太陽(yáng)能制冷具有很好的季節(jié)匹配性,即天氣越熱,太陽(yáng)輻射越好,
系統(tǒng)制冷量越大。這一特點(diǎn)使太陽(yáng)能制冷技術(shù)受到重視和發(fā)展。實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能制冷有“光-熱-冷”、“光-電-冷”、“光-熱-電-冷”等途徑。太陽(yáng)能
半導(dǎo)體制冷是利用太陽(yáng)能
電池產(chǎn)生的電能來(lái)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體制冷裝置,實(shí)現(xiàn)熱能傳遞的特殊制冷方式,其工作
原理主要是光伏效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)。
*c'nPa$+|S O9y4.`a" 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng),結(jié)構(gòu)緊湊,攜帶方便,可以根據(jù)用戶(hù)需要做成小型化的專(zhuān)用制冷裝置。它具有使用維護(hù)簡(jiǎn)單,安全性能好,可分散供電,儲(chǔ)能比較方便,無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)。另外,利用帕爾貼效應(yīng)的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)與一般的機(jī)械制冷相比,它不需要泵、壓縮機(jī)等運(yùn)動(dòng)部件,因此不存在磨損和噪聲。它不需要制冷劑,因此不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染,也省去了復(fù)雜的傳輸管路。它只需切換電流方向就可以使系統(tǒng)由制冷狀態(tài)變?yōu)橹茻釥顟B(tài)。這些無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn),使得人們對(duì)太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。
vpR^G`/ ivL}\~L 目前太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的效率還比較低,系統(tǒng)的一些重要技術(shù)問(wèn)題還有待深入研究。
&<8Q/m]5 + <AD 1.太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷的工作原理和基本結(jié)構(gòu)
cm^:3(yYX U(#)[S, 半導(dǎo)體制冷是利用熱電制冷效應(yīng)的一種制冷 方式,因此又稱(chēng)為熱電制冷或溫差電制冷。半導(dǎo)體制冷器的基本元件是熱電偶對(duì),即把一個(gè)p 型半導(dǎo)體元件和一只 n型半導(dǎo)體元件連成的熱電偶。
`;Qw/xl_N +%vBDcf Us4J[MW< 242dT/j 當(dāng)直流電源接通,上面接頭的電流方向是n-p,溫度降低,并且吸熱,形成冷端;下面接頭的電流方向是p-n,溫度上升,并且放熱,形成熱端。把若干對(duì)熱電偶連接起來(lái)就構(gòu)成了常用的熱電堆,借助各種傳熱器件,使熱電堆的熱端不斷散熱,并保持一定的溫度,把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱,產(chǎn)生低溫,這就是半導(dǎo)體制冷的工作原理。太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)就是利用半導(dǎo)體的熱電制冷效應(yīng),由太陽(yáng)能電池直接供給所需的直流電,達(dá)到制冷制熱的效果。
P&PPX#% zs#s"e:jeR 太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)由太陽(yáng)能
光電轉(zhuǎn)換器、數(shù)控匹配器、儲(chǔ)能設(shè)備和半導(dǎo)體制冷裝置4部分組成。太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器輸出直流電,一部分直接供給半導(dǎo)體制冷裝置,另一部分進(jìn)入儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存,以供陰天或晚上使用,以便系統(tǒng)可以全天候正常運(yùn)行。
U^jxKBq^ Uawf,57v< 太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器可以選擇晶體硅太陽(yáng)能電池或納米晶體太陽(yáng)能電池,按照制冷裝置容量選擇太陽(yáng)能電池的型號(hào)。晴天時(shí),太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器把照射在它表面上的太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能,供整個(gè)系統(tǒng)使用。
fh~"A`d .KiJq:$H 數(shù)控匹配器使整個(gè)系統(tǒng)的能量傳輸始終處于最佳匹配狀態(tài)。同時(shí)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的過(guò)充、過(guò)放進(jìn)行控制。
Q(@/,%EF 01v7_*'R 儲(chǔ)能設(shè)備一般使用蓄電池,它把光電轉(zhuǎn)換器輸出的一部分或全部能量?jī)?chǔ)存起來(lái),以備太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換器沒(méi)有輸出的時(shí)候使用,從而使太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)達(dá)到全天候的運(yùn)行。
K"~Tk`[0Q Kjbt1n !O=?n<Ex" _hP siZY9 2.太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷的關(guān)鍵問(wèn)題
mEi+Tj zp e1Kxqw7 太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)最大的不足是制冷效率較低,同時(shí)成本也較高。這嚴(yán)重影響了太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。若提高和改善太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)的性能,要從下列幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題入手
;A^0="x& yKE[," (1)改善半導(dǎo)體制冷
材料的性能
#T\Yi|Qs# c)H(w 太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的核心在于半導(dǎo)體制冷材料,半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)效率較低的主要原因在于半導(dǎo)體制冷材料熱電轉(zhuǎn)換效率不高。
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