相變建筑材料在建筑節(jié)能領域的應用探討

1、相變建筑材料在建筑節(jié)能領域的應用探討匯報小組：601&602 匯報人：XXX目錄目錄電子通訊行業(yè)面臨的問題有關調查數(shù)據表明：中國北部運用于建筑采暖消耗的能源高達總體能源總數(shù)的 20% 2010 年我國的建筑用能已達全國社會能源消費總量的 32.6%。等到 2020 年的時候，中國建筑耗能將占整個社會能耗的比重可達到 50%，建筑面積將占全部耕地面積的 49%，建筑污染物將占總污染排放 28%以上。在將來我們將會為如今能源消耗和浪費付出巨大的代價。因此，如何保證電子設備的正常運行，降低室內制冷系統(tǒng)的能耗成為節(jié)能研究的重中之重。1項目背景半導體制冷目前發(fā)展現(xiàn)狀目前常用的電子設備降溫方法主要為半導體

2、制冷，其優(yōu)點是簡單，無機械運動部件，壽命長，無需制冷劑，體積小。冷卻速度可通過調節(jié)直流電壓控制，靈活方便。但半導體依靠熱電堆產生制冷效果，制冷過程中消耗電能產生所需要的冷量，能量從高品質的電能轉化為熱能，能效較低；且半導體制冷過程中要求冷熱兩端的溫差保持在25-30 oC以達到較好的制冷效果。因此，如何保持半導體制冷需要的冷熱兩端溫差，提高其制冷效率，是電子系統(tǒng)降低能耗的重點工作。2項目背景熱管由于其重量輕、傳熱效率高等優(yōu)點在航天領域應用廣泛。熱管分為蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段三部分，如圖所示。熱管內部通過循環(huán)工質的汽、液相變傳熱，熱阻很小，具有很高的導熱能力，導熱系數(shù)可達105W/m，與銀、銅、

3、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個數(shù)量級的熱量。熱管的超導熱性可應用于半導體側熱端熱量的釋放，快速帶走半導體熱管產生的熱量，提高半導體的制冷能效。當前熱管換熱技術冷凝段絕熱段蒸發(fā)段3項目背景本項目擬結合半導體制冷技術和熱管換熱技術開發(fā)熱管半導體制冷系統(tǒng)，利用半導體快速靈活制冷降溫的特點和熱管的超導特征，高效地帶走電子設備的散熱量，提高半導體制冷的能效比，降低電子設備的制冷能耗。維護簡單熱管散熱半導體制冷無機械磨損無制冷劑-環(huán)保體積小布置隨意直流電壓可調散熱能力強無風扇無噪音性價比高4目錄項目背景 Background預期目標 Expected goal開發(fā)內容Development of

4、 content技術關鍵 Key of technology開發(fā)內容1半導體制冷的理論耦合，保證半導體熱端熱量的有效釋放。2半導體制冷與熱管散熱的傳熱耦合，尤其是半導體制冷熱端的散熱量與熱管吸熱量的耦合。3熱管散熱和半導體制冷的實驗研究，找出最優(yōu)的電子元件、半導體制冷、熱管散熱的匹配方式5開發(fā)內容1、半導體制冷的理論研究 一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料連成電偶對時，在電路中接上直流電流，發(fā)生能量的轉移。當電流方向由N至P時，半導體材料溫度降低，從外界吸收熱量，成為冷端；當電流方向由P至N時，半導體材料溫度升高，向外界釋放熱量，成為熱端。半導體熱端熱量的及時有效釋放是提高其能效的方法之一

5、，相同邊界條件下，熱端溫度越高，得到的制冷量越小，半導體制冷效率越低。為保證半導體熱端熱量的有效釋放，熱端的發(fā)熱原理，尤其是熱端散熱量和冷端吸熱量的關系研究必不可少。6開發(fā)內容2、半導體制冷與熱管散熱的傳熱耦合研究半導體制冷元件熱端的散熱量與熱管散熱器的吸熱量。知其中半導體制冷元件熱端的散熱量主要取決于需降溫元件的制冷量需求，即電子元件的散熱量；熱管散熱器的吸熱量取決于熱管單元的大小、結構、翅片、工作介質充注量、工作壓力等。6開發(fā)內容3、熱管散熱和半導體制冷的實驗研究設計電子元件散熱模擬箱體，實驗研究熱管散熱半導體制冷的應用效果。確保電子元件散熱量的有效散失；驗證熱管散熱半導體制冷的應用效果，

6、實驗過程中模擬不同電子元件散熱量，對比熱管散熱器在不同工況下的應用效果，找出最優(yōu)的電子元件、半導體制冷、熱管散熱的匹配方式。8熱管側散熱半導體制冷進風出風出風進風目錄項目背景 Background預期目標 Expected goal開發(fā)內容Development of content技術關鍵 Key of technology技術關鍵半導體制冷過程中不同的輸入電流可產生不同的制冷量和散熱量，熱管的吸熱量也和工質的充注量、工作壓力、翅片間距等相關，如何設計半導體制冷單元冷端制冷量與電子設備散熱量的匹配、半導體制冷單元熱端散熱量與熱管散熱器吸熱量的匹配，保證電子設備的散熱量可被半導體制冷單元冷端有

7、效吸收，成為本項目的關鍵技術之一。項目擬采用Matlab和Maple軟件模擬計算半導體制冷和熱管吸熱的動態(tài)過程，結合能量平衡方程，建立兩換熱元件之間的傳熱耦合模型。半導體制冷與熱管散熱的傳熱耦合9目錄項目背景 Background預期目標 Expected goal開發(fā)內容Development of content技術關鍵 Key of technology11預期目標1、開發(fā)熱管半導體制冷系統(tǒng)一套針對電子設備的發(fā)熱量特征，開發(fā)適合電子設備大發(fā)熱量、快速制冷的特征，提高半導體制冷能效10%以上。預期目標1322、設計半導體制冷元件和熱管散熱器的優(yōu)化配置方法建立不同結構布置下熱管半導體制冷系統(tǒng)的能效評估模型，分析該新型半導體制冷系統(tǒng)的節(jié)能潛質。3、發(fā)表學術論文兩篇12謝謝聆聽！指導老師：孫小琴 匯報人：楊艷佳Thanks for listening！項目思路1234電子通訊行業(yè)能耗巨大半導體制冷技術優(yōu)勢明顯熱管散熱技術效果突出通過兩者結合，降低通訊行業(yè)能耗目錄項目背景 Background預期目標 Expected goal開發(fā)內容Development of content技術關鍵 Key of technology目錄節(jié)能要求 Background應用實例 Expected goal開發(fā)內容Dev