劉宏偉

【摘要】該微型空調(diào)可以運用于各種日常生活用品之中，使得人們能夠隨時隨地的在一個舒適的環(huán)境之中學(xué)習(xí)與工作。該空調(diào)主要運用半導(dǎo)體制冷技術(shù)來實現(xiàn)制冷，具有噪音小、無污染、能耗低等優(yōu)點，因此，該技術(shù)有很好的市場應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】微型 ?空調(diào) ?半導(dǎo)體技術(shù)

1、研制背景及意義

近幾年，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高，全球氣溫不斷上升的趨勢下，我國各大城市的夏季氣溫也都屢創(chuàng)新高，并且常常出現(xiàn)持續(xù)的高溫天氣，而20世紀(jì)90年代末開始全球性禁止使用CFCS、HCFCS等制冷工質(zhì)，在節(jié)能環(huán)保、低碳減排的背景下，伴隨著新材料、新工藝及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，熱電制冷技術(shù)在人體熱防護系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展逐漸成為人們關(guān)注的焦點。

2、設(shè)計方案

2.1散熱裝置的設(shè)計

在半導(dǎo)體制冷裝置的熱端會產(chǎn)生一定的熱量，為保證制冷系統(tǒng)能夠安全正常的工作，必須將熱端產(chǎn)生的熱量及時的向周圍空氣散發(fā)，否則，熱量的不斷增加最終將會使半導(dǎo)體的熱端溫度持續(xù)升高，這不僅會破壞制冷裝置的正常工作，嚴(yán)重時就會燒毀制冷裝置，甚至?xí)a(chǎn)生更加嚴(yán)重的后果。因此，半導(dǎo)體制冷裝置的熱端必須配備與之相對應(yīng)的散熱裝置。

由于自然對流的散熱效率太低，因此，采用風(fēng)扇強制對流。散熱裝置安裝在熱電偶對的熱端，為了能夠更好的散熱，將散熱裝置安裝在熱端的兩側(cè)。

2.3換熱裝置的設(shè)計

為了使人體各個部位的溫度都達到一個相對合適的溫度，該換熱裝置采用水作為換熱介質(zhì)，然后用極細的塑料軟管編制一件T恤或背心，在塑料軟管中裝滿水，再將該裝置的出水口和進水口分別連接在一個微型換熱器上，最后將換熱器和半導(dǎo)體制冷裝置的冷端放在用隔熱材料圍成的冷室當(dāng)中。考慮到細軟水管的阻力比較大，采用一個小型水泵為水循環(huán)提供動力，這是與制冷系統(tǒng)相配合的一種特殊服裝。

2.4電源裝置的設(shè)計

電源裝置是半導(dǎo)體制冷裝置的動力源泉，也是微型空調(diào)的心臟。太陽能是目前人類運用最廣泛和最安全的一種可再生能源。目前，已有公司研制成功了有機太陽能材料，用這種材料可以制成一種特殊的太陽能電池，這種電池具有質(zhì)量輕、體積小、韌性好、成本低、使用方便等優(yōu)點。用這種電池作為半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的電源裝置不僅節(jié)能環(huán)保而且美觀經(jīng)濟。為了能夠盡可能的減小制冷系統(tǒng)的體積，將這種柔性的太陽能電池安裝在衣服的表面，這樣安裝不僅減小了系統(tǒng)的體積而且增加了衣服的美感與時尚感。

3 裝置工作原理

空調(diào)裝置原理簡圖

A：微型泵 ? ? B：換熱器 ? ? ? C：P-N結(jié) ? ? ?D：微型散熱風(fēng)扇 ? ? ? E：冷箱 ?F：熱箱 ? ? ? G：蓄電池 ? ? H：控溫裝置 ? ? M：背殼

上圖是該服飾空調(diào)裝置的原理圖，從圖中可以看出，整個系統(tǒng)中主要的裝置都在“背殼”中，裝置主要由四部分組成：熱箱、冷箱、蓄電池、控制裝置。

首先，衣服表面的太陽能電池將電能輸送到蓄電池中，再由蓄電池為P—N結(jié)提供電能，P—N結(jié)通電冷端從外界吸熱使得冷箱的溫度下降，致使換熱器內(nèi)的水溫也降低，然后通過微型水泵把較低溫度的水輸送到塑料軟管編制的衣服內(nèi)，對人體溫度進行調(diào)節(jié)。熱箱主要由熱端和微型風(fēng)扇組成，驅(qū)動風(fēng)扇的電能由蓄電池提供，控溫裝置與P—N結(jié)輸入電流線連接，通過控制電流的大小來控制溫度。蓄電池安裝在最左側(cè)，依次連接熱箱、P—N結(jié)、冷箱、微型水泵，控制裝置在下部，背殼安裝在服裝的背后，連接方式如圖所示。

5、創(chuàng)新點及應(yīng)用

1）該新型微型空調(diào)的適用范圍比較廣。

2）該新型微型空調(diào)操作和控制簡單，方便使用。

3）該新型微型空調(diào)具有良好的制冷效果。

4）該新型微型空調(diào)具有環(huán)保無污染的優(yōu)點。

6、應(yīng)用前景

我國是個人口大國，擁有13億人口，并且隨著人口的增加，社會的發(fā)展，能源資源的緊缺，人們越來越注重環(huán)境保護和新能源利用，因此無污染的微型空調(diào)服飾一定會擁有很好的市場前景。隨著全球氣溫的變暖，在夏季，大部分城市都出現(xiàn)持續(xù)的高溫天氣，以及人們生活水平的提高，對生活環(huán)境舒適度要求的提高，將會進一步擴大該服飾空調(diào)的銷售市場。

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