专利名称：使用热电模块的建筑用热绝缘体的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑物的热绝缘，更具体地，涉及一种通过使用热电模块来改善建筑用热绝缘体的性能的技术。
背景技术：
由于20世纪70年代早期的全球能源危机等，节约能源的建筑物的热绝缘变得普及，并且建筑规范已经试图通过调整个别的热绝缘标准来改善建筑物的热性能。热绝缘被定义为通过增加热量在其中流动的物体的耐热性来降低热流动。从建筑学上讲，这指的是减小结构(尤其是墙)的热传导系数。为了减小热传导系数，需要减小材料的厚度，或使用低热导率材料。然而，由于设计局限性和成本增加，为了减小热传导系数而减小材料的厚度存在限制，所以通常更有效的是使用低热导率材料。热绝缘体是低热导率材料，并且通常包括具有小于0. 05kcal/mh°C的热导率的材料。通常，热绝缘体为诸如绝缘混凝土、纤维板和木丝板的板状材料、诸如粒状软木、 蛭石、玻璃纤维、石棉以及渣棉的粒状材料、铝箔、吸热玻璃、热反射玻璃、双层玻璃等。此外，泡沫聚苯乙烯、石膏板和石棉广泛地用作建筑物用的热绝缘材料，羊毛(wool)也可以用作热绝缘体。这些传统的热绝缘体在一定程度上可以阻挡建筑物的内部与外部之间的热流动。 然而，由于这些热绝缘体被动地阻挡热量，而不能使热量在特定的方向上流动，因此即使将这些热绝缘体应用于建筑物，获得足够的热绝缘性能也存在限制。
发明内容
为了解决上述问题而提出了本发明，因此，本发明的目的在于提供一种建筑用热绝缘体，该建筑用热绝缘体通过使用热电元件作为热绝缘体能够改善热绝缘性能，并能够执行建筑物的降温和加热。根据实现该目的的本发明的一方面，提供了一种建筑用热绝缘体，其包括热电模块，嵌入或附接至建筑物的墙体或楼板，并包括多个热电元件；供电模块，用于向热电模块提供电力；以及电力控制模块，用于控制供电模块向热电模块提供的电力的大小和极性。此时，热电模块可以附接至墙体或楼板的外表面、附接至墙体或楼板的内表面或者嵌入在墙体或楼板中。同时，建筑用热绝缘体可以进一步包括用于感测建筑物内部温度和外部温度的温度感测模块。此时，在通过温度感测模块所感测的建筑物外部温度低于建筑物内部温度的情况下，电力控制模块可以控制提供给热电模块的电力的极性，以使热量在从墙体或楼板的外表面到内表面的方向上流动。此外，在通过温度感测模块所感测的建筑物外部温度高于建筑物内部温度的情况下，电力控制模块可以控制提供给热电模块的电力的极性，以使热量在从墙体或楼板的内表面到外表面的方向上流动。并且，电力控制模块可以与通过温度感测模块所感测的建筑物外部温度与内部温度之间的差成正比地控制提供给热电模块的电力的大小。同时，建筑用热绝缘体可以进一步包括输入模块，该输入模块连接至电力控制模块，并接收关于提供给热电模块的电力的大小和极性的控制值。
从以下结合附图描述的实施方式中，本发明的总的发明构思的这些和/或其他方面以及优点将变得显而易见和更容易理解。图1是用于说明使用根据本发明实施方式的热电模块的热绝缘效果的示图；图2是示出了根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200的构造的框图；图3a 图3c是示出了根据本发明实施方式的热电模块202嵌入或附接至墙体或楼板的形态的示图；图4是用于说明在附接有根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200的建筑物的外部温度低于该建筑物内部温度的情况下的控制方法的示图；以及图5是用于说明在附接有根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200的建筑物的外部温度高于该建筑物内部温度的情况下的控制方法的示图。
具体实施例方式下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施方式。然而，本发明并不局限于此处公开的实施方式。在描述本发明时，将省略已知的功能和构造的详细描述，以免不必要的细节使本发明的主题变得难以理解。下文所述的术语和考虑它们在本发明中的功能所定义的术语可以根据用户或操作者的意图或实践而不同。因此，应当基于该说明书的全部内容做出该定义。本发明的精神应当由所附权利要求来确定，并且提供以下的实施方式，以使本领域技术人员有效地理解本发明的精神。图1是用于说明使用根据本发明实施方式的热电模块的热绝缘效果的示图。热电元件包括一 N型半导体器件和P型半导体器件对作为基本单元，并且热电模块由多个热电元件组成。如图所示，当将DC电压施加到热电元件时，热量随着N型半导体器件中的电子流和P型半导体器件中的空穴流从图中的下端流向上端。因此，下部吸热部分的温度降低，而上部散热部分的温度升高。在热电元件中发生放热反应和吸热反应的原因是，由于根据金属中电子之间的势能差，电子从低势能状态向高势能状态移动需要从外部获得能量，所以基于电子的移动，处于低势能状态的金属释放热能，而处于高势能状态的金属吸收热能。这被称作Peltier效应。热电元件中的吸热反应或放热反应与流向热电元件的电流量成正比。此外，当改变电力的极性时，吸热反应和放热反应逆向发生。本发明通过使用热电元件的该热二极管功能，S卩，热量根据所提供的电流的方向而仅在一个方向上流动的特性，来实现用于建筑物的热绝缘体。图2是示出了根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200的构造的框图。如图所示，根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200包括热电模块202、供电模块204以及电力控制模块206，并且如需要的话还可以包括温度感测模块208或输入模块 210。如上所述，热电模块202由多个热电元件组成，并且嵌入或附接至建筑物的墙体或楼板。此时，对建筑物的种类没有限制，普通住宅、商务大楼、预制临时建筑等都包括在内。即，根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200可应用于热绝缘体嵌入在墙体或楼板中的任一种建筑物。包括在热电模块202中的每个热电元件仅在从墙体或楼板的外部(室外)到内部 (室内)的方向上流动热量，或仅在从墙体或楼板的内部到外部的方向上流动热量，从而将建筑物内部的暖和维持在预定的水平。即，如上所述，本发明通过使用热电元件的热二极管特性来执行建筑物的热绝缘。供电模块204是向热电模块202提供电力的单元。供电模块204可被配置为将提供给建筑物的AC电力转换为预定大小的DC电力，并向热电模块202提供DC电力。此外， 在建筑物中设置有太阳能电池板的情况下，供电模块204可以转换太阳能电池板所提供的电力，并将转换的电力提供给热电模块202。如此，在供电模块204通过使用太阳光来向热电模块202提供电力的情况下，由于不需要为热绝缘使用单独的家庭电源，所以在比使用现有热绝缘体时获得更好的热绝缘效果的同时，能够将额外成本最小化。电力控制模块206控制供电模块204提供给热电模块202的电力的大小和极性。 即，供电模块204根据电力控制模块206的控制，来改变提供给热电模块202的电力的大小和极性。同时，如上所述，根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200可以进一步包括温度感测模块208。温度感测模块208感测热电模块202设置其中的建筑物的内部温度和外部温度，并且将所感测的温度传输至电力控制模块206。为了执行热电模块202所要求的热绝缘功能，需要根据建筑物的内部温度与外部温度之间的差来改变提供给热电模块202的电流量和电流方向(极性)。因此，电力控制模块206从温度感测模块208接收关于建筑物的内部温度和外部温度的信息，并相应地改变从供电模块204输出的电流量和电流的极性。另外，建筑用热绝缘体200可以进一步包括输入模块210。输入模块210连接至电力控制模块206并且可以包括用于用户输入的输入装置(按钮或拨盘)。用户可以通过输入模块210输入关于提供给热电模块202的电力的大小和极性的控制值，并且输入模块 210将控制值传输至电力控制模块206，以使电力控制模块206可以基于这些控制值来改变提供给热电模块202的电力的大小和极性。图3a 图3c是示出了根据本发明实施方式的热电模块202嵌入或附接至墙体或楼板的形态的示图。
图3a示出了热电模块202附接至墙体或楼板300的内表面(即，与建筑物的内部相接触的表面)作为热绝缘体的形态。这被称作内部热绝缘。此外，图北示出了热电模块 202嵌入在墙体或楼板300中作为热绝缘体的形态。这被称作中间热绝缘。图3c示出了热电模块202附接至墙体或楼板300的外表面(即，与建筑物的外部相接触的表面)作为热绝缘体的形态。这被称作外部热绝缘。理论上，当建筑物的内部温度和外部温度保持在恒定状态时，热绝缘性能在正常的热流下不管热电模块202的位置怎样都是相同的。然而，因为在建筑物的内部温度和外部温度频繁改变的实际情形下，由于建筑物结构的蓄热性能等而导致热绝缘效果根据热电模块202的附接位置而呈现出不同，所以在将根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200 实际应用于建筑物时，通过考虑该事实可以选择图3a 图3c中所示的实施方式之一。图4是用于说明在附接有根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200的建筑物的外部温度低于建筑物内部温度的情况下的控制方法的示图。例如，在建筑物的外部温度(0度)低于建筑物的内部温度(18度)的情况下，例如冬天，利用其间的热电模块202，电力控制模块206控制提供给热电模块202的电力的极性，以使热能在从墙体或楼板的外表面到内表面的方向上流动(即，热量从热电模块202的外侧流向内侧)。因此，由于热量仅在从建筑物的外部到内部的方向上流动，所以可以防止内部的暖气穿过墙体或楼板而泄漏到外部。此外，电力控制模块206可以与通过温度感测模块208感测的建筑物的内部温度与外部温度之间的差成正比地增加提供给热电模块202的电流量。S卩，由于泄漏到外部的热能量随着建筑物的内部温度和外部温度之间的差的增加而增加，所以可以通过与建筑物的内部温度与外部温度之间的差成正比地增加提供给热电模块202的电流量来补偿热流。 此外，通过应用该方法，在温差相同的情况下，根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200 可以通过增加提供给热电模块202的电流量以主动地促使热量从建筑物的外部流向内部， 来执行加热功能以及热绝缘功能。图5是用于说明在附接有根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200的建筑物的外部温度高于建筑物内部温度的情况下的控制方法的示图。例如，在建筑物的外部温度(30度)高于建筑物的内部温度(20度)的情况下，例如夏天，利用其间的热电模块202，电力控制模块206控制提供给热电模块202的电力的极性，以使热能在从墙体或楼板的内表面到外表面的方向上流动(即，热量从热电模块202的内侧流向外侧)。因此，由于热量仅在从建筑物的内部到外部的方向上流动，所以可以阻挡外部热气穿过墙体或楼板而流入建筑物的内部。此外，如图4中所描述的，电力控制模块206可以与通过温度感测模块208所感测的建筑物的内部温度和外部温度之间的差成正比地增加提供给热电模块202的电流量。 即，由于传入建筑物内部的热能量随着建筑物的内部温度与外部温度之间的差的增加而增加，所以可以通过与此成正比地增加提供给热电模块202的电流量来补偿热流。此外，通过应用该方法，在温差相同的情况下，根据本发明实施方式的建筑用热绝缘体200可以通过增加提供给热电模块202的电流量以主动地促使热量从建筑物的内部流向外部，来执行降温功能和热绝缘功能。根据本发明，通过使用热电元件实现建筑用热绝缘体，可提供更好的热绝缘性能。
此外，由于热电元件具有非常小的尺寸，所以与使用传统的热绝缘体时相比，可以减小墙体或楼板的厚度，并且仅通过改变所施加的电流的极性和大小，就可以实现降温或加热效果以及热绝缘。通过采取使用热电元件的这种热绝缘、降温以及加热方法，由于不需要额外的机械元件，因此能够实现噪音减小和寿命延长，并且由于没有额外污染物的排放，因此可以实现环保的热绝缘、降温以及加热。尽管已经示出和描述了本发明的总的发明构思的几个实施方式，但本领域技术人员可以理解，在不背离总发明构思的原理和精神的情况下，可以对这些实施方式进行改变， 本发明的总的发明构思的范围限定在所附权利要求及其等价物中。因此，本发明的范围不应当局限于上述实施方式，而应由所附权利要求及其任何等价物来确定。
权利要求
1.一种建筑用热绝缘体，包括热电模块，嵌入或附接至建筑物的墙体或楼板，并且包括多个热电元件；供电模块，用于向所述热电模块提供电力；以及电力控制模块，用于控制从所述供电模块提供给所述热电模块的电力的大小和极性。
2.根据权利要求1所述的建筑用热绝缘体，其中，所述热电模块附接至所述墙体或楼板的外表面。
3.根据权利要求1所述的建筑用热绝缘体，其中，所述热电模块附接至所述墙体或楼板的内表面。
4.根据权利要求1所述的建筑用热绝缘体，其中，所述热电模块嵌入在所述墙体或楼板中。
5.根据权利要求1所述的建筑用热绝缘体，进一步包括用于感测所述建筑物的内部温度和外部温度的温度感测模块。
6.根据权利要求5所述的建筑用热绝缘体，其中，在通过所述温度感测模块所感测的所述建筑物的外部温度低于所述建筑物的内部温度的情况下，所述电力控制模块控制提供给所述热电模块的电力的极性，以使热量在从所述墙体或楼板的外表面到内表面的方向上流动。
7.根据权利要求5所述的建筑用热绝缘体，其中，在通过所述温度感测模块所感测的所述建筑物的外部温度高于所述建筑物的内部温度的情况下，所述电力控制模块控制提供给所述热电模块的电力的极性，以使热量在从所述墙体或楼板的内表面到外表面的方向上流动。
8.根据权利要求5所述的建筑用热绝缘体，其中，所述电力控制模块以与通过所述温度感测模块所感测的所述建筑物的外部温度与内部温度之间的差成正比的方式控制提供给所述热电模块的电力的大小。
9.根据权利要求1所述的建筑用热绝缘体，进一步包括输入模块，所述输入模块连接至所述电力控制模块，并接收关于提供给所述热电模块的电力的大小和极性的控制值。
全文摘要
本发明提供一种建筑用热绝缘体，其包括热电模块，嵌入或附接至建筑物的墙体或楼板，并包括多个热电元件；供电模块，用于向热电模块提供电力；电力控制模块，用于控制从供电模块提供给热电模块的电力的大小和极性。与传统的热绝缘体相比，这种建筑用热绝缘体可以提供更好的热绝缘性能，并且由于热电元件具有非常小的尺寸，因此与使用传统的热绝缘体的情况相比，能够减小墙体或楼板的厚度。此外，仅通过改变所施加的电流的极性和大小，就能够实现降温或加热效果。
文档编号H05B3/06GK102235037SQ20101028905
公开日2011年11月9日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年4月20日
发明者具泰坤, 吴龙洙, 李圣镐, 金容锡, 魏圣权 申请人:三星电机株式会社