CN104534582A - 半导体热电空调热水器 - Google Patents

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Abstract

半导体热电空调热水器：输入1份电能在半导体热电元件的制冷端面产生1.5份冷量，通过垂直空气侧翅片冷却、降温被送风机驱动而向下流经的室内回风，以实现空调功能。依据能量守恒定律而在制热端面产生2.5份热量，通过热水箱侧壁和垂直热水侧翅片加热、升温因虹吸作用而向上流经的热水，并由热水箱外侧隔热材料保温；使用时冷水从进水口进入热水箱，加热后热水则从出水口流出热水箱，从而实现热水功能。其空调+热水能效比高达4。

Description

半导体热电空调热水器
(一)技术领域
本发明涉及利用半导体热电元件的制冷、制热原理，实现空调+热水双功能的技术领域。
(二)背景技术
半导体热电制冷冰箱：设有多组半导体热电元件，将其制冷量通过换热器释放于冷藏箱内，其外部由保温材料隔热，以确保冷藏温度；将其制热量通过换热器释放于环境空气。由于无需制冷剂和压缩机，且对制造工艺要求较低，因此符合节能与环保要求。
电热水器：通过电热棒而将电能直接转换为热能，并向热水箱内热水释放，其外部由保温材料隔热，以确保热水温度。
综上所述，现有半导体热电制冷冰箱和电热水器的缺点如下：
1、半导体热电元件在制冷过程中，由输入电能转换为制冷量的能效比较低，通常只有1左右；且制热量释放环境而浪费了热能。因此形成的产品难以全面推广。
2、电热水器考虑电热转化效率以及保温损失，输入的每份电能最终只有50％-98％转化为实际利用热能，因此其能效比较低，不符合现代社会对节能、环保的要求。
(三)发明内容
针对上述问题本发明目的：是要综合现有半导体热电制冷冰箱和电热水器等各自产品的优点，改进其不足之处；提供一种结构简单、成本低廉、安全可靠、能效提高、安装方便的新型双功能半导体热电空调+热水器。
本发明采用的技术方案，即半导体热电空调+热水器如附图1和附图2所示，其中：1-半导体热电元件；2-空气侧翅片；3-热水箱；4-热水侧翅片；5-进水口；6-出水口；7-隔热材料；8-空气侧通道；9-热水侧热虹吸通道；10-送风机；11-过滤网；12-导流叶片；13-外壳。
按照附图1和附图2所示的半导体热电空调+热水器：设有多组并联的半导体热电元件1，夹设于空气侧翅片2与热水箱3侧壁及热水侧翅片4之间；热水箱3的下部设有进水口5，其上部设有出水口6，其外侧设有隔热材料7，隔热材料7外侧设有外壳13；所述空气侧翅片2周围设有空气侧通道8；所述热水侧翅片4周围设有热水侧热虹吸通道9；所述空气侧通道8的进风口设有送风机10；所述送风机10的进风口设有过滤网11；所述空气侧通道8的出风口设有导流叶片12。
本发明空调+热水双功能运行的工作原理结合附图1和附图2说明如下：多组并联的半导体热电元件1接通电源时利用半导体热电原理，每输入1份电能而在每组半导体热电元件1的两侧分别出现制冷端面和制热端面；其中制冷端面产生的1.5份冷量在空气侧通道8内，通过垂直布置的空气侧翅片2冷却、降温被送风机10驱动而向下流经的室内回风；该回风从送风机10的进口流经过滤网11，在空气侧通道8的出口流经导流叶片12，以实现空调功能；依据能量守恒定律而在制热端面产生的2.5份热量在热水侧热虹吸通道9内，通过热水箱3侧壁及垂直布置的热水侧翅片4加热、升温因虹吸作用而向上流经的热水，并由热水箱3外侧的隔热材料7保温，使用时冷水从进水口5进入热水箱3，而加热后热水从出水口6流出热水箱3，从而实现热水功能；本发明空调+热水能效比达到4。
与现有半导体热电制冷冰箱和电热水器技术相比较，本发明技术优势如下：
1、高效实现空调+热水双功能：空调+热水运行时，半导体热电元件每输入1份电能，在输出1.5份制冷量以实现空调功能的同时，还输出2.5份制热量以实现热水功能，从而空调+热水能效比达到4；不仅相比电热水器的电热转化效率提高到2.5倍，而且额外提供了1.5份空调冷量，因此符合现代社会对节能、环保的迫切要求。
2、电气安全：半导体热电元件所需直流电压较低，从而比电热水器更加安全可靠。
3、绿色环保：设备无需制冷剂，既避免破坏大气臭氧层，又避免产生大气温室效应。
4、无极调节：由于无极调节半导体热电元件开关电源的输入功率，因此避免使用时段内的不必要启停。
5、可靠性：设备省略压缩机、循环泵、冷却风机等机械运动部件，使其无磨损、无需润滑油及其回油控制，核心半导体热电元件已通过20万小时抗老化试验，按平均工作时间换算，可安全使用30年，从而提高设备可靠性。
6、低噪音：由于省略机械运动部件，可大幅降低设备噪音。
7、降低启动电流：由于半导体热电元件无需克服设备的启动惯性，因此大幅降低启动电流。
8、电磁兼容：设备无变频器，因此无电磁干扰，无需电磁抑制装置；在电磁干扰要求较高场合如通讯、电站、电视、广播、计算、监控、精密实验室等行业，均可安全放心使用。
9、经济性：设备初投资和运行费用较低，使用周期较长。
本发明输入1份电能在半导体热电元件的制冷端面产生1.5份冷量，通过垂直空气侧翅片冷却、降温被送风机驱动而向下流经的室内回风，以实现空调功能。依据能量守恒定律而在制热端面产生2.5份 热量，通过热水箱侧壁和垂直热水侧翅片加热、升温因虹吸作用而向上流经的热水，并由热水箱外侧隔热材料保温；使用时冷水从进水口进入热水箱，加热后热水则从出水口流出热水箱，从而实现热水功能。其空调+热水能效比高达4。
(四)附图说明
下面结合附图和具体实施方式，进一步说明本发明。
附图1是本发明半导体热电空调+热水器结构的立切面示意图。
附图2是本发明半导体热电空调+热水器结构的横切面示意图。
(五)具体实施方式
按照附图1和附图2所示，本发明提出的2.5kW制热量+1.5kW制冷量的半导体热电空调+热水器实施例中，设有8组并联的方形(宽100mm)×(长100mm)×(厚10mm)板状半导体热电元件1，其总输入电功率1kW，被螺钉、螺母紧密夹设于空气侧翅片2与热水箱3侧壁和热水侧翅片4之间；(直径300mm)×(长1200mm)热水箱3的下部设有直径10mm内螺纹铜管进水口5，其上部设有直径10mm内螺纹铜管出水口6，其外侧设有厚30mm的PE隔热材料7；隔热材料7外侧设有厚0.8mm镀锌铁皮外壳13；所述片距3.0mm的铝材空气侧翅片2周围设有直径130mm半圆柱状空气侧通道8；所述片距3.0mm的不锈钢热水侧翅片4周围设有直径130mm半圆柱状热水侧热虹吸通道9；所述空气侧通道8的进风口设有风量550m3／h、风压200mmPa的送风机10；所述送风机10的进风口设有不锈钢过滤网11；所述空气侧通道8的出风口设有导流叶片12。
本发明实施例，在室内空气温度27℃和热水温度43℃时，可实现空调额定制冷量1.5kW，热水额定制热量2.5kW，220V、50Hz的单相电输入电功率1.0kW，空调+热水能效比高达4.0，室内回风量550m3／h， 距离机组1m处运行噪音46dB(A)，运行重量90kg。

Claims (1)

1.一种半导体热电空调+热水器，其由半导体热电元件(1)；空气侧翅片(2)；热水箱(3)；热水侧翅片(5)；进水口(5)；出水口(6)；隔热材料(7)；空气侧通道(8)；热水侧热虹吸通道(9)；送风机(10)；过滤网(11)；导流叶片(12)；外壳(13)组成，其特征在于：设有多组并联的半导体热电元件(1)，夹设于空气侧翅片(2)与热水箱(3)侧壁及热水侧翅片(4)之间；热水箱(3)的下部设有进水口(5)，其上部设有出水口(6)，其外侧设有隔热材料(7)，隔热材料(7)外侧设有外壳(13)；所述空气侧翅片(2)周围设有空气侧通道(8)；所述热水侧翅片(4)周围设有热水侧热虹吸通道(9)；所述空气侧通道(8)的进风口设有送风机(10)；所述送风机(10)的进风口设有过滤网(11)；所述空气侧通道(8)的出风口设有导流叶片(12)。
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