太阳能半导体制冷器在卡车驾驶室内的应用研究

摘要

改革开放三十多年以来,国内运输市场发展迅速,载货车销量逐年剧增,同时随着我国国民经济水平的日益提高,人们对汽车舒适度的要求也相应提高。目前汽车空调绝大部分采用压缩式制冷,这种制冷方式存在体积大、重量重、增加汽车动力消耗、制冷效果不稳定等问题,尤其在卡车上应用时,由于工作环境恶劣,更容易出现效率低、使用寿命短、制冷剂泄漏等问题。此外,我国广泛应用的以中低档次为主的卡车类运输车辆中,空调装备率仅为15％左右,而且其中相当一部分是卡车出厂后选配的。卡车司机作为一个越来越庞大的群体,迫切需要改善工作环境。随着太阳能电池技术和半导体制冷技术的发展,太阳能光电转换效率及半导体制冷效率都有了很大的提高。针对这一现状,本文尝试将太阳能半导体制冷器应用于卡车驾驶室,并进行实验研究、CFD模拟及经济性分析,从而对其可行性进行分析。
　　 首先,对汽车空调尤其是卡车空调现状、太阳能光伏发电及半导体制冷的研究现状进行综述。
　　 第二,分析半导体制冷的基本原理,对其最佳的特性进行计算,同时介绍了目前常用的几种散热方式,指出散热性能对半导体制冷性能的影响,为后续展开实验及模拟研究提供理论基础。
　　 第三,建立卡车驾驶室太阳能半导体制冷模拟实验台,对实际制冷效果进行测定,分析半导体制冷应用的可行性。
　　 第四,计算卡车驾驶室的夏季冷负荷,半导体制冷片制冷量、太阳能电池发电量及装置的所占面积,确定太阳能半导体制冷器应用于驾驶员所在位置局部供冷的方案。
　　 第五,利用CFD软件模拟太阳能半导体制冷技术应用于卡车驾驶室的热环境,对其室内温度场、速度场、PMV及PPD进行模拟,说明驾驶员所在位置满足舒适性要求。通过改变送风速度、送风角度以及送风温度进行影响因素分析。
　　 最后,对卡车驾驶室太阳能半导体制冷器进行了各组件的匹配计算,通过与卡车内的压缩式空调对比,分析太阳能半导体制冷方式的经济性。