太陽能制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】太陽能制冷系統(tǒng)
[0001]相關申請
本專利申請要求2013年9月12日提交的序列號為61 /877，001的美國臨時專利申請的優(yōu)先權權益，并且在此引用其全文作為參考。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及用于室內(nèi)制冷設備的太陽能熱制冷系統(tǒng)。
【背景技術】
[0003]在世界上許多地方電力成本高，或者電力供應不可靠，這意味著在很多情況下傳統(tǒng)的基于壓縮機和電力供電的空氣制冷系統(tǒng)需要較多花費才能運行，或者由于停電而無法運行。例如，亞洲大部分地區(qū)在建筑制冷方面用掉的能源比照明和取暖用掉能源的總和還多。
[0004]在北美和歐洲市場，夏季氣溫的上升導致大量的人開啟傳統(tǒng)的空氣制冷單元，由于配電系統(tǒng)的需求不斷增加，越來越常見的后果就是電力中斷，丟下這些沒有備用制冷設備的家庭和企業(yè)。炎熱是全球性的問題。甚至在美國，熱浪造成的人員死亡比其他自然災害或天氣遭遇造成人員死亡的總和還多。
[0005]另外，在許多情況下，電力供應是由燃煤發(fā)電廠或核電廠所產(chǎn)生的，而這些都涉及到環(huán)境和公共安全問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明一方面提供一種與空氣通氣系統(tǒng)匹配的太陽能收集器，所述太陽能收集器可懸掛在窗戶內(nèi)側(或墻壁和其他垂直定位面)，利用太陽的熱能和/或輻射激發(fā)制冷機制或制冷單元，然后，制冷單元提供制冷/冷卻。
[0007]本發(fā)明的一些方面，體現(xiàn)在幾種不同配置上，包括太陽能收集器與空氣通風系統(tǒng)匹配以利用太陽的熱能和/或輻射激發(fā)制冷機制，然后產(chǎn)生流通的冷氣。
[0008]因為存在不同類型的可用的收集器和通風系統(tǒng)，所以在本發(fā)明各實施方式的配置中可實現(xiàn)許多不同類型的制冷機制。
[0009]按照本申請的一方面，提供一種空氣制冷系統(tǒng)，其包括制冷元件，用于在能量驅(qū)動下產(chǎn)生制冷;和太陽能收集元件，用于產(chǎn)生能量驅(qū)動制冷系統(tǒng)產(chǎn)生制冷，其中，制冷元件和太陽能收集元件其中至少之一適于被懸掛。
[0010]在一些實施方式中，所述制冷元件和所述太陽能收集元件結合形成一制冷單元。[0011 ]在一些實施方式中，所述制冷單元適于被懸掛。
[0012]在一些實施方式中，所述至少一制冷元件和太陽能收集元件其中至少之一適于被懸掛在窗戶、墻壁或其他垂直定位面。
[0013]在一些實施方式中，太陽能收集元件是太陽能加熱元件，所述能量為熱能。
[0014]在一些實施方式中，所述能量為電能。
[0015]在一些實施方式中，所述制冷元件是通過由熱能驅(qū)動的吸收冷卻過程而產(chǎn)生制冷的吸收式制冷系統(tǒng)。
[0016]在一些實施方式中，所述吸收式制冷系統(tǒng)包括連續(xù)循環(huán)吸收制冷系統(tǒng)。
[0017]在一些實施方式中，所述吸收式制冷系統(tǒng)包括:鍋爐，被配置為吸收太陽能加熱元件產(chǎn)生的熱能以使得制冷劑從制冷劑與吸收劑組成的溶液中蒸發(fā);冷凝器，其功能性連接到所述鍋爐并配置為使得來自冷凝器的液態(tài)制冷劑蒸發(fā)；以及吸收器，其功能性連接在蒸發(fā)器和鍋爐之間，并配置為從蒸發(fā)器將蒸發(fā)的制冷劑吸收回制冷劑與吸收劑組成的溶液。
[0018]在一些實施方式中，所述太陽能加熱元件包括至少一加熱元件，其被配置為吸收太陽輻射并將太陽輻射轉換為熱能供應給吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐。
[0019]在一些實施方式中，所述太陽能加熱元件的至少一加熱元件包括至少一加熱棒，所述吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐包括至少一循環(huán)管，所述循環(huán)管延伸穿過所述至少一加熱棒的內(nèi)部，使得所述制冷劑與吸收劑組成的溶液在加熱棒中循環(huán)，進而加熱所述溶液使得所述制冷劑從溶液中蒸發(fā)出來。
[0020]在一些實施方式中，所述加熱棒包含圍繞循環(huán)管的熱流體。
[0021]在一些實施方式中，所述太陽能加熱元件進一步包括熱流體膨脹室，所述熱流體膨脹室與所述加熱棒流體連通以允許熱流體的膨脹。
[0022]在一些實施方式中，所述吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐進一步包括回流柱和滲流管，所述滲流管在循環(huán)管和回流柱之間流體連通，以使得吸收劑回流到回流柱而蒸發(fā)的制冷劑流向冷凝器。
[0023]在一些實施方式中，所述太陽能加熱元件進一步包括太陽能聚光器，其被配置為將太陽輻射聚集到所述至少一加熱棒。
[0024]在一些實施方式中，所述太陽能聚光器包括反射材料作為雙面鏡，使得所述太陽能聚光器從第一內(nèi)側觀看時基本為透明而從第二外側觀看時則為反射的，以使得將太陽輻射基本反射到所述至少一加熱棒。
[0025]在一些實施方式中，所述太陽能聚光器包括至少一槽形反射器以將太陽輻射聚集到所述至少一加熱棒。
[0026]在一些實施方式中，每個加熱棒被放置成與對應的一個槽形反射器的聚焦區(qū)長度方向基本平行的延伸。
[0027]在一些實施方式中，所述至少一個加熱棒和所述至少一個槽形反射器在運行時被設置成基本水平或者基本垂直。
[0028]在一些實施方式中，所述至少一個槽形反射器具有橢圓或拋物線輪廓。
[0029]在一些實施方式中，所述至少一個槽形反射器包括一位于下方基本圍繞聚焦點100度的拋物線曲線段和位于上方從101度漸變?yōu)?80度的橢圓曲線段。
[0030]在一些實施方式中，所述至少一加熱棒至少部分由太陽輻射吸收材料構成而將太陽輻射直接轉化為熱能供應給吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐。
[0031]在一些實施方式中，所述電能用于給至少一電加熱元件供電以產(chǎn)生熱能供應給吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐。
[0032]在一些實施方式中，所述電能用于給一風扇供電。
[0033]在一些實施方式中，所述太陽能加熱元件的至少一加熱元件包括吸收太陽輻射的太陽能收集板。
[0034]在一些實施方式中，所述吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐包括至少一循環(huán)管，所述循環(huán)管延伸穿過所述太陽能收集板的內(nèi)部，使得制冷劑和吸收劑組成的溶液在太陽內(nèi)收集板內(nèi)循環(huán)而加熱溶液以使得制冷劑從溶液中蒸發(fā)。
[0035]在一些實施方式中，所述太陽能收集板包括至少一光伏電池，用于吸收太陽輻射并將太陽輻射轉換為電能從而給至少一電加熱元件供電而產(chǎn)生熱能供應給吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐。
[0036]在一些實施方式中，所示板被配置為在窗戶上使用。
[0037]在一些實施方式中，所述板被配置為嵌入到物體的外墻，且所述空氣制冷系統(tǒng)包括一個穿過所述外墻，并位于所述吸收式制冷系統(tǒng)和一個風扇兩者之一與所述板之間的功能連接結構。
[0038]在一些實施方式中，所述至少一光伏電池至少半透明。
[0039]在一些實施方式中，所述吸收式制冷系統(tǒng)被配置為使得空氣穿過所述吸收式制冷系統(tǒng)的至少一部分的蒸發(fā)器而被降溫。
[0040]在一些實施方式中，制冷系統(tǒng)其進一步包括排氣罩，所述排氣罩部分覆蓋至少所述蒸發(fā)器的一部分，并配置為將來自吸收式制冷系統(tǒng)并穿過所述蒸發(fā)器的冷卻空氣發(fā)散。[0041 ]在一些實施方式中，所述排氣罩包括多個發(fā)散鰭片，其沿著蒸發(fā)器長度方向分布，所述多個發(fā)散鰭片用于引導經(jīng)過蒸發(fā)器的空氣的發(fā)散。
[0042]在一些實施方式中，所述多個發(fā)散鰭片位于所述排氣罩內(nèi)，每個發(fā)散鰭片的底部到排氣罩內(nèi)表面的距離大于其頂部到所述排氣罩內(nèi)表面的距離。
[0043]在一些實施方式中，所述吸收式制冷系統(tǒng)進一步包括至少一個風扇，其用于將空氣從蒸發(fā)器移開。
[0044]在一些實施方式中，制冷系統(tǒng)進一步包括一個托盤，用于被排氣罩引流的冷空氣進行冷卻的物體。
[0045]在一些實施方式中，所述托盤與所述排氣罩通過鉸鏈連接結合為一體，以使得所述托盤可上下翻轉。制冷系統(tǒng)可包括或不包括用于將冷空氣吹到托盤上的風扇。
[0046]在一些實施方式中，制冷系統(tǒng)進一步包括一倉盒用于承托被冷空氣冷卻的物體。
[0047]在一些實施方式中，制冷系統(tǒng)進一步包括至少一支撐元件，其用于支撐所述空氣制冷系統(tǒng)至窗戶、墻壁或者其他垂直定位面。
[0048]在一些實施方式中，所述制冷劑包括氨，所述吸收劑包括水。
[0049]在一些實施方式中，所述太陽能加熱元件的至少一加熱元件包括真空太陽能集熱管。
[0050]在一些實施方式中，所述真空太陽能集熱管包括導熱棒和與所述導熱棒功能性連接的導熱延伸部，所述導熱棒至少部分延伸穿過所述管子內(nèi)部，所述導熱棒和所述導熱延伸部用于將來自管子的熱量傳遞到所述鍋爐。
[0051]在一些實施方式中，所述至少一導熱棒和導熱延伸部包括銅。
[0052]在一些實施方式中，所述制冷元件包括至少一熱電元件。
[0053]在一些實施方式中，所述至少一熱電元件包括至少一熱電板。
[0054]在一些實施方式中，所述能量為電能。
[0055]在一些實施方式中，制冷系統(tǒng)進一步包括至少一風扇，用于將所述熱電元件產(chǎn)生的制冷發(fā)散。
[0056]在一些實施方式中，所述太陽能收集元件包括太陽光電收集器。
[0057]在一些實施方式中，所述太陽光電收集器包括平板太陽光電收集器。
[0058]在一些實施方式中，所述至少一熱電元件附著于所述太陽能收集元件。
[0059]在一些實施方式中，制冷系統(tǒng)進一步包括一外殼，所述外殼用于支撐所述至少一熱電元件和所述至少一風扇。
[0000]在一些實施方式中，所述外殼包括至少一通風開口以使得空氣流入外殼被所述熱電元件冷卻。
[0061]在一些實施方式中，所述至少一風扇設置為將冷卻空氣吹出所述外殼。
[0062]在一些實施方式中，所述熱電元件包括冷端和熱端，所述空氣制冷系統(tǒng)進一步包括一個或者多個熱傳導體，所述熱傳導體被設置為將熱能或者冷氣從所述熱電元件發(fā)散出去。
[0063]在一些實施方式中，所述空氣制冷系統(tǒng)包括第一熱傳導體和第二熱傳導體，所述第一熱傳導體將熱能從所述熱電元件的熱端發(fā)散出去，所述第二熱傳導體將冷氣從所述熱電元件的冷端發(fā)散出去。
[0064]在一些實施方式中，所述第一熱傳導體包括鋼，所述第二熱傳導體包括鋁。
[0065]在一些實施方式中，所述第一熱傳導體是實心塊，所述第二熱傳導體包括多個鰭片。
[0066]在一些實施方式中，制冷系統(tǒng)進一步包括一墊片，其用于將所述第一熱傳導體和第二熱傳導體進行熱隔離。
[0067]在一些實施方式中，所述墊片包括靠近或者緊靠所述第二熱傳導體的第一部分和至少部分圍繞于所述第一熱傳導體的第二部分。
[0068]在一些實施方式中，所述墊片的第一部分包括硅膠，所述墊片的第二部分包括天然橡膠。
[0069]在一些實施方式中，進一步包括至少一熱電元件和用于連接所述空氣制冷系統(tǒng)至所述太陽能收集元件的結構。
[0070]在一些實施方式中，所述用于連接所述空氣制冷系統(tǒng)至所述太陽能收集元件的結構為電線。
[0071]按照本申請的另一方面，提供一種熱電制冷系統(tǒng)，包括熱電制冷元件，其包括冷端和熱端;至少一風扇;第一熱傳導體和第二熱傳導體，所述第一熱傳導體將熱能從所述熱電元件的熱端發(fā)散出去，所述第二熱傳導體將冷氣從所述熱電元件的冷端發(fā)散出去；以及外殼，用于支撐所述至少一熱電元件、所述風扇以及所述第一熱傳導體和第二熱傳導體。
[0072]在一些實施方式中，所示第一熱傳導體包括鋼，所述第二熱傳導體包括鋁。
[0073]在一些實施方式中，所述第一熱傳導體是實心塊，所述第二熱傳導體包括多個鰭片。
[0074]在一些實施方式中，熱電制冷系統(tǒng)進一步包括一墊片，所述墊片將所述第一熱傳導體和第二熱傳導體進行熱隔離。
[0075]在一些實施方式中，所述至少一墊片包括靠近或者緊靠所述第二熱傳導體的第一部分和至少部分圍繞于所述第一熱傳導體的第二部分。
[0076]在一些實施方式中，所述至少一墊片的第一部分包括硅膠，所述至少一墊片的第二部分包括天然橡膠。
[0077]根據(jù)對本發(fā)明以下實施方式的描述，對于本領域一般技術人員而言，本發(fā)明的其他一些方面和特征將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0078]本發(fā)明的實施方式將結合相應圖示進行進一步的細節(jié)描述，這些圖示包括:
圖1是一種不包括傳統(tǒng)加熱元件的傳統(tǒng)吸收式制冷系統(tǒng)的非原件示意圖；
圖2是本發(fā)明一種實施方式的含有太陽能加熱元件的吸收式制冷系統(tǒng)的局部示意圖； 圖3A是本發(fā)明一種實施方式的含有太陽能聚光器加熱元件的制冷單元的側視圖；
圖3B是圖3A所不制冷單兀的后視圖；
圖4A是本發(fā)明一種實施方式的排氣罩的正視圖；
圖4B是圖4A所示排氣罩的側視圖；
圖5是本發(fā)明另一種實施方式的排氣罩的側視圖；
圖6是本發(fā)明一種實施方式的太陽能聚光器的側視圖；
圖7是另一種實施方式中用于安裝于窗戶的制冷單元的透視圖；
圖8是圖7所示制冷單元的冷凝器和回流柱的透視圖；
圖9是圖7所示制冷單元的循環(huán)管和滲流管的透視圖；
圖10是圖7所示制冷單元的吸收器和蒸發(fā)器的透視圖；
圖11是圖7所示制冷單元的吸收劑槽的透視圖；
圖12是圖7所示制冷單元的蒸氣回流管的透視圖；
圖13是圖7所示制冷單元的制冷棒的透視圖；
圖14是圖7所示制冷單元的