧壁与第二侧壁之间。底壁为连接第一侧壁与第二侧壁的水平壁。底壁位于第一热交换器41下方。
第一侧壁、第二侧壁及底壁靠近第一热交换器41。第一热交换器41与第一侧壁、第二侧壁和底壁中的每一个之间的距离小于0.5m。在替代实施例中，第一热交换器与第一侧壁和第二侧壁中的每一个之间的距离小于1.0m。
第一侧壁、第二侧壁和底壁中的每一个均由既能阻挡气流又能阻挡热辐射的材料制成。在替代实施例中，限制壁装置10包括绝热材料。
开闭装置8具有在其打开状态和闭合状态之间的多个中间状态。在图1中，开闭装置8处于中间状态。开闭装置8包括由能够阻挡气流和热辐射的材料制成的单个卷动开闭装置82。在替代实施例中，开闭装置包括绝热材料。
图4示出了卷动开闭装置82的宽度等于第一侧壁和第二侧壁之间的距离。在开闭装置8的闭合状态下，在卷动开闭装置82的侧边缘与第一侧壁和第二侧壁之间没有用于气流的有意路径。
在开闭装置8的打开状态下卷动开闭装置82所围绕的轴是位于第一热交换器41上方并且在水平方向上与第一热交换器41间隔开的水平轴。当开闭装置8从闭合状态向打开状态转变时，首先露出流动通道6的侧部区段62，随后露出顶部区段64。
在替代实施例中，开闭装置包括至少一个开闭元件，该至少一个开闭元件包括至少一个卷动开闭装置和/或至少一个百叶窗。在一实施例中，图1的静电装置组件的第一侧壁和第二侧壁被相应的开闭元件代替。
在开闭装置8的闭合状态下，第一热交换器41和卷动开闭装置82之间的距离小于0.5m。在替代实施例中，当开闭装置处于其闭合状态时，第一热交换器和开闭装置之间的距离小于1.0m。
开闭装置8适于与壳体21的第一侧壁、第二侧壁、底壁和端壁219配合，以为了提供开闭装置8的闭合状态，在该闭合状态中第一热交换器41与室外空气基本隔离。壳体21的第一侧壁、第二侧壁、底壁和端壁219为固定壁，仅开闭装置8适于调节第一热交换器41的冷却功率。
在替代实施例中，固定壁比图1至图4中所示的实施例中的固定壁少。在一实施例中，底壁被省略。
流动通道6由开闭装置8、限制壁装置10和壳体21的端壁219限定。在替代实施例中，流动通道由开闭装置和限制壁装置限定，其中，限制壁装置包括后壁，该后壁是连接第一侧壁和第二侧壁并且位于第一热交换器和静电装置之间的固定竖直壁。
在一般情况下，对应于闭合状态的第一热交换器的冷却功率比对应于打开状态的第一热交换器的冷却功率低至少50％。根据实施例，冷却功率的这种降低可以通过流动通道的表面积的相对小的变化来实现。
在一实施例中，第一热交换器包括热交换器堆，该热交换器堆具有多个彼此相邻堆叠的基本上平面的热交换器元件，使得由热交换器元件限定的平面是竖直的。在所述实施例中，仅通过减少热交换器元件之间的气流就可以大大降低第一热交换器的冷却功率。所述减少可以通过在热交换器元件之间设置的百叶窗来实现。还应该注意的是，为了减少热交换器元件之间的竖直气流，在热交换器堆上方或下方提供一个百叶窗基本上就足够了。类似地，为了减少热交换器元件之间的水平气流，在热交换器堆的一侧提供一个百叶窗基本上就足够了。
传感器系统包括适于提供与静电装置2的温度有关的信息的温度传感器以及适于提供与第二热交换器42的热需求有关的信息的热需求传感器542。温度传感器包括适于提供与绕组系统的温度有关的信息的绕组温度传感器523和适于提供与冷却剂温度有关的信息的冷却剂温度传感器525。
热回收泵3适于在冷却剂空间和第二热交换器42之间传送冷却剂。控制系统CTRL适于基于由传感器系统提供的信息控制热回收泵3和开闭装置8。控制系统CTRL适于通过控制开闭装置8转向打开状态并通过增加热回收泵3的转速来增加静电装置2的冷却。控制系统CTRL适于通过控制开闭装置8转向闭合状态并且通过降低热回收泵3的转速而减少静电装置2的冷却。
在一实施例中，热回收泵被省略。在所述实施例中，控制系统适于通过控制开闭装置转向打开状态来增加静电装置的冷却。控制系统适于通过控制开闭装置转向闭合状态来减少静电装置的冷却。
冷却剂越热，第二热交换器42可以回收的热量就越多。在第二热交换器42需要热量并且热回收泵3正在运行的情况下，控制系统CTRL适于将开闭装置8保持在闭合状态，除非静电装置2的温度升高到高于普通运行状态允许的温度。
在一实施例中，第二热交换器位于建筑物内部，并且利用由第二热交换器回收的热量来加热建筑物。在替代实施例中，由第二热交换器回收的热量用于生产热水。
控制系统CTRL具有等温运行状态，在等温运行状态中，控制系统CTRL适于将静电装置2的温度保持在有利的温度范围内，其中与静电装置2的温度有关的信息由温度传感器中的至少一个提供。有利的温度范围为远离静电装置2的最高允许温度的较窄温度范围。在一实施例中，有利的温度范围的宽度为10℃。在另一个实施例中，有利的温度范围的宽度小于或等于20℃。
控制系统CTRL的等温运行状态减少了维护需求。静电装置2的温度变化从环境空气中吸取水分，因此通过降低温度变化减少了更换静电装置2的干燥材料的需要。
控制系统CTRL还具有热回收操作状态，在热回收操作状态中，控制系统CTRL适于优化第二热交换器42的热回收。在热回收操作状态下，控制系统CTRL适于将静电装置2的温度保持在比有利的温度范围更宽的热回收温度范围内。
控制系统CTRL的工作状态适于由静电装置组件的操作人员选择。在替代实施例中，控制系统适于基于至少一个预定条件自动选择其操作状态。
在一个实施例中，热回收温度范围只有一个上限，该上限小于或等于静电装置的最大允许温度。在替代实施例中，热回收温度范围还具有下限，该下限被选择为确保冷却剂保持液态。
在一个实施例中，静电装置组件包括热泵，其适于使用第二热交换器作为热源。在该实施例中，控制系统具有热回收运行状态，在热回收运行状态中，控制系统适于最大化热泵的运行效率。
对本领域技术人员来说显而易见的是，可以以各种方式实施本发明的概念。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (13)

1.一种静电装置组件，包括：
静电装置(2)，所述静电装置(2)包括壳体(21)和具有至少一个绕组的绕组系统，所述绕组系统位于所述壳体(21)的冷却剂空间内，所述冷却剂空间包括与所述绕组系统导热连接的冷却剂；
热交换器系统，所述热交换器系统包括适于通过将热量传递到环境空气中来冷却所述冷却剂的第一热交换器(41)和适于从所述冷却剂回收热量的第二热交换器(42)，所述第一热交换器(41)和所述第二热交换器(42)均与所述冷却剂空间流体连接；
流动通道(6)，所述流动通道(6)用于环境空气连接，所述流动通道(6)适于为室外空气与所述第一热交换器(41)之间的气流提供路径；
传感器系统，所述传感器系统包括至少一个温度传感器，所述温度传感器适于提供与所述静电装置(2)的温度有关的信息；和
控制系统(CTRL)，所述控制系统(CTRL)适于基于由所述传感器系统提供的信息控制所述热交换器系统，
其特征在于，所述热交换器系统还包括开闭装置(8)，所述开闭装置(8)适于调节所述流动通道(6)的表面积以调节室外空气和所述第一热交换器(41)之间的气流，所述控制系统(CTRL)适于在打开状态和闭合状态之间控制所述开闭装置(8)，在所述闭合状态下所述第一热交换器(41)的冷却功率比在所述打开状态下低至少50％。
2.根据权利要求1所述的静电装置组件，其特征在于，所述流动通道(6)包括侧部区段(62)，所述侧部区段(62)适于为室外空气与所述第一热交换器(41)之间的水平气流提供路径。
3.根据权利要求1或2所述的静电装置组件，其特征在于，所述流动通道(6)包括位于所述第一热交换器(41)正上方的顶部区段(64)，所述顶部区段(64)适于为所述第一热交换器(41)和室外空气之间的竖直气流提供路径，所述顶部区段(64)的表面积至少是在水平面上限定的所述第一热交换器(41)的表面积的50％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的静电装置组件，其特征在于，所述静电装置组件还包括至少一个固定壁，并且所述流动通道(6)由所述开闭装置(8)和所述至少一个固定壁限定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的静电装置组件，其特征在于，对应于所述闭合状态的所述流动通道(6)的表面积比对应于所述打开状态的所述流动通道(6)的表面积小至少50％。
6.根据权利要求5所述的静电装置组件，其特征在于，在所述开闭装置(8)的所述闭合状态下，所述第一热交换器(41)基本上与室外空气隔离，使得基本上没有用于在室外空气和所述第一热交换器(41)之间的气流的路径。
7.根据前述权利要求中任一项所述的静电装置组件，其特征在于，所述壳体(21)的所述冷却剂空间与所述第一热交换器(41)之间的冷却剂流适于仅通过自然对流发生。
8.根据前述权利要求中任一项所述的静电装置组件，其特征在于，所述流动通道(6)中的气流适于仅通过自然对流发生。
9.根据前述权利要求中任一项所述的静电装置组件，其特征在于，所述开闭装置(8)包括至少一个卷动开闭装置(82)和/或至少一个百叶窗。
10.根据前述权利要求中任一项所述的静电装置组件，其特征在于，所述热交换器系统包括热回收泵(3)，所述热回收泵(3)适于在所述冷却剂空间和所述第二热交换器(42)之间传送冷却剂，并且所述控制系统(CTRL)适于控制所述热回收泵(3)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的静电装置组件，其特征在于，所述传感器系统还包括至少一个热需求传感器(542)，所述热需求传感器(542)适于提供与所述第二热交换器(42)的热需求相关的信息。
12.根据前述权利要求中任一项所述的静电装置组件，其特征在于，所述控制系统(CTRL)具有等温操作状态，在所述等温操作状态中，所述控制系统(CTRL)适于将所述静电装置(2)的温度保持在有利的温度范围内，所述有利的温度范围大体上窄于所述静电装置(2)的允许温度范围，并且所述有利的温度范围远离所述静电装置(2)的所述允许温度范围的上限和下限。
13.根据前述权利要求中任一项所述的静电装置组件，其特征在于，所述至少一个温度传感器包括适于提供与所述绕组系统的温度有关的信息的绕组温度传感器(523)和/或适于提供与所述冷却剂的温度有关的信息的冷却剂温度传感器(525)。
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