CN218269449U - 基于太阳能驱动的地下厂房通风装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，装置包括：太阳能热水单元、输水螺旋管和回水螺旋管；在地下厂房安装的垂直竖井内部区域以及垂直竖井下方靠近垂直竖井进风端的区域，布置输水螺旋管和回水螺旋管；在垂直竖井的外部安装太阳能热水单元；太阳能热水单元与输水螺旋管和回水螺旋管形成供水循环系统。优点：1)在垂直竖井内设置内外螺旋管，在垂直竖井外部设置太阳能加热系统，利用太阳能间接加热热水，并使高温热水先后通过内外螺旋管，从而加热垂直竖井内的空气使其自然对流流动，达到地下厂房空气自然对流通风的效果；2)通过对内外螺旋管的结构进行精细设计，可有效提高通风效果；3)采用太阳能作为加热热源，节能减排。

Description

基于太阳能驱动的地下厂房通风装置

技术领域

本实用新型属于地下厂房通风技术领域，具体涉及一种基于太阳能驱动的地下厂房通风装置。

背景技术

抽水蓄能电站的地下厂房一般位于山中，仅交通洞、通风洞和垂直竖井与外界相通，山体四季恒温，地下厂房冬暖夏凉。在夏季时，为防止厂房因内外温度差导致的气流组织恶化，影响工作人员的安全，需要进行机械通风。

但是，由于外界空气温度较高，地下厂房内温度较低，且交通洞和通风洞高于厂房主体，排风竖井口处于海拔较高的位置，由此导致厂房内的空气在外界热压的作用下很难从上部的垂直竖井排出，且会发生倒灌现象。所以，在夏季电站地下厂房内，存在空气不流通、倒灌现象，气流组织极易恶化，如何有效实现地下厂房在夏季的有效低成本通风，是目前需要解决的技术难题。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，包括：太阳能热水单元、输水螺旋管(1)和回水螺旋管(2)；

在地下厂房安装的垂直竖井内部区域以及垂直竖井下方靠近垂直竖井进风端的区域，布置所述输水螺旋管(1)和所述回水螺旋管(2)；其中，所述输水螺旋管(1)的顶部进水口位于所述垂直竖井的顶端排风口；所述输水螺旋管(1)的底部出水口与所述回水螺旋管(2)的底部进水口连通；所述回水螺旋管(2)的顶部出水口位于所述垂直竖井的顶端排风口；

在所述垂直竖井的外部安装所述太阳能热水单元；所述太阳能热水单元的供热水口与所述输水螺旋管(1)的顶部进水口连通；所述太阳能热水单元的回水口与所述回水螺旋管(2)的顶部出水口连通，由此形成供水循环系统。

优选的，所述输水螺旋管(1)和所述回水螺旋管(2)形成双层螺旋结构，所述回水螺旋管(2)同轴位于所述输水螺旋管(1)的内部。

优选的，所述输水螺旋管(1)包括一体连通的两部分，分别为：输水螺旋上段和输水螺旋下段；

所述输水螺旋上段与所述垂直竖井等高度，位于所述垂直竖井内部，为等螺旋直径；

所述输水螺旋下段位于所述垂直竖井的进风端的下方，自上向下为螺旋直径逐渐变大的外扩结构；

所述回水螺旋管(2)包括一体连通的两部分，分别为：回水螺旋上段和回水螺旋下段；

所述回水螺旋上段的一部分位于所述垂直竖井内部，另一部位延伸到所述垂直竖井下方区域；所述回水螺旋上段为等螺旋直径；

所述回水螺旋下段的底部低于所述输水螺旋下段的底部，所述回水螺旋下段，自上向下为螺旋直径逐渐变大的外扩结构。

优选的，所述输水螺旋上段的螺旋直径D1，为0.8～0.99D；其中，D为垂直竖井井口直径；

所述输水螺旋下段的最底部的螺旋直径D2，为4.5D；

所述回水螺旋上段的螺旋直径D3，为0.5D；

所述回水螺旋下段的最底部的螺旋直径D4，为2.25D。

优选的，所述输水螺旋下段的高度H1，为1/2H；其中，H为地下厂房高度；

所述输水螺旋下段的底部，与所述回水螺旋下段的底部之间的距离H2，为1/6H；

所述输水螺旋上段和所述输水螺旋下段的螺矩相同，均为C1，C1＝0.01H；

所述回水螺旋上段和所述回水螺旋下段的螺矩相同，均为C2，C2＝0.005H；

垂直竖井的井口直径D，为1/3H；

垂直竖井的高度L，小于等于20倍的地下厂房高度H。

优选的，所述太阳能热水单元包括太阳能集热器阵列(3)、缓冲水箱(4)、蓄热水箱(5)、水泵(6)、第一截止阀门(7)和第二截止阀门(8)；

所述回水螺旋管(2)的顶部出水口，通过第1管道连通到所述太阳能集热器阵列(3)的进水端；在所述第1管道安装所述第二截止阀门(8)；

所述太阳能集热器阵列(3)的出水端，通过第2管道连通到所述缓冲水箱(4)的进水端；所述缓冲水箱(4)的出水端连通到所述蓄热水箱(5)的进水端；所述蓄热水箱(5)的出水端通过所述水泵(6)，与所述输水螺旋管(1)的顶部进水口连通；

另外，串联的所述太阳能集热器阵列(3)和所述第二截止阀门(8)，安装旁路管道，所述旁路管道安装所述第一截止阀门(7)。

本实用新型提供的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置具有以下优点：

1)在垂直竖井内设置内外螺旋管，在垂直竖井外部设置太阳能加热系统，利用太阳能间接加热热水的方式，并使高温热水先后通过内外螺旋管，从而加热垂直竖井内的空气使其自然对流流动，达到地下厂房空气自然对流通风的效果，实现通风目的；

2)通过对内外螺旋管的结构进行精细设计，可有效提高通风效果；

3)采用太阳能作为加热热源，具有节能减排的优点。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置的应用场景图；

图3为本实用新型提供的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置的结构尺寸图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

抽水蓄能电站地下厂房不同于普通室内房间，地下厂房位于山体之中，垂直竖井高差大、厂房内部空间大，致使厂房内空气在夏季很难排出。又由于垂直竖井被山体环绕，因此，无法通过太阳能直接加热垂直竖井的侧壁。针对此种情况，本实用新型创新的设计一种适用于地下厂房的通风装置，能够使地下厂房空气很好的通过垂直竖井排向外界，并且具有节能减排的优点。

本实用新型主要思路为：在垂直竖井内设置内外螺旋管，在垂直竖井外部设置太阳能加热系统，利用太阳能间接加热热水的方式，并使高温热水先后通过内外螺旋管，从而加热垂直竖井内的空气使其自然对流流动，达到地下厂房空气自然对流通风的效果，实现通风目的。

同时，本实用新型采用热水蓄能的方式，能够在晚上通过白天回流储存的热水加热螺旋管，从而在夜间也能够使地下厂房内的空气流通。

本实用新型提供一种基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，参考图1，包括：太阳能热水单元、输水螺旋管1和回水螺旋管2；

在地下厂房安装的垂直竖井内部区域以及垂直竖井下方靠近垂直竖井进风端的区域，布置输水螺旋管1和回水螺旋管2；其中，输水螺旋管1的顶部进水口位于垂直竖井的顶端排风口；输水螺旋管1的底部出水口与回水螺旋管2的底部进水口连通；回水螺旋管2的顶部出水口位于垂直竖井的顶端排风口；

在垂直竖井的外部安装太阳能热水单元；太阳能热水单元的供热水口与输水螺旋管1的顶部进水口连通；太阳能热水单元的回水口与回水螺旋管2的顶部出水口连通，由此形成供水循环系统。

作为一种具体实施示例，输水螺旋管1和回水螺旋管2形成双层螺旋结构，回水螺旋管2同轴位于输水螺旋管1的内部。

参考附图1，输水螺旋管1包括一体连通的两部分，分别为：输水螺旋上段和输水螺旋下段；

输水螺旋上段与垂直竖井等高度，位于垂直竖井内部，为等螺旋直径；

输水螺旋下段位于垂直竖井的进风端的下方，自上向下为螺旋直径逐渐变大的外扩结构；

回水螺旋管2包括一体连通的两部分，分别为：回水螺旋上段和回水螺旋下段；

回水螺旋上段的一部分位于垂直竖井内部，另一部位延伸到垂直竖井下方区域；回水螺旋上段为等螺旋直径；

回水螺旋下段的底部低于输水螺旋下段的底部，回水螺旋下段，自上向下为螺旋直径逐渐变大的外扩结构。

本实用新型中，输水螺旋管1和回水螺旋管2的末端，即靠近垂直竖井进风口的区域，采用外扩的喇叭形状，经验证，此种结构更有利于垂直竖井进风口区域形成负压，从而提高地下厂房其他区域的空气向垂直竖井下方聚集并通过垂直竖井流出的通风效果。通过双螺旋结构可以充分加热空气，产生足够的热压使空气流动。

作为一种具体示例，参考图3，输水螺旋管1和回水螺旋管2的主要参数为：

输水螺旋管1和回水螺旋管2的结构参数，根据地下厂房和垂直竖井的结构参数对应设置，包括：

输水螺旋上段的螺旋直径D1，为0.8～0.99D；其中，D为垂直竖井井口直径；即：输水螺旋上段的螺旋直径D1略小于垂直竖井井口直径，因此，既能保证对垂直竖井内空气进行全面加热，又使输水螺旋上段和垂直竖井内壁之间具有间隙，保证空气从此间隙中也可以通过，具有一定的空气流速，实现通风。实际应用中，输水螺旋上段和垂直竖井内壁之间的间隙，不超过5cm。

输水螺旋下段的最底部的螺旋直径D2，为4.5D；

回水螺旋上段的螺旋直径D3，为0.5D；

回水螺旋下段的最底部的螺旋直径D4，为2.25D。

输水螺旋下段的高度H1，为1/2H；其中，H为地下厂房高度；

输水螺旋下段的底部，与回水螺旋下段的底部之间的距离H2，为1/6H；也就是说，回水螺旋管深入到地下厂房的深度，比输水螺旋管深入地下厂房的深度多1/3H，可避免输水螺旋管底部中心形成涡流，保证空气流速效果。

所述输水螺旋上段和所述输水螺旋下段的螺矩相同，均为C1，C1＝0.01H；

所述回水螺旋上段和所述回水螺旋下段的螺矩相同，均为C2，C2＝0.005H；

对输水螺旋管1和回水螺旋管2的螺矩进行设计，在保证对垂直竖井内空气进行全面加热的同时，还可以使空气从螺旋管的间距空间中通过，具有一定的空气流速，实现通风。

垂直竖井的井口直径D，为1/3H；

垂直竖井的高度L，小于等于20倍的地下厂房高度H。地下厂房的长度为5H。

综上所述，本实用新型对布置于垂直竖井内部及其下部区域的内外双层加热螺旋管进行特殊设计，设计了蚊香式内外双层加热螺旋管的盘旋结构，并对内外层螺旋管的螺旋直径、螺矩、深入垂直竖井的深度和末端盘旋范围进行精细设计，采用此种结构尺寸，经验证，能有效提高地下厂房内的空气通风效果。

作为一种具体示例，太阳能热水单元包括太阳能集热器阵列3、缓冲水箱4、蓄热水箱5、水泵6、第一截止阀门7和第二截止阀门8；

回水螺旋管2的顶部出水口，通过第1管道连通到太阳能集热器阵列3的进水端；在第1管道安装第二截止阀门8；

太阳能集热器阵列3的出水端，通过第2管道连通到缓冲水箱4的进水端；缓冲水箱4的出水端连通到蓄热水箱5的进水端；蓄热水箱5的出水端通过水泵6，与输水螺旋管1的顶部进水口连通；

另外，串联的太阳能集热器阵列3和第二截止阀门8，安装旁路管道，旁路管道安装第一截止阀门7。

本实用新型提供一种基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，尤其适用于应用于图2所示场景。在图2中，11代表上水库；12代表下水库；13代表山体；14代表引水系统；15代表尾水系统；16代表通风洞；17代表等高线；18代表交通洞。由此可见，本实用新型中，地下厂房10位于山体内，其安装有垂直竖井1，在垂直竖井位置安装本实用新型提供的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置的通风装置。

本实用新型还提供一种基于太阳能驱动的地下厂房通风装置的通风方法，包括以下步骤：

步骤1，在白天，关闭第一截止阀门7并打开第二截止阀门8，太阳能集热器阵列3加热的热水首先流入缓冲水箱4，通过缓冲水箱4的缓冲作用后，缓冲水箱4内的热水通过蓄热水箱5下部进水口流入蓄热水箱5下部；

蓄热水箱5内的热水，温度可上升至95℃左右，蓄热水箱5内的热水在水泵6的作用下，流入位于垂直竖井内部和其下方区域的输水螺旋管1内，从而加热垂直竖井下部进风区域以及整个垂直竖井内的空气，热空气向上浮升，使垂直竖井周围及其正下方地下厂房内的空气形成负压，致使地下厂房其他区域的空气向垂直竖井下方聚集，并沿垂直竖井内向上流动排出，进而对地下厂房内进行通风；

经换热后的输水螺旋管1内的热水，水温降至70℃左右，沿回水螺旋管2流入到太阳能集热器阵列3加热，经加热后的热水经过缓冲水箱4缓冲后，流回流入蓄热水箱5，由此形成供水循环，持续对地下厂房进行通风；

步骤2，在夜晚，关闭第二截止阀门8并打开第一截止阀门7，关闭太阳能集热器阵列3，蓄热水箱5内储存的70℃左右热水流入到输水螺旋管1，经换热后的输水螺旋管1内的冷水，沿回水螺旋管2流回缓冲水箱4，通过缓冲水箱4的缓冲作用后，缓冲水箱4内的冷水通过蓄热水箱5下部进水口流入蓄热水箱5下部；由此循环，实现夜晚对垂直竖井的通风。

其中，通过缓冲水箱4可缓冲流回的水流不稳定对蓄热水箱5的影响，使蓄热水箱5内的水保持相对稳定；尤其是夜晚，经换热后流回的冷水流入到蓄热水箱5下部，减少对蓄热水箱5原来储存的上部热水温度的影响，使蓄热水箱5最大程度向外提供高温度的热水，保证蓄热水箱5提供的热量。

综上所述，本实用新型提供的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置和方法具有以下优点：

1)在垂直竖井内设置内外螺旋管，在垂直竖井外部设置太阳能加热系统，利用太阳能间接加热热水的方式，并使高温热水先后通过内外螺旋管，从而加热垂直竖井内的空气使其自然对流流动，达到地下厂房空气自然对流通风的效果，实现通风目的；

2)通过对内外螺旋管的结构进行精细设计，可有效提高通风效果；

3)采用太阳能作为加热热源，具有节能减排的优点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，其特征在于，包括：太阳能热水单元、输水螺旋管(1)和回水螺旋管(2)；

在地下厂房安装的垂直竖井内部区域以及垂直竖井下方靠近垂直竖井进风端的区域，布置所述输水螺旋管(1)和所述回水螺旋管(2)；其中，所述输水螺旋管(1)的顶部进水口位于所述垂直竖井的顶端排风口；所述输水螺旋管(1)的底部出水口与所述回水螺旋管(2)的底部进水口连通；所述回水螺旋管(2)的顶部出水口位于所述垂直竖井的顶端排风口；

在所述垂直竖井的外部安装所述太阳能热水单元；所述太阳能热水单元的供热水口与所述输水螺旋管(1)的顶部进水口连通；所述太阳能热水单元的回水口与所述回水螺旋管(2)的顶部出水口连通，由此形成供水循环系统。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，其特征在于，所述输水螺旋管(1)和所述回水螺旋管(2)形成双层螺旋结构，所述回水螺旋管(2)同轴位于所述输水螺旋管(1)的内部。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，其特征在于，所述输水螺旋管(1)包括一体连通的两部分，分别为：输水螺旋上段和输水螺旋下段；

所述输水螺旋上段与所述垂直竖井等高度，位于所述垂直竖井内部，为等螺旋直径；

所述输水螺旋下段位于所述垂直竖井的进风端的下方，自上向下为螺旋直径逐渐变大的外扩结构；

所述回水螺旋管(2)包括一体连通的两部分，分别为：回水螺旋上段和回水螺旋下段；

所述回水螺旋上段的一部分位于所述垂直竖井内部，另一部位延伸到所述垂直竖井下方区域；所述回水螺旋上段为等螺旋直径；

所述回水螺旋下段的底部低于所述输水螺旋下段的底部，所述回水螺旋下段，自上向下为螺旋直径逐渐变大的外扩结构。

4.根据权利要求3所述的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，其特征在于，所述输水螺旋上段的螺旋直径D1，为0.8～0.99D；其中，D为垂直竖井井口直径；

所述输水螺旋下段的最底部的螺旋直径D2，为4.5D；

所述回水螺旋上段的螺旋直径D3，为0.5D；

所述回水螺旋下段的最底部的螺旋直径D4，为2.25D。

5.根据权利要求4所述的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，其特征在于，所述输水螺旋下段的高度H1，为1/2H；其中，H为地下厂房高度；

所述输水螺旋下段的底部，与所述回水螺旋下段的底部之间的距离H2，为1/6H；

所述输水螺旋上段和所述输水螺旋下段的螺矩相同，均为C1，C1＝0.01H；

所述回水螺旋上段和所述回水螺旋下段的螺矩相同，均为C2，C2＝0.005H；

垂直竖井的井口直径D，为1/3H；

垂直竖井的高度L，小于等于20倍的地下厂房高度H。

6.根据权利要求1所述的基于太阳能驱动的地下厂房通风装置，其特征在于，所述太阳能热水单元包括太阳能集热器阵列(3)、缓冲水箱(4)、蓄热水箱(5)、水泵(6)、第一截止阀门(7)和第二截止阀门(8)；

所述回水螺旋管(2)的顶部出水口，通过第1管道连通到所述太阳能集热器阵列(3)的进水端；在所述第1管道安装所述第二截止阀门(8)；

所述太阳能集热器阵列(3)的出水端，通过第2管道连通到所述缓冲水箱(4)的进水端；所述缓冲水箱(4)的出水端连通到所述蓄热水箱(5)的进水端；所述蓄热水箱(5)的出水端通过所述水泵(6)，与所述输水螺旋管(1)的顶部进水口连通；

另外，串联的所述太阳能集热器阵列(3)和所述第二截止阀门(8)，安装旁路管道，所述旁路管道安装所述第一截止阀门(7)。

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