專利名稱：高效率混合空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合空調(diào)系統(tǒng)，該混合空調(diào)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的空調(diào)
設(shè)備提供初級(jí)的溫度控制及采用熱電制冷和/或供暖設(shè)備提供局部的溫度控 制。
背景技術(shù)：
液體循環(huán)制冷系統(tǒng)的效率取決于冷卻水的設(shè)定溫度或蒸發(fā)器的 設(shè)定溫度。對(duì)于一個(gè)特定的系統(tǒng)和一個(gè)固定的周圍環(huán)境，設(shè)定的溫度越高， 得到的系統(tǒng)效率就越高。同樣，供暖系統(tǒng)的效率也直接取決于傳統(tǒng)系統(tǒng)中的 冷凝器或熱水溫度。在這種情況下，對(duì)于一個(gè)特定的系統(tǒng)和一個(gè)固定的周圍 環(huán)境，設(shè)定的溫度越低，得到的系統(tǒng)效率將越高。熱電裝置由半導(dǎo)體材料組成，當(dāng)電荷載體通過該材料時(shí)，所述 半導(dǎo)體材料自第一方或熱源一方向第二方或冷源一方傳送熱量。當(dāng)熱源一方 和冷源一方之間存在小溫差時(shí)，熱電制冷和供暖系統(tǒng)會(huì)運(yùn)行地更有效率。且 熱電裝置對(duì)溫度設(shè)置上的變化更加靈敏，其還具有更高的可靠性和更少的維 修需要，因?yàn)樗鼈兊倪\(yùn)動(dòng)機(jī)件比傳統(tǒng)系統(tǒng)的少。這種系統(tǒng)同樣對(duì)溫度設(shè)置更 加靈敏，且重量更輕，噪音更小，控制更精確。蒸汽壓縮和吸收的空調(diào)系統(tǒng)用于制冷住宅及商業(yè)大廈，其中多 區(qū)的溫度控制是最有效的方式，且能給居住者提供最大的舒適。利用傳統(tǒng)的 空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)此種舒適性的按需分區(qū)控制是困難和昂貴的，因?yàn)闊o論哪里需 要制冷都不得不激活整個(gè)蒸發(fā)器和冷凝器部件。 一種包含熱電制冷系統(tǒng)的混 合空調(diào)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)局部制冷而無需一直運(yùn)行主要的制冷系統(tǒng)。這種混合空 調(diào)系統(tǒng)將為用戶同時(shí)提供效率和舒適。
此外，通過使用整合傳統(tǒng)空調(diào)和熱電制冷的混合制冷系統(tǒng)，和 非混合設(shè)備相比，傳統(tǒng)設(shè)備可以在更高的蒸發(fā)器溫度或冷卻水溫度下運(yùn)行。 因此，制冷系統(tǒng)的運(yùn)行能有更高的制冷效率。同樣，這種混合系統(tǒng)用以供暖 則可使其傳統(tǒng)設(shè)備相比于傳統(tǒng)應(yīng)用能夠在更低的冷凝器或熱水溫度下運(yùn)行， 且熱電裝置可在小溫度差的條件運(yùn)行，由此混合系統(tǒng)的運(yùn)行具有更高的效 率。因此， 一種整合傳統(tǒng)的系統(tǒng)與熱電分布式系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，在 一個(gè)對(duì)于分區(qū)溫度控制更可靠和更靈敏的系統(tǒng)中，通過利用廢熱和/或冷及 改變電流方向，提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率，并且提高了舒適感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 一個(gè)目的在于提供一種用于裝有空調(diào)設(shè)備的空間的混 合系統(tǒng)，其采用傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備和熱電供暖和制冷裝置。本發(fā)明的另 一 目的在于提供一種用于裝有空調(diào)設(shè)備的空間的混 合系統(tǒng)，其具有能夠在有空調(diào)的空間內(nèi)選擇性地提供分區(qū)供暖和/或制冷的 熱電元孑牛。本發(fā)明的再一目的在于提供一種用于裝有空調(diào)設(shè)備的空間的混 合系統(tǒng)，其采用傳統(tǒng)的和熱電供暖/制冷的元件以降低有空調(diào)的空間的總體 能耗。本發(fā)明的又一 目的在于提供一種用于裝有空調(diào)設(shè)備的空間的混
合系統(tǒng)，其采用傳統(tǒng)的和來自熱電供暖/制冷元件的余熱以提高混合系統(tǒng)的 整體效率。本發(fā)明的最后一個(gè)目的在于提供一種用于空調(diào)的混合系統(tǒng)，其借
助于傳感器而由居住者的需求控制，從而提高制冷系統(tǒng)的效率。


圖i是傳統(tǒng)的裝有空調(diào)設(shè)備的空間的簡(jiǎn)圖；圖2是本發(fā)明用于裝有空調(diào)設(shè)備的空間的混合系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖；
圖3是圖2中本發(fā)明混合系統(tǒng)的熱電元件的運(yùn)行圖；
圖4是本發(fā)明混合空調(diào)空間的示意圖；和圖5是采用回風(fēng)作為熱電制冷元件的冷源及由傳感器控制的混 合空調(diào)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參看圖1， 一個(gè)裝有空調(diào)設(shè)備的空間IO的簡(jiǎn)圖，如一個(gè)大辦 公室，其是采用現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備來供暖和制冷。傳統(tǒng)的空間制冷 系統(tǒng)是采用壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、空氣擴(kuò)散器和恒溫器(未顯示)來運(yùn)行的。空 間IO設(shè)有內(nèi)部空間15，該內(nèi)部空間15可分為數(shù)個(gè)單位，如房間20, 25， 30和35,各房間的溫度分別是ThT2， T^和Tn。在空間10內(nèi)，T^代表溫 度計(jì)為制冷需要而設(shè)定的溫度。溫度Tb T2， T ^和Tn各自都與較大空間的 溫度Twt相等。房間20, 25， 30和35都各有恒溫器。使房間20的溫度從 L增加到大于Tset的溫度將是非常困難的，因?yàn)閬碜脏徑姆块g25, 30和 35及整個(gè)空間10的傳導(dǎo)相對(duì)較冷。溫度增加所需的響應(yīng)時(shí)間可能較長(zhǎng)。同 樣，在有空調(diào)的空間需要更低的溫度，相同的低效率仍然存在。在大的熱區(qū) 使局部降溫將不僅消耗能源，而且通過傳導(dǎo)至相鄰空間，所降低的溫度還將 使那些區(qū)域的溫度有 一 定程度的降低，因此導(dǎo)致傳統(tǒng)的系統(tǒng)產(chǎn)生更多的熱 量。請(qǐng)參看圖2，圖表顯示的是本發(fā)明混合系統(tǒng)45?；旌舷到y(tǒng)45整 合傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)46和局部的熱電空調(diào)系統(tǒng)48。在該圖中，裝有空調(diào)設(shè)備 的空間50，例如辦公樓空間，其溫度設(shè)置為Tset(H)。空間50包含數(shù)個(gè)空間， 如辦公室。房間60, 65， 70和75的溫度分別設(shè)置為1, T2, T ^和Tn。此外房間60， 65, 70和75都各包含一個(gè)熱電模塊80, 85, 90和95。熱電模 塊80， 85， 90和95皆由局部的熱電空調(diào)系統(tǒng)48控制。每一個(gè)熱電模塊都 能夠產(chǎn)生制冷效果或供暖效果，這取決于來自電源的電流方向。混合系統(tǒng) 45還具有溫度傳感器49，其用以監(jiān)測(cè)建筑物空間的整體溫度。請(qǐng)繼續(xù)參看圖2和圖3，設(shè)于房間60內(nèi)的熱電才莫塊80顯示正在 制冷模式下工作。在熱電模塊80中，來自電源115的直流電壓施加于模塊 80,具有一系列的P和N結(jié)100。電流110按顯示的方向流動(dòng)。熱電才莫塊 80的結(jié)IOO吸收來自表面105的熱量并將熱量釋放至位于模塊80對(duì)面的表 面110。熱量被吸收的表面105變冷，熱量被釋放的相對(duì)面110變熱。這種 "熱泵，，現(xiàn)象，稱為珀耳帖效應(yīng)，常用于熱電制冷。熱交換器125和135用 于傳送冷空氣或熱量使其遠(yuǎn)離熱電模塊80。在這種情況下，來自風(fēng)機(jī)130 的強(qiáng)制通風(fēng)可用于冷卻房間60，因?yàn)樗ㄟ^熱交換器125吹風(fēng)。同樣，來 自風(fēng)機(jī)140的強(qiáng)制通風(fēng)用來傳送來自熱交換器135的熱量以向其它房間65， 70或75或傳統(tǒng)的有空調(diào)的空間50供暖。通過利用來自熱電模塊80的余熱， 傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的效率得到提高。此外，傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)不必專門產(chǎn)生熱量 以向其它空間供暖，但可利用來自模塊80的熱量向其它房間供暖。模塊85, 90和95將以相同的方式在供暖模式下運(yùn)行，除電流110向相反方向流動(dòng)外。在較大的有空調(diào)的空間內(nèi)使局部空間制冷或供暖的應(yīng)用中利用 熱電模塊的益處在于這種模塊有助于提高混合系統(tǒng)的整體效率。另外，這種 系統(tǒng)將降低與系統(tǒng)中傳統(tǒng)部分相關(guān)的能耗成本。再者，系統(tǒng)在利用熱電模塊 達(dá)到理想溫度方面的響應(yīng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)元件。請(qǐng)參照?qǐng)D2，在房間60的用戶可能需要比空間50的溫度Tset(H) 更低的溫度Tkh)。在這個(gè)例子中，理想的溫度丁1(11)是68華氏度，而Tset(H) 是72華氏度。當(dāng)熱電模塊80被激活為制冷方式，熱電模塊80的表面100 變冷達(dá)到較低溫度丁kh)。同時(shí)，表面105變熱并通過傳導(dǎo)促使空間50及房 間85, 90和95變暖。由熱電模塊80所產(chǎn)生的熱量減少了傳統(tǒng)系統(tǒng)為保持溫度Let(H)為72華氏度必須做的工作量。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D3和圖4,顯示的是擁有高效率系統(tǒng)200的辦公樓 的示意圖。系統(tǒng)200具有輕型的傳統(tǒng)屋頂系統(tǒng)205用以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)200具有與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、條形散流器和其它 組成部分。房間210設(shè)有熱電模塊215用以控制局部溫度。當(dāng)房間210的住 戶想要的室溫比周圍房間的溫度更高，熱電模塊215被激活以提高房間210 的局部溫度。同時(shí)由熱電裝置215產(chǎn)生的冷空氣將將分散到房間220， 225 和230，這取決于制冷的需要。于是，因模塊215產(chǎn)生的冷空氣，系統(tǒng)200 不再需要為保持較低的溫度而工作。放置在共有區(qū)域240的熱傳感器將針對(duì) 來自熱電模塊215的冷空氣而監(jiān)測(cè)整個(gè)空間的溫度，并相應(yīng)地調(diào)整傳統(tǒng)系統(tǒng) 200產(chǎn)生的制冷量。監(jiān)測(cè)器245針對(duì)各個(gè)房間220， 225和230的熱電模塊 所作的調(diào)節(jié)而優(yōu)化系統(tǒng)200的性能。檢測(cè)器245補(bǔ)償隨熱電模塊產(chǎn)生的余熱 而定的由混合系統(tǒng)200的傳統(tǒng)組成部分提供的制冷或供暖的數(shù)量。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例混合空調(diào)系統(tǒng)300在圖5中說明。在此實(shí) 施例中，系統(tǒng)300具有最好是位于建筑物的屋頂上的傳統(tǒng)的室外空調(diào)組成部 分305，和毗鄰裝有空調(diào)設(shè)備的空間310的熱電組成部分315。熱電組成部 分315具有一側(cè)面320和另一側(cè)面325。當(dāng)混合系統(tǒng)300在制冷模式時(shí)，冷 空氣在側(cè)面320被吸收且熱量在另一側(cè)面325被釋放。傳統(tǒng)組成部分305提 供初級(jí)的制冷，其制冷溫度可能設(shè)置為比理想溫度稍高的溫度。來自傳統(tǒng)組 成部分305的冷空氣在風(fēng)機(jī)(未顯示)的作用下強(qiáng)行通過通風(fēng)口 335到達(dá)空 調(diào)空間310。當(dāng)熱電組成部分315被激活時(shí)，與預(yù)調(diào)節(jié)的空氣相通的側(cè)面320 產(chǎn)生冷空氣以進(jìn)一步制冷空間?；仫L(fēng)340被用作熱電組成部分315的冷源。 一部分的回風(fēng)340還在空調(diào)空間310循環(huán)以更新空氣。由傳統(tǒng)組成部分305 冷卻的空氣可進(jìn)一步被熱電組成部分315冷卻至理想溫度，或室外空氣345 可直接被熱電組成部分冷卻，這取決于對(duì)制冷能力的要求，而制冷能力則視 用戶需求而定。混合系統(tǒng)300最好是由像溫度和空氣清新度傳感器此類的傳感器350激活，例如二氧化碳傳感器。雖然圖5中的實(shí)施例說明的是制冷模式，但類似的部件組合也可 用于供暖。通過改變熱電組成部分315中電流的流動(dòng)方向以及通過改變傳統(tǒng) 系統(tǒng)305的設(shè)置，混合系統(tǒng)300轉(zhuǎn)為供暖模式。盡管上述/>開的描述參照一個(gè)或一個(gè)以上的經(jīng)典實(shí)施例，^f旦對(duì)于 那些本領(lǐng)域中的 一般技術(shù)人員而言，各種變形和代替相關(guān)元件的同等物并沒 有離開本權(quán)利要求的范圍。另外，為使其適合某一特定情況或材料，根據(jù)本 公開的教誨所做的修改也沒有離開本權(quán)利要求的范圍。因此，公開并不僅限 于所揭露的為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式的特定實(shí)施例，本發(fā)明還將包括落入附 加的權(quán)利要求范圍的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種用以調(diào)節(jié)空間(50)的混合空調(diào)系統(tǒng)(45)，其包括傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)，其用以提供制冷和供暖給所述空間(50)；至少一個(gè)熱電模塊(80)，其設(shè)置在區(qū)隔于所述空間(50)的空間(60)的一部分內(nèi)，所述至少一個(gè)熱電模塊(80)能夠在供暖模式下供暖以及在制冷模式下制冷；其中所述至少一個(gè)熱電模塊(80)能夠通過利用該至少一個(gè)熱電模塊(80)產(chǎn)生的余熱或余冷及通過降低電力的需求，提高所述傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)的效率。
2、 如權(quán)利要求1所述的混合空調(diào)系統(tǒng)(45),其中所述傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)可設(shè)定于溫度TV且所述至少一個(gè)熱電才莫塊(80)可設(shè)定于溫度T2， T2不同于TV
3、 如權(quán)利要求2所述的混合空調(diào)系統(tǒng)(45),其中所述傳統(tǒng)的系統(tǒng)(46)設(shè)定于溫度TV且所述至少一個(gè)熱電模塊(80)設(shè)定于溫度T2， T2大于L，其中由所述至少一個(gè)熱電模塊(80)產(chǎn)生的余冷可被所述傳統(tǒng)的系統(tǒng)(46)利用以達(dá)到所述設(shè)定的溫度TV
4、 如權(quán)利要求1所述的混合空調(diào)系統(tǒng)(45)，其中當(dāng)所述傳統(tǒng)的系統(tǒng)(48)設(shè)定于溫度T。且當(dāng)所述至少一個(gè)熱電模塊(80)設(shè)定于溫度T2，T2小于Tp其中由所述至少一個(gè)熱電模塊(80)產(chǎn)生的余熱可被所述傳統(tǒng)的系統(tǒng)(46)利用以達(dá)到所述設(shè)定的溫度TV
5、 如權(quán)利要求1所述的混合系統(tǒng)(45),其中所述傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)進(jìn)一步包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、條形散流器和恒溫器。
6、 如權(quán)利要求1所述的混合系統(tǒng)(45)，其中所述混合系統(tǒng)進(jìn)一步包括溫度傳感器(49)，所述溫度傳感器(49)位于所述裝有空調(diào)設(shè)備的空間內(nèi)，所述溫度傳感器(49)能夠針對(duì)所述至少一個(gè)電熱模塊(80)產(chǎn)生的余熱或余冷而調(diào)整所述傳統(tǒng)的系統(tǒng)(46)產(chǎn)生的供暖量或制冷量。
7、 如權(quán)利要求1所述的混合空調(diào)系統(tǒng)(45)，其中所述至少一個(gè)熱電模塊(80)是復(fù)數(shù)的熱電模塊(80, 85， 90， 95),其中每一個(gè)模塊都單獨(dú)設(shè)置在一個(gè)空間內(nèi)。
8、 如權(quán)利要求1所述的混合空調(diào)系統(tǒng)(45)，其中所述復(fù)數(shù)的熱電模塊(80， 85， 90, 95 )各自都可根據(jù)溫度調(diào)節(jié)。
9、 一種如此處所述并參閱附圖1, 2, 3， 4或5中任一圖的用于調(diào)節(jié)空間空氣的混合空調(diào)系統(tǒng)(45)。
10、 一種用以調(diào)節(jié)空間(50)的混合空調(diào)系統(tǒng)(45)，其包括傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)，其用以制冷和供暖給所述空間(50);混合空調(diào)系統(tǒng)(48),其用以提供局部的制冷和/或供暖給區(qū)隔于所述空間(50)的空間的一部分，所述混合空調(diào)系統(tǒng)(48)具有至少一個(gè)熱電模塊(80)，所述至少一個(gè)熱電模塊(80)能夠在供暖模式下供暖以及在制冷模式下制冷；其中所述混合空調(diào)系統(tǒng)(48)能夠通過利用該混合空調(diào)系統(tǒng)(48)產(chǎn)生的余熱或余冷及通過降低電力的需求從而提高所述傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)的效率。
11、 如權(quán)利要求IO所述的混合空調(diào)系統(tǒng)(45),其中所述混合空調(diào)系統(tǒng)(48)進(jìn)一步包括復(fù)數(shù)的熱電模塊(80， 85， 90， 95)。
12、 如權(quán)利要求10所述的混合空調(diào)系統(tǒng)(45),其中所述復(fù)數(shù)的熱電模塊(80, 85， 90， 95)設(shè)置在所述區(qū)隔于所述空間(50)的空間的一部分內(nèi)。
13、 如權(quán)利要求11所述的混合空調(diào)系統(tǒng)(45)，其中所述傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)可設(shè)定于溫度TV且所述復(fù)數(shù)的熱電模塊(80， 85， 90, 95 )中的至少一個(gè)熱電模塊可設(shè)定于溫度T2， T2不同于TV
14、 如權(quán)利要求10所述的混合空調(diào)系統(tǒng)(45),其中所述傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)設(shè)定于溫度T,,且所述復(fù)數(shù)的熱電模塊(80, 85, 90， 95)中的 至少一個(gè)熱電模塊設(shè)定于溫度T2， T2不同于TV其中由所述復(fù)數(shù)的熱電模 塊(80, 85, 90， 95)中的至少一個(gè)熱電模塊產(chǎn)生的余熱或余冷可^L所述傳 統(tǒng)的系統(tǒng)(46)利用以達(dá)到所述設(shè)定的溫度Tj。
15、 如權(quán)利要求10所述的混合系統(tǒng)(45)，其中所述傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng) (46)進(jìn)一步包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、條形散流器和恒溫器。
16、 如權(quán)利要求10所述的混合系統(tǒng)(45),其中所述混合系統(tǒng)進(jìn)一步 包括位于所述裝有空調(diào)設(shè)備的空間內(nèi)的溫度傳感器(49)，所述溫度傳感器(49)能夠針對(duì)所述至少一個(gè)電熱模塊(80, 85， 90, 95)產(chǎn)生的余熱或余 冷而調(diào)整所述傳統(tǒng)的系統(tǒng)(46)產(chǎn)生的供暖量或制冷量。
17、 一種如此處所述并參閱附圖1， 2, 3, 4或5中任一圖的用于調(diào)節(jié) 空間空氣的混合空調(diào)系統(tǒng)(45)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種混合空調(diào)系統(tǒng)(45)，其具有傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)和熱電模塊(80，85，90，95)以供暖和制冷，所述熱電模塊(80，85，90，95)提供余熱或余冷以補(bǔ)償所述傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)(46)的需求，從而降低能耗和提高整個(gè)系統(tǒng)(45)的效率。
文檔編號(hào)F25B21/02GK101636623SQ200680054494
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者于笑梅, 磊 陳 申請(qǐng)人:開利公司