CN201622003U - 一种热管热交换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热管热交换系统，包括由多根细长热管组成的热管束，所述热管的蒸发段与冷凝段分别位于基站舱体的内部和外部，在热管的蒸发段的外管壁上沿热管长度方向固设有两个换热薄片，换热薄片的端部与热管蒸发段的外管壁相连，在基站舱体的外部设有水箱，在水箱内装有水，热管的冷凝段置于水箱内的水面下方，水箱还连接有制冷压缩泵。本实用新型热管重量轻，加工方便，且热管横截面积较小，使得热管热交换效率大大提高；此外，水箱连接制冷压缩泵，可在外界温度较高，水箱自身不能满足散热要求时，开启制冷压缩泵对水箱内的水进行制冷，满足了基站散热需要。

Description

一种热管热交换系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于通讯基站的散热热交换系统，特别是涉及一种利用热管进行快速热传递并结合水箱、制冷压缩泵进行散热的效率高、速度快的热交换系统。

背景技术

在现有的机房或通讯基站方舱散热装置中，最常见的是利用空调进行温度控制，实现热量的转移。使用蒸汽压缩制冷循环，制冷剂经过室内的蒸发器，吸收室内热量蒸发，后被压缩机压缩，然后在室外冷凝器中释放热量，再通过节流装置进入蒸发器，进行循环，达到热量转移的效果。而这种制冷装置存在的问题是耗能大，结构相对复杂，而且价格高，维护工作量较多，一旦停电便不能制冷，影响了通讯机房的散热，并且目前使用的制冷剂多为氟利昂，对环境保护有影响。

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液态工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度、阻力损失小、结构紧凑、工作可靠和维护费用少等多种优点。在现有的机房或基站方舱中，通常采用热管作为热交换器，热管的蒸发段置于室内，冷凝段置于室外，蒸发段用以吸收室内热量然后再传导出机房外的冷凝段，达到散热的效果。

专利号为“CN200820087191.X”的实用新型专利公开了一种“节能型通讯基站方舱散热装置”，包括由若干根热管组成的热管束，所述热管的蒸发段和冷凝段分别位于方舱的内部和外部，在方舱的外部设有水箱，在水箱内装有水，热管的冷凝段置于水箱内的水面下方。上述专利是将热管的冷凝段置于室外的水箱的水面下端，热管内工质在蒸发段吸收方舱内发热源产生的热量，并将热量带到伸入水箱中水面下端的冷凝段，工质冷凝，向水箱里的水放热，然后水再通过水箱的壁面以及壁面上的散热肋片与空气进行对流换热，从而达到迅速散热的目的。但是实际应用中发现，仍有不尽人意的地方，比如在外界温度较高时，水箱散热效果不佳，难以满足基站散热要求。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种利用热管进行快速热传递并结合水箱、制冷压缩泵进行散热的效率高、速度快的热交换系统，该系统包括由多根细长热管组成的热管束，在细长的热管蒸发段的外管壁上沿热管长度方向固设有两个换热薄片，不仅具有重量轻，加工方便，成本降低的优点，而且由于热管横截面积减小，使得热管内冷媒介质热交换效率大大提高，换热薄片受热较快，其吸收基站室内的热量能够快速传递到热管蒸发段内进而传递出去；此外，热管蒸发段及换热薄片可吊挂在机房室内的顶部，不占用任何机房内的使用空间，并能起到装饰板的顶部装饰效果。同时又能根据实际情况调整换热薄片(热管蒸发段)之间排列的间距，机房设备等热源的上方换热片排列紧密，其他地方排列稀疏，使机房内各处的温度分布均匀，不会有局部过热的情况发生；再者，热管的冷凝段置于水箱内，水箱连接有制冷压缩泵，通过制冷压缩泵对水箱内的水进行制冷，达到显著降温的效果。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种热管热交换系统，包括由多根细长热管组成的热管束，所述热管的蒸发段与冷凝段分别位于基站舱体的内部和外部，在热管的蒸发段的外管壁上沿热管长度方向固设有两个换热薄片，换热薄片的端部与热管蒸发段的外管壁相连，在基站舱体的外部设有水箱，在水箱内装有水，热管的冷凝段置于水箱内的水面下方，水箱还连接有制冷压缩泵。

为了达到美观的效果，作为优选，两个换热薄片是沿热管中心轴线对称设置于热管蒸发段的两侧。

作为优选，所述的两个换热薄片与热管的中心轴线处于同一个平面上。从而使得热管与换热薄片之间的热量交换更加均匀。

作为优选，所述的热管横截面的形状为圆形，所述的热管的直径为4mm～15mm。

作为优选，所述的换热薄片呈矩形，其厚度为0.1mm～3mm，宽度为3cm～10cm。

为使水箱内的水能够均匀受热，充分吸收热管冷凝段传递来的基站内的热量，作为优选，热管的冷凝段垂直于水箱侧面插入到水箱内，且热管冷凝段是沿水箱侧面由上到下均匀分布。

为了能够实现自动控制，作为优选，该系统还包括温度探测器、温控开关，温度探测器设置在水箱内，温控开关分别与温度探测器、制冷压缩泵相连。温度探测器检测水温并将温度参数传递至温控开关，当水箱中的水温升高达到温控开关设定值后，温控开关打开制冷压缩泵使其工作，对水箱内的水进行制冷；当水箱内水温降低到设定值以下时，温控开关控制制冷压缩泵使其停止工作，如此循环。

本实用新型工作原理如下：热管蒸发段的换热薄片收集机房内热量，使热管蒸发段内的冷媒汽化并吸收热量。汽化后的冷媒流向热管的冷凝段，遇冷液化并释放热量，通过冷凝段将热量传递至水箱内的水中，水通过水箱壁面与空气对流进行散热，热管内冷媒重新凝结为液体后在重力作用下流回热管的蒸发段，如此循环不止，逐步将机房内的热量传递到外部的空气中；当外界温度过高；水箱内水不能及时将热量散发出去时，开启制冷压缩泵，对水箱内的水进行快速制冷，使能够满足散热要求。

本实用新型的热交换系统具有的主要特点及有益效果为：

1.单向导热；

由于热管本身的工作原理决定了热量只能从热管的低端向高端传导，因此热管只能进行单向导热，也就是热量只能从室内传导到室外，而不用担心倒灌。当室外温度低于室内温度时，热管将室内热量传导到室外；室外温度较高时，不会将室外热量传导到室内。

2.美观实用，散热均匀；

本实用新型的换热薄片采用分散式薄片结构的铝片，重量轻，安装方便。可吊挂在机房室内的顶部，不占用任何机房内的使用空间，并能起到装饰板的顶部装饰效果。同时又能根据实际情况调整换热片(热管蒸发段)之间排列的间距，机房设备等热源的上方换热片排列紧密，其他地方排列稀疏，使机房内各处的温度分布均匀，不会有局部过热的情况发生。

3.节能环保

利用制冷压缩泵给水箱中的水制冷，再利用热管原理给机房降温。在有峰谷电的地区，可以用晚上谷电的时间对水进行制冷，节约电费。

采用工作功率1.8KW的制冷压缩泵对水进行制冷，保持水温在20℃以下，每天需要的工作时间大约在5小时左右，能满足发热量2KW的方舱室温不超过35℃。

4.具有蓄能功效

本实用新型水箱内的水有蓄冷的作用，利用水箱内的水进行蓄冷及散热，从而增大了昼间热管应用时两端的温差，强化了热管在昼间的换热能力，延长了热管运行有效时间，提高了散热效率，适用范围更加广泛，即使在室内外温差较小的酷热的沙漠地区，仍能获得很好的散热效果。

附图说明

图1为本实用新型热交换系统中热管蒸发段的结构示意图；

图2为图1中的A向放大示意图；

图3为本实用新型热交换系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如下：

实施例：如图3所示，本实用新型的一种热管热交换系统，包括由多根细长热管组成的热管束，所述热管的蒸发段3与冷凝段4分别位于基站舱体1的内部和外部，机房舱体1为彩钢板围合而成，可起到保温作用；所述的热管横截面的形状为圆形，所述的热管的直径为5mm，如图1～2所示，在热管的蒸发段3的外管壁上沿热管长度方向焊接有两个换热薄片2，换热薄片2的端部与热管蒸发段3的外管壁相连，两个换热薄片2是沿热管中心轴线对称设置于热管蒸发段3的两侧，且所述的两个换热薄片2与热管的中心轴线处于同一个平面上。所述的换热薄片2呈矩形，其厚度为0.5mm，宽度为6cm。换热薄片2为金属材料制成，特别优选铝，因为铝的导热性较佳。

如图3所示，本实用新型由于采用了细长的热管，且热管两侧焊接了换热薄片2，所以其整体质量较轻，所以可将热管束的蒸发段堆叠在一起，两个热管的蒸发段之间留有一定间距，并一起吊挂在机房舱体1室内的顶部，不占用任何机房内的使用空间，并能起到装饰板的顶部装饰效果。

本实用新型可根据实际情况设置热管束所包含的热管的数量，将室内热管蒸发段并排排列在一起，集中吸收舱体内热量，并且又能根据实际情况调整热管蒸发段(换热薄片)之间排列的间距，机房设备等热源的上方换热薄片排列紧密，其他地方排列稀疏，使机房内各处的温度分布均匀，不会有局部过热的情况发生。

热管蒸发段3与冷凝段4之间为绝热段9，绝热段9管体外套绝热材料。

为提高基站散热效果，在基站舱体1外部设有水箱5，在水箱5内装有水，热管的冷凝段4置于水箱内的水面下方，为了使水箱5内各处水受热均匀，热管的冷凝段4垂直于水箱5侧面插入到水箱内，且热管冷凝段4是沿水箱5侧面由上到下均匀分布。为了适应热管工作需要，热管冷凝段高度必然大于蒸发段高度，水箱5设置在一钢架10顶部，钢架10高于基站舱体1；为防止外界高温影响，水箱5为保温材料制成；为进一步提高水箱的散热效果，水箱5还连接有制冷压缩泵6，当外界温度较高，水箱内的水不能满足散热要求时，通过制冷压缩泵6适时对水箱内的水进行制冷。

为了能够实现自动控制，该系统还包括温度探测器、温控开关，温度探测器设置在水箱5内，温控开关分别与温度探测器、制冷压缩泵6相连。温度探测器检测水温并将温度参数传递至温控开关，当水箱中的水温升高达到温控开关设定值后，温控开关打开制冷压缩泵使其工作，对水箱内的水进行制冷；当水箱内水温降低到设定值以下时，温控开关控制制冷压缩泵使其停止工作，如此循环。在有峰谷电的地区，可以用晚上谷电的时间对水进行制冷，节约电费。

制冷压缩泵6工作功率为1.8KW，对水进行制冷，保持水温在20℃以下，每天需要的工作时间大约在5小时左右，能满足发热量2KW的方舱室温不超过35℃。

Claims (7)

1.一种热管热交换系统，其特征是：包括由多根细长热管组成的热管束，所述热管的蒸发段(3)与冷凝段(4)分别位于基站舱体(1)的内部和外部，在热管的蒸发段(3)的外管壁上沿热管长度方向固设有两个换热薄片(2)，换热薄片(2)的端部与热管蒸发段(3)的外管壁相连，在基站舱体(1)的外部设有水箱(5)，在水箱(5)内装有水，热管的冷凝段(4)置于水箱内的水面下方，水箱(5)还连接有制冷压缩泵(6)。

2.根据权利要求1所述的一种热管热交换系统，其特征是：两个换热薄片(2)是沿热管中心轴线对称设置于热管蒸发段(3)的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的一种热管热交换系统，其特征是：所述的两个换热薄片(2)与热管的中心轴线处于同一个平面上。

4.根据权利要求1所述的一种热管热交换系统，其特征是：所述的热管横截面的形状为圆形，所述的热管的直径为4mm～15mm。

5.根据权利要求1或所述的一种热管热交换系统，其特征是：所述的换热薄片(2)呈矩形，其厚度为0.1mm～3mm，宽度为3cm～10cm。

6.根据权利要求1所述的一种热管热交换系统，其特征是：热管的冷凝段(4)垂直于水箱(5)侧面插入到水箱内，且热管冷凝段(4)是沿水箱(5)侧面由上到下均匀分布。

7.根据权利要求1所述的一种热管热交换系统，其特征是：该系统还包括温度探测器、温控开关，温度探测器设置在水箱(5)内，温控开关分别与温度探测器、制冷压缩泵(6)相连。

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