ОХЛАДИТЕЛЬ-НАГРЕВАТЕЛЬ ЛОКАЛЬНЫЙ

Полезная модель относится к приборостроению, в частности к термоэлектрическим устройствам, работающим на эффекте Пельтье, и может быть использовано для нагрева или охлаждения жилых помещений, офисов или салонов автомобилей.
Известны термоэлектрические устройства для охлаждения (нагревания), содержащие корпус с крышкой и изоляционным кожухом, термоэлектрическую батарею и источник энергии (см. например, SU 989620 А, H01L 35/02.15.01.1983; RU 7246 U1, H01L 35/00, 16.047.1998 и другие). Перечисленные устройства не обеспечивают высокой скорости охлаждения (нагрева) больших объемов, имеют высокие энергозатраты и сложную конструкцию.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является известный охладитель-нагреватель локальный, содержащий термоэлектрический радиатор с термомодулями с активными холодными и горячими поверхностями, подключенный к источнику энергии, емкость для жидкости и вентилятор (RU 10006 U1, H01L 35/00, 16.05.1999). Данное устройство предназначено для охлаждения-нагрева только небольших объемов напитков в салоне автомобиля и не возможно его использование для нагрева или охлаждения жилых помещений или помещений офисов, имеет невысокую энергетическую эффективность.
Задачей создания настоящей полезной модели является повышение эффективности и скорости охлаждения или нагрева больших объемов, обеспечение возможности нагрева или охлаждения помещений и экономичность работы охладителя-нагревателя.
Поставленная задача решается тем, что охладитель - нагреватель локальный, содержащий термоэлектрический радиатор с термомодулями с активными холодными и горячими поверхностями, подключенный к источнику энергии, емкость для жидкости и вентилятор, снабжен насосом
для подачи жидкости к термоэлектрическому радиатору, электрически с ним связанным электродвигателем постоянного тока и трубным элементом, при этом вентилятор размещен в трубном элементе с возможностью нагнетания воздуха в термоэлектрический радиатор для контактирования с активными горячими или холодными поверхностями термомодулей и подачи нагретого или охлажденного воздуха во внешнюю среду, а насос размещен в емкости для жидкости с возможностью ее подачи на термоэлектрический радиатор для контактирования с активными соответственно холодными или горячими поверхностями термомодулей.
Кроме того, вентилятор выполнен с барабанным колесом и с лопастями.
На чертеже представлена принципиальная схема данного устройства.
Устройство локального охлаждения-нагрева, предназначенное для создания комфортных условий на рабочем месте, комнате представлено на чертеже, и состоит из емкости с жидкостью 5, например, с водой, термоэлектрического радиатора 4 с термомодулями с активными холодными и горячими поверхностями, источника энергии (не показан), вентилятора 3, насоса 2 для подачи жидкости к термоэлектрическому радиатору 4, электрически с ним связанного электродвигателя 1 постоянного тока и трубного элемента 6. Вентилятор 3 выполнен с барабанным колесом и с лопастями и размещен в трубном элементе 6 с возможностью нагнетания воздуха в термоэлектрический радиатор 4 для контактирования с активными горячими или холодными поверхностями термомодулей и подачи нагретого или охлажденного воздуха во внешнюю среду. Насос 3 размещен в емкости 5 для жидкости с возможностью ее подачи на термоэлектрический радиатор 4 для контактирования с активными соответственно холодными или горячими поверхностями термомодулей.
Термоэлектрический охладитель-нагреватель в системах кондиционирования воздуха обладает рядом таких преимуществ, как отсутствием вредных факторов влияния на окружающую среду, характеризуется точностью регулирования температуры, обеспечивает
возможность, как подогрева, так и охлаждения воздуха, имеет высокую надежность в работе, низкий уровень акустических шумов, минимизация размеров охладительного устройства, имеет возможность работы без отвода избыточного тепла (холода), за пределы локального помещения (дискретная работа).
При использовании устройства в качестве охладителя важными являются два параметра - разность температур и холодильную мощность устройства. Разность температур это разность температур между окружающей средой и охлаждаемым объектом. Холодильная мощность определяется в зависимости от эффективности теплоизоляции, требований по скорости охлаждения, уровня тепловыделений в объекте. Для эффективной передачи холода к охлаждаемому объекту, а тепла в окружающую среду используется термоэлектрический радиатор. Для интенсификации процесса теплообмена обдув радиатора осуществляется при помощи вентилятора. Это позволяет уменьшить перепады по холодной и горячей сторонам и приводит к более эффективной работе термоэлектрического модуля. Отношение холодильной мощности модуля к электрической энергии, потребляемой модулем характеризует экономичность протекающих процессов - COP= coefficient of performance. При заданном значении тока СОР практически линейно зависит от разности температур, и при меньших разностях температур он выше.
Для работы модуля необходимо, чтобы через него протекал постоянный ток. Пульсации постоянного тока не должны превышать 5%. Подаваемое на модуль напряжение должно выбираться исходя из максимального напряжения модуля и выбранного режима работы (максимальной холодильной мощности или максимального холодильного коэффициента). Максимальный ток (мощность) источника должен выбираться исходя из величины напряжения и сопротивления модуля переменному току. Подаваемое на модуль напряжение должно выбираться исходя из выбранного режима работы и исходя из максимального
напряжения модуля, которое определяется количеством пар ветвей в модуле.
Локальный воздухоохладитель может использоваться не только в доме, но и в офисе.
Было изготовлен опытный образец заявленного охладителя-нагревателя с использованием термомодулей ТЭМ «ТВ 127-1,4 - 2,5» в количестве 8 штук. Мощность устройства 300 Вт.
В случае его работы как охладителя достигалась скорость движения воздуха в охлаждаемой зоне 0,0-0,1 м/с.
Комфортная температура в помещении составила от 16-24 С°.
Холодильная мощность 195 Вт.
Объем охлаждающей жидкости 7-8 л. ≈7,5 л.
Срок непрерывной работы данного охладителя при создании комфортных условий, т.е температуры в пределах 4-12 С° составил 15,6 час. При увеличении объема охлаждающей жидкости пропорционально увеличивался срок непрерывной работы охладителя.
Технические характеристики:
Габаритные размеры, H×В×L, мм
450×500×600
Масса, без охлаждающей жидкости, кг
8,2
Диапазон рабочих температур:
На выходе из блока
- вода пресная
0,1 -+25°С
- вода подсоленная
- 3,0 -+25°С
- тосол
40-40,0 -+25°С
На входе в блок
- вода пресная
- 0,1 -+25°С
- вода подсоленная
- 3,0 -+25°С
- тосол
40-40,0 -+25°С
В случае необходимости используют принцип реверсивности, изменяя полярности электрического питания блока ТЭМ, при этом
охладитель становится калорифером и подогревает воздух в помещении до заданной температуры.
3
Устройство обеспечивает комфортную температуру в помещении 21 м в течение 20 часов при температуре внешней окружающей среды, за стенами помещения, от -20 -+35°С.
Устройство может быть также применено для обслуживания чистых комнат медицинских палат, операционных, мест размещения чувствительной аппаратуры, как приставка к компьютерному системному блоку.
Технический результат заключается в следующем:
- повышение эффективности и скорости охлаждения или нагрева больших объемов;
- обеспечение возможности нагрева или охлаждения помещений;
- экономичность работы охладителя-нагревателя.