半导体制冷用于房间空调器的节能性探究.pdf

半导体制冷技术是一种新兴的空调制冷方式，相较于传统的压缩机制冷，它具有无运动部件、体积小、噪音低、响应快速、稳定性好等优势。这种技术主要基于热电效应，尤其是帕尔贴效应来实现制冷。帕尔贴效应是指当不同类型的导体（如P型和N型半导体材料）组成回路并通电时，接头处会产生吸热或放热现象，从而形成温差。半导体制冷装置通常由多个热电偶（TE制冷片）组成，通过串联或并联来调整制冷量。 在实际应用中，选择适合的TE制冷片至关重要。例如，Marlow公司的产品在温差小的情况下能效较高，且需要保证其工作在空调系统原有能效比（COP）之上。在空调系统COP为3.7的情况下，选取TE制冷片时，应考虑其在特定热端温度（如50摄氏度）、温差（约5摄氏度）和电流（1.6安培、电压3伏特）下的热负荷（约20瓦特），以确保整体制冷量达到200瓦特左右，这通常需要10片制冷片。 换热器设计是半导体制冷空调系统的关键环节。采用微通道平行流扁管换热器，能够与TE制冷片有效接触并进行热交换，制冷剂经过换热器的过冷段，温度进一步降低，提升过冷度约5摄氏度。此外，TE制冷片的性能受电流大小影响，电流越大，制冷效果和功率随之增强，但能效比可能下降。通过调节电流，可以控制制冷片的冷端和热端温度，从而改变制冷量和温差。 实验数据分析表明，输入电流的增加会提高TE制冷量，但能效比会降低。例如，电流从0.6安培增加到1.5安培，制冷量从70瓦提升到130瓦，但能效比从6.25下降到2.17。此外，直流供电电流的变化会影响TE冷热端的温度和温差，随着电流增大，热端温度上升，冷端温度下降，两者温差增大。 半导体制冷技术在房间空调器中的应用具有显著的节能潜力，但需要通过优化TE制冷片的选择、换热器设计以及电流控制，以实现高效和节能的制冷效果。未来，随着半导体材料性能的提升和技术的进一步发展，这种技术有望在空调领域发挥更大的作用，为环保和节能提供新的解决方案。