[发明专利]一种被动式蓄冷换热方法及装置

说明书

本发明涉及一种被动式蓄冷换热方法及装置，方法包括带有热源（51）的容腔（5）及水箱（1）；水箱（1）内储存有蓄冷水量和蓄热水量，其中蓄冷水量和蓄热水量实现交互将热源（51）的热量传导至容腔（5）外，装置包括带有热源（51）的容腔（5）及水箱（1）；所述容腔（5）内设置有室内换热器（2），所述容腔（5）外设置有室外换热器（3）；所述室内换热器（2）、室外换热器（3）和水箱（1）通过水管连通。本发明具有低能耗的同时有效降低容腔（设备间）工作环境温度。

技术领域

本发明属于节能降耗领域，具体涉及一种被动式蓄冷换热方法及装置。

背景技术

内部有通信、电路控制设备等有工作环境温度要求的石油天然气管道、发电站、野外科研站、气象观测站和通信基站等这样野外的设备间，通常使用太阳能发电或风力发电等无外接电网的能源供应形式，并采用其产生的能源用于设备间内的散热和温度控制，以保证其内部的仪表及设备持续稳定地工作。

现有技术中，存在以下问题：首先，由于日照或风力并不稳定，其产生的能源仅能支撑设备工作，而缺少额外能源用于散热操作；其次，部分地区环境较恶劣，采用传统的通风散热方式，在耗电高的同时散热降温效果差，并且在外界最热期间无法满足散热降温要求；再有，在极端情况下，通风孔处极易进入风沙或其他杂质，并会真菌滋生等情况，长久以往，在缺少人工维护的情况下，设备间的工作稳定性将大大折扣。

综上，由于设备间内各种设备持续高温，从而降低设备的工作效率及缩短设备使用寿命，甚至无法运行设备；如何有效降低设备间工作环境温度，更进一步实现低能耗是摆在技术人员面前的难题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种被动式蓄冷换热方法，以实现低能耗的同时有效降低设备间工作环境温度。

为实现上述目的，本发明具体的技术方案为：一种被动式蓄冷换热方法，包括带有热源的容腔及水箱；水箱内储存有蓄冷水量和蓄热水量，其中蓄冷水量和蓄热水量实现交互将热源的热量传导至容腔外。

本发明工作原理：根据水或冷却液在不同温度下具有不同的密度，由于存在密度差，使得水或冷却液产生对流，从而实现纯被动的室内外循环控制。

更进一步，当白天高温时段时，室内换热器中的水吸收室内的热量后密度变低通过相对位置较高的第二水管进入水箱，高度H1对应容量水的平均温度低于高度H2对应容量水的平均温度，高度H1对应水容量中的冷水，通过相对位置较低的第一水管可以自然下沉进入到室内换热器，以此实现室内循环降温。

更进一步，当晚上室外温度降低到水箱顶部温度以下时，室内换热器中的水吸收室内的热量后密度变低，于是通过相对位置较高的第二水管进入水箱，由于第二水管与水箱第二连接位置处的水温高于第四水管与水箱第四连接位置处的水温，低密度热水上升，通过相对位置较高的第四水管进入室外换热器降温，降温后的水密度降低，冷水在重力作用下通过相对位置较低的第三水管回到水箱中，第三水管与水箱第三连接位置处的水温低于第一水管与水箱第一连接位置处的水温，高密度冷水下沉，通过相对位置较低的第一水管回到室内换热器中，以此实现室外循环散热。

上述方案是由于水是不良导热体，所以水箱内部不同水温之间的换热效率很低，通过对第二水管与水箱第二连接位置处和第三水管与水箱第三连接位置处的温度的判断，自动控制室内循环和室外循环的不断进行。

上述方案有益效果：可以实现无需外部电力支持情况下的稳定工作，相比较传统压缩制冷方式的散热，可以零能耗运行。

本发明的另一目的在于提供一种被动式蓄冷换热装置，包括带有热源的容腔及水箱；所述容腔内设置有室内换热器，所述容腔外设置有室外换热器；所述室内换热器、室外换热器和水箱通过水管连通。