摘要：对于电梯轿厢内温度控制，消防功能及噪音问题的解决，提出一种可行性方案。
关键词：轿厢温度；半导体；消防；噪音
前言
随着人们生活水平的不断提高，电梯被越来越广泛的应用。尤其在现代城市中，具有智能功能的电梯被广泛地用于各种智能社区、智能办公建筑以及酒店、景区等智能化建筑中。
1电梯制冷技术现状
现用电梯轿厢采用的送风系统一般采用普通风扇、横流风机，以及普通空调。普通风扇、横流风机达不到控制电梯轿厢温湿度等效果，在炎热的夏天和寒冷的冬天，会使乘坐电梯变得极不舒适。电梯轿厢安装普通空调，虽然能解决电梯轿厢温度问题，但由于受到电梯轿厢空间的限制，使空调的安装、维护相当困难；另外由于电梯井道灰尘较多，空调散热片很容易阻塞，使空调较难达达到预期的制冷制热效果；传统空调带有压缩机，运行噪声较大。所以电梯安装普通空调的方案很难得到推广。
在现有技术中，当发生火灾时，乘客需启动报警按键或打电话才能报警，轿厢内一般也未设置灭火装置，被困电梯乘客只能等待救援，不利于争取救援时间。另外，电梯运行中，风阻，震动等产生的噪音污染也是较为严重的。以上情况，均影响用户搭乘电梯的舒适度。
为解决以上问题，研究一种新的电梯轿厢温度控制装置，作为解决电梯轿厢温度控制的一个方向。
2.半导体原理
首先要解决的是制冷及制热原理，通过调研制冷技术，发现半导体制冷片特性较为符合要求。利用半导体材料的珀尔帖效应，即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。
半导体制冷片实现热传递原理，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。
3.电梯轿厢温度调节装置方案
根据半导体的工作原理及特征，我们设计了一个电梯轿厢自动调温装置，包括轿厢、与轿厢壁板接触的液体管道，还包括半导体制冷片，半导体制冷片包括用于制冷或制热的第一端和第二端，第一端连接有两端开口的第一导热腔体，第一导热腔体连接液体管道形成制第一循环回路。此电梯轿厢温度控制装置，第一导热腔体和液体管道内通入液体，半导体制冷片通电，其两端分别吸收热量和放出热量，半导体制冷片的第一端与第一导热腔体连接，使第一导热腔体升温或降温，从而加热或冷却内部循环流动的液体，液体管道与轿厢的壁板接触，使壁板升温或降温，实现轿厢内温度的控制，采用半导体制冷片和液体管道的形式控制轿厢温度，结构简单，便于安装和维护。
轿厢顶或轿厢壁板外固定半导体制冷片，半导体制冷片的冷热端分别与两端开孔的金属腔体连通，金属腔体与液体输送管道连通。液体从制冷片冷端或热端腔体传输，液体被降温或升温，通过加热或降温的液体在轿厢壁板背面流动，降低/提高壁板表面温度，通过横流风扇加速空气流动，从而降低/提高电梯轿厢内温度。
半导体制冷热切换的流程如下：
制冷流程
制热工作流程
另外，在轿厢内安装烟雾检测装置及消防水淋喷头，消防水淋喷头由管道与半导体制冷/热液体中转箱连接。当烟雾检测装置感应到电梯轿厢内烟雾含量超过设定数值时，系统启动报警装置并启动消防水淋喷头，灭火并降温。
轿厢壁板背面液体输送管道为扁平状，增大接触面积，另外轿厢壁板腔体内注入发泡材料，可降低能量损耗，提高制冷/制热。发泡材料亦可提升壁板强度，减小震动及降噪。
电梯温度控制装置包括：电梯轿厢，烟雾检测装置，消防水淋喷头，半导体制冷片，液体运输动力，电梯轿厢控制器，双向电磁阀，发泡材料。烟雾检测装置用于检测轿厢烟雾含量，轿厢控制器用于显示轿厢内温度、空气质量及接收用户温度控制指令，在判断轿厢内温度与温度控制指令的数据大小关系及正负关系后，发送电磁阀控制指令，半导体制冷片工作，液体从制冷片冷端或热端腔体传输。烟雾检测装置在检测轿厢内烟雾含量大于设定值时，启动报警装置及消防淋水装置。
轿厢控制器检测轿厢内温度及接收用户温度控制指令，在判断轿厢内温度与温度控制指令的数据大小关系及正负关系后，发送电磁阀控制指令，半导体制冷片工作，液体从制冷片冷端或热端腔体传输。金属腔体与液体输送管道连通。液体从制冷片冷端或热端腔体传输，液体被降温或升温，通过加热或降温的液体在轿厢壁板背面流动，降低/提高壁板表面温度，通过横流风扇加速空气流动，从而降低/提高电梯轿厢内温度。液体输送管道背面覆盖保温材料，提高制冷或制热效率。烟雾检测装置在检测轿厢内烟雾含量大于设定值时，启动报警装置及消防淋水装置。整个装置的工作流程如下图：
该装置运用半导体的技术，借助液体循环，实现同一套装置自动调节冷热功能，对环境无污染，作为内循环介质的液体水可重复利用，并用于轿厢内灭火，环保节能，安全高效。
4.结束语
半导体技术经过多年的发展，目前已广泛地用于家电、通讯、工业制造、航空、航天等领域。以上，是对半导体制冷特性在电梯领域应用方案的探讨，其产品化应用还待进一步验证，本论文仅提供一种基于半导体制冷技术在电梯产品应用的思路，不足之处还需要在实践中探索。
参考文献：
[1] 徐德胜 刘贻苓《半导体制冷与应用技术》上海交通大学出版社 1992-1
[2] 张建成 半导体制冷的热管式散热器传热研究》东南大学学报（自然科学版），2000
[3]周兴华.半导体制冷技术及应用．《电子世界》，2000
[4]马乔矢.半导体制冷技术的应用和发展．《沈阳建筑工程学院学报》，1999
作者简介：
王娜，女，1983年生，广东广州，大学本科，机械工程师。研究领域：电梯。
论文作者:王娜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：半导体论文; 电梯论文; 液体论文; 壁板论文; 装置论文; 温度论文; 烟雾论文; 《基层建设》2019年第16期论文;