專利名稱：熱電制冷空調(diào)器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種空氣調(diào)節(jié)器，具體涉及一種利用半導體熱電效應制冷的電子空調(diào)器。
背景技術：
目前，制冷與空調(diào)技術在工業(yè)、商業(yè)、民用及日常生活中得到了十分廣泛的應用，已成為現(xiàn)代社會不可缺少的重要技術。而在制冷與空調(diào)技術中，蒸汽壓縮式制冷方法應用最為普遍，如家用空調(diào)器，均以氟利昂為制冷劑，制冷設備包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥及其他輔助設備，這種制冷方法存在著以下一些不容忽視的問題一、破壞臭氧層，不利于環(huán)境保護。
保護好環(huán)境，保護好地球是全人類的共同目標，以氟利昂為制冷劑，采用壓縮機制冷的空調(diào)器產(chǎn)品，對人類生存環(huán)境的破壞和影響，主要為兩個方面1、對大氣臭氧層有破壞作用。氟利昂在臭氧層中分解，氯離子搶奪臭氧電子，使臭氧變成氧，臭氧層的破壞危害人類健康，影響植物及海洋生物的生長繁殖，產(chǎn)生附加溫室效應，并加速聚合物的老化。這些已經(jīng)引起了全人類的關注，各國政府簽署的《蒙特利爾議定書》規(guī)定，發(fā)達國家于1996年1月1日前停止以氟利昂R12為代表的氯氟烴的生產(chǎn)，2020年限制低氟產(chǎn)品的消費；中國政府承諾2002年前停止氯氟烴產(chǎn)品的生產(chǎn)，2005年停止使用氯氟烴產(chǎn)品，2010年限制低氟產(chǎn)品的生產(chǎn)，2030年停止低氟產(chǎn)品的應用。由此可見，我國目前絕大多數(shù)使用低氟(R22)的空調(diào)產(chǎn)品，其壽命僅10余年，而且隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，禁止的時間還會提前。
2、噪聲污染。由于壓縮機等轉(zhuǎn)動部件的存在，不可避免地存在噪聲污染，特別是當前我國城市人口人均住房面積不大，在住房條件不太完善的情況下，這種污染就更直接，更突出，直接影響人們的生活質(zhì)量。
二、造工藝復雜，生產(chǎn)成本高。氟利昂空調(diào)產(chǎn)品結(jié)構復雜，制造工藝要求高。傳統(tǒng)的以壓縮機為中心的空調(diào)產(chǎn)品，至少包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、吸盤管、膨脹閥(毛細管)及輔助設備，主要部件本身材質(zhì)要求高，制造工藝也相當復雜，相應地檢測手段也要求非常嚴密，這些都決定了壓縮機空調(diào)生產(chǎn)投資大，成本高。此外，這種空調(diào)控制技術也極為復雜，難以作到精確控制，影響了空調(diào)產(chǎn)品整體性能的提高。
為解決氟利昂空調(diào)產(chǎn)品存在的問題，許多科技人員和生產(chǎn)廠家進行了大量的研究工作，但由于多種因素的制約，至今未能找到一種技術上和經(jīng)濟上合理的代用品。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題是解決傳統(tǒng)的以氟利昂為制冷劑壓縮機制冷的空調(diào)機破壞大氣臭氧層、不利于環(huán)境保護、以及制造工藝復雜、成本高、噪聲大的問題；而提供一種無任何污染、有利環(huán)境保護、結(jié)構簡單、技術先進、控制精確、能耗低、投資少、運行成本低、能效比高、使用壽命長的新型綠色環(huán)保產(chǎn)品——熱電制冷空調(diào)器本實用新型采用的技術方案是這種熱電制冷空調(diào)器具有室內(nèi)電子制冷器，室外熱交換裝置、及與室內(nèi)電子致冷器和室外熱交換裝置相連接的供、回水管路、循環(huán)水泵，本實用新型的室外熱交換裝置采用蒸發(fā)式散熱裝置，在室外蒸發(fā)式散熱裝置的出風口和電子致冷器的入風口之間連接連通有蒸發(fā)致冷新風引入管路；室外蒸發(fā)式散熱裝置其結(jié)構為在機殼內(nèi)安裝風機、回水管、蒸發(fā)填料體、水箱、循環(huán)水泵、出水管，回水管的出水端下方為蒸發(fā)填料體，蒸發(fā)填料體的下方為水箱，水箱與循環(huán)水泵及出水管連接連通，風機安裝在蒸發(fā)填料體一側(cè)；室內(nèi)電子致冷器由多個電子致冷單元連接在一起構成，每個電子致冷單元的結(jié)構為兩高效電溫差制冷和制熱組件內(nèi)側(cè)之間為水循環(huán)散熱通道，而兩高效電溫差制冷和制熱組件外側(cè)緊密連接安裝風式吸熱器，多個電子致冷單元的水循環(huán)散熱通道串聯(lián)連通，而多個連接在一起的風式吸熱器的上方安裝有風機，風機上方的機殼上開有蒸發(fā)致冷新風入口。
上述技術方案中，室外蒸發(fā)式散熱裝置內(nèi)的蒸發(fā)填料為網(wǎng)狀框內(nèi)安裝或填充具有過濾、吸附、蒸發(fā)作用的蜂窩紙蒸發(fā)填料。
上述技術方案中，電子致冷器內(nèi)的風式吸熱器為散冷翅片。
上述技術方案中，由電子制冷芯片制作的電效電溫差制冷和制熱組件為已有技術，中國專利96242510.9已對其作了詳盡透徹的論述。
本實用新型具有如下突出的特點和顯著效果1、本實用新型的制冷部件為半導體芯片，既區(qū)別于傳統(tǒng)的氟利昂壓縮機制冷，又區(qū)別于溴化鋰制冷，半導體器件制冷無大氣污染，無噪聲污染，更不會對大氣臭氧層造成破壞，是完全綠色環(huán)保產(chǎn)品。
2、采用電子制冷技術，技術先進，控制精確，智能化程度高，電子制冷芯片可根據(jù)溫控需要部分或全部投入工作，節(jié)約能源，而且使用壽命長。
3、本實用新型能源消耗單一，能效比高，能耗低，是一種高效節(jié)能產(chǎn)品。
4、室內(nèi)外連接的供回水管路可直接裸露在外，無需絕熱保溫，即使夏天管道也不會出現(xiàn)凝水問題。極大地減少了投入，使安裝也變得更加容易，維護方便。
5、特別是本實用新型的室外熱交換裝置引入了蒸發(fā)式散熱器，效率明顯提高，高溫回水可下降5-10℃，吸入的室外風經(jīng)蒸發(fā)致冷可下降3-5℃。這種低溫水和低溫冷風回收到室內(nèi)機電子致冷器，不僅是一種能量回收，而且極大地提高了室內(nèi)機的制冷效率。
6、本實用新型增設了新風引入管路，將室外蒸發(fā)散熱裝置致冷的新風通過管路連接至室內(nèi)電子致冷器的新風入口，該冷風吹入電子致冷器內(nèi)的風式吸熱器，即散冷翅片，使致冷效率極大提高，新增設的這種新風能量回收系統(tǒng)，使本實用新型的致冷效率極大提高，性能更優(yōu)良。
7、本實用新型的室內(nèi)電子致冷器結(jié)構簡單、緊湊、實用，其換熱端與室外蒸發(fā)式散熱裝置形成散熱水循環(huán)回路，循環(huán)水泵從室外機水箱吸入的水經(jīng)過室內(nèi)機熱電組件的熱端散熱器加熱后，循環(huán)進入室外機蒸發(fā)器中，經(jīng)蒸發(fā)冷卻后再進入室內(nèi)機散熱器熱端，如此循環(huán)，大大降低了熱電組件的熱端溫度，也降低了熱電組件兩端的溫差，使半導體電子制冷芯片的制冷效率大大提高。
8、本實用新型室內(nèi)機電子致冷器的冷端換熱翅片直接貼合在電子制冷芯片熱電組件冷端，采用空氣直接散冷，避免了經(jīng)多次傳熱所造成的效率損失，降低了空氣傳熱溫差，進而降低了電子芯片熱電組件兩端的溫差，進一步提高了電子芯片熱電組件的制冷效率。
本實用新型既區(qū)別于現(xiàn)有中央空調(diào)系統(tǒng)集中制冷制熱后向用戶分散輸送，又區(qū)別于現(xiàn)有各用戶的單獨空調(diào)機相互之間無任何連接關系。本實用新型將用戶的室內(nèi)電子致冷器通過循環(huán)水管和致冷新風引入管道連接至一個室外的蒸發(fā)式散熱裝置。構思巧妙，設計合理、裝置簡單。結(jié)構緊湊，致冷效率高，環(huán)保性能好，成本費用低，是我國乃至世界空調(diào)器技術升級、更新?lián)Q代的新產(chǎn)品。


圖1為本實用新型結(jié)構示意圖圖2為本實用新型室內(nèi)電子致冷器結(jié)構示意圖圖3為圖2的A-A剖視圖圖4為本實用新型室外蒸發(fā)式散熱裝置結(jié)構示意圖圖5為室內(nèi)電子致冷器的制冷單元結(jié)構示意圖具體實施方式
參見圖1，這種熱電制冷空調(diào)器具有室內(nèi)電子致冷器1、室外熱交換裝置2、及與室內(nèi)電子致冷器和室外熱交換裝置相連的供水管路3、回水管路4、循環(huán)水泵5，本實用新型的室外熱交換裝置2采用蒸發(fā)式散熱裝置，在室外蒸發(fā)式散熱裝置2的出風口6和室內(nèi)電子致冷器的入風口7之間連接連通有蒸發(fā)致冷新風引入管路8。
參見圖2、圖3、圖5，本實用新型的室內(nèi)機電子致冷器1由多個致冷單元連接在一起構成，每個電子致冷單元的結(jié)構為兩高效電溫差制冷和制熱組件9內(nèi)側(cè)之間為水循環(huán)散熱通道10，而兩高效電溫差制冷和制熱組件9外側(cè)緊密連接安裝風式吸熱器11，這種高效電溫差制冷和制熱組件為已有技術，見中國專利962425109，產(chǎn)品由湖南郴州亞光冷熱源材料有限公司生產(chǎn)。這種風式吸熱器11即散冷翅片，多個電子致冷單元的水循環(huán)散熱通道通過端頭的連接水管12串聯(lián)連通，而多個連接在一起的風式吸熱器的上方安裝有風機13，風機13上方的機殼上開有蒸發(fā)致冷新風入口7。
本實用新型的室內(nèi)電子致冷器其結(jié)構設計采用獨特的風式吸熱器和水散熱器，大大降低了熱電組件的熱端溫度，也降低了熱電組件兩端的溫差，因而電子制冷芯片的制冷效率大大提高，這種結(jié)構形式也避免了傳統(tǒng)結(jié)構需經(jīng)多次傳熱所造成的效率損失，降低了空氣傳熱溫差，同樣提高了電子芯片熱電組件的制冷效率。參閱下面的計算設計1、風式吸熱器①傳熱面積選用板翅式熱交換器，總吸熱量為2500W，室內(nèi)平均氣溫27℃(最高32℃，最低22℃)，板翅式熱交換器翅片上平均溫度21℃(最高26℃，最低18℃)，室內(nèi)空氣與熱交換器翅片的溫差算術平均值為6K，取空氣與翅片的換熱系數(shù)為25W/K M2，則得總傳熱面積Sx為Sx=QxKq×Δt=250025×6=16.67(m2)]]>式中Sx-傳熱面積M2；Qx-總吸熱量為2500W；Kq-空氣與翅片的換熱系數(shù)為25W/K M2；Δt-空氣與翅片的平均溫度差(6K)。
②通風計算風量計算已知室內(nèi)最高氣溫32℃，最低22℃，平均27℃。即空氣流經(jīng)板翅式熱交換器后其溫度從32℃降致22℃，其放出熱量為板翅式熱交換器吸熱量Sx2500W。
根據(jù)制冷空調(diào)的有關經(jīng)驗數(shù)據(jù)，折濕系數(shù)ξ取0.60，可得Q=3600ζ·Qx1000×ρKC·ΔTK=3600×0.6×25001000×1.293×10-3×1.017×104×10]]>=410(m/h)]]>式中Qx-循環(huán)風量M3/h；ξ-折濕系數(shù)ξ取0.60；ρx-空氣密度，1.293×103kg/L；C-空氣定壓比熱，1.017×103J/Kg K；Δt-室內(nèi)空氣最高與最低的溫度差10K。
通風斷面根據(jù)制冷空調(diào)的有關經(jīng)驗數(shù)據(jù)，風速應為2.8～3.2M/s，這樣既可保證熱交換，又可保證去濕，所以通風斷面ST為ST=Qx3600V=4103600×(2.8~3.2)=0.041~0.036m2]]>式中ST-通風M2；V-循環(huán)風速M/S；③風式吸熱器設計已知通風斷面截面積為0.036-0.041m2，傳熱總面積為16.67m2，因而四組風式吸熱器的傳熱總面積為16.67m2，每組風式吸熱器的傳熱面積為4.17m2，其設計體積為200mm×600mm×25mm＝3000000mm3＝0.003m3，四組風式吸熱器的體積為0.012m3，每片肋片的傳熱面積為180mm×24mm×2＝8640mm2＝0.00864m2，因此肋片數(shù)＝4.17m2/0.0864m2＝482片，肋片間距為550mm/482＝1.14mm。
2、水散熱器
①傳熱面積選用板翅式熱交換器，總散熱量為3750W，熱端制冷芯片上平均溫度29℃(最高34℃，最低26℃)，板翅式熱交換器翅片上平均溫度31℃(最高36℃，最低28℃)，室內(nèi)空氣與熱交換器翅片的溫差算術平均值為6K，取水與翅片的換熱系數(shù)為1000W/K M2，則得總傳熱面積Sx為Sx=QxKq×Δt=37501000×2=1.875(m2)]]>式中Sx-傳熱面積M2；Qx-總吸熱量為3750W；Kq-空氣與翅片的換熱系數(shù)為1000W/K M2；Δt-水與翅片的平均溫度差(2K)。
②水散熱器設計已知翅片與水的平均溫度差為2K。即水流經(jīng)板翅式熱交換器后其溫度升高2℃，其散出熱量為板翅式熱交換器放熱量Sx3750W。空氣與翅片的換熱系數(shù)為1000W/KM2時水的流速應≥0.1m/s，二組風式吸熱器的傳熱總面積為1.875m2，因而每組風式吸熱器的傳熱面積為0.936m2，每片肋片的傳熱面積為600mm×16mm×2＝19200mm2＝0.0192m2，因此肋片數(shù)＝0.936m2/0.0192m2＝49片，肋片間距為180mm/49＝3.67mm。
參見圖4，本實用新型的室外機蒸發(fā)式散熱裝置其結(jié)構為在機殼內(nèi)安裝風機14、回水管15、蒸發(fā)填料體16、水箱17、循環(huán)水泵5、出水管18，回水管15的出水端下方為蒸發(fā)填料體16，蒸發(fā)填料體16的下方為水箱17，水箱17與循環(huán)水泵5、出水管18連接連通，風機14安裝在蒸發(fā)填料體16的一側(cè)，蒸發(fā)填料體的另一側(cè)機殼上具有出風口20，該出風口即為蒸發(fā)致冷新風出風口，通過管道8引至室內(nèi)機電子致冷器的入風口7。蒸發(fā)填料體16為網(wǎng)狀框內(nèi)安裝或填充具有過濾、吸附、蒸發(fā)作用的蜂窩紙蒸發(fā)填料19。
權利要求1.一種熱電制冷空調(diào)器，具有室內(nèi)電子致冷器、室外熱交換裝置、及與室內(nèi)電子致冷器和室外熱交換裝置相連接的供、回水管路、循環(huán)水泵，其特征在于室外熱交換裝置采用蒸發(fā)式散熱裝置，在室外蒸發(fā)式散熱裝置的出風口和室內(nèi)電子致冷器的入風口之間連接連通有蒸發(fā)致冷新風引入管路；室外蒸發(fā)式散熱裝置其結(jié)構為在機殼內(nèi)安裝風機、回水管、蒸發(fā)填料體、水箱、循環(huán)水泵、出水管，回水管的出水端下方為蒸發(fā)填料體，蒸發(fā)填料體的下方為水箱，水箱與循環(huán)水泵及出水管連接連通，風機安裝在蒸發(fā)填料體一側(cè)；室內(nèi)電子致冷器由多個電子致冷單元連接在一起構成，每個電子致冷單元的結(jié)構為兩高效電溫差制冷和制熱組件內(nèi)側(cè)之間為水循環(huán)散熱通道，而兩高效電溫差制冷和制熱組件外側(cè)緊密連接安裝風式吸熱器，多個電子致冷單元的水循環(huán)散熱通道串聯(lián)連通，而多個連接在一起的風式吸熱器的上方安裝有風機，風機上方的機殼上開有蒸發(fā)致冷新風入口。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱電制冷空調(diào)器，其特征在于室外蒸發(fā)式散熱裝置內(nèi)的蒸發(fā)填料體為網(wǎng)狀框內(nèi)安裝或填充具有過濾、吸附、蒸發(fā)作用的蜂窩紙蒸發(fā)填料。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱電制冷空調(diào)器，其特征在于電子致冷器內(nèi)的風式吸熱器為散熱翅片。
專利摘要一種熱電制冷空調(diào)器，具有室內(nèi)電子致冷氣、室外熱交換裝置、供、回水管路、循環(huán)水泵，室外熱交換裝置采用蒸發(fā)式散熱裝置，室內(nèi)、外機還連接連通有蒸發(fā)致冷新風引入管路，室外蒸發(fā)式散熱裝置的機殼內(nèi)安裝風機、回水管、蒸發(fā)填料體、水箱、循環(huán)水泵、出水管，室內(nèi)電子致冷器又由高效電溫差制冷和制熱組件，水循環(huán)散熱通道、風式吸熱器、風機構成。本實用新型構思巧妙、設計合理，結(jié)構緊湊，效率高，成本低，環(huán)保性能好，是空調(diào)器技術升級、更新?lián)Q代的新產(chǎn)品。
文檔編號F24F3/00GK2656907SQ0324879
公開日2004年11月17日 申請日期2003年9月17日 優(yōu)先權日2003年9月17日
發(fā)明者曹愛國 申請人:曹愛國