一种排气系统及其使用方法与流程

本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种排气系统及其使用方法。

背景技术：

大规模数据中心通常配套设置有用于密集部署蓄电池的指定空间，密集部署于该指定空间内的各个蓄电池在使用过程中会逐渐释放氢气。

目前，为了确保指定空间内不会因氢气浓度过高而发生爆炸，通常会针对密集部署蓄电池的指定空间设置长期开启的进风装置及排风装置，长期开启的进风装置及排风装置可使指定空间内的混合有氢气的空气与外部环境中的空气持续进行对流，以降低指定空间内氢气的浓度。

上述技术方案中，进风装置及排风装置长期开启，耗电量较高。

技术实现要素：

本发明提供一种排气系统及其使用方法，实现确保指定空间内不会因氢气浓度过高而发生爆炸的同时，耗电量较低。

第一方面，本发明提供了一种排气系统，包括：

氢气检测传感器、控制装置、进风装置及排风装置；其中，

所述氢气检测传感器，用于采集密集部署有蓄电池的指定空间的氢气浓度信息；

所述控制装置，用于根据所述氢气检测传感器采集的所述氢气浓度信息确定所述指定空间的氢气浓度值，在确定的所述氢气浓度值达到第一预设阈值时控制所述进风装置及所述排风装置开启；

所述进风装置，用于在开启时，驱动外部环境中的空气进入所述指定空间；

所述排风装置，用于在开启时，驱动所述指定空间内混合有氢气的空气排出至外部环境中。

优选地，

所述氢气检测传感器设置于所述指定空间的顶部区域。

优选地，

所述进风装置，用于驱动外部环境中的空气进入所述指定空间的底部区域；

所述排风装置，用于驱动所述指定空间内位于所述指定空间的顶部区域的空气排出至外部环境中。

优选地，

所述控制装置，进一步用于在确定的所述氢气浓度值小于第二预设阈值时控制所述进风装置及所述排风装置关闭。

优选地，

所述控制装置，进一步用于在控制所述排风装置开启后记录所述排风装置的开启时长，在所述开启时长达到预设时长时，控制开启的所述进风装置及开启的所述排风装置关闭。

优选地，

所述氢气检测传感器，包括：半导体传感器、热电传感器或光纤传感器。

优选地，

进一步包括：氢气回收装置；其中，

所述氢气回收装置与所述排气装置相连；

所述排气装置，用于在开启时，驱动所述指定空间内的空气排出至所述氢气回收装置；

所述氢气回收装置，用于对所述排气装置排出的空气进行过滤以留存氢气，并将过滤后的空气排出至外部环境中。

第二方面，本发明提供了一种排气系统的使用方法，包括：

利用氢气检测传感器集密集部署有蓄电池的指定空间的氢气浓度信息；

利用控制装置根据所述氢气检测传感器采集的所述氢气浓度信息确定所述指定空间的氢气浓度值；

利用所述控制装置在确定的所述氢气浓度值达到第一预设阈值时控制进风装置及排风装置开启；

利用开启的所述进风装置驱动外部环境中的空气进入所述指定空间；

利用开启的所述排风装置驱动所述指定空间内混合有氢气的空气排出至外部环境中。

优选地，

进一步包括：

利用所述控制装置在确定的所述氢气浓度值小于第二预设阈值时控制开启的所述进风装置及开启的所述排风装置关闭；

或，

在所述利用所述控制装置在确定的所述氢气浓度值达到第一预设阈值时控制进风装置及排风装置开启之后，进一步包括：利用所述控制装置记录所述排风装置的开启时长；利用所述控制装置在所述开启时长达到预设时长时，控制开启的所述进风装置及开启的所述排风装置关闭。

优选地，

在所述排气系统包括氢气回收装置时，

所述利用开启的所述排风装置驱动所述指定空间内混合有氢气的空气排出至外部环境中，包括：

利用开启的所述排风装置驱动所述指定空间内的空气排出至所述氢气回收装置；

利用所述氢气回收装置对所述排气装置排出的空气进行过滤以留存氢气，并将过滤后的空气排出至外部环境中。

本发明提供了一种排气系统及其使用方法，该系统由氢气检测传感器、控制装置、进风装置及排风装置构成；氢气检测传感器可采集密集部署有蓄电池的指定空间的氢气浓度信息，控制装置可根据采集的氢气浓度信息确定指定空间的氢气浓度值，在氢气浓度值达到第一预设阈值时则控制进风装置及排风装置开启，开启的进风装置则可驱动外部环境中的空气进入指定空间，开启的排风装置则可驱动指定空间内混合有氢气的空气排出至外部环境中，从而降低指定空间内氢气的浓度，确保指定空间内不会因氢气浓度过高而发生爆炸。综上可见，控制装置当且仅当在氢气浓度值达到第一预设阈值时才控制进风装置及排风装置，即进风装置和排风装置不比保持长期开启，实现确保指定空间内不会因氢气浓度过高而发生爆炸的同时，耗电量较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种排气系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种排气系统中氢气检测传感器在指定空间内的安装位置示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种排气系统的使用方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，本发明实施例提供了一种排气系统，包括：

氢气检测传感器101、控制装置102、进风装置103及排风装置104；其中，

所述氢气检测传感器101，用于采集密集部署有蓄电池的指定空间的氢气浓度信息；

所述控制装置102，用于根据所述氢气检测传感器101采集的所述氢气浓度信息确定所述指定空间的氢气浓度值，在确定的所述氢气浓度值达到第一预设阈值时控制所述进风装置103及所述排风装置104开启；

所述进风装置103，用于在开启时，驱动外部环境中的空气进入所述指定空间；

所述排风装置104，用于在开启时，驱动所述指定空间内混合有氢气的空气排出至外部环境中。

如图1所示的实施例，该系统由氢气检测传感器、控制装置、进风装置及排风装置构成；氢气检测传感器可采集密集部署有蓄电池的指定空间的氢气浓度信息，控制装置可根据采集的氢气浓度信息确定指定空间的氢气浓度值，在氢气浓度值达到第一预设阈值时则控制进风装置及排风装置开启，开启的进风装置则可驱动外部环境中的空气进入指定空间，开启的排风装置则可驱动指定空间内混合有氢气的空气排出至外部环境中，从而降低指定空间内氢气的浓度，确保指定空间内不会因氢气浓度过高而发生爆炸。综上可见，控制装置当且仅当在氢气浓度值达到第一预设阈值时才控制进风装置及排风装置，即进风装置和排风装置不比保持长期开启，实现确保指定空间内不会因氢气浓度过高而发生爆炸的同时，耗电量较低。

当一个空间内氢气的浓度(体积浓度)值位于4.0％～75.6％之间时，将会产生报站现象，而密集部署在指定空间内的各个蓄电池是在使用过程中逐渐释放氢气，因此，第一预设阈值必须小于4.0％；同时，为了使指定空间内已经累积的氢气能够被及时排出至外部环境中，第一预设阈值与极限值4.0％之间应当存在一定的安全区间，使得指定空间的氢气浓度值始终无法超过甚至于接近40％，其具体的数值即可结合指定空间体积、密集部署于指定空间内的各个蓄电池在使用过程中释放氢气的速率进行调整，一般的，第一预设阈值可以为1.5％～2％之间的任意值，比如为1.5％、1.75％或2％。

本领域技术人员应当理解的，这里的指定空间具体可以是大规模数据中心内用于密集部署蓄电池的蓄电池室/集装箱的内部空间。显而易见的，该排气系统也可应用于除大规模数据中心外的其他业务场景，比如，应用于变电站的蓄电池室。

本发明各个实施例中，氢气检测传感器可以实时采集密集部署有蓄电池的指定空间的氢气浓度信息，控制也可根据氢气检测传感器实时采集的氢气浓度信息确定指定空间的氢气浓度值。

空气的主要成分为氧气、氮气以及二氧化碳，氢气的密度远小于氧气、氮气以及二氧化碳的密度，蓄电池通常部署于指定空间的底部，当蓄电池释放氢气之后，释放的氢气则会大量聚集至指定空间的顶部区域，从而使得指定空间内顶部区域的氢气浓度大于指定空间内底部区域的氢气浓度；如此，为了确保确保指定空间内不会因局部区域的氢气浓度过高而发生爆炸，排气系统应当能够准确检测指定空间内顶部区域的氢气浓度值，相应的，请参考图3，本发明一个优选实施例中，所述氢气检测传感器101设置于所述指定空间的顶部区域。

相应的，为了确保指定空间内混合有大量氢气的空气能够优先排出至外部环境中，本发明一个优选实施例中，所述进风装置103，用于驱动外部环境中的空气进入所述指定空间的底部区域；所述排风装置104，用于驱动所述指定空间内位于所述指定空间的顶部区域的空气排出至外部环境中。

具体地，请参考图2，进风装置103及排风装置104均可由若干通风管路和设置于各个通风管路上的引风模块(比如，风扇)构成。相应的，进风装置103的每一个通风管路1031则应当连通指定空间的底部区域与外部环境，使得进风装置103的引风模块能够驱动外部环境中的空气通过进风装置103的通风管路1031进入指定空间的底部区域；排风装置104的每一个通风管路1041则应当连通指定空间的顶部区域与外部环境，使得排风装置104的引风模块能够驱动指定空间内位于指定空间的顶部区域的空气通过排风装置104的通风管路1041进入外部环境中。从而实现优先排出指定空间内顶部区域的空气，实现优先排出指定空间内的氢气以快速降低指定空间内氢气的浓度。

需要说明的是，图2中黑色框线围成的区域表征指定空间，各个黑色箭头的指向表征指定空间内相应区域的空气流动方向。

在另一种可能实现的方式中，进风装置的每一个通风管路连通指定空间的底部区域与外部环境的同时，排风装置的每一个通风管路也连通指定空间的顶部区域与外部环境的同时；如此，也可实现优先排出指定空间内顶部区域的空气，即实现优先排出指定空间内的氢气以快速降低指定空间内氢气的浓度。

为了进一步降低进风装置及排风装置消耗的电量，可在指定空间内的氢气已经被大量排出时，即在指定空间内氢气的浓度已经大幅度降低时，关闭已经开启的进风装置及排风装置。本发明具体提供了如下两种实现方式1和实现方式2具体实现在指定空间内氢气的浓度已经大幅度降低时，关闭已经开启的进风装置及排风装置。

实现方式1，控制装置102在确定的所述氢气浓度值小于第二预设阈值时控制所述进风装置103及所述排风装置104关闭。

实现方式2，控制装置102在控制所述排风装置104开启后记录所述排风装置104的开启时长，在所述开启时长达到预设时长时，控制开启的所述进风装置103及开启的所述排风装置104关闭。

实现方式1中，第二预设阈值可以结合指定空间体积、密集部署于指定空间内的各个蓄电池在使用过程中释放氢气的速率进行调整，一般的，第二预设阈值可以为0.5％～1％之间的任意值，比如为0.5％、0.75％或1％。

实现方式2中，预设时长可以结合指定空间体积、密集部署于指定空间内的各个蓄电池在使用过程中释放氢气的速率以及排风装置向外部环境中排出空气时的排风速率进行确定。

本发明各个实施例中所述氢气检测传感器101包括但不限于半导体传感器、热电传感器或光纤传感器，只要确保其能够采集指定空间内的氢气浓度信息，且在将其采集的氢气浓度信息提供给控制装置时，控制装置能够根据其采集的氢气浓度信息准确确定指定空间的氢气浓度值即可。

对于半导体传感器而言，其包括有氧化锡，氧化锌，三氧化钨等金属氧化物等气敏材料以及化学吸附层，当气敏材料吸附氢气后，氢气作为施主释放出电子，与化学吸附层中的氧离子结合，于是载流子浓度发生变化，载流子的浓度变化值与氢气体积分数(即氢气浓度)存在一定的函数关系，因此，该载流子浓度变化值可以作为氢气浓度信息提供给控制装置，控制装置即可根据载流子的浓度变化值确定对应的氢气浓度值。

对于热电传感器而言，其包括有基片、沉积在基片上的一层热电材料以及在沉积于热电材料表面的某一部分的一层催化金属(比如，铂、铅)，且在催化金属层、热电薄膜层(热电材料上无催化金属的一部分)引出有电极。当此热电传感器暴露在含氢气的环境中，在催化金属的作用下，氢气与氧气反应生成水蒸汽并放出热量，于是，热电材料上沉积有催化金属的一端温度高形成热端，无催化金属的一端温度低形成冷端，热电材料的热电发电效应即可将这种热端与冷端之间的温差转换为温差电势，温差电势以电信号的形势输出至控制装置，控制装置即可根据接收的电信号确定氢气浓度值。

对于光纤传感器而言，光纤传感器中光纤的表面涂覆的钯在氢气中会产生膨胀，改变光纤的有效光程长度，进而产生变化的光信号，控制装置即可根据光信号确定氢气浓度值。

一般来说，由于往往会在氢气浓度值远低于爆炸极限(即远低于4.0％)时，便针对指定空间内的氢气进行排出，所以理论上前述各个传感器均能满足本发明实施例所提供技术方案的需求。但半导体传感器及热电传感器所提供的氢气浓度信息均为电信号可能产生电火花，存在相对较高的安全风险，因此为了进一步降低安全风险，氢气检测传感器具体可以采用光纤传感器。

本发明一个实施例中，所述排气系统，进一步包括：氢气回收装置(附图中未示出)；其中，

所述氢气回收装置与所述排气装置104相连；

所述排气装置104，用于在开启时，驱动所述指定空间内的空气排出至所述氢气回收装置；

所述氢气回收装置，用于对所述排气装置104排出的空气进行过滤以留存氢气，并将过滤后的空气排出至外部环境中。

该实施例中，通过对排风装置排出的空气进行过滤以留存器携带的氢气，便于后续对氢气回收装置留存的氢气进行回收再利用，同时避免将大量的氢气直接排放到外部环境中造成对大气造成污染。

基于与本发明前述各个实施例所提供的排气系统相同的构思，请参考图3，本发明实施例该提供了一种排气系统的使用方法，包括：

步骤301，利用氢气检测传感器集密集部署有蓄电池的指定空间的氢气浓度信息；

步骤302，利用控制装置根据所述氢气检测传感器采集的所述氢气浓度信息确定所述指定空间的氢气浓度值；

步骤303，利用所述控制装置在确定的所述氢气浓度值达到第一预设阈值时控制进风装置及排风装置开启；

步骤304，利用开启的所述进风装置驱动外部环境中的空气进入所述指定空间；

步骤305，利用开启的所述排风装置驱动所述指定空间内混合有氢气的空气排出至外部环境中。

本发明一个优选实施例中，进一步包括：利用所述控制装置在确定的所述氢气浓度值小于第二预设阈值时控制开启的所述进风装置及开启的所述排风装置关闭。

本发明一个优选实施例中，在所述利用所述控制装置在确定的所述氢气浓度值达到第一预设阈值时控制进风装置及排风装置开启之后，进一步包括：利用所述控制装置记录所述排风装置的开启时长；利用所述控制装置在所述开启时长达到预设时长时，控制开启的所述进风装置及开启的所述排风装置关闭。

本发明一个优选实施例中，在所述排气系统包括氢气回收装置时，所述利用开启的所述排风装置驱动所述指定空间内混合有氢气的空气排出至外部环境中，包括：利用开启的所述排风装置驱动所述指定空间内的空气排出至所述氢气回收装置；利用所述氢气回收装置对所述排气装置排出的空气进行过滤以留存氢气，并将过滤后的空气排出至外部环境中。

上述各个方法实施例内的各步骤之间的相互关系等内容，由于与本发明实施例提供的排气系统基于同一构思，具体内容可参见本发明各个实施例提供的排气系统中的叙述，此处不再赘述。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。