專利名稱：土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，尤其是指利用地下土壤恒溫環(huán)境直 接對室內(nèi)空氣進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，此系統(tǒng)適用于安放大功率電子設(shè) 備，需保持室內(nèi)恒溫的中小型建筑物(如小型計(jì)算機(jī)機(jī)房、通信基站等)，且不 受季節(jié)和地域限制。
(二)
背景技術(shù)：
目前，對小型計(jì)算機(jī)機(jī)房、通信基站等場合，常用的制冷方法有空調(diào)、直 接引入室外空氣的新風(fēng)系統(tǒng)、采用板式換熱器或熱管換熱器的制冷系統(tǒng)。以上 的技術(shù)都存在一定的問題空調(diào)耗電量非常大；新風(fēng)系統(tǒng)和換熱制冷系統(tǒng)又受 到外部空氣溫度的影響，使用季節(jié)和地域都受到限制。本土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng) 利用地下土壤恒溫環(huán)境直接對室內(nèi)空氣進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，且不受季節(jié)和地域的限 制，而耗電量只有普通空調(diào)的10 20%。
(三) 發(fā)明內(nèi)容-
本發(fā)明的目的在于提供一種土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，利用地下土壤溫度環(huán)境 基本為恒溫(通常為15°C 18°C)的這一特點(diǎn)，將循環(huán)水通過地埋管換熱器與 土壤進(jìn)行熱交換，變成冷卻水，室內(nèi)空氣再與冷卻水進(jìn)行熱交換后達(dá)到適宜于 設(shè)備正常運(yùn)行的溫度，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的目的。
本發(fā)明一種土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，如圖1所示，本系統(tǒng)主要分為三部分 水循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
水循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)水泵、U型管地埋換熱器組成。主要功能是將熱量傳遞 給地下土壤，通過地下土壤將熱量吸收。
空氣循環(huán)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管組成。主要功能是將室內(nèi)空氣與循環(huán)水進(jìn) 行熱交換，使空氣達(dá)到適宜于設(shè)備正常運(yùn)行的溫度。
3控制系統(tǒng)由智能控制盒和測溫單元組成。主要功能是監(jiān)測溫度，通過智能 控制盒啟動或關(guān)閉風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵，并根據(jù)需求上傳、記錄實(shí)時溫度數(shù)據(jù)。所 述的測溫單元由室內(nèi)測溫電阻和水溫電阻組成。
如圖1所示，水循環(huán)系統(tǒng)A是本發(fā)明提供降低室內(nèi)溫度冷量的核心。水循
環(huán)系統(tǒng)A內(nèi)水的流動是靠循環(huán)水泵6提供動力，循環(huán)水泵6可以放在室內(nèi)，也 可放在室外。在整個制冷系統(tǒng)中，U型管地埋換熱器7與循環(huán)水泵6和風(fēng)機(jī)盤 管4連接形成一個封閉水系統(tǒng)，封閉水系統(tǒng)中循環(huán)水泵6的驅(qū)動指令來源于智 能控制盒1。風(fēng)機(jī)盤管4是把U型管地埋換熱器7內(nèi)的冷量傳遞給室內(nèi)空氣的 主要換熱部件，熱交換方式是通過風(fēng)機(jī)3將室內(nèi)熱空氣吹向風(fēng)機(jī)盤管4，使熱 空氣通過風(fēng)機(jī)盤管4時吸收冷量，變成冷空氣再流入室內(nèi)。為了獲取最大制冷 效果，風(fēng)機(jī)3應(yīng)盡可能靠近風(fēng)機(jī)盤管4。同樣，其驅(qū)動指令也來源于智能控制 盒1。室內(nèi)測溫電阻2和水溫電阻5與智能控制盒1通過電阻線連接，智能控 制盒l(wèi)測試到溫度后，根據(jù)控制邏輯運(yùn)算得到輸出控制信號。智能控制盒l(wèi)輸 出的信號通過繼電器控制接觸器的開合給風(fēng)機(jī)3和循環(huán)水泵6提供電源，以此 來控制風(fēng)機(jī)3和循環(huán)水泵6啟停。發(fā)明智能控制盒1可根據(jù)現(xiàn)場安裝的實(shí)際需 要，隨意擺放位置。
U型管地埋換熱器是本系統(tǒng)利用地下恒溫環(huán)境的主要部件，水在流經(jīng)U型 管地埋換熱器的同時通過管道壁面與地下土壤進(jìn)行熱交換，在夏季需制冷時， 水將高溫傳遞給土壤，變成冷卻水。
風(fēng)機(jī)盤管是本系統(tǒng)利用冷卻水將室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)到適宜溫度的主要部件，風(fēng) 機(jī)轉(zhuǎn)動使空氣流動，空氣流過風(fēng)機(jī)盤管發(fā)生熱交換，達(dá)到適宜設(shè)備運(yùn)行的正常 溫度。
該控制系統(tǒng)是通過智能控制盒控制風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵的開啟與關(guān)閉。 所述的測溫單元也可為測溫電偶或其他測溫元件。 所述的測溫單元是測溫電阻，具體為室內(nèi)測溫電阻和循環(huán)水溫電阻。
本發(fā)明是一種土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)及功效為利用地下土壤的恒 定溫度環(huán)境對室內(nèi)空氣進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，可大大降低制冷設(shè)備耗電量，耗電量只 有普通空調(diào)的10 20%，且不受季節(jié)和地域限制；同時本制冷系統(tǒng)采用封閉水 循環(huán)方式，不會對周邊環(huán)境和地下水資源造成污染和損害，具有很好的環(huán)保能力。
(四)


圖1.本發(fā)明土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)示意圖
l.智能控制盒 2.室內(nèi)測溫電阻 3.風(fēng)機(jī)
4.風(fēng)機(jī)盤管 5.水溫電阻 6.循環(huán)水泵
7.U型管地埋換熱器A.水循環(huán)系統(tǒng) B.空氣循環(huán)系統(tǒng) C.控制系統(tǒng)
(五)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明如何利用地下恒溫環(huán)境進(jìn)行室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)作
進(jìn)一步的說明
本發(fā)明是一種土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)主要由3部分組 成水循環(huán)系統(tǒng)A、空氣循環(huán)系統(tǒng)B和控制系統(tǒng)C。水循環(huán)系統(tǒng)A主要作用是 獲取地下土壤的恒溫環(huán)境。如圖1所示，U型管地埋換熱器7被垂直埋到地下 土壤中，深達(dá)100多米。通常情況下，地下IO米深后，土壤溫度受到地面環(huán)境 溫度的影響已經(jīng)很小，可以認(rèn)為地下土壤層的溫度基本保持為恒溫狀態(tài)。本系 統(tǒng)就是根據(jù)這一恒溫原理，利用地埋換熱器內(nèi)循環(huán)水與土壤進(jìn)行熱交換，得到 冷卻水，對室內(nèi)空氣進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。循環(huán)水泵6將水抽入U(xiǎn)型管地埋換熱器7， 通過管道壁面與土壤進(jìn)行熱交換，變成冷卻水流回風(fēng)機(jī)盤管4，然后與室內(nèi)空 氣進(jìn)行熱交換，最后流回循環(huán)水泵6，從而實(shí)現(xiàn)提取地下恒溫環(huán)境，對室內(nèi)空 氣進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)?？諝庋h(huán)系統(tǒng)B主要功能是使室內(nèi)空氣達(dá)到適宜于電子設(shè)備 正常運(yùn)行的溫度。如圖1所示，風(fēng)機(jī)3將室內(nèi)空氣吹向風(fēng)機(jī)盤管4，使室內(nèi)空 氣與風(fēng)機(jī)盤管4進(jìn)行熱交換，達(dá)到適宜于電子設(shè)備正常運(yùn)行的溫度?？刂葡到y(tǒng) C的主要功能是控制風(fēng)機(jī)3和循環(huán)水泵6關(guān)閉、開啟和上傳、記錄實(shí)時溫度數(shù) 據(jù)。如圖1所示，由室內(nèi)測溫電阻2和水溫電阻5監(jiān)測到室內(nèi)空氣溫度和循環(huán) 水溫，智能控制盒l(wèi)根據(jù)要求判斷室內(nèi)溫度是否達(dá)到設(shè)定溫度范圍。當(dāng)室內(nèi)溫 度高于設(shè)定溫度范圍，符合開機(jī)條件，智能控制盒1會發(fā)出指令開啟風(fēng)機(jī)3和 循環(huán)水泵6;當(dāng)室內(nèi)溫度在設(shè)定溫度范圍之內(nèi)，不符合開機(jī)條件，智能控制盒l(wèi) 會發(fā)出指令關(guān)閉風(fēng)機(jī)3和循環(huán)水泵6。根據(jù)上位機(jī)的要求，智能控制盒1會自動上傳相關(guān)的監(jiān)控和測試數(shù)據(jù)。
請參閱圖l所示，水循環(huán)系統(tǒng)A是本發(fā)明提供降低室內(nèi)溫度冷量的核心。
水循環(huán)系統(tǒng)A內(nèi)水的流動是靠循環(huán)水泵6提供動力，循環(huán)水泵6可以放在室內(nèi)， 也可放在室外。在整個制冷系統(tǒng)中，U型管地埋換熱器7與循環(huán)水泵6和風(fēng)機(jī) 盤管4連接形成一個封閉水系統(tǒng)，封閉水系統(tǒng)中循環(huán)水泵6的驅(qū)動指令來源于 智能控制盒1。風(fēng)機(jī)盤管4是把U型管地埋換熱器7內(nèi)的冷量傳遞給室內(nèi)空氣 的主要換熱部件，熱交換方式是通過風(fēng)機(jī)3將室內(nèi)熱空氣吹向風(fēng)機(jī)盤管4，使 熱空氣通過風(fēng)機(jī)盤管4時吸收冷量，變成冷空氣再流入室內(nèi)。為了獲取最大制 冷效果，風(fēng)機(jī)3應(yīng)盡可能靠近風(fēng)機(jī)盤管4。同樣，其驅(qū)動指令也來源于智能控 制盒1。室內(nèi)測溫電阻2和水溫電阻5與智能控制盒1通過電阻線連接，智能 控制盒1測試到溫度后，根據(jù)控制邏輯運(yùn)算得到輸出控制信號。智能控制盒1 輸出的信號通過繼電器控制接觸器的開合給風(fēng)機(jī)3和循環(huán)水泵6提供電源，以 此來控制風(fēng)機(jī)3和循環(huán)水泵6啟停。發(fā)明智能控制盒1可根據(jù)現(xiàn)場安裝的實(shí)際 需要，隨意擺放位置。
本土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)施步驟如下
步驟一、打開電源，智能控制盒1通過室內(nèi)測溫電阻2和水溫電阻5監(jiān)測 得到室內(nèi)空氣溫度和循環(huán)水溫。
步驟二、如果室內(nèi)空氣溫度和水溫符合開機(jī)條件，智能控制盒l(wèi)開啟風(fēng)機(jī) 3和循環(huán)水泵6電源，使室內(nèi)氣體和地埋管換熱器內(nèi)的水流動起來進(jìn)行熱交換， 實(shí)現(xiàn)利用地下恒溫環(huán)境進(jìn)行室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)的目的。另外，智能控制盒l(wèi)還 可根據(jù)需求上傳、記錄實(shí)時溫度數(shù)據(jù)。
步驟三、如果室內(nèi)空氣溫度和循環(huán)水溫不符合開機(jī)要求，智能控制盒1關(guān) 閉風(fēng)機(jī)3和循環(huán)水泵6，停止利用地下恒溫環(huán)境進(jìn)行室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1、一種土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，包括3部分水循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其特征在于水循環(huán)系統(tǒng)由U型管地埋換熱器、循環(huán)水泵組成，空氣循環(huán)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管組成，控制系統(tǒng)由智能控制盒和測溫單元組成；其中，U型管地埋換熱器與循環(huán)水泵和風(fēng)機(jī)盤管連接，智能控制盒通過電阻線與測溫單元連接；風(fēng)機(jī)設(shè)置于風(fēng)機(jī)盤管附近；所述的U型管地埋換熱器是本系統(tǒng)利用地下恒溫環(huán)境的主要部件，水在流經(jīng)U型管地埋換熱器的同時通過管道壁面與地下土壤進(jìn)行熱交換，在夏季需制冷時，水將高溫傳遞給土壤，變成冷卻水；所述的風(fēng)機(jī)盤管是本系統(tǒng)利用冷卻水將室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)到適宜溫度的主要部件，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動使空氣流動，空氣流過風(fēng)機(jī)盤管發(fā)生熱交換，達(dá)到適宜設(shè)備運(yùn)行的正常溫度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于該控制系 統(tǒng)是通過智能控制盒控制風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵的開啟與關(guān)閉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的測 溫單元是測溫電阻，具體為室內(nèi)測溫電阻和循環(huán)水溫電阻。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的測 溫單元是測溫電偶或其他測溫元件。
全文摘要
本發(fā)明是一種土壤源直冷空調(diào)系統(tǒng)，包括三部分水循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其特征在于水循環(huán)系統(tǒng)由U型管地埋換熱器、循環(huán)水泵及連接附件組成，空氣循環(huán)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管組成，控制系統(tǒng)由智能控制盒和測溫單元組成；循環(huán)水泵可以放在室內(nèi)，也可放在室外，U型管地埋換熱器與循環(huán)水泵和風(fēng)機(jī)盤管連接形成一個封閉水系統(tǒng)，封閉水系統(tǒng)中循環(huán)水泵的驅(qū)動指令來源于智能控制盒，風(fēng)機(jī)設(shè)置于風(fēng)機(jī)盤管附近。本發(fā)明可利用地下土壤恒溫環(huán)境進(jìn)行室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)，耗電量僅為普通空調(diào)的10～20％，且不受季節(jié)和地域限制。同時本空調(diào)系統(tǒng)不利用地下水，不會對地下環(huán)境和水資源產(chǎn)生污染和損害，具有很好的環(huán)保能力。
文檔編號F24F5/00GK101498489SQ20091007841
公開日2009年8月5日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者立 丁, 欣 李, 晶 王, 超 王 申請人:北京航空航天大學(xué);北京立信通儀科技有限公司