[發明專利]一種以計算機散熱為熱源的人體熱舒適改善裝置

在審

• 申請號: 201811042533.0
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109189188A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 鄧悅;曹彬;牟迪;朱穎心
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F1/20
• 分類號: G06F1/20;F24D15/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出的一種以計算機散熱為熱源的人體熱舒適改善裝置，包括水冷散熱單元、對流或熱輻射換熱單元、至少一個接觸式換熱單元；水冷散熱單元包括設有微型水泵的定壓水罐、多個金屬制水冷頭以及細水管；各接觸式換熱單元均分別包括半導體制冷片和取暖墊，半導體制冷片的散熱端與取暖墊緊密貼合；定壓水罐和各金屬制水冷頭通過細水管依次串聯形成循環水通路，計算機機箱內的散熱部件、對流或熱輻射換熱單元和各半導體制冷片的制冷端與相應的一個金屬制水冷頭緊密貼合。本裝置首次將計算機散發的熱量用于加熱人體手腳等肢端部位，利用半導體制冷片的熱電制冷特性，既能提高人體在偏冷環境下的熱舒適水平，又能進一步提高計算機機箱的散熱效率。

技術領域

本發明屬于人體增溫設備技術領域，特別涉及一種以計算機散熱為熱源的人體熱舒適改善裝置。

背景技術

在冬季采暖的房間，由于冷熱空氣密度的差異，容易出現熱空氣集中在房間的上部空間，而位于房間下部空間的人員活動區溫度卻相對較低的情況，即房間內會存在垂直溫差。該問題在我國長江中下游地區廣泛使用壁掛式空調機進行采暖的建筑中尤為突出。正因如此，即使房間在冬季有空調采暖，室內人員也經常會感覺手腳冰涼，產生明顯的不舒適感。由于該問題的存在，室內人員通常需要額外的局部加熱裝置來保證人體熱舒適。

一些人體熱舒適領域的研究表明，對人體的手、腳、腿等肢端部位進行局部加熱可以有效地提高人體的熱舒適水平，這就為室內采暖溫度的降低提供了可能。降低室內采暖溫度可以減小室內外傳熱溫差，進而減少冬季建筑的采暖能耗。有學者通過建筑能耗模擬計算出室內采暖溫度每下降1℃，采暖能耗大約可以下降10％，節能潛力十分可觀。另一方面，采暖能耗的降低意味著化石能源的燃燒量減少，這將有助于緩解近年來困擾我國的霧霾問題。

長時間使用臺式計算機，尤其是使用數值計算、圖形建模、視頻播放等耗電量較大的功能時，需要對計算機內部元件比如CPU、顯卡等進行冷卻降溫，以防止這些元件出現過熱損壞的問題。目前大部分臺式機箱采用的散熱形式仍然是風冷，但隨著計算機性能的日漸提高，其對于散熱需求也越來越高，風冷散熱已經逐漸暴露出了散熱效率低、噪音大等問題，因此市面上漸漸地出現了越來越多的水冷散熱機箱。水冷散熱的實質是以冷卻液(通常為水)為媒介，將CPU、顯卡等元件的發熱量攜帶出來，以更大的換熱面積和更良好的換熱環境將這些熱量釋放到周圍的環境中。

計算機運行期間，消耗的電能最終幾乎全部會轉化為熱能，因此主機運行時的耗電功率與散熱功率大小基本相同。計算機在辦公、數據計算、游戲、播放視頻等工況下的散熱功率均在100W以上。通過相關的人體熱舒適調節模型可以計算出為滿足熱舒適需求，人的雙手、雙腳所需補充的熱量分別為10.0W和15.6W，遠小于計算機的散熱功率。因此如果能夠有效地利用計算機的散熱，將其用于對人體的局部身體部位加熱，而不是直接將其排放到環境中，則既可以降低建筑的采暖能耗，又可以提高人體的熱舒適。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種以計算機散熱為熱源的人體熱舒適改善裝置。該裝置首次將計算機散發的熱量用于加熱人體手腳等肢端部位，利用半導體制冷片的熱電制冷特性，既能夠提高人體在偏冷環境下的熱舒適水平，又能夠進一步提高計算機機箱的散熱效率。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提出的一種以計算機散熱為熱源的人體熱舒適改善裝置，其特征在于，包括水冷散熱單元、對流或熱輻射換熱單元、至少一個接觸式換熱單元；所述水冷散熱單元包括設有微型水泵的定壓水罐、多個金屬制水冷頭以及細水管，各金屬制水冷頭上均分別開設有循環水進出口；各接觸式換熱單元均分別包括半導體制冷片和取暖墊，所述半導體制冷片的散熱端與所述取暖墊緊密貼合；其中，所述定壓水罐和各金屬制水冷頭通過所述細水管依次串聯形成循環水通路，計算機機箱內的散熱部件、所述對流或熱輻射換熱單元和各所述半導體制冷片的制冷端與相應的一個所述金屬制水冷頭緊密貼合。