CN1837695A

CN1837695A - 可同时调节温度及湿度的系统

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Publication number: CN1837695A
Application number: CNA2005100337317A
Authority: CN
Inventors: 罗瑞真; 陈耀伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-09-27

Abstract

一种可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于包括：至少一个与入风通道相通的入风口和与出风通道相通的出风口；与控制装置相连之风机；由热电材料构成的热电板或热电块；排水口或储水装置；所述风机置于入风通道或出风通道内，热电板或热电块位于入风通道和出风通道之间，排水口或储水装置位于热电板或热电块致冷面接近位置。本发明可不使用压缩机和氟利昂，整个系统尺寸可做得很小，无噪音，比传统湿度控制系统更为轻巧及经济，且有利于环境的保护，其致热的一面所产生的热能更可被回收转变成电能或作其它用途，以节约能源。本发明还可与其他系统相联，可产生空气净化、杀菌、加湿以及电能转化等效果，进一步完善和扩展了本发明的使用范围。

Description

可同时调节温度及湿度的系统

技术领域：

本发明涉及温度及湿度调节系统，具体涉及一种通过以热电材料及相变材料与其他元件结合而成的可同时调节温度及湿度的系统。

背景技术：

目前，一般空气中湿度的控制大多采用两种方式。其一是是利用硅胶或分子筛等干燥剂的吸附作用除去空气中的水蒸汽；其二是通过湿度控制系统先让空气冷却，然后收集凝结的水份，以达到除湿的效果。但这种除湿方式常采用制冷剂和压缩机及其它辅助器件才能实现，当室内湿度已降低时，压缩机会暂停运作；而当室内湿度回升时，压缩机再运行。由于压缩机运行时会产生噪音，因此，这些连续不断的噪音会造成噪音污染及滋扰，且压缩机耗电量也非常大。同时，由于大部分湿度控制系统是通过制冷来实现的，控制系统制冷时所采用的氟利昂或类似的冷冻剂对大气的臭氧层造成了破坏，不符合环保要求，是目前面临淘汰的产品。另外，由于使用了压缩机的关系，对产品的生产要求的提高带来了加工成本的提高，且控制系统的体积及重量往往十分庞大，很难制成轻巧可携带的系统，于城市一般家居用途，占用了不少的空间。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种不需使用压缩机和冷冻剂之可同时调节温度及湿度的系统，该系统成本低，空间占据体积小，无噪音，符合环保要求。

本发明所提出的技术方案包括：至少一个与入风通道相通的入风口和与出风通道相通的出风口；一个与控制装置相连之风机；一个由热电材料构成的热电板或热电块；一个排水口或储水装置；

所述风机置于入风通道或出风通道内，热电板或热电块位于入风通道和出风通道之间，排水口或储水装置位于热电板或热电块致冷面接近位置。

所述热电板或热电块之致热面安装於临入风通道或面临出风通道的位置，致冷面安装于临出风通道或面临入风通道的位置，排水口或储水装置位于热电板或热电块致冷面接近位置。

所述热电板或热电块之致冷和致热面分别邻接有由相变材料构成的相变板或相变块，其中热电板或热电块致热面邻接有由高温相变材料构成的相变板或相变块，致冷面邻接有由低温相变材料构成的相变板或相变块；

所述热电板或热电块之热电优值等于或大于1；

所述由热电材料构成的热电板或热电块采用两块或两块以上组合，两相邻热电板或热电块致冷面与另一热电板或热电块致热面邻接且相互贴合；

所述相变板相变或块外表面包覆有高传热系数物料，其中与空气接触的表面为不规则形状；

所述入风通道或出风通道内设有空气净化装置，可为除尘网，或为吸附气味作用的纳米沸石或分子筛装置，或为净化空气作用的负离子或臭氧产生器装置，或为紫外光灯，或为上述两种或两种以上的组合；

所述排水口或储水装置装有杀菌的装置或涂有杀菌的涂层；

所述高温相变材料构成的相变板或相变块可作为耗电装置的电能驱动装置，或作为分子筛的再生装置；

本发明还设有与控制装置相连的湿度传感器，还可与加湿设备相联。

本发明具有下列技术效果：

1)本发明与现有技术相比，不需使用压缩机，因此大大地降低了系统的体积及重量，比传统湿度控制系统更为轻巧及经济，整个系统尺寸可做得很小，坚固，且无噪音；

2)由于本发明之制冷和控温是通过热电材料和相变材料实现的，可不采用氟利昂等导致大气层产生破坏的冷冻剂，有利于环境的保护，且温度可控制在±0.1℃之内；

3)本发明热电材料之致热的一面所产生的热能可被回收转变成电能或作其它耗电装置的驱动，节约了能源；

4)本发明可与其他系统相联，可产生空气净化、杀菌、加湿以及电能转化等效果，进一步完善和扩展了本发明的使用范围，提升了本发明的使用价值。

附图说明：

图1为本发明示意图；

图2为本发明设有空气净化装置之示意图；

图3为本发明之热电块或热电板与相变板或相变块组合实施例图；

图4为本发明之多个热电块或热电板与相变板或相变块组合另一实施例图。

图中：

11-入风口； 12-风机；

13-低温相变板或相变块； 14-热电板或热电块致冷面；

15-热电板或热电块致热面； 16-高温相变板或相变块；

17-出风口； 18-出水口或储水装置；

21-除尘网； 22-紫外灯；

23-纳米沸石或分子筛装置； 31-高传热系数物料；

32-不规则表面； 41-热电板或热电块。

具体实施方式：

热电材料是一种利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换的功能材料，其固体在不同温度下具有不同的电子(或空穴)激发特征，当热电材料两端存在温差时，材料两端电子或空穴激发数量的差异将形成电势差(电压)。实际使用中，通电可使热电材料一端制冷而另一端发热(通常称：Peltier效应)。本发明利用热电材料本身所具有的特性，通过入风口将的空气传送到热电材料致冷一面，使空气的温度下降，再把空气中的水份凝结并通过排水口排走，以减低空气中的湿度，从而达到了同时调节空气中的温度及湿度的发明目的。

如图1所示，本发明具体实施包括下述元件：

至少一个入风口11和出风口17，其中入风口11与入风通道相通，为入风通道之入口，出风口17与出风通道相通，为入风通道之出口，入风口11和出风口17均可设计成格栅形状；

一个与控制装置相连之风机12，该风机12由控制装置控制转动，可以每小时40立方米的风速进入系统，以实现空气的流转和循环，它置于入风通道或出风通道内，可将室内潮湿空气经入风通道抽入系统内，以排除空气中的水分，或将已去湿的空气从出风通道内抽出，完成空气的循环功能；

一个由热电材料构成的热电板或热电块41，是实现本发明的重要元件，位于入风通道和出风通道之间，其中热电板或热电块41之致冷面14可面临入风通道，含湿空气与该面相接触后其水份产生凝结而实现除湿效果，热电板或热电块致热面15面临出风通道，可把冷却了的空气暖致室温，并排出系统外；也可将热电板或热电块致热面15临入风通道，致冷面14 临出风通道，通过对湿空气先加温再让其接触热电块41之致冷面，其水份产生凝结而实现除湿效果。二者比较，当致冷面14 临入风通道，热电板或热电块致热面15面临出风通道时，除湿效果最为明显。

一个排水口或储水装置18，可将已接触热电板或热电块致冷面14后制冷且冷凝的水排除或带走，排水口或储水装置18安装位置临近热电板或热电块致冷面14，一般设于该面之下面，有利于水份的迅速排除。

所述的热电材料需要有高导电性以避免电阻所引起电功率之损失，同时亦需要具有低热传导系数以使冷然两端的温差不致因热传导而改变。材料的热电效率可定义一热电优值(Thermoelectric figure of merit)ZT来评估：

ZT＝S²Tσ/κ

其中S为热电势(thermoelectric power or Seebeck coefficient)，T为绝对温度，σ为电导率(electrical conductivity)，K为热传导系数(thermal conductivity)。为了有一较高之热电优值ZT，材料必需有高的热电势S，高的电导与低的热导。在本发明中，所述的热电材料的热电优值ZT至少相等于1。

但是，目前热电材料的表面面积有限，单单只使用热电材料于湿度控制系统中，会导致热电材料有限地把冷和热传送于空气，亦容易令热电材料的表面出现过冷和过热的情况，使热电材料损坏，而加入了相变材料便可解决以上的问题。相变材料乃是一种热能储存系统，当相变材料达致其融点时，其潜热的特性开始令其吸热，由固态转变成液态；反之，当相变材料的的温度降至低于其融点时，其潜热的特性开始令其释放热量，由液态转变为固态。如图1所示，本发明利用上述特性，在热电板或热电块41之致冷面14和致热面15分别邻接有由相变材料构成的相变板或相变块，其中热电板或热电块致热面15邻接由高温相变材料构成的高温相变板或相变块16，致冷面14邻接有由低温相变材料构成的低温相变板或相变块13。这样，当风进入系统时，先经过热电板或热电块致冷面14，再经过与其紧接之低温相变板或相变块13。当该含有相变材料的低温相变板或相变块13温度降于过低其融点时，开始则令其释放热量，由液态转变为固态，由于其潜热的特性，可使其维持于一个稳定的低温，亦可防止致热电材料出现过冷的现象，冷却进入的空气，使空气中的水份凝结，并于储水缸被收集或排水口18被带走。已经经过了热电板或热电块致冷面14的空气，温度比较低，然后再经过与热电板或热电块致热面15紧接之高温相变板或相变块16，把温度调节至室温的水平。另外，由于高温相变材料构成的相变板或相变块16紧邻热电板或热电块致热面15，会产生较高的温度，可作为耗电装置的电能驱动装置，或作为分子筛的再生装置，以充分利用其热能，节约能源。

本发明还可当作空调系统使用，空气可仅经过低温相变板或相变块13以及热电板或热电块致冷面14，将除湿及冷却了的空气直接排出系统外，可不经过与其紧接之热电板或热电块致热面15及高温相变板或相变块16。

本发明还设有湿度传感器，与控制装置相连，当室内湿度达致理想水平时，湿度控制系统可智能地判断，暂停运作，节省电源。

本发明在排水口或储水装置18装有杀菌的装置或涂上杀菌的涂层，可有效防止排水口或储水装置18产生细菌膜，达到快速高效的杀菌消毒作用。

作为本发明的进一步改进，系统还可设有加湿设备，如超声波加湿设备，可成为除湿和加湿的两用系统。

如图2所示，本发明在入风通道或出风通道内设有空气净化装置，所述的空气净化装置可为除尘网21，或为具有吸附气味作用的纳米沸石或分子筛装置23，或为紫外光灯22，或为净化空气作用的负离子或臭氧产生器等装置，或为上述两种或两种以上的任意组合，可使排出来的空气得到净化，有效提升了系统品质，同时延长了热电材料和相变材料所构成的板或块的使用寿命。

如图3、图4所示，本发明之低温相变板或相变块13及高温相变板或相变块16外表面均包覆有高传热系数物料31，该物料可为不锈钢之类的物料，它是非常稳定的物料，可有效地把热能传送于热电板或热电块41及低温相变板或相变块13和高温相变板或相变块16之间，高传热系数物料13接触空气的一面可以是不规则表面32，以增加空气与高传热系数物料31之接触面及积，加强热传播的效能。

如图4所示，本发明之由热电材料构成的热电板或热电块41可由两块或两块以上组合而成，其中两相邻热电板或热电块致冷面14与另一热电板或热电块致热面15相互邻接、贴合，形成一夹层，增加热电材料的电优值ZT，可提高系统调控性能。

本发明实际应用中采用低温及高温相变材料的融点分别为12℃及46℃(各200克)。当使用4×4厘米的热电板(功率：60W)时，可于一小时内，有效的把20立方米的密室，把湿度由85％降至55％，而室温则维持23度不变，除湿、控温效果显著。

Claims

1、一种可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于包括：

至少一个与入风通道相通的入风口和与出风通道相通的出风口；

一个与控制装置相连之风机；

一个由热电材料构成的热电板或热电块；

一个排水口或储水装置；

2、根据权利要求1所述的系统，热电板或热电块之致热面临入风通道，致冷面临出风通道。

3、根据权利要求1所述的系统，热电板或热电块之致热面临出风通道，致冷面临入风通道。

4、根据权利要求1所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于所述热电板或热电块之致冷和致热面分别邻接有由相变材料构成的相变板或相变块。

5、根据权利要求1所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于所述热电板或热电块之热电优值等于或大于1。

6、根据权利要求1或2或3或4或5所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于由热电材料构成的热电板或热电块采用两块或两块以上组合，两相邻热电板或热电块致冷面与另一热电板或热电块致热面邻接且相互贴合。

7、根据权利要求1或2或3或4或5所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于还设有湿度传感器，与控制装置相连。

8、根据权利要求1或2或3或4或5所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于所述入风通道或出风通道内设有空气净化装置。

9、根据权利要求1或2或3或4或5所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于所述排水口或储水装置装有杀菌的装置或涂上杀菌的涂层。

10、根据权利要求1或2或3或4或5所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于还设有加湿设备。

11、根据权利要求4所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于热电板或热电块致热面邻接有由高温相变材料构成的相变板或相变块，致冷面邻接有由低温相变材料构成的相变板或相变块。

12、根据权利要求8所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于所述空气净化装置为除尘网，或为吸附气味作用的纳米沸石或分子筛装置，或为净化空气作用的负离子或臭氧产生器装置，或为紫外光灯，或为上述两种或两种以上的组合。

13、根据权利要求11所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于所述高温相变材料构成的相变板或相变块作为耗电装置的电能驱动装置，或作为分子筛的再生装置。

14、根据根据权利要求4或11所述的可同时调节温度及湿度的系统，其特征在于所述相变板相变或块外表面包覆有高传热系数物料，其中与空气接触的表面为不规则形状。