一种热管换热系统的制作方法

一种热管换热系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种热管换热系统，涉及热量传递设备的【技术领域】，用以解决现有换热器换热效率低和使用时间短的问题；该热管换热系统包括热管蒸发机构、热管冷凝机构、控制柜和冷却机构，热管蒸发机构设置于室内，热管冷凝机构和冷却机构设置于室外，冷却机构与热管冷凝机构连接，热管冷凝机构与热管蒸发机构密封连通，热管冷凝机构设置于热管蒸发机构的上方，控制柜为独立设置，控制柜包括触摸显示器，冷却机构、热管冷凝结构和热管蒸发机构均与控制柜连接；本实用新型通过冷却机构对室外的空气冷却处理，以克服传统热管换热技术换热效率低，使用时间和使用范围受到限制的问题，采用独立设置的控制柜对其进行控制，监控方便，经济实用。
【专利说明】一种热管换热系统

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热量传递设备的【技术领域】，特别是指一种热管换热系统。

【背景技术】
[0002]在我国像机房、基站这类需要全年24小时不间断供冷的特殊场所，由于设备密度高，发热量大，单位面积热负荷达到800w/m2?1500w/m2,而且,在未来这个热负荷还会继续高涨；因此，即使在寒冷的冬季，其也需要空调制冷降温，这也是通信机房必须配备机房专用空调的原因之一。机房空调为通信设备制冷降温须消耗大量的能源，而在冬季室外却有丰富的自然冷源一冷空气，一方面，空调压缩机消耗能源制冷，另一方面，室外有丰富的自然冷源；因此，如何充分地利用自然冷源为机房和基站等场所降温是一个亟待解决的问题。
[0003]热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，能够快速地将热能从一点传递至另一点。以热管为传热元件，利用热管原理实现热量交换的换热设备即称为热管换热器。由于其具有结构简单、可操控性强、换热效率高、动力消耗小等优点，热管换热器越来越受到人们的重视，是一种具有广阔应用前景的换热设备。目前，其广泛应用于动力、化工、冶金、电力、计算机等领域。
[0004]在热管技术的基础上，人们开发了用于机房和基站等场所的热管换热器，这种热管换热器，充分合理的利用自然冷源为机房和基站等场所降温，从而可以缩短空调压缩机的运行时间；不但可以节约大量的电能，同时，也延长的空调的使用寿命，减少了空调机组的维护工作量，降低了维护成本。
[0005]目前，这种应用于机房和基站等场所的传统热管换热技术受到地域影响较大，不同地域自然冷源的利用时间有很大差别；像北方地区，冬季时间较长，过渡季温度较低，传统热管换热技术应用效果较好，而对于南方地区，这种传统的热管换热技术的应用具有很大的局限性，使用时间短，节能量少，回收期长，成为困扰热管换热技术在南方区域广泛应用的主要原因。
实用新型内容
[0006]本实用新型提出一种热管换热系统，解决了现有技术中换热器的换热效率低和使用时间短的问题。
[0007]本实用新型的技术方案是这样实现的:包括热管蒸发机构、热管冷凝机构和控制柜，所述热管冷凝机构还连接有冷却机构；所述热管蒸发机构设置于室内，所述热管蒸发机构内设有第一风机，所述热管蒸发机构的进风口处还设有第一温度传感器；所述热管冷凝机构设置于室外，所述热管冷凝机构内设有第二风机，所述热管冷凝机构的进风口处还设有第二温度传感器；所述热管冷凝机构与所述热管蒸发机构密封连通，所述热管冷凝机构设置于所述热管蒸发机构的上方，所述热管冷凝机构底面与所述热管蒸发机构顶面的垂直距离为3-4m ;所述控制柜为独立设置，所述控制柜包括触摸显示器，所述第一风机、所述第一温度传感器、所述第二风机、所述第二温度传感器和所述冷却机构分别通过导线与所述控制柜连接。
[0008]本实用新型在室内设有热管蒸发机构，通过第一风机携带机房或基站内的热空气通过热管蒸发机构；并在室外设置热管冷凝结构，在热管冷凝机构的前端还设有冷却机构，通过冷却机构对室外空气进行事先冷却，从而到达热管冷凝机构需要的温度，以与热管冷凝机构进行充分热量交换，从而完成机房或基站等场所的制冷工作；本实用新型克服了传统热管换热技术换热效率低，使用时间和使用范围受到限制的问题，同时，采用独立设置的控制柜对其进行统一控制，监控方便，经济实用。
[0009]作为一种优选的实施方案，所述冷却机构为湿帘冷却机构，所述湿帘冷却机构设置于所述热管冷凝机构的进风口处，所述湿帘冷却机构与所述热管冷凝机构密封连接；所述湿帘冷却机构包括水箱、水泵、蓄水槽和湿帘，所述水箱与所述水泵的入口连接，所述水泵的出口连接有所述蓄水槽，所述蓄水槽的下方连接有所述湿帘，所述湿帘的下方为所述水箱。进入热管冷凝机构的冷空气事先经过湿帘冷却机构进行冷却，室外冷空气垂直穿过湿帘，从而使其温度降低，以满足热管冷凝机构的换热需求；水泵将水箱里面的水输送至高位处的蓄水槽，蓄水槽里面的水溢出后在重力作用下沿湿帘流下，并流进水箱，水的这种循环运动，使垂直穿过湿帘的空气温度约降低5-10°C，从而满足热管冷凝机构的热量传递需求。
[0010]作为一种优选的实施方案，所述水泵与所述控制柜通过导线连接，所述水泵与所述蓄水槽的连接管道上还设有调节阀门，所述调节阀门也通过导线与控制柜连接。水泵连接到控制柜上，调节阀门也连接到控制柜上，从而通过控制柜控制冷却机构的运行情况；调节阀门为电磁阀，可以根据需要调节水的流量和通断，使用方便，控制简单。
[0011]作为一种优选的实施方案，所述水箱内设有第三温度传感器，所述水箱还连接有循环水制冷机，所述第三温度传感器和所述循环水制冷机均通过导线与控制柜连接。水箱还可以连接制冷设备，在水箱内设有温度传感器，该温度传感器和制冷设备均连接至控制柜，当水的温度不足以对空气进行降温时，启动制冷设备，将水的温度进一步降低，从而降低室外空气的温度，以满足热管冷凝机构的换热需求。
[0012]作为一种优选的实施方案，所述热管蒸发机构还包括蒸发列管，所述蒸发列管上设有吸热翅片，所述吸热翅片呈螺旋型；所述热管冷凝机构还包括冷凝列管，所述冷凝列管上也设有散热翅片，所述散热翅片呈叶片型。蒸发列管和冷凝列管上设置的翅片均是为了增加列管的传热面积，使列管与空气进行充分接触，从而提高热量传递的速度和效力。
[0013]作为一种优选的实施方案，所述热管冷凝机构通过金属管与所述热管蒸发机构连接，所述金属管外表面设有绝热层。金属管可以分为第一金属管和第二金属管，热管蒸发机构内的工质汽化后经过第一金属管进入热管冷凝机构，通过热管冷凝机构冷凝后的工质通过第二条金属管流至热管蒸发机构，从而完成热量的循环传递；绝热层的设置，可以保持工质在金属管内流动时不发生相态变化，从而避免能量的消耗，或影响后续循环热量传递工作。
[0014]作为一种优选的实施方案，所述控制柜还包括控制单元和通信单元，所述控制单元与所述触摸显示器连接，所述通信单元通过串行数据接口连接有空调。控制单元完成对热管换热系统的控制，同时，通信单元还将信号进行传递，并与空调联动，当热管换热系统的效率较低时，通过空调的协助作用而完成机房和基站等场所的制冷工作。当然，也可以不与空调联动，直接通过调整水箱内水的温度，进一步降低室外空气的温度，从而实现制冷需求。
[0015]作为一种优选的实施方案，所述控制柜连接有电源，所述电源为220V交流电源。控制柜采用的220V的民用交流电，使用安全，连接方便，无需进行转换。本实用新型采用的工质可以为氟利昂、乙二醇、酒精、水、乙醚、丙酮、乙烷或甲苯，可以根据实际情况进行选择，工质在密封系统进行循环使用，对环境无污染、没有消耗，维护工作量小，成本低；特别适合于室外大气环境温度在25°C以下，机房或基站等场所的室内温度比室外温度高5°C以上的场合。
[0016]工作原理:将热管蒸发机构的蒸发列管内抽至较高的真空度，然后，在其内充以适量的工质，待蒸发列管内充满工质后进行密封；热管蒸发机构安装在机房或基站的室内，第一风机将室内的高温空气吸收至热管蒸发机构，在第一风机、吸热翅片和蒸发列管的配合作用下，蒸发列管内的工质吸收热量进行汽化，汽化后的工质沿着第一金属管上升至热管冷凝机构；热管冷凝机构安装在机房或基站的室外，热管冷凝机构前端还密封连接有湿帘冷却机构，室外的空气先经过湿帘冷却机构进行冷却，并在第二风机的作用下进入热管冷凝机构，在第二风机、散热翅片和冷凝列管的配合作用下，冷凝列管内的工质放出热量进行冷凝，冷凝后的工质在重力作用下沿第二金属管下降至热管蒸发机构；然后，继续循环上述过程，从而实现连续的热量交换。在其运行过程中，第一温度传感器和第二温度传感器实时检测室内和室外的温度，当室外温度较低时，控制柜可控制水泵停止或第二风机停止；当室外温度较高时，控制柜控制水泵启动、调节阀门接通或开大；当室内和室外的温度差较小时，即单独使用热管换热装置无法满足室内制冷的需求时，控制柜则通知空调启动，从而继续完成制冷工作。
[0017]本实用新型的有益效果:本实用新型通过湿帘冷却机构对自然冷源进行事先冷却，进一步降低进入热管冷凝机构的空气温度，根据需要对空气温度进行调整，使室外冷空气满足热管换热系统的需要，从而克服了传统热管换热技术换热效率低，使用时间和使用范围受到限制的问题；同时，采用独立设置的控制柜对其进行统一控制，控制柜可以设置在专用的监控室，使操作人员工作环境舒适，监控方便；本实用新型充分合理地利用了自然冷源，大大提高了换热效率，减少了能量消耗，降低了维护成本，经济实用。

【专利附图】

【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本实用新型一个实施例的俯视平面结构示意图；
[0020]图2为图1中冷却机构的结构示意图；
[0021]图3为图1中蒸发列管的平面结构示意图；
[0022]图4为图1中冷凝列管的平面结构示意图；
[0023]图中:1-热管蒸发机构；11-第一风机；12_第一温度传感器；13_蒸发列管；14-吸热翅片；2-热管冷凝机构；21_第二风机；22_第二温度传感器；23_冷凝列管；24_散热翅片；3_控制柜；31_触摸显不器；41_第一金属管；42_第二金属管；5-冷却机构；51_水箱；52_水泵；53-调节阀门；54-蓄水槽；55-湿帘。

【具体实施方式】
[0024]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]参阅附图1、附图2、附图3和附图4，本实用新型包括热管蒸发机构1、热管冷凝机构2和控制柜3，热管蒸发机构I与热管冷凝机构2密封连通，热管冷凝机构2前端还连接有冷却机构5，冷却机构5将室外的空气进行事先预冷却之后再进入热管冷凝机构2，并与热管冷凝机构2进行热量交换；热管蒸发机构I吸收热量使工质由液体变为气体，热管冷凝机构2放出热量使工质液化，控制柜3对其进行统一控制，控制柜3连接有电源，电源为220V交流电源，从而完成不间断制冷。
[0026]热管蒸发机构I设置于机房或基站等场所的室内，热管蒸发机构I内设有第一风机11，热管蒸发机构I的进风口处还设有第一温度传感器12，热管蒸发机构I还包括蒸发列管13，蒸发列管13位于第一风机11的一侧，蒸发列管13上设有吸热翅片14，吸热翅片14呈螺旋型，如图3所示，吸热翅片14的设置可以增大蒸发列管13的传热面积，使热空气与蒸发列管13进行充分接触；室内热空气按照图1左侧所示的箭头的方向，依次通过第一温度传感器12、第一风机11和蒸发列管13，并从热管蒸发机构I的后侧流出，并在室内进行不断循环，通过蒸发列管13后的空气热量被带走，温度降低，从而到达室内空气制冷的效果。
[0027]热管冷凝机构2设置于热管蒸发机构I的上方，热管冷凝机构2底面与热管蒸发机构I顶面的垂直距离为3-4m，热管冷凝机构2通过金属管与热管蒸发机构I密封连通，金属管包括第一金属管41和第二金属管42，第一金属管41是气体流经的通道，第二金属管42是液体流经的通道，金属管——第一金属管41和第二金属管42的外表面均设有绝热层；绝热层的设置，可以很好地保持金属管内工质原有的状态，避免工质相态的提前变化，造成能量的浪费，也避免对后续制冷工作造成影响。
[0028]热管冷凝机构2设置于室外，热管冷凝机构2内设有第二风机21，热管冷凝机构2的进风口处还设有第二温度传感器22，热管冷凝机构2还包括冷凝列管23，冷凝列管23上也设有散热翅片24，散热翅片24呈叶片型，如图4所示，散热翅片24的设置也增加了冷凝列管23的散热面积，使冷凝列管23与冷空气进行充分接触，从而完成热量的闻效交换；冷凝列管23的一侧为第二风机21，在同一方向上，第二风机21的一侧为第二温度传感器22 ；热管冷凝机构2的进风口处还设置有冷却机构5，冷却机构5为湿帘冷却机构，湿帘冷却机构与热管冷凝机构2密封连接；因此，室外的冷空气按照图1中右侧箭头的方向，依次穿过湿帘冷却机构、第二温度传感器22、第二风机21和冷凝列管23，从而与冷凝列管23完成热量交换，使冷凝列管23内的工质液化。
[0029]如图2所示，湿帘冷却机构包括水箱51、水泵52、蓄水槽54和湿帘55，水箱51、水泵52位于水平面上，蓄水槽54位于一定的高位处，蓄水槽54位于湿帘55的上方，水箱51通过管道与水泵52的入口连接，水泵52的出口通过管道连接有蓄水槽54，水泵52将水箱51内的水输送至蓄水槽54,蓄水槽54的下方连接有湿帘55,蓄水槽54水满后溢出流至湿帘55，从而使空气穿过湿帘55的时候进行降温，湿帘55的下方为水箱51，使水流回水箱51，从而完成水的循环利用；水泵52与控制柜3通过导线连接，水泵52与蓄水槽54的连接管道上还设有调节阀门53，调节阀门53也通过导线与控制柜3连接；水箱51内还可以设有第三温度传感器，水箱51还可以连接有循环水制冷机，第三温度传感器和循环水制冷机均通过导线与控制柜3连接，通过循环水制冷机实现对水箱51内水温度的调整，进而调整室外空气的温度。
[0030]控制柜3为独立设置，控制柜3包括触摸显示器31，第一风机11、第一温度传感器12、第二风机21、第二温度传感器22和冷却机构5中的水泵52、调节阀门53分别通过导线与控制柜3连接，图1中的虚线代表导线，控制柜3还包括控制单元和通信单元，控制单元与触摸显示31连接，通信单元通过串行数据接口连接有空调。本实施例中，通信单元通过RS-485数据接口与上位机进行数据通信，并与空调联动；当室内和室外的温度差较小时，即单独使用热管换热装置无法满足室内制冷的需求时，可以使水箱51连接制冷设备，控制柜3控制制冷设备对水进行制冷处理，进一步降低湿帘55上水的温度，从而降低室外空气的温度；当然，控制柜3也可以通知空调启动，从而继续完成制冷工作。
[0031]工作原理:将热管蒸发机构I的蒸发列管13内抽至较高的真空度，然后，在其内充以适量的工质，待蒸发列管13内充满工质后进行密封；热管蒸发机构I安装在机房或基站的室内，第一风机11将室内的高温空气吸收至热管蒸发机构1，在第一风机11、吸热翅片14和蒸发列管13的配合作用下，蒸发列管13内的工质吸收热量进行汽化，汽化后的工质沿着第一金属管41上升至热管冷凝机构2 ;热管冷凝机构2安装在机房或基站的室外，热管冷凝机构2前端还密封连接有湿帘冷却机构，室外的空气先经过湿帘冷却机构进行冷却，并在第二风机21的作用下进入热管冷凝机构2，在第二风机21、散热翅片24和冷凝列管23的配合作用下，冷凝列管23内的工质放出热量进行冷凝，冷凝后的工质在重力作用下沿第二金属42管下降至热管蒸发机构I ;然后，继续循环上述过程，从而实现连续的热量交换。在其运行过程中，第一温度传感器12和第二温度传感器22实时检测室内和室外的温度，当室外温度较低时，控制柜3可控制水泵52停止或第二风机21停止；当室外温度较高时，控制柜3控制水泵52启动、调节阀门53接通或开大；当室内和室外的温度差较小时，即单独使用热管换热装置无法满足室内制冷的需求时，控制柜3则通知空调启动，从而继续完成制冷工作。
[0032]本实用新型的有益效果:本实用新型通过湿帘冷却机构对自然冷源进行事先冷却，进一步降低进入热管冷凝机构2的空气温度，根据需要对空气温度进行调整，使室外冷空气满足热管换热系统的需要，从而克服了传统热管换热技术换热效率低，使用时间和使用范围受到限制的问题；同时，采用独立设置的控制柜3对其进行统一控制，监控方便；本实用新型充分合理地利用了自然冷源，大大提高了换热效率，减少了能量消耗，降低了维护成本，经济实用。
[0033]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种热管换热系统，其特征在于:包括热管蒸发机构、热管冷凝机构和控制柜，所述热管冷凝机构还连接有冷却机构； 所述热管蒸发机构设置于室内，所述热管蒸发机构内设有第一风机，所述热管蒸发机构的进风口处还设有第一温度传感器； 所述热管冷凝机构设置于室外，所述热管冷凝机构内设有第二风机，所述热管冷凝机构的进风口处还设有第二温度传感器； 所述热管冷凝机构与所述热管蒸发机构密封连通，所述热管冷凝机构设置于所述热管蒸发机构的上方，所述热管冷凝机构底面与所述热管蒸发机构顶面的垂直距离为3-4m ； 所述控制柜为独立设置，所述控制柜包括触摸显示器，所述第一风机、所述第一温度传感器、所述第二风机、所述第二温度传感器和所述冷却机构分别通过导线与所述控制柜连接。
2.根据权利要求1所述的热管换热系统，其特征在于: 所述冷却机构为湿帘冷却机构，所述湿帘冷却机构设置于所述热管冷凝机构的进风口处，所述湿帘冷却机构与所述热管冷凝机构密封连接； 所述湿帘冷却机构包括水箱、水泵、蓄水槽和湿帘，所述水箱与所述水泵的入口连接，所述水泵的出口连接有所述蓄水槽，所述蓄水槽的下方连接有所述湿帘，所述湿帘的下方为所述水箱。
3.根据权利要求2所述的热管换热系统，其特征在于: 所述水泵与所述控制柜通过导线连接，所述水泵与所述蓄水槽的连接管道上还设有调节阀门，所述调节阀门也通过导线与控制柜连接。
4.根据权利要求3所述的热管换热系统，其特征在于: 所述水箱内设有第三温度传感器，所述水箱还连接有循环水制冷机，所述第三温度传感器和所述循环水制冷剂均通过导线与控制柜连接。
5.根据权利要求2所述的热管换热系统，其特征在于: 所述热管蒸发机构还包括蒸发列管，所述蒸发列管上设有吸热翅片，所述吸热翅片呈螺旋型； 所述热管冷凝机构还包括冷凝列管，所述冷凝列管上也设有散热翅片，所述散热翅片呈叶片型。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的热管换热系统,其特征在于: 所述热管冷凝机构通过金属管与所述热管蒸发机构连通，所述金属管外表面设有绝热层。
7.根据权利要求6所述的热管换热系统，其特征在于: 所述控制柜还包括控制单元和通信单元，所述控制单元与所述触摸显示器连接，所述通信单元通过串行数据接口连接有空调。
8.根据权利要求7所述的热管换热系统，其特征在于: 所述控制柜连接有电源，所述电源为220V交流电源。
【文档编号】F24F5/00GK204154166SQ201420504030
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】朱江, 翟传明, 李泽伟, 崔凌浩, 于龙 申请人:中电投工程研究检测评定中心