蒸发冷却与半导体制冷相结合的空调系统初探

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1、蒸发冷却与半导体制冷相结合的空调系统初探孙哲黄翔汪超孙铁柱文力(西安工程大学，西安710048)摘要：本文对半导体制冷的原理与研究现状做了简要介绍；分析了冷、热端温差对半导体制冷量的影响；结合实验台介绍了一种蒸发冷却与半导体制冷相结合的空调系统。对系统中半导体制冷装置的制冷系数测定进行了公式推导；初步对系统中的半导体制冷装置的性能进行了实验测试，得出实验范围内此半导制冷装置的制冷系数最大为3.3，为今后进一步研究打下基础。关键词：蒸发冷却半导体制冷温差影响ThePreliminaryExplorationFo

2、rAir-conditioningSystemofACombinationofEvaporativeCoolingAndSemiconductorRefrigerationSunZhe,HuangXiang,WangChao,SunTie-zhu,WenLi(Xi’anPolytechnicUncertainty,Xi’anchina710048)Abstract:Inthispaper,theprincipleandthecurrentstatusofsemiconductorrefrigerationare

3、brieflyintroduced.Meanwhile,thepaperconductedananalysisoftheinfluenceonthedifferencebetweenthecoldandhotsidetemperatureoftherefrigeration.Abriefintroductionoftheairconditioningsystemischaracterizedbyacombinationofevaporativecoolingandsemiconductorrefrigerati

4、on,aswellasdoingthederivationofformulafortheCOPofthesemiconductorrefrigeratingdeviceinthesystem.Preliminarytotheperformanceforsemiconductorrefrigeratingdeviceinthesystemwastested.Andexperimentalresultsshowthesemiconductorrefrigeratingdevicewithinthemaximumco

5、efficientofperformancefor3.3.Itlaysthefoundationforfurtherresearch.作者：孙哲，男，1989年6月生，在读硕士研究方向：蒸发冷却与半导体相结合的空调系统地址：710048陕西省西安市金花南路19号西安工程大学环化学院，11级11班260信箱电话：13892852027E-mail：sunzhe_hvac@163.com基金项目：西部地区利用干空气可再生能源的节能低碳型蒸发冷却空调开发与应用（项目编号：2011KTCQ01-10），陕西省科技统筹

6、创新工程计划项目，2012—2015Keywords:evaporativecooling，semiconductorrefrigeration，theeffectoftemperaturedifference0引言传统压缩式制冷存在制冷剂对环境不友好、制冷效率较低等诸多问题越来越被人们所重视。人们一直致力于研究新型的空调技术。蒸发冷却是一项利用水蒸发吸热制冷的一种环保［1］高效且经济的冷却方式。其制冷能效比较高。通过蒸发冷却技术既可以制取冷风也可以制取冷水。特别是利用直接蒸发冷却技术的蒸发式冷气机、蒸发式冷风

7、扇应用广泛。但制取出的空气、循环水的温度理论上仅能逼近被处理空气的湿球温度或露点温度，不能满足要求较高场合的需要。如果需要制取更低温度的水或空气则需要与其他技术相结合。热电制冷又称半导体制冷，主要是珀尔帖效应的应用。它是由法国科学家珀尔贴于1834年发现的。与常规的压缩式制冷相比较，具有无运动部件、体积小、重量轻、工作稳定、反[2-6]应迅速等特点。将蒸发冷却技术与半导体制冷技术结合，目的是半导体制冷将蒸发冷却的产出介质进一步降温，同时保证其较高的能效比。1半导体制冷原理与研究现状1.1半导体制冷原理当直流电通

8、过两种不同导电材料构成的回路时，会在它们的结点上产生吸热(冷端)或放热(热端)现象，这就是珀尔帖效应。它是半导体制冷的正效应。图1所示的是P型半导体元件和N型半导体元件构成的回路。当电流从N→P方向时，接头处就会吸热，形成冷端。当电流从P→N方向时，就会放热，形成热端,这就是半导体制冷的基本原理。将若干组元件组合起来，便形成了半导体制冷装置。实际上，半导体制冷的过程不仅发生珀尔帖效应，