CN203613672U - 太阳能冷热墙 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及太阳能冷热墙，包括有空心墙体，空心墙体上嵌有核心腔体，所述的核心腔体的前后面分别为半导体墙面和太阳能系统，其中，半导体墙面面向室内，所述的半导体墙面为半导体热电堆串并联组成的制冷制热装置，其采用太阳能系统作为能量来源；所述的核心腔体的其它面由金属板围成。本实用新型与现有设备相比具有以下优点：1)制冷制热效果更为突出；2)制冷系数大，耗电量小的特点；3)操作简单、可靠性高、寿命长，能在任意位置中正常工作；4)无环境污染，清洁卫生，有助于解决臭氧破坏问题；5)热电堆可以任意排布、大小形状皆可根据需要改变；6)能获得最大温差；7)不影响工作质量和使用寿命；8)绿色环保，可节约常规能源。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能热电制冷/制热技术领域，是一种利用太阳能光伏板产生的电能来驱动半导体墙对室内进行制冷/制热的太阳能冷热墙，实现热能传递的特殊装置。
背景技术
随着经济的快速发展，我国用电缺口逐渐增大，很多城市在夏季用电高峰期时，电力供应不足，出现拉闸限电的情况，这给人民生活和经济建设带来了严重的影响。据有关资料显示：中国的电力需求每年增长14%～15%，建筑使用能耗已占国家总能耗30%左右，而制冷制热空调工程占建筑使用能耗80%以上，可见空调用电在建筑能耗用电中占很大的比重。特别是火电，带来一系列的社会问题、环境问题。近年来，太阳能光伏技术，即太阳能发电技术较为成熟，且太阳能储量丰富，清洁安全，用之不尽，是一种可再生能源，故将太阳能应用于空调是未来绿色制冷制热技术的发展趋势之一。太阳能制冷制热技术可分为两类，一类是利用太阳热进行空调制冷制热；一类是利用太阳光转换为电能后推动传统压缩式空调。然而前者的工艺技术比较复杂，后者制冷系数较低，而且均不同程度地污染环境，难以推广应用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种太阳能冷热墙，其利用太阳能的光伏效应，通过“光一电一冷/热”途径，使太阳能电池产生的电能驱动半导体热电堆直接进行制冷制热，能够对房间快速制冷制热，产生空调效果。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案：太阳能冷热墙，包括有空心墙体，其特征在于空心墙体上嵌有核心腔体，所述的核心腔体的前后面分别为半导体墙面和太阳能系统，其中，半导体墙面面向室内，所述的半导体墙面为半导体热电堆串并联组成的制冷制热装置，其采用太阳能系统作为能量来源；所述的核心腔体的其它面由金属板围成。
按上述方案，所述的太阳能系统包括有通过连接线依次相连的太阳能光电转换器、控制器和储能设备；还包括有整流器，其与市电连接作为储能设备的备用电源。
按上述方案，所述的制冷制热装置上设置有热管散热器进行散热，带走室内的热或冷量。
按上述方案，所述的半导体热电堆为半导体材料组成P-N结，形成热电偶对，产生帕尔贴效应，当直流电通过半导体时能主动制冷或制热。
按上述方案，所述的空心墙体靠近室内的半导体墙面上开有散热孔并设置有利于空气流通的轴流风机和市电电源。
以制冷工况为例，太阳能冷热墙将由太阳能光电转换装置提供的直流电供给半导体热电堆，半导体热电堆主动制冷，同时通过热管散热器及轴流风机将热端热量排至室外。
本实用新型与现有设备相比具有以下优点：
(1)太阳能冷热墙的制冷制热装置为半导体热电堆串并联组成的半导体墙面，当直流电供给半导体墙时，半导体墙面会主动制冷或制热。采用半导体墙面进行制冷制热，不仅会产生对流换热，而且同时产生冷热辐射，制冷制热效果更为突出；
(2)半导体制冷过程中，热端的散热问题是影响制冷效率高低的重要因素，如果热量不能及时传递出去，不仅会降低制冷效率，而且还会在短时间内烧毁制冷片，故采用热管散热器进行散热。采用热管式散热器的半导体制冷组件具有降温速度快，制冷系数大，耗电量小的特点；
(3)太阳能冷热墙没有压缩机和介质管道等机械制冷环节，无机械传动部件，结构简单，没有机械磨损，因此它无噪声、操作简单、可靠性高、寿命长，能在任意位置中正常工作；
(4)太阳能冷热墙无任何化学制冷剂，不会释放任何其他有害物质，因此无环境污染，清洁卫生，有助于解决臭氧破坏问题；
(5)太阳能冷热墙采用半导体固体化电子器件，热电堆可以任意排布、大小形状皆可根据需要改变；
(6)半导体装置热惯性小，制冷制热时间短，通电不到一分钟，能获得最大温差；
(7)太阳能冷热墙通过改变工作电流的大小来调节制冷制热速度及温度，通过变换电流方向即可实现制冷/制热工况转换；调节电压或电流时，易于实现高精度的温控，即使频繁通断电，也不影响工作质量和使用寿命；
(8)太阳能冷热墙采用太阳能作为能量来源，绿色环保，可节约常规能源。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的腔体侧视图；
图3为本实用新型的室内墙面示意图；
图4为本实用新型的室外墙面示意图。
具体实施方式
下面结合附图采用实施例对本实用新型做进一步详细的说明。
固定设置于基础7上的太阳能冷热墙，包括有空心墙体3，空心墙体上嵌有核心腔体2，所述的核心腔体的前后面分别为半导体墙面6和太阳能光伏板，核心腔体内装设有太阳能系统，其中，半导体墙面面向室内，所述的半导体墙面为半导体热电堆串并联组成的制冷制热装置，其采用太阳能系统作为能量来源；所述的核心腔体的其它面由金属板围成，其金属板上装有轴流风机。
所述的太阳能系统包括有通过连接线依次相连的太阳能光电转换器1、控制器4和储能设备9；还包括有整流器8，其与市电连接作为储能设备的备用电源。
所述的制冷制热装置上设置有热管散热器5进行散热，带走室内的热或冷量。
所述的半导体热电堆为半导体材料组成P-N结，形成热电偶对，产生帕尔贴效应，当直流电通过半导体时能主动制冷或制热。
所述的空心墙体靠近室内的半导体墙面上开有散热孔12并设置有利于空气流通的轴流风机10和市电电源11。
下面详细介绍各组成部件：
1.空心墙体
空心墙体内装设有整个装置所需的设备仪器，制冷制热过程在墙体内实现；
2.墙体上装设的轴流风机及散热孔
半导体制冷过程中，热端的散热问题是影响制冷效率高低的重要因素，故在墙体上设置散热孔及轴流风机，可将制冷过程中带有热量的空气排至室外；
3.墙体上装设的电源
在夜晚或非正常日照下使用太阳能冷热墙时，若蓄电池的电量不足以使系统可以正常运行，可利用公共电网用电经整流后作为辅助供电；
4.核心腔体
太阳能供电系统及半导体制冷制热系统均在腔体内，整个制冷制热过程均在腔体内完成；腔体的六个面除去半导体墙面及太阳能光伏板所占的面外，其他面均装设有轴流风机，将制冷过程中带有热量的空气排出；
5.半导体墙面（半导体热电堆）
半导体墙面是由半导体热电堆串并联组成的，太阳能光电转换装置提供直流电给半导体热电堆，从而达到制冷或制热目的；
6.热管散热器
采用热管散热器及时地将半导体制冷过程中热端的热量传递至空气中，提高制冷效率；
7.太阳能光电转换器
太阳能光电转换器可以选择晶体硅太阳能电池或纳米晶体太阳能电池，按照制冷装置容量选择太阳能电池的型号。晴天时，太阳能光电转换装置把太阳辐射能转换成直流电能，一部分直接用于驱动半导体制冷装置，另一部分进入储能装置，以供无日照或日照不足时使用；
8.控制器
控制器使整个系统的能量传输始终处于最佳匹配状态，同时对储能设备的过充，过放进行控制，从而提高系统的效率、降低系统的成本；
9.储能设备
储能设备一般使用蓄电池，它把光电转换器输出的一部分或全部能量储存起来，以备太阳能光电转换器没有输出的时候使用，从而使太阳能半导体制冷制热系统达到全天候的运行；
10.整流器
在夜晚或非正常日照下使用太阳能冷热墙时，若蓄电池的电量不足以使系统可以正常运行，可利用公共电网用电经整流器整流后作为辅助供电。
本实用新型的工作流程：
系统运行时，白天光照下，太阳能光电转换器输出直流电，一部分直接供给半导体制冷制热系统，另一部分进入储能设备储存，以供夜晚或非正常日照下的使用，使系统可以全天候正常运行；直流电通过半导体热电堆后，半导体主动制冷制热，通过热管散热器将热量传递到空气中，带有热量的空气通过轴流风机排至室外。
在夏季，环境温度较高需要制冷时，太阳能冷热墙吸收室内热量，达到降低温度制冷的目的，热端通过热管散热器及轴流风机进行散热，从而完成太阳能冷热墙制冷的整个过程。
在冬季，环境温度较低需要制热时，则改变电源的正、负极，也就改变了通过太阳能冷热墙的电流方向，此时其热端向制热空间提供热量，从而达到太阳能冷热墙制热的目的。
Claims (5)
1.太阳能冷热墙，包括有空心墙体（3），其特征在于空心墙体上嵌有核心腔体（2），所述的核心腔体的前后面分别为半导体墙面（6）和太阳能系统，其中，半导体墙面面向室内，所述的半导体墙面为半导体热电堆串并联组成的制冷制热装置，其采用太阳能系统作为能量来源；所述的核心腔体的其它面由金属板围成。
2.按权利要求1所述的太阳能冷热墙，其特征在于所述的太阳能系统包括有通过连接线依次相连的太阳能光电转换器（1）、控制器（4）和储能设备（9）；还包括有整流器（8），其与市电连接作为储能设备的备用电源。
3.按权利要求1或2所述的太阳能冷热墙，其特征在于所述的制冷制热装置上设置有热管散热器（5）进行散热，带走室内的热或冷量。
4.按权利要求1或2所述的太阳能冷热墙，其特征在于所述的半导体热电堆为半导体材料组成P-N结，形成热电偶对，产生帕尔贴效应，当直流电通过半导体时能主动制冷或制热。
5.按权利要求1或2所述的太阳能冷热墙，其特征在于所述的空心墙体靠近室内的半导体墙面上开有散热孔（12）并设置有利于空气流通的轴流风机（10）和市电电源（11）。
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|---|---|---|---|---|
| CN104964369A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-10-07 | 华中科技大学 | 一种太阳能驱动的半导体辐射空调装置 |
| CN107697201A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-02-16 | 天津商业大学 | 具有制冷和制热功能的自行车车把 |
| CN108151217A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-12 | 伟视门窗（湖州）有限公司 | 一种多功能南立面窗墙板块 |
| CN108375149A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-07 | 浙江理工大学 | 一种太阳能光伏空调墙 |
| CN115355581A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-18 | 重庆大学 | 一种利用半导体制冷的室内温度调控方法 |
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