制冷空调需求了,这也是没有任何意义的,也就是说用20℃的冷媒水来作为制冷空调与空气进行换热,风扇吹出来空气温度最多就是25℃,显然25℃冷风是无法满足把汽车车内空气温度降到25℃的,最多是可以维持汽车车内30℃左右的温度,因此从表冷器吹出来风的温度是20℃左右才可以维持汽车车内温度在25℃左右,那么冷媒水温度必须15℃左右才可以实现,而15℃冷媒水经过与空气换热变成了18℃左右的回水再次回到半导体制冷片两侧释放热量,其温度又重新降至15℃左右了,那么半导体冷侧温度大概会在14℃左右,若环境温度是35℃,那么冷却水回水温度会有36℃以上,而半导体热侧温度会有37℃左右,那么半导体冷热端温差会有23℃左右,这种情况下半导体制冷效率基本上会与传统压缩机制冷效率是差不了很多,至少会很接近压缩机制冷效率70%以上的。
表1
那么,半导体制冷片用来产热其效率又会怎样呢?首先可以肯定的是:它与一般电产热器件原理现象有所不同,
它不仅会有焦耳热现象,还会有热量转移的现象,所以电阻丝或电加热棒所产热量效率永远都会小于1的,而半导体制冷片产热效率永远都是大于1的,这是符合能量守恒定律的,若半导体制冷片制冷的能效比是1的话,那么其制热效率就是2了,若其制冷能效比是2.4(压缩机的是2.8),那么它的产热效率可高达3.4了(因为制冷片本身功率基本上转变为可利用的焦耳热了,所以总能效比=2.4+1=3.4),这就远远高于传统汽车压缩机式热泵普遍不超过1.8倍的平均水平,而且半导体制冷片冷侧吸热后所导致的表冷器与空气换热过程中出现结霜概率远远要低于传统压缩机式热泵机组中蒸发器结霜的概率,因为半导体制冷片工作功率基本转变为焦耳热被用于采暖了,而压缩机功率是无法全部转变为焦耳热的,即便有焦耳热产生也实现不了用来采暖,这就基本上化解了因化霜问题而感到困惑的大难题。显然,半导体制冷片用作分子热泵具有很强的优势,虽然在制冷方面比传统压缩机效率还是低一些(通过复叠技术提升的情况下),但制热空调耗能比制冷空调多耗能35%以上,再加上采暖天数我国一般会比制冷空调天数多一些,只要我们在采暖能耗上面能够比压缩机式热泵节能30%,哪怕半导体制冷效率比压缩机制冷效率低30%,但总体节能优势还是比压缩机式空调要强很多。
不过我们还可以期待半导体制冷片的优值进一步得到
提高,期待着换热技术方案进一步得到优化,超越传统压缩机制冷效率是指日可待的。 四、 所存在的风险:
由于没有掌握更多的相关技术参数,计算出现问题在所难免,主要是因为现有汽车空调是采用冷媒与汽车内空气直接进行热量交换,而本发明专利却是采用了水与汽车内空气进行热量交换,冷媒与空气直接交换过程中会产生相变过程,使得换热效率很高,同时还可以直接以较低的温度与车内空气进行换热,因此汽车表冷器出风温度可以非常低,虽然风量不大,但出风温度可以达到15℃以下,而本发明专利显然是达不到,除非是温差加大,那么能效比就会降低许多,我们虽然可以把冷媒水循环速度增加来实现,采用24L/min循环泵输送15℃冷媒水到表冷器里,回水温度是18℃,就3℃温差,那么出风温度一般可以达到20℃左右,但是出风量有这么大来保证车内25℃水平,这个我确实很担心的事情,因为汽车表冷器出风量不可能会很大。