專利名稱：無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法，尤指一種利用煙囪效應(yīng)不需額外能源的無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
通訊技術(shù)的發(fā)展，越來越方便人們的溝通和生活。但組成通訊網(wǎng)絡(luò)的基站電子設(shè)備儀器在運(yùn)行的過程中都會(huì)放出大量的熱量，而設(shè)備儀器對(duì)運(yùn)行的溫度和濕度都有很嚴(yán)格的環(huán)境要求(基站環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)GB50174-93規(guī)定長(zhǎng)年基站溫度18°C ，才能正常運(yùn)行的情況。否則無法保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。)現(xiàn)行傳統(tǒng)解決方案為采用安裝2臺(tái)空調(diào)來控制調(diào)節(jié)通訊基站機(jī)房溫度。此方法能夠很好的解決設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的問題，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。但空調(diào)的采購，安裝，運(yùn)行以及維護(hù)成本一直居高不下。基站空調(diào)的每月的耗電量就達(dá)到1857. 6度/月，折合成本1207. 44/ 月(與各個(gè)運(yùn)營(yíng)商統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基本相符)。此外空調(diào)相對(duì)于其他設(shè)備比較容易出現(xiàn)故障，給維護(hù)帶來了很大的壓力。為了降低能耗，現(xiàn)在也有一些人提出來采用直通風(fēng)方案來對(duì)控制調(diào)節(jié)通訊基站機(jī)房溫度。在機(jī)房?jī)?nèi)安裝風(fēng)機(jī)，依靠排除機(jī)房?jī)?nèi)熱氣來達(dá)到散熱的效果。直通風(fēng)方案確實(shí)能夠有效的降低基站電力消耗，但散熱效果很差，機(jī)房?jī)?nèi)溫度一般都比室外高出5-10攝氏度， 并且不能加熱，只能適用于溫度不冷不熱的地區(qū)，無法進(jìn)行推廣。組成通訊網(wǎng)絡(luò)的基站，需要將天線安裝到幾十米的高度以覆蓋周圍區(qū)域，單管塔作為通訊天線的支撐結(jié)構(gòu)，相比拉線塔以及格子塔具有安全，美觀等優(yōu)勢(shì)，在通訊行業(yè)內(nèi)逐漸普及。在地下5-10米左右的大地溫度主要受地?zé)嵊绊?，一般都維持在一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)，受地表太陽輻射等溫度變化影響不大。不管是夏天烈日炎炎，還是冬天寒風(fēng)獵獵，地下5-10米的土壤都保持在15-20攝氏度之間。傳統(tǒng)的提取淺層地能的辦法都是通過壓縮機(jī)強(qiáng)制液體媒介在預(yù)埋管道中循環(huán)流動(dòng)，將機(jī)房中的熱量帶到大地中去，此辦法需要消耗較多的電力能源，并且系統(tǒng)比較復(fù)雜， 維護(hù)壓力大，不利于小站點(diǎn)大面積使用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用通訊基站支撐天線的單管塔的煙囪效應(yīng)提供抽力，以能智能組織空氣流動(dòng)，并能提取大地淺層地能，以便在天熱的時(shí)候給機(jī)房制冷，而在天冷時(shí)給機(jī)房供熱，且不需要消耗電力等外界能源，從而智能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度，以保障機(jī)房設(shè)計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行的方法及其裝置。本發(fā)明之次要目的在于提供一種，能避免熱交換裝置中的U型管內(nèi)冷凝水堵塞管道內(nèi)空氣流動(dòng)的方法和裝置。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一種無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法，其利用單管塔煙囪效應(yīng)形成的抽力，借助流道將外部空氣首先與淺層大地進(jìn)行熱交換，然后流入機(jī)房進(jìn)行與機(jī)房進(jìn)行二次熱交換，以自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)房溫度。該種調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法，是利用單管塔煙囪效應(yīng)形成的抽力，組織外部空氣流經(jīng)埋入淺層大地的管道與大地進(jìn)行熱交換，然后流入機(jī)房進(jìn)行與機(jī)房進(jìn)行二次熱交換，夏天制冷，冬天加熱，自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)房溫度，在單管塔上設(shè)置上出口和下入口，將機(jī)房密封隔熱并且與單管塔下入口密封連接，安裝埋入淺層大地的熱交換管道，管道入口在室外，出口在機(jī)房?jī)?nèi)部；空氣在機(jī)房?jī)?nèi)受設(shè)備加熱以及進(jìn)入單管塔后受太陽能照射受熱后，內(nèi)部空氣密度降低，空氣上升到單管塔出口流出系統(tǒng)；機(jī)房以及單管塔內(nèi)空氣流出引起機(jī)房?jī)?nèi)形成負(fù)壓力，機(jī)房負(fù)壓強(qiáng)制埋設(shè)管道外部空氣沿著管道流入管道底部后從管道出口流出；空氣從外部流入到管底的過程中，跟淺層大地進(jìn)行熱交換，夏天冷卻(冬天加熱)，冷卻后的空氣進(jìn)入機(jī)房，使機(jī)房溫度維持在一定的范圍，整套系統(tǒng)不需要消耗電力等外界能源，不需要安裝閥門或者機(jī)械電氣設(shè)備，不需要人工進(jìn)行干預(yù)操作，即可保證機(jī)房通風(fēng)，并且根據(jù)不同季節(jié)以及室內(nèi)外溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行效率以及熱交換方向，調(diào)節(jié)機(jī)房溫度。其中經(jīng)過計(jì)算和分析，單管塔高度必須大于淺埋地下管道深度5米以上，為20-60米， 并且刷深色油漆有利于吸收太陽能熱量對(duì)內(nèi)部空氣進(jìn)行加熱，提高煙囪效應(yīng)，加強(qiáng)空氣流動(dòng)效率。裝埋于地下的地?zé)峤粨Q管道位于地下2-20米，其可根據(jù)單管塔高度以及當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r進(jìn)行調(diào)整和選擇。在埋入地下的管道靠近地表端出口管道上包裹隔熱海綿，減少管道中空氣的熱量損失。另外，可在單管塔入口和機(jī)房中間安裝一個(gè)集熱棚，集熱棚接受太陽光熱量后加熱從機(jī)房流入單管塔的空氣，加速整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)空氣流動(dòng)，使機(jī)房?jī)?nèi)溫度更加適宜。在單管塔出口處可安裝自動(dòng)通風(fēng)器，自然通風(fēng)器一方面可以根據(jù)防止下雨天進(jìn)入單管塔，同時(shí)也能提高單管塔抽力，加速系統(tǒng)內(nèi)空氣流動(dòng)。可以將單管塔安裝在機(jī)房?jī)?nèi)形成一體化通訊站點(diǎn)，也可以將單管塔與機(jī)房分離， 通過管道進(jìn)行密封連接，機(jī)房?jī)?nèi)空氣經(jīng)過管道流入單管塔。在埋入管道的出口或者入口處可安裝電動(dòng)風(fēng)機(jī)作為備份方案，防止在機(jī)房或者單管塔密封不嚴(yán)，無法形成負(fù)壓強(qiáng)制空氣經(jīng)過地下進(jìn)入機(jī)房時(shí)溫度升高，影響設(shè)備正常運(yùn)行。本發(fā)明還提供了一種解決地下U型管內(nèi)冷凝水堵塞管道內(nèi)空氣流動(dòng)的方法和裝置，在外管內(nèi)套一根小口徑的內(nèi)套管，一旦有冷凝水都聚集到外管上并流到管底，但內(nèi)套管空氣然能夠繼續(xù)流通并逐步通過新空氣流動(dòng)帶走蒸發(fā)的冷凝水積水。其含熱交換管內(nèi)安裝一個(gè)小口徑的內(nèi)套管，內(nèi)套管口處理成內(nèi)壁突出于外壁，內(nèi)套管口下安裝墊圈以與外管保持距離。另一種解決冷凝水堵塞管道內(nèi)空氣流動(dòng)的方法為，該地能交換裝置為埋設(shè)于地下的U型管，且該U型管道的底部為地?zé)峤粨Q部，且該地?zé)峤粨Q部設(shè)有容置冷凝水的空間。本發(fā)明還提供了一種無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的裝置，其包括用以產(chǎn)生煙囪效應(yīng)單管塔，該單管塔具有一個(gè)頂部出口及一個(gè)底部入口，該頂部出口與大氣連通；機(jī)房熱交換裝置，該機(jī)房熱交換裝置包括一個(gè)機(jī)房入口及一個(gè)機(jī)房出口 ；埋入淺層大地的熱交換管道，該熱交換管道具有一個(gè)熱交換管道入口及熱交換管道出口，該熱交換管道入口與大氣連通；其中，該底部入口與機(jī)房出口連通、機(jī)房入口與熱交換管道出口連通，以構(gòu)成一個(gè)負(fù)壓連通管道。其中該機(jī)房熱交換裝置為隔熱密封的機(jī)房。該U型管道的底部為地?zé)峤粨Q部，該地?zé)峤粨Q部裝埋于地下2-20米。該U型管包括至少一個(gè)作為主氣流通道的外管，且該外管于底部?jī)?nèi)套設(shè)至少一根小口徑的內(nèi)套管，且該內(nèi)套管口該外管的管壁具有一個(gè)距離。于該U型管底端設(shè)置有液體容置空間。在該熱交換管道設(shè)置有以定期進(jìn)行清除管內(nèi)灰塵的熱交換管預(yù)置拉線。該單管塔高度大于該熱交換管道埋設(shè)于地下的作為熱交換部位的管道的深度5 米以上。該單管塔表面設(shè)有利于吸收太陽能熱量以對(duì)內(nèi)部空氣進(jìn)行加熱深色油漆層。另設(shè)有一個(gè)接受太陽光熱量的集熱棚，位于在單管塔入口和機(jī)房之間，且連通單管塔入口和機(jī)房的管道穿設(shè)于該集熱棚以加熱從機(jī)房流入單管塔的空氣。該單管塔出口處安裝有防止雨水進(jìn)入單管塔的自然通風(fēng)器。該單管塔安裝于機(jī)房?jī)?nèi)而形成一體化通訊站點(diǎn)或是與機(jī)房分離，該單管塔與機(jī)房通過管道進(jìn)行密封連接。埋入淺層大地的熱交換管道靠近地表端出口管道上可包裹有以減少管道中空氣的熱量損失的隔熱材料。埋入淺層大地的熱交換管道的出口或者入口處可安裝有電動(dòng)風(fēng)機(jī)。


圖1本發(fā)明利用煙囪效應(yīng)提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的示意圖
圖2 本發(fā)明中煙囪效應(yīng)計(jì)算簡(jiǎn)圖3 利用煙囪效應(yīng)提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度實(shí)施例一；
圖4 利用煙囪效應(yīng)提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度實(shí)施例二 ；
圖5 本發(fā)明的熱交換管內(nèi)套管結(jié)構(gòu)圖A部分放大圖6 圖5B處局部放大其中
1...單管塔2...密封隔熱的機(jī)房
3...機(jī)房設(shè)備 4...淺層埋地?zé)峤粨Q管道
5...機(jī)房前室 6...單管塔出口7...單管塔入口8...淺層埋地?zé)峤粨Q管道入口
9...淺層埋地?zé)峤粨Q管道出口
10...機(jī)房前室窗戶以及空氣過濾裝置
11...單管塔避雷針 12...無線天線
13...單管塔上人口 14...單管塔工作平臺(tái)
15...自然通風(fēng)器 16...集熱棚
17...集熱棚內(nèi)加熱管道 18...熱交換管內(nèi)套管19...熱交換管預(yù)置拉線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為巧妙利用現(xiàn)有的通訊設(shè)備所具有的單管塔，組織清潔空氣流經(jīng)淺埋地管道，機(jī)房然后從單管塔排出，根據(jù)室內(nèi)外溫度變化智能調(diào)節(jié)機(jī)房通訊設(shè)備溫度環(huán)境。本發(fā)明闡明了一種利用通訊基站支撐天線的單管塔的煙囪效應(yīng)提供抽力，智能組織空氣流動(dòng)，提取大地淺層地能，在天熱的時(shí)候給機(jī)房制冷，在天冷時(shí)給機(jī)房供熱，不需要消耗電力等外界能源，智能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度，保障機(jī)房設(shè)計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行的方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明方法為利用單管塔煙囪效應(yīng)形成的抽力，組織外部空氣流經(jīng)埋入淺層大地的管道與大地進(jìn)行熱交換，然后流入機(jī)房進(jìn)行與機(jī)房進(jìn)行二次熱交換，夏天制冷， 冬天加熱，智能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度，保障機(jī)房設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)本方法最基本的三個(gè)構(gòu)造部分為單管塔1，隔熱密封的機(jī)房2，淺層埋地?zé)峤粨Q管道4以及各個(gè)單元模塊之間密封連接，參見見圖1 為利用煙@效應(yīng)提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度方法示意圖。下面結(jié)合圖1具體闡述本發(fā)明的構(gòu)思，模型單管塔H = 35米，機(jī)房3 X 4 X 3米，埋地管道深度Hl = 10米，按照夏天有太陽照射，夏天無太陽照射，冬天無太陽照射三種極端場(chǎng)景進(jìn)行運(yùn)行闡述和簡(jiǎn)要驗(yàn)證說明。場(chǎng)景一，夏天有太陽照射夏天中午時(shí)分，地表溫度最高，太陽強(qiáng)度最大。這個(gè)時(shí)候機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備3加熱機(jī)房?jī)?nèi)空氣后流入單管塔，單管塔1吸收太陽熱能，再次加熱單管塔內(nèi)部空氣；熱空氣上升的煙囪效應(yīng)使單管塔1底部入口 7形成負(fù)壓；因?yàn)閱喂芩?與機(jī)房21密封連接，所以單管塔1底部入口 7壓強(qiáng)等于埋地管道出口 9壓強(qiáng)，以及出口 9壓強(qiáng)小于入口 8壓強(qiáng)；埋地管道出口 9 與入口 8之間的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)外部空氣從外室經(jīng)過地下管道流入大地，并在管道底部與大地進(jìn)行熱交換冷卻；冷卻后的涼空氣流入機(jī)房，給機(jī)房降溫，帶走熱量后再從單管塔加熱流出。為了方便計(jì)算，假設(shè)環(huán)境如下室外溫度40攝氏度，室內(nèi)溫度25攝氏度(高于淺層地下溫度5攝氏度)，地下溫度20攝氏度，單管塔內(nèi)空氣經(jīng)加熱后溫度為45攝氏度，計(jì)算如下如圖2所示，其為煙囪效應(yīng)計(jì)算簡(jiǎn)圖?？諝饬鲃?dòng)速度計(jì)算單管塔為一垂直管道，高度為H，里面充滿空氣，管內(nèi)溫度為T，空氣比重為、；管外空氣溫度為Ttl ；比重為γ ^ ；管道上端平面A-A平面，管道下端平面為B-B平面；向下作用在A-A平面上的壓力為P1,向下作用在平面B-B上的壓力為P2 ；向上作用在B-B平面上的壓力為P。當(dāng)管內(nèi)溫度等于管外溫度，即T = Ttl時(shí)，Y = Y C1，管內(nèi)外流體處于平衡狀態(tài)，不產(chǎn)生流動(dòng)，此時(shí)根據(jù)流體平衡方程有P = P2 = P^H γ = Pi+H γ 0因?yàn)楣軆?nèi)由于設(shè)備間加熱以及外部太陽能照射，溫度高于管外，即T > Ttl，則因?yàn)镻 = P^H Y ο
P1 = P^H YY < Y0所以P > P2權(quán)利要求
1.一種無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法，其特征在于，其利用單管塔煙 效應(yīng)形成的抽力，借助流道將外部空氣首先與淺層大地進(jìn)行熱交換，然后流入機(jī)房進(jìn)行與機(jī)房進(jìn)行二次熱交換，以自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)房溫度。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法，其特征在于，單管塔高度大于淺埋地下管道深度5米以上，該單管塔表面刷有有利于吸收太陽能熱量以對(duì)內(nèi)部空氣進(jìn)行加熱深色油漆。
3.根據(jù)權(quán)利1要求所述的無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法，其特征在于，裝埋于地下的地?zé)峤粨Q管道位于地下2-20米。
4.根據(jù)權(quán)利1要求所述的無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法，其特征在于，另設(shè)有一個(gè)接受太陽光熱量的集熱棚，位于在單管塔入口和機(jī)房之間，且連通單管塔入口和機(jī)房的管道穿設(shè)于該集熱棚以加熱從機(jī)房流入單管塔的空氣。
5.一種無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的裝置，其特征在于，其包括用以產(chǎn)生煙 效應(yīng)單管塔，該單管塔具有一個(gè)頂部出口及一個(gè)底部入口，該頂部出口與大氣連通；機(jī)房熱交換裝置，該機(jī)房熱交換裝置包括一個(gè)機(jī)房入口及一個(gè)機(jī)房出口 ；埋入淺層大地的熱交換管道，該熱交換管道具有一個(gè)熱交換管道入口及熱交換管道出口，該熱交換管道入口與大氣連通；其中，該底部入口與機(jī)房出口連通、機(jī)房入口與熱交換管道出口連通，以構(gòu)成一個(gè)負(fù)壓連通管道。
6.根據(jù)權(quán)利5要求所述的無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的裝置，其特征在于，該熱交換管道為U型管道，該U型管道的底部為地?zé)峤粨Q部，該地?zé)峤粨Q部裝埋于地下2-20米。
7.根據(jù)權(quán)利6要求所述的無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的裝置，其特征在于，該U 型管包括至少一個(gè)作為主氣流通道的外管，且該外管于底部?jī)?nèi)套設(shè)至少一根小口徑的內(nèi)套管，且該內(nèi)套管口該外管的管壁具有一個(gè)距離。
8.根據(jù)權(quán)利5要求所述的無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的裝置，其特征在于，另設(shè)有一個(gè)接受太陽光熱量的集熱棚，位于在單管塔入口和機(jī)房之間，且連通單管塔入口和機(jī)房的管道穿設(shè)于該集熱棚以加熱從機(jī)房流入單管塔的空氣。
9.根據(jù)權(quán)利5要求所述的無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的裝置，其特征在于，該單管塔安裝于機(jī)房?jī)?nèi)而形成一體化通訊站點(diǎn)或是與機(jī)房分離，該單管塔與機(jī)房通過管道進(jìn)行密封連接。
10.根據(jù)權(quán)利5要求所述的無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的裝置，其特征在于，埋入淺層大地的熱交換管道的出口或者入口處安裝有電動(dòng)風(fēng)機(jī)。
全文摘要
無源提取淺層地能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度的方法及裝置，利用通訊基站支撐天線的單管塔的煙囪效應(yīng)提供抽力，以能智能組織空氣流動(dòng)并能提取大地淺層地能，以便在天熱的時(shí)候給機(jī)房制冷，而在天冷時(shí)給機(jī)房供熱，且不需要消耗電力等外界能源，從而智能調(diào)節(jié)機(jī)房溫度，以保障機(jī)房設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的方法及其裝置。其包括單管塔，該單管塔具有一個(gè)頂部出口及一個(gè)底部入口，該頂部出口與大氣連通；機(jī)房熱交換裝置，該機(jī)房熱交換裝置包括一個(gè)機(jī)房入口及一個(gè)機(jī)房出口；埋入淺層大地的熱交換管道，該熱交換管道具有一個(gè)熱交換管道入口及熱交換管道出口，該熱交換管道入口與大氣連通；該底部入口與機(jī)房出口連通、機(jī)房入口與熱交換管道出口連通，以構(gòu)成一個(gè)負(fù)壓連通管道。
文檔編號(hào)F24J3/08GK102297486SQ20111017257
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者陳華龍 申請(qǐng)人:陳華龍