科士达机房精密空调半导体制冷片该怎么实现制冷

科士达机房精密空调半导体制冷片该怎么实现制冷？半导体制冷片，也叫热电制冷片，是由半导体所组成的一种冷却装置。

它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。

本文着重介绍一下半导体制冷片的工作原理。

1、科士达机房精密空调N型半导体

离原子核最远轨道上的电子，经常可以脱离原子核吸引，而在原子之间运动，叫导体。如果电子不能脱离轨道形成自由电子，故不能参加导电，叫绝缘体。半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半导体。半导体重要的特性是在一定数量的某种杂质渗入半导体之后，不但能大大加大导电能力，而且可以根据掺入杂质的种类和数量制造出不同性质、不同用途的半导体。

科士达机房精密空调在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成N型半导体,也称电子型半导体。

因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供;空穴是少数载流子,由热激发形成。

提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。

2、科士达机房精密空调P型半导体

P型半导体，是靠“空穴”来导电。在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反，即“空穴”由正极流向负极，这是P型半导体原理。

在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成了P型半导体，也称为空穴型半导体。

因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一空穴。P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成;电子是少数载流子，由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。

N型半导体中的自由电子，P型半导体中的“空穴”，他们都是参与导电，统称为“载流子”，它是半导体所特有，是由于掺入杂质的结果。

3、科士达机房精密空调PN结

在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程：

因浓度差
↓
多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区
↓
空间电荷区形成形成内电场
↓
内电场促使少子漂移
↓
内电场阻止多子扩散

最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。

▲PN结加正向电压时的导电情况如图所示

4、科士达机房精密空调散热

在原理上，半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。

但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。

风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热。通常半导体制冷片冷热端的温差可以达到40～65度之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度。

5、科士达机房精密空调半导体制冷片特点总结

制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：

1.不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应；

2.没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易；

3.既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高；

4.半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制；

5.热惯性非常小，制冷制热时间很快；

6.半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。

检修科士达机房精密空调单元式空调机组，单元式空调机组是全封闭式压缩机以及其他部件组成的封闭制冷循环系统。由于机组采用全封闭的结构，机组上不设压力表，所以无法直接掌握系统内部的工作压力变化。要判断机组工作状态，只能通过客室降温、通风情况、机组电气控制设备的工作状态、仪表显示和指示灯显示情况等进行分析推断。

因此，必须熟练掌握机组工作中的正常状态，以区别发生故障的不正常状态，才能较为准确地判断空调机组的运行情况。

科士达机房精密空调机组正常工作的特点如下所述：1、当闭合制冷工况转换开关起动机组，通风机、冷凝机运转后，压缩机应延时起动，并且各台压缩机的起动时间应相互错开。各电动机在起动时应没有异常的振动及摩擦声响。压缩机的起动应平稳，无剧烈振动，没有敲击声或拉锯声。机组工作后应运转平稳，无特别噪声。

2、机组起动一定时间后，客室各出风口应有冷风吹出，室内温度均匀下降。

3、机组在“强冷”（双机组工作）时，回风口和出风口温差在8～10℃范围内是正常的。

4、机组工作电流的大小对反映压缩机组工作状态有重要参考价值，具体车型应具体分析。

5、空调温控情况良好，外温在36℃左右时，客室内温度能大约控制在22～27℃。

6、通风系统良好，各空气滤网清洁，无堵塞现象，出风口或回风口无水滴出。

空调机组故障判断与处理

（一）科士达机房精密空调机组不工作

这类故障一般发生在供电线路与控制线路上

1、电源部分

（1）电源无电：用电压表测量空调机组电气控制柜电力系统输入端子的三相电压，如无电压，应检查并接通电源。

（2）电源缺相：电源缺相时，三相电机变为两相运行，电机将严重过载。此时应注意车下分线盒内各相线的连接是否松动造成缺相。

（3）电源电压过低：当电源电压低于额定值的15%（187V），欠压继电器动作，控制电路无电，则无法工作。调整输入电源。

（4）电源电压过高：当输入相电压超过253V，过压继电器动作，切断控制线路，控制回路则无法工作。调整输入电源。

2、科士达机房精密空调电气控制电路部分

（1）控制电路的电源线路断路：测量与检查电源线路供电电压，找出断路部位并修复。

（2）接插件接触不良：测量接插件两端接线端子，若不导通，重新接插，再测量确认接触良好。

（二）科士达机房精密空调只有通风机运转

这类故障可能是电气控制线路本身的故障，也可能是制冷系统与风机系统的故障，这些故障会引起有关保护器件的动作而切断电路。它虽反映电气控制系统上，但故障可能是电气方面，也有可能发生在制冷系统等方面。

应检查机组控制电器和有关保护电器的故障，最常见的是冷凝风机或压缩机电机的热继电器动作，应查找原因并处理后，将热继电器复位。还可检查以下几点：

（1）接线端子接头接触不良：如压缩机接线端子松弛。应修复。

（2）冷凝风机和压缩机交流接触器线路断路：检查测量交流接触器线圈和两接线端子。若不导通，更换导线或接触器。

（3）科士达机房精密空调压力继电器损坏：测量其接线端子不导通。应进行修复或更换压力继电器。

（4）温度控制器调节不当：整定值高于车内温度，或传感器温度修正值不对。应重新调整。

（5）温度控制器损坏：如发现其常开触点不闭合，应更换或修复温度控制器。

（6）过载保护器有故障：如测量进出接线端子不导通，处于断开位置。应检查、修复或更换过载保护器。

（三）科士达机房精密空调压缩机不起动

开机后通风机、冷凝风机运转，而压缩机不运转，且电机发生“嗡嗡”的电磁噪声。这是压缩机不起动或电机作极慢速度的运转，时间稍长一点，过载保护器就会动作而切断电源。这类故障主要出在压缩机内。

1、电源及电器部分

缺相运行：即电机三相线路断了一相，电机作两相运行。这时电流很大，噪声很大，随后保护器件动作。检查修复电源及有关电气器件。

2、压缩机部分

（1）压缩机机械部分故障：压缩机内部机械部分故障，造成压缩机损坏。更换压缩机。

（2）压缩机电气部分故障：压缩机电机绕组匝间短路或绝缘层严重老化，电机运转 慢，电流极大，并发出“嗡嗡”噪声，不久保护器件动作，使压缩机停机。更换压缩机。

（四）科士达机房精密空调出风口无风

如果可以肯定是通风机没有运转，先检查通风机主电源回路是否有电，通风机接触器主触点是否闭合，热继电器是否动作，空气开关是否跳闸断开。再通过输送至通风机的三相电源线，检查通风机电机绕组绝缘情况，以判别电机是否烧损。

如果以上检查没有问题，应检查控制回路。如工况转换开关，通风机接触器线圈回路，以及有关的电器、接线等（其他各电机电器不动作故障，都可以此类推），一般可以很快找出故障点。

风量小的原因可能是通风机电源相序不对，造成反转，或者是蒸发器滤网堵塞、蒸发器翅片间脏堵造成通风不畅，结霜、结冰堵塞。

（五）科士达机房精密空调机组在运行中突然发生故障停机

如果这类故障发生在制冷系统中，将造成制冷系统运行不正常，压缩机缺油造成拉缸、烧瓦等故障。更换压缩机。

也可能是由于其他各种原因，引起各种电气保护器件动作，切断电源。制冷系统部分故障主要特征是吸气压力低于压力继电器整定值或排气压力高于压力整定值，引起高压或低压保护开关起跳，使压缩机停机。

（1）系统漏泄后制冷剂量不足。吸气压力过低，毛细管中流动声大（气体流动），吸气管不结露。检查补漏并补充制冷剂。

（2）过滤器阻塞（也许局部产生冰堵，部分毛细管不通）不畅通。吸气压力过低，毛细管中流动声大（气体流动），吸气管不结露，过滤器外部发凉。拆下检修或更换。如果怀疑冰堵，可停一会机组，再开后观察效果。如有部分缓解，应更换干燥剂。

（3）制冷剂过量。这种情况往往发生在刚刚对系统充氟后出现。部分管路的容积被液体占据，排气压力过高，吸气管和泵壳结露很多，超载运行，引起热保护器动作。放掉部分制冷剂到规定量（吸气管结露）为止。

（4）制冷系统吸入空气。

部分冷凝管被空气占据，排气压力高，排气温度特高，吸气压力也高，泵壳很热，造成保护电器动作。停机排空气。

（5）冷凝器外部结垢。

通风不畅，风量很小，进出风温差大，冷凝压力超高且外表热。用刷子、翅片梳清理或高压空气、高压水冲刷干净。

（6）车内严重超员，热量大。

处于高温运行（超负荷），吸、排气压力都高，过载保护器动作。应暂停压缩机，单开冷凝风机，观察效果，如果不见效，按第（5）条处理。然后开“强冷”，增大制冷量，多台空调机组同时工作。

（六）科士达机房精密空调压缩机故障灯亮且机组不工作

压缩机故障灯亮，表明压缩机控制回路的保护环节中的压力继电器或温度继电器动作。通常是压力继电器动作，因冷凝温度超限、外温很高，超过压力保护动作值而动作。

如果是压力继电器高压动作，即压缩机排气压力高。其主要原因是：

（1）制冷剂过多或系统混入空气；

（2）冷凝机组发生故障，一般是由于冷凝器排风量不足或冷凝器的散热片表面积灰太厚，从而使冷凝器的散热效率显著降低；

（3）周围环境气温过高（高于40℃）。

如压力继电器低压动作，即压缩机吸气压力低。其主要原因是：

（1）由于系统内制冷剂泄漏，造成系统中循环的制冷剂量不足，电流明显偏低。

（2）干燥过滤器或毛细管堵塞（更换压缩机时，操作工艺不当易出现这种情况，而且越是反复焊修的机组越容易出现这种故障），使制冷剂流量下降。应根据机组检修档案资料，及时检修干燥过滤器。

（3）蒸发器热交换严重不良，蒸发器或滤网脏堵严重。蒸发器常见故障一般有：蒸发器表面污脏堵塞、盘管破裂、泄漏、翅片严重变形、分液器堵塞等。

（七）科士达机房精密空调机组制冷效果差

（1）系统内制冷剂泄漏，机组工作电流显示偏低。国产空调机组制冷剂泄漏是较常见的故障，不容忽视。泄漏点常发生在压缩机接线栏周围、压力继电器接头、各管路焊接处等。

（2）各空气滤尘网污脏堵塞，主要是蒸发器太脏及回风滤网堵塞，造成热交换不良。及时清理干净，拿下滤网清洗。用刷子、翅片梳清理蒸发器，用压缩空气或碱性清洗剂浸一会后，再用高压水冲洗，拿下滤网清洗。保证换热效果。

（3）蒸发器结冰，主要原因是蒸发器脏堵非常严重，热交换效果极差。关闭制冷系统，打开通风机化冰，并解决通风不畅问题（临时处理时可用翅片梳刮蒸发器）。

（4）单机组运行时，压缩机组发生故障。可使用另一组制冷系统，到终点再处理故障机组。

（5）温度控制器整定温度偏高或有故障。应调整或更换温控器。采用手动控制。

（6）制冷剂充注量过多，蒸发温度高，吸气压力高，吸气管及泵壳结露很多，严重者有轻度湿冲程。应放出一部分制冷剂。

（7）系统中混入不凝气体（空气）或水分造成局部冰堵，排气压力高，泵壳温度高，压缩机运行电流高。应停机放空气及更换干燥剂。

（8）冷凝器表面脏堵而风量小，散热效果很差，排气压力和排气温度高，输液管温度也高，单位制冷量下降。应用刷子、翅片梳清理或高压空气、高压水冲干净。

（9）压缩机部分故障：如活塞与气缸严重摩损，排气量下降，制冷能力下降；或气阀泄漏严重，吸气压力上升，排气压力下降，压缩比提不高等故障。只能更换压缩机。

（八）机组振动且运转噪声大

空调机组在动行时，会产生不可避免的、有规律的运动噪声，声音比较低沉，并有节奏，这是正常噪声。若发出异常的刺耳的噪声就是有故障。若不及时发现和处理，将会损坏机件，应予重视。

（1）压缩机部分：外温低时，热负荷很小，制冷剂液与油进入气缸，活塞进行液体压缩，液体对气阀阀片的冲击声产生振动使压缩机抖动，若经常发生，应加装气液分离器。

（2）制冷剂充注过多，经常引起回液，液体对阀片的冲击，使压缩机抖动。应放掉一部分制冷剂。

（3）管路安排不当，因压缩机振动而引起共振。应加减振措施，固定部分管路。

（4）电机过载引起较大的电磁噪声。应减轻电机负荷。

（5）轴承摩损严重，造成电机扫膛，发出较大的异音。必须更换。

（6）由于机组箱内设备基座安装不良，减振装置或紧固部件松动，通风机叶片碰壳，电机轴承不良等造成。应处理故障处。

（九）科士达机房精密空调出风口或回风口漏水

（1）机组排水孔堵塞，排水不畅。应疏通排水通道。

（2）机组安装不良，防雨密封和排水道密封不严。

（3）外界空气湿度很大，冷凝水随风带出。应减少风量。

（4）机组底部焊接不良，有漏缝。应拆下机组处理后重新规范安装。

（十）新风预热系统故障

（1）通风机停转：通风机停转时应检查通风机，进行处理。

（2）电加热器断路：新风预热电加热器连接器处断线或接线松动。应修复。

（3）温度保护开关不良：检查温度保护开关，常温下触点应闭合，（70±5）℃以上应断开。应更换部件。

（4）过热保护熔断：过热保护熔断时找出熔断原因，进行处理。或更换加热管。

（十一）科士达机房精密空调机组有异常气味

空调机组的异常气味有可能是制冷系统泄漏时散发出的气味，如制冷剂和冷冻机油的气味。应补漏并添加制冷剂。

电气系统部分主要是绝缘体发出的气味。

（1）线圈过热：电磁线圈过热，使绝缘层老化，有烧焦气味，严重时可看到冒烟，应更换电动机或老化的电气配件及导线。

（2）导线过热：导线通过电流过大而过热，使绝缘层老化，有橡胶气味，断电后用手摸导线，感到烫的导线显然是电流过大。应先找出造成电流过大的原因并处理，如需要再更换载流量大的导线。

（3）插头与插座过热：插头与插座接触不良，发生火花而过热，使绝缘部分焦化，散发出焦味。应修复或更换插座。

冰蓄冷空调蓄冰流程运转形式的挑选与选型

蓄冰流程选择：

蓄冰空调系统在工作进程中制冷机可有两种工作工况，即蓄冰工况和放冷工况。在蓄冰工况时，经制冷机冷却的低温乙二醇溶液进入蓄冰槽的蓄冰换热器内，将蓄冰槽内中止的水冷却并冻住成冰，当蓄冰进程结束时，整个蓄冰设备的水将底子彻底冻住。融冰时，经板式换热器换热后的系统回流温热乙二醇溶液进入蓄冰换热器，将乙二醇溶液温度下降，再送回负荷端满足空调冷负荷的需求。

乙二醇溶液系统的流程有两种：并联流程和串联流程。

1、并联流程：

这种流程中制冷机与蓄冰罐在系统中处于并联方位，当最大负荷时，可以联合供冷。一同该流程可以蓄冷、蓄冷并供冷、单融冰供冷、冷机直接供冷等。

①、制冷机蓄冰

在空调系统不工作的时间段（如：夜间），制冷机自动转换为蓄冰工况：关闭V2、V4阀门，打开V1、V3阀门，使得乙二醇溶液在制冷机和蓄冰罐之间循环。跟着制冰时间的延伸，乙二醇温度逐步下降，在管外结束要求冰量的冻住。

②、蓄冰罐供冷

当需求蓄冰罐经过融冰供应冷量，制冷机中止工作，可是仍作为系统的通路。经过乙二醇泵将乙二醇溶液送入蓄冰罐，经过降温后的乙二醇溶液进入板换换热。关闭阀门3，为了控制进入板换的乙二醇温度，将V2、V1阀门设为调度状况。

③、制冷机供冷

为坚持较高的制冷功率，当制冷机需直接加入制冷时，按空调工况工作。乙二醇溶液在制冷机和板换之间循环，系统关闭V1和V3、V4，打开V2阀门。经过板换降温后的冷冻水向用户供冷。

④、制冷机、蓄冰罐联合供冷

为了满足空调高峰期时的用冷量，乙二醇溶液经过两次降温，即乙二醇溶液先经过制冷机进行一次降温，然后经过蓄冰罐进行二次降温。所以乙二醇溶液在板换前后的温差抵达7℃。为了控制进入板换的乙二醇溶液温度，调度V2、V1阀门来抵达目的。

2、串联流程：

即制冷机与蓄冰罐在流程中处于串联方位，以一套循环泵坚持系统内的流量与压力，供应空调所需的底子负荷。串联流程配备恰当自控，也可完结各种工况的切换。

并联流程在发挥制冷机与蓄冰罐的放冷才干方面均衡性较好，夜间蓄冷时只需打开功率较小的初级泵工作，蓄冷时更节能，工作灵敏。串联流程系统较简略，放冷安稳，适合于较小的工程和大温差供冷系统。

蓄冰系统可以选用温差较大的主机上游式内融冰串联系统，蓄冰设备选用蓄冰筒。由于乙二醇水溶液温度较低，可以保证板式换热器为系统供应3.5℃出水一同有较高的制冷功率和较低的初出资。在典型规划日空调冷负荷由制冷机和蓄冰筒共同承当，非典型规划日经过优化控制来满足冷负荷需求并将系统工作费用下降到最低。在系统供冷时，乙二醇溶液首要经过冷机在空调工况下降温以坚持高效的工作，再经蓄冰筒的冷却使乙二醇溶液温度进一步下降，板式换热器进出口处乙二醇溶液可以抵达较大的温差，从而使相同负荷条件下串联系统乙二醇溶液的流量较小，因此在相同条件下串联系统的乙二醇循环泵小于并联系统，使串联系统的设备出资和工作费用都优于并联系统，并且串联办法管路简略工作可靠。

蓄冰空调的选型：

除了空调供冷外，全天的其他时间全部用于蓄冷，这样可以使主机的容量削减至最小值。

蓄冷比例确实定是非常重要的一个环节，在计划规划中一般先开端选择教典型的几个值（如30%等），经设备初选型，根据当地有关的电力政策并核算初出资、工作费、并考虑其他要素最终选定较佳的比例值。

蓄冰罐核算：

蓄冰槽容量：Q′=n2×q×T2

板式换热器选型:F=Q/(K×Δtm)

公式中Q为总换热量；K为换热系数；Δtm为对数均匀温差；

水泵：

冰蓄冷系统中，由于乙二醇价格较高，对水泵的密封功用要求较高。一般主张选用带机械密封的水泵，可以削减漏液或简直不漏液。

水泵选型：

根据流程，判定满足各种工况下的最大阻力和流量；为抵达节能的目的，尽量选用多台泵。

该工程选用并联流程，初级泵流量=Q/C×Δt

扬程P(预算)=P主机+P蓄冷罐+P管道+P阀门

扬程P=P换热器+P蓄冷罐+P管道+P阀门

水泵选型后，还需与自控专业协作，校核各工况下的流量和阻力分配，以及三通阀的调度才干能否满足工况要求等。

考虑以下几点：

①、选用主机上游的串联系统，主机上游回水先流经主机，使主机在较高的温度下工作，提高了压缩机的功率，使能耗下降。

②、蓄冰设备标准蓄冰槽。标准蓄冰槽有以下利益：

a、在保证导热功用的一同，彻底根绝腐蚀风险，重量轻；

b、选用不彻底冻住式，可供应安稳的低温载冷剂，减小循环水泵的流量及相应管道的管径，下降初出资；

c、外结冰，无内应力，运用寿命长；

d、传热面积大，结冰融冰速率安稳；

e、结冰厚度薄，制冷主机工作功率高。

③、规划日联合供冷时，选用主机优先形式，主机一贯满负荷工作，机组利用率高，主机和蓄冷盘管容量最小，出资最节约。

④、全部水泵选用原装进口优质产品，变频工作。整个供冷期，大部分时间都为部分负荷，水泵经过无级调速、变频、节能效果明显。