CN211177511U

CN211177511U - 一种半导体调温玻璃

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Publication number: CN211177511U
Application number: CN201922304882.1U
Authority: CN
Inventors: 刘泽平; 龚勋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2029-12-20

Abstract

一种半导体调温玻璃，包括中空玻璃，中空玻璃由第一玻璃基板和第二玻璃基板构成，所述中空玻璃中设有至少一组调温半导体，所述调温半导体电连接于半导体供电系统，所述半导体供电系统包括数字显示温控器和变压变频器，所述调温半导体的外侧设有散热膜和保温泡沫；所述变压变频器外接于家庭电路；所述散热膜的一端还设有气泵。本实用新型半导体调温玻璃的调温效果好，制造成本低，适用范围广，无需任何调温化学试剂，可连续工作，操作方便，无震动、无噪音，且安全可靠，节能无污染，易于工业化生产。

Description

一种半导体调温玻璃

技术领域

本实用新型设计一种取暖器，尤其是一种半导体调温玻璃。

背景技术

地暖主要针对居民分散地区，成本也较高，使用和维修不便，启动缓慢，不太适合智能家居；一般的取暖器如电炉成本较高，耗电量大，不适合整个房间的智能调温；空调工作有噪音且吹出的风会让一部分不适，成本也较高，还使用了氟利昂这种会破坏大气的化学试剂。

随着经济的发展，人们越来越重视环保问题，为了应对温室效应，人们开始调温技术的研究，出现了各种调温方式，其中半导体调温是主要的方式。

CN 205439442U公开了一种智能调温节能安全玻璃，包括玻璃本体，玻璃基层还包括第一玻璃基板、热致变色智能镀膜层、PVB胶片层，以及第二玻璃基板，第一玻璃基板的热致变色智能镀膜层与第二玻璃基板的PVB胶片层合片热处理后成为智能调温节能安全玻璃。热源来自阳光。由于调温范围与效果有限，局限于光照条件，在寒冷天气不能起到多大作用，适用性不佳。

CN 204020142U公开了一种自动调温的智能玻璃。该智能玻璃是一层或多层透光材料层与至少一层二氧化钒薄膜组成的层叠结构的组合体。二氧化钒(VO₂)是一种相变金属氧化物,在达到相变温度时二氧化钒会发生相变，在相变前后其光学性能发生变化,从相变前的全波段透射红外光,到相变后的全波段反射红外光,同时对可见光波段的特性基本保持不变。从而实现智能玻璃随着温度变化调节透过智能玻璃的辐射能量借以调节室内温度的功能。和主动调温制热的电器不同，它们改变光学的透射程度来调控室内温差，当室内外温差较大时，需要电器来提供热量，能耗大。

CN 208652786U公开一种半导体空调,其包括半导体温控系统、对流风机、高分子水帘和循环水系统；半导体温控系统包括半导体芯片、翅片和导能水箱；半导体芯片的一端与翅片相连接,另一端与导能水箱相连接；循环水系统包括储水箱、第一水泵、第二水泵、分水器和聚水器；分水器设置在高分子水帘上方,聚水器设置在高分子水帘下方；第一水泵一端与储水箱连接,另一端与导能水箱的进水口连接,导能水箱的出水口与储水箱连接；第二水泵一端与储水箱连接,另一端与分水器连接；聚水器与储水箱相连；对流风机运转形成的气流依次经过高分子水帘、翅片内的间隙后,从出风口排出。但是此设计过于复杂，成本较高，和普通空调差不多的设备，却比后者能耗大许多。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有的半导体空调的不足，提供一种调温效果好，制作成本低，操作方便，安全可靠，节能无污染，易于工业化生产的半导体调温玻璃。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括中空玻璃，中空玻璃由第一玻璃基板和第二玻璃基板构成，所述中空玻璃中设有至少一组调温半导体，所述调温半导体电连接于半导体供电系统，所述半导体供电系统包括数字显示温控器和变压变频器，所述调温半导体的外侧设有散热膜和保温泡沫；所述散热膜贴于中空玻璃表面，所述保温泡沫填充于调温半导体和散热膜之间的空间；所述变压变频器外接于家庭电路；所述散热膜的一端还设有气泵。

进一步，所述调温半导体固定于第一玻璃基板和第二玻璃基板的连接处。

进一步，所述调温半导体的工作功率为800-1200w。

进一步，所述调温半导体调节玻璃基板的工作温度为20-40℃。

进一步，所述散热膜的导热系数≥500w/k-℃。

本实用新型所述调温半导体相当于一个热泵，通电进入工作状态后就会产生热量转移，热量就会从玻璃基板的一端(室内)转移到另一端(室外)，从而产生温差形成冷热端，以此调节室内温度。当调温半导体为多个时，其冷热端方向保持一致。所述调温半导体与半导体供电系统为串联设置，半导体调温玻璃中的不同调温半导体之间为并联设置。

本实用新型半导体调温玻璃在通电后，变压变频器将家庭电流转变成调温半导体的工作电流，通过数字温控系统调节电流大小和方向来控制调温半导体的调温或制热量和冷热端方向，经散热膜的高效热传递，将热量或冷量发散到室内，从而迅速改变室内的温度。由于窗户是室内外热量交换的最大位置，在不影响视线的条件下通过半导体迅速精确调控室内温度，使人体处于舒适状态。

本实用新型主要适用于温差变化不大的地区如亚热带和温带地区，成本较低。可在冰点以下工作，无结冰影响，可代替空调95％的工作，适用于昼夜温差在35℃上下的天气(80％以上的气候)。还能配合太阳能发电来降低能耗，达到节能环保的目的。

另外，散热膜面积占窗户的80％～90％，一般为2～4m²；散热膜材料的导热系数应在400w/k-m以上，将一般的高导热材料薄膜(如金属膜)厚度控制在3～15nm内，可使薄膜的透过率达到最高，在可见光区可达到70％。例如9-16m²之间的卧室控制在800-1200w以内的制热量，散热膜的面积在2.4-4m²之间，配合轻微的对流，可以维持室内适合工作休息的正常温度，当室内外温差在20～40℃之内使用本实用新型半导体调温玻璃的效果最佳，一般春秋冬季制热为主，夏季调温为辅。

在环保方面，由于本实用新型半导体调温玻璃使用电能，避免氟利昂的使用，降低污染；在节能方面，包括两方面：(1)调温半导体在窗户玻璃中的应用，由于窗户是室内外交换热量最频繁迅速的地方，一般情况下一间房间的窗户面积约是墙体面积的1/16，窗户玻璃散热量是整个房间的1/4，因此减少了窗户玻璃上的热交换，相比现有的取暖设备如电火炉可以降低20％能耗，能效比达到1.5；(2)调温半导体为直流供电，且电压较小，在0～12v，可直接供电，安全可靠，且配合太阳能电池可以降低能耗20％左右，能效比可达2.0以上，与一般家庭空调相差不大，但其成本大大降低，更加节能环保。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的侧视图；

图3为本实用新型实施例6的温度调控折线图。

具体实施措施

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

参照图1、2，本实施例包括中空玻璃3，中空玻璃3由第一玻璃基板和第二玻璃基板(图中未示出)构成，所述中空玻璃3中设有一块调温半导体2(规格：40*40*3.8mm，制冷效率0.639，制热效率1.2)；所述调温半导体2的外侧设有散热膜8和保温泡沫7；所述散热膜8贴于中空玻璃3表面，即第一玻璃基板和第二玻璃基板的表面设有散热膜8；所述保温泡沫7填充于调温半导体2和散热膜8之间的空间；所述散热膜8的一端还设有气泵6；所述半导体供电系统包括数字显示温控器4和变压变频器5，所述变压变频器5外接于家庭电路；所述调温半导体通过电连接于半导体供电系统；小型气泵6对加强散热膜8的空气对流，增强调温半导体2的调温效果。

数字温控器4自动检测室内外空气温度，当室外温度高于室内温度，进入调温模式；当玻璃基板3温度高于60℃时，停止工作；当玻璃基板3温度低于60℃时，开始工作；傍晚时，室内空气温度高于25℃时，选择调温模式，根据室内外空气温度调节输入电流大小和功率，以达到最佳调温效果。

实施例2

根据房间大小12m²，需要23块调温半导体2(规格：40*40*3.8mm，制冷效率0.639，制热效率1.2)，半导体玻璃调温效果在600w，可将室内温度维持在20℃上下，且调温半导体2的冷端温度随热端温度而变，也就是室外空气温度下降，调温半导体的输入电流减小，功率降低。数字温控器4自动检测室内外空气温度，室内温度高于25℃，选择调温模式，家庭电流通过变频器5流向数字温控器4，控制电流大小，电流流经调温半导体2，控制调温量在600w，并根据室内外温差不断降低，直到室内温度低于25℃时，维持工作，时间在两小时左右；当室外空气温度低于室内空气温度时，停止工作。

实施例3

本实施例半导体玻璃可逆向工作，利用温差发电，由玻璃两侧的散热膜8将热量传递到调温半导体2上，(温差发电效率较低，在2～3％左右，产生的电流可维持小型对流风扇)同时将室内热量导向室外，并产生一部分电量维持工作(此过程不耗电)，以此维持室内适合人居住的温度；当室内空气温度低于20℃时，并持续下降，选择制热模式，功率大概在300w左右，维持工作；当室内空气上升时，大于20℃，停止工作。

实施例4

参照图1、2，本实施例在窗户上安装半导体调温玻璃，包括中空玻璃3，中空玻璃3由第一玻璃基板和第二玻璃基板构成，所述中空玻璃3中设有调温半导体2(规格：40*40*3.8mm，制冷效率0.639，制热效率1.2)，所述半导体供电系统包括数字显示温控器4和变压变频器5，玻璃基板的表面设有散热膜8和保温泡沫7；所述变压变频器5外接于家庭电路；所述调温半导体通过电连接于半导体供电系统；所述调温半导体5还设有小型气泵6。

数字温控器4自动检测室内外空气温度，选择制热模式，家庭电流通过变频器5流向数字温控器4，改变电流方向并控制电流大小，精确控温，电流流经调温半导体2，控制半导体玻璃制热效率900w以上，热端温度35℃，冷端温度在0℃左右，此时可将室内温度维持在18～20℃左右，人体感到稍微温暖，可在此温度下工作学习；当室内空气温度高于18℃时，减小功率，维持工作；当室内空气温度低于18℃时，加大功率，维持工作。

实施例5

半导体玻璃制热1500w，可维持室内温度在17℃左右，且不会受结冰影响，可适当工作，当室内空气温度高于17℃时，降低输入电流，减小功率。

实施例6

参照图1、2，本实施例包括中空玻璃3，中空玻璃3由第一玻璃基板和第二玻璃基板(图中未示出)构成，所述中空玻璃3中设有一块调温半导体2(规格：40*40*3.8mm，制冷效率0.639，制热效率1.2)；所述调温半导体2的外侧设有散热膜8和保温泡沫7；所述散热膜8贴于中空玻璃3表面，即第一玻璃基板和第二玻璃基板的表面设有散热膜8；所述保温泡沫7填充于调温半导体2和散热膜8之间的空间；所述散热膜8的一端还设有气泵6；所述半导体供电系统包括数字显示温控器4和变压变频器5，所述变压变频器5外接于家庭电路；所述调温半导体通过电连接于半导体供电系统；小型气泵6对加强散热膜8的空气对流，增强调温半导体2的调温效果。根据居室面积计算散热量，民用建筑供暖单位面积供热指标：住宅40～70w/m²，单层住宅80～105w/m²；家居卧室的供暖应在360～1500w之间，半导体制热量应在600～1500之间。

表1以TEC1-12706半导体(规格：40*40*3.8mm，调温效率0.639)为例

	Q热	Q冷	冷热端温差
				最大功率	92.4w	59.1w	60℃
额定功率	57.6w	36.4w	48℃

表2以最大制热量900w、1200w、1500w计算调温效率

模拟冬天加热场景，以一个30*40*30cm的聚乙烯泡沫模型箱作为3*4*3m的房间，一块TEC1-12706半导体作为半导体调温玻璃，用6*7cm的散热铝片作为散热膜，自然对流，输入12v以内的电压，测得半导体两侧温度的、房间内温度和时间。用公式Q＝KAΔt计算半导体热端制热量和散热量，用公式

计算半导体两端温度达到精确控温和实时调控。

初始温度：室内温度T1＝20.5℃，室外温度T2＝20.4℃，半导体热端温度T3＝20.1℃，半导体冷端温度T4＝20.0℃，每次测量时间2分钟。

表3半导体两侧温度的、房间内温度和时间

由表中数据和图3可观测到室外处于大环境，空气流动较大，温度几乎维持不变，室内温度缓慢上升，达到22℃左右稳定下来，热端温度持续上升，到后面越来越快，冷端温度刚开始下降，后来缓慢上升，是由于热端制热量大于散热量，半导体内的热交换达到平衡，使得室内温度上升缓慢下来，调温量低于散热量，热交换增大，冷端温度升高，符合公式推导。当散热端散热量远小于制热量时，半导体的效果将会降低。

整体上4.6v，0.9A时达到最佳平衡状态，在自然对流情况下，提高室内1.6℃，配合其他高效散热条件，可使室内温度上升5～6℃左右。

Claims

1.一种半导体调温玻璃，包括中空玻璃（3），中空玻璃（3）由第一玻璃基板和第二玻璃基板构成，其特征在于：所述中空玻璃（3）中设有至少一组调温半导体（2），所述调温半导体电连接于半导体供电系统，所述半导体供电系统包括数字显示温控器（4）和变压变频器（5），所述调温半导体（2）的外侧设有散热膜（8）和保温泡沫（7）；所述散热膜（8）贴于中空玻璃（3）表面，所述保温泡沫（7）填充于调温半导体（2）和散热膜（8）之间的空间；所述变压变频器（5）外接于家庭电路；所述散热膜（8）的一端还设有气泵（6）。

2.根据权利要求1所述的半导体调温玻璃，其特征在于：所述调温半导体（2）固定于第一玻璃基板和第二玻璃基板的连接处。

3.根据权利要求1或2所述的半导体调温玻璃，其特征在于：所述调温半导体（2）的工作功率为800-1200w。

4.根据权利要求1或2所述的半导体调温玻璃，其特征在于：所述调温半导体（2）调节玻璃基板的工作温度为20-40℃。

5.根据权利要求1或2所述的半导体调温玻璃，其特征在于：所述散热膜（8）的导热系数≥500w/k-℃。