CN106766356A - 一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置，包括第一、第二供热系统及制冷系统，制冷系统分别通过导线和管道与第一、第二供热系统连接，第一供热系统包括太阳能电池板、控制器及蓄电池；第二供热系统包括发动机水箱、循环水泵、调节阀；制冷系统包括发生器、冷凝器、换热器、蒸发器、吸收器、膨胀阀、溶液泵，节流阀，发生器底部设有加热片。本发明通过合理利用发动机废热和太阳能发电技术完成冷藏车厢内的制冷循环，结构简单、容易实现、环保无污染；此外，本发明能够实现在冷藏车中途停车或者晚上停车时，仍然能够对车厢内部制冷，扩大了冷藏车的配送范围，不再受冷藏车停车需要外接电源的局限，实现全天候为车厢制冷。

Description

一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置

技术领域

本发明属于太阳能发电、发动机废热回收及吸收式制冷领域，具体涉及一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置。

背景技术

近年来，随着国民经济飞速发展，人们生活水平的提高和生活方式的改变，人们对于生鲜食品和速冻食品的需求逐渐增大，极大推动了冷链物流的发展，冷藏车作为冷链物流的关键环节，对其的需求量与日俱增。2010年，发改委颁布了《农产品冷链物流发展规划》，2014年底国家发展改革委、财政部等10部门联合发布了《关于进一步促进冷链运输物流企业健康发展的指导意见》，大力推进农产品冷链物流体系的建设，鼓励企业改造、购进冷链加工设备，保证贮藏、运输环节可满足市场需求。

当前我国冷藏车主要有机械冷藏车、冷板冷藏车、液氮冷藏车和干冰冷藏车等。其中主流机械冷藏车是完全依靠消耗燃油，发动机带动制冷机工作制冷，这使得目前冷藏车燃油消耗比一般货车大，并且带制冷机组的冷藏车比普通货车尾气排放增加30％以上，这无疑是既不经济也不环保的。冷板冷藏车需要经常对冷板充冷，冷板装置本身较重、体积较大，占据了车厢的一定容积，并且冷板制冷适于中、轻型冷藏汽车的中、短途运输。液氮冷藏车中液氮成本较高，需经常充注，因而推广受到一定限制。干冰冷藏车中干冰升华易引起结霜，产生的CO₂气体过多则将导致水果、蔬菜等冷藏物呼吸困难而坏死，厢内温度难调，干冰成本较高，且消耗量较大，故实际应用较少。

吸收式制冷技术主要就是通过利用工质对溶液自身所具有的集吸收及蒸发功能于一身的特性，利用热能驱动来进行制冷。目前关于吸收式制冷的专利和文章的研究核心是通过太阳能集热器吸收太阳能，并将收集到的太阳能热量储存在热煤水当中，为发生器提供其所需的热媒水，给工质对溶液的制冷剂加热，使之蒸发气化，从而进行后续的过程。通常情况下，因为太阳光具有时间间歇性以及强弱不定性，所以在夜间和阴雨天气时，需要有辅助热源提供制冷的热量。辅助热源多是电热锅炉、燃气锅炉热水或城市管网蒸汽。中国专利(CN102997486A)公开了一种燃气辅热蓄能型太阳能吸收式制冷装置，在天气良好时使用太阳能驱动制冷，在天气不好时使用燃气辅助制冷，以此来实现全天候制冷的目的；中国专利(CN203432139U)公开了一种电能辅助驱动的太阳能制冷系统，在制冷机内部同时设有太阳加热器和电加热器，当太阳管路中工质温度较高足以驱动制冷机工作，则关断加热电源；当太阳管路中工质温度较低不足以驱动制冷机工作，则打开电加热器驱动制冷机。

将吸收式制冷技术应用在汽车上的相关专利：中国专利(CN103542602A)公开了基于发动机的太阳能吸收式制冷系统及太阳能冷藏车，通过利用太阳能转化为热能驱动制冷系统以及汽车发动机废热回收技术来实现制冷功能，但是其采用太阳能-热能以及发动机废热都由导热管将热量传到发生器中，热源利用率较低，并且由于没有热能储存装置，尤其是当阴雨天中途停车的时候，没有太阳能可以转化成热能，完全不能实现制冷，冷藏车受制约性大。

目前关于吸收式制冷技术的研究大都集中于利用太阳能-热能技术来驱动制冷。本发明提出一种应用于冷藏车上的太阳能辅助吸收式制冷装置，集合了冷藏车的自身特点，在冷藏车行驶时利用发动机水箱中的水流经发生器作为驱动热源进行制冷，冷藏车在停车时利用太阳能转化成电能，并将电能储存起来，在天气不好时或者晚上，再将电能转化成热能进行制冷。在车厢底面还安装一个冷却水箱，其冷却水流经冷凝器和吸收器，带走制冷剂蒸汽的热量，一方面提高冷凝效率，另一方面提高溴化锂溶液的吸收性，提高制冷效率。

发明内容

本发明提出了一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置，使得冷藏车能够在运输过程中利用发动机水箱中水的热量完成制冷循环，而在中途停车或者晚上停车可以利用太阳能发电技术完成制冷循环，整个制冷装置结构简单，安全可靠，安装方便，节能环保。

本发明是通过以下技术方案实现上述技术目的的。

一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置，其特征在于，包括第一供热系统、第二供热系统及制冷系统，所述制冷系统分别通过导线和管道与第一供热系统、第二供热系统连接；

所述制冷系统包括发生器、冷凝器、换热器、蒸发器及吸收器，所述发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器及换热器通过管道依次相连，形成循环闭合回路；所述发生器底部设有加热片，用以加热发生器中的溶液；所述换热器与吸收器之间连接有膨胀阀、溶液泵，所述溶液泵用于将吸收器中的溶液输送至换热器；所述冷凝器与蒸发器之间设有节流阀，起到节流、降温降压的作用；

所述第一供热系统包括太阳能电池板、控制器及蓄电池，所述控制器分别通过导线与太阳能电池板、蓄电池及加热片相连；

所述第二供热系统包括发动机水箱、循环水泵，所述发动机水箱和循环水泵依次相连后，实现发动机水箱中的热水流经发生器，所述发动机水箱和循环水泵之间还设有调节阀，用于调节发动机水箱内热水的循环流量。

进一步，该装置还包括冷却水箱，用于带走所述冷凝器和吸收器中制冷剂蒸汽的热量。

进一步，所述发生器中存放的工质对为溴化锂-水。

进一步，所述加热片为PTC加热片。

本发明的有益效果为：

1.本发明用吸收器和发生器代替了压缩机，无需使用燃油提供动力，用热能作为驱动能源；利用了发动机水箱中的水产生的热能以及太阳能发电技术，整个制冷装置结构简单，安全可靠，安装方便，能源消耗大大下降，达到了节能环保的效果。

2.本发明中的吸收式制冷装置以水为制冷剂，安全性高，没有环境危害。

3.该装置在中途停车或者晚上停车时，利用太阳能电池板、控制器、蓄电池完成制冷循环，扩大了冷藏车的配送范围，不再受冷藏车停车需要外接电源的局限，可以全天候为车厢制冷。

4.通过改变调节阀的开度来控制发动机水箱内热水的循环流量，即改变加热介质的流量来改变本制冷装置的制冷量。

附图说明

图1为用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置的结构原理图；

其中，1.太阳能电池板，2.控制器，3.蓄电池，4.发动机水箱，5.调节阀，6.循环水泵，7.发生器，8.加热片，9.冷凝器，10.冷却水箱，11.换热器，12.膨胀阀，13.溶液泵，14.蒸发器，15.节流阀，16.吸收器。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置，包括第一供热系统、第二供热系统及制冷系统，制冷系统分别通过导线和管道与第一供热系统、第二供热系统连接；

制冷系统包括发生器7、冷凝器9、换热器11、蒸发器14及吸收器16，发生器7、冷凝器9、蒸发器14、吸收器16及换热器11通过管道依次相连，形成循环闭合回路；发生器7底部设有PTC加热片8(热阻小、换热效率高，自动恒温、省电、安全性能高)，用以加热发生器7中的溴化锂水溶液；换热器11与吸收器16之间连接有膨胀阀12、溶液泵13，溶液泵13用于将吸收器16中的溶液输送至换热器11；冷凝器9与蒸发器14之间设有节流阀15，起到节流、降温降压的作用；

第一供热系统包括太阳能电池板1、控制器2及蓄电池3，控制器2分别通过导线与太阳能电池板1、蓄电池3及PTC加热片8相连；太阳能电池板1铺放在车厢顶板，在天气晴好时，利用光生伏特效应将电量存储在蓄电池3中，控制器2的作用是控制太阳能电池板1对蓄电池的充电以及蓄电池3对于负载(PTC加热片8)的合理放电，保护蓄电池3，延长其使用寿命；

第二供热系统包括发动机水箱4、循环水泵6，发动机水箱4和循环水泵6依次相连后，实现发动机水箱4中的热水流经发生器7，发动机水箱4和循环水泵6之间还设有调节阀5，用于调节发动机水箱4内热水的循环流量；

车厢底面还安装有冷却水箱10，用于冷却带走冷凝器9和吸收器16中制冷剂蒸汽的热量；

该吸收式制冷装置以溴化锂－水为工质对，高沸点的溴化锂作为吸收剂，低沸点的水作为制冷剂。

一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置是按照以下过程工作的：

制冷装置中，溴化锂－水为工质对，高沸点的溴化锂作为吸收剂，低沸点的水作为制冷剂。在冷藏车正常运输过程中，发动机水箱4中的水作为驱动热源，正常情况下，发动机水箱4中的水能达到90℃，打开调节阀5和循环热泵6，发动机水箱4中温度很高的水流经发生器7，对发生器7里的溴化锂溶液加热，再流回发动机水箱4，这个过程在一定程度上可防止发动机冷却水箱4温度过高(>95℃)，代替原发动机水箱风扇的作用。此外，当汽车仪表盘上的水温表显示温度过低(<75℃)时，则关闭调节阀5和循环水泵6，等到温度恢复再开启调节阀5和循环水泵6，继续制冷循环。

当冷藏车停车、夜晚和需要对车厢内货物预冷时，蓄电池3给PTC加热片8持续供电。PTC加热片8加热发生器7里的溴化锂溶液，溴化锂溶液里的水由于温度不断升高，达到其饱和点后蒸发成气态，高温水蒸气经过冷凝器9与流经冷凝器9、冷却水箱10中的水换热，冷却成常温的液态水。液态水经过节流阀15，经历减压及降温的节流过程之后，然后进入到蒸发器14中，吸收冷藏箱内的热量，实现制冷过程。吸收冷藏箱内热量的水蒸气进入到吸收器16中，与发生器7里回流的溴化锂浓溶液混合，再由溶液泵13再次输送至发生器7开始下一个制冷循环。由于发生器7中的溴化锂浓溶液温度很高，而吸收器中的溴化锂溶液温度较低，所以由换热器11进行换热。冷却水箱10的冷却水流经冷凝器9和吸收器16，带走制冷剂蒸汽的热量，一方面提高冷凝效率，另一方面提高溴化锂溶液的吸收性，提高制冷效率。

在冷藏车需要对车厢内货物预冷、中途停车、夜晚时，开启控制器2的放电控制，利用蓄电池3给PTC加热片8持续供电使得PTC加热片8加热发生器7里的溴化锂溶液，为制冷循环提供热源；当冷藏车正常启动之后，关闭控制器2的放电控制，开启控制器2的充电控制，让太阳能电池板1为蓄电池合理充电，并且打开阀门5和循环泵6，使得发动机冷却水箱4中的水流过发生器7，为制冷循环提供热源。

本发明提出的安装在冷藏车上的吸收式制冷装置以热能为驱动能源，热源加热发生器里的溶液，驱动吸收式制冷机组实现制冷过程。通常情况下，热源的温度越高，太阳能吸收式制冷系统的性能系数越高，制冷效果也就越好。

目前中小型冷藏车发动机额定功率约为90kW，实际行驶过程中发动机功率约为50kW，柴油发动机使用水冷方式散热量平均占比约为30％，则总散热量约为15kW·h，单效热水型溴化锂吸收式制冷机在热源温度为70-95℃之间的制冷性能系数约为0.63，所以大约可产生9.45kW·h的制冷量。

以上对本发明所提供的一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置进行了详细介绍，本发明应用了具体个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，所要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置，其特征在于，包括第一供热系统、第二供热系统及制冷系统，所述制冷系统分别通过导线和管道与第一供热系统、第二供热系统连接；

所述制冷系统包括发生器(7)、冷凝器(9)、换热器(11)、蒸发器(14)及吸收器(16)，所述发生器(7)、冷凝器(9)、蒸发器(14)、吸收器(16)及换热器(11)通过管道依次相连，形成循环闭合回路；所述发生器(7)底部设有加热片(8)，用以加热发生器(7)中的溶液；所述换热器(11)与吸收器(16)之间连接有膨胀阀(12)、溶液泵(13)，所述溶液泵(13)用于将吸收器(16)中的溶液输送至换热器(11)；所述冷凝器(9)与蒸发器(14)之间设有节流阀(15)，起到节流、降温降压的作用；

所述第一供热系统包括太阳能电池板(1)、控制器(2)及蓄电池(3)，所述控制器(2)分别通过导线与太阳能电池板(1)、蓄电池(3)及加热片(8)相连；

所述第二供热系统包括发动机水箱(4)、循环水泵(6)，所述发动机水箱(4)和循环水泵(6)依次相连后，实现发动机水箱(4)中的热水流经发生器(7)，所述发动机水箱(4)和循环水泵(6)之间还设有调节阀(5)，用于调节发动机水箱(4)内热水的循环流量。

2.如权利要求1所述的一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置，其特征在于，该装置还包括冷却水箱(10)，用于带走所述冷凝器(9)和吸收器(16)中制冷剂蒸汽的热量。

3.如权利要求1所述的一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置，其特征在于，所述发生器(7)中存放的工质对为溴化锂-水。

4.如权利要求1所述的一种用于冷藏车的太阳能辅助吸收式制冷装置，其特征在于，所述加热片(8)为PTC加热片。