CN203605387U - 一种基于热电制冷效应的太阳能空调装置 - Google Patents

一种基于热电制冷效应的太阳能空调装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于热电制冷效应的太阳能空调装置，该装置为层状结构，包含太阳能电池板、换热翅片、导热硅胶、半导体制冷元件、风扇以及蓄电池；太阳能电池板设置在该装置的外侧表面上；再向内依次设有第一换热翅片层、第一导热硅胶层、半导体元件层、第二导热硅胶层以及第二换热翅片层；半导体元件层内部设有若干半导体制冷元件；太阳能电池板的正负极分别通过导线与半导体的两极相连形成回路，太阳能电池板还与蓄电池连接，太阳能电池板与第一换热翅片层之间留有空间，为热空气流通层；第二换热翅片层与该装置的内侧表面之间也留有空间，为冷空气流通层。本实用新型提供的装置，结构简单，设计性强，易于和建筑物结合与改造。

Description

一种基于热电制冷效应的太阳能空调装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于建筑节能领域的空调装置，具体地，涉及一种基于热电制冷效应的太阳能空调装置。
背景技术
目前，建筑节能领域广泛利用了太阳能这一清洁能源，主要利用方式包括：太阳能发电、太阳能制热水以及太阳能吸收式制冷等。以上技术普遍存在设备体积庞大，结构复杂，与已有建筑结合改造困难等诸多局限。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于建筑节能领域的基于珀尔贴效应的太阳能制冷制热装置，克服已有的太阳能建筑节能技术设备庞大、结构复杂，与建筑结合改造困难等各种局限，利用太阳能光电转换以及珀尔贴效应实现制冷与制热，同时该装置为模块化设计，具有结构简单，设计性强等特点，易于和建筑物结合与改造。 
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，该装置为层状结构，包含太阳能电池板、换热翅片、导热硅胶、半导体制冷元件、风扇以及蓄电池；所述的太阳能电池板设置在所述装置的外侧表面上；所述装置由太阳能电池板再向内依次设有第一换热翅片层、第一导热硅胶层、半导体元件层、第二导热硅胶层以及第二换热翅片层；所述的半导体元件层内部设有若干半导体制冷元件；所述半导体制冷元件朝向第一导热硅胶层的一端为半导体热端，朝向第二导热硅胶层的一端为半导体冷端；所述的太阳能电池板的正负极分别通过导线与半导体的两极相连形成回路，所述的太阳能电池板还与蓄电池连接，用于储存多余电量，便于夜间实现热电制冷制热；所述的太阳能电池板与第一换热翅片层之间留有空间，为热空气流通层；所述的第二换热翅片层与所述装置的内侧表面之间也留有空间，为冷空气流通层；所述的热空气流通层和冷空气流通层，其两端均分别设有进风口和出风口；所述的热空气流通层和冷空气流通层在其进风口和出风口处分别设有所述的风扇。风扇用于加强换热面周围的空气流动，而换热翅片用于增加换热面积，这两项均能够强化制冷制热效果。
上述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，所述的半导体制冷元件为P型和N型半导体。
上述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，所述的半导体制冷元件在半导体元件层内部以阵列方式排列，优选矩形阵列；所述的半导体制冷元件之间串联。
上述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，所述的半导体制冷元件的两端分别设有金属导体。
上述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，所述的金属导体外沿所述半导体元件层的两侧还分别设有一层绝缘陶瓷层，形成绝缘的陶瓷封套。
上述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，所述的半导体元件层两侧的绝缘陶瓷层，分别与第一导热硅胶层和第二导热硅胶层紧密接触。
上述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，所述的第一导热硅胶层和第二导热硅胶层的另一侧分别与第一换热翅片层和第二换热翅片层紧密接触。
上述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，所述的装置安装在建筑向阳面屋顶，并使太阳能电池板位于室外一侧。
上述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，所述的装置，其热空气流通层的进风口和出风口与室外空间连接，冷空气流通层的进风口和出风口与室内空间连接。即，冷空气流通层和热空气流通层分别位于建筑物室内外空间，冷热空间空气独立循环，其间为绝热层。
上述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其中，所述的装置能够通过在太阳能电池板与半导体之间的回路进行正负极的转接，实现制冷与制热的转换。即，通过改变太阳能电池导线接入的电极，便可将制冷端转变为制热端，从而实现对建筑内部空间供热。
本实用新型提供的基于热电制冷效应的太阳能空调装置具有以下优点：
该装置利用太阳能光电转换以及珀尔贴效应实现制冷与制热，并且具有模块化的简单结构，便于设计与维护，能与建筑物有效结合，可直接加装与屋顶或壁面。同时具有节能低碳的技术特性，属于环境友好型装置。
附图说明
图1为本实用新型的基于热电制冷效应的太阳能空调装置的结构示意图。
图2为本实用新型的基于热电制冷效应的太阳能空调装置的半导体元件层结构示意图。
图3为本实用新型的基于热电制冷效应的太阳能空调装置的半导体制冷元件排列示意图。
图4为本实用新型的基于热电制冷效应的太阳能空调装置的半导体制冷元件间的连接示意图。
图5为本实用新型的基于热电制冷效应的太阳能空调装置的安装示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步地说明。
如图1所示，本实用新型提供的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，为层状结构，该装置包含太阳能电池板1、换热翅片、导热硅胶、半导体制冷元件41、风扇7以及蓄电池（图中未示出）。
太阳能电池板1设置在该装置的外侧表面上。
该装置由太阳能电池板1再向内依次设有第一换热翅片层2、第一导热硅胶层3、半导体元件层4、第二导热硅胶层5以及第二换热翅片层6。
如图2-图4所示，半导体元件层4内部设有若干半导体制冷元件41；半导体制冷元件41朝向第一导热硅胶层3的一端为半导体热端，朝向第二导热硅胶层5的一端为半导体冷端。
半导体制冷元件41采用P型和N型半导体。半导体制冷元件41在半导体元件层4内部以阵列方式排列，优选矩形阵列，每行22个，每列10个，每个基于热电制冷效应的太阳能空调装置安装220个半导体制冷元件41，半导体制冷元件41之间串联。半导体制冷元件41的两端分别设有金属导体42。金属导体42外沿半导体元件层4的两侧还分别设有一层绝缘陶瓷层43，形成绝缘的陶瓷封套。
半导体元件层4两侧的绝缘陶瓷层43，分别与第一导热硅胶层3和第二导热硅胶层5紧密接触。第一导热硅胶层3和第二导热硅胶层5的另一侧分别与第一换热翅片层2、和第二换热翅片层6紧密接触。
太阳能电池板1的正负极分别通过导线12与半导体的两极相连形成回路。太阳能电池板1还与蓄电池连接，用于储存多余电量，便于夜间实现热电制冷制热。
太阳能电池板1与第一换热翅片层2之间留有空间，为热空气流通层8；第二换热翅片层6与该装置的内侧表面之间也留有空间，为冷空气流通层9；热空气流通层8和冷空气流通层9，其两端均分别设有进风口10和出风口11；热空气流通层8和冷空气流通层9在其进风口10和出风口11处分别设有风扇7。
风扇7用于加强换热面周围的空气流动，而换热翅片用于增加换热面积，这两项均能够强化制冷制热效果。
如图5所示，本实用新型提供的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，安装在建筑向阳面屋顶，并使太阳能电池板1位于室外一侧。热空气流通层8的进风口10和出风口11与室外空间连接，冷空气流通层9的进风口10和出风口11与室内空间连接。即，冷空气流通层9和热空气流通层8分别位于建筑物室内外空间，冷热空间空气独立循环，其间为绝热层。
该装置能够通过在太阳能电池板1与半导体之间的回路进行正负极的转接，实现制冷与制热的转换。即，通过改变太阳能电池板1导线12接入的电极，便可将制冷端转变为制热端，从而实现对建筑内部空间供热。
本实用新型提供的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，当太阳能电池板1收到太阳辐射时，由于光生伏打效应，产生电流。部分电流经导线接入半导体制冷元件41，由于半导体制冷元件41具有珀尔帖效应（珀尔帖效应：当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热的现象），故热量从半导体制冷元件41冷端向热端转移，即室内热量通过装置排向室外，从而实现对房间的制冷。太阳能电池板1产生的另一部分电流用于驱动风扇7运行，强化换热效果。该装置需要制热时，将太阳能电池板1与半导体的电极反接即可。
本实用新型中优选的半导体制冷元件41，具体规格如下表1。
表1半导体制冷元件特性表。
Figure 2013208407229100002DEST_PATH_IMAGE002
本实用新型中采用的优选太阳能电池板1的规格如下表2。
表2太阳能电池板特性表。
Figure 2013208407229100002DEST_PATH_IMAGE004
本实用新型提供的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，能够克服已有的太阳能建筑节能技术设备庞大、结构复杂，与建筑结合改造困难等各种局限，利用太阳能光电转换以及珀尔贴效应实现制冷与制热，同时该装置为模块化设计，具有结构简单，设计性强等特点，易于和建筑物结合与改造。 
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，该装置为层状结构，包含太阳能电池板（1）、换热翅片、导热硅胶、半导体制冷元件（41）、风扇（7）以及蓄电池；
       所述的太阳能电池板（1）设置在所述装置的外侧表面上；
所述装置由太阳能电池板（1）再向内依次设有第一换热翅片层（2）、第一导热硅胶层（3）、半导体元件层（4）、第二导热硅胶层（5）以及第二换热翅片层（6）；
所述的半导体元件层（4）内部设有若干半导体制冷元件（41）；所述半导体制冷元件（41）朝向第一导热硅胶层（3）的一端为半导体热端，朝向第二导热硅胶层（5）的一端为半导体冷端；
所述的太阳能电池板（1）的正负极分别通过导线（12）与半导体的两极相连形成回路，所述的太阳能电池板（1）还与蓄电池连接；
所述的太阳能电池板（1）与第一换热翅片层（2）之间留有空间，为热空气流通层（8）；所述的第二换热翅片层（6）与所述装置的内侧表面之间也留有空间，为冷空气流通层（9）；
所述的热空气流通层（8）和冷空气流通层（9），其两端均分别设有进风口（10）和出风口（11）；所述的热空气流通层（8）和冷空气流通层（9）在其进风口（10）和出风口处（11）分别设有所述的风扇（7）。
2.如权利要求1所述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，所述的半导体制冷元件（41）采用P型和N型半导体。
3.如权利要求2所述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，所述的半导体制冷元件（41）在半导体元件层（4）内部以阵列方式排列；所述的半导体制冷元件（41）之间串联。
4.如权利要求3所述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，所述的半导体制冷元件（41）的两端分别设有金属导体（42）。
5.如权利要求4所述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，所述的金属导体（42）外沿所述半导体元件层（4）的两侧还分别设有一层绝缘陶瓷层（43）。
6.如权利要求5所述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，所述的半导体元件层（4）两侧的绝缘陶瓷层（43），分别与第一导热硅胶层（3）和第二导热硅胶层（5）紧密接触。
7.如权利要求6所述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，所述的第一导热硅胶层（3）和第二导热硅胶层（5）的另一侧分别与第一换热翅片层（2）和第二换热翅片层（6）紧密接触。
8.如权利要求1所述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，所述的装置安装在建筑向阳面屋顶，并使太阳能电池板（1）位于室外一侧。
9.如权利要求8所述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，所述的装置，其热空气流通层（8）的进风口（10）和出风口处（11）与室外空间连接，冷空气流通层（9）的进风口（10）和出风口处（11）与室内空间连接。
10.如权利要求9所述的基于热电制冷效应的太阳能空调装置，其特征在于，所述的装置能够通过在太阳能电池板（1）与半导体之间的回路进行正负极的转接，实现制冷与制热的转换。
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