電子冰櫃

電子冰櫃

電子冰櫃也稱之為半導體冰櫃,體積小巧,無機械製冷過程。

電子冰櫃正以爭奇鬥豔的造型飛入尋常百姓家。電子冰櫃由半導體主機來工作的,這類小冰櫃一般可以冷暖兩用,可以從5℃的冷藏溫度(25℃環境下)調至65℃的保溫溫度。因為半導體主機體積小,所以冰櫃的機身也可以做得比較小,其有效容量有3升到45升不等,主要分臥室小冰櫃、車載小冰櫃和化妝品小冰櫃三種。一些著名的超市里,可以看到各種規格的電子冰櫃,普通的電器商場裡也擺著著各式電子冰櫃,有臥式的,也有立式的。這些電子冰櫃可以作為私人小汽車配套用,成為車載小冰櫃,多數為臥式,可用汽車直流電充電就能製冷;也可以作為家庭臥室的床頭櫃(多數為立式)放幾瓶飲料、化妝品或藥品作低溫保存用。

迷你電子冰櫃迷你電子冰櫃

熱銷的另一原因是價格不算高,每台在300元到500元之間。電子冰櫃沒有壓縮機,沒有氟里昂,沒有噪聲,不易損壞,可有直流(12伏/24伏低電壓、安全),也可用交流壓,比較方便。放在臥室內沒有噪音,使用十分方便,放些化妝品、保健品和飲料等,提高了人們的生活質量。

電子冰櫃原理是半導體晶片製冷
電子冰櫃與普通家用冰櫃不同,不是採用壓縮機的機械壓縮製冷,而是採用電子(半導體)製冷原理。
早在1834年,法國人珀爾帖發現,當電流流經兩個不同導體形成的接點時,接點處會產生放熱和吸熱現象。放熱或吸熱依電流方向不同而改變,放熱和吸熱量的大小與電流大小成正比。根據這個珀爾帖效應(peltiereffect)可以獲得低溫。但是發現後的100多年來沒有什麼實用價值,因而沒有什麼進展,因為金屬半導體的珀爾帖效應很弱。直到上世紀的九十年代,原蘇聯科學院半導體研究所約飛院士的研究表明,以碲化鉍為基的化合物是最好的熱電半導體材料,從而出現了實用的半導體電子製冷元件。當一塊N型半導體和一塊P型半導體結成電偶時,只要在這個電偶迥路中接上一個直流電源,電偶上就會流過電流,發生能量轉移,在一個接點上放熱或吸熱,在另一個接點上相反地吸熱或放熱。


直流電源提供電流Ⅰ,N型半導體和P型半導體相連,組成熱端和冷端,熱端放熱,冷端吸熱,即製冷。輸入的電功率(CP)有兩部分組成,一部分是克服溫度差電動勢所做的功,另一部分是消耗在電偶對上的焦耳熱(T2R),則電功率P=(αp-αn)x(Th-Tc)xⅠ+Ⅰ2R
式中:αp為P型半導體放熱係數
αn為N型半導體放熱係數
Th為熱端溫度
Tc為冷端溫度
I為工作電流
R為一對電偶的總電阻
Qh為熱端散掉的熱量
Qc為冷端及吸收的熱量
由式可知,輸入的電功率恰好等於熱端散掉的熱端與冷端吸收的熱之差,這就是一種“熱泵”作用。
要求得一對電偶的最大溫差 ΔTmax,經運算得到:
ΔTmax=(Th-Tc)max=1/2xzxTc2
式中z為品質係數,習慣上叫優值係數,僅與製冷元件的α(放熱係數)、R(電偶總電阻)、K(總熱導係數)參數有關,是反映半導體製冷性能的重要參數,即Z=(αp-αn)2/RxK
目前,Z值(高水平半導體冷堆)約為(3~3.5)×10-8(1/度),理論計算表明,Z值上限為17×10-8度-1 只要實現Z值為13×10-8度-1,半導體製冷效率與機械壓縮式效率就幾乎一樣,但實際上還做不到這個水平。目前,半導體製冷的效率與機械壓縮式的50%左右。在半導體製冷材料的優值係數Z值沒有突破之前,半導體製冷只能在小體積和微型化上比傳統的機械壓縮式製冷優越。此外,半導體製冷在醫療衛生、科學實驗、測量分析儀器和空間技術等方面有廣泛套用。
電子冰櫃就是採用半導體製冷原理的,一般套用於日常生活方面的。用於冷藏食品和藥品等。容積一般在20升以下。如市場上有4升電子冰櫃,售價300多元,重3公斤,可放3~4個可樂易拉罐飲料:一種20升的500多元,可放6瓶1.25升大可樂。
為了開發大容積電子冰櫃即20升以上的,需將熱管技術套用半導體製冷技術上,提高了製冷能力,現在國內已有50升電子酒櫃,可放20瓶葡萄酒。這是國內目前容積較大的電子冰櫃,在國際市場上十分看好。電子冰櫃特別有利於葡萄酒的保存,因為葡萄酒特別需要安靜,忌諱振動和噪聲,機械壓縮式冰櫃就做不到這點,而電子冰櫃無振動無噪音,正好適合葡萄酒的保存。
使用電子冰櫃竅門

電子冰櫃這樣的產品,使用了半導體的主機,所以在使用時有不同於普通冰櫃之處:
1.冰櫃在接通電源後就開始製冷/制熱,1小時後放入預先冷卻或預先加熱的食物,會使製冷或制熱效果更好。制熱模式下,不要用來加熱牛奶等食品或飲料,它只是用來為預先加熱的食物保溫用的。
2.使用時開門不要過於頻繁,也不要長時間開門以免冷氣或熱氣散失。
3.當在製冷與制熱之間轉換時,請先將開關撥到“0”,5分鐘後使用,在此期間應開門散氣。
4.在汽車上用車載冰櫃時,應保證直流電源導線不影響你的駕駛。充分考慮冰櫃擺放位置的安全性,以免影響駕駛。
電子冰櫃前途無量
半導體製冷技術以其獨特的優點套用於日常生活中,如電子冰櫃上,可作為車載冰櫃。隨著我國私人小汽車產銷達到世界第一,車載冰櫃市場也會發展很快的,也需要千萬台。車載冰櫃市場潛力無窮。在家庭作為冷藏藥品、化妝品、保健品和飲料及食品的專用冰櫃,也可作為床頭櫃,或可當化妝箱,或當保健箱,也可當酒櫃、飲料箱,對擁有幾億家庭的我國,其市場極其巨大。
電子冰櫃採用低壓直流電供應,具有安全性和可靠性,可作為學生和孩子用的飲料箱。在家庭中給孩子專用,或作為學生公寓中學生用,實現每人一台電子冰櫃。當然,也可在醫院中給醫院住院病人每人專用一台。
由此可見我國發展電子冰櫃具有很多有利條件。首先是我國的半導體製冷晶片產量大質量好。國產晶片的Z值已達到國際先進水平。生產量也很大。全國年產量早就超過900萬片左右,生產地遍布有深圳、石家莊、香河、蔚縣、秦皇島、河南、天津、大興、杭州、寧波、台州等。前幾年我國出口半導體製冷晶片每年就超200多萬片,全國冷飲水機需要超400多萬片。因此,半導體晶片供應有保證。另外,我國是世界上電冰櫃生產量最大的國家。冰櫃生產技術達到國際水平。電子冰櫃基本上以出口為主,以香港、日本、德國、英國、美國等市場為主。這些國家都是汽車生產大國,對車載冰櫃需求很大。電子冰櫃出口的迅速增加是推動我國電子冰櫃發展的主要動力之一。

如果考慮到即將在家庭普及電子冰櫃、電子酒櫃、電子保健箱和學生電子櫃等,我國人口多,市場大,電子冰櫃前程似錦,潛力無窮。

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