[发明专利]一种热管能量输运系统用的风冷换热装置

权利要求书

1.一种热管能量输运系统用的风冷换热装置，其特征在于主体结构包括水箱、引水管、供水泵、补水管、控水阀、回水管、接水盘、风机、热管冷凝器、排气、热管液态工质回流管、进风、供水管、外密封壳、挡水板、热管蒸发器组合、热管气态工质送入管、热管气态工质分配器、热管气态工质均分管、内密封板、分水器、热管冷凝器风机控制线、挡水板控制线、控水阀控制线、热管蒸发器组合控制线、中央控制器、供水泵控制线、外环境温湿度信号线、外环境温湿度传感器、吸液芯、升液帘和布液芯；按功能分为补充水供给与控制、循环水循环与分配、热管本体、空气流动与处理及中央控制五个子系统；由水箱、补水管和控水阀连通构成补充水供给与控制子系统，使水箱中的水位高度不变；由水箱、引水管、供水泵、供水管、分水器、挡水板、接水盘和回水管连通构成循环水循环与分配子系统，使循环水正常循环，并均匀分配到热管冷凝器和进风接触的所有表面；由热管蒸发器组合、热管气态工质送入管、热管气态工质分配器、热管气态工质均分管、热管冷凝器和热管液态工质回流管连通构成热管本体子系统，热管工质将热量传递给进风来的空气后得到冷却，再返回到原热管系统中，使需要冷却的工质在不与空气直接接触的前提下实现深度冷却；由进风、热管冷凝器、外密封壳、内密封板、挡水板、风机和排气连通构成空气流动与处理子系统，在风机的动力作用下，进风均匀通过充满水膜的热管冷凝器，利用空气吸湿能力实现均匀相变冷却，然后，通过挡水板将液态水滴成功回收，再将高湿度空气及时排出；由热管冷凝器风机控制线、挡水板控制线、控水阀控制线、热管蒸发器组合控制线、中央控制器、供水泵控制线、外环境温湿度信号线和外环境温湿度传感器电气连通构成中央控制子系统，中央控制器通过外环境温湿度信号线从外环境温湿度传感器获得室外温湿度数值，依据中央控制器内部的控制程序，当外环境温度高和湿度低时，采用水膜冷却方式，而当外环境温度低和湿度高时，采用空气直接冷却方式进行控制；五个子系统水电气连通有机配合组成风冷换热系统实现风冷换热功效；采用常规的水膜冷却方式，补充水供给与控制子系统及时补水，循环供水与分配子系统使循环水在热管冷凝器上形成均匀水膜，产生蒸发相变现象，需要冷却的工质通过热管本体子系统进入热管冷凝器，将热量传递给热管冷凝器外表面水膜，产生蒸发相变现象，形成的水蒸汽被空气流动与处理子系统及时带走，如此循环往复，连续不断地将热管能量输运系统的热量传递到外界环境空气中；或采用空气直接冷却方式，补充水供给与控制、循环供水与分配子系统停止运行，挡水板转为导流板工作方式，需要冷却的工质通过热管本体子系统进入热管冷凝器，将热量传递给热管冷凝器外表面空气，热量被流动的空气及时带走，如此循环往复，连续不断地将热管能量输运系统的热量传递到外界环境空气中。

2.根据权利要求1所述的热管能量输运系统用的风冷换热装置，其特征在于循环供水与分配子系统或采用无泵子系统，应用仿生材料或具有毛细效应的材料实现供水与分配，其循环供水与分配子系统由吸液芯将接水盘中的水吸收后，通过升液帘将水升高并分布到升液帘的每个部位，再通过布液芯将升液帘的水分配给热管冷凝器的每个换热面，形成液膜。

3.根据权利要求1所述的热管能量输运系统用的风冷换热装置，其特征在于根据室外温湿度变化，选用不同的冷却方式，达到节能效果，其具体温湿度控制参数的确定根据水资源情况和气候变化特征的因素进行分析，设定控制方案。

4.根据权利要求1所述的热管能量输运系统用的风冷换热装置，其特征在于挡水板结构为可调整角度式，当补充水供给与控制子系统及循环供水与分配子系统启动运行时，挡水板调整为挡水方式，保证挡水效果；当补充水供给与控制子系统及循环供水与分配子系统停止运行时，挡水板调整为导流方式，减小挡水板引起的气流阻力，增大通风量，提高换热效果。

5.根据权利要求1所述的热管能量输运系统用的风冷换热装置，其特征在于水箱结构大小与接水盘对应，工作方式为间歇式，且夜晚不工作，水箱选大一些，水箱中的水具有蓄冷功能，在夜晚将水箱中水冷却到对应的湿球温度，提高热管能量输运系统的效率；或工作方式为连续式，同时接水盘较大，将水箱和接水盘合二为一，使循环供水与分配子系统结构简单。

6.根据权利要求1所述的热管能量输运系统用的风冷换热装置，其特征在于将需要冷却的工质在不与空气直接接触的前提下实现深度冷却，其工作机理是：热管冷凝器表面形成的液态水薄膜在空气掠过时，由于非饱和空气具有吸湿作用，传质过程强化传热，实现空气干球温度不变时带走很多能量的过程，且液态水薄膜所达到的温度低于空气干球温度，或达到空气的湿球温度；进风相对湿度越低，水薄膜所达到的温度比空气干球温度越低，深度冷却效果越好。