專利名稱：一種太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空調(diào)設(shè)備，具體地說(shuō)是利用太陽(yáng)能和半導(dǎo)體制冷/制熱模塊對(duì)室內(nèi)進(jìn)行制冷和制熱，實(shí)現(xiàn)冬暖夏涼的一種新型的太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)器，屬于太陽(yáng)能制冷與制熱技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的空調(diào)器，已經(jīng)市場(chǎng)化的基本都是采用壓縮機(jī)的常規(guī)空調(diào)器，存在使用成本高、能耗大、產(chǎn)生溫室氣體等多種問(wèn)題。目前日益加劇的能源危機(jī)以及電力緊張局面，對(duì)新型節(jié)能、環(huán)?？照{(diào)的要求越來(lái)越迫切。中國(guó)實(shí)用新型專利CN2478007公開(kāi)了一種太陽(yáng)能空氣調(diào)節(jié)機(jī)，采用半導(dǎo)體制冷器件制冷，利用太陽(yáng)能光電板產(chǎn)生直流電向半導(dǎo)體制冷塊供電，但該技術(shù)中其制冷能量是用水作為載體，通過(guò)水循環(huán)，經(jīng)能量交換器放出冷空氣，該裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。CN2594721Y公開(kāi)了采用太陽(yáng)能集熱器和氨水溶液進(jìn)行制冷和制熱的方法，該裝置不僅結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且制熱效果不理想；CN2505782Y公開(kāi)的太陽(yáng)能半導(dǎo)體冰箱，只局限于小空間的制冷問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為容易，但不適合大空間的制冷和制熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以為較大型的空間(＞4m3)進(jìn)行有效的制冷和制熱，克服目前已有的太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷裝置制冷量太少，制冷效率低以及實(shí)用性比較差等的缺陷，從而開(kāi)發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能源利用率高、性能穩(wěn)定且適用范圍廣、制冷/制熱量大的太陽(yáng)能空調(diào)設(shè)備。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)，包括設(shè)置在制冷/制熱空間內(nèi)的半導(dǎo)體制冷/制熱模塊，給半導(dǎo)體制冷/制熱模塊供直流電的供電設(shè)備，其特征在于所述的供電設(shè)備采用太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器，在該系統(tǒng)中還包括用于儲(chǔ)存多余電量的儲(chǔ)能設(shè)備以及分別與太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)能設(shè)備和半導(dǎo)體制冷/制熱模塊電連接的數(shù)控匹配器；所述的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器由多塊多晶硅電池板組成，電池板采用串連或者并聯(lián)方式；所述的半導(dǎo)體制冷/制熱模塊采用一個(gè)或并聯(lián)多個(gè)，每個(gè)模塊由固定載體和安裝在固定載體上的多個(gè)制冷/制熱單元組成。
本發(fā)明所述的每個(gè)制冷/制熱單元由半導(dǎo)體熱電堆、位于熱電堆熱端的肋片式散熱器、位于熱電堆冷端的肋片式散冷器、位于熱端散熱器和冷端散冷器之間的隔熱板以及固定在散熱器和散冷器肋片上的軸流風(fēng)扇組成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果本發(fā)明所提供的太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于擴(kuò)展且制冷制熱效果好，節(jié)能。制冷情況下，在室外溫度36℃左右的條件下，室內(nèi)溫度可以穩(wěn)定在27℃左右，制冷系數(shù)為0.4左右，大大高于目前其他半導(dǎo)體制冷0.2的制冷系數(shù)；制熱情況下，在室外溫度0℃左右的條件下，室內(nèi)溫度可以穩(wěn)定在20℃左右，供熱系數(shù)為0.6左右。如果改變制冷/制熱空間的大小，可以通過(guò)增加半導(dǎo)體制冷/制熱模塊的數(shù)量或者增加半導(dǎo)體制冷/制熱模塊里面半導(dǎo)體制冷/制熱單元的數(shù)目來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制冷量和制熱量。是一種調(diào)節(jié)靈活、結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)巧妙、有效地綜合利用熱電堆制冷和制熱功能的空調(diào)系統(tǒng)，有效克服了目前現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷裝置制冷量太少，制冷效率低，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜以及實(shí)用性比較差等缺陷，是一種可以市場(chǎng)化的太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明提供的太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明的模塊化的制冷/制熱模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明的模塊化的制冷/制熱單元結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程和最佳實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明提供的太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。該空調(diào)系統(tǒng)包括設(shè)置在制冷/制熱空間5內(nèi)的半導(dǎo)體制冷/制熱模塊4，給半導(dǎo)體制冷/制熱模塊供直流電的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器1，用于儲(chǔ)存多余電量的儲(chǔ)能設(shè)備2以及分別與太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)能設(shè)備和半導(dǎo)體制冷/制熱模塊電連接的數(shù)控匹配器3。所述的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器由多塊多晶硅電池板組成，設(shè)置于室外；電池板采用串連或者并聯(lián)方式，從而提供不同的充電電壓和系統(tǒng)工作電壓。在太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電量充足的情況下，由太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電驅(qū)動(dòng)制冷/制熱模塊對(duì)制冷/制熱空間進(jìn)行制冷或制熱，多余的電量充入儲(chǔ)能設(shè)備2；在太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電量不充足的情況下，由儲(chǔ)能設(shè)備2驅(qū)動(dòng)制冷/制熱模塊工作。數(shù)控匹配器3用于控制系統(tǒng)的電流，當(dāng)系統(tǒng)電流超過(guò)數(shù)控匹配器允許的電流時(shí)，自動(dòng)切斷電源，以保護(hù)制冷/制熱模塊；在儲(chǔ)能設(shè)備容量低于儲(chǔ)能設(shè)備額定容量的30％，或者儲(chǔ)能設(shè)備放電電壓低于額定放電電壓的70％(11V)時(shí)，自動(dòng)切斷儲(chǔ)能設(shè)備與其連接的負(fù)載，以保護(hù)儲(chǔ)能設(shè)備。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體制冷/制熱模塊采用一個(gè)或并聯(lián)多個(gè)，每個(gè)半導(dǎo)體制冷/制熱模塊由固定載體7和安裝在固定載體上的多個(gè)制冷/制熱單元6以及固定螺栓13組成。每個(gè)制冷/制熱單元包括半導(dǎo)體熱電堆8、位于熱電堆熱端的肋片式散熱器9、位于熱電堆冷端的肋片式散冷器10、位于熱端散熱器和冷端散冷器之間的隔熱板11和分別固定在散熱器和散冷器肋片上的離心式小風(fēng)扇12，散冷器和散熱器與熱電堆的結(jié)合之處用導(dǎo)熱硅膠密封并固定。肋片式散熱器和肋片式散冷器的肋片呈弧形，鋁質(zhì)，如圖2、3所示。
制冷/制熱模塊的制冷和制熱功能之間的切換由系統(tǒng)電流方向確定。通過(guò)切換太陽(yáng)能電源系統(tǒng)的電源極性，可以改變室內(nèi)模塊的制冷和制熱功能。需要制冷時(shí)，將制冷/制熱模塊的冷端切換于室內(nèi)，由該模塊里位于冷端散冷器的軸流小風(fēng)扇將冷空氣吹入室內(nèi)，從而達(dá)到快速制冷的目的；需要制熱時(shí)，將制冷/制熱模塊的熱端切換于室內(nèi)，由該模塊里位于熱端散熱器的軸流小風(fēng)扇將熱空氣吹入室內(nèi)，從而達(dá)到快速制熱的目的。
每個(gè)制冷/制熱模塊的制冷量和制熱量可以通過(guò)調(diào)整制冷/制熱模塊的制冷單元數(shù)目來(lái)調(diào)節(jié)?？梢圆捎靡粋€(gè)或并聯(lián)多個(gè)半導(dǎo)體制冷/制熱模塊來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)的制冷量和制熱量。
制冷/制熱空間可采用彩鋼板制作而成，在房體的四個(gè)壁面上部和房體的頂部預(yù)留制冷模塊的安放位置。在不需要某個(gè)安放位置的時(shí)候，可以用制作房體時(shí)預(yù)留的材料將該位置密封。在制冷量或者制熱量不足的情況下，可以通過(guò)增加每個(gè)制冷/制熱模塊里制冷單元的數(shù)目或者在未用的安放位置處增加制冷/制熱模塊的方法來(lái)解決。
本發(fā)明的工作原理如下當(dāng)需制冷時(shí)，半導(dǎo)體熱電堆8通電后，一端升溫(熱端)，一端降溫(冷端)，冷端一側(cè)位于室內(nèi)；太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器1產(chǎn)生的電量通過(guò)數(shù)控匹配器3和儲(chǔ)能設(shè)備2提供給此時(shí)的半導(dǎo)體制冷模塊4；半導(dǎo)體熱電堆8冷端的肋片式散冷器10在冷端溫度降低的影響下，溫度迅速下降，固定于冷端散冷器肋片10上軸流小風(fēng)扇12將室內(nèi)空氣從風(fēng)扇12進(jìn)口吸入，然后從肋片四周鼓出，被風(fēng)扇吸入的空氣在流過(guò)肋片散冷器10時(shí)溫度下降，冷卻后的冷空氣吹入室內(nèi)，從而達(dá)到降溫制冷效果；位于室外的肋片散熱器9和軸流小風(fēng)扇12將半導(dǎo)體熱電堆8熱端產(chǎn)生的熱量散發(fā)到室外環(huán)境；在制冷量和制冷空間所需冷負(fù)荷達(dá)到平衡后，半導(dǎo)體制冷模塊4的工作狀態(tài)趨于穩(wěn)定。
當(dāng)需制熱時(shí)，將制冷時(shí)的電流方向，原位于室內(nèi)的半導(dǎo)體熱電堆8冷端變?yōu)闊岫?，原位于室外的半?dǎo)體熱電堆熱端變?yōu)槔涠?，相?yīng)的，原位于熱端的散熱器9和位于冷端的散冷器10在制熱時(shí)變?yōu)樯⒗淦?0和散熱器9；位于室內(nèi)的散熱器的軸流風(fēng)扇12將室內(nèi)空氣從風(fēng)扇12入口吸入肋片散熱器，由肋片散熱器加熱吸入的空氣，加熱后的空氣由風(fēng)扇12鼓入室內(nèi)，從而達(dá)到制熱效果。室外的散冷器10由于溫度要高于環(huán)境溫度(在環(huán)境溫度小于2℃情況下)，也要向環(huán)境散熱。當(dāng)輸入半導(dǎo)體制熱模塊4的功率等于冷端散冷器10和熱端散熱器9散熱量的和時(shí)，半導(dǎo)體制熱模塊的工作狀態(tài)趨于穩(wěn)定，室內(nèi)溫度此時(shí)基本穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)，包括設(shè)置在制冷/制熱空間內(nèi)的半導(dǎo)體制冷/制熱模塊，給半導(dǎo)體制冷/制熱模塊供直流電的供電設(shè)備，其特征在于所述的供電設(shè)備采用太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器(1)，在該系統(tǒng)中還包括用于儲(chǔ)存多余電量的儲(chǔ)能設(shè)備(2)以及分別與太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)能設(shè)備和半導(dǎo)體制冷/制熱模塊電連接的數(shù)控匹配器(3)；所述的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器由多塊多晶硅電池板組成，電池板采用串連或者并聯(lián)方式；所述的半導(dǎo)體制冷/制熱模塊(4)采用一個(gè)或并聯(lián)多個(gè)，每個(gè)模塊由固定載體(7)和安裝在固定載體上的多個(gè)制冷/制熱單元(6)組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)制冷/制熱單元由半導(dǎo)體熱電堆(8)、位于熱電堆熱端的肋片式散熱器(9)、位于熱電堆冷端的肋片式散冷器(10)、位于熱端散熱器和冷端散冷器之間的隔熱板(11)和固定在散熱器和散冷器肋片上的軸流風(fēng)扇(12)組成。
3.按照權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的肋片式散熱器和肋片式散冷器的肋片呈弧形。
全文摘要
一種太陽(yáng)能半導(dǎo)體空調(diào)系統(tǒng)，涉及一種利用太陽(yáng)能和半導(dǎo)體制冷/制熱模塊對(duì)室內(nèi)進(jìn)行制冷和制熱的空調(diào)設(shè)備。該空調(diào)系統(tǒng)包括半導(dǎo)體制冷/制熱模塊，給半導(dǎo)體制冷/制熱模塊供電的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器，儲(chǔ)能設(shè)備以及分別與太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)能設(shè)備和半導(dǎo)體制冷/制熱模塊電連接的數(shù)控匹配器。太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器由多塊串連或并聯(lián)的多晶硅電池板組成；半導(dǎo)體制冷/制熱模塊采用一個(gè)或并聯(lián)多個(gè)，每個(gè)模塊由固定載體和多個(gè)制冷/制熱單元組成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于擴(kuò)展且制冷制熱效果好，節(jié)能。是一種調(diào)節(jié)靈活、結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)巧妙，有效克服了目前現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷裝置制冷量太少，制冷效率低，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜以及實(shí)用性比較差等缺陷。
文檔編號(hào)H01L31/058GK1587868SQ200410078138
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者李彥, 陳昌和, 金剛善, 王珍, 吳寧 申請(qǐng)人:清華大學(xué)