一种配电室温控系统以及温控方法与流程

1.本发明涉及配电室建造技术领域，尤其是一种配电室温控系统以及温控方法。


背景技术：

2.配电室是指带有低压负荷的室内配电场所。一般来说，在配电室内同时配套有多组配电柜，以满足低压用户的用电需求。
3.配电柜（尤其高压配电柜）对环境温度有着极高的要求。在炎热夏季，且配电柜根据用户实际需求需长期地保持于重负荷运行或超负荷运行情形下，其内电元器件势必会产生大量热量，如此一来，一方面，会严重地缩短配电柜中电元器件的使用寿命，且需要投入大量的人力、物力对其执行返修、换新操作；另一方面，随着热量的聚集，配电柜腔内温度快速地上升，进而极易导致电元器件（例如：断路器）严重发热，进而极易导致过热打火或电弧现象的发生，情况严重时甚至会引发开关跳闸事故，最终影响到配电室供电的持续性以及运行的安全性。
4.就目前行业现状而言，为了解决上述问题，常用手段为强制抽风方式和强制制冷方式相结合应用。实现强制抽风方式的具体做法为：围绕配电室的墙壁嵌设有多台轴流风机，以将室内热气排出室外，与此同时，将室外温度相对较低的新风送入室内。实现强制制冷方式的具体做法为：为配电室配备制冷空调，其中，室外机固定于配电室的外墙上，其主要由压缩机、冷凝器、毛细管、电子阀等几部分构成。实际运行中，压缩机是将氟利昂压缩成高温高压液态，且后续通过冷凝器进行降温，最终在蒸发器中得到汽化以吸收周围大量热量。而室内机内置于配电室中，以持续不断地向着周围环境中散发冷气，其主要由电机、风扇、蒸发器等几部分组成。上述强制抽风方式和强制制冷方式相结合方案可有效地消除配电室内的余热，以降低室温，利于配电柜工作进程中所发出的热量得以快速地散发。然而，一次投入成本较大，且工期耗时较长，且在实际应用中，还存在有以下的问题：针对强制抽风方式而言，轴流风机实际运行时会发出较大噪音，进而会影响到周边居民的日常生活。且在配电室和外部大气执行空气交换的进程中，在强负压作用下势必有大量的灰尘经由进气口而进入到配电室中，不但不利于配电室内清洁环境的维持，而且侵入配电柜的灰尘还会附着于电元器件表面，进而减缓了热量的散失速度。针对强制制冷方式而言，通过降低配电室室内的整体室温方式以为所有配电柜提供一良好的散热环境。制冷空调实际运行时所产生的冷量缺乏明显针对性，在冷量持续输入的进程中，配电室室内温度整体地下降，即意味着各配电柜在单位时间内所能接收到的冷量相差不大，然而，根据经验，不同规格、类型的配电柜在工作状态下所产生的热量有所不同，且各自的耐高温极限值亦有所区别，从而势必会增加制冷空调功率的无谓浪费，导致其能耗居高不下，最终不利于节能减排、绿色设计目标的实现。因而，亟待技术人员解决上述问题。


技术实现要素：

5.故，本发明设计人员鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的
评估及考量，并经过从事于此行业的多年研发经验技术人员的不断实验以及修改，最终导致该配电室温控系统的出现。
6.为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种配电室温控系统，用来对配电室内配电柜执行降温操作。本配电室温控系统取消了强制抽风单元，包括有定向输冷单元。借由定向输冷单元以同时向着布置于配电室内的、且保持于运行状态的配电柜泵入冷量。且在单位时间内，根据单个配电柜运行进程中实际发热量的不同，定向输冷单元调整其向着该配电柜所泵入的冷量。
7.作为本发明所公开技术方案的进一步改进，假定配电室中所布置配电柜的数目为n，则定向输冷单元包括一冷凝器、一压缩机、n条支管路以及n个蒸发器。冷凝器和压缩机均安装于配电室以外，且相协同作用以生成高温高压液态氟利昂。而蒸发器一一对应地内置于配电柜中，且借由与之相对应的支管路以实现与冷凝器的连通。在高温高压液态氟利昂因所受到压强减小而汽化的进程中，蒸发器得以向着与之相对应的配电柜的内腔中释放冷量。
8.作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，定向输冷单元还包括n个温度传感器和一控制器。温度传感器一一对应地内置于各配电柜中，以实时地监测配电柜内腔的温度值。控制器根据温度传感器所反馈的温度值以实时地控制蒸发器在单位时间内所接收的高温高压液态氟利昂量。
9.作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，蒸发器包括高导冷壳体。在高导冷壳体内设有一用来接收、容纳高温高压液态氟利昂的容纳腔。工作状态下，在高温高压液态氟利昂经由支管路进入到容纳腔的瞬间，其所受到的压力急剧减小，高温高压液态氟利昂被汽化，所生成的冷量经由高导冷壳体以辐射供冷方式以实现与配电柜内腔的热量交换。
10.作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，由高导冷壳体的外壁继续向外延伸出一系列鳍片。
11.作为本发明所公开技术方案的进一步改进，配电室温控系统还包括有防尘罩。防尘罩用来防护压缩机，且其可拆卸地固定于配电室的外墙上。
12.作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，防尘罩包括有支撑框和过滤网。支撑框借由膨胀螺栓可拆卸地固定于配电室的外墙上。过滤网由支撑框进行依托，且其目数控制在80～120。
13.通过采用上述技术方案进行设置，配电室温控系统在实际应用进程中至少取得了以下几方面的有益效果： 1）取消了强制抽风单元，仅借助于定向输冷单元即可实现对各配电柜的有效、稳定降温，如此，一方面，简化了配电室温控系统的设计结构，从而有效地降低了其施工成本；另一方面，在实际运行中，定向输冷单元所发出的工作噪音相对较小，对周围居民环境较为友好；再一方面，避免外界的大量灰尘在强负压作用下入侵至配电柜的内部，确保其内部电元器件所产生的热量得以快速地散失，避免因热量聚集而引起的温度过高现象的发生；2）根据配电柜具体型号、规格的不同，其在单位时间内所接收的、来自于定向输冷单元的冷量亦有所区别，即意味着每个配电柜均保持于独立控温状态，使得总冷量的分配更具有针对性，从而有效地避免了定向输冷单元功率无谓浪费现象的发生，确保其在实际运行进程中始终保持于低耗能状态。
14.另外，本发明还公开了一种配电室温控方法，以适配上述的配电室温控系统。控制器包括有数值计算模块和数值判断模块。数值判断模块的人为预设判定阈值为
△
。选定任一配电柜，假定其理想工作温度为t，温度传感器监测选定配电柜中的实时温度值为t。将t即时通过数据总线发送至控制器，并通过数值计算模块和数值判断模块对t、t进行计算、判断，当t
‑ꢀ
t≥
△
时，配电柜内所布置的蒸发器被持续地被泵入高温高压液态氟利昂；随着时间推进，当t
‑ꢀ
t＜
△
时，配电柜内所布置的蒸发器减少其所接收的高温高压液态氟利昂量；随着时间继续推进，当t＜t-2时，配电柜内所布置的蒸发器停止接收高温高压液态氟利昂。
15.作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，
△
≤10℃；t≤60℃。
16.作为本发明所公开技术方案的进一步改进，定向输冷单元还包括有n个流量控制阀。流量控制阀与支管路一一对应地相配套应用，协同控制器以控制在单位时间内经由冷凝器向着蒸发器所输送高温高压的液态氟利昂量。针对于所选定的配电柜，当t
‑ꢀ
t≥
△
时，流量控制阀被调整至全开状态。当t
‑ꢀ
t＜
△
时，计算出（2*t-t
‑△
）/2t的比值α，流量控制阀被调整为半开状态，且在单位时间内，假定高温高压液态氟利昂经由半开状态下流量控制阀的流通量为a，经由全开状态下流量控制阀的流通量为b，则a/b=α；随着时间继续推进，当t＜t-2时，流量控制阀被调整至全关状态。
17.在实际应用中，上述配电室温控方法所取得的有益技术效果如下：当需针对单个配电柜内腔执行降温处理时，通过温度传感器以实现地监测配电柜内腔温度值，并与根据其具体型号、规格所确定的理想工作温度t进行比较，随后，通过控制器发出相应的执行信号以决定是否向着与之相对应的蒸发器泵入高温高压液态氟利昂以及单位时间内向着与之相对应的蒸发器所泵入高温高压液态氟利昂量的多少，如此，一方面，根据其具体型号、规格以及实时温度状态的不同，配电柜所预接收的泵冷量亦有所不同，从而在确保配电柜得以可靠、有效温降的前提下，定向输冷单元得以始终维持于低能耗状态；另一方面，就配电房内所有配电柜作为一个整体而言，通过采用上述技术方案进行设置，有效地保证了每个配电柜的工作温度始终维持于极限温度以下，进而确保了其内各电气元件的工作性能得以高效发挥。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明中配电室温控系统第一种实施方式的结构示意图。
20.图2是本发明中配电室温控系统第二种实施方式的结构示意图。
21.图3是本发明中配电室温控系统第三种实施方式的结构示意图。
22.图4是本发明中配电室温控系统第四种实施方式的结构示意图。
23.1-定向输冷单元；11-冷凝器；12-压缩机；13-支管路；131-第一支管路；132-第二支管路；133-第三支管路；14-蒸发器；141-第一蒸发器；142-第二蒸发器；143-第三蒸发器；15-温度传感器；16-流量控制阀；161-第一流量控制阀；162-第二流量控制阀；163-第三流量控制阀；2-防尘罩；21-支撑框；22-过滤网。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明，图1示出了本发明中配电室温控系统第一种实施方式的结构示意图，可知，相较于传统设计，其取消了强制抽风单元的应用，并设有定向输冷单元1。在实际应用中，借由定向输冷单元1以同时向着布置于配电室内的、且保持于运行状态的配电柜泵入冷量。且在单位时间内，根据单个配电柜运行进程中实际发热量的不同，定向输冷单元1调整其向着该配电柜所泵入的冷量。
25.如图1中所示，在本实施例中，假定了配电室中所布置配电柜的数目为3，则定向输冷单元1主要由一个冷凝器11、一个压缩机12、3条支管路13（包括有第一支管路131、第二支管路132以及第三支管路133）以及3个蒸发器14（包括第一蒸发器141、第二蒸发器142以及第三蒸发器143）等几部分构成。其中，冷凝器11和压缩机12均安装于配电室的外墙上，且相协同作用以将气态的氟利昂压缩为高温高压液态氟利昂。而第一蒸发器141、第二蒸发器142以及第三蒸发器143分别一一对应地内置于第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜中，且借由与之相对应的第一支管路131、第二支管路132、第三支管路133以实现与冷凝器11的连通。在高温高压液态氟利昂因所受到压强减小而汽化的进程中，第一蒸发器141、第二蒸发器142以及第三蒸发器143得以分别向着第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜的内腔中释放不同的冷量。
26.再者，由附图1中所示还可以明确得知，定向输冷单元1还增设有3个温度传感器15和一个控制器（图中未示出）。3个温度传感器15分别一一对应地内置于第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜中，以实时地监测配各电柜内腔的温度值。且出于确保所监测的温度值具有较好的参考价值，各温度传感器15应可能地远离第一蒸发器141、第二蒸发器142、第三蒸发器143的安装位置，宜分别安装于第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜的临界底板5～10cm高度位置。控制器根据各温度传感器15所反馈的温度值以实时地分别控制第一蒸发器141、第二蒸发器142、第三蒸发器143在单位时间内所接收的高温高压液态氟利昂量。
27.通过采用上述技术方案进行设置，该配电室温控系统在实际应用时至少取得了以下几方面的有益效果： 1）取消了强制抽风单元，仅借助于定向输冷单元1即可实现对第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜的有效、稳定降温，如此，一方面，简化了配电室温控系统的设计结构，从而有效地降低了其施工成本；另一方面，在实际运行中，定向输冷单元1所发出的工作噪音相对较小，对周围居民环境较为友好；再一方面，避免外界的大量灰尘在强负压作用下入侵至第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜的内部，避免其各自内部电元器件免于受到灰尘附着，进而确保电元器件所产生的热量得以快速地散失，避免因热量聚集而引起的温度过高现象的发生；2）根据第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜具体型号、规格的不同，其在单位时间内所接收的、来自于定向输冷单元1的冷量亦有所区别，即意味着第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜在温降进程中均保持于独立受冷状态，使得定向输冷单元1所生成冷量的分配更具有针对性，从而有效地避免了定向输冷单元1工作功率无谓浪费现象的发生，以使其在实际运行进程中得以始终保持于低耗能状态。
28.另外，在此，还需要说明的是，以第一蒸发器141为例，如图1中所示，其主体结构为一高导冷壳体（优选由热传导性能良好的纯铜或纯铝制成），且取消了常规设计贯流风扇。
在高导冷壳体内设有一用来接收、容纳高温高压液态氟利昂的容纳腔。工作状态下，在高温高压液态氟利昂经由第一支管路132进入到容纳腔的瞬间，其所受到的压力急剧减小，高温高压液态氟利昂被汽化，所生成的冷量经由高导冷壳体以辐射供冷方式以实现与配电柜内腔的热量交换。如此，一方面，因无论是第一配电柜、第二配电柜，抑或是第三配电柜其内腔容积量相对较小，无需借助于较常规的对流方式，仅借助于辐射供冷方式即可实现冷量在内腔中的快速、有效扩散，以有效地确保各电元器件工作温度始终维持于允许温度值以下；另一方面，在整个降温进程中，电元器件始终未受到气流扰动力的作用，从而有效地避免了其因剧烈抖动而引起的过早连接松动或甚至由安装面板上意外脱落现象的发生；再一方面，还有效地简化了第一蒸发器141的设计结构，利于降低其制造成本。
29.出于尽可能地提升冷量在各配电柜中的辐射供冷效率方面考虑，作为上述技术方案的进一步优化，还可以由高导冷壳体的外壁继续向外延伸出一系列鳍片（图中未示出）。如此，多个鳍片的存在可以有效地提高高导冷壳体与配电柜中空气的直接接触面积，利于提升冷量向着四周的扩散速率。
30.在此，还公开了一种与上述第一种实施例相适配的配电室温控方法，具体如下：控制器包括有数值计算模块和数值判断模块。数值判断模块的人为预设判定阈值为
△
。以任一配电柜为例，假定其理想工作温度为t，其内置温度传感器15所监测到的实时温度值为t。将t即时通过数据总线发送至控制器，并通过数值计算模块和数值判断模块对t、t进行计算、判断，当t
‑ꢀ
t≥
△
时，与之相对应的蒸发器14被持续地被泵入高温高压液态氟利昂；随着时间推进，当t
‑ꢀ
t＜
△
时，与之相对应的蒸发器14减少其所接收的高温高压液态氟利昂量；随着时间继续推进，当t＜t-2时，与之相对应的蒸发器14停止接收高温高压液态氟利昂。
31.以第一配电柜内腔降温操作为例，在某一情形下，假定第一配电柜的理想工作温度t为45℃，第一温度传感器151所监测到温度值t为60℃，人为预设判定阈值为
△
为5℃，因t-t=15℃＞
△
，则第一蒸发器141被持续地、大流量地被泵入高温高压液态氟利昂，以保证第一配电柜的内腔中得以泵入充足的冷量，以确保其内电元器件得以快速地降温；随着降温进程的继续推进，假定第一温度传感器151所监测到的实时温度值为t降低为49℃，因t-t=4℃＜
△
，则第一蒸发器141减少其在单位时间内所接收的高温高压液态氟利昂量，即意味着在确保第一配电柜内腔温度得以维持于最高允许温度值以下的前提下，冷凝器11和压缩机12工作功率得以下降，进而利于减少电能的消耗这一设计目标的实现；随着时间的继续推进，假定第一温度传感器151所监测到的实时温度值为t降低为40℃，因t=40℃＜45℃-2℃，则第一蒸发器141停止接收高温高压液态氟利昂，即意味着第一蒸发器141停止工作，以避免因冷量过度输入而导致的大量冷量多余生成现象的发生，进而有利于降低定向输冷单元1的总体能耗。
32.同理，第二配电柜、第三配电柜亦采取与第一配电柜完全相同方法对其内腔执行降温操作，出于节省篇幅考虑，在此不再赘述。需要着重说明的是，根据第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜类型、规格以及所确定阈值
△
、假定理想工作温度t、实际监测温度t的不同，第一蒸发器141、第二蒸发器142、第三蒸发器143在单位时间内所接收的高温高压液态氟利昂量亦有所区别。且当某一配电柜内腔中所监测到温度值t低于理想工作温度下某一特定值时，与之相对应的蒸发器14完全停止接收高温高压液态氟利昂，以避免因冷量过度
输入而导致的耗能无谓消耗问题的出现。
33.根据实际实验结果论证，上述配电室温控方法取得了以下有益技术效果：1）根据第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜具体型号、规格以及实时温度状态的不同其所接收的泵冷量亦有所不同，从而在确保配电柜得以可靠温降的前提下定向输冷单元始终维持于低能耗状态；2）就配电房内所有配电柜（包括第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜）作为一个整体而言，有效地保证了第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜的工作温度始终维持于允许温度以下，进而确保了其内各电气元件的工作性能得以高效地发挥。
34.图2是本发明中配电室温控系统第二种实施方式的结构示意图，可知，其相较于上述第一种实施方式的区别点在于：定向输冷单元1还增设有3个流量控制阀16，分别为第一流量控制阀161、第二流量控制阀162、第三流量控制阀163。第一流量控制阀161与第一支管路131相配套应用，且协同控制器以控制在单位时间内经由冷凝器11向着第一蒸发器141所输送高温高压的液态氟利昂量。第二流量控制阀162与第二支管路132相配套应用，且协同控制器以控制在单位时间内经由冷凝器11向着第二蒸发器142所输送高温高压的液态氟利昂量。第三流量控制阀163与第三支管路133相配套应用，且协同控制器以控制在单位时间内经由冷凝器11向着第三蒸发器143所输送高温高压的液态氟利昂量。
35.在此，还公开一种与第二种实施例相适配的配电室温控方法，目的同样是对第一蒸发器141、第二蒸发器142、第二蒸发器143在单位时间内所允许接收的高温高压的液态氟利昂量进行便捷性调整，具体如下：针对于所选定的配电柜，当t
‑ꢀ
t≥
△
时，流量控制阀16被调整至全开状态。当t
‑ꢀ
t＜
△
时，计算出（2*t-t
‑△
）/2t的比值α，流量控制阀16被调整为半开状态，且在单位时间内，假定高温高压液态氟利昂经由半开状态下流量控制阀16的流通量为a，经由全开状态下流量控制阀16的流通量为b，则a/b=α；随着时间继续推进，当t＜t-2时，流量控制阀16被调整至全关状态。
36.在此，仍以第一配电柜内腔降温操作为例，在某一情形下，假定第一配电柜的理想工作温度t为45℃，第一温度传感器151所监测到温度值t为60℃，人为预设判定阈值为
△
为5℃，因t-t=15℃＞
△
，第一流量控制阀161被调整至全开状态，则第一蒸发器141被持续地、大流量地被泵入高温高压液态氟利昂，以保证第一配电柜的内腔中得以泵入充足的冷量，以确保其内电元器件得以快速地降温；随着降温进程的继续推进，假定第一温度传感器151所监测到的实时温度值为t降低为49℃，因t-t=4℃＜
△
，计算出（2*60-45-5）/90的比值为0.78，流量控制阀16被调整为半开状态，即78%开度，即意味着第一蒸发器141此刻在单位时间内所接收的高温高压液态氟利昂量仅为初始量的78%，如此，在确保第一配电柜内腔温度维持于最高允许温度值以下的前提下，冷凝器11和压缩机12的工作功率得以下降，进而利于减少电能的消耗这一设计目标的实现；随着时间的继续推进，假定第一温度传感器151所监测到的实时温度值为t降低为40℃，因t=40℃＜45℃-2℃，则第一流量控制阀161被调整至全关状态，第一蒸发器141完全停止接收高温高压液态氟利昂，以避免因冷量过度输入而导致的大量冷量多余生成现象的发生，进而有利于定向输冷单元1总体能耗的降低。
37.同理，在此实施例中，第二配电柜、第三配电柜采取与第一配电柜完全相同方法对其内腔执行降温操作，出于节省篇幅考虑，在此不再赘述。
38.图3示出了本发明中配电室温控系统第三种实施方式的结构示意图，且相较于上
述第二种实施方式的区别点仅在于：第一流量控制阀161、第二流量控制阀162、第三流量控制阀163均选取了单向流量控制阀（由节流阀和单向阀组合而成）。如此，在实际运行中，单向流量控制阀具有单向节流功能，即当高温高压液态氟利昂需由冷凝器11被泵入第一蒸发器141、第二蒸发器142、第三蒸发器143时，第一流量控制阀161、第二流量控制阀162、第三流量控制阀163均起到了流量调节作用，而当异常情况发生或对应配电柜中腔内温度达到设定值以下时，残存的、多余的高温高压液态氟利昂需经由第一蒸发器141、第二蒸发器142、第三蒸发器143而回流至冷凝器11时，第一流量控制阀161、第二流量控制阀162、第三流量控制阀163均未起到了流量调节作用，多余的高温高压液态氟利昂在反向回压作用下得以快速地泵回，确保第一蒸发器141、第二蒸发器142、第三蒸发器143在非工作状态下其内高温高压液态氟利昂得以彻底地排空，如此，不但可有效地降低第一蒸发器141、第二蒸发器142、第三蒸发器143的工作负载，为下次全功率制冷作良好的铺垫，而且还可有效地地延长第一蒸发器141、第二蒸发器142、第三蒸发器143的使用寿命，进而以减少后续维护配电室温控系统所需投入的人力、物力成本。
39.图4示出了本发明中配电室温控系统第四种实施方式的结构示意图，其相较于上述第二种实施方式的区别点在于：额外增设有防尘罩2。防尘罩2对压缩机12进行全罩设，且其主要由支撑框21和过滤网22构成。其中，支撑框21由铝合金型材段首尾拼焊而成，且借由膨胀螺栓可拆卸地固定于配电室的外墙上。过滤网22由支撑框21进行依托，且其目数控制在80～120。如此，可有效地减少压缩机12周围空气中的灰尘含量，进而避免大量外部灰尘沿着压缩机12
→
冷凝器11
→
第一蒸发器141路径而进入到第一配电柜的内部，或沿着压缩机12
→
冷凝器11
→
第二蒸发器142路径而进入到第二配电柜的内部，抑或沿着压缩机12
→
冷凝器11
→
第三蒸发器143路径而进入到第三配电柜的内部，确保所泵入冷风具有较高的清洁度，以避免其内电源器件因表面“蒙尘”而导致的热量不能快速、即时扩散现象的发生。
40.最后，需要说明的是，在实际设计施工中，可以根据配电室内所布置配电柜的实际数目对配电室温控系统的结构作出适应性调整，并不局限于上述第一种实施例、第二种实施例、第三种实施例、第四种实施例所限定的目数3。
41.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。