專利名稱：一種具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用半導(dǎo)體制冷片制冷的高效空調(diào)器，屬空氣調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上的空調(diào)器絕大多數(shù)是壓縮機(jī)式的，這種空調(diào)在能耗、環(huán)保等方面存在一定的缺陷，這是由其制冷原理所決定的。半導(dǎo)體制冷是上世紀(jì)中葉發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，半導(dǎo)體制冷設(shè)備對(duì)環(huán)境無(wú)污染，但現(xiàn)有半導(dǎo)體空調(diào)器的制冷量和能效比均遜于壓縮機(jī)式空調(diào)器，極大地限制了它的推廣和應(yīng)用。從理論上講，要想提高半導(dǎo)體空調(diào)的制冷量和能效比， 只能采取以下兩種方法
1、提高半導(dǎo)體材料的優(yōu)質(zhì)系數(shù)E。制冷用半導(dǎo)體材料的質(zhì)量是用優(yōu)質(zhì)系數(shù)E的大小來(lái)衡量的，E值越大，半導(dǎo)體材料的熱電性能就越好，當(dāng)E—c 時(shí)，半導(dǎo)體的制冷系數(shù)也趨向理想循環(huán)的制冷系數(shù)。2、縮小半導(dǎo)體制冷片冷熱面的溫差ΔΤ。當(dāng)半導(dǎo)體制冷片的冷熱面的溫差ΔΤ很小時(shí)(ΔΤ < 10° C)，半導(dǎo)體的制冷效率COP會(huì)急劇上升，此時(shí)半導(dǎo)體空調(diào)的制冷效率完全有可能達(dá)到并超過(guò)傳統(tǒng)空調(diào)器。由于在短期內(nèi)大幅提高半導(dǎo)體材料優(yōu)質(zhì)系數(shù)E的可能性不大，因此，如何有效控制半導(dǎo)體制冷片的冷熱面溫差ΔΤ，以提高半導(dǎo)體空調(diào)的制冷效率就成了有關(guān)技術(shù)人員目前的主要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種半導(dǎo)體制冷片冷熱面的溫差小的具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器。本發(fā)明所稱問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，由室內(nèi)換熱器、半導(dǎo)體制冷片、冷卻塔和循環(huán)水泵組成，所述半導(dǎo)體制冷片的制冷面和散熱面上分別設(shè)有循環(huán)水的冷通道和熱通道，循環(huán)水泵驅(qū)動(dòng)冷卻塔的冷卻水沿兩條路徑循環(huán)，一路經(jīng)熱通道返回冷卻塔，一路經(jīng)冷通道和室內(nèi)換熱器返回冷卻塔，為了減小半導(dǎo)體制冷片冷熱面的溫差，冷通道和熱通道的入口或冷通道的入口與熱通道的出口位于循環(huán)路徑的同一節(jié)點(diǎn)上?！N具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，構(gòu)成中包括室內(nèi)換熱器、半導(dǎo)體制冷組件、 冷卻塔和循環(huán)水泵，所述半導(dǎo)體制冷組件由外殼和半導(dǎo)體制冷片組成，所述半導(dǎo)體制冷片的制冷面和散熱面分別與外殼圍成循環(huán)水的冷通道和熱通道，所述冷卻塔的出水口依次經(jīng)循環(huán)水泵、半導(dǎo)體制冷組件的冷通道、熱通道和室內(nèi)換熱器接冷卻塔的回水口，半導(dǎo)體制冷組件的熱通道的出口還經(jīng)水流調(diào)節(jié)閥接冷卻塔的回水口。上述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，所述半導(dǎo)體制冷片設(shè)置兩片，它們的制冷面相對(duì)，在兩半導(dǎo)體制冷片的制冷面之間設(shè)置循環(huán)水的冷通道，在兩半導(dǎo)體制冷片的散熱面上設(shè)置循環(huán)水的熱通道，兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片的熱通道相互連通。
上述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，構(gòu)成中還包括空氣循環(huán)裝置，所述空氣循環(huán)裝置由氣氣換熱器和鼓風(fēng)機(jī)組成，所述氣氣換熱器的冷風(fēng)進(jìn)口與冷卻塔上部開(kāi)口對(duì)接， 冷風(fēng)出口和新鮮空氣入口接大氣，新鮮空氣出口接室內(nèi)；所述鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與室內(nèi)連接， 出風(fēng)口與冷卻塔側(cè)壁上位于塔內(nèi)填料下方的進(jìn)風(fēng)口連接。上述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，所述氣氣換熱器還可以由冷卻塔分流蓋來(lái)替代，所述冷卻塔分流蓋的側(cè)部設(shè)置有兩個(gè)排風(fēng)口，一個(gè)排風(fēng)口接室內(nèi)而且在其與室內(nèi)的連接管路上設(shè)置有新風(fēng)閥，另一個(gè)排風(fēng)口接大氣并設(shè)置有閘門。上述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，所述氣氣換熱器為列管式、板式或熱管式。本發(fā)明將半導(dǎo)體制冷片的冷通道和熱通道的入口或冷通道的入口與熱通道的出口設(shè)置在冷卻水循環(huán)路徑的同一節(jié)點(diǎn)上，使冷通道和熱通道的入口等溫或冷通道的入口與熱通道的出口等溫，保證了半導(dǎo)體制冷片的冷熱面的溫差ΔΤ<10° C，從而大大提高了半導(dǎo)體空調(diào)的制冷效率。冷卻塔利用水的蒸發(fā)使循環(huán)水冷卻，提高了空調(diào)裝置的能效比。將冷通道設(shè)置在兩個(gè)熱通道之間，可有效降低冷通道的冷量損失，改善制冷效果。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。圖1是制冷組件的冷通道與熱通道入口等溫的室內(nèi)循環(huán)半導(dǎo)體空調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖2是制冷組件的熱通道出口與冷通道入口等溫的室內(nèi)循環(huán)半導(dǎo)體空調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖3是制冷組件的冷通道與熱通道入口等溫的新鮮空氣半導(dǎo)體空調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是制冷組件的熱通道出口與冷通道入口等溫的新鮮空氣半導(dǎo)體空調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖5是制冷組件的冷通道與熱通道入口等溫的部分新鮮空氣半導(dǎo)體空調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖6是制冷組件的熱通道出口與冷通道入口等溫的部分新鮮空氣半導(dǎo)體空調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖7是內(nèi)置單層半導(dǎo)體制冷片的半導(dǎo)體制冷組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是內(nèi)置雙層半導(dǎo)體制冷片的半導(dǎo)體制冷組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是半導(dǎo)體制冷系數(shù)ε與溫差A(yù)t之間的關(guān)系圖10是在空氣焓濕圖上表示的新鮮空氣進(jìn)入半導(dǎo)體空調(diào)器中在制冷過(guò)程中空氣狀態(tài)變化情況；
圖中各標(biāo)號(hào)為
1、室內(nèi)換熱器，2、半導(dǎo)體制冷組件，3、冷卻塔，4、水流調(diào)節(jié)閥，5、循環(huán)水泵，6、鼓風(fēng)機(jī)， 7、填料，8、送風(fēng)機(jī)，9、氣氣換熱器，10、冷卻塔分流蓋，11，閘門，12、新風(fēng)閥，13、熱通道，14、 半導(dǎo)體制冷片，15、冷通道，16、外殼。
具體實(shí)施例方式半導(dǎo)體制冷片14的外部設(shè)置一個(gè)外殼16，由半導(dǎo)體制冷片14外殼16構(gòu)成半導(dǎo)體制冷組件2，二者之間圍成冷卻水的冷通道15和熱通道13。在圖8中，兩個(gè)熱通道13可以在外殼16內(nèi)部連通，也可以通過(guò)外部管路連通。本發(fā)明可以有下面幾種工作模式 一、室內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)。1、冷通道的入口與熱通道的入口等溫。參看圖1，由冷卻塔2下來(lái)的冷水，經(jīng)循環(huán)水泵5分成兩路，分別流過(guò)半導(dǎo)體制冷組件2的冷通道和熱通道。流過(guò)熱通道的水帶走半導(dǎo)體制冷片的發(fā)熱量并進(jìn)入冷卻塔3的回水口。流過(guò)冷通道的水被半導(dǎo)體制冷片降溫后進(jìn)入室內(nèi)換熱器1，通過(guò)室內(nèi)換熱器1冷卻室內(nèi)的熱空氣，然后也回到冷卻塔2。水流調(diào)節(jié)閥4用于調(diào)節(jié)冷通道和熱通道內(nèi)水的流量比。 送風(fēng)機(jī)8用于促進(jìn)室內(nèi)冷風(fēng)的循環(huán)。冷卻塔內(nèi)的填料7可以是塑料、金屬、高分子木漿纖維等，也可以采用噴霧、而不再使用填料。2、熱通道的出口與冷通道的入口等溫。參看圖2，由冷卻塔2下來(lái)的冷水，經(jīng)循環(huán)水泵5后全部流過(guò)半導(dǎo)體制冷組件2的熱通道，水從熱通道出來(lái)后再分成兩路，一路流向冷卻塔2，另一路先經(jīng)冷通道降溫后再進(jìn)入室內(nèi)換熱器1冷卻室內(nèi)的熱空氣，最后回到冷卻塔2。水流調(diào)節(jié)閥4用于調(diào)節(jié)冷通道內(nèi)水的流量。二、100%新鮮空氣進(jìn)入室內(nèi)系統(tǒng)。1、冷通道的入口與熱通道的入口等溫。參看圖3，該空調(diào)器的水循環(huán)系統(tǒng)與圖1完全一樣，不同的是空氣循環(huán)系統(tǒng)，空氣循環(huán)路徑為室內(nèi)空氣一冷卻塔2—通向室外；室外空氣一氣氣換熱器9—室內(nèi)換熱器 1 —室內(nèi)。氣氣換熱器9有多種形式，如列管式、板式、熱管式等。其特點(diǎn)是氣與氣通過(guò)金屬壁面過(guò)熱管工質(zhì)傳遞熱量，而不直接接觸。此處的冷卻塔既可提供冷水，又可提供冷氣。制冷過(guò)程中空氣狀態(tài)變化情況如圖10所示室內(nèi)空氣狀態(tài)A，在冷卻塔中沿著等焓線降溫到狀態(tài)C，與室外空氣狀態(tài)B進(jìn)行熱交換，按等濕線升溫或降溫；室外空氣由狀態(tài)B —狀態(tài)E， 進(jìn)入室內(nèi)，冷卻塔的冷氣由狀態(tài)C —狀態(tài)D，排至室外。具體實(shí)施時(shí)，氣氣換熱器9與室內(nèi)的連接管路內(nèi)應(yīng)設(shè)置有空氣強(qiáng)制循環(huán)裝置。2、熱通道的出口與冷通道的入口等溫。參看圖4，該空調(diào)器的水循環(huán)系統(tǒng)與圖2完全一樣，空氣循環(huán)系統(tǒng)與圖3完全一樣。三、部分(0 50%)新鮮空氣進(jìn)入室內(nèi)系統(tǒng)。1、冷通道的入口與熱通道的入口等溫。參看圖5，該空調(diào)器的水循環(huán)系統(tǒng)與圖1完全一樣，不同的是空氣循環(huán)系統(tǒng)，空氣循環(huán)路徑為
通過(guò)閘門11和新風(fēng)閥12控制新鮮空氣進(jìn)入室內(nèi)的百分?jǐn)?shù)(0 50%)。其特點(diǎn)是冷卻塔的冷氣與室外空氣混合后進(jìn)入室內(nèi)換熱器。
2、熱通道的出口與冷通道的入口等溫。
參看圖6，該空調(diào)器的水循環(huán)系統(tǒng)與圖2完全一樣，空氣循環(huán)系統(tǒng)與圖5完全一樣。
權(quán)利要求
1.一種具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，它由室內(nèi)換熱器(1)、半導(dǎo)體制冷片、冷卻塔(3)和循環(huán)水泵(5)組成，所述半導(dǎo)體制冷片(14)的制冷面和散熱面上分別設(shè)有循環(huán)水的冷通道(15)和熱通道(13)，循環(huán)水泵(5)驅(qū)動(dòng)冷卻塔(3)的冷卻水沿兩條路徑循環(huán)，一路經(jīng)熱通道(13)返回冷卻塔(3)，一路經(jīng)冷通道(15)和室內(nèi)換熱器(1)返回冷卻塔 (3)，冷通道(15)和熱通道(13)的入口或冷通道(15)的入口與熱通道(13)的出口位于循環(huán)路徑的同一節(jié)點(diǎn)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，所述半導(dǎo)體制冷片(14)設(shè)置兩片，它們的制冷面相對(duì)，在兩半導(dǎo)體制冷片(14)的制冷面之間設(shè)置循環(huán)水的冷通道(15)，在兩半導(dǎo)體制冷片(14)的散熱面上設(shè)置循環(huán)水的熱通道(13)，兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片(14)的熱通道(13)相互連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，構(gòu)成中還包括空氣循環(huán)裝置，所述空氣循環(huán)裝置由氣氣換熱器(9)和鼓風(fēng)機(jī)(6)組成，所述氣氣換熱器 (9)的冷風(fēng)進(jìn)口與冷卻塔(3)上部開(kāi)口對(duì)接，冷風(fēng)出口和新鮮空氣入口接大氣，新鮮空氣出口接室內(nèi)；所述鼓風(fēng)機(jī)(6)的進(jìn)風(fēng)口與室內(nèi)連接，出風(fēng)口與冷卻塔(3)側(cè)壁上位于塔內(nèi)填料 (7)下方的進(jìn)風(fēng)口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，所述氣氣換熱器 (9)還可以由冷卻塔分流蓋(10)來(lái)替代，所述冷卻塔分流蓋(10)的側(cè)部設(shè)置有兩個(gè)排風(fēng)口，一個(gè)排風(fēng)口接室內(nèi)而且在其與室內(nèi)的連接管路上設(shè)置有新風(fēng)閥(12)，另一個(gè)排風(fēng)口接大氣并設(shè)置有閘門(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，所述氣氣換熱器 (9)為列管式、板式或熱管式。
6.一種具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，它包括室內(nèi)換熱器(1)、半導(dǎo)體制冷組件(2 )、冷卻塔(3 )和循環(huán)水泵(5 )，所述循環(huán)水泵(5 )的進(jìn)水口接冷卻塔(3 )的出水口， 所述半導(dǎo)體制冷組件(2)由外殼(16)和半導(dǎo)體制冷片(14)組成，所述半導(dǎo)體制冷片(14) 的制冷面和散熱面分別與外殼(16)圍成循環(huán)水的冷通道(15)和熱通道(13)，所述冷通道 (15)的入口接循環(huán)水泵(5)的出水口，出口經(jīng)室內(nèi)換熱器(1)接冷卻塔(3)的回水口，所述熱通道(13)的入口經(jīng)水流調(diào)節(jié)閥(4)接循環(huán)水泵(5)的出水口，出口接冷卻塔(3)的回水
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，所述半導(dǎo)體制冷組件(2)內(nèi)的半導(dǎo)體制冷片(14)設(shè)置兩片，它們的制冷面相對(duì)且與外殼(16)圍成循環(huán)水的冷通道(15)，兩半導(dǎo)體制冷片(14)的散熱面分別與外殼(16)圍成兩個(gè)循環(huán)水的熱通道 (13)，兩個(gè)循環(huán)水熱通道(13)內(nèi)部連通或通過(guò)外部管路連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，構(gòu)成中還包括空氣循環(huán)裝置，所述空氣循環(huán)裝置由氣氣換熱器(9)和鼓風(fēng)機(jī)(6)組成，所述氣氣換熱器 (9)的冷風(fēng)進(jìn)口與冷卻塔(3)上部開(kāi)口對(duì)接，冷風(fēng)出口和新鮮空氣入口接大氣，新鮮空氣出口接室內(nèi)；所述鼓風(fēng)機(jī)(6)的進(jìn)風(fēng)口與室內(nèi)連接，出風(fēng)口與冷卻塔(3)側(cè)壁上位于塔內(nèi)填料 (7)下方的進(jìn)風(fēng)口連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，所述氣氣換熱器 (9)還可以由冷卻塔分流蓋(10)來(lái)替代，所述冷卻塔分流蓋(10)的側(cè)部設(shè)置有兩個(gè)排風(fēng)口，一個(gè)排風(fēng)口接室內(nèi)而且在其與室內(nèi)的連接管路上設(shè)置有新風(fēng)閥(12)，另一個(gè)排風(fēng)口接大氣并設(shè)置有閘門(11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，其特征是，所述氣氣換熱器 (9)為列管式、板式或熱管式。
全文摘要
一種具有高制冷效率的半導(dǎo)體空調(diào)器，它由室內(nèi)換熱器、半導(dǎo)體制冷片、冷卻塔和循環(huán)水泵組成，所述半導(dǎo)體制冷片的制冷面和散熱面上分別設(shè)有循環(huán)水的冷通道和熱通道，循環(huán)水泵驅(qū)動(dòng)冷卻塔的冷卻水沿兩條路徑循環(huán)，一路經(jīng)熱通道返回冷卻塔，一路經(jīng)冷通道和室內(nèi)換熱器返回冷卻塔，為了減小半導(dǎo)體制冷片冷熱面的溫差，冷通道和熱通道的入口或冷通道的入口與熱通道的出口位于循環(huán)路徑的同一節(jié)點(diǎn)上。本發(fā)明通過(guò)合理設(shè)置半導(dǎo)體制冷片的冷熱通道接口在水循環(huán)路徑上的位置，使冷通道和熱通道的入口等溫或冷通道的入口與熱通道的出口等溫，減小了半導(dǎo)體制冷片的冷熱面的溫差，從而大大提高了半導(dǎo)體空調(diào)的制冷效率。
文檔編號(hào)F24F5/00GK102162659SQ201110149290
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者王恒月 申請(qǐng)人:王恒月, 陳樹(shù)山