CN102168872A

CN102168872A - 低碳空调

Info

Publication number: CN102168872A
Application number: CN2011101137563A
Authority: CN
Inventors: 宋志鹏; 吴长贵
Original assignee: Nantong Vocational College
Current assignee: Nantong Vocational College
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2011-08-31

Abstract

本发明公开了一种低碳空调，该低碳空调包括电源装置、制冷/热装置以及散热装置，其中该制冷/热装置、该散热装置与该电源装置连接，制冷/热装置包括热电半导体制冷组件。本发明的低碳空调具有以下优点：低耗能(无压缩机)、超静音(无室外机)、便于携带(以12伏直流电源供电)、安全(全电路低于人体安全电压)、适合恶劣环境工况，-40～60℃环境下可不间断运；超低量用电，节能环保。

Description

低碳空调

技术领域

本发明涉及制冷/热领域，尤其涉及一种低碳空调。

背景技术

低碳，英文为low carbon，意指较低的温室气体(二氧化碳为主)排放。

随着世界工业经济的发展、人口的剧增和生产生活方式的无节制，世界气候面临越来越严重的问题，二氧化碳排放量越来越大，地球臭氧层正遭受前所未有的危机，全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全，人类曾经引以为豪的高速增长或膨胀的GDP也因为环境污染、气候变化而大打折扣。现如今，低碳的概念被大面积的运用到家电方面，很多厂商针对低碳领域推出了众多低碳家电，其中水空调在生活中应用广泛。

水空调又被称为水冷式空调，使用地下水做为循环，地下15米左右的水温通常是18度左右，夏天里用水泵把水抽上来，经过室内的风机盘管来达到制冷目的，回水经管道流回地下。冬天这样循环可以达到制热目的。

现有的这种水冷式空调，通常能耗较高、噪声大、不便于携带，而且安全性较差，不适合恶劣环境使用，另外其用电量也较大。

因此，需要提供一种低碳空调以解决上述问题。

发明内容

为了解决该问题，本发明公开了一种低碳空调，所述低碳空调包括电源装置、制冷/热装置以及散热装置，其中所述制冷/热装置、所述散热装置与所述电源装置连接，所述制冷/热装置包括热电半导体制冷组件。

较佳地，所述低碳空调还包括温度显示装置。

较佳地，所述电源装置包括制冷/热片电流输出部分、散热装置输出部分和温度传感器，所述制冷/热装置包括制冷/热片和风扇，所述散热装置包括水冷散热部分和风扇散热部分，所述温度显示装置包括显示设备和传感器。

较佳地，所述电源装置为电控箱，所述制冷/热装置包括制冷/热片和风扇，所述制冷/热装置包括水冷散热装置和风扇散热装置，

较佳地，所述低碳空调还包括外壳、出风口和控制面板，所述出风口和所述控制面板设置在所述低碳空调的正面。

较佳地，所述低碳空调还包括隔热层和过滤网。

较佳地，所述隔热层设置在所述制冷/热片和所述风扇散热装置之间

较佳地，所述低碳空调还包括温控装置和远程遥控装置。

较佳地，所低碳空调进一步包括报警和自动纠错装置。

本发明的低碳空调具有以下优点：低耗能(无压缩机)、超静音(无室外机)、便于携带(以12伏直流电源供电)、安全(全电路低于人体安全电压)、适合恶劣环境工况，-40～60℃环境下可不间断运；超低量用电，节能环保。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的低碳空调的框图；

图2是根据本发明一个实施例的低碳空调的内部结构示意图；

图3是图2所示的低碳空调的正面示意图；

图4是根据本发明一个实施例的低碳空调的制冷量Q、输入功率W、制冷系数ε随电流I的变化曲线图；

图5是蓄冷介质与热端温差分别为ΔT1＝1℃、ΔT2＝3℃、ΔT3＝5℃情况下，制冷量Q、输入功率W、制冷系数ε随电流I变化曲线图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

以下参考附图对本发明的实施例做出详细描述。

参考图1，是根据本发明一个实施例的低碳空调100的框图。低碳空调100包括电源装置110、制冷/热装置120、散热装置130以及温度显示装置140，其中制冷/热装置120、散热装置130、温度显示装置140都与电源装置110连接，制冷/热装置120包括热电半导体制冷组件。电源装置110向制冷/热装置120、散热装置130、温度显示装置140提供电源，使得制冷/热装置可以制冷/热、散热装置进行散热以及温度显示装置140进行温度显示。

可以理解的是，上述的温度显示装置140并非必须设置的，在一个实施例中可以省略该温度显示装置140。

进一步的，上述的电源装置110包括制冷/热片电流输出部分111、散热装置输出部分112和温度传感器113。制冷/热装置120包括制冷/热片121和风扇122。散热装置130包括水冷散热部分131和风扇散热部分132。温度显示装置140包括显示设备141和传感器142。制冷/热片电流输出部分111与制冷/热装置120连接，用以向其输出电能。散热装置输出部分112与散热装置130连接，用以向其输出电能。

进一步参考图2，是根据本发明一个实施例的低碳空调200的内部结构示意图。同时参考图3，是图2所示的低碳空调200的正面示意图。低碳空调200包括电控箱210、温度传感器213、制冷/热片221、风扇222、水冷散热装置231、风扇散热装置232、外壳250、出风口251和控制面板252，制冷/热片221、风扇222、风扇散热装置232都与电控箱210电连接。出风口251和控制面板252设置在所低碳空调200的正面。可以理解的是，图2中所述的低碳空调200是以图1中的框图为依据的。例如，电控箱210相当于电源装置110，制冷/热片221和风扇222相当于制冷/热装置120，水冷散热装置231和风扇散热装置232相当于散热装置130。为了简洁，在图2中未示出图1中的温度显示装置。

图2所示的低碳空调200还包括隔热层260、过滤网270。所述隔热层260设置在制冷/热片221和风扇散热装置232之间。

下面详细描述本发明的低碳空调的电源装置和制冷/热装置。

电源装置：

电源装置可以是直流稳压电源，其由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。

其中：

(1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变化由变压器的副边电压确定。

(2)整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。

(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

(4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

制冷/热装置：

制冷/热装置中的制冷/热片的材料用热电半导体制冷组件，帕尔贴。因为热电半导体制冷组件分为两面，当电流通过热电偶时，其中一个结点散发热而另一个结点吸收热，热电半导体制冷组只是起到导热作用，本身不会产生冷。半导体体制冷组件由N型半导体和P型半导体组成。N型材料有多余的电子，有负温差电势。P型材料电子不足，有正温差电势；当电子从P型穿过结点至N型时，结点的温度降低，其能量必然增加，而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。相反，当电子从N型流至P型材料时，结点的温度就会升高。半导体元件可以用各种不同的连接方法来满足使用者的要求。把一个P型半导体元件和一个N型半导体元件联结成一对热电偶，接上直流电源后，在接头处就会产生温差和热量的转移。在上面的接头处，电流方向是从N至P，温度下降并且吸热，这就是冷端；而在下面的一个接头处，电流方向是从P至N，温度上升并且放热，因此是热端。因此是半导体致冷片由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N/P之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最后由两片陶瓷片像夹心饼干一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好。

双层制冷片是采用了底层片对上层片吸热的原理制作成的，所以为了更好的使上层的冷面有一个最低的温度，上下两层是采用了不等的粒子对。

另外，本发明的低碳空调还可以包括温控装置和远程遥控装置，进一步还可以包括设置报警和自动纠错装置。

制冷试验结果：

参考图4，是根据本发明一个实施例的低碳空调的制冷量Q、输入功率W、制冷系数ε随电流I的变化曲线图。本实验研究水冷***在不同电流下，热电堆的制冷量Q、输入功率W及制冷系数ε的变化趋势，同时验证以等功率状态作为工作状态的适用性。在室温为30℃、冷端盘管中冷冻水流量为36kg/h的实验条件下，通过测冷端进出口温差求得制冷量Q，测输入电流、输入电压计算输入功率W，制冷量Q、输入功率W、制冷系数ε随电流I的变化如图4所示。

从图4中可以看出，在水冷情况下，热电堆的工作性能与理论中的描述基本一致，其制冷效率与热电堆的输入电流密切相关。电流太小，制冷功率不够；电流太大，焦耳热增加，加重制冷负荷。在Q_max状态，最大制冷量可达180W，每个热电堆的制冷量30W，为最大制冷量的60％，但此时的制冷系数ε却很小；而在ε_max状态时的电流IO很小，实验中无法测量该电流下的Q、ε值，所以无法确定ε_max状态时的电流Io，从曲线趋势上看，此状态下制冷量Q很小。按等功率状态设计理论，取曲线Q与W的交点E作为理想工作状态，在此状态下，IE＝219A，ε＝1，QE＝170W，每个热电堆的制冷量为最大制冷量的55％；如果取I＝216A，则Q＝155W，ε＝112，这时每个热电堆的制冷量恰为最大制冷量的50％，取I＝210A时，则Q＝120W，ε＝1165，每个热电堆的制冷量为最大制冷量的40％，这是一种倾向于获得较大制冷系数的设计，实验结果与设计基本一致。

参考图5，是蓄冷介质与热端温差分别为ΔT1＝1℃、ΔT2＝3℃、ΔT3＝5℃情况下，制冷量Q、输入功率W、制冷系数ε随电流I变化曲线图。本实验研究风冷***在不同电流电压下，使同质量的水产生相同温差变化时热电堆的制冷量Q、输入功率W、制冷系数ε的变化趋势。实验测得在蓄冷介质与热端温差分别为ΔT1＝1℃、ΔT2＝3℃、ΔT3＝5℃情况下，Q、W、ε随电流I变化曲线，如图5所示。

从图中可以看出，在同一温差ΔT下，制冷系数ε、制冷量Q、输入功率W随电流I变化趋势与水冷实验相似。即***工作时存在Q_max状态，该状态下的工作电流Im为310A左右；而由于在ε_max状态时的电流IO很小，实验中无法测量该电流所对应的制冷量Q、制冷系数ε等，所以无法确定ε_max状态时的电流IO；输入功率W随电流I的增大而不断增大，并不具有极大值。在同一电流电压下，制冷量Q、制冷系数ε随温差ΔT的增大而减小；输入功率W保持不变，与温差ΔT无关。由此可知，要提高***制冷效率增大制冷量Q，须尽量减小冷热端温差ΔT，即做好热端散热

从上述的实验分析来看就说明了水冷***的优越性。就热端散热方式而言，水冷散热效率高于强迫风冷散热；热端换热散热面积越大，换热系数越大，当热端换热系数一定时，工作电流的选取存在一最佳值。工作电流设定根据不同的需要和使用倾向，有ε_max、Q_max、E、S四种状态可以作为设计依据。按等功率状态设计理论，取曲线Q与W的交点E作为理想工作状态。在此状态下，IE＝219A，ε＝1，QE＝170W，每个热电堆的制冷量为最大制冷量的55％；取I＝210A时，则Q＝120W，ε＝1165，每个热电堆的制冷量为最大制冷量的40％，这是一种倾向于获得较大制冷系数的设计。实验结果与设计设想基本一致。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种低碳空调，其特征在于，所述低碳空调包括电源装置、制冷/热装置以及散热装置，其中所述制冷/热装置、所述散热装置与所述电源装置连接，所述制冷/热装置包括热电半导体制冷组件。

2.根据权利要求1所述的低碳空调，其特征在于：所述低碳空调还包括温度显示装置。

3.根据权利要求2所述的低碳空调，其特征在于：所述电源装置包括制冷/热片电流输出部分、散热装置输出部分和温度传感器，所述制冷/热装置包括制冷/热片和风扇，所述散热装置包括水冷散热部分和风扇散热部分，所述温度显示装置包括显示设备和传感器。

4.根据权利要求1所述的低碳空调，其特征在于：所述电源装置为电控箱，所述制冷/热装置包括制冷/热片和风扇，所述制冷/热装置包括水冷散热装置和风扇散热装置。

5.根据权利要求4所述的低碳空调，其特征在于：所述低碳空调还包括外壳、出风口和控制面板，所述出风口和所述控制面板设置在所述低碳空调的正面。

6.根据权利要求5所述的低碳空调，其特征在于：所述低碳空调还包括隔热层和过滤网。

7.根据权利要求6所述的低碳空调，其特征在于：所述隔热层设置在所述制冷/热片和所述风扇散热装置之间。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的低碳空调，其特征在于：所述低碳空调还包括温控装置和远程遥控装置。

9.根据权利要求3-7中任一项所述的低碳空调，其特征在于：所低碳空调进一步包括报警和自动纠错装置。