一種新型太陽能冰箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型太陽能冰箱。包括冰箱箱體、太陽能光伏供電裝置、直流變頻壓縮機、第一冷凝器、毛細管、第一蒸發(fā)器、吸附床、第二冷凝器、控制閥、儲液罐、第二蒸發(fā)器；其中太陽能光伏供電裝置包括光伏電池和控制器；所述光伏電池表面覆蓋有由選擇性反射膜和選擇性發(fā)射膜復合制成的光譜選擇性復合材料層；所述光伏電池和吸附床構(gòu)成復合吸附床。本發(fā)明通過太陽能平板式吸附制冷系統(tǒng)和太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)的整合實現(xiàn)光伏光熱綜合利用，利用輻射制冷技術(shù)進一步提高吸附制冷系統(tǒng)的制冷效率，并可采用廉價的非晶硅光伏電池實現(xiàn)較高的光伏發(fā)電效率，顯著提高了太陽能冰箱的總效率。
【專利說明】
一種新型太陽能冰箱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能冰箱，特別涉及太陽能吸附制冷、太陽能光伏直流制冷和輻射制冷技術(shù)的結(jié)合。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)冰箱的使用需要消耗大量常規(guī)能源，間接對環(huán)境造成污染，從我國的供能和環(huán)保的需求來看，開發(fā)使用清潔能源的冰箱將是大勢所趨，其中太陽能冰箱的應用最為廣泛。此外太陽能冰箱在尚未被納入供電網(wǎng)絡的偏遠地區(qū)的疫苗、藥品、食品的儲存上還發(fā)揮著重要作用。在諸多太陽能冰箱技術(shù)中，太陽能光伏冰箱和太陽能吸附冰箱具有廣闊的應用前景，但這兩種太陽能冰箱技術(shù)中仍各自存在一些缺陷。
[0003]太陽能光伏直流制冷技術(shù)多采用晶硅光伏電池發(fā)電驅(qū)動壓縮機制冷，在常溫下具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。太陽能光伏冰箱具有在白天制冷效果好、能量利用率高等優(yōu)點，但若需夜間制冷則需使用蓄電池，充放電過程中電能二次轉(zhuǎn)化效率低，且蓄電模塊笨重而昂貴，再加上晶硅光伏電池較高的價格，系統(tǒng)的經(jīng)濟性仍有待提高。
[0004]太陽能吸附制冷技術(shù)中平板式吸附制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行控制簡單，技術(shù)上已經(jīng)較為成熟，白天由吸附床集熱，吸附床內(nèi)吸附材料在高溫下釋放出被吸附的工質(zhì)，氣體工質(zhì)經(jīng)冷凝液化儲存，夜間吸附床打開蓋板，溫度降低后吸附材料開始吸附工質(zhì)，則液化儲存的工質(zhì)不斷汽化吸熱，達到制冷目的。太陽能平板式吸附制冷系統(tǒng)與季節(jié)匹配度高，適合在晝夜溫差較大的地區(qū)應用，但只能在夜間制冷，此外，平板式吸附床白天需維持高溫，夜間又需要持續(xù)散熱，需要承壓的密封結(jié)構(gòu)限制了其白天的保溫性能和夜間的散熱性能，導致其制冷功率較低。
[0005]輻射制冷技術(shù)是指地表的常溫物體通過“大氣窗口”之一的8?13μπι波段與溫度很低的外太空進行輻射換熱，以及與溫度相對較低的大氣層進行輻射換熱，從而達到一定的制冷效果的被動制冷方式。輻射制冷無運動部件，無噪聲，無污染，對環(huán)境保護具有積極意義。但是單獨的輻射制冷系統(tǒng)由于單位面積制冷功率較低且工作時間段為夜間，存在裝置成本較高而利用率低的缺陷。
[0006]非晶硅光伏電池的發(fā)電效率接近于多晶硅電池，而其生產(chǎn)過程耗電少，無污染，成本只有多晶娃電池的三分之一。但由于存在光致衰減效應(長時間的強光照射導致電池內(nèi)部產(chǎn)生缺陷，降低其光電轉(zhuǎn)換性能)，其推廣應用受到了嚴重限制。大量的實驗研究證明，對于非晶硅電池而言，在更高的溫度下，光致衰減效應會明顯減弱。研究表明在90°C時，非晶硅電池在光致衰減穩(wěn)定后具有明顯高于25°C時的效率，而在太陽能平板式吸附制冷系統(tǒng)中，常用的活性炭-甲醇工質(zhì)對需要較高的吸附溫度(70?1(TC)，此溫度區(qū)間非常適合非晶娃電池的長期高效發(fā)電(請參考J.Rozar1 , A.H.Vora , S.K.Debnath , M.J.M.Pathak, J.M.Pearce.The effects of dispatch strategy on electricalperformance of amorphous silicon-based solar photovoltaic-thermal systems.Renewable Energy 2014;68;459-465)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決已有的太陽能冰箱中存在的缺陷，綜合太陽能吸附制冷、太陽能光伏直流制冷和輻射制冷技術(shù)的優(yōu)點，本發(fā)明通過太陽能的光伏光熱綜合利用和輻射制冷的應用提供一種新型太陽能冰箱。
[0008]一種新型太陽能冰箱包括冰箱箱體19、太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)和太陽能吸附制冷系統(tǒng)；
所述太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)包括太陽能光伏供電裝置、直流變頻壓縮機3、第一冷凝器4、毛細管5、第一蒸發(fā)器6;所述直流變頻壓縮機3、第一冷凝器4和毛細管5位于冰箱箱體19外部，所述第一蒸發(fā)器6位于冰箱箱體19內(nèi)；所述太陽能光伏供電裝置包括光伏電池I和控制器2;所述光伏電池頂面覆蓋有光譜選擇性復合材料層20;所述光譜選擇性復合材料層20由選擇性反射膜21和選擇性發(fā)射膜22復合制成；
所述太陽能吸附制冷系統(tǒng)包括吸附床7、第二冷凝器8、控制閥9、儲液罐10、第二蒸發(fā)器11，吸附床7通過連接管道依次直接與第二冷凝器6、儲液罐10以及第二蒸發(fā)器11相連，所述儲液罐10與第二蒸發(fā)器11間的管道上設有控制閥9，所述第二蒸發(fā)器11位于冰箱箱體19內(nèi)部，第二冷凝器8、控制閥9與儲液罐10位于冰箱箱體19外側(cè)的上部；
在曰間，由太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)維持冰箱箱體19內(nèi)的低溫，太陽能光伏供電裝置供電，直流變頻壓縮機3得電工作，由壓縮制冷循環(huán)穩(wěn)定地為冰箱提供冷量;與此同時，太陽能吸附制冷系統(tǒng)中吸附床7內(nèi)的吸附材料溫度升高，吸附在其中的制冷工質(zhì)緩慢釋放，氣態(tài)的制冷工質(zhì)經(jīng)過第二冷凝器6冷凝后液化降溫，流入儲液罐10中儲存起來，在此過程中控制閥9多次短暫開啟，使儲液罐10中存儲的液態(tài)制冷工質(zhì)流入第二蒸發(fā)器11，維持冰箱箱體19內(nèi)溫度穩(wěn)走。
[0009]在夜間，太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)停止工作，新型太陽能冰箱由太陽能吸附制冷系統(tǒng)維持箱體內(nèi)低溫;傍晚時，吸附床7內(nèi)吸附材料15與環(huán)境空氣對流散熱，同時通過輻射制冷的方式進一步增強散熱，吸附材料15溫度降低至接近環(huán)境溫度后再單獨依靠輻射制冷進一步冷卻至低于環(huán)境溫度;此時控制閥9多次短暫開啟，吸附材料15開始吸附制冷工質(zhì)，第二蒸發(fā)器11中液態(tài)制冷工質(zhì)間歇汽化吸熱，使得冰箱內(nèi)低溫;在此過程中吸附床7維持在低于環(huán)境溫度的狀態(tài)，該過程持續(xù)到第二天早晨。
[0010]進一步限定的技術(shù)解決方案如下:
所述光伏電池I和吸附床7構(gòu)成復合吸附床12;所述吸附床7包括盒狀的保溫殼體17，保溫殼體17的頂面為透明蓋板13，內(nèi)部設有吸附材料15，光伏電池I貼合設于吸附材料15的頂面，保溫殼體17的底部開設有工質(zhì)出入口 16;透明蓋板13兩側(cè)和保溫殼體17之間分別設有蓋板開啟機構(gòu)14;光伏電池I接受到透過透明蓋板13的太陽輻照。
[0011]所述透明蓋板13的材料為全波段高透過率材料如聚乙烯膜，其在包括0.2?3 μπι的太陽輻射波段和8?13 μπι的“大氣窗口”波段的全波段內(nèi)的透過率均大于0.85，能有效地保證輻射制冷表面與外太空和天空之間進行輻射換熱，獲得制冷效果。
[0012]所述光譜選擇性復合材料層20的厚度為25μm，在0.2~3 μπι的太陽輻射波段的透過率大于0.8，在8?13 μπι的“大氣窗口”波段的發(fā)射率大于0.8，在3~8 μπι波段和13 μπι以上波段的反射率大于0.9。
[0013]所述選擇性反射膜21的材料為氧化銦錫薄膜，厚度為12.5μm，在0.2~3 Mi的太陽輻射波段的透過率大于0.9，在其他波段的反射率大于0.9。
[0014]所述選擇性發(fā)射膜22的材料為聚酯薄膜或聚氟乙烯薄膜，厚度為12.5μπι，在8?13μπι的“大氣窗口”波段的發(fā)射率大于0.8，在其他波段的透過率大于0.9。
[0015]所述吸附材料15均勻平鋪在保溫殼體17的內(nèi)部，與保溫殼體17內(nèi)側(cè)壁面緊密貼入口 ο
[0016]所述蓋板開啟機構(gòu)14為設于蓋板13和保溫殼體17之間的手動式的窗鉸鏈機構(gòu)，處于關(guān)閉狀態(tài)時，蓋板13和保溫殼體17緊密貼合，處于開啟狀態(tài)時，蓋板13與保溫殼體17之間留有較大的縫隙，使吸附材料15可與空氣直接對流換熱。
[0017]所述控制閥9為球閥或膜片閥或閘閥；在日間蓋板開啟機構(gòu)14關(guān)閉時，控制閥9處于關(guān)閉狀態(tài)，只在冰箱箱體19內(nèi)的溫度低于_20°C時短暫開啟；在傍晚蓋板開啟機構(gòu)14打開3?5小時，所述控制閥9開啟并保持開啟狀態(tài)，直到第二天早晨蓋板開啟機構(gòu)14關(guān)閉時重新進入關(guān)閉狀態(tài)，形成循環(huán)。
[0018]所述儲液罐10為可承壓的密封結(jié)構(gòu)儲液罐。
[0019]所述光伏電池I為晶硅或非晶硅電池。
[0020]本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
(I)本發(fā)明綜合太陽能平板式吸附制冷系統(tǒng)和太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)的優(yōu)點，利用光伏制冷彌補平板式吸附制冷日間無法制冷的缺陷，利用吸附制冷替代了光伏制冷中昂貴且低效的蓄電機構(gòu)，實現(xiàn)了太陽能冰箱領(lǐng)域中的光伏光熱綜合利用。系統(tǒng)制冷能力強，總效率明顯提尚。
[0021](2)本發(fā)明中光伏電池上覆蓋有光譜選擇性復合材料層，參見圖6，在0.2?3 μπι的太陽輻射波段具有較高的透過率，從而保證白天的光伏光熱性能；在8?13 Mi的“大氣窗口”波段具有較高的發(fā)射率，而在其他波段(3?8 μπι和13 Mi以上)具有較高反射率，這樣既能憑借8?13 Mi的“大氣窗口”波段的高發(fā)射率進行輻射制冷，又能憑借其他波段(3?8 μπι和13 μπι以上)的高反射率減小其白天向周圍環(huán)境輻射熱能，夜間吸收周圍環(huán)境的輻射熱能，從而使吸附床白天具有較高的集熱保溫效果，夜間又具有輻射制冷和阻隔近地環(huán)境輻射熱能的能力，能更快的散去工質(zhì)吸附過程產(chǎn)生的吸附熱并使吸附床維持在低于環(huán)境溫度的狀態(tài)。光譜選擇性復合材料層通過輻射制冷的能力增強吸附床傍晚散熱速度并使吸附床夜間能夠維持在低于環(huán)境溫度的狀態(tài)，在維持冰箱箱體內(nèi)溫度穩(wěn)定的前提下提高吸附式制冷效率。
[0022](3)本發(fā)明使用復合吸附床實現(xiàn)光伏光熱的綜合利用，光伏電池可采用非晶硅電池，其白天在吸附床內(nèi)高溫環(huán)境下具有更高的發(fā)電效率，且成本明顯低于晶硅光伏電池。
[0023]因此本發(fā)明通過太陽能平板式吸附制冷系統(tǒng)和太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)的整合實現(xiàn)光伏光熱綜合利用，利用輻射制冷技術(shù)進一步提高吸附制冷系統(tǒng)的制冷效率，并可采用廉價的非晶硅光伏電池實現(xiàn)較高的光伏發(fā)電效率，最終實現(xiàn)太陽能冰箱更高的系統(tǒng)效率。
【附圖說明】
[0024]圖1為新型太陽能冰箱的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為復合吸附床的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為選擇性復合材料光譜特性簡化示意圖；
圖4為選擇性反射膜光譜特性簡化示意圖；
圖5為選擇性發(fā)射膜光譜特性簡化示意圖；
圖6為選擇性復合材料的理想光譜特性示意圖。
[0025]上圖中序號:光伏電池1、控制器2、直流變頻壓縮機3、第一冷凝器4、毛細管5、第一蒸發(fā)器6、吸附床7、第二冷凝器8、控制閥9、儲液罐10、第二蒸發(fā)器11、復合吸附床12、透明蓋板13、蓋板開啟機構(gòu)14、吸附材料15、工質(zhì)出入口 16、保溫殼體17、傳熱肋片18、冰箱箱體19、光譜選擇性復合材料層20、選擇性反射膜21、選擇性發(fā)射膜22。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進一步地說明。
實施例
[0027]參見圖1，一種新型太陽能冰箱包括冰箱箱體19、太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)和太陽能吸附制冷系統(tǒng)。
[0028]太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)包括太陽能光伏供電裝置、直流變頻壓縮機3、第一冷凝器4、毛細管5、第一蒸發(fā)器6。直流變頻壓縮機3、第一冷凝器4和毛細管5位于冰箱箱體19外部，第一蒸發(fā)器6位于冰箱箱體19內(nèi)。太陽能光伏供電裝置包括光伏電池I和控制器2;光伏電池I的頂面覆蓋有光譜選擇性復合材料層20;光譜選擇性復合材料層20由選擇性反射膜21和選擇性發(fā)射膜22復合制成，見圖2右側(cè)的局部放大圖。
[0029]太陽能吸附制冷系統(tǒng)包括吸附床7、第二冷凝器8、控制閥9、儲液罐10、第二蒸發(fā)器11，吸附床7通過連接管道依次直接與第二冷凝器6、儲液罐10以及第二蒸發(fā)器11相連;儲液罐10與第二蒸發(fā)器11間的管道上安裝有控制閥9，控制閥9為球閥；第二蒸發(fā)器11位于冰箱箱體19內(nèi)部，第二冷凝器8、控制閥9與儲液罐10位于冰箱箱體19外側(cè)的上部。
[0030]參見圖2，太陽能光伏供電裝置包括光伏電池I和控制器2，光伏電池I和吸附床7構(gòu)成復合吸附床12。吸附床7包括盒狀的保溫殼體17，保溫殼體17的頂面為透明蓋板13，內(nèi)部均勻平鋪著吸附材料15，與保溫殼體17內(nèi)側(cè)壁面緊密貼合;光伏電池I貼合設于吸附材料15的頂面，見圖2右側(cè)的局部放大圖，保溫殼體17的底部開設有工質(zhì)出入口 16;透明蓋板13兩側(cè)和保溫殼體17之間分別設有蓋板開啟機構(gòu)14;蓋板開啟機構(gòu)14為安裝于蓋板13和保溫殼體17之間的手動式的窗鉸鏈機構(gòu)，由手動控制開關(guān)。光伏電池I接受到透過透明蓋板13的太陽輻照。圖2中復合吸附床12的蓋板開啟機構(gòu)14為關(guān)閉狀態(tài)，關(guān)閉狀態(tài)時，蓋板13和保溫殼體17緊密貼合；圖2左側(cè)的局部放大圖中的蓋板開啟機構(gòu)14為開啟狀態(tài)，開啟后蓋板13與保溫殼體17之間留有較大的縫隙，使吸附材料15可與空氣直接對流換熱。
[0031]光伏電池I表面覆蓋的光譜選擇性復合材料層20的厚度為25μπι，光譜選擇性復合材料層20的光譜特性簡化示意參見圖3;光譜選擇性復合材料層20由選擇性反射膜21和選擇性發(fā)射膜22復合制成，選擇性反射膜21和選擇性發(fā)射膜22的光譜特性簡化示意分別參見圖4和圖5，選擇性反射膜21為氧化銦錫(ITO)薄膜，厚度為12.5 μm，在0.2?3 μπι的太陽輻射波段的透過率大于0.9，在其他波段的反射率大于0.9;選擇性發(fā)射膜22為聚酯(PET)薄膜，厚度為12.5 μπι，在8?13 μπι的“大氣窗口”波段的發(fā)射率大于0.8，在其他波段的透過率大于0.9。
[0032]本發(fā)明的工作原理說明如下:
參見圖1和圖2，以日間環(huán)境溫度為18?25°C、夜間環(huán)境溫度為15?20°C的典型晴朗氣候條件為例作如下分析。
[0033]在日間，絕大部分太陽輻射透過復合吸附床12上的蓋板13和選擇性發(fā)射膜22到達選擇性反射膜21上，到達選擇性反射膜21上的太陽輻射絕大部分繼續(xù)被透過而到達光伏電池I和吸附材料15上，被轉(zhuǎn)化成電能和熱能。太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)維持冰箱箱體19內(nèi)的低溫，太陽能光伏供電裝置供電，直流變頻壓縮機3得電工作，由壓縮制冷循環(huán)穩(wěn)定地為冰箱提供冷量;與此同時，復合吸附床12中的吸附床7的蓋板13與保溫殼體17結(jié)合使吸附材料15處于密閉的蓄熱狀態(tài)，選擇性反射膜6在3?8 Mi和13μπι以上波段的高反射率能有效地減小封裝材料與周圍近地環(huán)境間因輻射換熱而產(chǎn)生的熱損失，保證較高的蓄熱能力。當吸附材料15的溫度達到70?100°C時，吸附在其中的制冷工質(zhì)緩慢釋放，氣態(tài)的制冷工質(zhì)經(jīng)過第二冷凝器6冷凝后液化降溫，流入儲液罐10中儲存起來，此過程一般需要耗時6?9小時。日間，蓋板開啟機構(gòu)14關(guān)閉時，控制閥9處于關(guān)閉狀態(tài)，當壓縮制冷循環(huán)提供的冷量過多而導致冰箱箱體19內(nèi)溫度低于_20°C時，控制閥9短暫開啟，則在重力作用下儲液罐10中存儲的液態(tài)制冷工質(zhì)少量流入第二蒸發(fā)器11，這部分溫度較高的制冷工質(zhì)與冰箱箱體19內(nèi)環(huán)境換熱，使冰箱箱體19內(nèi)溫度維持在-10?-20 °C的范圍，控制閥9多次開啟使得儲液罐1中儲存的制冷工質(zhì)全部流入第二蒸發(fā)器11中。
[0034]在夜間，太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)停止工作，新型太陽能冰箱由太陽能吸附制冷系統(tǒng)維持箱體內(nèi)低溫。傍晚時，通過蓋板開啟機構(gòu)14打開透明蓋板13，吸附床7內(nèi)吸附材料15與環(huán)境空氣對流散熱，同時，吸附床7內(nèi)熱量通過熱傳導的方式逐層傳遞給選擇性發(fā)射膜22，選擇性發(fā)射膜22利用其在“大氣窗口”波段的高發(fā)射率將熱量通過熱輻射的方式傳遞給外太空和大氣層，進一步增強散熱。經(jīng)過3?4小時吸附材料15溫度降低至接近環(huán)境溫度后關(guān)閉透明蓋板13，無對流換熱則吸附床7可依靠輻射制冷進一步冷卻至低于環(huán)境溫度5?10°C。此時短暫開啟控制閥9，吸附材料15開始吸附制冷工質(zhì)，第二蒸發(fā)器11中液態(tài)制冷工質(zhì)汽化吸熱，控制閥9多次短暫開啟使得冰箱內(nèi)溫度維持在-10?-20°C;在此過程中吸附床7維持在低于環(huán)境溫度的狀態(tài)，其緩慢產(chǎn)生的少量吸附熱通過輻射制冷散去，該過程持續(xù)到第二天早晨;吸附過程結(jié)束后控制閥重新進入關(guān)閉狀態(tài)，形成循環(huán)。
[0035]光譜選擇性復合材料層4在0.2?3μπι的太陽輻射波段的透過率大于0.8，在8?13ym的“大氣窗口”波段的發(fā)射率大于0.8，在3~8μπι和13 μπι以上波段的反射率大于0.9。
[0036]光伏電池I可采用晶硅或非晶硅電池，由于日間電池工作溫度隨吸附床7內(nèi)溫度的升高而升高，故采用非晶硅時可獲得比常溫下更高的發(fā)電效率。透明蓋板13的材料為全波段高透過率材料如聚乙烯膜，其在包括0.2?3μπι的太陽輻射波段和8?13μπι的“大氣窗口”波段的全波段內(nèi)的透過率均大于0.85，能保證輻射制冷表面與外太空和天空之間的輻射換熱。
【主權(quán)項】
1.一種新型太陽能冰箱，包括冰箱箱體(19)、太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)和太陽能吸附制冷系統(tǒng)，其特征在于: 所述太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)包括太陽能光伏供電裝置、直流變頻壓縮機(3)、第一冷凝器(4)、毛細管(5)、第一蒸發(fā)器(6);所述直流變頻壓縮機(3)、第一冷凝器(4)和毛細管(5)位于冰箱箱體(19)外部，所述第一蒸發(fā)器(6)位于冰箱箱體(19)內(nèi)；所述太陽能光伏供電裝置包括光伏電池(I)和控制器(2);所述光伏電池(I)的頂面覆蓋有光譜選擇性復合材料層(20);所述光譜選擇性復合材料層(20)由選擇性反射膜(21)和選擇性發(fā)射膜(22)復合制成； 所述太陽能吸附制冷系統(tǒng)包括吸附床(7)、第二冷凝器(8)、控制閥(9)、儲液罐(10)、第二蒸發(fā)器(U)，吸附床(7)通過連接管道依次直接與第二冷凝器(6)、儲液罐(10)以及第二蒸發(fā)器(11)相連，所述儲液罐(10)與第二蒸發(fā)器(11)間的管道上設有控制閥(9)，所述第二蒸發(fā)器(11)位于冰箱箱體(19)內(nèi)部，第二冷凝器(8)、控制閥(9)與儲液罐(10)位于冰箱箱體(19)外側(cè)的上部； 在日間，由太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)維持冰箱箱體(19)內(nèi)的低溫，太陽能光伏供電裝置供電，直流變頻壓縮機(3)得電工作，由壓縮制冷循環(huán)穩(wěn)定地為冰箱提供冷量;與此同時，太陽能吸附制冷系統(tǒng)中吸附床(7)內(nèi)的吸附材料溫度升高，吸附在其中的制冷工質(zhì)緩慢釋放，氣態(tài)的制冷工質(zhì)經(jīng)過第二冷凝器(6)冷凝后液化降溫，流入儲液罐(10)中儲存起來，在此過程中控制閥(9)多次短暫開啟，使儲液罐(10)中存儲的液態(tài)制冷工質(zhì)流入第二蒸發(fā)器(11)，維持冰箱箱體(19)內(nèi)溫度穩(wěn)定;在夜間，太陽能光伏直流制冷系統(tǒng)停止工作，新型太陽能冰箱由太陽能吸附制冷系統(tǒng)維持箱體內(nèi)低溫;傍晚時，吸附床(7)內(nèi)的吸附材料與環(huán)境空氣對流散熱，待吸附材料溫度降低至接近環(huán)境溫度關(guān)閉透明蓋板(13)，無對流換熱則吸附床(7)可依靠輻射制冷進一步冷卻至低于環(huán)境溫度5?10°C，此時短暫開啟控制閥(9)，吸附材料(15)開始吸附制冷工質(zhì)，第二蒸發(fā)器(11)中液態(tài)制冷工質(zhì)汽化吸熱，控制閥(9)多次短暫開啟使得冰箱內(nèi)溫度維持在-10?-20°C;在此過程中吸附床(7)維持在低于環(huán)境溫度的狀態(tài)，其緩慢產(chǎn)生的少量吸附熱通過輻射制冷散去，該過程持續(xù)到第二天早晨;吸附過程結(jié)束后控制閥(9)重新進入關(guān)閉狀態(tài)，形成循環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能冰箱，其特征在于:所述光伏電池(I)和吸附床(7)構(gòu)成復合吸附床(12);所述吸附床(7)包括盒狀的保溫殼體(17)，保溫殼體(17)的頂面為透明蓋板(13)，內(nèi)部設有吸附材料(15)，光伏電池(I)貼合設于吸附材料(15)的頂面，保溫殼體(17)的底部開設有工質(zhì)出入口(16);透明蓋板(13)兩側(cè)和保溫殼體(17)之間分別設有蓋板開啟機構(gòu)(14);光伏電池(I)接受到透過透明蓋板(13)的太陽輻照。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型太陽能冰箱，其特征在于:所述透明蓋板(13)的材料為全波段高透過率材料(如聚乙烯膜)，其在包括0.2?3 μπι的太陽輻射波段和8?13 Mi的“大氣窗口”波段的全波段內(nèi)的透過率均大于0.85，能有效地保證輻射制冷表面與外太空和天空之間進行輻射換熱，獲得制冷效果。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能冰箱，其特征在于:所述光譜選擇性復合材料層(20)的厚度為25 口111，在0.2~3 μπι的太陽輻射波段的透過率大于0.8，在8?13 μπι的“大氣窗口”波段的發(fā)射率大于0.8，在3~8 μπι波段和13 Mi以上波段的反射率大于0.9。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能冰箱，其特征在于:所述選擇性反射膜(21)的材料為氧化銦錫薄膜，厚度為12.5 μm，在0.2~3 μπι的太陽輻射波段的透過率大于0.9，在其他波段的反射率大于0.9。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能冰箱，其特征在于:所述選擇性發(fā)射膜(22)的材料為聚酯薄膜或聚氟乙烯薄膜，厚度為12.5 μπι，在8?13 Mi的“大氣窗口”波段的發(fā)射率大于0.8，在其他波段的透過率大于0.9。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型太陽能冰箱，其特征在于:所述吸附材料(15)均勻平鋪在保溫殼體(17)的內(nèi)部，與保溫殼體(17)內(nèi)側(cè)壁面緊密貼合。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型太陽能冰箱，其特征在于:所述蓋板開啟機構(gòu)(14)為設于蓋板(13)和保溫殼體(17)之間的手動式的窗鉸鏈機構(gòu)，處于關(guān)閉狀態(tài)時，蓋板(13)和保溫殼體(17)緊密貼合，處于開啟狀態(tài)時，蓋板(13)與保溫殼體(17)之間留有較大的縫隙，使吸附材料(15)可與空氣直接對流換熱。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能冰箱，其特征在于:所述控制閥(9)為球閥或膜片閥或閘閥；在日間蓋板開啟機構(gòu)(14)關(guān)閉時，控制閥(9)處于關(guān)閉狀態(tài)，只在冰箱箱體(19)內(nèi)的溫度低于-20°C時短暫開啟;在傍晚蓋板開啟機構(gòu)(14)打開3?5小時，所述控制閥(9)開啟并保持開啟狀態(tài)，直到第二天早晨蓋板開啟機構(gòu)(14)關(guān)閉時重新進入關(guān)閉狀態(tài)，形成循環(huán)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能冰箱，其特征在于:所述儲液罐(10)為可承壓的密封結(jié)構(gòu)儲液罐。
【文檔編號】F25D11/00GK105972856SQ201610508063
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】裴剛, 曹靜宇, 胡名科, 王其梁, 季杰
【申請人】中國科學技術(shù)大學