利用帕爾貼效應制冷供暖的局部空調設計及性能研究.pdf

1、利用帕爾帖原理，在N型半導體和P型半導體組成的回路中通以電流，即會在NP結處會出現(xiàn)制冷、制熱現(xiàn)象，利用這一現(xiàn)象制成的空調稱為半導體空調。
　　本文利用半導體空調技術，構建了一種可冷暖兼供的局部空調，目前結合睡眠需求應用于床體，簡稱空調床。所構建的空調床高2米，寬1.5米，長2.2米，蚊帳采用密織型布料，冬季空調床維持床內溫度為22oC，夏季維持床內溫度為28 oC。在空調床頭部設置制冷單元，送風量為1m3/min；腳部設置制熱單元

2、，送風量為2m3/min。通過空調床負荷計算，確定制冷單元和制熱單元均需要兩片型號TEC1-12708制冷片。當夏季室溫小于30 oC時，空調床制冷能將床內溫度減低至28 oC，當室溫高于30oC時，空調床與房間空調聯(lián)合運行，控制床內溫度低于28oC；空調床制熱能滿足整個冬季的制熱要求。本文針對該空調床的耗電特性和“頭涼腳暖”特性展開實驗研究和理論研究。
　　空調床和房間空調在兩個相鄰且相同的房間同時運行，房間空調保持整個房間溫度

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

4、調床的全年節(jié)能率。
　　實驗數(shù)據(jù)顯示：（1）空調床單獨運行可滿足上海整個冬季的制熱需求，相對房間空調，空調床節(jié)能率約為85％；夏季只有在室溫小于30 oC時，空調床單獨運行能降低床內溫度至28 oC，此時節(jié)能率約為80%；當室溫大于30 oC時，空調床需與房間空調聯(lián)合運行來降低床內溫度，此時與房間空調單獨運行相比，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“頭涼腳暖”效果在冬季明顯，而在夏季微弱；（3）對比空調床耗電量計算值與實驗值值，兩者相對誤差小于20%。模擬結果顯示：（1）在普通居室中使用空調床，冬季可節(jié)能43%，夏季可節(jié)能13%；在節(jié)能居室中使用空調床，冬季和夏季可分別節(jié)能39%和7.5%。（2）空調床夏季制冷量小，適合運行的時間短，節(jié)能率低，因此將空調床夏季送、回風方式改為上送下回，這樣送風口遠離頭部，可以增大制冷量，使空調床滿足整個夏季的制冷需求。用TRNSYS對改