本发明公开了一种使用TEC耦合环路热管及其控温方法，包括储液器、蒸发器、第一半导体制冷器、第二半导体制冷器、热源板和铜条；所述储液器设置于所述蒸发器上表面，所述蒸发器设置于所述热源板上表面；所述第一半导体制冷器和第二半导体制冷器分别安装在蒸发器两侧，第一半导体制冷器和第二半导体制冷器均有两个连接端：一个连接端安装在紧靠蒸发器一侧的热源板上，另一个连接端通过铜条连接至储液器的顶盖；所述第一半导体制冷器和第二半导体制冷器串联；通过改变施加在TEC制冷器上的电压大小和极性控制TEC的功率和极性。既可以实现环路热管的快速启动，又可以进一步提高环路热管的运行效率，同时可以进一步降低环路热管系统的工作温度。