dm 里的饮水机是如何制冷的

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dm里免费使用的饮水机在夏天有冰凉的矿泉水，我之前没多想，刚才看到这篇文章，才意识到，那可能也是用半导体制冷的
发来大家审查审查

说说帕耳帖效应

Melipal 发表于2008-06-1

前些天和同实验室的同学聊天，无意间聊到了饮水机如何制冷的问题。要说也是，这东西一来价钱不算太贵，二来耗电也不算太大，不大可能是用压缩机，那么是用什么方式让水降温？于是google之，赫然发现用的是半导体制冷，原理就是所谓的帕耳帖效应。原来这东西跟业余天文用CCD的制冷是一个道理，于是连忙去翻实测天体物理的讲义……

帕耳帖效应其实是诸多热电效应的一种，算是Seebeck效应（也就是温差电效应）的逆过程。Seebeck效应是在两种导电材料的接合处通过温差来产生电压，帕耳帖效应就是让施加有电压的两种导电材料产生温差。具体计算也很简单，如下式所示：

其中是产热率，I是电流，指两种导体的帕耳帖系数，物理意义是单位电流在某种材料中携带的热流数量。由于两种材料连接处电流连续而帕耳帖系数不连续，此处就会有热量的积累或是损失。通过改变电流的方向，就可以决定让设备产热或是制冷。

其实帕耳帖效应的发现不算晚，是在1834年。当年的发现者John-Charles-Athanase Peltier用的是铜线与铋线组成热电耦，不过现在出于效率的考虑，一般还是选择半导体材料，一端连接P型半导体，一端连N型，如今在小电器里用得遍地开花的应该就是它了。通常前者的帕耳帖系数为正，后者为负，这样就可以保证相对系数较大，增大热流进而是增大所产生的温差。

John-Charles-Athanase Peltier

帕耳帖效应发现者、法国自然科学爱好者Peltier（1785 - 1845）

Thermal Electric Couple

半导体热电耦示意

该效应的物理解释？可参考下图，电流可以归为电子的运动。在不同的导电材料中，电子所处能级并不相同。若从低能级运动至高能级，就需要将部分动能转化为势能，速度降低。微观运动速度是温度的表征，表现在宏观上，就是温度的下降。反之则是温度升高。在下图中，红绿色区域分别表示不同的材料，电子在绿色部分能级较低，红色部分能级高，因此电流从绿色流至红色时，在接合处就是降温区（上），由红至绿的接合点则为升温区（下）。至于Seebeck效应与帕耳帖效应的关系，其实就是帕耳帖系数等于Seebeck效应中温差与温差电动势的乘积。

对于天文CCD应用，号称是将多个热电耦组成热电堆，多堆合用可以做到摄氏零下70余度。当然这纯粹是掉书袋地一说，照搬实测天体物理学讲义的说法，不清楚实际情况如何，至少对于本人曾经使用过的SBIG ST7型CCD来说，最低是降到过零下20度上下，应付教学足矣，对于科研应用却有些过高。

不过对于日常用途，这帕耳帖效应真可谓优点多多，首先是环保，绝无氟利昂泄露之忧，也基本上没有恼人的噪音。当然还有结构的可靠性，因为本身没有什么可移动的部件，只是简单电路而已，制作维护也都方便。另外成本低廉也是其一大好处，电效应饮水机要比配有压缩机的饮水机便宜得多就是明证。不过由于该效应效率低、制冷速度慢，并不适合追求大面积或是高速的场合。

话说不知道有没有什么利用帕耳帖效应设计的日用品问世，比如做成椅垫，用开关控制电流方向来决定是产热还是制冷，冬夏使用皆宜，如此岂不妙哉？


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娃娃于

$支持$ $支持$ 贴近生活，好文

膠極不膠

冷氣機用的是heat pump原理, 較省電但佔的空間較大而且有噪音
所以還是這技術比較適合多放室內的飲水機 :)

SilviaShe

dm里的水在大冬天也是冰冰凉。。。