CN116678244A - 一种分离式热管热交换装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种分离式热管热交换装置及其控制方法，包括新风侧的第一热管热交换器和回风侧的第二热管热交换器，第一阀门的第一端与第二热管热交换器的第一端连接，第二端与泵体的第一端连接；第二阀门的第一端与泵体的第二端连接，第二端与第一热管热交换器的第一端连接；第三阀门的第一端与第一阀门的第一端连接，第二端与第一热管热交换器的第一端连接；制冷模式下，控制器控制第一阀门开启、第二阀门开启、第三阀门关闭以及泵体开启；加热模式下，控制器控制第一阀门关闭、第二阀门关闭、第三阀门开启以及所述泵体关闭。本方案采用热管热交换器实现冷凝器和蒸发器功能，能解决现有冷凝热回收机组常年需压缩机运转的情况，降低成本。
Description
技术领域
本申请涉及室内温度控制技术领域，特别涉及一种分离式热管热交换装置及其控制方法。
背景技术
目前冷凝热回收机组采用制冷循环系统进行冷却，制冷循环系统包括四个主要步骤：压缩、蒸发、压缩和冷凝。系统里的冷媒介质通常是氟利昂或氨气，会先从冷凝器汲取热量，然后被压缩机压缩成液体，再流进蒸发器处，由于蒸发器的温度较低，热量会从液体中蒸发掉，从而实现制冷效果。冷凝器中的气体经过再次压缩后，在流回到蒸发器中，循环就完成了。因此，制冷循环系统中的关键部件包括压缩机。结合上述循环过程，冷凝热回收机组常年需压缩机运转，压缩机动力部件寿命不可控，成本高。
发明内容
本申请要解决的技术问题是现有新风机组存在的压缩机使用寿命不可控，成本高的问题，为此，本申请提出了一种分离式热管热交换装置及其控制方法。
针对上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
本申请技术方案提供一种分离式热管热交换装置，包括设置于新风侧的第一热管热交换器和设置于回风侧的第二热管热交换器，还包括：
第一阀门，其第一端与所述第二热管热交换器的第一端连接，其第二端与泵体的第一端连接；第二阀门，其第一端与所述泵体的第二端连接，其第二端与所述第一热管热交换器的第一端连接；第三阀门，其第一端与所述第一阀门的第一端连接，其第二端与所述第一热管热交换器的第一端连接；所述第一热管热交换器的第二端与所述第二热管热交换器的第二端连接；
控制器，其输入端用于接收输入指令，其输出端与所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门以及所述泵体的被控端连接，所述控制器根据所述控制指令执行加热模式或制冷模式；所述制冷模式下，所述控制器控制所述第一阀门开启、所述第二阀门开启、所述第三阀门关闭以及所述泵体开启；所述加热模式下，所述控制器控制所述第一阀门关闭、所述第二阀门关闭、所述第三阀门开启以及所述泵体关闭。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置，还包括：
温度传感器，设置于所述新风侧，所述温度传感器用于检测新风侧温度值并将所述新风侧温度值发送至所述控制器；
所述控制器接收所述输入指令后，解析所述输入指令对应的目标温度值；若所述新风侧温度值低于所述目标温度值，则执行加热模式，若所述新风侧温度值高于所述目标温度值，则执行制冷模式。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置，还包括：
控制面板，设置于所述新风侧，所述控制面板被操作后向所述控制器发送模式选择信息，所述模式选择信息包括加热模式或制冷模式。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置，还包括：
储液器，设置于所述第二热管热交换器的第一端与所述第一阀门的第一端之间。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置，所述第一热管热交换器的第二端与所述第二热管热交换器的第二端之间的连接管与水平面的夹角大于设定角度。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置，所述连接管垂直于所述水平面。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置，还包括：
辅助泵体，所述辅助泵体设置于所述第一热管热交换器的第二端与所述第二热管热交换器的第二端之间；
所述辅助泵体的被控端与所述控制器连接，所述辅助泵体在制冷模式时开启。
本申请技术方案还提供一种分离式热管热交换装置的控制方法，包括如下步骤：
响应于制冷模式的控制指令，控制分离式热管热交换装置中的第一阀门开启、第二阀门开启、第三阀门关闭以及泵体开启；位于新风侧的第一热管热交换器作为蒸发段，位于回风侧的第二热管热交换器作为冷凝段，所述泵体提供动力驱使热管内工质于新风侧吸收新风热量，于回风侧释放热量，以实现新风制冷；
响应于加热模式的控制指令，控制分离式热管热交换装置中的所述第一阀门关闭、所述第二阀门关闭、所述第三阀门开启以及所述泵体关闭；位于新风侧的第一热管热交换器作为冷凝段，位于回风的第二侧热管热交换器作为蒸发段；在重力势能的驱使下，热管内工质于新风侧释放热量，于回风侧吸收热量，以加热新风。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置的控制方法，还包括如下本步骤：
在制冷模式下，获取新风实际温度值和目标温度值之间的差值；
若所述差值大于设定阈值，且温度值变化速度小于设定值，则调高分离式热管热交换装置中的第一阀门和/或第二阀门的开度，或者调高所述泵体的运行速率。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置的控制方法，还包括如下本步骤：
在加热模式下，获取新风实际温度值和目标温度值之间的差值；
若所述差值大于设定阈值，且温度值变化速度小于设定值，则调高分离式热管热交换装置中的第三阀门的开度或辅助泵体的运行速率。
本申请的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
本申请提供的分离式热管热交换装置及其控制方法，其中的新风机组包括设置于新风侧的第一热管热交换器和设置于回风侧的第二热管热交换器，第一阀门的第一端与第二热管热交换器的第一端连接，第一阀门的第二端与泵体的第一端连接；第二阀门的第一端与泵体的第二端连接，第二阀门的第二端与第一热管热交换器的第一端连接；第三阀门的第一端与第一阀门的第一端连接，；第三阀门的第二端与第一热管热交换器的第一端连接；第一热管热交换器的第二端与第二热管热交换器的第二端连接；在制冷模式下，控制器控制第一阀门开启、第二阀门开启、第三阀门关闭以及泵体开启；加热模式下，控制器控制第一阀门关闭、第二阀门关闭、第三阀门开启以及所述泵体关闭。因此，制冷模式时，位于新风侧的第一热管热交换器作为蒸发段，位于回风侧的第二热管热交换器作为冷凝段，泵体提供动力驱使热管内工质于回风侧释放热量，于新风侧吸收热量，实现新风加热；加热模式时，位于新风侧的第一热管热交换器作为冷凝段，位于回风的第二侧热管热交换器作为蒸发段；在重力势能的驱使下，热管内工质于新风侧释放热量，于回风侧吸收热量，以加热新风。通过本方案，采用热管热交换器实现冷凝器和蒸发器的功能，能够解决现有冷凝热回收机组常年需压缩机运转的情况，降低成本。
附图说明
下面将通过附图详细描述本申请中优选实施例，将有助于理解本申请的目的和优点，其中:
图1a为本申请一个实施例所述分离式热管热交换装置的结构示意图；
图1b为本申请一个实施例所述分离式热管热交换装置的结构示意图；
图2为本申请一个实施例所述分离式热管热交换装置所在系统的整体结构示意图；
图3为本申请一个实施例所述分离式热管热交换装置的控制方法步骤示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
环路热管(Loop Heat Pipe，LHP)是指一种回路闭合环型热管。一般由蒸发器、冷凝器、储液器以及蒸气和液体管线构成。其工作原理为：对蒸发器施加热载荷，工质在蒸发器毛细芯外表面蒸发，产生的蒸气从蒸气槽道流出进入蒸气管线，继而进入冷凝器冷凝成液体并过冷，回流液体经液体管线进入液体干道对蒸发器毛细芯进行补给，如此循环，而工质的循环由蒸发器毛细芯所产生的毛细压力驱动，无需外加动力。由于冷凝段和蒸发段分开，环路式热管广泛应用于能量的综合应用以及余热的回收。
本实施例提供一种分离式热管热交换装置，如图1a和图2所示，其设置于系统中，系统包括本申请方案所述的分离式热管热交换装置100，以及新风过滤段200、加湿段300、送风段400、排风过滤段500、水箱段600和排风段700。其中，本申请分离式热管热交换装置100对应于系统除湿再热段和热管热回收段。如图所示，本实施例新风机组包括设置于新风侧的第一热管热交换器10和设置于回风侧的第二热管热交换器20，还包括第一阀门30，其第一端与所述第二热管热交换器20的第一端连接，其第二端与泵体60的第一端连接；第二阀门40，其第一端与所述泵体60的第二端连接，其第二端与所述第一热管热交换器10的第一端连接；第三阀门50，其第一端与所述第一阀门30的第一端连接，其第二端与所述第一热管热交换器10的第一端连接；所述第一热管热交换器10的第二端与所述第二热管热交换器20的第二端连接；控制器，其输入端用于接收输入指令，其输出端与所述第一阀门30、所述第二阀门40、所述第三阀门50以及所述泵体60的被控端连接，所述控制器根据所述控制指令执行加热模式或制冷模式；所述制冷模式下，所述控制器控制所述第一阀门30开启、所述第二阀门40开启、所述第三阀门50关闭以及所述泵体60开启；所述制冷模式下，所述控制器控制所述第一阀门30关闭、所述第二阀门40关闭、所述第三阀门50开启以及所述泵体60关闭。
上述方案中各阀门均采用电动控制阀门，控制器能够利用远程通信模块与各阀门中已有的控制单元通信连接，控制器将控制指令发送到控制单元后控制单元控制阀门执行相应动作。
通过以上方案，制冷模式时，位于新风侧的第一热管热交换器10作为蒸发段，位于回风侧的第二热管热交换器20作为冷凝段，泵体60提供动力驱使热管内工质于新风侧吸收新风热量，于回风侧释放热量，以冷却新风，实现新风制冷；加热模式时，位于新风侧的第一热管热交换器10作为冷凝段，位于回风的第二侧热管热交换器20作为蒸发段；在重力势能的驱使下，热管内工质于新风侧释放热量，于回风侧吸收热量，以加热新风。通过本方案，采用热管热交换器实现冷凝器和蒸发器的功能，能够解决现有冷凝热回收机组常年需压缩机运转的情况，降低成本。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置，还包括温度传感器，设置于所述新风侧，所述温度传感器用于检测新风侧温度值并将所述新风侧温度值发送至所述控制器；所述控制器接收所述输入指令后，解析所述输入指令对应的目标温度值；若所述新风侧温度值低于所述目标温度值，则执行加热模式，若所述新风侧温度值高于所述目标温度值，则执行制冷模式。也即，通过新风侧的温度传感器采集到的实际环境温度值能够确定出当前环境是在冬季还是夏季，根据冬季还是夏季的判断结果确定执行加热模式还是制冷模式。
一些方案中所述的分离式热管热交换装置，还包括控制面板，设置于所述新风侧，所述控制面板被操作后向所述控制器发送模式选择信息，所述模式选择信息包括加热模式或制冷模式。控制面板设置于新风侧，例如办公室内，控制面板上能够提供制冷模式和加热模式的选项，用户能够通过按键或者触摸屏操作的方式选定制冷模式还是加热模式，控制面板和控制器之间能够通过通信模块通信连接，控制面板将用户的选择结果发送至控制器。
进一步地，如图所示，所述的分离式热管热交换装置，还包括储液器70，设置于所述第二热管热交换器20的第一端与所述第一阀门30的第一端之间。当制冷模式时，只有第三阀门50开启，则所述第一热管热交换器10、所述第二热管热交换器20、储液器70和第三阀门50形成介质回路。储液器70内的介质温度较低，所述第一热管热交换器10吸收了新风热量后，利用重力势能能够向下回落从而回到储液器70中。当制冷模式时，第三阀门50关闭，则所述第一热管热交换器10、所述第二热管热交换器20、储液器70、第一阀门30、泵体60和第二阀门40形成介质回路，泵体60可以为介质循环提供驱动力。
上述方案中，优选所述第一热管热交换器10的第二端与所述第二热管热交换器20的第二端之间的连接管与水平面的夹角大于设定角度，进一步地优选所述连接管垂直于所述水平面。因为连接管的垂直度越高，其对于重力势能的利用效率越高。
进一步优选地，所述的分离式热管热交换装置还包括：辅助泵体，所述辅助泵体设置于所述第一热管热交换器10的第二端与所述第二热管热交换器20的第二端之间；所述辅助泵体的被控端与所述控制器连接，所述辅助泵体在加热模式时开启。通过设置辅助泵体，能够在加热模式下促进介质的流动，提高制冷效率。
作为一种可实现的方案，可以采用一个泵体60实现辅助泵体的功能，如图1b所示，其中采用四通换向阀80实现第一阀门和第三阀门的功能，泵体60可以执行换向操作。由此，可以通过控制四通换向阀80的导通方向以及泵体60的导通方向实现加热模式或制冷模式的导通。
本申请一些实施例提供一种分离式热管热交换装置的控制方法，如图3所示，包括如下步骤：
步骤一：响应于制冷模式的控制指令，控制分离式热管热交换装置中的第一阀门开启、第二阀门开启、第三阀门关闭以及泵体开启；位于新风侧的第一热管热交换器作为蒸发段，位于回风侧的第二热管热交换器作为冷凝段，所述泵体提供动力驱使热管内工质于新风侧吸收新风热量，于回风侧释放热量，以实现新风制冷。
步骤二：响应于加热模式的控制指令，控制分离式热管热交换装置中的所述第一阀门关闭、所述第二阀门关闭、所述第三阀门开启以及所述泵体关闭；位于新风侧的第一热管热交换器作为冷凝段，位于回风的第二侧热管热交换器作为蒸发段；在重力势能的驱使下，热管内工质于新风侧释放热量，于回风侧吸收热量，以加热新风。
本申请的以上方案，制冷模式时，位于新风侧的第一热管热交换器10作为蒸发段，位于回风侧的第二热管热交换器20作为冷凝段，泵体60提供动力驱使热管内工质于新风侧吸收新风热量，于回风侧释放热量，以冷却新风，实现新风制冷；加热模式时，位于新风侧的第一热管热交换器10作为冷凝段，位于回风的第二侧热管热交换器20作为蒸发段；在重力势能的驱使下，热管内工质于新风侧释放热量，于回风侧吸收热量，以加热新风。通过本方案，采用热管热交换器实现冷凝器和蒸发器的功能，能够解决现有冷凝热回收机组常年需压缩机运转的情况，降低成本。
进一步优选地，上述方案中的分离式热管热交换装置的控制方法，还包括如下本步骤：
在制冷模式下，获取新风实际温度值和目标温度值之间的差值；若所述差值大于设定阈值，且温度值变化速度小于设定值，则调高分离式热管热交换装置中的第一阀门和/或第二阀门的开度，或者调高所述泵体的运行速率；在加热模式下，获取新风实际温度值和目标温度值之间的差值；若所述差值大于设定阈值，且温度值变化速度小于设定值，则调高分离式热管热交换装置中的第三阀门的开度或辅助泵体的运行速率。本申请的以上方案，阈值是可以根据经验值进行设定的，或者由用户根据其需要写入到控制器中。而实际的温度值变化速率，可以根据实时采集到的实际温度值和采集时间进行计算得到。本方案中，如果加热速率或制冷速率无法满足需要，则可以通过控制阀门加大开度或者泵体加大运行速率促进介质流动，从而改变温度变化速率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种分离式热管热交换装置，其特征在于，包括设置于新风侧的第一热管热交换器和设置于回风侧的第二热管热交换器，还包括：
第一阀门，其第一端与所述第二热管热交换器的第一端连接，其第二端与泵体的第一端连接；第二阀门，其第一端与所述泵体的第二端连接，其第二端与所述第一热管热交换器的第一端连接；第三阀门，其第一端与所述第一阀门的第一端连接，其第二端与所述第一热管热交换器的第一端连接；所述第一热管热交换器的第二端与所述第二热管热交换器的第二端连接；
控制器，其输入端用于接收输入指令，其输出端与所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门以及所述泵体的被控端连接，所述控制器根据所述控制指令执行加热模式或制冷模式；所述制冷模式下，所述控制器控制所述第一阀门开启、所述第二阀门开启、所述第三阀门关闭以及所述泵体开启；所述加热模式下，所述控制器控制所述第一阀门关闭、所述第二阀门关闭、所述第三阀门开启以及所述泵体关闭。
2.根据权利要求1所述的分离式热管热交换装置，其特征在于，还包括：
温度传感器，设置于所述新风侧，所述温度传感器用于检测新风侧温度值并将所述新风侧温度值发送至所述控制器；
所述控制器接收所述输入指令后，解析所述输入指令对应的目标温度值；若所述新风侧温度值低于所述目标温度值，则执行加热模式，若所述新风侧温度值高于所述目标温度值，则执行制冷模式。
3.根据权利要求1所述的分离式热管热交换装置，其特征在于，还包括：
控制面板，设置于所述新风侧，所述控制面板被操作后向所述控制器发送模式选择信息，所述模式选择信息包括加热模式或制冷模式。
4.根据权利要求1-3任一项所述的分离式热管热交换装置，其特征在于，还包括：
储液器，设置于所述第二热管热交换器的第一端与所述第一阀门的第一端之间。
5.根据权利要求4所述的分离式热管热交换装置，其特征在于：
所述第一热管热交换器的第二端与所述第二热管热交换器的第二端之间的连接管与水平面的夹角大于设定角度。
6.根据权利要求5所述的分离式热管热交换装置，其特征在于：
所述连接管垂直于所述水平面。
7.根据权利要求4所述的分离式热管热交换装置，其特征在于，还包括：
辅助泵体，所述辅助泵体设置于所述第一热管热交换器的第二端与所述第二热管热交换器的第二端之间；
所述辅助泵体的被控端与所述控制器连接，所述辅助泵体在制冷模式时开启。
8.一种分离式热管热交换装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
响应于制冷模式的控制指令，控制分离式热管热交换装置中的第一阀门开启、第二阀门开启、第三阀门关闭以及泵体开启；位于新风侧的第一热管热交换器作为蒸发段，位于回风侧的第二热管热交换器作为冷凝段，所述泵体提供动力驱使热管内工质于新风侧吸收新风热量，于回风侧释放热量，以实现新风制冷；
响应于加热模式的控制指令，控制分离式热管热交换装置中的所述第一阀门关闭、所述第二阀门关闭、所述第三阀门开启以及所述泵体关闭；位于新风侧的第一热管热交换器作为冷凝段，位于回风的第二侧热管热交换器作为蒸发段；在重力势能的驱使下，热管内工质于新风侧释放热量，于回风侧吸收热量，以加热新风。
9.根据权利要求8所述的分离式热管热交换装置的控制方法，其特征在于，还包括如下本步骤：
在制冷模式下，获取新风实际温度值和目标温度值之间的差值；
若所述差值大于设定阈值，且温度值变化速度小于设定值，则调高分离式热管热交换装置中的第一阀门和/或第二阀门的开度，或者调高所述泵体的运行速率。
10.根据权利要求9所述的分离式热管热交换装置的控制方法，其特征在于，还包括如下本步骤：
在加热模式下，获取新风实际温度值和目标温度值之间的差值；
若所述差值大于设定阈值，且温度值变化速度小于设定值，则调高分离式热管热交换装置中的第三阀门的开度或辅助泵体的运行速率。
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|---|---|---|---|---|
| JP2009287837A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Hitachi Appliances Inc | 冷凍サイクル装置 |
| CN101619879A (zh) * | 2009-07-03 | 2010-01-06 | 北京工业大学 | 一种用于机房或机柜的带气泵分离式热虹吸管散热装置 |
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2023
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