隨身微型空調

劉宏偉

【摘要】該微型空調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境之中學習與工作。該空調主要運用半導體制冷技術來實現制冷，具有噪音小、無污染、能耗低等優點，因此，該技術有很好的市場應用前景。

【關鍵詞】微型 ?空調 ?半導體技術

1、研制背景及意義

近幾年，隨著社會經濟的不斷發展，人們對生活質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新高，并且常常出現持續的高溫天氣，而20世紀90年代末開始全球性禁止使用CFCS、HCFCS等制冷工質，在節能環保、低碳減排的背景下，伴隨著新材料、新工藝及相關技術的發展，熱電制冷技術在人體熱防護系統中的應用和發展逐漸成為人們關注的焦點。

2、設計方案

2.1散熱裝置的設計

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

由于自然對流的散熱效率太低，因此，采用風扇強制對流。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。

2.3換熱裝置的設計

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，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體制冷裝置的冷端放在用隔熱材料圍成的冷室當中。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提供動力，這是與制冷系統相配合的一種特殊服裝。

2.4電源裝置的設計

電源裝置是半導體制冷裝置的動力源泉，也是微型空調的心臟。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，這種電池具有質量輕、體積小、韌性好、成本低、使用方便等優點。用這種電池作為半導體制冷系統的電源裝置不僅節能環保而且美觀經濟。為了能夠盡可能的減小制冷系統的體積，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

空調裝置原理簡圖

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

上圖是該服飾空調裝置的原理圖，從圖中可以看出，整個系統中主要的裝置都在“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結提供電能，P—N結通電冷端從外界吸熱使得冷箱的溫度下降，致使換熱器內的水溫也降低，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，對人體溫度進行調節。熱箱主要由熱端和微型風扇組成，驅動風扇的電能由蓄電池提供，控溫裝置與P—N結輸入電流線連接，通過控制電流的大小來控制溫度。蓄電池安裝在最左側，依次連接熱箱、P—N結、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、創新點及應用

1）該新型微型空調的適用范圍比較廣。

2）該新型微型空調操作和控制簡單，方便使用。

3）該新型微型空調具有良好的制冷效果。

4）該新型微型空調具有環保無污染的優點。

6、應用前景

我國是個人口大國，擁有13億人口，并且隨著人口的增加，社會的發展，能源資源的緊缺，人們越來越注重環境保護和新能源利用，因此無污染的微型空調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，大部分城市都出現持續的高溫天氣，以及人們生活水平的提高，對生活環境舒適度要求的提高，將會進一步擴大該服飾空調的銷售市場。

參考文獻

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