太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
本專(zhuān)利申請(qǐng)要求2013年9月12日提交的序列號(hào)為61 /877，001的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，并且在此引用其全文作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于室內(nèi)制冷設(shè)備的太陽(yáng)能熱制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]在世界上許多地方電力成本高，或者電力供應(yīng)不可靠，這意味著在很多情況下傳統(tǒng)的基于壓縮機(jī)和電力供電的空氣制冷系統(tǒng)需要較多花費(fèi)才能運(yùn)行，或者由于停電而無(wú)法運(yùn)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(chǎng)，夏季氣溫的上升導(dǎo)致大量的人開(kāi)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(lái)越常見(jiàn)的后果就是電力中斷，丟下這些沒(méi)有備用制冷設(shè)備的家庭和企業(yè)。炎熱是全球性的問(wèn)題。甚至在美國(guó)，熱浪造成的人員死亡比其他自然災(zāi)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(yīng)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(wèn)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(yáng)能收集器，所述太陽(yáng)能收集器可懸掛在窗戶(hù)內(nèi)側(cè)(或墻壁和其他垂直定位面)，利用太陽(yáng)的熱能和/或輻射激發(fā)制冷機(jī)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(yáng)能收集器與空氣通風(fēng)系統(tǒng)匹配以利用太陽(yáng)的熱能和/或輻射激發(fā)制冷機(jī)制，然后產(chǎn)生流通的冷氣。
[0008]因?yàn)榇嬖诓煌?lèi)型的可用的收集器和通風(fēng)系統(tǒng)，所以在本發(fā)明各實(shí)施方式的配置中可實(shí)現(xiàn)許多不同類(lèi)型的制冷機(jī)制。
[0009]按照本申請(qǐng)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(dòng)下產(chǎn)生制冷;和太陽(yáng)能收集元件，用于產(chǎn)生能量驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)產(chǎn)生制冷，其中，制冷元件和太陽(yáng)能收集元件其中至少之一適于被懸掛。
[0010]在一些實(shí)施方式中，所述制冷元件和所述太陽(yáng)能收集元件結(jié)合形成一制冷單元。[0011 ]在一些實(shí)施方式中，所述制冷單元適于被懸掛。
[0012]在一些實(shí)施方式中，所述至少一制冷元件和太陽(yáng)能收集元件其中至少之一適于被懸掛在窗戶(hù)、墻壁或其他垂直定位面。
[0013]在一些實(shí)施方式中，太陽(yáng)能收集元件是太陽(yáng)能加熱元件，所述能量為熱能。
[0014]在一些實(shí)施方式中，所述能量為電能。
[0015]在一些實(shí)施方式中，所述制冷元件是通過(guò)由熱能驅(qū)動(dòng)的吸收冷卻過(guò)程而產(chǎn)生制冷的吸收式制冷系統(tǒng)。
[0016]在一些實(shí)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(shí)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(yáng)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(lái)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(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能加熱元件包括至少一加熱元件，其被配置為吸收太陽(yáng)輻射并將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為熱能供應(yīng)給吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐。
[0019]在一些實(shí)施方式中，所述太陽(yáng)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(guò)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(jìn)而加熱所述溶液使得所述制冷劑從溶液中蒸發(fā)出來(lái)。
[0020]在一些實(shí)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(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能加熱元件進(jìn)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(shí)施方式中，所述吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐進(jìn)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(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能加熱元件進(jìn)一步包括太陽(yáng)能聚光器，其被配置為將太陽(yáng)輻射聚集到所述至少一加熱棒。
[0024]在一些實(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能聚光器包括反射材料作為雙面鏡，使得所述太陽(yáng)能聚光器從第一內(nèi)側(cè)觀看時(shí)基本為透明而從第二外側(cè)觀看時(shí)則為反射的，以使得將太陽(yáng)輻射基本反射到所述至少一加熱棒。
[0025]在一些實(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能聚光器包括至少一槽形反射器以將太陽(yáng)輻射聚集到所述至少一加熱棒。
[0026]在一些實(shí)施方式中，每個(gè)加熱棒被放置成與對(duì)應(yīng)的一個(gè)槽形反射器的聚焦區(qū)長(zhǎng)度方向基本平行的延伸。
[0027]在一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)加熱棒和所述至少一個(gè)槽形反射器在運(yùn)行時(shí)被設(shè)置成基本水平或者基本垂直。
[0028]在一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)槽形反射器具有橢圓或拋物線輪廓。
[0029]在一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)槽形反射器包括一位于下方基本圍繞聚焦點(diǎn)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(shí)施方式中，所述至少一加熱棒至少部分由太陽(yáng)輻射吸收材料構(gòu)成而將太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)化為熱能供應(yīng)給吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐。
[0031]在一些實(shí)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(yīng)給吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐。
[0032]在一些實(shí)施方式中，所述電能用于給一風(fēng)扇供電。
[0033]在一些實(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能加熱元件的至少一加熱元件包括吸收太陽(yáng)輻射的太陽(yáng)能收集板。
[0034]在一些實(shí)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(guò)所述太陽(yáng)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(yáng)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(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能收集板包括至少一光伏電池，用于吸收太陽(yáng)輻射并將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)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(yīng)給吸收式制冷系統(tǒng)的鍋爐。
[0036]在一些實(shí)施方式中，所示板被配置為在窗戶(hù)上使用。
[0037]在一些實(shí)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(gè)穿過(guò)所述外墻，并位于所述吸收式制冷系統(tǒng)和一個(gè)風(fēng)扇兩者之一與所述板之間的功能連接結(jié)構(gòu)。
[0038]在一些實(shí)施方式中，所述至少一光伏電池至少半透明。
[0039]在一些實(shí)施方式中，所述吸收式制冷系統(tǒng)被配置為使得空氣穿過(guò)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(shí)施方式中，制冷系統(tǒng)其進(jìn)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(lái)自吸收式制冷系統(tǒng)并穿過(guò)所述蒸發(fā)器的冷卻空氣發(fā)散。[0041 ]在一些實(shí)施方式中，所述排氣罩包括多個(gè)發(fā)散鰭片，其沿著蒸發(fā)器長(zhǎng)度方向分布，所述多個(gè)發(fā)散鰭片用于引導(dǎo)經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器的空氣的發(fā)散。
[0042]在一些實(shí)施方式中，所述多個(gè)發(fā)散鰭片位于所述排氣罩內(nèi)，每個(gè)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(shí)施方式中，所述吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)風(fēng)扇，其用于將空氣從蒸發(fā)器移開(kāi)。
[0044]在一些實(shí)施方式中，制冷系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)托盤(pán)，用于被排氣罩引流的冷空氣進(jìn)行冷卻的物體。
[0045]在一些實(shí)施方式中，所述托盤(pán)與所述排氣罩通過(guò)鉸鏈連接結(jié)合為一體，以使得所述托盤(pán)可上下翻轉(zhuǎn)。制冷系統(tǒng)可包括或不包括用于將冷空氣吹到托盤(pán)上的風(fēng)扇。
[0046]在一些實(shí)施方式中，制冷系統(tǒng)進(jìn)一步包括一倉(cāng)盒用于承托被冷空氣冷卻的物體。
[0047]在一些實(shí)施方式中，制冷系統(tǒng)進(jìn)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(hù)、墻壁或者其他垂直定位面。
[0048]在一些實(shí)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(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能加熱元件的至少一加熱元件包括真空太陽(yáng)能集熱管。
[0050]在一些實(shí)施方式中，所述真空太陽(yáng)能集熱管包括導(dǎo)熱棒和與所述導(dǎo)熱棒功能性連接的導(dǎo)熱延伸部，所述導(dǎo)熱棒至少部分延伸穿過(guò)所述管子內(nèi)部，所述導(dǎo)熱棒和所述導(dǎo)熱延伸部用于將來(lái)自管子的熱量傳遞到所述鍋爐。
[0051]在一些實(shí)施方式中，所述至少一導(dǎo)熱棒和導(dǎo)熱延伸部包括銅。
[0052]在一些實(shí)施方式中，所述制冷元件包括至少一熱電元件。
[0053]在一些實(shí)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(shí)施方式中，所述能量為電能。
[0055]在一些實(shí)施方式中，制冷系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一風(fēng)扇，用于將所述熱電元件產(chǎn)生的制冷發(fā)散。
[0056]在一些實(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能收集元件包括太陽(yáng)光電收集器。
[0057]在一些實(shí)施方式中，所述太陽(yáng)光電收集器包括平板太陽(yáng)光電收集器。
[0058]在一些實(shí)施方式中，所述至少一熱電元件附著于所述太陽(yáng)能收集元件。
[0059]在一些實(shí)施方式中，制冷系統(tǒng)進(jìn)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(fēng)扇。
[0000]在一些實(shí)施方式中，所述外殼包括至少一通風(fēng)開(kāi)口以使得空氣流入外殼被所述熱電元件冷卻。
[0061]在一些實(shí)施方式中，所述至少一風(fēng)扇設(shè)置為將冷卻空氣吹出所述外殼。
[0062]在一些實(shí)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(jìn)一步包括一個(gè)或者多個(gè)熱傳導(dǎo)體，所述熱傳導(dǎo)體被設(shè)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(shí)施方式中，所述空氣制冷系統(tǒng)包括第一熱傳導(dǎo)體和第二熱傳導(dǎo)體，所述第一熱傳導(dǎo)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(dǎo)體將冷氣從所述熱電元件的冷端發(fā)散出去。
[0064]在一些實(shí)施方式中，所述第一熱傳導(dǎo)體包括鋼，所述第二熱傳導(dǎo)體包括鋁。
[0065]在一些實(shí)施方式中，所述第一熱傳導(dǎo)體是實(shí)心塊，所述第二熱傳導(dǎo)體包括多個(gè)鰭片。
[0066]在一些實(shí)施方式中，制冷系統(tǒng)進(jìn)一步包括一墊片，其用于將所述第一熱傳導(dǎo)體和第二熱傳導(dǎo)體進(jìn)行熱隔離。
[0067]在一些實(shí)施方式中，所述墊片包括靠近或者緊靠所述第二熱傳導(dǎo)體的第一部分和至少部分圍繞于所述第一熱傳導(dǎo)體的第二部分。
[0068]在一些實(shí)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(shí)施方式中，進(jìn)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(yáng)能收集元件的結(jié)構(gòu)。
[0070]在一些實(shí)施方式中，所述用于連接所述空氣制冷系統(tǒng)至所述太陽(yáng)能收集元件的結(jié)構(gòu)為電線。
[0071]按照本申請(qǐng)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(fēng)扇;第一熱傳導(dǎo)體和第二熱傳導(dǎo)體，所述第一熱傳導(dǎo)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(dǎo)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(fēng)扇以及所述第一熱傳導(dǎo)體和第二熱傳導(dǎo)體。
[0072]在一些實(shí)施方式中，所示第一熱傳導(dǎo)體包括鋼，所述第二熱傳導(dǎo)體包括鋁。
[0073]在一些實(shí)施方式中，所述第一熱傳導(dǎo)體是實(shí)心塊，所述第二熱傳導(dǎo)體包括多個(gè)鰭片。
[0074]在一些實(shí)施方式中，熱電制冷系統(tǒng)進(jìn)一步包括一墊片，所述墊片將所述第一熱傳導(dǎo)體和第二熱傳導(dǎo)體進(jìn)行熱隔離。
[0075]在一些實(shí)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(dǎo)體的第一部分和至少部分圍繞于所述第一熱傳導(dǎo)體的第二部分。
[0076]在一些實(shí)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(duì)本發(fā)明以下實(shí)施方式的描述，對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其他一些方面和特征將是顯而易見(jiàn)的。
【附圖說(shuō)明】
[0078]本發(fā)明的實(shí)施方式將結(jié)合相應(yīng)圖示進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)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(shí)施方式的含有太陽(yáng)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(shí)施方式的含有太陽(yáng)能聚光器加熱元件的制冷單元的側(cè)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(shí)施方式的排氣罩的正視圖；
圖4B是圖4A所示排氣罩的側(cè)視圖；
圖5是本發(fā)明另一種實(shí)施方式的排氣罩的側(cè)視圖；
圖6是本發(fā)明一種實(shí)施方式的太陽(yáng)能聚光器的側(cè)視圖；
圖7是另一種實(shí)施方式中用于安裝于窗戶(hù)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