一种基于半导体制冷制热的辐射窗户技术领域
本发明涉及一种窗户，尤其涉及一种基于半导体制冷制热的辐射窗户，属于建筑
构件技术领域。
背景技术
窗户作为建筑中不可或缺的一个组成部分，具有透光性强、传热系数大的特点，但
这大大增加了建筑的空调供暖负荷。因此如何在保证采光需求的前提下，提高窗户的热工
性能是研究重点。现有技术中窗户主要由low-e玻璃、真空玻璃等构成。Low-e玻璃能够减少
通过窗户进入室内的太阳辐射，从而降低房间的冷负荷；真空玻璃能够增大窗户的传热系
数，提高窗户的保温性能，减少房间的冷热负荷。而在窗户中布置半导体材料能够实现室内
外温差的逆转，减少甚至消除通过窗户传入到建筑中的空调供暖负荷。
中国专利申请公开了一种窗式半导体空调器(申请号201610196825.4)，该窗式空
调器可以与窗户一体化安装，将半导体组件产生的热或冷通过散热器传到空气中，利用风
机带动空气循环，对室内进行制冷或制热，属于对流式空调，但是这种空调方式中半导体组
件运行过程中温差大，效率低，并且系统存在风机能耗，有噪声；另外对流式空调营造的室
内热环境舒适度不高。
中国专利申请公开了一种光伏百叶半导体温控节能窗(申请号：
201510346572.X)，该节能窗利用太阳能为半导体组件供电，半导体组件产生的热量和冷量
通过翅片传递给由风机带动的空气中，亦属于对流式空调，这种节能窗体积较大、美观性
差，同时存在半导体组件运行中温差大而造成效率低，并且存在风机能耗，有噪声；另外对
流式空调营造的室内热环境舒适度不高。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于半导体制冷制热的辐射窗户，利用半导体制冷制热
的工作特性，将半导体材料直接个性化布置于窗户内表面上，利用了辐射供冷、供暖具有较
高的热舒适性的优点，实现夏天辐射供冷、冬天辐射供暖。本发明能解决半导体组件运行过
中温差过大而造成效率不高的问题，简化了半导体组件的结构，取消了翅片、风机等组成，
同时保证了窗户的实用性和美观性，可行性强。基于半导体制冷制热技术，本发明具有反应
迅速、制热效率高和运行稳定的特点，并可间歇性工作，绿色高效。本发明能够解决在夏季
室外通过窗户向室内传热以及冬季室内通过窗户向室外散热的问题，减少了房间的空调供
暖负荷，在建筑节能领域起到一定的作用。
本发明的技术方案如下：
一种基于半导体制冷制热的辐射窗户，包括窗户外层和窗户内层，其特征在于：在
窗户外层和窗户内层之间设置有多块半导体组件1，每块半导体组件1包括PN节4、外金属导
体和内金属导体；该辐射窗户结构由外至内依次为窗户外层、外金属导体、PN节、内金属导
体和窗户内层。
上述技术方案中，其特征在于：窗户外层、外金属导体、PN节、内金属导体和窗户内
层相互之间接触处涂以导热硅脂或安装导热硅胶垫片。
上述技术方案中，其特征在于：每扇辐射窗户中的半导体组件通过导线彼此串联。
优选地，外金属导体和内金属导体材料为铁、铜或铝；其厚度为0.5-1mm。
本发明具有以下优点及突出性的技术效果：①简化了半导体组件结构，使其在低
温差工况下直接辐射供冷供暖，可以提高热舒适性。②不使用风机，减少系统能耗，运行过
程没有噪声。③避免了夏季室外通过窗户向室内传热以及冬季室内通过窗户向室外散热的
问题，减少了房间的空调供暖负荷，在建筑节能领域起到一定的作用。④本发明利用半导体
制冷制热反应迅速的特点，能够做到个性化调节，且运行稳定安全性高。⑤使用辐射的传热
形式供冷供暖，热舒适较高。
附图说明
图1为辐射窗户剖面图。
图2为半导体组件剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1为本发明提供的一种基于半导体制冷制热的辐射窗户的结构示意图，该辐射
窗户包括窗户外层2a和窗户内层2b，在窗户外层2a和窗户内层2b之间设置有多块半导体组
件1，每块半导体组件1包括PN节4、外金属导体5a和内金属导体5b；该辐射窗户结构由外至
内依次为窗户外层2a、外金属导体5a、PN节4、内金属导体5b和窗户内层2b。窗户外层2a、外
金属导体5a、PN节4、内金属导体5b和窗户内层2b相互之间接触处涂以导热硅脂或安装导热
硅胶垫片。
窗户外层2a和窗户内层2b可由常见玻璃材料构成；整个窗户做密封处理，防止雨
水等进入到半导体组件1中。窗户外层2a和窗户内层2b中间夹层除了半导体组件1和导线3
以外，做抽真空处理，减少窗户外层2a和窗户内层2b之间的热传导。
辐射窗户中的半导体组件1可以通过导线3彼此串联。外金属导体5a和内金属导体
5b的材质一般为铁、铜或铝，其厚度为0.5-1mm。
窗户大小根据实际建筑需求进行选择，并根据个性化喜好在窗户上布置半导体组
件1。
如图2所示，PN节4、外金属导体5a、内金属导体5b和导线3可以根据窗户美观进行
个性化设计，在保证采光需求和传热均匀的前提条件下同时达到用户需要的美观效果。
为了保证窗户不结露，应该控制其冷表面温度不低于外界空气露点温度，以及为
了保证热表面温度不超过安全上限，窗户外层2a和窗户内层2b均应设置温度传感器以及电
源自动保护控制系统。
本发明的工作原理及过程如下：
在夏季工况，通电以后PN节4与外金属导体5a接触面形成热面，加热窗户外层2a使
其表面温度高于外界空气温度，实现向外界散热；PN节4与内金属导体5b接触面形成冷面，
为窗户内层2b进行降温，对室内形成辐射供冷。输入到PN节4的电能转化为热能，并与通过
窗户内层2b吸收室内的热量，共同通过窗户外层2a散到外界空气中。
在冬季工况，加在PN节4上的电压与夏季工况相反，使得PN节4与外金属导体5a接
触面形成冷面，为窗户外层2a降温，使其表面温度低于外界空气温度，实现从外界的吸热；
PN节4与内金属导体5b接触面形成热面，为窗户内层2b进行升温，对室内形成辐射供暖。输
入到PN节4的电能转化为热能，并与通过窗户外层2a吸收室外的热量，共同通过窗户内层2b
为室内供暖。