气温控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气温控制系统，并且特别地涉及一种包括相变材料的气温控制系 统。
【背景技术】
[0002] 用于将内部空间（包括生活空间和工作空间）的温度保持在舒适水平的气温控制 系统是众所周知的。
[0003] 在典型的冷却空气调节系统中，致冷剂会经历有源驱动蒸气压缩循环，其由以下 四个主要阶段组成：
[0004]压缩；
[0005] 冷凝；
[0006] 膨胀;和
[0007] 蒸发。
[0008]在这种系统中运行蒸气压缩循环所消耗的能量是相当大的。除了与提供能量以运 行这种类型的有源气温控制系统有关的经济成本之外，还存在围绕其使用的重要环境因 素。在2000年，冷却和通风设备消耗的非家用UK建筑能量为5%，且该数字一直在上升。然 而，出于健康原因，将建筑物内的气温保持在舒适水平是很重要的，因此很明显的是，尽管 存在缺点，但仍需要气温控制系统。
[0009] 为了降低操作气温控制系统的能量成本，已提出使用无源气温控制系统而非有源 气温控制系统。一个这样的实例为已公开的欧洲专利申请EP2039844中描述且由ILKAZELL Isoliertechnik GmbH制造的ILKATHERM天花板产品。这种产品包括具有使用相变材料浸渍 的石膏层的预制天花板瓷砖。相变材料具有高潜热能力，这使得相变材料能够在其改变状 态时吸收或散发相当多的热量。最适用于无源地保持人体舒适水平的相变材料在大约20 °C - 3 〇 °C的温度范围内从固相变化为液相。这种相变材料的实例为Mienmal?，其在 I LKAZELL产品中使用且包括包封在微小的的丙烯酸玻璃球内的少量石蜡。
[0010] 当包含ILKAZELL天花板瓷砖的房间内的温度上升时，天花板瓷砖中的丙烯酸玻璃 球内的蜡开始从固态变为液态，在该过程中从房间内吸收热量。相反，当房间冷却时，蜡又 从液态变为固态，在该过程中向房间内散发热量。
[0011] 作为ILKAZELL天花板瓷砖产品的替代物，还可使用同样由EKAZELL制造的相似产 品，其以帆(sai 1)的形式悬挂在待冷却的空间内。也可使用具有相似成分的ILKAZELL壁板。
[0012] 使用无源气温控制系统（例如，ILKAZELL产品）除了可实现节能之外，这种系统的 关键益处在于其不需要维护。
[0013] 然而，ILKAZELL产品的显著缺点在于其无源加热和冷却能力有限，其原因部分地 在于因各个产品的总体积受到限制而使得可结合到产品中的Microna丨&材料的量受到限 制，而且还在于能有用地设置在给定内部空间中的产品数量受到限制，目标空间的物理尺 寸是一个明显的限制因素。
[0014] 本发明的目的是提供一种比现有技术的无源气温控制系统更有效的无源气温控 制系统。
【发明内容】
[0015] 根据本发明的一个方面，提供了一种包括封闭容器的气温控制系统，该封闭容器 含有:相变材料，用于从旨在布置气温控制系统的环境中吸收热量或向环境散发热量；以及 固体导热介质，用于促进容器内的热传递。
[0016] 在气温控制系统中使用相变材料的一个益处在于，相变材料可以无源方式有效地 从其周围环境除去热量或向周围环境散发热量，这既节约了能量又使得能够提供无需定期 维护的简单气温控制系统。此外，封闭容器内含有相变材料可提供在气温控制系统中使用 的相变材料的量的灵活性，这尤其与现有技术产品相反，在现有技术产品中，通过现有物品 浸渍少量的相变材料。然而，相变材料并非固有地为良好热导体;因此在相变材料的用量相 对较大的情况下，重要的是确保通过其传导热量以在各处形成相对均匀的温度分布以及热 传递分布。这是将导热介质与相变材料结合在封闭容器中的关键益处，且其提高了系统从 其周围环境吸收热量或向周围环境散发热量的能力，尤其是在较长时期内。
[0017] 在本发明的优选实施方式中，固体导热介质与相变材料分开(discrete，分离的）。 其优点在于，万一仅需要更换或更新这些物质中的一种，则允许导热介质与相变材料分离。 相反，在相变材料浸渍在物质基体内的情况下，当相变材料或基体未有效作用时，需要更换 整个产品而非仅更换功能成分中的一种。
[0018] 在本发明另一优选的实施方式中，固体导热介质为颗粒形式。颗粒形式的导热介 质确保其与相变材料以相对较大的表面积接触，以致其能够比其它可能的方式更有效地通 过相变材料传导热量。
[0019] 优选地，容器为柱形管的形式，这是由于这种构造易于制造。柱形管还很容易从市 场上购得，并允许空气围绕其周缘自由流动。然而，容器可具有任何可替换的构造，例如具 有三角形或正方形截面的盒或管。
[0020] 在本发明的另一个优选的实施方式中，围绕容器的外表面设置有翅片。翅片基于 置在容器与周围环境之间的界面的增大的表面面积而提高容器与周围环境之间的热传递。 翅片可通过任何合适方式结合到容器表面上。例如，承载翅片的套筒可配合在容器外表面 周围。
[0021] 在本发明的再另一优选实施方式中，容器由金属制成以进一步提高容器与其周围 环境之间的热传递。尤其优选金属铝，这是因为铝的延展性、导热系数、刚度和强度特征是 有利的。
[0022] 优选地，对容器(包括布置在该容器上的任何翅片）的外表面进行阳极化处理，使 得外表面的吸收率和散发率提高。类似地，可对容器的至少部分进行涂敷以提高吸收率和 散发率。
[0023]优选地，容器被构造成直接位于待冷却的空间内。将容器直接定位在旨在冷却的 环境中的一个益处在于其允许容器无源地起作用以从环境中除去热量。将气温控制系统直 接定位在待冷却空间内而非将其结合在围绕该空间的墙壁、地板或天花板内的另一益处在 于其减少了空间的内表面积可能对安装气温控制系统的能力造成的任何限制。例如，如果 气温控制系统旨在结合到待冷却环境的墙壁中，则该系统可只能与相关墙壁一样大。通过 将气温控制系统直接定位在待冷却环境内使得其并非简单地形成环境边界的一部分，从而 使得用于容纳气温控制系统的空间的灵活性更大。
[0024] 在本发明的另一优选的实施方式中，导热介质为随机填料的形式，例如勒辛环 (Lessing rings)或拉西环(Raschig rings)。已发现这种类型的导热介质特别有效，这归 因于其穿透相变材料并将大量相变材料暴露于导热介质的能力，这大大提高了整个相变材 料的热传递和温度分布。特别地，发现拉西环具有相对较大的空隙体积。环产生的空隙体积 由各个环的直径、长度和容量规格确定，且可通过改变这些尺寸的一个或多个而改变。此 外，勒辛环和拉西环均可很容易地倾倒入容器内以在其内表面内形成晶格结构。其中，拉西 环或勒辛环优选由铝制成，铝具有有利的导热性能，并且此外，环在容器内表面内形成的晶 格的刚