專利名稱：一種低能耗或完全被動(dòng)式的熱量轉(zhuǎn)移裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種節(jié)能的熱量轉(zhuǎn)移裝置，特別涉及一種對(duì)人工環(huán)境進(jìn)行溫 度控制，采用蓄冷技術(shù)，利用人工環(huán)境與自然環(huán)境間溫差來強(qiáng)化散熱的低能 耗或完全被動(dòng)式的熱量轉(zhuǎn)移裝置。
背景技術(shù)：
需散熱空間(或人工環(huán)境)內(nèi)因有熱源，并且有溫度控制要求而需要強(qiáng) 化散熱。目前廣泛使用制冷循環(huán)裝置來將需散熱空間內(nèi)多余的熱量搬運(yùn)到空 間外部，蒸氣壓縮式制冷循環(huán)裝置是一種目前大量使用的人工環(huán)境溫度控制 與熱量轉(zhuǎn)移裝置。在蒸氣壓縮式制冷裝置中，液態(tài)制冷劑通過節(jié)流器后，溫 度和壓力均降低，然后進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑吸熱蒸發(fā)，空間內(nèi)的熱 量轉(zhuǎn)移給制冷劑，制冷劑低壓蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮，溫度和壓力均提高，然 后通過管道流進(jìn)冷凝器進(jìn)行放熱冷凝，制冷劑將熱量釋放給外界環(huán)境，然后 制冷劑重新進(jìn)入節(jié)流環(huán)節(jié)，如此構(gòu)成一個(gè)熱量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。在現(xiàn)有的制冷循環(huán) 中，存在的問題是搬運(yùn)熱量的同時(shí)，自身運(yùn)行耗能大，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高， 裝置的維修率高，并且目前使用的制冷劑對(duì)環(huán)境保護(hù)有影響。隨著能源短缺 的加劇，以及科技的發(fā)展，越來越強(qiáng)調(diào)和自然的和諧，對(duì)熱量轉(zhuǎn)移裝置提出 了更節(jié)能和環(huán)保的要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種低能耗的或完全被 動(dòng)式的熱量轉(zhuǎn)移裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗很少或完全不耗能，維護(hù)量很小，且不污染環(huán)境。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置，包括泵、換熱器、散熱蓄冷水箱、管道，泵 的進(jìn)口通過管道與散熱蓄冷水箱連接，出口與換熱器進(jìn)口端通過管道連接， 換熱器的出口端與散熱蓄冷水箱通過管道相連接，換熱器位于需散熱空間內(nèi) 部，散熱蓄冷水箱壁面上有散熱翅片。所述的散熱蓄冷水箱位于地下或需散熱空間外部。散熱蓄冷水箱還連接有泵，泵的進(jìn)口通過管道與散熱蓄冷水箱連接，出 口與換熱器進(jìn)口端通過管道連接，換熱器的出口端與散熱蓄冷水箱通過管道 相連接，換熱器位于需散熱空間外部。所述的散熱蓄冷水箱位于需散熱空間內(nèi)部或外部。當(dāng)散熱蓄冷水箱內(nèi)工作流體溫度低于外界自然環(huán)境空氣溫度時(shí)，停止泵 的運(yùn)行。所述的散熱蓄冷水箱、換熱器和換熱器與空氣換熱時(shí)，采用空氣自然對(duì) 流換熱方式或采用風(fēng)扇吹風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流換熱的方式。散熱蓄冷水箱內(nèi)的工作流體為水或者其它液態(tài)的蓄能介質(zhì)。當(dāng)工作流體溫度高于需散熱空間內(nèi)部空氣溫度時(shí)，停止泵的運(yùn)行，使熱 量反向傳遞不可能。一種完全被動(dòng)式熱量轉(zhuǎn)移裝置，包括散熱蓄冷水箱，散熱蓄冷水箱位于 需散熱空間的頂部，并且散熱蓄冷水箱部分位于需散熱空間外部、部分位于 需散熱空間內(nèi)部，散熱蓄冷水箱壁面上有散熱翅片。所述的散熱蓄冷水箱內(nèi)的工作流體為水或者其它液態(tài)的蓄能介質(zhì)。散熱蓄冷水箱與空氣換熱時(shí)，采用空氣自然對(duì)流換熱方式或采用風(fēng)扇吹 風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流換熱的方式。另一種低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置，包括泵、換熱器、換熱器、泵的進(jìn)口通過 管道與換熱器出口連接，泵出口與換熱器進(jìn)口端通過管道連接，換熱器的出 口端與換熱器進(jìn)口端通過管道相連接，換熱器位于需散熱空間內(nèi)部，換熱器 埋設(shè)于地下。所述的換熱器與空氣換熱時(shí)，采用空氣自然對(duì)流換熱方式或采用風(fēng)扇吹 風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流換熱的方式。本發(fā)明充分利用需要散熱空間與自然環(huán)境的溫差進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)移，并利用 晝夜自然環(huán)境中空氣溫差進(jìn)行工作流體的蓄冷，來強(qiáng)化晝間的散熱。本發(fā)明 通過使用泵、室內(nèi)換熱器與散熱蓄冷水箱的連接，實(shí)現(xiàn)工作流體的開式循環(huán)， 達(dá)到熱量轉(zhuǎn)移的功能，由于蓄冷介質(zhì)循環(huán)量小，所需泵功耗相比于傳統(tǒng)制冷 裝置的功耗小很多；若空氣與壁面及翅片的換熱采用風(fēng)扇強(qiáng)迫對(duì)流換熱，其 風(fēng)扇電機(jī)功率也很小。在將散熱蓄冷水箱設(shè)置在需散熱空間頂部，并散熱蓄 冷水箱部分位于需散熱空間外部、部分位于需散熱空間內(nèi)部時(shí)，需散熱空間 內(nèi)部的空氣熱量直接通過散熱蓄冷水箱壁面及其上的散熱翅片傳遞給工作流 體，并進(jìn)而再通過暴露與需散熱空間外部的散熱蓄冷水箱壁面及散熱翅片， 傳遞到自然環(huán)境空氣中，因無需提供人工能量，故為被動(dòng)式裝置。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，在同樣的熱量傳遞負(fù)荷下，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更 簡(jiǎn)單，使用很小能耗甚至不需要使用能耗，維護(hù)小，且不污染環(huán)境。


圖1為本發(fā)明提供的熱量收集采用開式循環(huán)的低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置示意圖；圖2為本發(fā)明提供的將散熱蓄冷水箱置于需散熱空間頂部進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)移 的被動(dòng)式熱量轉(zhuǎn)移裝置示意圖-,圖3為本發(fā)明提供的將散熱蓄冷水箱埋設(shè)于地下的，并且熱量收集采用 開式循環(huán)的低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置示意圖。圖4為本發(fā)明提供的工作流體釋放熱量也采用開式循環(huán)的低能耗熱量轉(zhuǎn) 移裝置示意圖。圖5為本發(fā)明提供的將換熱器埋設(shè)于地下，并且工作流體釋放熱量采用 開式循環(huán)的低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置示意圖。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
參見圖1所示，本發(fā)明的低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置中，包括散熱蓄冷水箱50、 泵40、管道31、管道32、換熱器60。熱源10為需散熱空間20內(nèi)部的熱源， 散熱蓄冷水箱50位于需散熱空間20的外部。泵40的進(jìn)口通過管道與散熱蓄 冷水箱50連接，出口與換熱器60進(jìn)口端通過管道31連接，換熱器60的出 口端與散熱蓄冷水箱50通過管道32相連接，形成工作流體熱量收集的開式 循環(huán)系統(tǒng)。工作流體通過換熱器60進(jìn)行吸熱，通過帶翅片的散熱蓄冷水箱 50壁面散熱。參見圖2所示，本發(fā)明的完全被動(dòng)式的熱量轉(zhuǎn)移裝置中，包括散熱蓄冷 水箱50。熱源10為需散熱空間20內(nèi)部的熱源，散熱蓄冷水箱50位于需散 熱空間20的頂部，并且散熱蓄冷水箱部分位于需散熱空間20外部、部分位 于需散熱空間20內(nèi)部，需散熱空間20里的熱量通過散熱蓄冷水箱50底部的壁面及翅片92傳給水箱內(nèi)部的工作流體，散熱蓄冷水箱50里的工作流體又 通過散熱蓄冷水箱50頂蓋、側(cè)壁及側(cè)壁上的翅片91向自然環(huán)境空氣釋放熱參見圖3所示，本發(fā)明的低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置，包括泵40、換熱器60、 散熱蓄冷水箱50、還有起連接作用的管道31和32。熱源10為需散熱空間 20內(nèi)部的熱源。泵40的進(jìn)口通過管道與散熱蓄冷水箱50連接，出口與換熱 器60進(jìn)口端通過管道31連接，換熱器60的出口端與散熱蓄冷水箱50通過 管道32連接，形成工作流體熱量收集的開式循環(huán)系統(tǒng)。散熱蓄冷水箱50是 埋在地面70下面。工作流體通過換熱器60進(jìn)行吸熱，通過帶翅片的散熱蓄 冷水箱50壁面向土壤和地下水散熱。參見圖4所示，本發(fā)明的低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置中，包括散熱蓄冷水箱50、 泵40、泵41、管道31、管道32、管道33、管道34、換熱器60、換熱器61。 熱源10為需散熱空間20內(nèi)部的熱源，散熱蓄冷水箱50位于需散熱空間20 的外部。泵40的進(jìn)口通過管道與散熱蓄冷水箱50連接，出口與換熱器60 進(jìn)口端通過管道31連接，換熱器60的出口端與散熱蓄冷水箱50通過管道 32相連接，形成工作流體熱量收集的開式循環(huán)系統(tǒng)。泵41的進(jìn)口通過管道 與散熱蓄冷水箱50連接，出口與換熱器61進(jìn)口端通過管道33連接，換熱器 61的出口端與散熱蓄冷水箱50通過管道34相連接，形成工作流體熱量釋放 的開式循環(huán)系統(tǒng)。工作流體通過換熱器60進(jìn)行吸熱，通過換熱器61進(jìn)行放 熱。散熱蓄冷水箱50還可以位于需散熱空間(20)內(nèi)部。參見圖5所示，本發(fā)明的低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置，包括泵40、換熱器60、 換熱器61、還有起連接作用的管道31、 32和33。熱源10為需散熱空間20內(nèi)部的熱源。泵40的進(jìn)口通過管道33與換熱器61出口連接，泵40出口與 換熱器60進(jìn)口端通過管道31連接，換熱器60的出口端與換熱器61的進(jìn)口 通過管道32連接，形成工作流體熱量收集、釋放的閉式循環(huán)系統(tǒng)。換熱器 61是埋在地面70以下的。工作流體通過換熱器60進(jìn)行吸熱，通過換熱器61 向土壤和地下水散熱。本發(fā)明使用泵提供動(dòng)力，也可以僅依靠散熱蓄冷水箱單獨(dú)完成散熱。依 靠泵循環(huán)時(shí)，散熱蓄冷水箱中的工作流體被泵吸入，從泵出口沿管道進(jìn)入換 熱器，通過換熱器吸收需散熱空間內(nèi)部的熱量，并將熱量通過管道帶出需散 熱空間，工作流體流進(jìn)散熱蓄冷水箱，并通過散熱蓄冷水箱壁面和在壁面上 的翅片與外界進(jìn)行熱交換，最終達(dá)到散熱目的；不需要泵循環(huán)時(shí)，散熱蓄冷 水箱同時(shí)各暴露一部分壁面在需散熱空間和自然環(huán)境中，需散熱空間的熱量 通過水箱壁面及其上的翅片將熱量傳遞給蓄熱介質(zhì)，并再通過暴露在自然環(huán) 境中的水箱壁面和翅片將熱量傳遞給自然環(huán)境。散熱蓄冷水箱是工作流體(蓄冷介質(zhì))的承載體，該水箱內(nèi)的工作流體 與水箱外的環(huán)境溫度(如空氣溫度、土壤溫度或地下水溫度)有溫差時(shí)，將 會(huì)有一定的熱量通過水箱壁面及壁面上的翅片進(jìn)行熱量的傳遞。在夜間，由 于可能的環(huán)境溫度降低，水箱內(nèi)的工作流體溫度也會(huì)因和外界溫差加大而降 低，形成低于晝間的工作流體溫度，因而對(duì)裝置在晝間的散熱使用而言具有 蓄冷的作用。散熱蓄冷水箱中的工作流體，可以通過流經(jīng)設(shè)置在需散熱空間外部的換 熱器，與需散熱空間外部的自然環(huán)境中的空氣交換熱量，釋放熱量，使工作 流體降溫。空氣吸收換熱器中的工作流體釋放的熱量，可以采用自然對(duì)流方式，也可以采用風(fēng)扇吹風(fēng)的強(qiáng)制對(duì)流方式。散熱蓄冷水箱中的工作流體，可以因?yàn)樯嵝罾渌洳糠治挥谛枭峥?間外部、部分位于需散熱空間內(nèi)部，因而通過需散熱空間外部的散熱蓄冷水 箱壁面及其上的散熱翅片，采用間壁式換熱方式，同需散熱空間外部的自然 環(huán)境中的空氣交換熱量，釋放熱量，使工作流體降溫?？諝馕丈嵝罾渌?箱中的工作流體釋放的熱量，可以采用自然對(duì)流方式，也可以采用風(fēng)扇吹風(fēng) 的強(qiáng)制對(duì)流方式。散熱蓄冷水箱中的工作流體，可以通過流經(jīng)埋設(shè)在地面下的換熱器，通 過換熱器壁面及其上的散熱翅片，采用間壁式換熱方式，與地下土壤及地下 水交換熱量，釋放熱量，使工作流體降溫。散熱蓄冷水箱中的工作流體，可以因?yàn)槁裨O(shè)在地面下的散熱蓄冷水箱， 因而通過散熱蓄冷水箱壁面及其上的散熱翅片，采用間壁式換熱方式，與地 下土壤及地下水交換熱量，釋放熱量，使工作流體降溫。
權(quán)利要求
1. 一種低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置，包括泵(40)、換熱器(60)、散熱蓄冷水箱(50)、管道(31)、(32)，其特征在于，泵(40)的進(jìn)口通過管道與散熱蓄冷水箱(50)連接，出口與換熱器(60)進(jìn)口端通過管道(31)連接，換熱器(60)的出口端與散熱蓄冷水箱(50)通過管道(32)相連接，換熱器(60)位于需散熱空間(20)內(nèi)部，散熱蓄冷水箱(50)壁面上有散熱翅片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，散熱蓄冷水箱(50)位于 地下或需散熱空間(20)外部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，散熱蓄冷水箱(50)還連 接有泵(41)，泵(41)的進(jìn)口通過管道與散熱蓄冷水箱(50)連接，出口與換熱 器(61)進(jìn)口端通過管道(33)連接，換熱器(61)的出口端與散熱蓄冷水箱(50) 通過管道(34)相連接，換熱器(61)位于需散熱空間(20)外部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，散熱蓄冷水箱(50)位于 需散熱空間(20)內(nèi)部或外部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，當(dāng)散熱蓄冷水箱(50)內(nèi)工 作流體溫度低于外界自然環(huán)境空氣溫度時(shí)，停止泵(41)的運(yùn)行。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的裝置，其特征在于，散熱蓄冷水箱(50)、 換熱器(60)和換熱器(61)與空氣換熱時(shí)，采用空氣自然對(duì)流換熱方式或采用風(fēng) 扇吹風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流換熱的方式。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，散熱蓄冷水箱(50)內(nèi)的工 作流體為水或者其它液態(tài)的蓄能介質(zhì)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的裝置，其特征在于，當(dāng)工作流體溫度高于需散熱空間(20)內(nèi)部空氣溫度時(shí)，停止泵(40)的運(yùn)行，使熱量反向傳遞不可能。
9、 一種完全被動(dòng)式熱量轉(zhuǎn)移裝置，包括散熱蓄冷水箱(50)，其特征在于， 散熱蓄冷水箱(50)位于需散熱空間(20)的頂部，并且散熱蓄冷水箱(50) 部分位于需散熱空間(20)外部、部分位于需散熱空間(20)內(nèi)部，散熱蓄冷水箱 (50)壁面上有散熱翅片。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，散熱蓄冷水箱(50)內(nèi)的工 作流體為水或者其它液態(tài)的蓄能介質(zhì)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，散熱蓄冷水箱(50)與空氣 換熱時(shí)，采用空氣自然對(duì)流換熱方式或采用風(fēng)扇吹風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流換熱的方式。
12、 一種低能耗熱量轉(zhuǎn)移裝置，包括泵(40)、換熱器(60)、換熱器(61)、 其特征在于，泵(40)的進(jìn)口通過管道(33)與換熱器(61)出口連接，泵(40)出口 與換熱器(60)進(jìn)口端通過管道(31)連接，換熱器(60)的出口端與換熱器(61)進(jìn) 口端通過管道(32)相連接，換熱器(60)位于需散熱空間(20)內(nèi)部，換熱器(61) 埋設(shè)于地下。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，換熱器(60)與空氣換熱 時(shí)，采用空氣自然對(duì)流換熱方式或采用風(fēng)扇吹風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流換熱的方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低能耗或完全被動(dòng)式熱量轉(zhuǎn)移裝置，泵的進(jìn)口通過管道與散熱蓄冷水箱連接，泵的出口與需換熱空間內(nèi)部的換熱器進(jìn)口端相連，換熱器的出口端與散熱蓄冷水箱相連接。此裝置依靠泵循環(huán)時(shí)，工作流體被泵吸入，從泵出口沿管道進(jìn)入換熱器，換熱器吸收需散熱空間內(nèi)部的熱量，將熱量通過管道帶出需散熱空間，工作流體流進(jìn)散熱蓄冷水箱，進(jìn)行熱交換，最終達(dá)到散熱目的；不需要泵循環(huán)時(shí)，散熱蓄冷水箱同時(shí)各暴露一部分壁面在需散熱空間和自然環(huán)境中，需散熱空間的熱量通過水箱壁面及其上的翅片將熱量傳遞給蓄熱介質(zhì)，通過暴露在自然環(huán)境中的水箱壁面和翅片將熱量傳遞給自然環(huán)境。本發(fā)明用于節(jié)能型的人工環(huán)境溫度控制和熱量轉(zhuǎn)移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。
文檔編號(hào)F28D1/06GK101266104SQ20081001788
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者張?jiān)缧? 鄧建強(qiáng), 韋幫遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)