半導(dǎo)體制冷原理
半導(dǎo)體致冷器是由半導(dǎo)體所組成的一種冷卻裝置，于1960年左右才出現(xiàn)，然而其理論基礎(chǔ)peltier effect可追溯到19世紀(jì)。這現(xiàn)象最早是在1821年，由一位德國(guó)科學(xué)家thomas seeback首先發(fā)現(xiàn)，不過(guò)他當(dāng)時(shí)做了錯(cuò)誤的推論，并沒(méi)有領(lǐng)悟到背后真正的科學(xué)原理。到了1834年，一位法國(guó)表匠，同時(shí)也是兼職研究這現(xiàn)象的物理學(xué)家jean peltier，才發(fā)現(xiàn)背后真正的原因，這個(gè)現(xiàn)象直到近代隨著半導(dǎo)體的發(fā)展才有了實(shí)際的應(yīng)用，也就是[致冷器]的發(fā)明(注意，這種叫致冷器，還不叫半導(dǎo)體致冷器)。
由許多n型和p型半導(dǎo)體之顆粒互相排列而成，而n p之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅干一樣夾起來(lái)，陶瓷片必須絕緣且導(dǎo)熱良好，外觀由許多n型和p型半導(dǎo)體之顆?；ハ嗯帕卸?，而n p之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最后由兩片陶瓷片像夾心餅干一樣夾起來(lái)，陶瓷片必須絕緣且導(dǎo)熱良好。
n型半導(dǎo)體。任何物質(zhì)都是由原子組成，原子是由原子核和電子組成。電子以高速度繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)，受到原子核吸引，因?yàn)槭艿揭欢ǖ南拗?，所以電子只能在有限的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)，不能任意離開(kāi)，而各層軌道上的電子具有不同的能量(電子勢(shì)能)。離原子核最遠(yuǎn)軌道上的電子，經(jīng)?？梢悦撾x原子核吸引，而在原子之間運(yùn)動(dòng)，叫導(dǎo)體。如果電子不能脫離軌道形成自由電子，故不能參加導(dǎo)電，叫絕緣體。半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，叫半導(dǎo)體。半導(dǎo)體重要的特性是在一定數(shù)量的某種雜質(zhì)滲入半導(dǎo)體之后，不但能大大加大導(dǎo)電能力，而且可以根據(jù)摻入雜質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量制造出不同性質(zhì)、不同用途的半導(dǎo)體。將一種雜質(zhì)摻入半導(dǎo)體后，會(huì)放出自由電子，這種半導(dǎo)體稱(chēng)為n型半導(dǎo)體。
p型半導(dǎo)體，是靠“空穴”來(lái)導(dǎo)電。在外電場(chǎng)作用下“空穴”流動(dòng)方向和電子流動(dòng)方向相反，即“空穴”由正板流向負(fù)極，這是p型半導(dǎo)體原理。
載流子現(xiàn)象：n型半導(dǎo)體中的自由電子，p型半導(dǎo)體中的“空穴”，他們都是參與導(dǎo)電，統(tǒng)稱(chēng)為“載流子”，它是半導(dǎo)體所特有，是由于摻入雜質(zhì)的結(jié)果。
半導(dǎo)體制冷材料：不僅需要n型和p型半導(dǎo)體特性，還要根據(jù)摻入的雜質(zhì)改變半導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)率，導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率使這種特殊半導(dǎo)體能滿足制冷的材料。目前國(guó)內(nèi)常用材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金，其中p型是bi2te3—sb2te3，n型是bi2te3—bi2se3，采用垂直區(qū)熔法提取晶體材料。
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)
一、制冷原理
通過(guò)水環(huán)路把眾多的空調(diào)機(jī)組連接起來(lái)的以集中冷卻、分散制冷為主要特征的直接蒸發(fā)式制冷設(shè)備，把傳統(tǒng)中央空調(diào)和家用空調(diào)兩者的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。
二、系統(tǒng)主要特點(diǎn)
1、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，初投資少
不用制冷機(jī)房，沒(méi)有冷凍水系統(tǒng)和天然氣管道。
2、高效節(jié)能，運(yùn)行管理費(fèi)用低
空調(diào)機(jī)組能效比eer可達(dá)3.5-5.2?？照{(diào)機(jī)組自帶冷源并可獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)了用多少冷量開(kāi)多少主機(jī)系統(tǒng)能量調(diào)節(jié)比冷水機(jī)組更接近于無(wú)級(jí)調(diào)速。冷卻水為常溫水，水輸送過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生冷量衰減，而且能量轉(zhuǎn)換率為一次。
3、空調(diào)系統(tǒng)安裝工程量小，施工周期短
冷卻水管無(wú)需保溫，省去了冷水機(jī)組及冷凍水泵，室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)安裝和冷水機(jī)組系統(tǒng)一樣，因此，安裝工程量非常小。
4、維護(hù)管理費(fèi)用低
無(wú)需專(zhuān)業(yè)專(zhuān)職人員值班，減少了物業(yè)管理費(fèi)用。
5、系統(tǒng)保證能力高
機(jī)組電腦板上配置通訊口，通過(guò)中央計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)連接，即可在我公司總部對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。而冷水機(jī)組廠家只能對(duì)主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，系統(tǒng)保證能力差。
6、能量計(jì)費(fèi)方便每個(gè)用戶均可獨(dú)立計(jì)算電費(fèi)。
制冷技術(shù)
制冷技術(shù)是研究獲得低溫的方式及其機(jī)理和應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)，從廣義上講，凡是低于環(huán)境溫度的都稱(chēng)為低溫。根據(jù)在不同的低溫溫度區(qū)域，獲得低溫的方法及研究對(duì)象，又可把制冷技術(shù)分為普冷技術(shù)和深冷技術(shù)。習(xí)慣上把普冷技術(shù)稱(chēng)為制冷技術(shù)，把深冷技術(shù)稱(chēng)為低溫技術(shù)。普冷技術(shù)研究的范圍是在普冷區(qū)，深冷技術(shù)研究的范圍是在深冷區(qū)，它們是以溫度 120K 為分界線。
從環(huán)境溫度到 120K (約-153 度)稱(chēng)之為普冷區(qū)，從 120K 到絕對(duì)零度(-273.5 度)稱(chēng)之為深冷區(qū)。( 20K 到 0K 也有稱(chēng)為超低溫或低溫區(qū)的)獲得低溫的方式又很多，但總體上可分為物理和化學(xué)兩種。
物理方法制冷是運(yùn)用制冷劑在制冷系統(tǒng)中不斷的進(jìn)行狀態(tài)變化(既處于不同的熱力狀態(tài))來(lái)制冷。一切物質(zhì)都使由分子所組成的，而物質(zhì)分子又在不斷地運(yùn)動(dòng)。由于這種運(yùn)動(dòng)的能量大小表明了物體熱能的大小，故稱(chēng)為熱運(yùn)動(dòng)。物體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大，人的感覺(jué)物體就熱一些，物體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能小，人的感覺(jué)物體就冷一些。
熱量只能自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體，而不能自發(fā)的從低溫物體傳向高溫物體，要把低溫物體的熱量傳到高溫物體必須借助外部的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
制冷裝置借助制冷機(jī)來(lái)消耗外部的能量，利用物質(zhì)的狀態(tài)變化，把被冷卻物體的熱量傳給環(huán)境中的高溫物體來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷的目的。
所利用的物質(zhì)通常稱(chēng)為制冷工質(zhì)或制冷劑。
單級(jí)制冷系統(tǒng)的工作原理如圖它是由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器通過(guò)管道連接，形成一個(gè)密閉的制冷循環(huán)系統(tǒng)。
高壓常溫的制冷劑通過(guò)膨脹閥節(jié)流，變成低壓低溫的液體，在進(jìn)入蒸發(fā)器，低壓低溫的制冷劑液體在蒸發(fā)器中吸收了外部介質(zhì)的熱量而沸騰(汽化)，變成了低壓低溫的制冷劑氣體。制冷劑氣體被制冷壓縮機(jī)吸入，經(jīng)制冷壓縮機(jī)壓縮，變成了高壓高溫的制冷劑氣體，在排到冷凝器中與冷卻介質(zhì)(水或空氣)進(jìn)行熱交換，被冷凝成高壓常溫的液體。
這樣制冷劑便在系統(tǒng)中做了一次由液變氣又由氣變成液的制冷循環(huán)。從制冷機(jī)的排氣側(cè)到膨脹閥前的這一段管道，稱(chēng)為高壓系統(tǒng)，它的壓力為冷凝壓力，對(duì)應(yīng)的溫度為冷凝溫度。
從膨脹閥到制冷機(jī)的吸氣側(cè)的這一段管道稱(chēng)為低壓系統(tǒng)，它的壓力為蒸發(fā)壓力，對(duì)應(yīng)的溫度為蒸發(fā)溫度。
制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量Qo是以制冷機(jī)消耗的壓縮功Ai為代價(jià)而取得的，冷凝器排除的熱量Qk等于兩者之和，既：Qk=Qo+Ai。
半導(dǎo)體致冷器是由半導(dǎo)體所組成的一種冷卻裝置，于1960年左右才出現(xiàn)，然而其理論基礎(chǔ)peltier effect可追溯到19世紀(jì)。這現(xiàn)象最早是在1821年，由一位德國(guó)科學(xué)家thomas seeback首先發(fā)現(xiàn)，不過(guò)他當(dāng)時(shí)做了錯(cuò)誤的推論，并沒(méi)有領(lǐng)悟到背后真正的科學(xué)原理。到了1834年，一位法國(guó)表匠，同時(shí)也是兼職研究這現(xiàn)象的物理學(xué)家jean peltier，才發(fā)現(xiàn)背后真正的原因，這個(gè)現(xiàn)象直到近代隨著半導(dǎo)體的發(fā)展才有了實(shí)際的應(yīng)用，也就是[致冷器]的發(fā)明(注意，這種叫致冷器，還不叫半導(dǎo)體致冷器)。
由許多n型和p型半導(dǎo)體之顆粒互相排列而成，而n p之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅干一樣夾起來(lái)，陶瓷片必須絕緣且導(dǎo)熱良好，外觀由許多n型和p型半導(dǎo)體之顆?；ハ嗯帕卸?，而n p之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最后由兩片陶瓷片像夾心餅干一樣夾起來(lái)，陶瓷片必須絕緣且導(dǎo)熱良好。
n型半導(dǎo)體。任何物質(zhì)都是由原子組成，原子是由原子核和電子組成。電子以高速度繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)，受到原子核吸引，因?yàn)槭艿揭欢ǖ南拗?，所以電子只能在有限的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)，不能任意離開(kāi)，而各層軌道上的電子具有不同的能量(電子勢(shì)能)。離原子核最遠(yuǎn)軌道上的電子，經(jīng)?？梢悦撾x原子核吸引，而在原子之間運(yùn)動(dòng)，叫導(dǎo)體。如果電子不能脫離軌道形成自由電子，故不能參加導(dǎo)電，叫絕緣體。半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，叫半導(dǎo)體。半導(dǎo)體重要的特性是在一定數(shù)量的某種雜質(zhì)滲入半導(dǎo)體之后，不但能大大加大導(dǎo)電能力，而且可以根據(jù)摻入雜質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量制造出不同性質(zhì)、不同用途的半導(dǎo)體。將一種雜質(zhì)摻入半導(dǎo)體后，會(huì)放出自由電子，這種半導(dǎo)體稱(chēng)為n型半導(dǎo)體。
p型半導(dǎo)體，是靠“空穴”來(lái)導(dǎo)電。在外電場(chǎng)作用下“空穴”流動(dòng)方向和電子流動(dòng)方向相反，即“空穴”由正板流向負(fù)極，這是p型半導(dǎo)體原理。
載流子現(xiàn)象：n型半導(dǎo)體中的自由電子，p型半導(dǎo)體中的“空穴”，他們都是參與導(dǎo)電，統(tǒng)稱(chēng)為“載流子”，它是半導(dǎo)體所特有，是由于摻入雜質(zhì)的結(jié)果。
半導(dǎo)體制冷材料：不僅需要n型和p型半導(dǎo)體特性，還要根據(jù)摻入的雜質(zhì)改變半導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)率，導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率使這種特殊半導(dǎo)體能滿足制冷的材料。目前國(guó)內(nèi)常用材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金，其中p型是bi2te3—sb2te3，n型是bi2te3—bi2se3，采用垂直區(qū)熔法提取晶體材料。
水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)
一、制冷原理
通過(guò)水環(huán)路把眾多的空調(diào)機(jī)組連接起來(lái)的以集中冷卻、分散制冷為主要特征的直接蒸發(fā)式制冷設(shè)備，把傳統(tǒng)中央空調(diào)和家用空調(diào)兩者的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。
二、系統(tǒng)主要特點(diǎn)
1、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，初投資少
不用制冷機(jī)房，沒(méi)有冷凍水系統(tǒng)和天然氣管道。
2、高效節(jié)能，運(yùn)行管理費(fèi)用低
空調(diào)機(jī)組能效比eer可達(dá)3.5-5.2?？照{(diào)機(jī)組自帶冷源并可獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)了用多少冷量開(kāi)多少主機(jī)系統(tǒng)能量調(diào)節(jié)比冷水機(jī)組更接近于無(wú)級(jí)調(diào)速。冷卻水為常溫水，水輸送過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生冷量衰減，而且能量轉(zhuǎn)換率為一次。
3、空調(diào)系統(tǒng)安裝工程量小，施工周期短
冷卻水管無(wú)需保溫，省去了冷水機(jī)組及冷凍水泵，室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)安裝和冷水機(jī)組系統(tǒng)一樣，因此，安裝工程量非常小。
4、維護(hù)管理費(fèi)用低
無(wú)需專(zhuān)業(yè)專(zhuān)職人員值班，減少了物業(yè)管理費(fèi)用。
5、系統(tǒng)保證能力高
機(jī)組電腦板上配置通訊口，通過(guò)中央計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)連接，即可在我公司總部對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。而冷水機(jī)組廠家只能對(duì)主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，系統(tǒng)保證能力差。
6、能量計(jì)費(fèi)方便每個(gè)用戶均可獨(dú)立計(jì)算電費(fèi)。
制冷技術(shù)
制冷技術(shù)是研究獲得低溫的方式及其機(jī)理和應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)，從廣義上講，凡是低于環(huán)境溫度的都稱(chēng)為低溫。根據(jù)在不同的低溫溫度區(qū)域，獲得低溫的方法及研究對(duì)象，又可把制冷技術(shù)分為普冷技術(shù)和深冷技術(shù)。習(xí)慣上把普冷技術(shù)稱(chēng)為制冷技術(shù)，把深冷技術(shù)稱(chēng)為低溫技術(shù)。普冷技術(shù)研究的范圍是在普冷區(qū)，深冷技術(shù)研究的范圍是在深冷區(qū)，它們是以溫度 120K 為分界線。
從環(huán)境溫度到 120K (約-153 度)稱(chēng)之為普冷區(qū)，從 120K 到絕對(duì)零度(-273.5 度)稱(chēng)之為深冷區(qū)。( 20K 到 0K 也有稱(chēng)為超低溫或低溫區(qū)的)獲得低溫的方式又很多，但總體上可分為物理和化學(xué)兩種。
物理方法制冷是運(yùn)用制冷劑在制冷系統(tǒng)中不斷的進(jìn)行狀態(tài)變化(既處于不同的熱力狀態(tài))來(lái)制冷。一切物質(zhì)都使由分子所組成的，而物質(zhì)分子又在不斷地運(yùn)動(dòng)。由于這種運(yùn)動(dòng)的能量大小表明了物體熱能的大小，故稱(chēng)為熱運(yùn)動(dòng)。物體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大，人的感覺(jué)物體就熱一些，物體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能小，人的感覺(jué)物體就冷一些。
熱量只能自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體，而不能自發(fā)的從低溫物體傳向高溫物體，要把低溫物體的熱量傳到高溫物體必須借助外部的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
制冷裝置借助制冷機(jī)來(lái)消耗外部的能量，利用物質(zhì)的狀態(tài)變化，把被冷卻物體的熱量傳給環(huán)境中的高溫物體來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷的目的。
所利用的物質(zhì)通常稱(chēng)為制冷工質(zhì)或制冷劑。
單級(jí)制冷系統(tǒng)的工作原理如圖它是由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器通過(guò)管道連接，形成一個(gè)密閉的制冷循環(huán)系統(tǒng)。
高壓常溫的制冷劑通過(guò)膨脹閥節(jié)流，變成低壓低溫的液體，在進(jìn)入蒸發(fā)器，低壓低溫的制冷劑液體在蒸發(fā)器中吸收了外部介質(zhì)的熱量而沸騰(汽化)，變成了低壓低溫的制冷劑氣體。制冷劑氣體被制冷壓縮機(jī)吸入，經(jīng)制冷壓縮機(jī)壓縮，變成了高壓高溫的制冷劑氣體，在排到冷凝器中與冷卻介質(zhì)(水或空氣)進(jìn)行熱交換，被冷凝成高壓常溫的液體。
這樣制冷劑便在系統(tǒng)中做了一次由液變氣又由氣變成液的制冷循環(huán)。從制冷機(jī)的排氣側(cè)到膨脹閥前的這一段管道，稱(chēng)為高壓系統(tǒng)，它的壓力為冷凝壓力，對(duì)應(yīng)的溫度為冷凝溫度。
從膨脹閥到制冷機(jī)的吸氣側(cè)的這一段管道稱(chēng)為低壓系統(tǒng)，它的壓力為蒸發(fā)壓力，對(duì)應(yīng)的溫度為蒸發(fā)溫度。
制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量Qo是以制冷機(jī)消耗的壓縮功Ai為代價(jià)而取得的，冷凝器排除的熱量Qk等于兩者之和，既：Qk=Qo+Ai。