CN216203952U - 一种热管冷辐射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热管冷辐射系统，包括：冷凝单元、蒸发单元及工质传输组件，冷凝单元，设在室外，冷凝单元上设有出液口及进气口；蒸发单元，设在室内空间的顶部区域，蒸发单元上设有进液口及出气口；工质传输组件，包括连接管及管路控制元件，连接管用以分别连通出液口与进液口及进气口与出气口；管路控制元件设在连接管上，用以控制连接管内工质的流通。本实用新型利用室外温度低于室内温度，在无动力驱动的情况下，通过自然散热实现降低室内高处温度的目的，显著降低了建筑能耗；另外，该热管冷辐射系统安装方便，适应范围广，无需配备冷却设备、冷却水输送系统和控制系统，因此具有初投资低、安装及维护成本低的优点。

Description

一种热管冷辐射系统

技术领域

本实用新型涉及一种热管换热技术领域，具体涉及一种热管冷辐射系统。

背景技术

建筑能耗中，空调能耗占比可高达30～40％，随着低碳的推进，进一步降低空调耗能变得愈加重要。传统空调一般主要包括制冷系统，通过制冷手段提供低于环境温度的冷源，将室内热量与此冷源进行热交换，从而将热量传递到外部环境。由于制冷本身需要耗能，系统能效有一定限度，典型家用空调系统一般能效比在3.2左右，好的系统可能略高一些，但也有其极限。

空调系统的运行与否与室内温度设置有关，如设定在26℃，只要高于此温度，空调就会进入制冷运行，而与室外环境温度没有直接关系。实际使用中，哪怕是夏季，也有很多时间室内温度是高于室外的。如外部刚下过大雨，如果走出室外，会明显感觉凉爽。或者夜间，室内温度经常会高于室外。这种时候，空调运行仍然开启压缩机，存在较大的耗能。如果能采用低耗能的手段，利用室内与室外的温度差，将热量传导给自然环境，则可显著降低室内降温的能耗。

换而言之，室内这些温度较高区域的热量留在建筑内，目前尚无经济性较好的手段排出到室外。

因此，本技术领域需要一种配置简单、能够高效节能的排出室内较高区域的热量以实现降低室内温度的温度调节装置。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种管路配置简单、能耗低、充分利用室内外温差从室内向室外自然散热的热管冷辐射系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型公开了一种热管冷辐射系统，利用室外温度低于室内温度的温差，将室内空间高处的热量传递至室外，热管冷辐射系统包括：冷凝单元、蒸发单元及工质传输组件，所述冷凝单元，设在室外，所述冷凝单元上设有出液口及进气口；所述蒸发单元，设在室内空间的顶部区域，所述蒸发单元上设有进液口及出气口；所述工质传输组件，包括连接管及管路控制元件，所述连接管用以分别连通所述出液口与进液口及所述进气口与出气口；所述管路控制元件设在所述连接管上，用以控制连接管内工质的流通。

采用上述技术方案的有益效果是：根据空气流动原理，热空气密度低，会上升；冷空气密度高，会下沉。因此，建筑空间中从低到高往往存在温度的梯度分布，越在空间高处，测得的温度越高。现有的空调系统通常在回风口设置温度传感器，甚至有的在遥控器上测量温度。这些位置均不是建筑内的温度高点，从空调制冷角度看，在这些位置测温，可以保障该区域的温度达到设定要求，但不可避免的，在空间特别是垂直方向上存在温度梯度，而在温度测点之上的区域，温度可能远高于设定点，这种现象对于大空间建筑更加明显，而且这些高温度区间的温度有更多的时间会高于外部大气的环境温度。因此，本实用新型充分考虑了现有技术中传统空调降低室内温度能耗高、噪音大且难以降低室内较高空间处温度的问题，利用室外温度低于室内温度，在无动力驱动的情况下，通过自然散热即可实现降低室内高处温度的目的，这种自然冷却完全利用室内和室外的温差进行自然散热，即充分利用这种空间上下温度分布的不均匀性，在高温区域取热，最大限度的利用高温区域与外部环境的温差，向环境自然排热，这样可以减少室内的总热量，从而减少了空调系统的制冷量，可显著降低建筑能耗；另外，该热管冷辐射系统安装方便，适应范围广，可安装于所有吊顶，适用于室内空间高度层高各类商业、工业、休闲娱乐及家庭场所；无需配备冷却设备、冷却水输送系统和控制系统，因此具有初投资低、安装及维护成本低的优点。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述出液口的高度高于所述进液口的高度，所述进气口的高度高于所述出气口的高度。

采用上述技术方案的有益效果是：通过设置出液口的高度高于进液口，进气口的高度高于所述出气口，形成高度差，利用重力作用驱动冷凝后的液态工质从冷凝单元向下流回蒸发单元，蒸发后的气态工质向上流回冷凝单元，形成闭式循环，从而把热量从室内搬运至室外，实现降温的目的，能耗极低，且无噪声。

作为本实用新型技术方案的更进一步改进，所述工质传输组件还包括工质泵送元件，所述工质泵送元件设在所述出液口与所述进液口之间的连接管上或设在所述进气口与出气口之间的连接管上。

采用上述技术方案的有益效果是：工质泵送元件的设置，可有效提升工质的回流速率，提升冷却效率。尤其在室外的冷凝单元安装空间受限，不易形成高度差的应用场景中，动力驱动的优势更为明显。虽然动力驱动的引入，在能耗方面有些提升，但与现有技术中的空调制冷的能耗相比，仍然具有明显的节能优势。

作为本实用新型技术方案的更进一步改进，所述冷凝单元包括第一冷凝单元及第二冷凝单元，所述第一冷凝单元上设有第一出液口及第一进气口，所述第二冷凝单元上设有第二出液口及第二进气口；所述蒸发单元包括第一蒸发单元及第二蒸发单元，所述第一蒸发单元上设有第一进液口及第一出气口，所述第二蒸发单元上设有第二进液口及第二出气口；所述第一出液口与所述第一进液口之间及所述第一进气口与所述第一出气口之间分别通过连接管连通，且所述第一出液口的高度高于所述第一进液口的高度，所述第一进气口的高度高于所述第一出气口的高度；所述第二出液口与所述第二进液口之间及所述第二进气口与所述第二出气口之间分别通过连接管连通，所述第二出液口与所述第二进液口之间的连接管上设有工质泵送元件。

采用上述技术方案的有益效果是：动力和重力混合驱动，既具有重力驱动的节能优势，又具有较高的冷却效率，与纯动力驱动或纯重力驱动相比，在节能和高效的综合方面达到了更优的平衡点。另外，便于根据室内温度对冷却功率进行调整和控制。

作为本实用新型技术方案的更进一步改进，所述冷凝单元的数量为一个，所述蒸发单元的数量为两个以上，两个以上所述蒸发单元上的通过所述连接管与所述冷凝单元并联连接。

采用上述技术方案的有益效果是：设置一个冷凝单元配置多个蒸发单元，室内冷却点分布更为均匀，冷却效率显著提升，打破了当室内外温差较大时冷凝速率大于蒸发速率，如果蒸发单元换热面积不足对整体冷却效率的制约，对于室内水平方向面积大，室外冷凝单元安装空间有限的应用场景，该种配置的优势更为明显。

作为本实用新型技术方案的又进一步改进，所述蒸发单元包括蒸发热管组件及第一外壳，所述蒸发热管组件内置于所述第一外壳，所述第一外壳设有热风进口及冷风出口；所述热风进口设在所述第一外壳靠近室顶的顶面，所述冷风出口设在所述第一外壳背向室顶的底面或设在所述外壳的侧面。

采用上述技术方案的有益效果是：根据热风上升，冷风下降的原理，越靠近室顶的气体温度越高，因此，热风进口设置在顶部，便于吸入温度更高的热气进行冷却降温，吸入的高温气体温度越高，与蒸发热管组件内的工质换热效率越高，有助于进一步提升换热效率。

作为本实用新型技术方案的又进一步改进，所述冷风出口设在所述第一外壳的侧面，所述热管冷辐射系统还包括输风管道，所述输风管道与所述冷风出口连通，所述输风管道背向室顶的底面设有两个以上送风出口。

采用上述技术方案的有益效果是：输风管道的设置，便于把冷风输送到距离蒸发单元较远处，使得空间内的高处区域的空气温度能够快速下降至预定温度，提升了室内温度的冷却效率及温度分布均匀性。

作为本实用新型技术方案的又进一步改进，所述输风管道有多条，多条所述输风管道沿水平方向纵横交叉均匀布设，每条所述输风管道上设有一个以上所述送风出口。

采用上述技术方案的有益效果是：输风管道设置为多条，且纵横交叉均匀布设，有助于进一步提升室内温度的冷却速率及温度分布均匀性。

作为本实用新型技术方案的再进一步改进，所述冷风出口处或所述送风出口处或所述冷风出口及送风出口处设有动力送风元件。

采用上述技术方案的有益效果是：动力送风元件的设置，可以加速冷风的流出，且在蒸发单元的内部形成低压区，从而也加速了热风进入蒸发单元的速率，从而提升了整体的换热效率，也进一步提升了室内温度的冷却速率。

作为本实用新型技术方案的再进一步改进，所述冷凝单元包括冷凝热管组件及第二外壳，所述冷凝热管组件内置于所述第二外壳，所述第二外壳设有排风口，所述排风口处设有动力排风元件。

采用上述技术方案的有益效果是：冷凝单元设有排风口，并在排风口处设有动力排风元件，也有助于提升工质冷凝散热的散发速率。从而提升整体的换热效率。

附图说明

为了更为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而言，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它附图。

图1为本实用新型的一种热管冷辐射系统配置示意图；

图2为本实用新型的另一种热管冷辐射系统配置示意图；

图3为本实用新型的再一种热管冷辐射系统配置示意图；

图4为本实用新型的又一种热管冷辐射系统配置示意图；

图5为本实用新型的另一种含输风管道的热管冷辐射系统示意图；

图中数字所表示的相应的部件名称如下：

建筑物01；冷凝单元1；出液口11；进气口12；第一冷凝单元13；第一出液口131；第一进气口132；第二冷凝单元14；第二出液口141；第二进气口142；冷凝热管组件15；第二外壳16；排风口161；动力排风元件17；蒸发单元2；进液口21；出气口22；第一蒸发单元23；第一进液口231；第一出气口232；第二蒸发单元24；第二进液口241；第二出气口242；蒸发热管组件25；第一外壳26；热风进口261；冷风出口262；动力送风元件27；工质传输组件3；连接管31；管路控制元件32；工质泵送元件33；输风管道4；送风出口41。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供的技术方案为：

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，公开了一种热管冷辐射系统，利用建筑物01的室外温度低于室内温度的温差，将室内空间高处的热量传递至室外，热管冷辐射系统包括：冷凝单元1、蒸发单元2及工质传输组件3，冷凝单元1，设在室外，冷凝单元1上设有出液口11及进气口12；蒸发单元2，设在室内空间的顶部区域，蒸发单元2上设有进液口21及出气口22；工质传输组件3，包括连接管31及管路控制元件32，连接管31用以分别连通出液口11与进液口21及进气口12与出气口22；管路控制元件32设在连接管31上，用以控制连接管31内工质的流通。

采用上述技术方案的有益效果是：根据空气流动原理，热空气密度低，会上升；冷空气密度高，会下沉。因此，建筑空间中从低到高往往存在温度的梯度分布，越在空间高处，测得的温度越高。现有的空调系统通常在回风口设置温度传感器，甚至有的在遥控器上测量温度。这些位置均不是建筑内的温度高点，从空调制冷角度看，在这些位置测温，可以保障该区域的温度达到设定要求，但不可避免的，在空间特别是垂直方向上存在温度梯度，而在温度测点之上的区域，温度可能远高于设定点，这种现象对于大空间建筑更加明显，而且这些高温度区间的温度有更多的时间会高于外部大气的环境温度。因此，本实用新型充分考虑了现有技术中传统空调降低室内温度能耗高、噪音大且难以降低室内较高空间处温度的问题，利用室外温度低于室内温度，在无动力驱动的情况下，通过自然散热即可实现降低室内高处温度的目的，这种自然冷却完全利用室内和室外的温差进行自然散热，即充分利用这种空间上下温度分布的不均匀性，在高温区域取热，最大限度的利用高温区域与外部环境的温差，向环境自然排热，这样可以减少室内的总热量，从而减少了空调系统的制冷量，可显著降低建筑能耗；另外，该热管冷辐射系统安装方便，适应范围广，可安装于所有吊顶，适用于室内空间高度层高各类商业、工业、休闲娱乐及家庭场所；无需配备冷却设备、冷却水输送系统和控制系统。

换而言之，该热管冷辐射系统该系统集舒适、低耗能、高可靠性、初投资低和低维护成本的优点于一体，可利用蒸发单元和冷凝单元间工质的液位差和气液相互作用来推动工质循环，同时具有施工周期短以及投资运行成本低的优点；该机组安装方便，适应性强，可安装于所有吊顶。

在本实用新型的另一些实施例中，如图1所示，出液口11的高度高于进液口21的高度，进气口12的高度高于出气口22的高度。

采用上述技术方案的有益效果是：通过设置出液口11的高度高于进液口21，进气口12的高度高于出气口22，形成高度差，利用重力作用驱动冷凝后的液态工质从冷凝单元1向下流回蒸发单元2，蒸发后的气态工质向上流回冷凝单元1，形成闭式循环，从而把热量从室内搬运至室外，实现降温的目的，能耗极低，且无噪声。

在本实用新型的另一些实施例中，如图2所示，工质传输组件3还包括工质泵送元件33，工质泵送元件33设在出液口11与进液口21之间的连接管31上或设在进气口12与出气口22之间的连接管31上。

采用上述技术方案的有益效果是：工质泵送元件33的设置，可有效提升工质的回流速率，提升冷却效率。尤其在室外的冷凝单元1安装空间受限，不易形成高度差的应用场景中，动力驱动的优势更为明显。虽然动力驱动的引入，在能耗方面有些提升，但与现有技术中的空调制冷的能耗相比，仍然具有明显的节能优势。

在本实用新型的另一些实施例中，如图3所示，冷凝单元1包括第一冷凝单元13及第二冷凝单元14，第一冷凝单元13上设有第一出液口131及第一进气口132，第二冷凝单元14上设有第二出液口141及第二进气口142；蒸发单元2包括第一蒸发单元23及第二蒸发单元24，第一蒸发单元23上设有第一进液口231及第一出气口232，第二蒸发单元24上设有第二进液口241及第二出气口242；第一出液口131与第一进液口231之间及第一进气口132与第一出气口232之间分别通过连接管31连通，且第一出液口131的高度高于第一进液口231的高度，第一进气口132的高度高于第一出气口232的高度；第二出液口141与第二进液口241之间及第二进气口142与第二出气口242之间分别通过连接管31连通，第二出液口141与第二进液口241之间的连接管31上设有工质泵送元件33。

采用上述技术方案的有益效果是：动力和重力混合驱动，既具有重力驱动的节能优势，又具有较高的冷却效率，与纯动力驱动或纯重力驱动相比，在节能和高效的综合方面达到了更优的平衡点。另外，便于根据室内温度对冷却功率进行调整和控制。

在本实用新型的另一些实施例中，如图4所示，冷凝单元1的数量为一个，蒸发单元2的数量为两个以上，两个以上蒸发单元2上的通过连接管31与冷凝单元1并联连接。

采用上述技术方案的有益效果是：设置一个冷凝单元1配置多个蒸发单元2，室内冷却点分布更为均匀，冷却效率显著提升，打破了当室内外温差较大时冷凝速率大于蒸发速率，如果蒸发单元2换热面积不足对整体冷却效率的制约，对于室内水平方向面积大，室外冷凝单元1安装空间有限的应用场景，该种配置的优势更为明显。

在本实用新型的另一些实施例中，如图1所示，蒸发单元2包括蒸发热管组件25及第一外壳26，蒸发热管组件25内置于第一外壳26，第一外壳26设有热风进口261及冷风出口262；热风进口261设在第一外壳26靠近室顶的顶面，冷风出口262设在第一外壳26背向室顶的底面或设在外壳的侧面。

采用上述技术方案的有益效果是：根据热风上升，冷风下降的原理，越靠近室顶的气体温度越高，因此，热风进口261设置在顶部，便于吸入温度更高的热气进行冷却降温，吸入的高温气体温度越高，与蒸发热管组件25内的工质换热效率越高，有助于进一步提升换热效率。

在本实用新型的另一些实施例中，如图5所示，冷风出口262设在第一外壳26的侧面，热管冷辐射系统还包括输风管道4，输风管道4与冷风出口262连通，输风管道4背向室顶的底面设有两个以上送风出口41。

采用上述技术方案的有益效果是：输风管道4的设置，便于把冷风输送到距离蒸发单元2较远处，使得空间内的高处区域温度能够快速下降至预定温度，提升了室内温度的冷却效率及温度分布均匀性。

在本实用新型的另一些实施例中，如图5所示，输风管道4有多条，多条输风管道4沿水平方向纵横交叉均匀布设，每条输风管道4上设有一个以上送风出口41。

采用上述技术方案的有益效果是：输风管道4设置为多条，且纵横交叉均匀布设，有助于进一步提升室内温度的冷却速率及温度分布均匀性。

在本实用新型的另一些实施例中，如图1，5所示，冷风出口262处或送风出口41处或冷风出口262及送风出口41处设有动力送风元件27。

采用上述技术方案的有益效果是：动力送风元件27的设置，可以加速冷风的流出，且在蒸发单元2的内部形成低压区，从而也加速了热风进入蒸发单元2的速率，从而提升了整体的换热效率，也进一步提升了室内温度的冷却速率。

在本实用新型的另一些实施例中，动力送风元件27为高效低噪的离心风机，内壁设有吸音保温材料，从而实现离心风机的宁静运行。

在本实用新型的另一些实施例中，如图1，5所示，冷凝单元1包括冷凝热管组件15及第二外壳16，冷凝热管组件15内置于第二外壳16，第二外壳16设有排风口161，排风口161处设有动力排风元件17。

采用上述技术方案的有益效果是：冷凝单元1设有排风口161，并在排风口161处设有动力排风元件17，也有助于提升工质冷凝散热的散发速率。从而提升整体的换热效率。

在本实用新型的另一些实施例中，冷凝热管组件15或蒸发热管组件25为热管换热器。

在本实用新型的另一些实施例中，冷凝热管组件15或蒸发热管组件25为翅片式热管换热器或微通道式热管换热器，翅片式热管换热器包括U型换热管及散热良好的金属翅片，

在本实用新型的另一些实施例中，金属翅片为铝质翅片。

热管冷辐射系统的工作原理：已制冷剂为上述工质为例，蒸发热管组件内的液态制冷剂吸收室内空间热空气中的热量，蒸发为气态制冷剂进入冷凝热管组件，冷凝热管组件内的高温制冷剂与室外的低温空气进行热交换便冷凝为液态制冷剂，再次回到蒸发热管组件。由于热气流上升，冷气流下沉，会使室内空间产生循环气流，因此以上过程周而复始的循环，持续带走室内空间的热量，从而达到了制冷的效果。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热管冷辐射系统，其特征在于，利用室外温度低于室内温度的温差，将室内空间高处的热量传递至室外，热管冷辐射系统包括：冷凝单元、蒸发单元及工质传输组件，

所述冷凝单元，设在室外，所述冷凝单元上设有出液口及进气口；

所述蒸发单元，设在室内空间的顶部区域，所述蒸发单元上设有进液口及出气口；

所述工质传输组件，包括连接管及管路控制元件，所述连接管用以分别连通所述出液口与进液口及所述进气口与出气口；所述管路控制元件设在所述连接管上，用以控制连接管内工质的流通。

2.根据权利要求1所述的热管冷辐射系统，其特征在于,所述出液口的高度高于所述进液口的高度，所述进气口的高度高于所述出气口的高度。

3.根据权利要求1所述的热管冷辐射系统，其特征在于,所述工质传输组件还包括工质泵送元件，所述工质泵送元件设在所述出液口与所述进液口之间的连接管上或设在所述进气口与出气口之间的连接管上。

4.根据权利要求1所述的热管冷辐射系统，其特征在于,所述冷凝单元包括第一冷凝单元及第二冷凝单元，所述第一冷凝单元上设有第一出液口及第一进气口，所述第二冷凝单元上设有第二出液口及第二进气口；所述蒸发单元包括第一蒸发单元及第二蒸发单元，所述第一蒸发单元上设有第一进液口及第一出气口，所述第二蒸发单元上设有第二进液口及第二出气口；所述第一出液口与所述第一进液口之间及所述第一进气口与所述第一出气口之间分别通过连接管连通，且所述第一出液口的高度高于所述第一进液口的高度，所述第一进气口的高度高于所述第一出气口的高度；所述第二出液口与所述第二进液口之间及所述第二进气口与所述第二出气口之间分别通过连接管连通，所述第二出液口与所述第二进液口之间的连接管上设有工质泵送元件。

5.根据权利要求1所述的热管冷辐射系统，其特征在于,所述冷凝单元的数量为一个，所述蒸发单元的数量为两个以上，两个以上所述蒸发单元上的通过所述连接管与所述冷凝单元并联连接。

6.根据权利要求1所述的热管冷辐射系统，其特征在于,所述蒸发单元包括蒸发热管组件及第一外壳，所述蒸发热管组件内置于所述第一外壳，所述第一外壳设有热风进口及冷风出口；所述热风进口设在所述第一外壳靠近室顶的顶面，所述冷风出口设在所述第一外壳背向室顶的底面或设在所述外壳的侧面。

7.根据权利要求6所述的热管冷辐射系统，其特征在于,所述冷风出口设在所述第一外壳的侧面，所述热管冷辐射系统还包括输风管道，所述输风管道与所述冷风出口连通，所述输风管道背向室顶的底面设有两个以上送风出口。

8.根据权利要求7所述的热管冷辐射系统，其特征在于,所述输风管道有多条，多条所述输风管道沿水平方向纵横交叉均匀布设，每条所述输风管道上设有一个以上所述送风出口。

9.根据权利要求8所述的热管冷辐射系统，其特征在于,所述冷风出口处或所述送风出口处或所述冷风出口及送风出口处设有动力送风元件。

10.根据权利要求1所述的热管冷辐射系统，其特征在于,所述冷凝单元包括冷凝热管组件及第二外壳，所述冷凝热管组件内置于所述第二外壳，所述第二外壳设有排风口，所述排风口处设有动力排风元件。

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