太陽能制冷具有很好的季節(jié)匹配性,即天氣越熱,太陽輻射越好,
系統(tǒng)制冷量越大。這一特點使太陽能制冷技術(shù)受到重視和發(fā)展。實現(xiàn)太陽能制冷有“光-熱-冷”、“光-電-冷”、“光-熱-電-冷”等途徑。太陽能
半導(dǎo)體制冷是利用太陽能
電池產(chǎn)生的電能來驅(qū)動半導(dǎo)體制冷裝置,實現(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)。
k]`3if5> ]X)EO49 太陽能驅(qū)動的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng),結(jié)構(gòu)緊湊,攜帶方便,可以根據(jù)用戶需要做成小型化的專用制冷裝置。它具有使用維護(hù)簡單,安全性能好,可分散供電,儲能比較方便,無環(huán)境污染等特點。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)動部件,因此不存在磨損和噪聲。它不需要制冷劑,因此不會產(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)。這些無可比擬的優(yōu)點,使得人們對太陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。
%j=,c{`Q ?%HtPm2< % 目前太陽能半導(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)問題還有待深入研究。
k|7XC@i]% a;Y9wn 1.太陽能半導(dǎo)體制冷的工作原理和基本結(jié)構(gòu)
_dEf@== u[oYVpe)IG 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,即把一個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。
Q'^]lVY +:d))r=n ;D[b25 Sk$XC 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。把若干對熱電偶連接起來就構(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),由太陽能電池直接供給所需的直流電,達(dá)到制冷制熱的效果。
R@0ELxzA U<NpDjc" 太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)由太陽能
光電轉(zhuǎn)換器、數(shù)控匹配器、儲能設(shè)備和半導(dǎo)體制冷裝置4部分組成。太陽能光電轉(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)入儲能設(shè)備儲存,以供陰天或晚上使用,以便系統(tǒng)可以全天候正常運(yùn)行。
k>Qr14F 6P;1I+5m{q 太陽能光電轉(zhuǎn)換器可以選擇晶體硅太陽能電池或納米晶體太陽能電池,按照制冷裝置容量選擇太陽能電池的型號。晴天時,太陽能光電轉(zhuǎn)換器把照射在它表面上的太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能,供整個系統(tǒng)使用。
?^&!/, b`K~l'8 數(shù)控匹配器使整個系統(tǒng)的能量傳輸始終處于最佳匹配狀態(tài)。同時對儲能設(shè)備的過充、過放進(jìn)行控制。
8L 9;VY^Y :OBggb#?! 儲能設(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儲存起來,以備太陽能光電轉(zhuǎn)換器沒有輸出的時候使用,從而使太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)達(dá)到全天候的運(yùn)行。
<..%@]+ 6#5@d^a [:!#F7O- }~-)31e'` 2.太陽能半導(dǎo)體制冷的關(guān)鍵問題
b\?#O} 6SsZK)X 太陽能制冷系統(tǒng)最大的不足是制冷效率較低,同時成本也較高。這嚴(yán)重影響了太陽能制冷系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。若提高和改善太陽能制冷系統(tǒng)的性能,要從下列幾個關(guān)鍵問題入手
Pwz^{*u] h{ce+~X (1)改善半導(dǎo)體制冷
材料的性能
|_~BV&g,N j>R7OGg' 太陽能半導(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。
wR/i+,K mcDW&jwQ 最終決定熱電材料性能優(yōu)劣的是優(yōu)值系數(shù) Z
Z#;ieI\ Dl/UZ@8pl 其中:α—半導(dǎo)體制冷元件的塞貝克系數(shù);
V|HSIJ#J R—制冷元件的電阻;
v-[|7Pg}Z Kt—制冷元件的熱導(dǎo)率。
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