混合热传递系统技术方案

根据一方面，一种混合热传递系统包括：第一导热通道，其被构造为在具有负载温度(TL)的负载和具有环境温度(TA)的周围环境之间被动地传递热量；和第二导热通道，其被构造为在所述负载和所述周围环境之间主动地传递热量，所述第二通道包括热泵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合热传递系统优先申请本申请要求于2014年12月5日提交的题为“HIGH-EFFICIENCYHYBRIDHEATREMOVALSYSTEM”的美国临时专利申请序列号62/088,362的优先权，该专利的全部内容通过引用并入本文。
本公开的领域一般涉及除热系统，且特别涉及混合热传递系统。
技术介绍
由于对有限资源和环境的担忧，对节能的需求已经大大增长。这导致了节能电器的发展。例如，与十五年前的模型相比，目前节能冰箱的能源使用量减少了近百分之四十。进一步提高节能冰箱的效率的能力受到通用性能的需求的限制。例如，消费者需要在宽温度范围内操作并且在保持精确温度控制的同时适应快速变化的冰箱。现有的制冷技术使用被动或主动冷却技术。如本文所使用，当在加热或冷却的情况下使用时，术语“被动”是指例如经由诸如传导、对流、辐射等的自然过程在不需要额外能量的情况下发生的热传递。如本文所使用，当在加热或冷却的情况下使用时，术语“主动”是指需要额外能量(例如电)以例如经由使用诸如压缩机、热泵、珀尔帖(Peltier)连接等的耗电装置发生的热传递。因此，主动冷却系统是涉及消耗能量来冷却物体的系统，而不是不消耗能量的被动冷却。最常见类型的节能冰箱使用蒸气压缩系统。在这些系统中，机械部件消耗能量来主动输送热量。这些部件可包括压缩机、冷凝器、热膨胀阀、蒸发器、使工作流体(例如制冷剂)循环的管道，和恒温器。部件使制冷剂循环，所述制冷剂经受强制相变以将热量从冷却室输送至外部环境。较不常见的制冷系统包括热电冷却系统。在这些系统中，热电热泵消耗能量来将热量从其从冷却室接收热量的被动子系统主动地输送至拒斥热量到外部环境的另一被动子系统。因为制冷系统通常是高度绝缘的，所以没有设计导热通道(通过该通道，热量可通过单独被动传输从冷却室传递至外部环境)。因此，如果主动部件失效，则这些制冷系统不能拒斥来自冷却室的热量。这个问题还困扰被设计为将内部室保持在设定温度下而与外部环境温度无关的主动系统：如果主动部件失效，则不存在可通过其传递热量以根据需要加热或冷却内部室的导热通道。此外，缺乏替代的被动通道意味着为了降低功耗，不能利用外部环境条件。例如，如果室需要稍微加热且外部环境比室温暖，则存在替代的被动通道将允许室经由被动热传递而不是经由主动装置而被加热，因此消除了消耗(并支付)主动装置将使用的能量的需要。同样适用于在外部环境比室冷的情况下需要稍微冷却的室：可使用被动通道将热量从室传递至外部环境，而不需要消耗额外能量来运行热泵、压缩机等。因此，仍然需要用于热传递的系统和方法，其以更低成本提供更高能量效率，同时保持性能的多功能性。
技术实现思路
本文公开了用于混合热传递系统的系统和方法。根据一方面，一种混合热传递系统包括：第一导热通道，其被构造为在具有负载温度(TL)的负载和具有环境温度(TA)的周围环境之间被动地传递热量；和第二导热通道，其被构造为在负载和周围环境之间主动地传递热量，第二通道包括热泵。根据一方面，热泵处于启用状态或停用状态，且当热泵处于启用状态时，通过第二导热通道主动地传递热量，且当热泵处于停用状态时，不会通过第二导热通道主动地传递热量。根据另一方面，当热泵处于停用状态时，通过第二导热通道被动传递热量。根据一方面，第一和第二通道中的每个都包括用于向或自负载传递热量的其自己单独的热交换部件。根据另一方面，第一和第二通道共享用于向或自负载传递热量的共用热交换部件。根据一方面，第一和第二通道中的每个都包括用于向或自周围环境传递热量的其自己单独的热交换部件。根据另一方面，第一和第二通道共享用于向或自周围环境传递热量的共用热交换部件。根据一方面，第一导热通道包括串联在负载和周围环境之间的热二极管。根据一方面，热二极管允许热量从负载传递至周围环境，并阻止热量从周围环境传递至负载。根据一方面，热二极管包括热虹吸管。根据一方面，第二导热通道包括串联在负载和周围环境的热二极管。根据一方面，热二极管串联在负载和热泵之间。根据一方面，第二导热通道包括串联在负载和周围环境之间的热电容器。根据一方面，第二导热通道包括串联在负载和热泵之间的热电容器。根据一方面，热电容器包括相变材料和/或热质量。根据一方面，第二导热通道包括串联在负载和周围环境之间的热二极管、热电容器和热泵。根据一方面，第二导热通道包括串联在负载和热泵之间的热二极管和热电容器。根据一方面，第一导热通道还包括热泵。根据另一方面，一种混合热传递系统包括导热通道，该通道用于将热量从具有负载温度TL的负载传递至具有环境温度TA的周围环境，其中导热通道包括具有储存温度TS的热电容器；热泵，其具有启用状态，在所述启用状态期间，由热泵主动地传递热量；和停用状态，在所述停用状态期间，热泵不会主动地传递热量；和热二极管，其串联连接在负载和周围环境之间。根据一方面，热电容器包括相变材料和/或热质量。根据一方面，热电容器的第一侧与负载接触，热泵的第一侧与热电容器的第二侧接触，热二极管的第一侧与热泵的第二侧接触，且热二极管的第二侧将热量传递至周围环境。根据又另一方面，一种混合式热交换系统包括第一部件，其用于主动加热和/或冷却负载，第一部件的操作由至少一个控制输入控制；和控制系统，其被构造为用于根据算法经由至少一个控制输入来控制第一部件的操作。根据一方面，控制系统包括至少一个温度传感器；和控制器，其具有硬件并被构造为从至少一个温度传感器接收温度信息，以根据算法处理该信息以确定第一部件的期望操作，并控制第一部件的操作。根据一方面，控制器经由启用和切换控制器和第一部件之间的电路来控制第一部件的操作。根据又另一方面，一种用于控制混合热传递系统的方法，所述混合热传递系统具有第一导热通道，所述第一导热通道用于在具有负载温度TL的负载和具有环境温度TA的周围环境之间被动地传递热量；并具有第二导热通道，其用于在负载和周围环境之间主动地传递热量，其中第二通道包括热泵，所述方法包括：监测TL和TA的值。在确定TL大于第一阈值TLH时，如果确定TA大于或等于TL，则启用热泵，使得经由第二通道将热量从负载主动地传递至周围环境；然而，如果确定TA小于TL，则停用热泵，使得不会经由第二通道将热量从负载主动地传递至周围环境(例如，经由第一通道将热量从负载被动地传递至周围环境)。在确定TL小于第二阈值TLL时，如果确定TA小于或等于TL，则启用热泵，使得经由第二通道将热量从周围环境主动地传递至负载；然而，如果TA大于TL，则停用热泵，使得不会经由第二通道将热量从周围环境主动地传递至负载(例如，经由第一通道将热量从周围环境被动地传递至负载)。在确定TLL≤TL≤TLH时，不改变热泵的当前操作状态(启用或停用)。这里描述的方法和系统以更低成本提供更高效率，同时提高性能的多功能性，诸如在宽温度范围和冷却速度下操作，同时保持温度的精确控制。本领域技术人员应在阅读与附图相关联的优选实施方案的以下具体实施方式之后，理解本公开的范围并实现其附加方面。附图说明并入并形成本说明书的一部分的附图示出本公开的几个方面，并与具体实施方式一起用于解释本公开的原理。图1A示出根据本公开的实施方案的混合热传递系统的示例结构，其中系统包括用于在负载和周围环境之间传递热量的第一和第二导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合热传递系统，其包括：第一导热通道，其被构造为在具有负载温度(TL)的负载和具有环境温度(TA)的周围环境之间被动地传递热量；和第二导热通道，其被构造为在所述负载和所述周围环境之间主动地传递热量，所述第二通道包括热泵。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.05 US 62/088,3621.一种混合热传递系统，其包括：第一导热通道，其被构造为在具有负载温度(TL)的负载和具有环境温度(TA)的周围环境之间被动地传递热量；和第二导热通道，其被构造为在所述负载和所述周围环境之间主动地传递热量，所述第二通道包括热泵。2.根据权利要求1所述的混合热传递系统，其特征在于：所述热泵处于启用状态或停用状态；当所述热泵处于所述启用状态时，通过所述第二导热通道主动地传递热量；且当所述热泵处于所述停用状态时，不会通过所述第二导热通道主动地传递热量。3.根据权利要求1所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一和第二通道中的每个都包括用于向或自所述负载传递热量的其自己单独的热交换部件。4.根据权利要求3所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一和第二通道中的每个都包括用于向或自所述周围环境传递热量的其自己单独的热交换部件。5.根据权利要求1所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一和第二通道共享用于向或自所述负载传递热量的共用热交换部件。6.根据权利要求5所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一和第二通道中的每个都包括用于向或自所述周围环境传递热量的其自己单独的热交换部件。7.根据权利要求6所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一导热通道包括串联在所述负载和所述周围环境之间的热二极管。8.根据权利要求6所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第二导热通道包括串联在所述负载和所述热泵之间的热二极管。9.根据权利要求6所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第二导热通道包括串联在所述负载和所述热泵之间的热电容器。10.根据权利要求6所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第二导热通道包括串联在所述负载和所述热泵之间的热二极管和热电容器。11.根据权利要求10所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一导热通道包括第二热泵。12.根据权利要求5所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一和第二通道共享用于向或自所述周围环境传递热量的共用热交换部件。13.根据权利要求12所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一导热通道包括串联在所述负载和所述周围环境之间的热二极管。14.根据权利要求1所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一和第二通道共享用于向或自所述周围环境传递热量的共同热交换部件。15.根据权利要求1所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一和第二通道中的每个都包括用于向或自所述周围环境传递热量的其自己单独的热交换部件。16.根据权利要求1所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第一导热通道包括串联在所述负载和所述周围环境之间的热二极管。17.根据权利要求16所述的混合热传递系统，其特征在于，所述热二极管包括热虹吸管。18.根据权利要求1所述的混合热传递系统，其特征在于，所述第二导热通道包括串联在所述负载和所述周围环境之间的热二极管。19.根据权利要求18所述的混合热传递系统，其特征在于，所述热二极管串联在所述负载和所述热泵之间。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿布舍克·阿达夫，杰西·W·爱德华兹，詹姆斯·克里斯多夫·凯勒，泰德·唐纳利，迈克尔·J·布鲁诺，艾伦·L·格雷，戴文·纽曼，亚历克斯·R·查德，
申请(专利权)人：弗诺尼克设备公司，
类型：发明
国别省市：美国,US