基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及變電站二次設(shè)備布置方法的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)及方法。本發(fā)明是采用地表淺層地?zé)嵩醋鳛樽冸娬径卧O(shè)備的溫控?zé)嵩?，通過換熱系統(tǒng)使變電站設(shè)備屏柜實(shí)現(xiàn)與地下環(huán)境的熱交換，從而為二次設(shè)備運(yùn)行提供良好的恒溫環(huán)境。本發(fā)明由于采用地?zé)嵩醋鳛樽冸娬径卧O(shè)備溫控方式，具有溫控效果均勻穩(wěn)定、不需或需少量設(shè)置附加溫控裝置、溫控系統(tǒng)可靠性高、適應(yīng)不同地域氣候環(huán)境下二次設(shè)備布置、能耗低及溫控效率高等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明經(jīng)合理布置，可有效解決變電站二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境問題。
【專利說明】基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變電站二次設(shè)備布置系統(tǒng)及方法的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站二次設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境溫度及散熱問題是影響設(shè)備安全可靠運(yùn)行的重要因素之一。由于戶外運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，通常不滿足二次設(shè)備運(yùn)行要求，因此需采用設(shè)立專門的保護(hù)小室、設(shè)置暖通系統(tǒng)及在設(shè)備屏柜內(nèi)加裝驅(qū)潮加熱裝置等方法對(duì)設(shè)備運(yùn)行溫度加以控制。這些方法存在造價(jià)成本高、溫控系統(tǒng)可靠性對(duì)二次設(shè)備運(yùn)行造成影響、加熱方式為局部加熱，溫度調(diào)節(jié)效果不理想等缺點(diǎn)，無法適應(yīng)保護(hù)裝置等二次設(shè)備的就地下放。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的運(yùn)行環(huán)境溫度對(duì)二次設(shè)備運(yùn)行可靠性造成影響的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)及方法。本發(fā)明是采用以地?zé)嵩磳?duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度進(jìn)行控制的系統(tǒng)及方法，目的是通過自然換熱或地源熱泵等方式從地下環(huán)境交換出所需冷量或熱量，為變電站二次設(shè)備提供穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境溫度，可有效解決各種不同氣候地域下由運(yùn)行環(huán)境引起的的變電站二次設(shè)備可靠性問題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的:
基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)，包括自然換熱的熱源系統(tǒng)和地源熱泵的換熱系統(tǒng)兩種方式；所述的自然換熱的熱源系統(tǒng)為地下設(shè)置的換熱管道，按不同變電站規(guī)模及換熱性能要求其形式包括豎井式、U型管式、管道式；所述的地源熱泵的換熱方式是:在多個(gè)設(shè)備屏柜底部連接地能換熱管道，各地能換熱管道為聯(lián)通式結(jié)構(gòu)；地能換熱管道上連接有地源熱泵；地源熱泵與空調(diào)末端通過空調(diào)末端換熱管道進(jìn)行連接，空調(diào)末端換熱管道的另一端與設(shè)備屏柜相連接。
[0005]所述的豎井式熱源是在設(shè)備屏柜下部按間隔分別設(shè)置換熱豎井，換熱豎井內(nèi)壁設(shè)有豎井式換熱管道，換熱管接口與設(shè)備屏柜底部相連接，豎井式換熱管道的頂端設(shè)有換熱管接口，換熱管接口端設(shè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置。所述的U形管式熱源是設(shè)有兩個(gè)設(shè)備屏柜，U型管式換熱管道的兩個(gè)換熱管接口分別連接在兩個(gè)設(shè)備屏柜下部，兩個(gè)換熱管接口端分別設(shè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置。所述的管道式熱源是設(shè)有多個(gè)設(shè)備屏柜，聯(lián)通式的管道式換熱管道通過換熱管接口與各設(shè)備屏柜相連，各換熱管接口處設(shè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置。
[0006]所述的設(shè)備屏柜外部設(shè)絕熱層，設(shè)備屏柜與換熱管道接口處設(shè)有防護(hù)罩。
[0007]基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置方法，是采用地表淺層地?zé)嵩醋鳛樽冸娬径卧O(shè)備的溫控?zé)嵩?，通過換熱系統(tǒng)使變電站設(shè)備屏柜實(shí)現(xiàn)與地下環(huán)境的熱交換，從而為二次設(shè)備運(yùn)行提供良好的恒溫環(huán)境；具體方法包括:
步驟一:對(duì)設(shè)備安裝處的地下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定換熱管道適宜的安裝深度及防護(hù)措施，通過在變電站安裝地點(diǎn)不同位置及深度置入溫濕度等物理量的監(jiān)測(cè)用傳感器，獲得地下環(huán)境分布情況，并結(jié)合對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備確定換熱管的具體安裝位置及深度；
步驟二:根據(jù)安裝地點(diǎn)地下環(huán)境、變電站二次設(shè)備數(shù)量及可靠性要求等條件不同，確定換熱系統(tǒng)采用自然換熱方式和通過地源熱泵換熱方式兩種換熱方式及其相應(yīng)二次設(shè)備進(jìn)行布置。
[0008]所述的自然換熱方式的地?zé)嵩礈乜叵到y(tǒng)利用地表淺層土壤凍土層下的近恒溫層作為地?zé)嵩矗ㄟ^換熱管道與地上設(shè)備屏柜相連，采用換熱介質(zhì)為空氣，在無強(qiáng)制循環(huán)措施或僅以通風(fēng)裝置作為簡單循環(huán)裝置的情況下實(shí)現(xiàn)換熱，從而為二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境提供適宜溫度。
[0009]所述的地源熱泵的換熱方式在設(shè)備屏柜與換熱管道之間加入地源熱泵進(jìn)行強(qiáng)制換熱；地源熱泵溫控系統(tǒng)包括地能換熱管道、地源熱泵及空調(diào)末端三個(gè)部分，地能換熱管道內(nèi)的循環(huán)換熱介質(zhì)為水，地源熱泵與空調(diào)末端間通過空調(diào)末端換熱管道進(jìn)行連接，空調(diào)末端換熱管道內(nèi)的換熱介質(zhì)為水或空氣，通過地源熱泵強(qiáng)制地能換熱管道、及空調(diào)末端換熱管道內(nèi)介質(zhì)循環(huán)獲得地能并以空調(diào)末端作為出口輸送至設(shè)備屏柜，通過空調(diào)末端對(duì)循環(huán)強(qiáng)度加以控制從而對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0010]所述的自然換熱方式包括豎井式熱源，是在設(shè)備屏柜下按間隔分別設(shè)置換熱豎井，按監(jiān)測(cè)結(jié)果確定豎井挖掘深度；豎井內(nèi)壁為豎井式換熱管道，豎井口設(shè)與設(shè)備屏柜底部聯(lián)通的換熱接口，需加強(qiáng)換熱效果時(shí)，在屏柜內(nèi)加設(shè)通風(fēng)裝置。所述的自然換熱方式包括U形管式熱源，按兩面設(shè)備屏柜為一組，U型管式換熱管道的兩個(gè)換熱管接口分別安放在設(shè)備屏柜的下方，地下管道采用縱向U形布置以取得更多地?zé)嵩?，在用地面積充足且可滿足換熱效果時(shí)采用橫向布置；管道埋放深度由監(jiān)測(cè)結(jié)果確定，管道材質(zhì)應(yīng)滿足地下?lián)Q熱及防護(hù)需要，可在兩側(cè)管口分別設(shè)置通風(fēng)裝置以加強(qiáng)換熱效果。所述的自然換熱方式包括管道式熱源采取聯(lián)通式的地下?lián)Q熱管道，與各設(shè)備屏柜以換熱口相連，各處連接及管道整體滿足換熱及防護(hù)要求，各換熱口可設(shè)通風(fēng)裝置。
[0011]所述的地源熱泵換熱方式，其中地源熱泵系統(tǒng)包括地能換熱管道、地源熱泵機(jī)組及空調(diào)末端系統(tǒng)三個(gè)部分，根據(jù)占地及換熱效果要求，所述的地能換熱管道可采用布置于地表淺層土壤的的水平式或埋置位置較深的垂直式；采用全站設(shè)備共用兩臺(tái)或以上熱泵系統(tǒng)的形式，接至地上部分的換熱管分散配置于各臺(tái)熱泵以保證換熱效果，各間隔設(shè)備屏柜分別設(shè)空調(diào)末端從空調(diào)末端換熱管道取能。
[0012]所述的對(duì)設(shè)備安裝處的地下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)包括:所取熱源深度及解決地下環(huán)境中存在的土壤應(yīng)力結(jié)構(gòu)變化、地下水位變化、地下恒溫層深度發(fā)展、濕氣及鼠蟲害侵蝕、氣體潘留。
[0013]所述的采用地表淺層地?zé)嵩醋鳛樽冸娬径卧O(shè)備的溫控?zé)嵩?，通過換熱系統(tǒng)使變電站設(shè)備屏柜實(shí)現(xiàn)與地下環(huán)境的熱交換，從而為二次設(shè)備運(yùn)行提供良好的恒溫環(huán)境:
(I)為確定所取熱源深度及解決地下環(huán)境中存在的土壤應(yīng)力結(jié)構(gòu)變化、地下水位變化、地下恒溫層深度發(fā)展、濕氣及鼠蟲害侵蝕、氣體潴留等問題，需對(duì)設(shè)備安裝處的地下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定換熱管道適宜的安裝深度及防護(hù)方法；通過在變電站二次設(shè)備屏柜安裝地點(diǎn)變電站地下環(huán)境中不同位置及深度置入溫濕度等物理量的監(jiān)測(cè)用傳感器，獲得地下環(huán)境分布情況，并結(jié)合對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備確定預(yù)設(shè)換熱管道的具體安裝位置及深度；根據(jù)安裝地點(diǎn)地下環(huán)境、變電站二次設(shè)備數(shù)量及可靠性要求等條件不同，本發(fā)明給出自然換熱及通過地源熱泵換熱兩種換熱方式及其相應(yīng)二次設(shè)備布置方法；
①自然換熱方式:采用自然換熱方式的地?zé)嵩礈乜叵到y(tǒng)利用地表淺層土壤凍土層下的近恒溫層作為地?zé)嵩?，通過換熱管道與地上設(shè)備屏柜相連，采用換熱介質(zhì)為空氣，在無強(qiáng)制循環(huán)措施或僅以通風(fēng)裝置作為簡單循環(huán)裝置的情況下實(shí)現(xiàn)地上、地下環(huán)境之間的換熱，從而為二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境提供適宜溫度，其溫控效果取決于所取深度恒溫層溫度及換熱系統(tǒng)效率，適用于外界環(huán)境較好或換熱效果滿足設(shè)備運(yùn)行要求且需較低成本的情況；
自然換熱的熱源系統(tǒng)僅為地下設(shè)置的換熱管道，其形式有豎井式換熱管道、U型管式換熱管道及管道式換熱管道；豎井式熱源在各間隔設(shè)備屏柜下根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定的適宜布置深度分別設(shè)置豎井式換熱管道，管壁采用導(dǎo)熱、密封、防水、應(yīng)力性能優(yōu)良的防護(hù)材質(zhì)構(gòu)成，豎井式換熱管道與設(shè)備屏柜底部連接處設(shè)換熱管接口 ；U形管式熱源按兩面設(shè)備屏柜為一組，U型管式換熱管道的兩個(gè)換熱管接口分別安放在設(shè)備屏柜的下方，地下管道采用縱向U形布置以取得更多地?zé)嵩?，在用地面積充足且可滿足換熱效果時(shí)采用橫向布置；u型管式換熱管道埋放深度由監(jiān)測(cè)結(jié)果確定，管道材質(zhì)應(yīng)滿足地下?lián)Q熱及防護(hù)需要；管道式熱源采取聯(lián)通式的管道式換熱管道，各設(shè)備屏柜與換熱管道以換熱管接口相連，各處連接及管道整體滿足換熱及防護(hù)要求；
②地源熱泵換熱方式:采用地源熱泵的換熱方式在設(shè)備屏柜與換熱管道之間加入地源熱泵進(jìn)行強(qiáng)制換熱。地源熱泵溫控系統(tǒng)包括地能換熱管道、地源熱泵及空調(diào)末端三個(gè)部分，地能換熱管道內(nèi)的循環(huán)換熱介質(zhì)為水，地源熱泵與空調(diào)末端間通過空調(diào)末端換熱管道進(jìn)行連接，空調(diào)末端換熱管道內(nèi)的換熱介質(zhì)為水或空氣，通過地源熱泵強(qiáng)制地能換熱管道、及空調(diào)末端換熱管道內(nèi)介質(zhì)循環(huán)獲得地能并以空調(diào)末端作為出口輸送至設(shè)備屏柜，通過空調(diào)末端對(duì)循環(huán)強(qiáng)度加以控制從而對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；地源熱泵換熱方式，根據(jù)變電站二次設(shè)備數(shù)量、安裝地點(diǎn)地下環(huán)境等條件確定所采用地源熱泵數(shù)量，各處連接及管道整體滿足換熱及防護(hù)要求；
上述幾種形式換熱管道的換熱管接口處加設(shè)環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置以監(jiān)測(cè)設(shè)備屏柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及加強(qiáng)換熱；地上二次設(shè)備屏柜外設(shè)絕熱層以保整屏柜內(nèi)與地下環(huán)境換熱效果;
所述地源熱泵換熱方式采用全站設(shè)備共用兩臺(tái)熱泵，地能換熱管道的形式為水平式及垂直式；按選定技術(shù)方案及安裝深度埋設(shè)地能換熱管道及安裝地源熱泵；各設(shè)備屏柜底部設(shè)置空調(diào)末端，空調(diào)末端通過空調(diào)末端換熱管道與地源熱泵連接，地源熱泵分散布置于空調(diào)末端換熱管道上，各屏柜空調(diào)末端的溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果分別引入各地源熱泵的溫度控制系統(tǒng)中進(jìn)行綜合控制；各設(shè)備屏柜外設(shè)絕熱層。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:
本發(fā)明由于采用地?zé)嵩醋鳛樽冸娬径卧O(shè)備溫控方式，具有溫控效果均勻穩(wěn)定、不需或需少量設(shè)置附加溫控裝置、溫控系統(tǒng)可靠性高、適應(yīng)不同地域氣候環(huán)境下二次設(shè)備布置、能耗低及溫控效率高等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明經(jīng)合理布置，可有效解決變電站二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為地下環(huán)境監(jiān)測(cè)方法示意圖；
圖2為自然換熱式布置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為地源熱泵換熱式布置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:設(shè)備屏柜1，監(jiān)測(cè)用傳感器2，變電站地下環(huán)境3，絕熱層4，環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置5，換熱管接口 6，豎井式換熱管道7，U型管式換熱管道8，管道式換熱管道9，空調(diào)末端10，地源熱泵11，地能換熱管道12，空調(diào)末端換熱管道13。
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明是一種基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)及方法，本發(fā)明是采用地表淺層地?zé)嵩醋鳛樽冸娬径卧O(shè)備的溫控?zé)嵩?，通過換熱系統(tǒng)使變電站設(shè)備屏柜實(shí)現(xiàn)與地下環(huán)境的熱交換，從而為二次設(shè)備運(yùn)行提供良好的恒溫環(huán)境。
[0019]一種基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)，包括自然換熱的熱源系統(tǒng)和地源熱泵的換熱系統(tǒng)兩種方式，如圖2和圖3所示。
[0020]自然換熱的熱源系統(tǒng)為地下設(shè)置的換熱管道，按不同變電站規(guī)模及換熱性能要求其形式包括豎井式、U型管式、管道式。
[0021](I)所述的豎井式熱源是在設(shè)備屏柜I下部按間隔分別設(shè)置換熱豎井，換熱豎井內(nèi)壁設(shè)有豎井式換熱管道7，換熱管接口 6與設(shè)備屏柜I底部相連接，豎井式換熱管道7的頂端設(shè)有換熱管接口 6，換熱管接口 6端設(shè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置5。
[0022](2)所述的U形管式熱源是設(shè)有兩個(gè)設(shè)備屏柜1，U型管式換熱管道8的兩個(gè)換熱管接口 6分別連接在兩個(gè)設(shè)備屏柜I下部，兩個(gè)換熱管接口 6端分別設(shè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置5。
[0023](3)所述的管道式熱源是設(shè)有多個(gè)設(shè)備屏柜1，聯(lián)通式的管道式換熱管道9通過換熱管接口 6與各設(shè)備屏柜I相連，各換熱管接口 6處設(shè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置5。
[0024]地源熱泵的換熱方式是:在多個(gè)設(shè)備屏柜I底部連接地能換熱管道12，各地能換熱管道12為聯(lián)通式結(jié)構(gòu)；地能換熱管道12上連接有地源熱泵11 ;地源熱泵11與空調(diào)末端10通過空調(diào)末端換熱管道13進(jìn)行連接，空調(diào)末端換熱管道13的另一端與設(shè)備屏柜I相連接。
[0025]所述的設(shè)備屏柜I外部設(shè)絕熱層4，設(shè)備屏柜I與換熱管道接口 6處設(shè)有防護(hù)罩。
[0026]一種基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置方法，包括兩大步驟:
步驟一:對(duì)設(shè)備安裝處的地下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定換熱管道適宜的安裝深度及防護(hù)措施，通過在變電站安裝地點(diǎn)不同位置及深度置入溫濕度等物理量的監(jiān)測(cè)用傳感器，獲得地下環(huán)境分布情況，并結(jié)合對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備確定換熱管道的具體安裝位置及深度。本發(fā)明所述的對(duì)設(shè)備安裝處的地下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)包括:所取熱源深度及解決地下環(huán)境中存在的土壤應(yīng)力結(jié)構(gòu)變化、地下水位變化、地下恒溫層深度發(fā)展、濕氣及鼠蟲害侵蝕、氣體潴留。
[0027]步驟二:根據(jù)安裝地點(diǎn)地下環(huán)境、變電站二次設(shè)備數(shù)量及可靠性要求等條件不同，確定換熱系統(tǒng)采用自然換熱方式或地源熱泵換熱方式兩種換熱方式及其相應(yīng)的二次設(shè)備布置方法；
(O自然換熱方式:自然換熱方式的地?zé)嵩礈乜叵到y(tǒng)利用地表淺層土壤凍土層下的近恒溫層作為地?zé)嵩?，通過換熱管道與地上設(shè)備屏柜相連，采用換熱介質(zhì)為空氣，在無強(qiáng)制循環(huán)措施或僅以通風(fēng)裝置作為簡單循環(huán)裝置的情況下實(shí)現(xiàn)換熱，從而為二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境提供適宜溫度；
所述的自然換熱的熱源系統(tǒng)為地下設(shè)置的換熱管道，按不同變電站規(guī)模及換熱性能要求其形式有豎井式、U型管式、管道式三種；
豎井式熱源在設(shè)備屏柜下按間隔分別設(shè)置換熱豎井，按監(jiān)測(cè)結(jié)果確定豎井挖掘深度；豎井內(nèi)壁為豎井式換熱管道7，豎井口設(shè)與設(shè)備屏柜底部聯(lián)通的換熱接口，需加強(qiáng)換熱效果時(shí)，在屏柜內(nèi)加設(shè)通風(fēng)裝置；
U形管式熱源按兩面屏柜為一組，U形管式換熱管道8的兩個(gè)換熱管接口分別安放在設(shè)備屏柜I的下方，地下管道采用縱向U形布置以取得更多地?zé)嵩?，在用地面積充足且可滿足換熱效果時(shí)采用橫向布置；管道埋放深度由監(jiān)測(cè)結(jié)果確定，管道材質(zhì)應(yīng)滿足地下?lián)Q熱及防護(hù)需要，可在兩側(cè)管口分別設(shè)置通風(fēng)裝置以加強(qiáng)換熱效果；
管道式熱源采取聯(lián)通式的地下?lián)Q熱管道，與各設(shè)備屏柜以換熱口相連，各處連接及管道式換熱管道9整體滿足換熱及防護(hù)要求，各換熱口可設(shè)通風(fēng)裝置。
[0028](2)地源熱泵換熱方式:采用地源熱泵強(qiáng)制循環(huán)作用，實(shí)現(xiàn)地?zé)崮苤猎O(shè)備屏柜的能量輸送；地源熱泵系統(tǒng)包括地能換熱管道、地源熱泵機(jī)組及空調(diào)末端系統(tǒng)三個(gè)部分，地能換熱管道12內(nèi)的循環(huán)換熱介質(zhì)為水，地源熱泵11與空調(diào)末端10間換熱介質(zhì)可為水或空氣；將地能換熱管道的換熱管置于變電站地下環(huán)境中，通過地源熱泵強(qiáng)制地能換熱管道及空調(diào)末端換熱管道內(nèi)介質(zhì)循環(huán)獲得地能，并以空調(diào)末端作為出口輸送至設(shè)備屏柜，通過空調(diào)末端對(duì)循環(huán)強(qiáng)度加以控制，從而對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0029]根據(jù)占地及換熱效果要求，地源熱泵系統(tǒng)的地下?lián)Q熱管可采用布置于地表淺層土壤的的水平式或埋置位置較深的垂直式；采用全站設(shè)備共用兩臺(tái)或以上熱泵系統(tǒng)的形式，接至地上部分的換熱管分散配置于各臺(tái)熱泵以保證換熱效果，各間隔設(shè)備屏柜分別設(shè)空調(diào)末端從換熱管取能。
[0030]本發(fā)明所述二次設(shè)備屏柜外設(shè)絕熱層以保整屏柜內(nèi)與地下環(huán)境換熱效果，設(shè)備屏柜與換熱管道接口處加裝防護(hù)罩，防止外部環(huán)境對(duì)換熱管道的影響。
[0031]下面舉例說明:
如圖1所示，為確定所取熱源深度及解決地下環(huán)境中存在的土壤應(yīng)力結(jié)構(gòu)變化、地下水位變化、地下恒溫層深度發(fā)展、濕氣及鼠蟲害侵蝕、氣體潴留等問題，需對(duì)設(shè)備安裝處的地下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定換熱管道適宜的安裝深度及防護(hù)方法。通過在變電站二次設(shè)備屏柜I安裝地點(diǎn)變電站地下環(huán)境3中不同位置及深度置入溫濕度等物理量的監(jiān)測(cè)用傳感器2，獲得地下環(huán)境分布情況，并結(jié)合對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備確定預(yù)設(shè)換熱管道的具體安裝位置及深度。
[0032]根據(jù)安裝地點(diǎn)地下環(huán)境、變電站二次設(shè)備數(shù)量及可靠性要求等條件不同，本發(fā)明給出自然換熱及通過地源熱泵換熱兩種換熱方式及其相應(yīng)二次設(shè)備布置方法。
[0033](一)自然換熱方式。
[0034]采用自然換熱方式的地?zé)嵩礈乜叵到y(tǒng)利用地表淺層土壤凍土層下的近恒溫層作為地?zé)嵩?，通過換熱管道與地上設(shè)備屏柜相連，采用換熱介質(zhì)為空氣，在無強(qiáng)制循環(huán)措施或僅以通風(fēng)裝置作為簡單循環(huán)裝置的情況下實(shí)現(xiàn)地上、地下環(huán)境之間的換熱，從而為二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境提供適宜溫度，其溫控效果取決于所取深度恒溫層溫度及換熱系統(tǒng)效率，適用于外界環(huán)境較好或換熱效果滿足設(shè)備運(yùn)行要求且需較低成本的情況。
[0035]如圖2所示，自然換熱的熱源系統(tǒng)僅為地下設(shè)置的換熱管道，其形式有豎井式換熱管道7、U型管式換熱管道8及管道式換熱管道9三種。
[0036]豎井式熱源在各間隔設(shè)備屏柜I下根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定的適宜布置深度分別設(shè)置豎井式換熱管道7，管壁采用導(dǎo)熱、密封、防水、應(yīng)力性能優(yōu)良的防護(hù)材質(zhì)構(gòu)成，豎井式換熱管道7與設(shè)備屏柜2底部連接處設(shè)換熱管接口 6。
[0037]U形管式熱源按兩面設(shè)備屏柜I為一組，U型管式換熱管道8的兩個(gè)換熱管接口 6分別安放在設(shè)備屏柜I的下方，地下管道采用縱向U形布置以取得更多地?zé)嵩矗谟玫孛娣e充足且可滿足換熱效果時(shí)采用橫向布置山型管式換熱管道8埋放深度由監(jiān)測(cè)結(jié)果確定，管道材質(zhì)應(yīng)滿足地下?lián)Q熱及防護(hù)需要。
[0038]管道式熱源采取聯(lián)通式的管道式換熱管道9，各設(shè)備屏柜I與換熱管道以換熱管接口 6相連，各處連接及管道整體滿足換熱及防護(hù)要求；
(二)地源熱泵換熱方式。
[0039]采用地源熱泵的換熱方式在設(shè)備屏柜I與換熱管道之間加入地源熱泵11進(jìn)行強(qiáng)制換熱。地源熱泵11溫控系統(tǒng)包括地能換熱管道12、地源熱泵11及空調(diào)末端10三個(gè)部分，地能換熱管道12內(nèi)的循環(huán)換熱介質(zhì)為水，地源熱泵11與空調(diào)末端10間通過空調(diào)末端換熱管道13進(jìn)行連接，空調(diào)末端換熱管道13內(nèi)的換熱介質(zhì)為水或空氣，通過地源熱泵11強(qiáng)制地能換熱管道12、及空調(diào)末端換熱管道13內(nèi)介質(zhì)循環(huán)獲得地能并以空調(diào)末端10作為出口輸送至設(shè)備屏柜1，通過空調(diào)末端10對(duì)循環(huán)強(qiáng)度加以控制從而對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。地源熱泵11的溫控效果較為穩(wěn)定，能效比較高，適于為二次設(shè)備提供長期穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境。
[0040]如圖3所示，采用方案為地源熱泵換熱方式，根據(jù)變電站二次設(shè)備數(shù)量、安裝地點(diǎn)地下環(huán)境等條件確定所采用地源熱泵數(shù)量，各處連接及管道整體滿足換熱及防護(hù)要求。圖3采用的方案為全站設(shè)備共用兩臺(tái)熱泵，地能換熱管道12的形式為水平式及垂直式。【具體實(shí)施方式】為:
按選定技術(shù)方案及安裝深度埋設(shè)地能換熱管道12及安裝地源熱泵11。各設(shè)備屏柜I底部設(shè)置空調(diào)末端10，空調(diào)末端10通過空調(diào)末端換熱管道13與地源熱泵11連接，地源熱泵11分散布置于空調(diào)末端換熱管道13上，各屏柜空調(diào)末端10的溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果分別引入各地源熱泵11的溫度控制系統(tǒng)中進(jìn)行綜合控制。
[0041]上述幾種形式換熱管道的換熱管接口 6處可加設(shè)環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置5以監(jiān)測(cè)設(shè)備屏柜I內(nèi)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及加強(qiáng)換熱；地上二次設(shè)備屏柜I外設(shè)絕熱層4以確保整個(gè)設(shè)備屏柜I內(nèi)與地下環(huán)境換熱效果。
[0042]以上所述為本發(fā)明較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)，其特征在于:包括自然換熱的熱源系統(tǒng)和地源熱泵的換熱系統(tǒng)兩種方式； 所述的自然換熱的熱源系統(tǒng)為地下設(shè)置的換熱管道，按不同變電站規(guī)模及換熱性能要求其形式包括豎井式、U型管式、管道式； 所述的地源熱泵的換熱方式是:在多個(gè)設(shè)備屏柜(I)底部連接地能換熱管道(12)，各地能換熱管道(12)為聯(lián)通式結(jié)構(gòu)；地能換熱管道(12)上連接有地源熱泵(11);地源熱泵(11)與空調(diào)末端(10)通過空調(diào)末端換熱管道(13)進(jìn)行連接，空調(diào)末端換熱管道(13)的另一端與設(shè)備屏柜(I)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)，其特征在于:所述的豎井式熱源是在設(shè)備屏柜(I)下部按間隔分別設(shè)置換熱豎井，換熱豎井內(nèi)壁設(shè)有豎井式換熱管道(7)，換熱管接口(6)與設(shè)備屏柜(I)底部相連接，豎井式換熱管道(7)的頂端設(shè)有換熱管接口(6)，換熱管接口(6)端設(shè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置(5)； 所述的U形管式熱源是設(shè)有兩個(gè)設(shè)備屏柜(I )，U型管式換熱管道(8)的兩個(gè)換熱管接口( 6 )分別連接在兩個(gè)設(shè)備屏柜(I)下部，兩個(gè)換熱管接口( 6 )端分別設(shè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置(5)； 所述的管道式熱源是設(shè)有多個(gè)設(shè)備屏柜(1)，聯(lián)通式的管道式換熱管道(9)通過換熱管接口( 6 )與各設(shè)備屏柜(I)相連，各換熱管接口( 6 )處設(shè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置(5 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置系統(tǒng)，其特征在于:所述的設(shè)備屏柜(I)外部設(shè)絕熱層(4)，設(shè)備屏柜(I)與換熱管道接口(6)處設(shè)有防護(hù)罩。
4.基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置方法，其特征在于:采用地表淺層地?zé)嵩醋鳛樽冸娬径卧O(shè)備的溫控?zé)嵩矗ㄟ^換熱系統(tǒng)使變電站設(shè)備屏柜實(shí)現(xiàn)與地下環(huán)境的熱交換，從而為二次設(shè)備運(yùn)行提供良好的恒溫環(huán)境； 具體方法包括: 步驟一:對(duì)設(shè)備安裝處的地下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定換熱管道適宜的安裝深度及防護(hù)措施，通過在變電站安裝地點(diǎn)不同位置及深度置入溫濕度等物理量的監(jiān)測(cè)用傳感器，獲得地下環(huán)境分布情況，并結(jié)合對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備確定換熱管的具體安裝位置及深度； 步驟二:根據(jù)安裝地點(diǎn)地下環(huán)境、變電站二次設(shè)備數(shù)量及可靠性要求等條件不同，確定換熱系統(tǒng)采用自然換熱方式和通過地源熱泵換熱方式兩種換熱方式及其相應(yīng)二次設(shè)備進(jìn)行布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置方法，其特征在于:所述的自然換熱方式的地?zé)嵩礈乜叵到y(tǒng)利用地表淺層土壤凍土層下的近恒溫層作為地?zé)嵩矗ㄟ^換熱管道與地上設(shè)備屏柜相連，采用換熱介質(zhì)為空氣，在無強(qiáng)制循環(huán)措施或僅以通風(fēng)裝置作為簡單循環(huán)裝置的情況下實(shí)現(xiàn)換熱，從而為二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境提供適宜溫度； 所述的地源熱泵的換熱方式在設(shè)備屏柜(I)與換熱管道之間加入地源熱泵(11)進(jìn)行強(qiáng)制換熱；地源熱泵(11)溫控系統(tǒng)包括地能換熱管道(12)、地源熱泵(11)及空調(diào)末端(10)三個(gè)部分，地能換熱管道(12)內(nèi)的循環(huán)換熱介質(zhì)為水，地源熱泵(11)與空調(diào)末端(10)間通過空調(diào)末端換熱管道(13)進(jìn)行連接，空調(diào)末端換熱管道(13)內(nèi)的換熱介質(zhì)為水或空氣，通過地源熱泵(11)強(qiáng)制地能換熱管道(12)、及空調(diào)末端換熱管道(13)內(nèi)介質(zhì)循環(huán)獲得地能并以空調(diào)末端(10 )作為出口輸送至設(shè)備屏柜(I)，通過空調(diào)末端(10 )對(duì)循環(huán)強(qiáng)度加以控制從而對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置方法，其特征在于:所述的自然換熱方式包括豎井式熱源，是在設(shè)備屏柜下按間隔分別設(shè)置換熱豎井，按監(jiān)測(cè)結(jié)果確定豎井挖掘深度；豎井內(nèi)壁為豎井式換熱管道(7)，豎井口設(shè)與設(shè)備屏柜底部聯(lián)通的換熱接口，需加強(qiáng)換熱效果時(shí)，在屏柜內(nèi)加設(shè)通風(fēng)裝置； 所述的自然換熱方式包括U形管式熱源，按兩面設(shè)備屏柜為一組，U型管式換熱管道(8)的兩個(gè)換熱管接口(6)分別安放在設(shè)備屏柜(I)的下方，地下管道采用縱向U形布置以取得更多地?zé)嵩?，在用地面積充足且可滿足換熱效果時(shí)采用橫向布置；管道埋放深度由監(jiān)測(cè)結(jié)果確定，管道材質(zhì)應(yīng)滿足地下?lián)Q熱及防護(hù)需要，可在兩側(cè)管口分別設(shè)置通風(fēng)裝置以加強(qiáng)換熱效果； 所述的自然換熱方式包括管道式熱源采取聯(lián)通式的地下?lián)Q熱管道，與各設(shè)備屏柜以換熱口相連，各處連接及管道整體滿足換熱及防護(hù)要求，各換熱口可設(shè)通風(fēng)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置方法，其特征在于:所述的地源熱泵換熱方式，其中地源熱泵系統(tǒng)包括地能換熱管道、地源熱泵機(jī)組及空調(diào)末端系統(tǒng)三個(gè)部分，根據(jù)占地及換熱效果要求，所述的地能換熱管道(12)可采用布置于地表淺層土壤的的水平式或埋置位置較深的垂直式；采用全站設(shè)備共用兩臺(tái)或以上熱泵系統(tǒng)的形式，接至地上部分的換熱管分散配置于各臺(tái)熱泵以保證換熱效果，各間隔設(shè)備屏柜分別設(shè)空調(diào)末端從空調(diào)末端換熱管道取能。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置方法，其特征在于:所述的對(duì)設(shè)備安裝處的地下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)包括:所取熱源深度及解決地下環(huán)境中存在的土壤應(yīng)力結(jié)構(gòu)變化、地下水位變化、地下恒溫層深度發(fā)展、濕氣及鼠蟲害侵蝕、氣體潴留。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于地?zé)嵩礈乜胤绞降淖冸娬径卧O(shè)備布置方法，其特征在于:所述的采用地表淺層地?zé)嵩醋鳛樽冸娬径卧O(shè)備的溫控?zé)嵩?，通過換熱系統(tǒng)使變電站設(shè)備屏柜實(shí)現(xiàn)與地下環(huán)境的熱交換，從而為二次設(shè)備運(yùn)行提供良好的恒溫環(huán)境； (I)為確定所取熱源深度及解決地下環(huán)境中存在的土壤應(yīng)力結(jié)構(gòu)變化、地下水位變化、地下恒溫層深度發(fā)展、濕氣及鼠蟲害侵蝕、氣體潴留等問題，需對(duì)設(shè)備安裝處的地下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定換熱管道適宜的安裝深度及防護(hù)方法； 通過在變電站二次設(shè)備屏柜(I)安裝地點(diǎn)變電站地下環(huán)境(3)中不同位置及深度置入溫濕度等物理量的監(jiān)測(cè)用傳感器(2)，獲得地下環(huán)境分布情況，并結(jié)合對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備確定預(yù)設(shè)換熱管道的具體安裝位置及深度； 根據(jù)安裝地點(diǎn)地下環(huán)境、變電站二次設(shè)備數(shù)量及可靠性要求等條件不同，本發(fā)明給出自然換熱及通過地源熱泵換熱兩種換熱方式及其相應(yīng)二次設(shè)備布置方法； ①自然換熱方式:采用自然換熱方式的地?zé)嵩礈乜叵到y(tǒng)利用地表淺層土壤凍土層下的近恒溫層作為地?zé)嵩?，通過換熱管道與地上設(shè)備屏柜相連，采用換熱介質(zhì)為空氣，在無強(qiáng)制循環(huán)措施或僅以通風(fēng)裝置作為簡單循環(huán)裝置的情況下實(shí)現(xiàn)地上、地下環(huán)境之間的換熱，從而為二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境提供適宜溫度，其溫控效果取決于所取深度恒溫層溫度及換熱系統(tǒng)效率，適用于外界環(huán)境較好或換熱效果滿足設(shè)備運(yùn)行要求且需較低成本的情況； 自然換熱的熱源系統(tǒng)僅為地下設(shè)置的換熱管道，其形式有豎井式換熱管道(7)、U型管式換熱管道(8)及管道式換熱管道(9)； 豎井式熱源在各間隔設(shè)備屏柜(I)下根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定的適宜布置深度分別設(shè)置豎井式換熱管道(7)，管壁采用導(dǎo)熱、密封、防水、應(yīng)力性能優(yōu)良的防護(hù)材質(zhì)構(gòu)成，豎井式換熱管道(7)與設(shè)備屏柜(2)底部連接處設(shè)換熱管接口(6)； U形管式熱源按兩面設(shè)備屏柜(I)為一組，U型管式換熱管道(8)的兩個(gè)換熱管接口(6)分別安放在設(shè)備屏柜(I)的下方，地下管道采用縱向U形布置以取得更多地?zé)嵩?，在用地面積充足且可滿足換熱效果時(shí)采用橫向布置#型管式換熱管道(8)埋放深度由監(jiān)測(cè)結(jié)果確定，管道材質(zhì)應(yīng)滿足地下?lián)Q熱及防護(hù)需要； 管道式熱源采取聯(lián)通式的管道式換熱管道(9)，各設(shè)備屏柜(I)與換熱管道以換熱管接口(6)相連，各處連接及管道整體滿足換熱及防護(hù)要求； ②地源熱泵換熱方式: 采用地源熱泵的換熱方式在設(shè)備屏柜(I)與換熱管道之間加入地源熱泵(11)進(jìn)行強(qiáng)制換熱； 地源熱泵(11)溫控系統(tǒng)包括地能換熱管道(12)、地源熱泵(11)及空調(diào)末端(10)三個(gè)部分，地能換熱管道(12)內(nèi)的循環(huán)換熱介質(zhì)為水，地源熱泵(11)與空調(diào)末端(10)間通過空調(diào)末端換熱管道(13)進(jìn)行連接，空調(diào)末端換熱管道(13)內(nèi)的換熱介質(zhì)為水或空氣，通過地源熱泵(11)強(qiáng)制地能換熱管道(12)、及空調(diào)末端換熱管道(13)內(nèi)介質(zhì)循環(huán)獲得地能并以空調(diào)末端(10)作為出口輸送至設(shè)備屏柜(I )，通過空調(diào)末端(10)對(duì)循環(huán)強(qiáng)度加以控制從而對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)； 地源熱泵換熱方式，根據(jù)變電站二次設(shè)備數(shù)量、安裝地點(diǎn)地下環(huán)境等條件確定所采用地源熱泵數(shù)量，各處連接及管道整體滿足換熱及防護(hù)要求； 上述幾種形式換熱管道的換熱管接口(6)處加設(shè)環(huán)境監(jiān)測(cè)及通風(fēng)裝置(5)以監(jiān)測(cè)設(shè)備屏柜(I)內(nèi)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及加強(qiáng)換熱；地上二次設(shè)備屏柜(I)外設(shè)絕熱層(4)以保整屏柜內(nèi)與地下環(huán)境換熱效果； 所述地源熱泵換熱方式采用全站設(shè)備共用兩臺(tái)熱泵，地能換熱管道(12)的形式為水平式及垂直式；按選定技術(shù)方案及安裝深度埋設(shè)地能換熱管道(12)及安裝地源熱泵(11);各設(shè)備屏柜(I)底部設(shè)置空調(diào)末端(10)，空調(diào)末端(10)通過空調(diào)末端換熱管道(13)與地源熱泵(11)連接，地源熱泵(11)分散布置于空調(diào)末端換熱管道(13)上，各屏柜空調(diào)末端(10)的溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果分別引入各地源熱泵(11)的溫度控制系統(tǒng)中進(jìn)行綜合控制；各設(shè)備屏柜(I)外設(shè)絕熱層(4)。
【文檔編號(hào)】F25B30/06GK104197562SQ201410368680
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】李籽良, 葛維春, 于同偉, 金世鑫 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院