一种舰船用半导体热堆精密控温系统的制作方法

技术特征：
1.一种舰船用半导体热堆精密控温系统，其特征是包括：半导体热堆（1）、储液器（2）、供液泵（p1）、三通阀（6）、换热器（7）、供液泵（p1）、循环泵（p2）、冷却水泵（p3）及连接管路和负载，所述精密控温系统以半导体热堆（1）为冷热源，设置三通阀（6）与换热器（7）的第一换热管簇（71）构成自然冷却支路；所述精密控温系统以半导体热堆（1）的二个换热通道的热堆a端（1a）和热堆b端（1b）构成二个循环液工作环路；第一循环液工作环路：第一循环液从热堆a端（1a）进入储液器（2），经供液泵（p1）通过供液管（3）连接到热控用户的第一负载（41）和第二负载（42），完成与热控用户热交换的第一循环液通过回液管（5）进入三通阀（6）入口，所述三通阀（6）的第一出口连接热堆a端（1a）入口，所述三通阀（6）的第二出口通过换热器（7）的第一换热管簇（71）连通热堆a端（1a）入口；第二循环液工作环路：由热堆b端（1b）、换热器（7）的第二换热管簇（72）和循环泵（p2）依次连接构成闭合环路；所述换热器（7）为壳管式换热器，其壳程以海水为冷却介质，壳管内的换热管包括第一换热管簇（71）和第二换热管簇（72）两部分；所述第一循环液、第二循环液是适合低温环境的乙二醇溶液；如应用环境不存在冻结风险，则采用纯净水或去离子水；所述冷却水泵（p3）为变频泵；所述精密控温系统具有制冷和制热二种工况，制冷工况半导体热堆（1）正向供电，热堆a端（1a）为冷端，热堆b端（1b）为热端；制热工况半导体热堆（1）逆向供电，热堆a端（1a）为热端，热堆b端（1b）为冷端；所述热控系统共构成四个工作模式，分别为热电制冷、自然冷却 热电制冷、自然冷却和热电制热工作模式，为在
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50～70℃宽温带气候条件工作的设备提供精确的温度控制。2.根据权利要求1所述的一种舰船用半导体热堆精密控温系统的控制方法，其特征是：在满足制冷工况判定条件回液温度t3 ≥ 设计供液温度ts，同时又满足回液温度t3 > 冷却水温度t2的条件下，利用换热器（7）第一换热管簇（71）构成的自然冷却支路释放热量，实现所述精密控温系统节能运行；所述精密控温系统的四个工作模式的控制操作如下：所述热电制冷工作模式：在满足冷却水温度t2 ≥回液温度t3 ≥设计供液温度 ts的条件下，冷却水泵（p3）运行，三通阀（6）导通第一出口，温度为设计供液温度ts的第一循环液受第一液泵（p1）的驱动从储液器（2）流出，通过供液管（3）分流给第一负载（41）和第二负载（42），完成热交换温度为t3的第一循环液经回液管（5）收集，通过三通阀（6）进入热堆a端（1a）完成放热降温返回储液器（2），调节半导体热堆（1）的供电电能大小，精确调节半导体热堆（1）的制冷量，实现供液温度t1 = 设计供液温度ts；第二循环液由循环泵（p2）驱动在闭合环路循环，在热堆b端（1b）吸热，在换热器（7）的第二换热管簇（72）放热；所述自然冷却 热电制冷工作模式：在满足回液温度t3 > 冷却水温度t2、且热堆a端（1a）进口温度t4 > 设计供液温度ts的条件下，冷却水泵（p3）运行，三通阀（6）导通第二出口，温度为设计供液温度ts的第一循环液受第一液泵（p1）的驱动从储液器（2）流出，通过供液管（3）分流给第一负载（41）和第二负载（42），完成热交换温度为t3的第一循环液经回液管（5）收集，通过三通阀（6）首先进入换热器（7）的第一换热管簇（71）放热，然后进入热堆a端（1a）继续放热降温返回储液器（2），调节半导体热堆（1）的供电电能大小，精确调节半导
体热堆（1）的制冷量，实现供液温度t1 = 设计供液温度ts；第二循环液受循环泵（p2）驱动在闭合环路循环，在热堆b端（1b）吸热，在换热器（7）的第二换热管簇（72）放热；如半导体热堆（1）的供电电能减小至零，即满足热堆a端（1a）进口温度t4 = 设计供液温度ts的条件，则进入自然冷却工作模式；所述自然冷却工作模式：半导体热堆（1）停止供电，循环泵（p2）停止运行，三通阀（6）的第二出口导通，温度为设计供液温度ts的第一循环液受第一液泵（p1）的驱动从储液器（2）流出，通过供液管（3）分流给第一负载（41）和第二负载（42），完成热交换温度为t3的第一循环液经回液管（5）收集，通过三通阀（6）进入换热器（7）的第一换热管簇（71）完成放热降温，经过热堆a端1a返回储液器（2），调节冷却水泵（p3）的流量，精确调节通过换热器（7）的第一换热管簇（71）的放热量，实现供液温度t1 = 设计供液温度ts；所述制热工作模式：在满足回液温度t3 < 设计供液温度ts的条件下，半导体热堆（1）切换为逆向供电，热堆a端（1a）为热端、热堆b端（1b）为冷端，冷却水泵（p3）运行，三通阀（6）导通第一出口，温度为设计供液温度ts的第一循环液受第一液泵（p1）的驱动从储液器（2）流出，通过供液管（3）分流给第一负载（41）和第二负载（42），完成热交换温度为t3的第一循环液经回液管（5）收集，通过三通阀（6）进入热堆a端（1a）完成吸热返回储液器（2），调节半导体热堆（1）的供电电能大小，精确调节半导体热堆（1）制热量，实现供液温度t1 = 设计供液温度ts；第二循环液在循环泵（p2）的驱动下在闭合环路循环，在热堆b端（1b） 放热，在换热器（7）的第二换热管簇（72）从冷却水中吸热。

技术总结
本发明涉及一种舰船用半导体热堆精密控温系统，属于制冷与人机环境工程技术领域。包括半导体热堆、储液器、三通阀、换热器、供液泵、循环泵、冷却水泵及负载。本发明以半导体热堆为冷热源，设置了由三通阀控制通、断的自然冷却支路，优先利用自然冷源实现节能；本发明具有热电制冷、自然冷却 热电制冷、自然冷却和半导体制热四种工作模式，通过精准调节制冷量或制热量，实现供液温度精确控制。本发明是热电制冷与自然冷却的复合热控系统，半导体热堆长寿命、可靠性高、制冷或制热切换便捷、体积质量小，自然冷却技术的应用极大地改善了热电制冷系统的节能性，适用于舰船用光、电、微波、电磁系统和计算机房全天候工作环境温度精密控制。系统和计算机房全天候工作环境温度精密控制。系统和计算机房全天候工作环境温度精密控制。


技术研发人员：王铁军 熊绎 汪玉成 王晓波
受保护的技术使用者：江苏中科新源半导体科技有限公司
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2021/11/21