CN102252480B - 太阳能冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能冰箱，包括光热制冷系统，光热制冷系统包括：一太阳能集热器，用于将太阳能转化为热能；一蓄热器，用于接受并蓄积所述太阳能集热器产生的热能；一内盛制冷剂的吸附床，用于对制冷剂进行吸附、脱附过程；一高温热管装置，用于将蓄热器所蓄热能传递给所述吸附床，使吸附床进行制冷剂脱附；一低温热管装置，用于将吸附床内的热能散发至环境中，使吸附床进行制冷剂吸附；一制冷单元，用于利用吸附床内脱附出来的制冷剂进行制冷。本发明采用热管装置对吸附床进行加热与冷却，传热效率高，实现了加热与冷却过程的控制；由于采用了蓄热装置，阳光不足时仍可以利用所蓄热能进行吸附床的加热。低温热管装置能够加快制冷循环的过程。

Description

太阳能冰箱

技术领域

本发明涉及涉及一种太阳能冰箱，特别是涉及一种基于太阳能光热的可以实现加热解析与冷却吸附过程控制的冰箱，属于光热制冷领域。

背景技术

太阳能是利用最广泛的清洁可再生能源，太阳能制冷技术具有良好的季节匹配性，即夏季太阳辐射较强，相应的制冷需求也大，而冬季太阳能辐射相对较弱，此时制冷需求也较小，基于这一点，太阳能制冷技术得到了越来越多的重视和研究。

随着全球经济的发展以及人们生活质量水平的不断提高，节约能源和保护环境已经普遍成为人们所共同关注的问题。太阳能光热冰箱即利用了太阳能这种无污染、清洁的可再生能源，又利用了制冷剂，不仅可以保护环境还可以节约能源。与目前节能环保的要求相符合。

普通冰箱的制冷系统都包括有通过制冷剂管道循环连通的压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器。目前生产出来的太阳能光热冰箱，大都使用基本型的太阳能光热制冷系统，即一天只进行一次循环过程，白天太阳照射时进行加热脱附过程，晚上无阳光照射时进行吸附制冷过程。这种太阳能光热冰箱具有以下缺点：1.无法对循环过程进行控制； 2.在阳光充足时无法将多余的太阳能加以利用，从而造成多余能量的浪费；3. 在阳光不充足时无法满足制冷要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能冰箱，能够对循环过程进行控制，同时在太阳光不足时仍然能够保证制冷需要。

为实现上述目的，本发明的太阳能冰箱包括光热制冷系统，光热制冷系统包括：一太阳能集热器，用于将太阳能转化为热能； 一蓄热器，用于接受并蓄积所述太阳能集热器产生的热能； 一内盛制冷剂的吸附床，用于对制冷剂进行吸附、脱附过程；一高温热管装置，用于将蓄热器所蓄热能传递给所述吸附床，使吸附床进行制冷剂脱附；一低温热管装置，用于将吸附床内的热能散发至环境中，使吸附床进行制冷剂吸附；一制冷单元，用于利用吸附床内脱附出来的制冷剂进行制冷。

本发明的太阳能冰箱采用热管装置对吸附床进行加热与冷却，不但传热效率高，而且实现了加热与冷却过程的控制；由于采用了蓄热装置，在太阳光充足时可以将太阳能以热能的形式储蓄在蓄势装置内（实验表明太阳能集热器可将蓄热装置内的蓄热介质加热到130度以上），当太阳能不足时仍可以利用所蓄热能进行吸附床的加热解析，从而避免现有采用吸附床的冰箱在太阳能不足时无法满足冰箱制冷需求的现象。由于采用了低温热管装置，因此脱附过程完成后可以利用低温热管装置迅速降低吸附床内的温度，从而加快制冷循环的过程。

该太能阳冰箱还包括辅助制冷系统，所述辅助制冷系统包括通过制冷剂管道循环连通的压缩机、辅助冷凝器、辅助节流装置和辅助蒸发器。

由于本发明采用光热制冷与传统压缩机制冷系统（即辅助制冷系统）并联运行的方式，因此在长时间太阳光不足并导致蓄热装置所蓄热能也不足以满足制冷需要时，可以启动辅助制冷系统满足冰箱制冷的需要。总之，本发明的太阳能冰箱既能够最大限度地利用太阳能，又能够在各种天气条件下最大限度地保证冰箱制冷的需要。

所述太阳能集热器包括通过集热器管道相连的吸热端管束和加热端管束；所述高温热管装置包括通过高温管道相连的高温蒸发端管束和高温冷凝端管束，所述高温管道上设有高温热管控制阀门；所述低温热管装置包括通过低温管道相连的低温蒸发端管束和低温冷凝端管束，所述低温管道上设有低温热管控制阀门；所述高温蒸发端管束和所述加热端管束交错排列且皆设在所述蓄热器内；所述吸附床内设有制冷剂通道；所述吸附床设有同时用于制冷剂流进和流出的进出口； 所述制冷剂通道、所述高温冷凝端管束和所述低温蒸发端管束交错排列且皆设在所述吸附床内，所述低温冷凝端管束设于环境中；所述制冷单元包括吸附冷凝器、储液器、吸附节流装置和吸附蒸发器；所述吸附冷凝器的进口通过设有制冷控制阀门的制冷剂管道与所述吸附床进出口相连通，所述吸附冷凝器的出口通过制冷剂管道与所述储液器进口相连通，所述储液器的出口通过设有所述吸附节流装置的制冷剂管道与所述吸附蒸发器相连通，所述吸附蒸发器通过设有回流控制阀门的制冷剂管道与所述吸附床进出口相连通。

通过控制高温热管控制阀门、低温热管控制阀门、制冷控制阀门和回流控制阀门，可以对高温热管装置、低温热管装置的循环过程以及制冷循环过程进行控制。吸附床的制冷剂进口和出口为同一个，简化了结构，节省了成本。

所述吸附蒸发器与所述辅助蒸发器交替排列，因此吸附蒸发器与辅助蒸发器之中的任何一个（组）蒸发器都能够单独有效地向冰箱内部传递冷量。

所述吸附节流装置为毛细管或节流阀，结构简单，易于制造，成本较低。

附图说明

图1是本发明的原理示意图；

图2是蓄热器内部管道布置图；

图3是吸附床内部管道布置图；

图4是吸附蒸发器和辅助蒸发器交替排列布置图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的太阳能冰箱包括光热制冷系统和辅助制冷系统15。

辅助制冷系统15包括通过制冷剂管道循环连通的压缩机、辅助冷凝器、辅助节流装置和辅助蒸发器（辅助制冷系统15为本技术领域的常规设置，图未详示）。

光热制冷系统包括：

一太阳能集热器，用于将太阳能转化为热能； 

一蓄热器3，与所述太阳能集热器相连接，用于接受并蓄积所述太阳能集热器产生的热能； 

一内盛制冷剂的吸附床6，用于对制冷剂进行吸附、脱附过程；

一高温热管装置，连接所述蓄热器与所述吸附床，用于将蓄热器3所蓄热能传递给所述吸附床6，使吸附床6进行制冷剂脱附；

一低温热管装置，连接所述吸附床，用于将吸附床6内的热能散发至环境中，使吸附床6进行制冷剂吸附；

一制冷单元，与所述吸附床相连接，用于利用吸附床6内脱附出来的制冷剂进行制冷。

所述太阳能集热器包括通过集热器管道1A相连的吸热端管束1和加热端管束2；

所述高温热管装置包括通过高温管道4A相连的高温蒸发端管束4和高温冷凝端管束5，所述高温管道4A上设有高温热管控制阀门；高温冷凝端管束5用于对吸附床6进行加热。

所述低温热管装置包括通过低温管道7A相连的低温蒸发端管束7和低温冷凝端管束8，所述低温管道7A上设有低温热管控制阀门12；低温蒸发端管束7用于对吸附床6进行冷却。所述低温冷凝端管束8设于环境中并用于将低温蒸发端管束7吸收的热量散发至环境中去；

所述高温蒸发端管束4和所述加热端管束2交错排列且皆设在所述蓄热器3内；

如图3所示，所述吸附床6内设有制冷剂通道18；所述吸附床6设有同时用于制冷剂流进和流出的进出口； 所述制冷剂通道18、所述高温冷凝端管束5和所述低温蒸发端管束7交错排列且皆设在所述吸附床6内，

所述制冷单元包括吸附冷凝器10、储液器13、吸附节流装置14和吸附蒸发器；所述吸附冷凝器10的进口通过设有制冷控制阀门的制冷剂管道与所述吸附床6进出口相连通，所述吸附冷凝器10的出口通过制冷剂管道与所述储液器13进口相连通，所述储液器13的出口通过设有所述吸附节流装置14的制冷剂管道与所述吸附蒸发器23相连通，所述吸附蒸发器23通过设有回流控制阀门17的制冷剂管道与所述吸附床6进出口相连通。其中，所述吸附节流装置14为毛细管或节流阀。如图1和图4所示，所述吸附蒸发器23与所述辅助蒸发器24交替排列。

使本发明的太阳能冰箱的工作过程如下：

一、太阳能集热器的吸热端管束1对太阳能进行吸收并转化为热能，吸收的热能通过集热器管道1A传送至加热端管束2，加热端管束2对蓄热器3内部的蓄热介质进行连续循环加热（实验表明太阳能集热器可将蓄热装置内的蓄热介质加热到130度以上）。在有太阳光的条件下本步骤持续进行。

二、使高温热管控制阀门11处于开启状态，使低温热管控制阀门12处于关闭状态。蓄热器3通过其内部的蓄热介质加热高温蒸发端管束4，高温热管装置内的传热介质蒸发后通过高温管道4A流动至位于吸附床6内的高温冷凝端管束5内，高温冷凝端管束5对吸附床6内的制冷剂进行加热（吸附床6的吸附材料以及相应的制冷剂可以选用氯化钙－氨、活性炭－甲醇、活性炭纤维－甲醇或氯化锶－氨，等等），吸附床6内开始制冷剂的脱附过程。高温冷凝端管束5内的传热介质通过高温管道4A循环回流至高温蒸发端管束4内，高温热管装置内的传热介质循环流动，使吸附床6内能够持续进行脱附过程。

三、当吸附床6中的压力达到设定值后，开启制冷控制阀门9，由吸附床6内脱附出来的高温高压制冷剂通过制冷剂管道流入吸附冷凝器10内冷凝，冷凝后的制冷剂进入储液器13储存起来。当吸附床6内的压力降低到设定值时即完成脱附过程。

四、脱附过程结束后，关闭高温热管控制阀门11，开启低温热管控制阀门12，由低温热管装置对吸附床6进行冷却降温。具体的冷却降温过程为：低温蒸发端管束7吸收吸附床6内的热量并蒸发，蒸发后的传热介质通过低温管道7A流动至位于环境中的低温冷凝端管束8中冷凝，将热量散发至环境中去。散热后的传热介质通过低温管道7A回流至低温蒸发端管束7中。低温热管装置内的传热介质循环流动，使吸附床6内的热能持续散发至环境中去。

五、当吸附床6内的温度降低至设定值时，即开启吸附节流装置14开始吸附制冷过程。此时高温热管控制阀门11仍然关闭，低温热管控制阀门12继续打开，同时打开回流控制阀门17。储液器13 中的液态制冷剂进入吸附节流装置14，在吸附节流装置14内节流降压后进入吸附蒸发器23内蒸发，吸附蒸发器23将冷量传递给冰箱，实现制冷过程。吸附蒸发器23内的制冷剂由于吸附作用通过回流控制阀门17回流进入吸附床6中（吸附床6的制冷剂进口和出口为同一个，简化了结构，节省了成本）。吸附过程结束后关闭制冷控制阀门9，重复步骤二至步骤五，即可使光热制冷系统不断进行制冷过程。

六、当太阳能不足、光热制冷系统无法满足冰箱的制冷需求时，开启辅助制冷系统15进行制冷，从而保证冰箱内的温度要求。

上述工作过程中，通过控制高温热管控制阀门11、低温热管控制阀门12、制冷控制阀门9和回流控制阀门17，可以对高温热管装置、低温热管装置的循环过程以及制冷循环过程进行控制。

Claims (3)

1.太阳能冰箱，其特征在于：包括光热制冷系统，光热制冷系统包括：

一太阳能集热器，用于将太阳能转化为热能； 

一蓄热器，与所述太阳能集热器相连接，用于接受并蓄积所述太阳能集热器产生的热能； 

一内盛制冷剂的吸附床，用于对制冷剂进行吸附、脱附过程；

一高温热管装置，连接所述蓄热器与所述吸附床，用于将蓄热器所蓄热能传递给所述吸附床，使吸附床进行制冷剂脱附；

一低温热管装置，连接所述吸附床，用于将吸附床内的热能散发至环境中，使所述吸附床进行制冷剂吸附；

一制冷单元，与所述吸附床相连接，用于利用所述吸附床内脱附出来的制冷剂进行制冷；

该太能阳冰箱还包括辅助制冷系统，所述辅助制冷系统包括通过制冷剂管道循环连通的压缩机、辅助冷凝器、辅助节流装置和辅助蒸发器；

所述太阳能集热器包括通过集热器管道相连的吸热端管束和加热端管束；

所述高温热管装置包括通过高温管道相连的高温蒸发端管束和高温冷凝端管束，所述高温管道上设有高温热管控制阀门；

所述低温热管装置包括通过低温管道相连的低温蒸发端管束和低温冷凝端管束，所述低温管道上设有低温热管控制阀门；

所述高温蒸发端管束和所述加热端管束交错排列且皆设在所述蓄热器内；

所述吸附床内设有制冷剂通道；所述吸附床设有同时用于制冷剂流进和流出的进出口； 

所述制冷剂通道、所述高温冷凝端管束和所述低温蒸发端管束交错排列且皆设在所述吸附床内，所述低温冷凝端管束设于环境中；

所述制冷单元包括吸附冷凝器、储液器、吸附节流装置和吸附蒸发器；所述吸附冷凝器的进口通过设有制冷控制阀门的制冷剂管道与所述吸附床进出口相连通，所述吸附冷凝器的出口通过制冷剂管道与所述储液器进口相连通，所述储液器的出口通过设有所述吸附节流装置的制冷剂管道与所述吸附蒸发器相连通，所述吸附蒸发器通过设有回流控制阀门的制冷剂管道与所述吸附床进出口相连通。

2.根据权利要求1所述的太阳能冰箱，其特征在于：所述吸附蒸发器与所述辅助蒸发器交替排列。

3.根据权利要求1所述的太阳能冰箱，其特征在于：所述吸附节流装置为毛细管或节流阀。

Images