“挑戰杯”申報書填寫參考范本(科技發明制作B類)改進型高效率溫差電空調項目名稱：改進型高效率溫差電空調科技發明制作B類本作品使用半導體制冷芯片作為空調的核心組件，因此在反應速度方面明顯優于現有的壓縮機空調。并且整機完全不包含制冷劑，安全環保，能耗低。正常使用情況下，只需要壓縮機空調50%以下的電力消耗即可達到相同的制冷效果。本機在全馬力輸出時，噪聲等級≤10dB。其噪聲人耳無法察覺真正實現了空調機的無噪聲運轉。本設計首次將液體回路結構用于溫差電空調，徹底解決了以往溫差電空調不便于安裝、破壞房屋…(查看更多)整體裝修結構的缺點，使得本設計成為了真正意義上可以用于民用領域的空調機設詳細介紹：本設計利用溫差電技術代替了現家用空調的利用壓縮機產熱傳輸的過程。本設計中溫差電材料通電，使兩側溫度上升或降低，經熱量傳導至容器內比熱容很小的液體導熱劑，再經導熱液體的流動經熱量傳送到散熱片出已達到對室內進行制熱或制冷的過程。由于直接將溫差片產生的熱量經均勻涂在溫差片上的導熱硅膠傳導到容器中的液體內，再經液體直接傳到散熱片上即完成了冷熱交換。過程中熱量傳導充分，循環回路短，可將制冷...(查看更多)或加熱的效率大大提高且耗能少，同比將會節約60%的能耗。并且過程中沒有壓縮機或較大規模的葉輪扇工作，噪音量也將大大減少。隨著國民經濟持續穩定地增長，人們生活水平不斷提高，人們對居住室內環境的要求也日益提高，再加上空調價格持續下跌，在大中城市里，原來在人們心目中屬于奢侈品的空調也逐步走入了普通百姓家庭，成了家居必備用品。如果使用我們的產品，家用空調一項的耗電指標就可以降低20o億千瓦時以上，直接降低經濟損失超過100億元人民幣以上。從而大大緩解我作品專業信息設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標設計、發明目的：基于目前市場上采用壓縮機制冷的空調存在的能耗高、效率低、噪音大、成本高等缺點，我們設計了這款高效率的溫差電空調，用以彌補現有空調在能耗、制冷制熱效率，噪音、成本等方面的缺陷。基本思路：現有家用空調之所以存在上述諸多缺點，其根源就在于現有主流空調制冷方式為壓縮機循環制冷。在制冷系統中，壓縮機作為制冷系統中重要的環節之一，其能量消耗非常大。通常情況下占到總能耗的…(查看更多)25%~50%。所以要從根本上解決現有家用空調的這些問題，只有兩種方法可供選用。一種是改進現有壓縮機技術，但是現有壓縮機技術已經處于成熟階段，很難出現大的技術革新。第二種就是尋找一種替代品代替壓縮機的功能。我們小組就是沿用第二種思路，利用半導體芯片的帕爾貼效應為空調提供冷熱交換，取代壓縮機。創新點：環保本作品由于使用半導體制冷芯片作為空調的核心組件，因此在反應速度方面明顯優于現有的壓縮機空調。并且整機完全不包含制冷劑，安全環保。能耗低正常使用情況下，只需要壓縮機空調50%以下的電力消耗即可達到相同的制冷效果。無噪聲本機在全馬力輸出時，噪聲等級≤10dB。其噪聲人耳無法察覺，真正實現了空調機的無噪聲運轉。實用性強本設計首次將液體回路結構用于溫差電空調，徹底解決了以往溫差電空調不便于安裝、破壞房屋整體裝修結構的缺點，使得本設計成為了真正意義上可以用于民用領域的空調機設備。技術關鍵：(1)利用環氧樹脂將芯片和部分導熱管以及導熱硅膠進行包覆，使其絕熱絕緣密封；(2)該工作芯片的冷熱溫差不能過高，否則會降低其效率(保證△T應小于15K);(3)通過變壓器對芯片兩端的電壓加以限制，提高效率(U為2.5伏時，致冷效率r達到4~5);(4)使用大面積散熱板，用于降低散熱器與周圍環境溫差；(5)用于與外界傳導熱量的液體選用比熱容小的常溫穩定無害液體。主要技術指標(1)鍺硅半導體溫差電芯片堆，優值系數z≥3;(2)選用導熱良好的導熱硅膠對溫度進行傳導，導熱系數為o.90;(3)整個管路循環系統與外界完全隔絕，熱損比≤1%科學性、先進性現有家用空調絕大部分采用壓縮機制冷，其功耗大，噪聲大，效率低，且作為其制冷劑的氟利昂為有害物質，散入大氣中會對大氣造成嚴重破壞。如果使用氟利昂的替代品，如R22等，會使得生產及維護成本大幅上升。本設計利用溫差電技術代替了現家用空調的利用壓縮機產熱傳輸的過程。本設計中溫差電材料通電，使兩側溫度上升或降低，熱量傳導至容器內比熱容很小的液體導熱劑，再經導熱液體的流動將熱量傳送到散熱片…(查看更多)導出，以達到對室內空氣進行冷熱調節的目的。使用溫差電組件制冷的空調，首先擺脫了對制冷劑的依靠，從而從根本上杜絕了有害物質對大氣的破壞，其次，使用無毒無害的液體導熱劑進行熱量的傳導，增強了空調運行的穩定性，降低了整個裝機的重量，減小了整個設備的體積，節省了許多空間。沒有壓縮機的工作環境，使得本空調的工作噪音大幅下降，同時在保持原功率輸出的情況下，可以降低80%的能耗，大大提高空調的能效，也就意味著沒有損失冷熱轉換效率。目前為數不多的對溫差電空調研究，如專利號為200520123945.9的設計中，仍然存在諸多缺陷，不能用于空調的產業化研發。上述專利設計的空調設備采用溫差電技術，在每一個熱傳導單元上集成有四片溫差片，共10組，將流動的氣體加熱或制冷，經過風機將熱量傳輸出去，風機有縱橫共14個葉輪扇組成。此過程中將空氣加熱為冷風或熱風的時間較長，且空氣經葉輪扇吹動大規模流動，使得熱量損耗率較大，不能有效的提高效率，且帶動40個溫差片及14個葉輪扇所用的功耗較大，葉輪扇在快速轉動中會產生大的噪音。本作品在設計中采用不到20個溫差片單排或多排并列，直接將產生的熱量傳導至導熱系數良好的液體中，由兩個微型泵帶動液體在管道中流動，流至散熱片中進行熱量交換，冷卻或升溫的液體繼續回流到原容器中繼續加熱或制冷，此過程中導熱劑充滿容器管道及散熱片的微型管中。由于直接將溫差片產生的熱量經均勻涂在溫差片上的導熱硅脂傳導到容器中的液體內，再經液體直接傳到散熱片上即完成了冷熱交換，過程中熱量傳導充分，循環回路短，可將制冷或加熱的效率大大提高且耗能少，同比將會節約60%的能耗。且過程中沒有壓縮機或較大規模的葉輪扇工作，噪音量也將大大減少。最重要的一點是本設計不再使用氟利昂作為制冷加熱的中間媒介產熱或制冷，而是借助溫差片的加熱制冷，以及無害的液體導熱劑來導熱，不會對環境產生任何的污染，且能耗低。本設計兼具了壓縮機式空調和已有的溫差電空調的雙重優點，基本達到了綠色環保節能空調的要求。參考文獻[1]陳傳涓，王如竹，夏再忠，胡金強瞬態平面熱源法測量硅膠混合吸附劑導熱系數。工程熱物理學報，2008,29(5):1-4[2]關于印發《公共建筑室內溫度控制管理辦法》的通知，發布日期：2008.06.25,實施日期：2008.07.01,建科[2008]115號，中華人民共和國住房和城鄉建設部,20##年07月02日[3]韓寶琦，李樹林制冷空調原理及應用。機械工業出版社，2002.6[4]亢雅君，殷立新熱固性樹脂[M]。1995,10(2):1-5[5]梁海波陶瓷工程。1998,32(2):18-20[6]沈晉明重癥監護病房環境控制依據與實施[J],潔凈與空調技術，ContaminationControl&Air-ConditioningTechnology。20##年02期[7]田健，朱瑞琪，馮金科風冷變頻制冷系統運行能耗分析與實驗[J],家電科技。20##年3期：1-2[8]王鐵民，王澤深，林磊，張建中.《對溫差電空調系統效率的探討》[9]王鐵民，馬洪奎，陳學軍，張昕琰，葛曉麗一體制冷與應用技術[M]。上海：交通大學出版社，l992,7.P41[11]朱國輝錄音演播間的設計與實施[J]。音響技術，20##年01期[12]張翊中高粘度范圍的標準粘度液一甲基硅油。上海大學機械電子與自動化學院，上海計量測試2006,33(5):22-24[13]英C?W?伊文思.膠管工藝學.1983.04第1版[14]G.A.Slack,inCRCHandbookThermoelectrics,D.M.Rowe,Ed.(CRCPress,BocaRaton,FL,1995)[15]G.S.Nolas.J.Sharp,H.J.GolNewMaterialsDevelopments(Springer-Verlag,NewYork,2001)[16]I-YuHuanga,Jr-ChingLinb,Kun-DianShea,Ming-ChanLia,Jiann-HengShunKuob.Developmentoflow-costmicro-thermoelectriccoolersutMEMStechnology.ElsevierB.V.2008.07[17]RecentDevelopmentsinThermoelectricity.Blatt.Science27OctoberSemiconductorRoadmap(SematechandAustin,TX,1994).[19]ThermoelectricityatVeryLowTemperatures.M獲獎情況及鑒定結果20##年4月，華東理工大學第八屆“奮進杯”大學生課外學術科技作品競賽，二等獎20##年6月，第十一屆上海市大學生學術科技作品競賽，特等獎作品所處階段中試階段技術轉讓方式作品可展示的形式實物、產品、圖紙、磁盤、圖片、現場演示技術特點和優勢：本設計打破了傳統空調使用壓縮機制冷的常規做法，在現有溫差電芯片制冷效率達到4~5的基礎之上，利用溫差電芯片替代傳統壓縮機制冷系統。不使用任何制冷劑，不污染大氣，能耗降低50%以上，制冷反應速度提高80%,噪音≤10dB,體積減少30%,重量降低70%。技術及實用性均完全高于傳統的壓縮機制冷空調。適應范圍：由于結構條件所限，目前溫差電制冷空調還僅限于家用。也就…(查看更多)是說，單個溫差電空調制冷面積≤10om。但隨著本產品的進一步改進，其適用面積將逐步提高，最終可以完全替代現有空調產品。市場分析及經濟效益預測：本土電力資源緊缺來自國家電網的最新報告顯示，全國出現拉閘限電的地區，已經從20##年的12個省級電網擴大到21個，預計今后兩三年內用電緊張局面將日趨嚴重。造成電力緊張的諸多原因中，居民家庭電器用電，特別是空調用電的大幅度增長不可忽視。僅家用空調一項年耗電量就達到400億KW?H以上，超過電網負荷的30%。我國已經成為世界上電力消費第二大國，家用電器是耗能大戶，推廣節能產品，我們責無旁貸。20##年10月份，我國出臺了《節能中長期專項規劃》,這是我國制定的第一個節能中長期規劃。規劃中確定將開展十大重點節電工程，電機系統節能是重點工程之一。在20##年4月10日舉行的“20##年中國家電變頻技術與節約經濟論壇”上，作為國內主推變頻節能技術的30多個家電企業代表以及中國消費者協會、國家發改委等機構代表共同簽名，號召社會使用節能家電產品。家電變頻聯盟同時成立。如果使用我們的產品，家用空調一項的耗電指標就可以降低200億KW?H以上，直接降低經濟損失超過100億元人民幣以上。住宅空調市場需求空間巨大1.我國空調遠未普及。目前，我國住宅空調的普及率及人均住宅制冷量相對較低，我國經濟發達地區的住宅平均制冷量也僅相當于日本、美國六七十年代的水平。隨著國民經濟持續穩定地增長，人們生活水平不斷提高，人們對居住室內環境的要求也日益提高，再加上空調價格持續下跌，在大中城市里，原來在人們心目中屬于奢侈品的空調也逐步走入了普通百姓家庭，成了家居必備用品。但我國人口主要分布在中小城鎮和農村地區，這些地區經濟相對落后，目前居民家庭空調的擁有率還處于一個非常低的水平，正逐步接受空調產品，可以說，這是一個比大中城市更為廣闊的市場，其市場容量非常巨大。2.氣候特征變化使空調需求區域不斷擴大。我國西部地區日照時間長，夏季非常炎熱，許多城市一年內超過35℃的天數很多，最熱月平均溫度比我國許多南方城市還高，如西安一年內超過35℃的天數為24.3天，高于武漢的21天。近幾年，我國華北、東北地區夏季氣溫逐年提高，東北地區的最高氣溫連續多年超過了36℃,哈爾濱在夏季的最高氣溫有時高達39℃,華北地區夏季38~39℃的天氣已屢見不鮮。隨著這些地區經濟條件的改善，空調需求量也非常可觀。3.我國每年新增大量住宅，對空調需求量很大。目前我國城市住宅總體水平仍然不高，城鎮住宅人均建筑面積與發達國家相比有較大差距。前幾年，我國取消了福利分房制度，人們停止了對單位分房的等待，再加上許多需要改善住房條件的人紛紛從房地產市場購買住房，我國房地產行業迅速發展，每年新增大量住宅。隨著城市改造進程的加快，城市中大量拆遷戶需要購買住房，同時人們對居住面積、居住檔次要求越來越高，再加上農村有大量富余勞動力進入城市就業，城市人口急劇增長，住宅的開發面積越來越大，空調需求也將隨之膨脹。隨著我國農村人口生活水平的逐步提高，他們的住房條件也在迅速改善，再加上農村電網價格與城市電價接軌，農村人們對空調需求將出現大幅增長。同類課題研究水平概述的競爭取決于核心競爭力領先所帶來的優勢，包括總生產成本、服務網絡、技術研究開發等多個方面的優勢。空調產業是一個傳統標準…(查看更多)化產業，要革命性創新是十分困難的，例如格蘭仕不銹鋼高級空調在一些沿海城市，長江流域較潮濕的地區優勢十分顯著,而且時尚，但在干燥地區只能體現空調時尚，而產品的實用優點卻難以體現，今后空調主要是在智能化、材料、款式等上面的變化。目前在數字化技術、新材料等方面，不管是新牌子，還是老牌子，都是站在一條起跑線上的。由于熱電空調器具有抗震、耐壓、無制冷劑泄漏和使用直流電等一系列優點，因此目前許多國家已經投入這方面的研究。但縱觀國內外的研究，從一個整體水平來看，還是有待提高的。就我們國內的一些相關研究來看，如專利號200520123945.9中的設計，包括溫差電組件兩面冷端換熱單元、熱端換熱單元及其圍成的通道；冷端換熱單元依次為溫差電組件冷面、導塊、散冷器；所述熱端換熱單元依次緊貼有溫差電組件熱面、散熱器；通道壁為散冷器圍成；其特點是：所述散熱器為高密度刨削散熱器，所述散冷器為高密度散冷器；所述通道為上、下兩層；所述散熱器外面上設置有與所述通道垂直的散熱風扇；所述通道出風口設置有出風口風扇。由于采用雙層結構和輕質、高密度鋁散熱器，溫差電空調器的效率達到了4.7[1];由于采用冷風道氣流方向與散熱風道氣流方向呈垂直的交叉流換熱以及上、下兩個冷端換熱風道并行的結構，致冷功率達到40oW以上[2]。但它的改進之處略顯狹窄，未對空調內外機的交換管道進行一些改進，有助于提高制冷功率。就國外的一些相關研究來看，如專利號US7,325,407B2中的設計，包括一個框架和基礎組件。基礎組件包括：熱電冷卻芯片，熱/冷導管，散熱片，溫度控制器和電扇；運行過程中，熱電冷卻芯片產生冷/熱空氣，接著這些空氣通過超導體導管傳送到散熱片，再由用戶推動面板上的按鈕，從而達到在短時間內控制室內溫度的效果。其中的溫度控制器被分為了2個部分，一個冷空氣控制器和一個熱空氣控制器，以確保冷熱溫度控制得當[3]。不過這個專利也沒有具體闡述其導熱系統的設計，基本屬于理論文獻，里面的數據缺乏翔實可信性，設計存在一些漏洞。參考文獻[1]I-YuHuanga,Jr-ChingLinb,Kun-DianShea,Ming-ChanLia,Jiann-HengChencandJin-ShunKuob.Developm國專利：200520123945.9,20##-12-13.[3]ChantingChen.ThermoelectricAirConditioner.美國專利：US7,325基本信息項目名稱：高功率LED燈相變脈動熱翅板散熱器機械與控制簡介：功率僅有15至20%轉換成光，其余80至85%則轉換成熱。隨著LED功率的增大，發熱詳細介紹：LED(LightEmittingDiode)是一種半導體發光綠色照明光源，以其節能和環保的特性在未來的10～20年內成為新一代理想的固態照明光源。但是LED在工作過程中，輸入功率僅有15至20%轉換成光，其余8o至85%則轉換成熱。隨著LED功率的增大，發熱量增多，如果散熱問題解決不好，將對LED的壽命、可靠性造成嚴重的影響。針對高功率LED燈的散熱問題，作者基于…(查看更多)脈動自激振蕩界面相變傳熱基本原理，設計開發了一種新型高效的脈動熱翅板相變散熱裝置。脈動熱翅板散熱器(鋁制)是由板翅通道和真空充液“U”型微通道脈動熱板間隔疊置熔焊而成，具有傳熱面積大，換熱效率高，制造成本低，存在體積小，重量輕，空間布置方便等優點。其整體采用鋁合金3A21和5A02為材料，與工質一水相容、耐腐蝕。比一般的散熱器散熱性能、成本都有很大的改進與提高。此脈動熱翅板散熱器由真空充液芯體和封頭兩部分組成，真空充液封頭設在芯體下部，其中封頭上設有接管，用以將微通道脈動熱板抽成真空并充裝工作液體。芯體由若干個板翅通道和脈動熱板微通道構成。芯體組裝時微通道脈動熱板和板翅通道間隔疊置。實現冷，熱流體間的錯流型流動。冷介質通道具有翅片，翅片上、下設有隔板密封隔板),通道側邊設有封條。脈動熱板的微通道采用化學蝕刻技術在薄鋁板上加工而成。芯體是熱翅板散熱器核心零件，它由微通道脈動熱板和板翅通道間隔疊置熔焊而成，實現冷，熱流體間的錯流型流動以達到傳熱的目的。它結構緊湊、輕巧、傳熱強度高。冷介質通道具有翅片，翅片上、下設有隔板(密封隔板),通道側邊設有封條。脈動熱板通道為微通道結構。脈動熱板內有若干個U形微通道，工質在液池蒸發，上升進入各通道，在微通道內形成氣液柱塞。氣塞上升大蒸發段，破裂回流，產生相變傳熱，微通道在脈動方向傳熱效率高，可認為是熱的超導體。微通道脈動熱板在強化傳熱同時，增強了散熱器的靜壓強度，防止散熱器內壓力過大而產生的失效。封頭用于形成液體沸騰相變所需的液池，同時對真空通道起密封作用，并提供抽真空和充裝介質的通道。脈動熱翅板散熱器的工作原理：真空充液通道內充裝對環境無害的工質，散熱器底部熱源(大功率LED燈)散發出的熱量傳到工質液槽，使工質沸騰，蒸發的蒸汽順著脈動熱板微通道上升，依靠熱誘發的自激振蕩產生動態過程的界面相變現象，將熱量傳給板翅通道內的冷風，后冷凝成液體自然回流到下面的液槽。如此循環，熱量被脈動熱板微通道中的工質轉移給冷風，從而實現了熱量的傳遞，達到散熱的目的。作品專業信息設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標發明目的：LED是一種半導體發光綠色照明光源，以其節能和環保的特性在未來的10~20年內成為新一代理想的固態照明光源。但LED在工作過程中，輸入功率僅有15至20%轉換成光，其余轉換成熱。隨著LED功率的增大，若散熱問題解決不好，將對LED的壽命、可靠性造成嚴重影響。針對高功率LED燈的散熱問題，作者設計開發了一種新型高效的脈動熱翅板相變散熱裝置。發明基本思路：將相變冷卻技術…(查看更多)與微通道脈動熱板結構結合起來提出的一種散熱結構。主體結構由真空充液封頭和芯體兩部分組成，有利于裝配和制造。芯體基本結構為隔板與翅片組成的冷風通道與微通道脈動熱板間隔疊置，真空熔焊的高效緊湊的板翅結構。微通道脈動熱板采用U型的微通道結構，強化傳熱。創新點及技術關鍵：散熱器由翅片通道與微通道脈動熱板疊置、真空熔焊而成。單位體積傳熱面積大于120om2/m3。主體結構由真空充液封頭和板翅式芯體兩部分組成，有利于裝配和制造，結構緊湊。整體采用鋁材，進行陽極化處理，減少腐蝕，減輕重量，降低成本。微通道脈動熱板采用脈動微通道結構，以化學蝕刻方式加工微通道，加工成本低，便于批量生產，同時增強了散熱器的靜壓強度，延長了壽命。主要技術指標：環境溫度為30℃,空氣相對濕度100%,風扇風速為2m/s時，散熱熱流密度達5×105W/m2;散熱器微通道內部真空度為4×10-3Pa;冷介質通道壓力降小于60Pa;體積約為傳統液體散熱器的1/5,重量約為傳統熱板的1/8;性能價格比是傳統散熱器的3倍；采用去離子水作為工質。科學性、先進性脈動相變熱板具有普通熱板所具有的一切優點，但其工作原理與普通熱板存在本質區別。普通熱板中發生靜態的界面蒸發或冷凝過程，而脈動熱板中依靠熱誘發的自激振蕩產生動態過程的界面相變現象，大大強化了換熱過程，有部分不凝性氣體也不會影響其性能。脈動熱翅板散熱器采用鋁制薄板化學蝕刻脈動微通道，翅片隔板疊置、真空熔焊而成。隨著鋁合金化學蝕刻精密加工技術和熔焊工藝技術的提高，使成本大為降低…(查看更多),約為同性能散熱器成本的70%。同時采用板翅結構使得散熱器傳熱面積大，換熱效率高，體積小，重量輕，空間布置方便，實現了結構的緊湊性和性能的高效，在芯片熱流密度達到5×105W/m2的情況下，芯片表面溫度在70～75℃之間，完全滿足大功率LED燈的散熱要求。脈動微通道結構使薄板單元體結構有較高的強度和承壓能力，相比熱管，大大提高了散熱器的壽命。與傳統散熱器相比較，脈動熱翅板散熱器具有以下優點：結構、功能緊湊；體積小，重量輕；壽命長，散熱效率高；制造成本低。比同類散熱器有很大的改進和提高。無作品所處階段中試階段技術轉讓方式技術入股作品可展示的形式實物、產品、現場演示、圖片、錄像技術特點和優勢：本作品以抗腐蝕性能較好的鋁合金作為原材料，采用高效緊湊的板翅式芯片真空熔焊的而成，同時實現了結構和功能的緊湊性。提高了傳熱效率以及綜合效能。本作品具有重量輕，體積小，便于安裝，散熱效率高，耐腐蝕，壽命長，制造成本低，作為工質的蒸餾水對環境友好等突出的優點。使用范圍：該作品可以廣泛應用作各種LED燈的散熱元件。對大功率LED照明燈的…(查看更多)散熱優勢特別明顯。市場分析和經濟效益預測：該散熱器相比于傳統散熱器，在結構和性能上都有了很大的改進