太阳能半导体制冷/制热系统的实验研究

【摘要】：太阳能半导体制冷是一个非常新颖并逐渐为人们所重视的制冷技术。在目前能源紧缺、电力紧张的情况下,太阳能半导体制冷技术有着更为重要的现实意义。国内外目前研究的太阳能半导体制冷基本局限于太阳能半导体冰箱以及太阳能半导体制冰机等小型装置,而且没有综合使用半导体制热的功能。本文综合使用了半导体制冷和半导体制热功能,采用太阳能供电系统,制冷/制热空间的形状和大小模拟实际的岗楼,从而提供了一套太阳能半导体制冷/制热系统。制冷和制热功能由半导体制冷/制热单元来完成,该制冷/制热单元由散热和散冷性能比较好的散热器和半导体热电堆组合而成,使用的散热器在我们选择的市场上5种制冷效果比较好的肋片式散热器中的散热和散冷效果最佳。 本文分别对该系统的制冷和制热性能进行了实验研究。在制冷实验的可行性实验研究中,在制冷空间因材料和制作的原因导致传热量大大高于设计值的情况下,制冷空间内部温度在环境温度为35℃时仍然可以保持和环境温度近7℃的温差,制冷系数可以达到0.4,从而证实了本太阳能半导体制冷/制热系统的制冷功能是可以实现的,并且为制冷空间的改进提供了很好的依据。改进后的制冷/制热空间更接近于实际的岗楼,并且制冷/制热效果更理想。制热实验结果说明在室外温度0℃左右,室内温度可以很快达到20℃左右的稳定值,供热系数可以达到0.6~0.8。实验证明,本实验系统可以很好地解决夏季制冷,冬季制热的要求,同时,具有很好的节能意义。本实验可以为太阳能半导体制冷/制热的解决方案提供很好的指导意义,可以推动太阳能半导体制冷/制热系统的市场化,具有很高的实用价值和市场价值。 【关键词】：太阳能 半导体制冷 节能 热电堆
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TK511.3
【目录】：

• 第1章 引言8-24
• 1 1 课题研究的工程背景和意义8-13
• 1.1.1 太阳能资源的丰富8
• 1.1.2 太阳能发展的必然性8-9
• 1.1.3 太阳能电池的发展情况9-10
• 1.1.4 当前太阳能在制冷方面的应用情况10-12
• 1.1.5 半导体制冷发展的必要性12-13
• 1.2 国际国内研究状况和进展13-22
• 1.2.1 半导体制冷概述13-15
• 1.2.2 半导体制冷的应用情况15-18
• 1.2.3 当前研究的热点18-22
• 1.3 论文各部分的主要内容22-24
• 第2章 实验系统及实验方法24-58
• 2.1 实验系统的设计24-30
• 2.1.1 传热量的计算25-29
• 2.1.2 实验系统介绍29-30
• 2.2 数据采集系统的开发30-44
• 2.2.1 数据采集系统的开发32-39
• 2.2.2 数据采集系统的改进39-42
• 2.2.3 数据采集系统误差分析42-44
• 2.3 实验系统核心元件的选择44-58
• 2.3.1 制冷元件(热电堆)的选择44-48
• 2.3.2 散热器(散冷器)的选择48-52
• 2.3.3 太阳能电源系统的选择52-58
• 第3章 实验结果及分析58-97
• 3.1 热电堆参数的测量58-60
• 3.2 制冷系统实验结果及分析60-82
• 3.2.1 制冷实验方案60-64
• 3.2.2 方案1实验结果及分析64-67
• 3.2.3 方案2实验结果及分析67-80
• 3.2.4 实验系统方案的改进80-82
• 3.3 制热系统实验结果及分析82-92
• 3.3.1 制热空间热负荷的计算82-84
• 3.3.2 制热系统实验结果及分析84-91
• 3.3.3 制热实验结论91-92
• 3.4 实验误差分析92-95
• 3.5 实验系统成本分析95-97
• 第4章 结论97-99
• 参考文献99-102
• 致谢、声明102-103
• 附录1 实验系统连接情况103-107
• 附录2 温度标定的原始电压值107-115
• 附录3 测量仪器K型热电偶的测量特性曲线115-116
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文116

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