散热装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种散热装置，包括集热单元、传输单元以及散热单元。其中，集热单元包括第一集热板、第二集热板以及第一集气管；第一集热板、第二集热板分别与第一集气管连接，且第一集热板与第二集热板呈倒“V”型；第一集热板和第二集热板中设有工作介质，工作介质为液态工作介质并在吸热后变为气态工作介质；散热单元包括散热板和第二集气管，散热板与第二集气管连接；集热单元设置于待降温的空间内，散热单元设置于外部环境中；传输单元为一绝热管，连接于第一集气管和第二集气管之间。本发明的散热装置无需外界提供循环动力，能耗较低，几乎为零。
【专利说明】散热装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及节能【技术领域】，特别是涉及一种散热装置。
【背景技术】
[0002] 随着能源问题的日益突出，人们对节能环保的要求也越来越高，各行业均积极采 取相应的节能措施来实现节能减排。据不完全统计，建筑能耗占全国能耗的30%，而在建筑 行业中采暖、通风以及空调能耗占了 40%?60%。其中，风机耗能占总耗能的20%?30%，耗 能较高。尤其是建筑物散热中，一般由风机提供循环动力，能耗较大，浪费能源。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有建筑物散热中能耗较大的问题，提供一种能耗低的散热装置。
[0004] 本发明采用的技术方案如下： 散热装置，包括集热单元、传输单元以及散热单元；所述集热单元包括第一集热板、第 二集热板以及第一集气管；所述第一集热板、所述第二集热板分别与所述第一集气管连接， 且所述第一集热板与所述第二集热板呈倒"V"型；所述第一集热板和所述第二集热板内分 别设有空腔，所述空腔内储存有工作介质，所述工作介质在所述第一集热板和所述第二集 热板中吸热后由液态工作介质变为气态工作介质；所述第一集气管用于收集所述第一集热 板和所述第二集热板吸热后产生的气态工作介质；所述集热单元设置于待降温的空间内， 所述散热单元设置于外界环境中；所述散热单元设置在所述集热单元的上方，包括散热板 和第二集气管；所述散热板与所述第二集气管连接；所述传输单元为一绝热管，连接于所 述第一集气管和所述第二集气管之间；所述传输单元用于将所述第一集热板收集的气态工 作介质传输到所述第二集气管；所述气态工作介质在所述散热板上放热变为液态工作介 质，并依靠自身重力由所述传输单元回传到所述第一集热板和所述第二集热板。
[0005] 在一实施例中，所述第一集热板与重力方向之间的夹角为15?75度，所述第二集 热板与重力方向之间的夹角为15?75度。
[0006] 在一实施例中，所述第一集热板和所述第二集热板均为折扇状。
[0007] 在一实施例中，所述传输单元与重力方向之间的夹角为0?15度。
[0008] 在一实施例中，所述散热板的面积为所述第一集热板的面积和所述第二集热板的 面积之和的0.8?1.2倍。
[0009] 在一实施例中，散热装置还设有工作介质自平衡单元，包括自平衡罐、感温包、液 体平衡管、气体平衡管以及膨胀管；所述感温包至少与所述第一集热板和所述第二集热板 之一连接，且通过所述膨胀管与所述自平衡罐连接；所述液体平衡管分别连接于所述第一 集热板与所述自平衡罐之间以及所述第二集热板与所述自平衡罐之间；所述气体平衡管连 接于所述第一集气管和所述自平衡罐之间；所述自平衡罐中设有第二工作介质，所述第二 工作介质与所述第一集热板中的工作介质相同，且这两者通过所述自平衡罐中设置的隔膜 进行分隔。
[0010] 在一实施例中，散热装置还包括控制单元，所述控制单元包括控制器、第一温度传 感器和第二温度传感器；所述第一温度传感器用于感应外部环境温度并输出给所述控制 器，所述第二温度传感器用于感应所述待降温的空间内的温度并传输给所述控制器；所述 控制器在所述待降温的空间内的温度高于所述外部环境温度第一预设值时，控制所述散热 装置工作。
[0011] 在一实施例中，所述第一预设值为5摄氏度。
[0012] 在一实施例中，所述控制器还用于在所述外部环境温度低于第二预设值时关闭所 述散热装置。
[0013] 在一实施例中，所述待降温的空间的顶部为四棱锥结构；所述散热装置设置在所 述待降温的空间的顶部的非向阳面。
[0014] 本发明的散热装置，集热单元中的呈倒"V"型的第一集热板和第二集热板利用其 内部的液态工作介质能较好的吸收待降温的空间内的热量，液态工作介质吸热后变为气态 工作介质，并经由第一集气管收集后通过所述传输单元的传输从第二集气管进入到散热板 中进行散热。气态工作介质在散热板中放热变为液态工作介质并依靠自身重力由输出单元 回传到第一集热板和第二集热板，工作介质循环工作从而实现对待降温的空间进行散热， 保证待降温的空间内的温度不会过高。本发明散热装置利用工作介质的自身相变以及自身 重力实现循环工作，无需外界提供循环动力，能耗较低，几乎为零。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本发明中一实施例的散热装置的结构示意图； 图2为图1所示实施例中的散热装置中的第一集热板112和第二集热板114的结构示 意图； 图3为一实施例中的散热装置中的工作介质自平衡单元的结构示意图； 图4为图3所示实施例中的工作介质自平衡单元工作时的示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对发明作进一步详细的说明。应当指出，此处所描述的具体实施例 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017] 如图1所示，为本发明一种散热装置的结构示意图，该散热装置用于对建筑进行 散热降温。散热装置包括集热单元110、传输单元120以及散热单元130。
[0018] 集热单元110设置在待降温的空间内部。在本实施例中，待降温的空间为建筑物。 集热单元110固定在建筑物的天花板上。集热单元110包括第一集热板112、第二集热板 114以及第一集气管116。第一集热板112和第二集热板114分别与第一集气管116连接， 且第一集热板112与第二集热板114呈倒"V"型。第一集热板112与重力方向的夹角Θ1 为15?75度，第二集热板114与重力方向的夹角θ 1为15?75度，以便于收集建筑物内 的热量。尤其是当建筑物内有大功率设备运行会产生大量热量时，第一集热板112和第二 集热板114可以设置在大功率设备的正上方，以便于集热单元10更好的吸收大功率设备产 生的热量。优选的，第一集热板112和重力方向的夹角Θ1为30?60度。在本实施例中， 第一集热板112和第二集热板114沿重力方向对称分布。
[0019] 第一集热板112和第二集热板114中设有空腔，空腔中设有工作介质。工作介质 在第一集热板112和第二集热板114中为液态工作介质，且位于第一集热板112和第二集 热板114上远离第一集气管116的一端，即位于集热板的低端。工作介质在第一集热板112 和第二集热板114上吸热后变为气态工作介质。第一集气管116则用于收集来自第一集热 板112和第二集热板114中的气态工作介质。在本实施例中，第一集热板112与重力方向 的夹角为45度，第二集热板114与重力方向的夹角也为45度，既可以很好的收集热量也有 利于气态工作介质的向上传输。工作介质需要具有良好的热物理性。在本实施例中，工作 介质可以采用HFC125、HFC32或者采用HFC125和HFC32的混合物如R410A等。除上述外， 工作介质也可以采用HFC22。在本实施例中，第一集热板112和第二集热板114采用微孔道 铝板。可以理解，第一集热板112和第二集热板114的材质并不限于微孔道铝板。第一集 热板112和第二集热板114设置为折扇状，如图2所示。采用折扇状，可以有效的增大集热 单元10的面积便于集热。集热板的折角Θ 2的大小可以根据具体需求来设置。折角Θ 2 的大小为30?180度。优选的，折角Θ 2为75?105度。在本实施例中，折角Θ 2选用90 度，具有较好的集热效果。
[0020] 散热单元130设置在外部环境中。在本实施例中，散热单元130设置在建筑物的 屋顶，包括散热板132和第二集气管134。散热板132与第二集气管134连接，且均平行铺 设于建筑物的屋顶上。在本实施例中，散热板132采用微孔道铝板，在其他实施例中也可以 采用其他的同样能够实现散热功能的材质。为保证散热单元130能够进行有效的散热，散 热板132的面积为第一集热板112和第二集热板114的面积之和（即集热面积）的0. 8? 1. 2倍。在本实施例中，散热板132的面积等于集热面积。
[0021] 传输单元120连接于第一集气管116和第二集气管134之间，用于将第一集气管 116收集的气态工作介质传输到第二集气管134中。在本实施例中，传输单元20为一绝热 管，与外界无换热。为保证气态工作介质能在传输单元120中流动更为顺畅，传输单元120 与重力方向的夹角Θ 3为0?15度。
[0022] 在本实施例中，散热装置还包括控制单元。控制单元包括控制器140、第一温度 传感器（图中未示）和第二温度传感器（图中未示)。其中，控制器140设置在传输单元120 上。第一温度传感器设置于外部环境中，第二温度传感器设置于待降温的空间内（即建筑物 内）。第一温度传感器用于感应外部温度T1并输出给控制器140。第二温度传感器用于感 应建筑物的内部温度T2并输出给控制器140。控制器140用于判断内部温度T2是否高于 外部温度T1第一预设值，如果是，则控制传输单元120开启，散热装置工作；若否，则控制 传输单元120关闭，散热装置停止工作。具体地，第一预设值为5摄氏度。在其他的实施例 中，第一预设值也可以根据实际情况进行设定。在其他的实施例中，控制器还用于判断室外 温度T1是否低于第二预设值，若是，则控制传输单元120关闭，散热装置停止工作，避免建 筑物的室内温度过低。第二预设值需要根据实际情况以及用户需要进行设置。
[0023] 上述的散热装置，集热单元110中的呈倒"V"型的第一集热板112和第二集热板 114利用其内部的液态工作介质较好的吸收降温的空间内的热量，液态工作介质吸热后变 为气态工作介质，并经由第一集气管116收集后通过所述传输单元120的传输从第二集气 管134进入到散热板132中进行散热。气态工作介质在散热板132中放热变为液态工作介 质并依靠自身重力由输出单元120回传到第一集热板112和第二集热板114,工作介质循环 工作从而实现降温的空间进行散热，保证降温的空间内温度不会过高。上述散热装置利用 工作介质的自身相变以及自身重力实现循环工作，无需外界提供循环动力，能耗较低，几乎 为零。上述散热装置，无需使用风机即能实现散热，大大节省了风机工作所产生的能耗。
[0024] 在另一实施例中，上述的散热装置还包括工作介质自平衡单元，用于根据温差自 动调节第一集热板112和第二集热板114中的工作介质的循环量。工作介质自平衡单元的 结构如图3所示，包括自平衡罐302、感温包304、液体平衡管306、气体平衡管308以及膨 胀管310。具体地，液体平衡管306连接于第一集热板112与自平衡罐302之间、第二集热 板114与自平衡罐302之间。第一集气管116通过气体平衡管308与自平衡管302连接。 感温包304平行设置于第一集热板112和第二集热板114上。在其他的实施例中，感温包 304也可以仅设置于第一集热板112或第二集热板114上。感温包304通过膨胀管310与 自平衡罐302连接。自平衡罐302中设有第二工作介质。在本实施例中，第二工作介质与 第一集热板112和第二集热板114中的工作介质相同，且通过设置在自平衡罐中的隔膜312 进行隔离。具体地，隔膜312设置于自平衡罐302的上部，其具体位置可以根据自平衡罐中 302中的充液量进行确定。隔膜312可以采用橡胶、聚全氟乙丙烯和特氟龙等材质。
[0025] 工作介质自平衡单元的工作过程如下： 当内部温度T1未高于外部温度T2第一预设值时，控制器140控制散热装置不进行工 作，则工作介质大部分储存于自平衡罐302中，如图3所示。当内部温度T1高于外部温度 T2第一预设值时，控制器140控制散热装置进行工作。由于感温包304的温度高于第一集 热板112、第二集热板114的温度，感温包304中的第二工作介质吸热气化后挤压隔膜312， 将工作介质挤压出自平衡罐302后通过液体平衡管306送入到第一集热板112和第二集热 板114中，从而实现对散热装置中的工作介质循环量的自动调节。图4为散热装置工作时 工作介质自平衡单元的示意图。工作介质自平衡单元通过感温包304控制循环的工作介质 的量，既可以避免因工作温差小充液量大而造成携带极限，也可以避免因工作温差大循环 量少而造成的干涸极限。
[0026] 在其他的实施例中，当建筑物的屋顶采用四棱锥屋顶时，由集热单元110、传输单 元120以及散热单元130的散热装置均设置在非向阳面，且在三个非向阳面均至少设置有 一个散热装置。
[0027] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 散热装置，其特征在于，包括集热单元、传输单元以及散热单元；所述集热单元包括 第一集热板、第二集热板以及第一集气管；所述第一集热板、所述第二集热板分别与所述第 一集气管连接，且所述第一集热板与所述第二集热板呈倒"V"型；所述第一集热板和所述 第二集热板内分别设有空腔，所述空腔内储存有工作介质，所述工作介质在所述第一集热 板和所述第二集热板中吸热后由液态工作介质变为气态工作介质；所述第一集气管用于收 集所述第一集热板和所述第二集热板吸热后产生的气态工作介质；所述集热单元设置于待 降温的空间内，所述散热单元设置于外界环境中；所述散热单元设置在所述集热单元的上 方，包括散热板和第二集气管；所述散热板与所述第二集气管连接；所述传输单元为一绝 热管，连接于所述第一集气管和所述第二集气管之间；所述传输单元用于将所述第一集热 板收集的气态工作介质传输到所述第二集气管；所述气态工作介质在所述散热板上放热变 为液态工作介质，并依靠自身重力由所述传输单元回传到所述第一集热板和所述第二集热 板。
2. 根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第一集热板与重力方向之间的 夹角为15?75度，所述第二集热板与重力方向之间的夹角为15?75度。
3. 根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第一集热板和所述第二集热板 均为折扇状。
4. 根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述传输单元与重力方向之间的夹 角为0?15度。
5. 根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热板的面积为所述第一集热 板的面积和所述第二集热板的面积之和的〇. 8?1. 2倍。
6. 根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，散热装置还设有工作介质自平衡单 元，包括自平衡罐、感温包、液体平衡管、气体平衡管以及膨胀管；所述感温包至少与所述第 一集热板和所述第二集热板之一连接，且通过所述膨胀管与所述自平衡罐连接；所述液体 平衡管分别连接于所述第一集热板与所述自平衡罐之间以及所述第二集热板与所述自平 衡罐之间；所述气体平衡管连接于所述第一集气管和所述自平衡罐之间；所述自平衡罐中 设有第二工作介质，所述第二工作介质与所述第一集热板中的工作介质相同，且这两者通 过所述自平衡罐中设置的隔膜进行分隔。
7. 根据权利要求1至6之一所述的散热装置，其特征在于，散热装置还包括控制单元， 所述控制单元包括控制器、第一温度传感器和第二温度传感器；所述第一温度传感器用于 感应外部环境温度并输出给所述控制器，所述第二温度传感器用于感应所述待降温的空间 内的温度并传输给所述控制器；所述控制器在所述待降温的空间内的温度高于所述外部环 境温度第一预设值时，控制所述散热装置工作。
8. 根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述第一预设值为5摄氏度。
9. 根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述外部环境 温度低于第二预设值时关闭所述散热装置。
10. 根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述待降温的空间的顶部为四棱锥 结构；所述散热装置设置在所述待降温的空间的顶部的非向阳面。
【文档编号】F28F27/00GK104061812SQ201410326809
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】陈杰, 谢缘, 刘经纬, 王楠, 李奇贺, 赵孝保, 王丽丽, 李红侠 申请人:南京师范大学