利用帕爾貼效應(yīng)制冷供暖的局部空調(diào)設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、利用帕爾帖原理，在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體組成的回路中通以電流，即會(huì)在NP結(jié)處會(huì)出現(xiàn)制冷、制熱現(xiàn)象，利用這一現(xiàn)象制成的空調(diào)稱為半導(dǎo)體空調(diào)。
　　本文利用半導(dǎo)體空調(diào)技術(shù)，構(gòu)建了一種可冷暖兼供的局部空調(diào)，目前結(jié)合睡眠需求應(yīng)用于床體，簡(jiǎn)稱空調(diào)床。所構(gòu)建的空調(diào)床高2米，寬1.5米，長(zhǎng)2.2米，蚊帳采用密織型布料，冬季空調(diào)床維持床內(nèi)溫度為22oC，夏季維持床內(nèi)溫度為28 oC。在空調(diào)床頭部設(shè)置制冷單元，送風(fēng)量為1m3/min；腳部設(shè)置制熱單元

2、，送風(fēng)量為2m3/min。通過(guò)空調(diào)床負(fù)荷計(jì)算，確定制冷單元和制熱單元均需要兩片型號(hào)TEC1-12708制冷片。當(dāng)夏季室溫小于30 oC時(shí)，空調(diào)床制冷能將床內(nèi)溫度減低至28 oC，當(dāng)室溫高于30oC時(shí)，空調(diào)床與房間空調(diào)聯(lián)合運(yùn)行，控制床內(nèi)溫度低于28oC；空調(diào)床制熱能滿足整個(gè)冬季的制熱要求。本文針對(duì)該空調(diào)床的耗電特性和“頭涼腳暖”特性展開(kāi)實(shí)驗(yàn)研究和理論研究。
　　空調(diào)床和房間空調(diào)在兩個(gè)相鄰且相同的房間同時(shí)運(yùn)行，房間空調(diào)保持整個(gè)房間溫度

3、為冬季22oC，夏季28oC；空調(diào)床僅維持床內(nèi)溫度為冬季22oC，夏季28oC。對(duì)比房間空調(diào)耗電和空調(diào)床耗電，即能得出空調(diào)床的耗電特性。在空調(diào)床內(nèi)部的頭部、腳部、腰部放置溫度測(cè)點(diǎn)，分別在冬季、夏季測(cè)量這三個(gè)區(qū)域的平均溫度，則可以驗(yàn)證空調(diào)床是否能實(shí)現(xiàn)“頭涼腳暖”的特殊睡眠環(huán)境。建立空調(diào)床耗電量理論模型，根據(jù)該理論模型編寫(xiě)TRNSYS部件。在TRNSYS中以上海地區(qū)為例，建立建筑空調(diào)和空調(diào)床耦合運(yùn)行模型，最后與房間空調(diào)的全年能耗對(duì)比，得到空

4、調(diào)床的全年節(jié)能率。
　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：（1）空調(diào)床單獨(dú)運(yùn)行可滿足上海整個(gè)冬季的制熱需求，相對(duì)房間空調(diào)，空調(diào)床節(jié)能率約為85％；夏季只有在室溫小于30 oC時(shí)，空調(diào)床單獨(dú)運(yùn)行能降低床內(nèi)溫度至28 oC，此時(shí)節(jié)能率約為80%；當(dāng)室溫大于30 oC時(shí)，空調(diào)床需與房間空調(diào)聯(lián)合運(yùn)行來(lái)降低床內(nèi)溫度，此時(shí)與房間空調(diào)單獨(dú)運(yùn)行相比，節(jié)能率約為9%；（2）冬季腳部加熱，腳部溫度比頭部溫度高約4 oC至6 oC，夏季頭部制冷，腳部溫度比頭部溫度高約1

5、oC，可見(jiàn)“頭涼腳暖”效果在冬季明顯，而在夏季微弱；（3）對(duì)比空調(diào)床耗電量計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值值，兩者相對(duì)誤差小于20%。模擬結(jié)果顯示：（1）在普通居室中使用空調(diào)床，冬季可節(jié)能43%，夏季可節(jié)能13%；在節(jié)能居室中使用空調(diào)床，冬季和夏季可分別節(jié)能39%和7.5%。（2）空調(diào)床夏季制冷量小，適合運(yùn)行的時(shí)間短，節(jié)能率低，因此將空調(diào)床夏季送、回風(fēng)方式改為上送下回，這樣送風(fēng)口遠(yuǎn)離頭部，可以增大制冷量，使空調(diào)床滿足整個(gè)夏季的制冷需求。用TRNSYS對(duì)改