一種充換電式充電站空水冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于新能源汽車(chē)領(lǐng)域，具體涉及一種充換電式充電站空水冷卻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)境和能源問(wèn)題日益嚴(yán)峻，傳統(tǒng)燃油汽車(chē)環(huán)境污染嚴(yán)重，能源消耗大，引起人們?cè)?來(lái)越多的關(guān)注與擔(dān)憂(yōu)。電動(dòng)汽車(chē)具有節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，可有效緩解能源資源緊張、大氣污 染嚴(yán)重等問(wèn)題。由于電動(dòng)汽車(chē)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、舒適干凈、噪聲低、不污染環(huán)境、操作簡(jiǎn) 單可靠及使用費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，被稱(chēng)為綠色汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)成為汽車(chē)工業(yè)發(fā)展不可逆轉(zhuǎn) 的潮流，其發(fā)展將分階段不斷推進(jìn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用重點(diǎn)將逐步從 公共服務(wù)用車(chē)、微型電動(dòng)汽車(chē)過(guò)渡到電動(dòng)乘用車(chē)，并形成電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的市場(chǎng)化機(jī)制，實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)汽車(chē)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。能源供給是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)，能源供給模式與電 動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展密切相關(guān)。目前難以推廣的關(guān)鍵問(wèn)題是電池容量有限與充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，但是 目前存在著的問(wèn)題恰恰就是電池制造技術(shù)、充電技術(shù)達(dá)不到日常使用的要求。電池更換式 充電站很好地解決了目前遇到的問(wèn)題。充電站中各種設(shè)備的運(yùn)行和電池充電帶來(lái)大量的熱 量。設(shè)備散熱和運(yùn)行環(huán)境問(wèn)題成為直接影響各種電氣元件自身運(yùn)行可靠性和充電機(jī)組安全 穩(wěn)定的重要因素之一。而且，隨著充電機(jī)組容量和功率的增加，其輔助冷卻系統(tǒng)的投資和運(yùn) 營(yíng)成本也逐漸成為項(xiàng)目實(shí)施不可小覷的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型提出了一種充換電式充電站空水冷卻系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)采取配套適用的專(zhuān)用冷卻系統(tǒng)，對(duì)提高設(shè)備安全運(yùn)行、穩(wěn)定性能、降低輔助冷卻系 統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能具有積極意義。
[0004] 本實(shí)用新型技術(shù)方案為，一種充換電式充電站空水冷卻系統(tǒng)，包括風(fēng)機(jī)、風(fēng)向轉(zhuǎn)換 裝置、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、工作單元冷卻管道系統(tǒng)、換熱器和冷風(fēng)擴(kuò)散裝置，所述風(fēng)機(jī)通過(guò)一個(gè) 出口通道與風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置密閉連通，所述換熱器通過(guò)入口通道與所述冷風(fēng)擴(kuò)散裝置密閉連 通。
[0005] 所述換熱器通過(guò)管道與冷卻循環(huán)系統(tǒng)密閉連通。
[0006] 工作單元冷卻管道系統(tǒng)通過(guò)冷卻管道分別與所述冷風(fēng)擴(kuò)散裝置和風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置 密閉連通。
[0007] 空水冷卻器是用于換電式充電站內(nèi)各種工作設(shè)備的通風(fēng)冷卻，替代原有的空調(diào)冷 卻。
[0008] 充電站工作時(shí)產(chǎn)生的各種熱量導(dǎo)致環(huán)境的溫度上升，若不能及時(shí)將熱空氣排出將 對(duì)設(shè)備的工作性能產(chǎn)生影響。產(chǎn)生的熱空氣通過(guò)風(fēng)道直接經(jīng)過(guò)空水冷卻器進(jìn)行熱交換，由 交換器內(nèi)部的冷卻水管道與熱空氣進(jìn)行非介質(zhì)接觸式交換，直接將充電站中各類(lèi)設(shè)備的熱 量帶走，避免對(duì)室內(nèi)環(huán)境形成加熱作用。空水冷卻器的供水壓力在0. 25-0. 35MPa、冷水溫度 不大于33°C時(shí)，即可保證熱風(fēng)經(jīng)過(guò)熱交換器后，將充電站室內(nèi)的環(huán)境溫度控制在40°C以 下。從而，保證了充電站室內(nèi)良好的運(yùn)行環(huán)境。同時(shí)，由于房間密閉，充電站利用室內(nèi)的循 環(huán)風(fēng)進(jìn)行設(shè)備冷卻，具有粉塵濃度低，維護(hù)量小的特點(diǎn)。減少了環(huán)境對(duì)充電站功率柜、控制 柜運(yùn)行穩(wěn)定性的不利影響?？账鋮s系統(tǒng)主要由風(fēng)管、增壓風(fēng)機(jī)、換熱器三部分組成、風(fēng)的 走向?yàn)椋菏覂?nèi)-充電站設(shè)備-風(fēng)機(jī)-風(fēng)管-增壓風(fēng)機(jī)-換熱器-室內(nèi)-充電站設(shè)備，即室內(nèi) 空氣進(jìn)入充電站設(shè)備、流經(jīng)需要冷卻的電氣模塊、通過(guò)柜頂風(fēng)機(jī)排出、經(jīng)過(guò)風(fēng)管在增壓風(fēng)機(jī) 的送風(fēng)作用下吹到換熱器、熱風(fēng)經(jīng)過(guò)換熱器后、將熱量傳遞給冷卻水、其熱量被循環(huán)冷卻水 帶走。
[0009] 有益效果：
[0010] 本實(shí)用新型通過(guò)室內(nèi)空氣進(jìn)入充電站設(shè)備、流經(jīng)需要冷卻的電氣模塊、通過(guò)柜頂 風(fēng)機(jī)排出、經(jīng)過(guò)風(fēng)管在增壓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)作用下吹到換熱器，熱風(fēng)經(jīng)過(guò)換熱器后，將熱量傳遞 給冷卻水，其熱量被循環(huán)冷卻水帶走。本實(shí)用新型節(jié)省了能源消耗，冷卻效果好。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本實(shí)用新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
[0012] 圖中，1、風(fēng)機(jī)；2、出口通道；3、風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置；4、工作單元冷卻管道系統(tǒng)；5、增壓 風(fēng)機(jī)；6、換熱器；7、入口通道；8、冷風(fēng)擴(kuò)散裝置；9、冷卻循環(huán)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 如圖1，本實(shí)用新型包括風(fēng)機(jī)1、風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置3、冷卻循環(huán)系統(tǒng)9、工作單元冷卻管 道系統(tǒng)4、換熱器6和冷風(fēng)擴(kuò)散裝置8,所述風(fēng)機(jī)1通過(guò)一個(gè)出口通道2與風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置3密 閉連通，所述換熱器6通過(guò)入口通道7與所述冷風(fēng)擴(kuò)散裝置8密閉連通。所述換熱器6通 過(guò)管道與冷卻循環(huán)系統(tǒng)9密閉連通。工作單元冷卻管道系統(tǒng)4安裝在工作單元的設(shè)備上， 通過(guò)冷卻管道分別與所述冷風(fēng)擴(kuò)散裝置8和風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置3密閉連通。冷氣通過(guò)所述冷風(fēng) 擴(kuò)散裝置8進(jìn)入工作單元冷卻管道系統(tǒng)4,熱氣通過(guò)所述風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置3從工作單元冷卻管 道系統(tǒng)4在風(fēng)機(jī)1的抽風(fēng)狀態(tài)下流出。
[0014] 風(fēng)機(jī)1采用雙排管V型冷系統(tǒng)，將充電站的工作單元的熱風(fēng)，分別通過(guò)出口通道2、 增壓風(fēng)機(jī)5和換熱器6進(jìn)行熱交換，冷卻循環(huán)系統(tǒng)9由冷卻水直接將充電站散失的熱量帶 走，經(jīng)過(guò)降溫的冷風(fēng)排回至室內(nèi)。冷卻循環(huán)系統(tǒng)9利用低于33°C的冷卻水，通過(guò)散熱裝置， 將充電站室內(nèi)的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)至40°C以下，滿(mǎn)足充電站對(duì)環(huán)境運(yùn)行的要求，從而保證了充 電站工作單元的室內(nèi)良好的運(yùn)行環(huán)境。充分實(shí)現(xiàn)了高可靠性，高節(jié)能性。實(shí)現(xiàn)制能系統(tǒng)節(jié) 約60%，機(jī)房節(jié)約30%以上。因此該系統(tǒng)對(duì)于降低高壓充電站控制中心制冷具有極大的價(jià) 值。
[0015] 一、空調(diào)冷卻經(jīng)濟(jì)性分析
[0016] 1、冷卻功率計(jì)算
[0017] 充電站設(shè)備總功率為1600KW，安裝在房屋建筑面積為9mX6. 5mX4. 5m(長(zhǎng)X寬X 尚）室內(nèi)。
[0018] 每平方米需要180W制冷量計(jì)算，房屋自冷損耗：
[0020] 充電站設(shè)備額定發(fā)熱總量
[0021] 貝1J，充電站室內(nèi)的有效制冷量至少需要：
[0023] 2、空調(diào)冷卻耗電指標(biāo)計(jì)算
[0024] C :年耗電量；P :額定輸入功率；T :全年運(yùn)行時(shí)間；K :設(shè)備數(shù)量；η :效率。
[0025] 根據(jù)上述計(jì)算，充電站室內(nèi)的有效需求冷量為138. 53KW?？紤]到設(shè)備室的系統(tǒng)熱 交換效率不可能為1，亦即空調(diào)的冷量完全進(jìn)入設(shè)備進(jìn)行冷卻實(shí)現(xiàn)100 %交換。根據(jù)空調(diào)按 照周邊環(huán)境擺放的格局、送風(fēng)距離、循環(huán)風(fēng)速等因素，其系統(tǒng)效率值按70%的典型值核算。
[0026] 制冷功率：
[0027] 根據(jù)空調(diào)的選型規(guī)格和能效比參數(shù)，考慮到充電設(shè)備不可能長(zhǎng)期處于100%負(fù)載 運(yùn)行，因此選擇38Ρ空調(diào)設(shè)備，每臺(tái)額定制冷量28KW。
[0028] 空調(diào)數(shù)量、
即：如果實(shí)現(xiàn)充電站室的環(huán)境溫度控制至少需要安 裝7臺(tái)38Ρ的空調(diào)設(shè)備。
[0029] 空調(diào)能效比=制冷量：電網(wǎng)側(cè)電耗=2. 5
[0030] 空調(diào)冷卻時(shí)，電網(wǎng)側(cè)單位功耗：
[0031] 即：每天充電站室內(nèi)采用空調(diào)冷卻的日耗電量為：1881. 6KW*h。
[0032] 按照折合年機(jī)組有效運(yùn)行210天、電價(jià)0. 37元/度計(jì)算，每年充電站由于冷卻需 要消耗395136度電，折合14. 62萬(wàn)元。
[0033] 按照一臺(tái)38P空調(diào)2. 5萬(wàn)元計(jì)算，采用空調(diào)冷卻的設(shè)備總投資為17. 5萬(wàn)元。
[0034] 二、空水冷卻系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析
[0035] 1.冷卻功率計(jì)算
[0036] 由上述計(jì)算可知：功率1600KW充電站設(shè)備額定發(fā)熱量為128KW。采用空水冷卻 系統(tǒng)時(shí)，該系統(tǒng)將充電站設(shè)備排出的熱風(fēng)全部通過(guò)空水冷卻器實(shí)現(xiàn)了熱交換，然后將冷風(fēng) 排回室內(nèi)，因此，其風(fēng)路循環(huán)效率得到極大提高，風(fēng)路循環(huán)效率接近99%。與空調(diào)冷卻不 同的是前者冷卻房間后才能冷卻設(shè)備，而后者則是通過(guò)吸收設(shè)備發(fā)熱而達(dá)到室環(huán)境控制目 的。其系統(tǒng)效率自然得到提高，而且避免了環(huán)境冷卻所需的冷量消耗?？紤]到極限運(yùn)行情 況下的發(fā)熱量，以及水溫偏高、系統(tǒng)交換效率等因素，空水冷卻器的設(shè)計(jì)裕度通常選擇為 1. 15~1. 2倍。即：空水冷卻器的熱交換功率不小于73. 6KW/臺(tái)，實(shí)際選用的空水冷卻器 功率為每臺(tái)設(shè)備75KW。
[0037] 2.空水冷卻器耗電指標(biāo)計(jì)算
[0038] 本實(shí)用新型主要耗電設(shè)備為一臺(tái)4. 4KW的增壓風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)采用室內(nèi)密閉式循環(huán)冷 卻，環(huán)境溫度控制在40°C以?xún)?nèi)。由于該系統(tǒng)利用機(jī)組閉式工業(yè)冷卻水，實(shí)現(xiàn)熱交換，冷卻水 循環(huán)利用，循環(huán)水量需求為36t/h。按照現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組運(yùn)行的循環(huán)水總量計(jì)算，該系統(tǒng)水量使用 比例占總量比重小于2%，因此循環(huán)栗功耗增加很小，可以忽略不計(jì)。
[0039] 采用空水冷卻系統(tǒng)的單位總電耗4. 4KW。每天兩臺(tái)機(jī)組的一次風(fēng)機(jī)高壓變頻器室 采用空水冷運(yùn)行的日耗電量為：24X4. 4=105. 6KW*h。
[0040] 按照折合年機(jī)組有效運(yùn)行210天、電價(jià)0. 37元/度計(jì)算，每年一次風(fēng)機(jī)高壓變頻 器室由于冷卻需要消耗22176度電，折合0. 82萬(wàn)元。
[0041] 按照每套75KW的空水冷卻系統(tǒng)9. 7萬(wàn)元計(jì)算，采用空水冷卻的設(shè)備總投資為19. 4 萬(wàn)元。
[0042] 通過(guò)上述數(shù)據(jù)計(jì)算，采用空水冷卻系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)冷卻方式的經(jīng)濟(jì)性比對(duì)分析如 下：年可節(jié)約電費(fèi)：約合13. 80萬(wàn)元。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種充換電式充電站空水冷卻系統(tǒng)，其特征在于：包括風(fēng)機(jī)、風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置、冷卻循 環(huán)系統(tǒng)、工作單元冷卻管道系統(tǒng)、換熱器和冷風(fēng)擴(kuò)散裝置，所述風(fēng)機(jī)通過(guò)一個(gè)出口通道與風(fēng) 向轉(zhuǎn)換裝置密閉連通，所述換熱器通過(guò)入口通道與所述冷風(fēng)擴(kuò)散裝置密閉連通。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充換電式充電站空水冷卻系統(tǒng)，其特征在于：所述換熱器通 過(guò)管道與冷卻循環(huán)系統(tǒng)密閉連通。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充換電式充電站空水冷卻系統(tǒng)，其特征在于：工作單元冷卻 管道系統(tǒng)通過(guò)冷卻管道分別與所述冷風(fēng)擴(kuò)散裝置和風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置密閉連通。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種充換電式充電站空水冷卻系統(tǒng)，包括風(fēng)機(jī)、風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、工作單元冷卻管道系統(tǒng)、換熱器和冷風(fēng)擴(kuò)散裝置，所述風(fēng)機(jī)通過(guò)一個(gè)出口通道與風(fēng)向轉(zhuǎn)換裝置密閉連通，所述換熱器通過(guò)入口通道與所述冷風(fēng)擴(kuò)散裝置密閉連通。本實(shí)用新型通過(guò)室內(nèi)空氣進(jìn)入充電站設(shè)備、流經(jīng)需要冷卻的電氣模塊、通過(guò)柜頂風(fēng)機(jī)排出、經(jīng)過(guò)風(fēng)管在增壓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)作用下吹到換熱器、熱風(fēng)經(jīng)過(guò)換熱器后、將熱量傳遞給冷卻水、其熱量被循環(huán)冷卻水帶走。本實(shí)用新型節(jié)省了能源消耗，冷卻效果好。
【IPC分類(lèi)】H02K9/19, H02K9/18
【公開(kāi)號(hào)】CN204928482
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520736388
【發(fā)明人】張文武, 竇明武
【申請(qǐng)人】青島派克能源有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月22日