1.一种基于帕尔贴效应的智能调温服,其特征在于,包括:可调温水箱(1)、微型无刷水泵(3)、可穿戴马甲、铝合金热沉(5)、强制风冷高速风扇(6)、可充电锂电池和智能控制电路(7),所述可调温水箱(1)由下部的梯形铝合金腔体(12)和上部的PVC长方体(11)构成,所述梯形铝合金腔体(12)和所述PVC长方体(11)上下固定连接且其连接界面处通过法兰口处O形塑胶密封圈密封,所述梯形铝合金腔体(12)和所述PVC长方体(11)中的水温通过在所述梯形铝合金腔体(12)的梯形平面上紧贴的半导体热电芯片(4)实现热量的双向泵运,既可加热亦可制冷;所述可穿戴马甲的夹层内分布有高热导塑料水管,通过所述微型无刷水泵(3)可与所述梯形铝合金腔体(12)和所述PVC长方体(11)实现闭环交换以获得人体所需的舒适温度;所述铝合金热沉(5)和所述强制风冷高速风扇(6)为所述半导体热电芯片(4)高效散热,并确保所述半导体热电芯片(4)的热面温度相对于环温的增量小于5℃。
2.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的智能调温服,其特征在于,所述梯形铝合金腔体(12)和所述PVC长方体(11)的内外结构是基于人体在低、中、高体力劳动过程中的散热量、水冷交换的热量、受限可供输入功率大小以及所述半导体热电芯片(4)工作参数和性能通过多物理场模拟得出并经实证确定的。
3.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的智能调温服,其特征在于,所述梯形铝合金腔体(12)和所述PVC长方体(11)的内腔容积分别为140ml‑180ml和160ml,正常工作时所述梯形铝合金腔体(12)和所述PVC长方体(11)中水量约为140ml‑180ml,(另外160ml会流入所述高热导塑料水管内);所述微型无刷水泵(3)为无刷电机驱动的水泵,泵流量在
300ml/min‑1000ml/min范围连续可调;所述可充电锂电池的最大输出电压为12.5V,最大输
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出电流为6A,功率容量为10mA.h@U。=11.5V,输出的截止电压为9.5V,额定输出功率下可工作4小时以上;所述半导体热电芯片(4)的最大工作电压、最大工作电流、最大温差、最大制冷功率(@300K)分别为:29.5V,6A,70K和108W;基于上述各个部件的数值参数,可分别适应30℃‑40℃区间环境工作温度,获得人体的正常温感舒适度,并通过优化工作功率系统可维持6小时。
4.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的智能调温服,其特征在于,所述梯形铝合金腔体(12)的梯形平面和紧贴的所述半导体热电芯片(4)之间固定有与所述半导体热电芯片(4)形状、尺寸完全一致的石墨烯纸,实现无气隙、低热阻连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于帕尔贴效应的智能调温服,其特征在于,所述石墨烯纸的厚度为0.05mm‑0.1mm,面法向热导率≥10W/m.K。
6.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的智能调温服,其特征在于,所述智能控制电路(7)可对半导体热电芯片(4)的工作电压、微型无刷水泵(3)的输入电压和强制风冷高速风扇(6)的工作电压优化控制,基于冷端设定温度,给出最优的COP参数,相关算法如下:其中Qmax为半导体热电芯片(4)的最大制冷量,Q为实际工作时半导体热电芯片(4)的制冷量,ΔT为实际工作时半导体热电芯片(4)的两面温差,ΔTmax为半导体热电芯片(4)的两面最大温差,Pelectric为输入电功率,COP为性能系数。
7.根据权利要求6所述的一种基于帕尔贴效应的智能调温服,其特征在于,基于半导体热电芯片(4)的性能系数,可计算半导体热电芯片(4)的电热转化率,相关算法如下:半导体热点芯片的加热量=Q+Pelectric
其中Qmax为半导体热电芯片(4)的最大制冷量,Q为实际工作时半导体热电芯片(4)的制冷量,ΔT为实际工作时半导体热电芯片(4)的两面温差,ΔTmax为半导体热电芯片(4)的两面最大温差,Pelectric为输入电功率,COP为性能系数,η为电热转化率。
8.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的智能调温服,其特征在于,所述半导体热电芯片(4)是由纳米晶粒镶嵌的无量纲热电优值系数(@Ta=300K)≥1.10碲化铋基热电多晶颗粒制备。