一种光伏驱动的半导体热电辐射系统及运行调控方法

本发明属于建筑领域，具体涉及一种光伏驱动的半导体热电辐射系统及运行调控方法。

背景技术：

1、当前，室内的制冷主要依赖于空调系统，然而空调制冷通常耗电量较大，大部分空调使用的制冷剂可能对环境有害、且无法实现局部热环境调控。此外，传统的室内供暖系统能耗较高，供暖末端也无法实现灵活的定点式供暖。半导体热电模块具备制热/制冷功能，其结构简单、响应速度较快且广泛应用于局部空间的制冷与制热。然而现阶段大部分半导体热电末端仅依靠辐射换热，对流换热调控能力较弱。此外，半导体热电模块的性能系数普遍小于空调，仅利用半导体热电模块的能耗相对较高。

技术实现思路

1、本发明为克服现有技术不足，提供一种光伏驱动的半导体热电辐射系统及运行调控方法，该发明能够利用太阳能电池板所产生的直流电驱动半导体热电模块运行，同时驱动风机运行并通过控制其挡位调节半导体热电模块的对流换热性能，并实现冷量与热量的灵活释放，最终提高建筑环控系统的节能性和舒适性。

2、一种光伏驱动的半导体热电辐射系统包含半导体热电模块、通风系统和光伏供电系统；半导体热电模块安装于通风系统，半导体热电模块的冷端或热端与通风系统的风道接触，所述风道的风口朝向室内，所述光伏供电系统与半导体热电模块电连接，用于控制流经半导体热电模块的电流方向，使得半导体热电模块的冷热端互换，以适应在不同季节通风系统向室内供给不同温感的风。

3、进一步的，所述半导体热电模块包含金属导体板、多个p型半导体、多个n型半导体和多个贴合片；多个p型半导体和多个n型半导体交替布置，相邻两个p型半导体和n型半导体之间设置有贴合片，p型半导体和n型半导体外侧连接有金属导体板。

4、进一步的，所述光伏发电系统包含太阳能电池板、蓄电池组、充放电控制器和电流换向器；太阳能电池板与充放电控制器电连接形成闭合电路，充放电控制器分别与风机、蓄电池组和电流换向器电连接，并分别形成闭合电路，电流换向器与半导体热电模块电连接并形成闭合电路。

5、进一步的，所述控制电流换向器的输出电流方向，改变半导体热电模块的电流方向实现冷热端转换，冬季，半导体热电模块的热端加热风道内的空气，通风系统向室内供热风；夏季，半导体热电模块的冷端冷却风道内的空气，通风系统向室内供冷风。

6、一种光伏驱动的半导体热电辐射运行调控方法，采用所述的半导体热电辐射系统，所述调控方法包含：

7、夏季模式，通风系统开启运行，房间上部空气进入风道，吸收半导体热电模块冷端冷量后吹向室内，实现对室内供冷，当房间温度在25-27℃时，调控通风系统增大出风量；当房间温度位于23-25℃时，调控通风系统降低出风量；若房间温度低于23℃，则关闭通风系统和半导体热电模块；

8、冬季模式，若房间初始温度低于18℃，将通风系统开启运行，房间上部空气进入风道，吸收半导体热电模块热端热量后吹向室内，实现对室内供热，房间温度在18-20℃时，调控通风系统增大出风量，当房间温度位于20-22℃时，调控通风系统减少出风量，若房间温度高于22℃，则关闭通风系统和半导体热电模块。

9、本发明相比现有技术的有益效果是：

10、1、充分利用建筑光伏减少建筑供暖/供冷能耗。

11、2、通过改变半导体热电模块的电流方向实现冷热端反转，冬季热端朝内，与通风系统配合向室内供热风；夏季冷端朝内，与通风系统配合向室内供冷风。

12、3、与既有建筑或新建建筑的适配性均较好，可广泛应用于居住和公用建筑，尤其是以具备大面积光伏安装潜力的建筑。

13、下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：

技术特征：

1.一种光伏驱动的半导体热电辐射系统，其特征在于：包含半导体热电模块(4)、通风系统(b)和光伏供电系统；

2.根据权利要求1所述一种光伏驱动的半导体热电辐射系统，其特征在于：所述半导体热电模块(4)包含金属导体板(4-4)、多个p型半导体(4-1)、多个n型半导体(4-2)和多个贴合片(4-3)；多个p型半导体(4-1)和多个n型半导体(4-2)交替布置，相邻两个p型半导体(4-1)和n型半导体(4-2)之间设置有贴合片(4-3)，p型半导体(4-1)和n型半导体(4-2)外侧连接有金属导体板(4-4)。

3.根据权利要求1所述一种光伏驱动的半导体热电辐射系统，其特征在于：通风系统(b)的风力由布置于风道上部的风机(1)提供。

4.根据权利要求3所述一种光伏驱动的半导体热电辐射系统，其特征在于：所述光伏发电系统包含太阳能电池板(7)、蓄电池组(11)、充放电控制器(12)和电流换向器(13)；

5.根据权利要求1所述一种光伏驱动的半导体热电辐射系统，其特征在于：所述风道(3)为矩形风管，风道(3)上部固定有隔板(2)，隔板(2)上具有中心孔，风机(1)的机箱安装于隔板(2)，风机(1)的风口朝向中心孔及风道(3)。

6.根据权利要求4所述一种光伏驱动的半导体热电辐射系统，其特征在于：风机(1)、蓄电池组(11)、充放电控制器(12)和电流换向器(13)的正极导线上设有继电器(10)。

7.根据权利要求4或6所述一种光伏驱动的半导体热电辐射系统，其特征在于：控制电流换向器(13)的输出电流方向，改变半导体热电模块(4)的电流方向实现冷热端转换，冬季，半导体热电模块(4)的热端加热风道内的空气，通风系统(b)向室内供热风；夏季，半导体热电模块(4)的冷端冷却风道内的空气，通风系统(b)向室内供冷风。

8.根据权利要求2所述一种光伏驱动的半导体热电辐射系统，其特征在于：半导体热电模块(4)运行时，热端温度维持在55-60℃，冷端温度维持在10-15℃。

9.一种光伏驱动的半导体热电辐射运行调控方法，其特征在于：采用权利要求7所述的半导体热电辐射系统，所述调控方法包含：

10.根据权利要求9所述一种光伏驱动的半导体热电辐射运行调控方法，其特征在于：夏季模式，当光伏供电系统(c)的发电量大于半导体热电模块(4)和通风系统(b)的耗电量时，将过剩电量输入到蓄电池组(11)中，在太阳能电池板(7)发电效率减小时作为补充或在天气条件恶劣时作为备用；

技术总结一种光伏驱动的半导体热电辐射系统及运行调控方法，所述系统包含半导体热电模块、通风系统和光伏供电系统；半导体热电模块安装于通风系统，半导体热电模块的冷端或热端与通风系统的风道接触，所述风道的风口朝向室内，所述光伏供电系统与半导体热电模块电连接，用于控制流经半导体热电模块的电流方向，使得半导体热电模块的冷热端互换，以适应在不同季节通风系统向室内供给不同温感的风。本发明能够利用太阳能电池板所产生的直流电驱动半导体热电模块运行，同时驱动风机运行并通过控制其挡位调节半导体热电模块的对流换热性能，并实现冷量与热量的灵活释放，最终提高建筑环控系统的节能性和舒适性。技术研发人员：郭吉伟,王昱博,姜益强,董建锴受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17