[发明专利]空气源热电热泵地暖装置

说明书

技术领域

本发明涉及地面供暖装置，具体涉及以空气为低温热源、以基于珀尔帖热电效应的热电热泵作为热能转换动力的空气源热电热泵地暖装置。

背景技术

由于环境污染、能源浪费严重等原因，目前我国以煤炭为基本能源的集中供热方式弊端凸现，必将向以地暖为主的采暖方式转变。目前的地暖系统一般是以燃气、燃油或电力为能源的水暖系统，主要包括盘管、分集水器及壁挂炉等部件。出于卫生及安全等因素考虑，采用电能直热方式的地暖系统更有优势，同时还比散热器采暖节能20%-30%。然而，与热泵方式相比，还存在下述主要缺点：（1）能源消耗方面，直热方式的能效比永远小于1，而热泵方式的能效比永远大于1，可比直热方式节省电能30%以上；（2）安全性方面，热泵方式水电分离，不会出现漏电情况，而直热方式则存在漏电可能。但是，传统的压缩机热泵在环境气温低于0⁰C时，存在下述两个主要问题，导致难以应用在地暖系统中：（1）能效比严重下降，相比直热方式优势不大；（2）压缩机工况严重恶化，导致可靠性及寿命急剧下降。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于珀尔帖热电效应的热电热泵装置，利用该装置构成一种节能、卫生、安全、方便使用的空气源热电热泵地暖装置。

本发明的技术解决方案是空气源热电热泵地暖装置设有热电热泵装置和地面水暖装置，所述热电热泵装置由热电堆、热电堆热端交换片、热电堆冷端交换片、离心风机、循环泵、与热电堆、离心风机、循环泵连接的控制器组成，热电堆包括两块由同规格、同数量的热电芯片组成的热电板，热端面紧贴热电堆热端交换片，冷端面紧贴热电堆冷端交换片；地面水暖装置由防辐射保温层、地暖盘管、水泥浆覆盖层及出液管、进液管组成。

以上所述的热电热泵装置可以设在一个机箱内，机箱侧面设有进气接口、排气接口、进液接口、出液接口分别与安装在房间外墙上的进气管、排气管、地暖盘管的出液管、进液管连接。 

以上所述的热电热泵装置可以设有设在出液接口的出液感温器、设在进液接口的进液感温器、补液管、补液电磁阀，出液感温器、进液感温器、进液感温器、补液电磁阀与控制器连接。

本发明的机箱的进气接口可以设有过滤网。

本发明的工作原理是热电制冷（热）也叫温差电制冷（热）或半导体制冷（热），是根据1834年发现的帕尔贴效应的热力学原理的基础上发展起来的一门制冷（热）技术。它是利用半导体材料组成PN结，通过两端施加直流电实现热能传递从而进行制冷（热）。因此，可以基于珀尔帖热电效应制成电子热泵。

这种电子热泵与传统的压缩机热泵相比，具有下述优势：（1）不需要任何制冷剂，没有污染源；（2）没有旋转部件和滑动部件，工作时没有震动、噪音、稳定性好、寿命长；（3）半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差；（4）半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围；（5）半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统；（6）半导体制冷片的温差范围，从-130℃到90℃都可以实现；（7）半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率较高（实际应用可超过2.0），永远大于1。因此，以电子热泵为供热方式的地暖装置能大幅减少建筑能源消耗和环境污染，具有较强的现实意义。

本发明的优点是：比目前最节能的地暖装置可节能50%以上，通过控制系统的优化设计，实现精确控制，更可使系统保持高效低耗恒温运行。与压缩机受气温限制不同，本发明可适应的温度范围覆盖从低温环境至高温环境的所有地区。本发明的功率只有直热式地暖装置功率的一半以下，不需加装大功率电源线路；整个装置只有一个机箱，不需要室外机之类其他部件，可安放于房间合适位置或者嵌入标准墙体内。水暖系统按标准施工后，热泵装置的安装只需连接进液管、排液管、进气管、排气管、电源线即可。机箱的长宽尺寸可根据安放位置的需要灵活设计，避免妨碍空间使用。可将功率设计为小至仅供一人洗澡的热水器，大至可供别墅地暖系统使用的供热器。制热电堆没有旋转部件和滑动部件，组成的系统运行时震动小、噪声低。本装置的生产成本低、使用维护成本低。由于没有使用压缩机及冷媒，装置无高压、无泄漏、无污染。系统使用直流电源且水电分离，可彻底杜绝漏电危险。装置稳定性好、热电堆部件寿命可达20年以上。