度傳感器5、循環(huán)栗15和控制器13組成第二閉環(huán)控制回路保證進(jìn)入熱水罐的水溫達(dá)到設(shè)計(jì)要求，由于太陽(yáng)光強(qiáng)弱連續(xù)變化引起照射功率大小不斷變化，所以通過(guò)太陽(yáng)能熱水器組出口的熱水溫度傳感器5檢測(cè)溫度是否達(dá)到設(shè)定值而自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)栗15的轉(zhuǎn)速，以保證把獲得太陽(yáng)能熱量以水溫形式最大限度貯存起來(lái)。熱交換器10通過(guò)熱水加熱煙囪9中的氣體，加熱后的氣體加速流出煙囪9，且在通風(fēng)豎井3出口處形成強(qiáng)大負(fù)壓，通過(guò)負(fù)壓抽出隧道19內(nèi)的污染空氣，從而實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)全天候二十四小時(shí)的自然通風(fēng)功能。為了提高熱交換效率，宜采用帶有散熱片18的熱水管道17直接安裝于煙囪9內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)大面積與經(jīng)過(guò)的空氣直接接觸而達(dá)到很好的效果。另外，由于通風(fēng)豎井3通常情況下高度超過(guò)100米，所以直接在通風(fēng)豎井3出口處安裝一套帶有蓄電池的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)一一光伏電池板及蓄電池16作為獨(dú)立電源驅(qū)動(dòng)第一閉環(huán)控制回路和第二閉環(huán)控制回路，從而避免由山下把動(dòng)力電源輸送到山上的一次性投入資金，降低工程投資。
[0039]—種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)方法，首先利用平板太陽(yáng)能熱水器組把水介質(zhì)加熱后貯存于熱水罐6中，再由熱水栗7根據(jù)需要自動(dòng)輸送到安裝于煙囪9內(nèi)的熱交換器10，煙囪9內(nèi)的空氣通過(guò)加熱后，加速?gòu)臒焽?流出后在通風(fēng)豎井3出口處形成強(qiáng)大負(fù)壓，通過(guò)負(fù)壓抽出隧道19內(nèi)的污染空氣，從而在不直接消耗電能情況下獨(dú)立實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)全天候24小時(shí)的自然通風(fēng)功能。
[0040]特點(diǎn):太陽(yáng)能利用率高，由于采用比熱系數(shù)很大的水作為太陽(yáng)熱能貯存介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了在晚上等沒(méi)有太陽(yáng)光的情況下太陽(yáng)能風(fēng)栗系統(tǒng)仍然能夠正常工作，系統(tǒng)工作穩(wěn)定性得到很大改善，因?yàn)椴恍枰娏︱?qū)動(dòng)通風(fēng)機(jī)配合，保證了避免電力消耗條件下實(shí)現(xiàn)隧道自然通風(fēng)的理想效果。
[0041]下面對(duì)本發(fā)明的操作過(guò)程作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0042]根據(jù)《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》，對(duì)于超長(zhǎng)公路隧道，目前普遍都是利用電力驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)(送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī))通風(fēng)豎井實(shí)現(xiàn)隧道通風(fēng)功能。而本發(fā)明則是在此建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)利用太陽(yáng)能首先加熱中間介質(zhì)水，再利用安裝于通風(fēng)豎井3出口處的熱交換器10加熱排出的氣體，進(jìn)而形成負(fù)壓并傳輸至入口處連續(xù)不斷的抽吸出隧道內(nèi)的氣體而由隧道進(jìn)出口源源不斷的補(bǔ)充新鮮空氣，從而形成隧道內(nèi)污染空氣自動(dòng)排出，實(shí)現(xiàn)了隧道部分或完全自然通風(fēng)功能。又因?yàn)橄到y(tǒng)中熱水罐6貯存熱量功能，使得晚上等無(wú)太陽(yáng)光照射時(shí)段內(nèi)仍然能夠連續(xù)正常運(yùn)行，從而不需要電力驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)配合情況下，獨(dú)立以自然通風(fēng)方式達(dá)到隧道通風(fēng)技術(shù)要求。
[0043]I)獨(dú)立型太陽(yáng)能風(fēng)栗系統(tǒng)的選擇
[0044]獨(dú)立型太陽(yáng)能風(fēng)栗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式選擇及安裝與通風(fēng)豎井3出口面的采光方向、山坡走向與坡度和平面面積大小等因素密切相關(guān)。例如對(duì)于出口位于南面山坡且其周?chē)矫姹容^小時(shí)，宜采用分離的太陽(yáng)能熱水器組結(jié)構(gòu)，順著山坡走勢(shì)依次高密度安裝并以并聯(lián)方式相連接，即每一個(gè)太陽(yáng)能熱水器4入水口接循環(huán)栗出水口，而出水口直接連接到熱水罐6的入水口，循環(huán)栗15根據(jù)檢測(cè)太陽(yáng)能熱水器組出口處的溫度來(lái)自動(dòng)調(diào)整其流量;熱水栗7則根據(jù)通風(fēng)豎井3出口處風(fēng)流量傳感器12檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)控制進(jìn)入熱交換器10的熱水流量，加熱空氣以加速?gòu)臒焽?流出而形成負(fù)壓，進(jìn)而通過(guò)負(fù)壓帶動(dòng)隧道里空氣排出來(lái)而形成自然通風(fēng)功能。而對(duì)于通風(fēng)豎井3出口面周?chē)哂休^大平面的情況，則把平板太陽(yáng)能熱水器組合安裝成為近似水平面的大面積太陽(yáng)能熱水器組，以便輸出大功率太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能。另夕卜，依靠循環(huán)栗15完成水介質(zhì)從太陽(yáng)能熱水器4入口流入熱水罐6中，依靠循環(huán)栗15抽吸作用完成回水罐14的水進(jìn)入循環(huán)栗15;依靠熱水栗7把熱水罐6的熱水加壓后流經(jīng)熱交換器10后再流入回水罐14。分別采用熱水栗7和循環(huán)栗15各自通過(guò)風(fēng)流量傳感器12和熱水溫度傳感器5構(gòu)成獨(dú)立的閉環(huán)控制回路外，還帶來(lái)了的好處是熱水罐6允許安裝在稍高于太陽(yáng)能熱水器的位置即可，降低了太陽(yáng)能熱水器的壓力負(fù)荷，有效延長(zhǎng)了使用壽命，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
[0045]為了在隧道通風(fēng)系統(tǒng)中獲得更好的節(jié)能效果，采用水既作為中間介質(zhì)把太陽(yáng)能以熱能形式貯存來(lái)彌補(bǔ)沒(méi)有太陽(yáng)光時(shí)提供熱能保證自然通風(fēng)系統(tǒng)正常工作，本身又以大的比熱系數(shù)和方便的交換方式傳輸給通風(fēng)豎井3排出來(lái)的空氣產(chǎn)生負(fù)壓進(jìn)而形成自然通風(fēng)功能。其中平板太陽(yáng)能熱水器作為成熟的太陽(yáng)能低溫段使用產(chǎn)品根據(jù)需要組成分立式或者組合式太陽(yáng)能熱水器組，再配套相應(yīng)的貯水罐(熱水罐6和回水罐14)以及閉環(huán)控制回路，即可實(shí)現(xiàn)全天候情況下完全由太陽(yáng)能風(fēng)栗裝置完成隧道自然通風(fēng)功能而免用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。
[0046]另外，由于通風(fēng)豎井3通常情況下高度超過(guò)100米，所以直接在通風(fēng)豎井3出口處安裝一套帶有蓄電池的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)一一光伏電池板及蓄電池16作為獨(dú)立電源驅(qū)動(dòng)熱水栗7和循環(huán)栗15及閉環(huán)控制回路正常運(yùn)行，從而避免由山下把動(dòng)力電源輸送到山上的一次性投入資金。
[0047]2)工作過(guò)程
[0048]以光伏電池板及蓄電池16作為電源驅(qū)動(dòng)循環(huán)栗15根據(jù)熱水溫度傳感器5檢測(cè)數(shù)據(jù)將水按照自動(dòng)控制的溫度輸送給平板太陽(yáng)能熱水器組，在把太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為熱能并貯存在熱水罐6中后，根據(jù)風(fēng)流量傳感器12檢測(cè)數(shù)據(jù)，熱水栗7再按照設(shè)計(jì)的流量以自動(dòng)控制方式輸送給熱交換器10，把熱量傳輸給流經(jīng)的空氣后流入回水罐14。裝置中二套獨(dú)立的閉環(huán)控制回路通過(guò)對(duì)于中間介質(zhì)一一水的流量在實(shí)現(xiàn)其連續(xù)不斷的按照要求循環(huán)流動(dòng)的同時(shí)，利用二個(gè)貯水罐的緩沖作用，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能最大化接收、轉(zhuǎn)換、貯存環(huán)節(jié)有效調(diào)節(jié)和充分利用。
[0049]充分利用平板太陽(yáng)能熱水器太陽(yáng)能利用率高的優(yōu)勢(shì)和成熟技術(shù)，一方面因?yàn)槠涓弑葻嵯禂?shù)把吸收的熱能貯存起來(lái)以彌補(bǔ)晚上沒(méi)有太陽(yáng)能時(shí)系統(tǒng)對(duì)于熱能的需求;另一方面又能夠方便的通過(guò)熱交換器高效率傳輸給流經(jīng)的氣流，導(dǎo)致其加速?gòu)臒焽?排出而在通風(fēng)豎井3上出口處形成負(fù)壓，而由于通風(fēng)豎井3本身是一個(gè)不可變形的密閉空間，所以這種負(fù)壓將依次傳輸?shù)酵L(fēng)豎井3下入口，從而把隧道19中的污染空氣以抽吸的方式連續(xù)不斷的從煙囪9排出，而因此在隧道中形成的負(fù)壓引起隧道口新鮮空氣源源不斷補(bǔ)充進(jìn)入隧道內(nèi)部，即形成隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)。本發(fā)明中太陽(yáng)光首先加熱中間介質(zhì)水，然后再通過(guò)熱交換器加熱空氣流，實(shí)現(xiàn)了公路隧道自然通風(fēng)功能而不再消耗電能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，包括貫穿設(shè)置在隧道(19)上方的山體(3)上的通風(fēng)豎井(3 )，通風(fēng)豎井(3)的出口端設(shè)置有能夠加熱通風(fēng)豎井(3)出口端空氣，并通過(guò)加熱空氣快速流出通風(fēng)豎井(3)后形成的負(fù)壓抽出隧道(19)內(nèi)污染空氣的太陽(yáng)能風(fēng)栗系統(tǒng)(2);太陽(yáng)能風(fēng)栗系統(tǒng)(2)包括設(shè)置在山體(3)上的由若干并聯(lián)的太陽(yáng)能熱水器(4)組成的太陽(yáng)能熱水器組以及連接在通風(fēng)豎井(3)出口端的煙囪(9)，煙囪(9)中設(shè)有熱交換器(10)，太陽(yáng)能熱水器組的出口端連接熱交換器(10)的入口端，熱交換器(10)的出口端連接太陽(yáng)能熱水器組的入口端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，太陽(yáng)能熱水器組的出口端與熱交換器(10)的入口端之間設(shè)有用于貯存及保溫?zé)崴臒崴?6);熱交換器(10)的出口端和太陽(yáng)能熱水器組的入口端之間設(shè)有用于貯存回流水的回水罐(14)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，熱水罐(6)的出口端與熱交換器(10)的入口端之間設(shè)有熱水栗(7)；回水罐(14)的出口端與太陽(yáng)能熱水器組的入口端之間設(shè)有循環(huán)栗(15)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，太陽(yáng)能熱水器組的出口端與熱水罐(6)的入口端之間設(shè)有用于檢測(cè)熱水溫度的熱水溫度傳感器(5)，通風(fēng)豎井(3)的出口處設(shè)置有用于檢測(cè)空氣流量的風(fēng)流量傳感器(12)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，熱水栗(7)、循環(huán)栗(15)、熱水溫度傳感器(5)以及風(fēng)流量傳感器(12)均連接至控制器(13);所述熱水栗(7)、風(fēng)流量傳感器(12)以及控制器(13)形成第一閉環(huán)控制回路，其中控制器(13)能夠通過(guò)風(fēng)流量傳感器(12)的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制熱水栗(7)的轉(zhuǎn)速;所述循環(huán)栗(15)、熱水溫度傳感器(5)以及控制器(13)形成第二閉環(huán)控制回路，其中控制器(13)能夠通過(guò)熱水溫度傳感器(5)的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制循環(huán)栗(15)的轉(zhuǎn)速。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)還包括能夠?yàn)榈谝婚]環(huán)控制回路和第二閉環(huán)控制回路供電的光伏電池板及蓄電池(16)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，熱交換器(10)的熱水管道(17)的圓周徑向上均勻分布有若干散熱片(18)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，煙囪(9)的外側(cè)設(shè)置有保溫層(11)，煙囪(9)的頂部設(shè)置有防雨罩(8)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，太陽(yáng)能熱水器(4)為平板太陽(yáng)能熱水器。10.—種采用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的太陽(yáng)能風(fēng)栗獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)方法，其特征在于，首先利用太陽(yáng)能加熱太陽(yáng)能熱水器組中的水，利用被加熱后的水作為中間介質(zhì)通過(guò)熱交換器(10)再加熱煙囪(9)中的空氣，加熱后的空氣能夠加速流出煙囪(9)進(jìn)而使通風(fēng)豎井(3)出口端形成負(fù)壓，最后通過(guò)負(fù)壓抽出隧道(19)內(nèi)的污染空氣。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能風(fēng)泵獨(dú)立型隧道自然通風(fēng)系統(tǒng)及方法，包括貫穿設(shè)置在隧道上方的山體上的通風(fēng)豎井，通風(fēng)豎井的出口端設(shè)置有能夠加熱通風(fēng)豎井出口端空氣，并通過(guò)加熱空氣快速流出通風(fēng)豎井后形成的負(fù)壓抽出隧道內(nèi)污染空氣的太陽(yáng)能風(fēng)泵系統(tǒng)；太陽(yáng)能風(fēng)泵系統(tǒng)包括設(shè)置在山體上的由若干并聯(lián)的太陽(yáng)能熱水器組成的太陽(yáng)能熱水器組以及連接在通風(fēng)豎井出口端的煙囪，煙囪中設(shè)有熱交換器，太陽(yáng)能熱水器組的出口端連接熱交換器的入口端，熱交換器的出口端連接太陽(yáng)能熱水器組的入口端。本發(fā)明不需要電力驅(qū)動(dòng)通風(fēng)機(jī)配合，通過(guò)中間介質(zhì)水的熱能貯存保證了避免電力消耗條件下獨(dú)立實(shí)現(xiàn)隧道自然通風(fēng)的理想效果。
【IPC分類(lèi)】E21F1/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105604599
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510567635
【發(fā)明人】寧鐸, 馬艷, 韓常領(lǐng), 鄧力愷, 張博, 王康樂(lè)
【申請(qǐng)人】陜西科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日