本發(fā)明涉及制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及太陽能光伏發(fā)電驅(qū)動半導(dǎo)體制冷的輔助蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)今社會，化石燃料面臨枯竭，能源危機(jī)日益嚴(yán)重，尋找合適的替代能源成為一項重要的時代課題。太陽能是公認(rèn)的未來人類最合適、最安全、最綠色、最理想的替代能源之一，具有取用方便、能量巨大、無污染、安全性好等優(yōu)點。另外，熱電制冷方式具有無機(jī)械運動部件、無壓縮機(jī)、不使用制冷劑、結(jié)構(gòu)緊湊、易控制、無噪聲、無污染、使用壽命長等獨特的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于軍事、航天、能源、微電子、光電子器件等儀器設(shè)備和工商業(yè)產(chǎn)品中。

但是現(xiàn)有太陽能光伏發(fā)電驅(qū)動半導(dǎo)體制冷技術(shù)，如果單獨作為制冷系統(tǒng)使用的話，存在效率低下，且隨光伏的可獲得性變化導(dǎo)致的不穩(wěn)定等問題，不適合作為獨立的制冷系統(tǒng)使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了太陽能光伏發(fā)電驅(qū)動半導(dǎo)體制冷的輔助蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，本發(fā)明利用太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能驅(qū)動半導(dǎo)體制冷元件，使半導(dǎo)體元件冷端產(chǎn)生冷量，并將冷量加以利用，通過儲液器控制中間介質(zhì)的溫度，并使中間介質(zhì)與冷凝器出口的制冷劑在換熱器內(nèi)換熱，從而使制冷劑達(dá)到過冷狀態(tài)，增加系統(tǒng)的制冷量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：

太陽能光伏發(fā)電驅(qū)動半導(dǎo)體制冷的輔助蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，包括：通過儲液器相耦合的常規(guī)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)及光伏發(fā)電驅(qū)動半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)；

所述光伏發(fā)電驅(qū)動半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)包括光伏轉(zhuǎn)換裝置，所述光伏轉(zhuǎn)換裝置將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，電能輸出作為半導(dǎo)體制冷元件的直流電源，所述半導(dǎo)體制冷元件的一端為冷端，另一端為熱端，冷端在儲液器中和中間介質(zhì)水換熱，儲液器中的水和常規(guī)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)中的冷凝器出口的制冷劑在管殼式換熱器中換熱，水走殼程，制冷劑走管程，從而使制冷劑達(dá)到過冷狀態(tài)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案：所述半導(dǎo)體制冷元件由若干對熱電偶連接起來構(gòu)成，熱電偶對由P型半導(dǎo)體元件及N型半導(dǎo)體元件組成，當(dāng)直流電源接通，半導(dǎo)體制冷元件9一端的電流方向是n-p，溫度降低，并且吸熱，形成冷端；半導(dǎo)體制冷元件另一端的電流方向是p-n，溫度上升，并且放熱，形成熱端。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案：所述半導(dǎo)體制冷元件的熱端設(shè)置有的風(fēng)扇散熱模塊；

其具有的效果是：風(fēng)扇散熱模塊風(fēng)扇的工作實現(xiàn)對半導(dǎo)體制冷元件的熱端的及時散熱，便于半導(dǎo)體制冷元件保持更好的工作狀態(tài)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案：所述半導(dǎo)體制冷元件的冷端設(shè)置有均熱板和強(qiáng)化換熱肋片，均熱板與強(qiáng)化換熱肋片相連，其中，均熱板在儲液器中和中間介質(zhì)水換熱。

其具有的效果是：半導(dǎo)體制冷元件的熱端不斷散熱，并保持一定的溫度，均熱板放入儲液器中吸熱，并且均熱板上有強(qiáng)化換熱肋片強(qiáng)化換熱，使儲液器中水溫度降低。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案：所述常規(guī)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)器，蒸發(fā)器出口的飽和氣體，進(jìn)入壓縮機(jī)，在其中被壓縮，溫度升高，壓力升高，然后進(jìn)入冷凝器中，在其中被冷凝，壓力不變，溫度降低，以飽和液體狀態(tài)流出冷凝器，在換熱器中吸收冷量，變成過冷液體，流出換熱器，過冷液體在節(jié)流閥中被節(jié)流，壓力降低，變成氣液兩相流體，氣液兩相流體進(jìn)入蒸發(fā)器中吸收熱量，溫度升高，以飽和氣體狀態(tài)流出蒸發(fā)器。

其具有的效果是：常規(guī)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)在換熱器中實現(xiàn)吸收冷量，變成過冷液體，有利于增加系統(tǒng)的制冷量。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案：所述儲液器與換熱器之間設(shè)置有泵。

其具有的效果是：采用泵的形式實現(xiàn)將儲液器的水輸送至換熱器，方式簡單，安全可靠，效率較高。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案：當(dāng)太陽光照充足時，太陽能產(chǎn)生的能量多，導(dǎo)致直流電源電流增強(qiáng)，從而使半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的冷量多，多余的冷量即儲存在儲液器中的水中；當(dāng)太陽光照較弱時，半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的能量較少，通過泵的調(diào)節(jié)作用，使更多的冷水補(bǔ)充進(jìn)常規(guī)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，保證換熱器中冷流體溫度的相對恒定。

其具有的效果是：儲液器中的水同時起到能量存儲的作用，更加高效的利用太陽能。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案：所述水走殼程，制冷劑走管程，即制冷劑在換熱器內(nèi)部的換熱管內(nèi)流動，水在換熱管外流動，水與制冷劑逆流換熱，換熱器內(nèi)設(shè)折流板，折流板是裝設(shè)在管外空間，起支撐換熱管和強(qiáng)化管外流體換熱作用的帶缺口的薄板，折流板可提高水的流速并增加水的湍流度，從而使制冷劑充分吸收水中的冷量。

其具有的效果是：采用上述水走殼程，制冷劑走管程的方式進(jìn)行能量交換，能夠提高能量傳遞的效率。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還采用以下技術(shù)方案：所述換熱器為板換式或者其他任何形式的能夠?qū)崿F(xiàn)水和制冷劑的高效換熱的換熱器。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明利用太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能驅(qū)動半導(dǎo)體制冷元件，使半導(dǎo)體元件冷端產(chǎn)生冷量，并將冷量加以利用，通過儲液器控制中間介質(zhì)的溫度，并使中間介質(zhì)與冷凝器出口的制冷劑在換熱器內(nèi)換熱，從而使制冷劑達(dá)到過冷狀態(tài)，增加系統(tǒng)的制冷量，以達(dá)到提高系統(tǒng)能效比，降低系統(tǒng)能耗目的的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)。

附圖說明

圖1本發(fā)明的工作原理圖；

圖中，1壓縮機(jī)，2冷凝器，3換熱器，4儲液器，5節(jié)流閥，6蒸發(fā)器，7泵，8均熱板，9半導(dǎo)體制冷元件,10熱端散熱模塊，11直流電源，12強(qiáng)化換熱肋片，13折流板，14殼側(cè)，15管側(cè)。

具體實施方式：

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

本發(fā)明提供一種常規(guī)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)和光伏發(fā)電驅(qū)動半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的耦合系統(tǒng)，利用半導(dǎo)體制冷模塊降低蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)從冷凝器出來的制冷劑的過冷度，增加系統(tǒng)冷量，提高系統(tǒng)能效。本發(fā)明可以作為有效利用太陽能光伏發(fā)電驅(qū)動半導(dǎo)體制冷的一種方式。

蒸發(fā)器6出口的飽和氣體，進(jìn)入壓縮機(jī)1，在其中被壓縮，溫度升高，壓力升高。然后進(jìn)入冷凝器2中，在其中被冷凝，壓力不變，溫度降低，以飽和液體狀態(tài)流出冷凝器。在換熱器3中吸收冷量，變成過冷液體，流出換熱器。過冷液體在節(jié)流閥5中被節(jié)流，壓力降低，變成氣液兩相流體。氣液兩相流體進(jìn)入蒸發(fā)器6中吸收熱量，溫度升高，以飽和氣體狀態(tài)流出蒸發(fā)器，進(jìn)入壓縮機(jī)，如此循環(huán)。

利用光伏轉(zhuǎn)換裝置，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，電能輸出作為半導(dǎo)體制冷元件的直流電源11。

半導(dǎo)體制冷元件的熱端設(shè)置有的風(fēng)扇散熱模塊10；風(fēng)扇散熱模塊10的風(fēng)扇的工作實現(xiàn)對半導(dǎo)體制冷元件的熱端的及時散熱，便于半導(dǎo)體制冷元件保持更好的工作狀態(tài)。

半導(dǎo)體制冷元件9由若干對熱電偶連接起來構(gòu)成，熱電偶對由P型半導(dǎo)體元件及N型半導(dǎo)體元件組成，當(dāng)直流電源接通，半導(dǎo)體制冷元件9一端的電流方向是n-p，溫度降低，并且吸熱，形成冷端；半導(dǎo)體制冷元件另一端的電流方向是p-n，溫度上升，并且放熱，形成熱端。

當(dāng)直流電源11接通半導(dǎo)體制冷元件9正負(fù)極時，均熱板8溫度降低，并且吸熱；熱端散熱器溫度上升，并且放熱。如此使半導(dǎo)體制冷元件的熱端不斷散熱，并保持一定的溫度，均熱板8放入儲液器中吸熱，并且均熱板8上有強(qiáng)化換熱肋片12強(qiáng)化換熱，使儲液器中水溫度降低。

半導(dǎo)體制冷元件9冷端的均熱板8在儲液器4中和中間介質(zhì)水換熱，儲液器中的水可有效的儲存并傳遞冷端的冷量。當(dāng)太陽光照充足時，太陽能產(chǎn)生的能量多，導(dǎo)致電流增強(qiáng)，從而使半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的冷量多，多余的冷量即儲存在儲液器中的水中；當(dāng)太陽光照較弱時，半導(dǎo)體產(chǎn)生的冷量較少，通過儲液器4與換熱器3之間設(shè)置的泵7的調(diào)節(jié)作用，使更多的冷水補(bǔ)充進(jìn)系統(tǒng)，保證換熱器中冷流體溫度的相對恒定。儲液器中的水可平衡太陽光照射不均勻帶來的不穩(wěn)定性，從而使工況更加穩(wěn)定。

儲液器4中的水和冷凝器2出口的制冷劑在管殼式換熱器中換熱，管殼式換熱器中設(shè)置有折流板13，管殼式換熱器分為殼側(cè)14及管側(cè)15。水走殼程，制冷劑走管程，即制冷劑在換熱器內(nèi)部的換熱管內(nèi)流動，水在換熱管外流動，水與制冷劑逆流換熱，換熱器內(nèi)設(shè)折流板，折流板是裝設(shè)在管外空間，起支撐換熱管和強(qiáng)化管外流體換熱作用的帶缺口的薄板，折流板可提高水的流速并增加水的湍流度，從而使制冷劑充分吸收水中的冷量，提高制冷劑利用冷量的效率，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的能效比。

換熱器3也可以為板式或者其他任何形式的換熱器，只要能夠?qū)崿F(xiàn)水和制冷劑的高效換熱即可。儲液器4中的水也可以是其他介質(zhì)，如乙二醇、丙三醇溶液的。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。