CN206225841U - 一种节能型配电柜空气调节装置 - Google Patents

一种节能型配电柜空气调节装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种节能型配电柜的空气调节装置,由制冷机组、冷却器、送风管道、回风管道、三通换向阀、干空气回热器、风机、风阀、气体流量控制阀、冷气进风接管、热风出风接管、温度监测装置、湿度监测装置、监控系统等组成;采用一机多用、定点散热、常温除湿的思路,利用同一装置在不同工作模式下,实现对配电柜内部降温、除湿的控制。装置具有常温强制通风散热模式、制冷通风散热模式、常温除湿模式,装置控制系统中温湿度控制模块可利用温湿度测量数据自动识别选定工作模式。有效解决当前配电房内局部热点降温难、湿度控制精度低、高能耗等一系列空气调节问题,实现配电柜节能、高效的降温、除湿。

Description

一种节能型配电柜空气调节装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种节能型配电柜空气调节装置,适用于配电房中配电柜的降 温、除湿,属于电气设备空气调节领域。
背景技术
[0002] 温度和湿度是影响配电柜安全运行和使用寿命的两个重要因素。温度产生的影响 主要体现在超温将导致设备保护跳停,严重影响设备的正常运行;过热则带来加速绝缘老 化、触点松动等问题,产生的累积效应如不加以控制,将危及设备的安全运行。湿度产生的 影响主要体现在潮湿空气及凝露引起的绝缘故障问题。
[0003] 随着企业用电负荷的不断增加,设备向大容量、大电流方向发展,配电柜内元器件 发热功率也日益增大,部分高负荷配电柜,总发热功率已达2-3kW,甚至更高。由此,因过热 而发生故障的问题日益凸显,有调查数据表明,在各类开关设备的故障中,过热故障是事故 发生的主要原因,约占事故率的30%左右。当前,传统的配电柜柜体散热结合工作环境降温 的方式已越来越不能满足大容量、高负荷配电柜的散热需求,局部超温热点及临界热点在 配电间中出现的比率不断升高,带来的设备超温保护跳停问题日益严重。对于局部热点问 题,目前部分企业运行人员采用的单独增加工业风扇直吹增强通风换热的方式不能从根本 上解决问题,同时还存在进一步增加空间热负荷、柜门敞开存在安全隐患等问题。
[0004] 传统的空间降温方式设备自身通风与配电间空调降温相结合,通过降低配电柜工 作环境温度,来增强柜体散热,以保证电缆接头/母排搭界点等接触部位、断路器、电力电子 模块等热敏感点及配电柜内元器件散热可靠,不超过允许温度,该种降温方式未能识别区 域内热源点,仅以空间温度作为调节空调出力的判据,对于各配电柜散热针对性不强,效果 不明显。同时,还存在以配电间整体空间为降温对象,能耗过高的问题。
[0005] 目前常用的配电柜除湿手段有固体干燥吸附除湿、高温烘干除湿、低温制冷除湿 等三种:固体干燥吸附除湿,可持续性差,并且只能实现近干燥剂等局部区域干燥,效果有 限;高温烘干除湿不利于柜内元器件散热,且只是通过升高空气问题,增大其吸纳空气能 力,水气并未有效排出,长期累积后,当环境温度急剧下降时,空气中水分仍将凝露在电气 设备表面;直接低温制冷除湿,则可能存在除湿能力不足、低温风带水、非热源电气元件凝 露等问题。
发明内容
[0006] 发明目的:本实用新型针对现有配电柜降温、除湿技术中存在的降温空间设置过 大、降温对象针对性不强、除湿效果不良等一系列问题,提出“一机多用、定点冷却、常温除 湿”的处理思路,提供了一种节能型配电柜空气调节装置,该装置直接以各配电柜内部空间 为降温对象,可基于热负荷的不同分别选择常温强制通风散热、制冷通风散热两种模式,并 基于冷减排水、回热升温获取常温干燥风,并彳女需将常温干燥风送入各配电柜,实现对配电 柜内部及电气元器件表面的常温除湿,本装置可实现对配电柜高效、节能的降温、除湿。
[0007] 技术方案:一种节能型配电柜空气调节装置,所述的配电柜顶部设有热风出风接 管,底部设有冷气进风接管,所述的配电柜还设有湿度监测装置、温度监测装置;所述的配 电柜的热风出风接管、排风阀、隔断风阀、新风进风阀、风机、第一三通换向阀、干空气回热 器、第二三通换向阀、制冷装置、第三三通换向阀、第四三通换向阀、流量控制阀与冷风进风 接管组成闭合回路;所述的第一三通换向阀与第二三通换向阀之间还设有管道连接;干空 气回热器的冷风进风口与第三三通换向阀之间管道连接,冷风出风口与第四三通换向阀之 间管道连接;所述的制冷装置包括制冷机组和冷却器;所述的节能型配电柜空气调节装置 还设有监控装置。
[0008] 所述的配电柜为一台或多台并联或串联。
[0009] 所述的流量控制阀由隔板、外壳、流道、支座、单阀构成,外壳与流道构成的腔体由 隔板隔开,形成出口腔室、进气腔室,流道上设有单阀,单阀固定于支座上,支座固定在外壳 上。
[0010] 所述的制冷机组是压缩式制冷机、螺杆制冷机、半导体制冷机、吸收式制冷机、吸 附式制冷机、喷射式制冷机、磁制冷机、涡流管制冷机、气体膨胀式制冷机、脉管制冷机中的 任意一种。
[0011] 所述的冷却器是管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管式换热器中的任意 一种。
[0012] 所述的干空气回热器是管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管式换热器中 的任意一种。
[0013] 所述的配电柜是低压开关柜、高压开关柜、变频器控制柜、无功补偿柜、继电保护 柜中的任意一种或多种组合。
[0014] 所述的流量控制阀包括手动、电动或气动方式控制各单阀启闭。
[0015] 所述的冷气进风接管中内置有旋转出风口。
[0016] 有益效果:本实用新型可在同一装置上实现通风冷却、制冷冷却、除湿等功能。采 用一机多用、定点散热、常温除湿的思路,在常温强制通风散热模式下,充分利用环境中的 低温空气实现对配电柜的冷却;在制冷通风散热模式下,以配电柜内部空间为降温对象,按 需分配冷风量,与当前以整个配电间为降温对象相比,提升了供冷的针对性,从根本上解决 了当前配电间中存在的局部热点问题,并且也可有效减少降低制冷设备的工作负荷,实现 节能运行;在除湿模式下,识别出除湿能力与千燥风相对湿度的关系,以制冷机组在冷却器 中实现对高温高湿空气的排水除湿,并通过回收高温热风中热量,获取具有高吸湿能力的 常温干燥风,以此送入配电柜中,实现对配电柜内部及电气元器件表面的除湿。可有效解决 现有的固体吸附除湿可持续性差、高温除湿超温、低温除湿非热源电气元件凝露等问题。如 此,实现对配电柜节能、高效、安全的降温、除湿。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0018] 图中:1-制冷机组;2-冷却器;3-第二三通换向阀;4-干空气回热器;5-第一三通换 向阀;6-风机;7-新风进风阀;8-排风阀;9-隔断风阀;10-配电柜;11-流量控制阀;12-冷气 进风接管;13-冷却风管;14-第三三通换向阀;15-第四三通换向阀;16_热风出风接管;17- 回风管道。
[0019] 图2为流量控制阀的组成结构示意图。
[0020] 1卜1隔板,11-2出口腔室,11-3外壳,1卜4流道,1卜5支座,1卜6单阀,11-7进气腔 室。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0022] —种节能型配电柜空气调节方法,采用“一机多用、定点散热、常温除湿”的思路, 以各配电柜内部空间为降温、除湿对象,利用同一装置在不同模式下分别实现对配电柜10 内部降温、除湿的控制。该方法包括如下步骤:装置监控装置20中温湿度控制模块利用温湿 度测量数据自动识别并选定工作模式,具体为:由湿度监测装置18、温度监测装置19分别监 测配电柜10内温度、湿度,并将数据传递给监控装置20,监控装置20对获取的数据进行分 析,首先判定需要降温还是需要除湿,若选择除湿,则直接进入除湿模式,若选择降温则根 据测点温度与空气温度差值,继续判定是选择常温强制通风散热还是制冷通风散热模式。 在常温强制通风散热模式下,制冷机组1不启动,冷却器2解列,第二三通换向阀3c_a通路, 第一三通换向阀5a-b通路,第三三通换向阀14a-c通路,第四三通换向阀15a-b通路,新风进 风阀7通路,排风阀8通路,隔断风阀9关闭,以风机6为动力设备,由新风进风阀7处吸收外部 新风,送入冷却风管13,再由流量控制阀11控制气体流量,经冷气进风接管12送至各配电柜 10,直接吹扫配电柜10电气元器件,带走其热量,换热升温后的热风从热风出风接管16排 出,汇集于热风管道17后,通过排风阀8直接排出室外;在制冷通风散热模式下,制冷机组1 启动,冷却器2投入,第二三通换向阀3c-a通路,第一三通换向阀5b-a通路,第三三通换向阀 14a-c通路,第四三通换向阀15a-b通路,监控装置20根据热风管内温度与环境空气温度差 值控制新风进风阀7、排风阀8及隔断风阀9的开度,以保证较低温度的混合风经由风机6送 入冷却器2,冷却器2出口低温冷风进入冷却风管13,再由流量控制阀11控制气体流量,经冷 气进风接管12送至各配电柜10,对配电柜10内电气元器件冷却降温,带走其热量;在常温除 湿模式下,制冷机组1启动,冷却器2投入,第二三通换向阀3b-a通路,第一三通换向阀5b-c 通路,第三三通换向阀14a-b通路,第四三通换向阀15c-b通路,监控装置20根据热风管内湿 度与环境空气湿度差值控制新风进风阀7、排风阀8及隔断风阀9的开度,以保证较低湿度的 混合风经由风机6送入冷却器2,高温混合风中的高相对湿度水气在冷却器2中被部分冷凝 排出,冷却器2出口为低温高相对湿度冷风,冷却器2出口的冷风,再进入干空气回热器4与 混合风换热,温度升高,成为常温干燥风,干空气回热器4出口的常温干燥风进入冷却风管 I3,再由流量控制阀11控制气体流量,经冷气进风接管12送至各配电柜10,吸取配电柜10内 电气元器件表面凝结水或柜内高湿度空气中水分,实现除湿功能。
[0023]本实用新型公开了一种节能型配电柜空气调节装置及方法。其装置包括制冷机组 1、冷却器2、第二三通换向阀3、干空气回热器4、第一三通换向阀5、风机6、新风进风阀7、排 风阀8、隔断风阀9、流量控制阀11;冷气进风接管12;冷却风管13;第三三通换向阀14;第四 三通换向阀I5;热风出风接管16;回风管道17;湿度监测装置18;温度监测装置19;监控装置 20等设备,可用于一台或多台配电柜10的降温、除湿。
[0024] 流量控制阀11由隔板11—1、夕卜壳1卜3、流道ii—4、支座11-5、单阀11-6等构成,夕卜壳 11-3与流道11-4构成的腔体由隔板11-1隔开,形成出口腔室11-2、进气腔室11-7,根据监控 系统的动作指令实现对各单阀11-6的开/关操作,以实现对气体流量的控制。
[0025] 制冷机组1是压缩式制冷机、螺杆制冷机、半导体制冷机、吸收式制冷机、吸附式制 冷机、喷射式制冷机、磁制冷机、涡流管制冷机、气体膨胀式制冷机、脉管制冷机中的任意一 种。
[0026] 冷却器2是管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管式换热器中的任意一种。 [0027] 干空气回热器4是管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管式换热器中的任 意一种。
[0028] 配电柜10可以是低压开关柜、高压开关柜、变频器控制柜、无功补偿柜、继电保护 柜等动力分配、照明、计量、控制类电气柜中的任意一种或多种组合。
[0029] 流量控制阀11可以手动、电动或气动方式控制各单阀启闭。
[0030] 冷气进风接管12中内置有旋转出风口。
[0031] 本实用新型的节能型配电柜空气调节的方法,采用“一机多用、定点散热、常温除 湿”的思路,以各配电柜内部空间为降温、除湿对象,利用同一装置在不同模式下分别实现 对配电柜10内部降温、除湿的控制。该方法包括如下步骤:装置监控装置20中温湿度控制模 块可利用温湿度测量数据自动识别并选定工作模式,具体为:由湿度监测装置18、温度监测 装置19分别监测配电柜10内温度、湿度,并将数据传递给监控装置20,监控装置20对获取的 数据进行分析,首先判定需要降温还是需要除湿,若选择除湿,则直接进入除湿模式,若选 择降温则根据测点温度与空气温度差值,继续判定是选择常温强制通风散热还是制冷通风 散热模式。在常温强制通风散热模式下,制冷机组1不启动,冷却器2解列,第二三通换向阀 3c-a通路,第一三通换向阀5a-b通路,第三三通换向阀14a-c通路,第四三通换向阀15a-b通 路,新风进风阀7通路,排风阀8通路,隔断风阀9关闭,以风机6为动力设备,由新风进风阀7 处吸收外部新风,送入冷却风管13,再由流量控制阀11控制气体流量,经冷气进风接管12送 至各配电柜10,直接吹扫配电柜10电气元器件,带走其热量,换热升温后的热风从热风出风 接管16排出,汇集于热风管道17后,通过排风阀8直接排出室外;在制冷通风散热模式下,制 冷机组1启动,冷却器2投入,第二三通换向阀3c-a通路,第一三通换向阀5b_a通路,第三三 通换向阀14a-c通路,第四三通换向阀15a-b通路,监控装置20根据热风管内温度与环境空 气温度差值控制新风进风阀7、排风阀8及隔断风阀9的开度,以保证较低温度的混合风经由 风机6送入冷却器2,冷却器2出口低温冷风进入冷却风管13,再由流量控制阀11控制气体流 量,经冷气进风接管12送至各配电柜10,对配电柜10内电气元器件冷却降温,带走其热量; 在常温除湿模式下,制冷机组1启动,冷却器2投入,第二三通换向阀3b-a通路,第一三通换 向阀5b-c通路,第三三通换向阀14a-b通路,第四三通换向阀15c_b通路,监控装置20根据热 风管内湿度与环境空气湿度差值控制新风进风阀7、排风阀8及隔断风阀9的开度,以保证较 低湿度的混合风经由风机6送入冷却器2,高温混合风中的高相对湿度水气在冷却器2中被 部分冷凝排出,冷却器2出口为低温高相对湿度冷风,冷却器2出口的冷风,再进入干空气回 热器4与混合风换热,温度升高,成为常温干燥风,千空气回热器4出口的常温千燥风进入冷 却风管13,再由流量控制阀11控制气体流量,经冷气进风接管12送至各配电柜1〇,吸取配电 柜10内电气元器件表面凝结水或柜内高湿度空气中水分,实现除湿功能。
[0032] 本实用新型装置以配电柜内空间及元器件为空气调节对象,提高了降温、除湿的 针对性,可有效提高制冷机组工作效率,并利用热风加入冷却器出口低温风升温获得常温 干燥风,用于除湿,能有效解决现有除湿技术的不足,从而实现节能、高效的降温、除湿。结 合附图1、附图2本实用新型装置工作流程如下:
[0033]自动识别工作模式:装置监控装置20中温湿度控制模块可利用温湿度测量数据自 动识别并选定工作模式,具体为:由湿度监测装置18、温度监测装置19分别监测配电柜1〇内 温度、湿度,并将数据传递给监控装置20,监控装置20对获取的数据进行分析,首先判定需 要降温还是需要除湿,若选择除湿,则直接进入除湿模式,若选择降温则根据测点温度与空 气温度差值,继续判定是选择常温强制通风散热还是制冷通风散热模式。在常温强制通风 散热模式下,制冷机组1不启动,冷却器2解列,第二三通换向阀3c-a通路,第一三通换向阀 5a-b通路,第三三通换向阀14a-c通路,第四三通换向阀15a-b通路,新风进风阀7通路,排风 阀8通路,隔断风阀9关闭,以风机6为动力设备,由新风进风阀7处吸收外部新风,送入冷却 风管13,再由流量控制阀11控制气体流量,经冷气进风接管12送至各配电柜10,直接吹扫配 电柜10电气元器件,带走其热量,换热升温后的热风从热风出风接管16排出,汇集于热风管 道17后,通过排风阀8直接排出室外;在制冷通风散热模式下,制冷机组1启动,冷却器2投 入,第二三通换向阀3c-a通路,第一三通换向阀5b-a通路,第三三通换向阀14a-c通路,第四 三通换向阀15a-b通路,监控装置20根据热风管内温度与环境空气温度差值控制新风进风 阀7、排风阀8及隔断风阀9的开度,以保证较低温度的混合风经由风机6送入冷却器2,冷却 器2出口低温冷风进入冷却风管13,再由流量控制阀11控制气体流量,经冷气进风接管12送 至各配电柜10,对配电柜10内电气元器件冷却降温,带走其热量;在常温除湿模式下,制冷 机组1启动,冷却器2投入,第二三通换向阀3b-a通路,第一三通换向阀5b-c通路,第三三通 换向阀14a-b通路,第四三通换向阀15c-b通路,监控装置20根据热风管内湿度与环境空气 湿度差值控制新风进风阀7、排风阀8及隔断风阀9的开度,以保证较低湿度的混合风经由风 机6送入冷却器2,高温混合风中的高相对湿度水气在冷却器2中被部分冷凝排出,冷却器2 出口为低温高相对湿度冷风,冷却器2出口的冷风,再进入干空气回热器4与混合风换热,温 度升高,成为常温干燥风,干空气回热器4出口的常温干燥风进入冷却风管13,再由流量控 制阀11控制气体流量,经冷气进风接管12送至各配电柜10,吸取配电柜10内电气元器件表 面凝结水或柜内高湿度空气中水分,实现除湿功能。
[0034]以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式,本实用新型的保护范围并不以上述实 施方式为限,但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变 化,皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (9)

1.一种节能型配电柜空气调节装置,其特征在于:所述的配电柜(10)顶部设有热风出 风接管(16),底部设有冷气进风接管(12),所述的配电柜(10)还设有湿度监测装置(18)、温 度监测装置(19);所述的配电柜(10)的热风出风接管(16)、排风阀(8)、隔断风阀(9)、新风 进风阀(7)、风机(6)、第一三通换向阀(5)、干空气回热器⑷、第二三通换向阀⑶、制冷装 置、第三三通换向阀(14)、第四三通换向阀(15)、流量控制阀(11)与冷风进风接管组成闭合 回路;所述的第一三通换向阀(5)与第二三通换向阀(3)之间还设有管道连接;千空气回热 器(4)的冷风进风口与第三三通换向阀(14)之间管道连接,冷风出风口与第四三通换向阀 (15)之间管道连接;所述的制冷装置包括制冷机组1和冷却器2;所述的节能型配电柜空气 调节装置还设有监控装置。
2. 根据权利要求1所述的节能型配电柜空气调节装置,其特征在于:所述的配电柜(1〇) 为一台或多台并联或串联。
3. 根据权利要求1所述的节能型配电柜空气调节装置,其特征在于:所述的流量控制阀 (11)由隔板(11-1)、外壳(11-3)、流道(11-4)、支座(11-5)、单阀(11-6)构成,外壳(11-3)与 流道(11-4)构成的腔体由隔板(11-1)隔开,形成出口腔室(11-2)、进气腔室(11-7),流道 (11-4)上设有单阀(11-6),单阀(1卜6)固定在支座(11 -5)上,支座(11-5)固定在外壳(11-3)上。
4. 根据权利要求1所述的节能型配电柜空气调节装置,其特征在于:所述的制冷机组 (I) 是压缩式制冷机、螺杆制冷机、半导体制冷机、吸收式制冷机、吸附式制冷机、喷射式制 冷机、磁制冷机、涡流管制冷机、气体膨胀式制冷机、脉管制冷机中的任意一种。
5. 根据权利要求1所述的节能型配电柜空气调节装置,其特征在于:所述的冷却器(2) 是管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管式换热器中的任意一种。
6. 根据权利要求1所述的节能型配电柜空气调节装置,其特征在于:所述的干空气回热 器(4)是管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管式换热器中的任意一种。
7. 根据权利要求1所述的节能型配电柜空气调节装置,其特征在于:所述的配电柜(10) 是低压开关柜、高压开关柜、变频器控制柜、无功补偿柜、继电保护柜中的任意一种或多种 组合。 ~ 根据权利要求1所述的节能型配电柜空气调节装置,其特征在于:所述的流量:控制丨爾 (II) 包括手动、电动或气动方式控制各单阀启闭。
9.根据权利要求1所述的节能型配电柜空气调节装置,其特征在于:所述的冷气进风接 管(12)中内置有旋转出风口。
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