半導(dǎo)體制冷片參數(shù)說明

半導(dǎo)體制冷片參數(shù)說明:

Imax:制冷組件達(dá)到最大溫差時(shí)的工作電流(安培)；

Vmax:制冷組件達(dá)到最大溫差時(shí)的工作電壓(伏特)；

Th=30℃，即部件的熱表面溫度控制在30℃；

Tmax:制冷部件制冷量QC為0 (W)，熱表面溫度TH為30℃時(shí)達(dá)到的最大溫差；

Qcmax:溫差δ t = 0℃，熱表面溫度Th=30℃時(shí)的最大近似冷卻功率(瓦特)；

ACRes:制冷元件的交流內(nèi)阻；

L×B×H:長(zhǎng)×寬×高(厚度)。

半導(dǎo)體制冷應(yīng)用:

1.太陽(yáng)能熱電空調(diào)

大型熱電空調(diào):

大型熱電制冷空調(diào)一般是指制冷量在1kW以上的裝置，主要用于潛艇、船舶、火車上。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，目前最大制冷量超過30 kW。潛艇和艦船的熱電制冷空調(diào)主要是機(jī)組組合，各機(jī)組可以獨(dú)立運(yùn)行。熱端與海水或淡水換熱，冷端與艙內(nèi)空氣換熱。平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)制冷系數(shù)可達(dá)1.1 ~ 2.1。上海交通大學(xué)研制的BK-1.5熱電空調(diào)由熱電堆、循環(huán)水泵、海水冷卻器、風(fēng)扇、翅片和控制箱等組成。它已被用于潛水器。熱電制冷空調(diào)也成功應(yīng)用于火車上。美國(guó)一列火車的熱電制冷空調(diào)系統(tǒng)，制冷功率17kW，COP約為0.7，也可用于制熱。還有人利用太陽(yáng)能熱電技術(shù)開發(fā)了一套汽車空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)冷端散熱器直接冷卻送風(fēng)氣流，熱端散熱器利用水循環(huán)散熱:環(huán)境溫度38℃時(shí)，制冷功率4.01 kW，COP 0.42；如果天氣晴朗，屋頂?shù)奶?yáng)能電池可以使空調(diào)的COP提高2%。

小型熱電空調(diào):

小型熱電空調(diào)的制冷量一般在1kW以內(nèi)，主要采用陶瓷絕熱制冷模塊和散熱器的組合方式。研究了一種利用熱虹吸管強(qiáng)化散熱的新型熱電制冷卡車駕駛室空調(diào)裝置。該裝置采用熱電材料優(yōu)值系數(shù)為2.0×10-3K-1的商用單級(jí)熱電制冷模塊，利用車輛行駛時(shí)的壓差轉(zhuǎn)向流量，采用大流量、小溫差、前上送風(fēng)，COP值為0.51 ~ 0.79。此外，新系統(tǒng)將太陽(yáng)能薄膜電池與建筑照明相結(jié)合，作為熱電空調(diào)的輔助能源設(shè)備，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)冬夏兩季制熱制冷，夏季制冷系數(shù)可達(dá)0.846。其結(jié)構(gòu)如圖4所示:

2.半導(dǎo)體熱水器

半導(dǎo)體空調(diào)熱水器是基于以半導(dǎo)體制冷塊為核心，利用半導(dǎo)體制冷塊的熱端加熱熱水器，利用半導(dǎo)體制冷塊的冷端冷卻空調(diào)的思想。半導(dǎo)體制冷塊夏季使用時(shí)，制冷效率可達(dá)1.5，冬季使用時(shí)，熱效率可達(dá)1.8。為了達(dá)到更好的效果，使用了10個(gè)半導(dǎo)體制冷塊。

半導(dǎo)體制冷塊通電后，加熱和冷卻同時(shí)進(jìn)行。使用半導(dǎo)體制冷塊制冷的關(guān)鍵是做好產(chǎn)熱端的散熱工作，保證冷端溫度盡可能低。在額定工況下，制冷塊冷、熱側(cè)的最大溫差> 60℃。假設(shè)理想散熱條件下熱端溫度為30℃，空載條件下冷端可達(dá)-30℃。為了不將熱量排到室外，半導(dǎo)體制冷塊的熱端采用水冷裝置散熱。下圖是半導(dǎo)體熱水器的原理圖:

柜內(nèi)熱水箱為循環(huán)水箱，通過軟管連接進(jìn)行水循環(huán)，小水箱設(shè)有進(jìn)水管引入自來水。所以小水箱上有三個(gè)水閥，分別用來控制水循環(huán)和補(bǔ)充冷水。制冷劑罐與冷凝器、冷凝器與冷泵、冷泵與制冷劑罐的連接構(gòu)成制冷劑的循環(huán)，也采用簡(jiǎn)單的軟管連接。

安裝前要測(cè)試每個(gè)半導(dǎo)體制冷塊是否能制冷，要注意熱端沒有散熱片不能通電。半導(dǎo)體制冷塊按照1、3、5、7、9和2、4、6、8、10的規(guī)則分為兩組，每組由12V/30A開關(guān)電源供電。在開關(guān)電源上接一個(gè)白熾燈的假負(fù)載，調(diào)節(jié)輸出電壓到10V，然后串聯(lián)30A直流電流表和制冷塊。給制冷塊分組通電，每組電流應(yīng)為15A左右(10V時(shí)每個(gè)制冷塊的電流為3A左右)。

3.基于半導(dǎo)體制冷的防暑降溫防護(hù)頭盔

考慮到半導(dǎo)體制冷小型化、微型化的特點(diǎn)，將半導(dǎo)體制冷技術(shù)應(yīng)用于服裝鞋帽等個(gè)人防護(hù)裝備是可行的。本實(shí)用新型為專利，其設(shè)計(jì)的頭盔結(jié)構(gòu)如下:

該設(shè)計(jì)包括罩殼、冰箱、太陽(yáng)能電池板和供電裝置，冰箱安裝在罩殼上，由半導(dǎo)體制冷片、散熱片、冷卻導(dǎo)塊和風(fēng)扇組成。制冷片的熱端連接有散熱片，散熱片外設(shè)置有冷卻風(fēng)扇；冷段與冷導(dǎo)塊連接，冷導(dǎo)塊上設(shè)有冷氣扇，冷氣扇與帽體內(nèi)壁上的冷氣導(dǎo)管連接，輸送冷氣。

帽子頂部外壁設(shè)有太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能電池板與熱傳感器連接，太陽(yáng)能電池板、熱傳感器和冰箱均與外接電源裝置連接。基于這種設(shè)計(jì)，目標(biāo)是在頭盔內(nèi)部提供涼爽和低溫以及保護(hù)。

以下是頭盔的俯視圖，包括風(fēng)扇和冷卻塊的布局:

4.其他應(yīng)用

基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的特點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用于日常生活、醫(yī)療、軍事、工業(yè)和農(nóng)業(yè):

1)日常生活:自制電子元器件冷卻裝置，如計(jì)算機(jī)CPU中使用的半導(dǎo)體制冷片；

2)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域:用于活體細(xì)胞切片的冷凍切片機(jī)，刀片的可控低溫通過半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)；

3)實(shí)驗(yàn)設(shè)備——恒溫金屬浴:用于恒溫保存樣品、酶、核酸和蛋白質(zhì)的設(shè)備，應(yīng)用半導(dǎo)體制冷技術(shù)保持可控恒溫；

4)軍事領(lǐng)域:半導(dǎo)體制冷片廣泛用于冷卻紅外探頭、激光發(fā)射器等軍事裝備。