[發明專利]分配式熱電加熱和冷卻的系統和方法

有效

• 申請號: 201410822873.0
• 申請日: 2008-05-23
• 公開（公告）號: CN104990301B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: L·E·貝爾;J·拉格蘭德烏爾
• 申請（專利權）人: 詹思姆公司
• 主分類號: F25B21/04
• 分類號: F25B21/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

一種提供分配式局部加熱、冷卻或加熱且冷卻的熱電系統(100)和方法。該熱電系統(100)包括多個熱電組件(120)。每個熱電組件(120)包括多個熱電元件(122)，且每個熱電組件與第一工作流體(112)熱連通并與對應于熱電組件(120)的區域(130)熱連通。每個熱電組件(120)可選擇性操作，以便通過將熱從第一工作流體(112)轉移到對應于熱電組件(120)的區域(130)從而加熱對應于熱電組件(120)的區域(130)，或通過將熱從對應于熱電組件(120)的區域(130)轉移到第一工作流體(112)而冷卻對應于該熱電組件(120)的區域(130)。每個熱電組件(120)可獨立于多個熱電組件中其他熱電組件而操作。

本申請是于2008年5月23日提交的名稱為“分配式熱電加熱和冷卻的系統和方法”的中國專利申請200880021383.3的分案申請。

相關申請的交叉參考

本申請要求2007年5月25日提交的美國臨時申請No.60/940,372和2007年7月31日提交的美國臨時申請No.60/953,157的權益，這兩個臨時申請的全部內容被包括在此以供參考。

技術領域

本發明一般涉及通風、加熱和冷卻系統以便形成和分配舒適的空氣的領域，并涉及對應溫度控制對其重要的靈敏系統進行的熱管理。

背景技術

為實現舒適和為管理關鍵系統和裝備的溫度的加熱和冷卻主要是通過集中式系統實現的。在這些系統中，熱和冷工作流體被用來提供對相對大體積內的目標物體和周圍結構的溫度控制。該系統容量必須尺寸適于加熱或冷卻目標物體加周圍結構、外部物體和阻擋材料的熱負載。非目標物體的加熱和冷卻導致顯著的能量浪費，且系統響應時間更慢。

這種系統配置的變化涉及利用特殊導管來傳遞中央系統中調節的工作流體到不同區域。該方法也承受上述能量損耗。

在建筑物內，集中式加熱和冷卻系統被用來建立和維持占用者舒適，和在特別情形中的靈敏電子裝備的溫度控制。這些系統產生并分配來自中央點的加熱的和冷卻的空氣。該系統承受相當的損耗，因為僅部分由中央系統形成的熱功率達到目標物體，而大部分熱容量被浪費于調節墻壁、導管、天花板、窗戶和家具。具有旋轉機械部件的集中式加熱和冷卻系統易有噪聲，并經受密封和其他機械故障。系統使用消耗臭氧的制冷劑，如R-134A。除了在窄溫度范圍上工作的熱泵系統(heat pump system)之外，還要求獨立單元加熱。

建筑物加熱和冷卻也可由較小的局部單元提供，然而這樣的單元利用壓縮機來冷卻，但這是有噪聲和震動的，且這樣的單元利用易故障的機械部件、使用消耗臭氧制冷劑，并且需要使用額外單元來加熱。將熱電設備用于這類應用受到限制，因為其效率差并使用太多熱電材料而不能在成本限內提供必要的容量。

在汽車中，空氣被迫穿過集中式空氣處理器單元(air handler unit)內的蒸發器芯(core)從而提供冷空氣給熱條件下的乘客艙?？諝馓幚砥鲉卧獌犬a生的冷空氣是經一系列閥門和空氣導管被分配以便為乘客制冷。這樣的系統可在穩定的狀態條件下供應3000到4500瓦特冷卻空氣，而乘客僅要求(和接收)小部分的冷卻空氣。大部分冷卻空氣被用來降低乘客艙的其他部件的溫度，包括窗戶、車頂內襯(head liner)、座椅和地板的溫度。此外，這類系統的冷卻設備使用具有高溫室氣體指數(high Green House Gas Index)的如R-134A的化學品并以易故障的機械部件來運作。

在加熱模式中，空氣處理器單元通過相同的分配系統來提供加熱，并承受類似于A/C系統的損耗，因為大部分加熱空氣被用來加熱乘客艙內除乘坐者之外的各種元件。而且，因為引擎冷卻液的廢熱被用來加熱乘坐者，所以響應時間慢。對于小引擎高效車輛，如柴油機車和混合動力車，尤為如此。這種情況已經被人們認識到，且正溫度系數(PTC)加熱器被用來補充引擎冷卻液加熱。然而，這類設備效率低。