一种充换电式充电站空水冷却系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于新能源汽车领域，具体涉及一种充换电式充电站空水冷却系统。
【背景技术】
[0002] 环境和能源问题日益严峻，传统燃油汽车环境污染严重，能源消耗大，引起人们越 来越多的关注与担忧。电动汽车具有节能、环保的优势，可有效缓解能源资源紧张、大气污 染严重等问题。由于电动汽车具有能量转换效率高、舒适干净、噪声低、不污染环境、操作简 单可靠及使用费用低等优点，被称为绿色汽车。电动汽车已经成为汽车工业发展不可逆转 的潮流，其发展将分阶段不断推进。随着技术的不断进步，我国电动汽车应用重点将逐步从 公共服务用车、微型电动汽车过渡到电动乘用车，并形成电动汽车发展的市场化机制，实现 电动汽车的大规模产业化。能源供给是电动汽车产业链中的重要环节，能源供给模式与电 动汽车的发展密切相关。目前难以推广的关键问题是电池容量有限与充电时间过长，但是 目前存在着的问题恰恰就是电池制造技术、充电技术达不到日常使用的要求。电池更换式 充电站很好地解决了目前遇到的问题。充电站中各种设备的运行和电池充电带来大量的热 量。设备散热和运行环境问题成为直接影响各种电气元件自身运行可靠性和充电机组安全 稳定的重要因素之一。而且，随着充电机组容量和功率的增加，其辅助冷却系统的投资和运 营成本也逐渐成为项目实施不可小觑的一个重要环节。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术不足，本实用新型提出了一种充换电式充电站空水冷却系统， 所述系统采取配套适用的专用冷却系统，对提高设备安全运行、稳定性能、降低辅助冷却系 统的运营成本，实现环保节能具有积极意义。
[0004] 本实用新型技术方案为，一种充换电式充电站空水冷却系统，包括风机、风向转换 装置、冷却循环系统、工作单元冷却管道系统、换热器和冷风扩散装置，所述风机通过一个 出口通道与风向转换装置密闭连通，所述换热器通过入口通道与所述冷风扩散装置密闭连 通。
[0005] 所述换热器通过管道与冷却循环系统密闭连通。
[0006] 工作单元冷却管道系统通过冷却管道分别与所述冷风扩散装置和风向转换装置 密闭连通。
[0007] 空水冷却器是用于换电式充电站内各种工作设备的通风冷却，替代原有的空调冷 却。
[0008] 充电站工作时产生的各种热量导致环境的温度上升，若不能及时将热空气排出将 对设备的工作性能产生影响。产生的热空气通过风道直接经过空水冷却器进行热交换，由 交换器内部的冷却水管道与热空气进行非介质接触式交换，直接将充电站中各类设备的热 量带走，避免对室内环境形成加热作用。空水冷却器的供水压力在0. 25-0. 35MPa、冷水温度 不大于33°C时，即可保证热风经过热交换器后，将充电站室内的环境温度控制在40°C以 下。从而，保证了充电站室内良好的运行环境。同时，由于房间密闭，充电站利用室内的循 环风进行设备冷却，具有粉尘浓度低，维护量小的特点。减少了环境对充电站功率柜、控制 柜运行稳定性的不利影响。空水冷却系统主要由风管、增压风机、换热器三部分组成、风的 走向为：室内-充电站设备-风机-风管-增压风机-换热器-室内-充电站设备，即室内 空气进入充电站设备、流经需要冷却的电气模块、通过柜顶风机排出、经过风管在增压风机 的送风作用下吹到换热器、热风经过换热器后、将热量传递给冷却水、其热量被循环冷却水 带走。
[0009] 有益效果：
[0010] 本实用新型通过室内空气进入充电站设备、流经需要冷却的电气模块、通过柜顶 风机排出、经过风管在增压风机的送风作用下吹到换热器，热风经过换热器后，将热量传递 给冷却水，其热量被循环冷却水带走。本实用新型节省了能源消耗，冷却效果好。
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型的网络结构图
[0012] 图中，1、风机；2、出口通道；3、风向转换装置；4、工作单元冷却管道系统；5、增压 风机；6、换热器；7、入口通道；8、冷风扩散装置；9、冷却循环系统。
【具体实施方式】
[0013] 如图1，本实用新型包括风机1、风向转换装置3、冷却循环系统9、工作单元冷却管 道系统4、换热器6和冷风扩散装置8,所述风机1通过一个出口通道2与风向转换装置3密 闭连通，所述换热器6通过入口通道7与所述冷风扩散装置8密闭连通。所述换热器6通 过管道与冷却循环系统9密闭连通。工作单元冷却管道系统4安装在工作单元的设备上， 通过冷却管道分别与所述冷风扩散装置8和风向转换装置3密闭连通。冷气通过所述冷风 扩散装置8进入工作单元冷却管道系统4,热气通过所述风向转换装置3从工作单元冷却管 道系统4在风机1的抽风状态下流出。
[0014] 风机1采用双排管V型冷系统，将充电站的工作单元的热风，分别通过出口通道2、 增压风机5和换热器6进行热交换，冷却循环系统9由冷却水直接将充电站散失的热量带 走，经过降温的冷风排回至室内。冷却循环系统9利用低于33°C的冷却水，通过散热装置， 将充电站室内的环境温度调节至40°C以下，满足充电站对环境运行的要求，从而保证了充 电站工作单元的室内良好的运行环境。充分实现了高可靠性，高节能性。实现制能系统节 约60%，机房节约30%以上。因此该系统对于降低高压充电站控制中心制冷具有极大的价 值。
[0015] 一、空调冷却经济性分析
[0016] 1、冷却功率计算
[0017] 充电站设备总功率为1600KW，安装在房屋建筑面积为9mX6. 5mX4. 5m(长X宽X 尚）室内。
[0018] 每平方米需要180W制冷量计算，房屋自冷损耗：
[0020] 充电站设备额定发热总量
[0021] 贝1J，充电站室内的有效制冷量至少需要：
[0023] 2、空调冷却耗电指标计算
[0024] C :年耗电量；P :额定输入功率；T :全年运行时间；K :设备数量；η :效率。
[0025] 根据上述计算，充电站室内的有效需求冷量为138. 53KW。考虑到设备室的系统热 交换效率不可能为1，亦即空调的冷量完全进入设备进行冷却实现100 %交换。根据空调按 照周边环境摆放的格局、送风距离、循环风速等因素，其系统效率值按70%的典型值核算。
[0026] 制冷功率：
[0027] 根据空调的选型规格和能效比参数，考虑到充电设备不可能长期处于100%负载 运行，因此选择38Ρ空调设备，每台额定制冷量28KW。
[0028] 空调数量、
即：如果实现充电站室的环境温度控制至少需要安 装7台38Ρ的空调设备。
[0029] 空调能效比=制冷量：电网侧电耗=2. 5
[0030] 空调冷却时，电网侧单位功耗：
[0031] 即：每天充电站室内采用空调冷却的日耗电量为：1881. 6KW*h。
[0032] 按照折合年机组有效运行210天、电价0. 37元/度计算，每年充电站由于冷却需 要消耗395136度电，折合14. 62万元。
[0033] 按照一台38P空调2. 5万元计算，采用空调冷却的设备总投资为17. 5万元。
[0034] 二、空水冷却系统经济性分析
[0035] 1.冷却功率计算
[0036] 由上述计算可知：功率1600KW充电站设备额定发热量为128KW。采用空水冷却 系统时，该系统将充电站设备排出的热风全部通过空水冷却器实现了热交换，然后将冷风 排回室内，因此，其风路循环效率得到极大提高，风路循环效率接近99%。与空调冷却不 同的是前者冷却房间后才能冷却设备，而后者则是通过吸收设备发热而达到室环境控制目 的。其系统效率自然得到提高，而且避免了环境冷却所需的冷量消耗。考虑到极限运行情 况下的发热量，以及水温偏高、系统交换效率等因素，空水冷却器的设计裕度通常选择为 1. 15~1. 2倍。即：空水冷却器的热交换功率不小于73. 6KW/台，实际选用的空水冷却器 功率为每台设备75KW。
[0037] 2.空水冷却器耗电指标计算
[0038] 本实用新型主要耗电设备为一台4. 4KW的增压风机。系统采用室内密闭式循环冷 却，环境温度控制在40°C以内。由于该系统利用机组闭式工业冷却水，实现热交换，冷却水 循环利用，循环水量需求为36t/h。按照现场机组运行的循环水总量计算，该系统水量使用 比例占总量比重小于2%，因此循环栗功耗增加很小，可以忽略不计。
[0039] 采用空水冷却系统的单位总电耗4. 4KW。每天两台机组的一次风机高压变频器室 采用空水冷运行的日耗电量为：24X4. 4=105. 6KW*h。
[0040] 按照折合年机组有效运行210天、电价0. 37元/度计算，每年一次风机高压变频 器室由于冷却需要消耗22176度电，折合0. 82万元。
[0041] 按照每套75KW的空水冷却系统9. 7万元计算，采用空水冷却的设备总投资为19. 4 万元。
[0042] 通过上述数据计算，采用空水冷却系统与常规空调冷却方式的经济性比对分析如 下：年可节约电费：约合13. 80万元。
【主权项】
1. 一种充换电式充电站空水冷却系统，其特征在于：包括风机、风向转换装置、冷却循 环系统、工作单元冷却管道系统、换热器和冷风扩散装置，所述风机通过一个出口通道与风 向转换装置密闭连通，所述换热器通过入口通道与所述冷风扩散装置密闭连通。2. 根据权利要求1所述的充换电式充电站空水冷却系统，其特征在于：所述换热器通 过管道与冷却循环系统密闭连通。3. 根据权利要求1所述的充换电式充电站空水冷却系统，其特征在于：工作单元冷却 管道系统通过冷却管道分别与所述冷风扩散装置和风向转换装置密闭连通。
【专利摘要】本实用新型涉及一种充换电式充电站空水冷却系统，包括风机、风向转换装置、冷却循环系统、工作单元冷却管道系统、换热器和冷风扩散装置，所述风机通过一个出口通道与风向转换装置密闭连通，所述换热器通过入口通道与所述冷风扩散装置密闭连通。本实用新型通过室内空气进入充电站设备、流经需要冷却的电气模块、通过柜顶风机排出、经过风管在增压风机的送风作用下吹到换热器、热风经过换热器后、将热量传递给冷却水、其热量被循环冷却水带走。本实用新型节省了能源消耗，冷却效果好。
【IPC分类】H02K9/19, H02K9/18
【公开号】CN204928482
【申请号】CN201520736388
【发明人】张文武, 窦明武
【申请人】青岛派克能源有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月22日