程明福，吴才章

（河南工业大学 电气工程学院，河南 郑州 450001）

目前，绝大部分的制冷设备都是以电能驱动的。传统的制冷设备不仅消耗大量的电能，同时也因为使用氟里昂等制冷工质而对环境造成污染，因此制冷中的节能和环保问题成为人们关注的焦点，并寻求以清洁能源供电且不使用氟里昂等传统制冷工质的制冷方式[1]。文中研究的制冷系统以太阳能光伏电池提供驱动能源、以半导体制冷片为冷源，是一种节能环保的新型制冷方式。

半导体制冷片也叫电子制冷片，依据珀尔帖效应原理来进行制冷。半导体制冷片不需要制冷剂，没有污染源，工作时没有震动、噪音、寿命长；作为一种电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制[2]。半导体制冷已经在航空航天、医疗技术、生物工程等领域得到广泛的应用[3]。

1 制冷系统设计

1.1 制冷功率计算

系统各部分的参数匹配取决于系统所需要的制冷量，因此制冷量的计算是设计的前提[4]。在本文中，制冷环境为一密闭圆筒粮仓。由于粮仓顶层在外界气温较高时易积热，为维持粮食在低温或准低温环境下储藏的目的，需要对粮仓内粮堆线以上的空气层进行制冷。根据传热学基本原理，可计算出粮仓的冷负荷。

粮仓内空气的制冷量需求：

顶部空气层与粮仓侧面、仓顶以及粮仓内的粮食存在热量的传递，在τ时刻后，向外扩散的冷量：

粮仓的总制冷负荷：

式中，ρ为粮仓内空气的密度；……