太阳能制冷系统的制作方法
【专利说明】太阳能制冷系统
[0001]相关申请
本专利申请要求2013年9月12日提交的序列号为61 /877，001的美国临时专利申请的优先权权益，并且在此引用其全文作为参考。
技术领域
[0002]本发明涉及用于室内制冷设备的太阳能热制冷系统。
【背景技术】
[0003]在世界上许多地方电力成本高，或者电力供应不可靠，这意味着在很多情况下传统的基于压缩机和电力供电的空气制冷系统需要较多花费才能运行，或者由于停电而无法运行。例如，亚洲大部分地区在建筑制冷方面用掉的能源比照明和取暖用掉能源的总和还多。
[0004]在北美和欧洲市场，夏季气温的上升导致大量的人开启传统的空气制冷单元，由于配电系统的需求不断增加，越来越常见的后果就是电力中断，丢下这些没有备用制冷设备的家庭和企业。炎热是全球性的问题。甚至在美国，热浪造成的人员死亡比其他自然灾害或天气遭遇造成人员死亡的总和还多。
[0005]另外，在许多情况下，电力供应是由燃煤发电厂或核电厂所产生的，而这些都涉及到环境和公共安全问题。
【发明内容】
[0006]本发明一方面提供一种与空气通气系统匹配的太阳能收集器，所述太阳能收集器可悬挂在窗户内侧(或墙壁和其他垂直定位面)，利用太阳的热能和/或辐射激发制冷机制或制冷单元，然后，制冷单元提供制冷/冷却。
[0007]本发明的一些方面，体现在几种不同配置上，包括太阳能收集器与空气通风系统匹配以利用太阳的热能和/或辐射激发制冷机制，然后产生流通的冷气。
[0008]因为存在不同类型的可用的收集器和通风系统，所以在本发明各实施方式的配置中可实现许多不同类型的制冷机制。
[0009]按照本申请的一方面，提供一种空气制冷系统，其包括制冷元件，用于在能量驱动下产生制冷;和太阳能收集元件，用于产生能量驱动制冷系统产生制冷，其中，制冷元件和太阳能收集元件其中至少之一适于被悬挂。
[0010]在一些实施方式中，所述制冷元件和所述太阳能收集元件结合形成一制冷单元。[0011 ]在一些实施方式中，所述制冷单元适于被悬挂。
[0012]在一些实施方式中，所述至少一制冷元件和太阳能收集元件其中至少之一适于被悬挂在窗户、墙壁或其他垂直定位面。
[0013]在一些实施方式中，太阳能收集元件是太阳能加热元件，所述能量为热能。
[0014]在一些实施方式中，所述能量为电能。
[0015]在一些实施方式中，所述制冷元件是通过由热能驱动的吸收冷却过程而产生制冷的吸收式制冷系统。
[0016]在一些实施方式中，所述吸收式制冷系统包括连续循环吸收制冷系统。
[0017]在一些实施方式中，所述吸收式制冷系统包括:锅炉，被配置为吸收太阳能加热元件产生的热能以使得制冷剂从制冷剂与吸收剂组成的溶液中蒸发;冷凝器，其功能性连接到所述锅炉并配置为使得来自冷凝器的液态制冷剂蒸发；以及吸收器，其功能性连接在蒸发器和锅炉之间，并配置为从蒸发器将蒸发的制冷剂吸收回制冷剂与吸收剂组成的溶液。
[0018]在一些实施方式中，所述太阳能加热元件包括至少一加热元件，其被配置为吸收太阳辐射并将太阳辐射转换为热能供应给吸收式制冷系统的锅炉。
[0019]在一些实施方式中，所述太阳能加热元件的至少一加热元件包括至少一加热棒，所述吸收式制冷系统的锅炉包括至少一循环管，所述循环管延伸穿过所述至少一加热棒的内部，使得所述制冷剂与吸收剂组成的溶液在加热棒中循环，进而加热所述溶液使得所述制冷剂从溶液中蒸发出来。
[0020]在一些实施方式中，所述加热棒包含围绕循环管的热流体。
[0021]在一些实施方式中，所述太阳能加热元件进一步包括热流体膨胀室，所述热流体膨胀室与所述加热棒流体连通以允许热流体的膨胀。
[0022]在一些实施方式中，所述吸收式制冷系统的锅炉进一步包括回流柱和渗流管，所述渗流管在循环管和回流柱之间流体连通，以使得吸收剂回流到回流柱而蒸发的制冷剂流向冷凝器。
[0023]在一些实施方式中，所述太阳能加热元件进一步包括太阳能聚光器，其被配置为将太阳辐射聚集到所述至少一加热棒。
[0024]在一些实施方式中，所述太阳能聚光器包括反射材料作为双面镜，使得所述太阳能聚光器从第一内侧观看时基本为透明而从第二外侧观看时则为反射的，以使得将太阳辐射基本反射到所述至少一加热棒。
[0025]在一些实施方式中，所述太阳能聚光器包括至少一槽形反射器以将太阳辐射聚集到所述至少一加热棒。
[0026]在一些实施方式中，每个加热棒被放置成与对应的一个槽形反射器的聚焦区长度方向基本平行的延伸。
[0027]在一些实施方式中，所述至少一个加热棒和所述至少一个槽形反射器在运行时被设置成基本水平或者基本垂直。
[0028]在一些实施方式中，所述至少一个槽形反射器具有椭圆或抛物线轮廓。
[0029]在一些实施方式中，所述至少一个槽形反射器包括一位于下方基本围绕聚焦点100度的抛物线曲线段和位于上方从101度渐变为180度的椭圆曲线段。
[0030]在一些实施方式中，所述至少一加热棒至少部分由太阳辐射吸收材料构成而将太阳辐射直接转化为热能供应给吸收式制冷系统的锅炉。
[0031]在一些实施方式中，所述电能用于给至少一电加热元件供电以产生热能供应给吸收式制冷系统的锅炉。
[0032]在一些实施方式中，所述电能用于给一风扇供电。
[0033]在一些实施方式中，所述太阳能加热元件的至少一加热元件包括吸收太阳辐射的太阳能收集板。
[0034]在一些实施方式中，所述吸收式制冷系统的锅炉包括至少一循环管，所述循环管延伸穿过所述太阳能收集板的内部，使得制冷剂和吸收剂组成的溶液在太阳内收集板内循环而加热溶液以使得制冷剂从溶液中蒸发。
[0035]在一些实施方式中，所述太阳能收集板包括至少一光伏电池，用于吸收太阳辐射并将太阳辐射转换为电能从而给至少一电加热元件供电而产生热能供应给吸收式制冷系统的锅炉。
[0036]在一些实施方式中，所示板被配置为在窗户上使用。
[0037]在一些实施方式中，所述板被配置为嵌入到物体的外墙，且所述空气制冷系统包括一个穿过所述外墙，并位于所述吸收式制冷系统和一个风扇两者之一与所述板之间的功能连接结构。
[0038]在一些实施方式中，所述至少一光伏电池至少半透明。
[0039]在一些实施方式中，所述吸收式制冷系统被配置为使得空气穿过所述吸收式制冷系统的至少一部分的蒸发器而被降温。
[0040]在一些实施方式中，制冷系统其进一步包括排气罩，所述排气罩部分覆盖至少所述蒸发器的一部分，并配置为将来自吸收式制冷系统并穿过所述蒸发器的冷却空气发散。[0041 ]在一些实施方式中，所述排气罩包括多个发散鳍片，其沿着蒸发器长度方向分布，所述多个发散鳍片用于引导经过蒸发器的空气的发散。
[0042]在一些实施方式中，所述多个发散鳍片位于所述排气罩内，每个发散鳍片的底部到排气罩内表面的距离大于其顶部到所述排气罩内表面的距离。
[0043]在一些实施方式中，所述吸收式制冷系统进一步包括至少一个风扇，其用于将空气从蒸发器移开。
[0044]在一些实施方式中，制冷系统进一步包括一个托盘，用于被排气罩引流的冷空气进行冷却的物体。
[0045]在一些实施方式中，所述托盘与所述排气罩通过铰链连接结合为一体，以使得所述托盘可上下翻转。制冷系统可包括或不包括用于将冷空气吹到托盘上的风扇。
[0046]在一些实施方式中，制冷系统进一步包括一仓盒用于承托被冷空气冷却的物体。
[0047]在一些实施方式中，制冷系统进一步包括至少一支撑元件，其用于支撑所述空气制冷系统至窗户、墙壁或者其他垂直定位面。
[0048]在一些实施方式中，所述制冷剂包括氨，所述吸收剂包括水。
[0049]在一些实施方式中，所述太阳能加热元件的至少一加热元件包括真空太阳能集热管。
[0050]在一些实施方式中，所述真空太阳能集热管包括导热棒和与所述导热棒功能性连接的导热延伸部，所述导热棒至少部分延伸穿过所述管子内部，所述导热棒和所述导热延伸部用于将来自管子的热量传递到所述锅炉。
[0051]在一些实施方式中，所述至少一导热棒和导热延伸部包括铜。
[0052]在一些实施方式中，所述制冷元件包括至少一热电元件。
[0053]在一些实施方式中，所述至少一热电元件包括至少一热电板。
[0054]在一些实施方式中，所述能量为电能。
[0055]在一些实施方式中，制冷系统进一步包括至少一风扇，用于将所述热电元件产生的制冷发散。
[0056]在一些实施方式中，所述太阳能收集元件包括太阳光电收集器。
[0057]在一些实施方式中，所述太阳光电收集器包括平板太阳光电收集器。
[0058]在一些实施方式中，所述至少一热电元件附着于所述太阳能收集元件。
[0059]在一些实施方式中，制冷系统进一步包括一外壳，所述外壳用于支撑所述至少一热电元件和所述至少一风扇。
[0000]在一些实施方式中，所述外壳包括至少一通风开口以使得空气流入外壳被所述热电元件冷却。
[0061]在一些实施方式中，所述至少一风扇设置为将冷却空气吹出所述外壳。
[0062]在一些实施方式中，所述热电元件包括冷端和热端，所述空气制冷系统进一步包括一个或者多个热传导体，所述热传导体被设置为将热能或者冷气从所述热电元件发散出去。
[0063]在一些实施方式中，所述空气制冷系统包括第一热传导体和第二热传导体，所述第一热传导体将热能从所述热电元件的热端发散出去，所述第二热传导体将冷气从所述热电元件的冷端发散出去。
[0064]在一些实施方式中，所述第一热传导体包括钢，所述第二热传导体包括铝。
[0065]在一些实施方式中，所述第一热传导体是实心块，所述第二热传导体包括多个鳍片。
[0066]在一些实施方式中，制冷系统进一步包括一垫片，其用于将所述第一热传导体和第二热传导体进行热隔离。
[0067]在一些实施方式中，所述垫片包括靠近或者紧靠所述第二热传导体的第一部分和至少部分围绕于所述第一热传导体的第二部分。
[0068]在一些实施方式中，所述垫片的第一部分包括硅胶，所述垫片的第二部分包括天然橡胶。
[0069]在一些实施方式中，进一步包括至少一热电元件和用于连接所述空气制冷系统至所述太阳能收集元件的结构。
[0070]在一些实施方式中，所述用于连接所述空气制冷系统至所述太阳能收集元件的结构为电线。
[0071]按照本申请的另一方面，提供一种热电制冷系统，包括热电制冷元件，其包括冷端和热端;至少一风扇;第一热传导体和第二热传导体，所述第一热传导体将热能从所述热电元件的热端发散出去，所述第二热传导体将冷气从所述热电元件的冷端发散出去；以及外壳，用于支撑所述至少一热电元件、所述风扇以及所述第一热传导体和第二热传导体。
[0072]在一些实施方式中，所示第一热传导体包括钢，所述第二热传导体包括铝。
[0073]在一些实施方式中，所述第一热传导体是实心块，所述第二热传导体包括多个鳍片。
[0074]在一些实施方式中，热电制冷系统进一步包括一垫片，所述垫片将所述第一热传导体和第二热传导体进行热隔离。
[0075]在一些实施方式中，所述至少一垫片包括靠近或者紧靠所述第二热传导体的第一部分和至少部分围绕于所述第一热传导体的第二部分。
[0076]在一些实施方式中，所述至少一垫片的第一部分包括硅胶，所述至少一垫片的第二部分包括天然橡胶。
[0077]根据对本发明以下实施方式的描述，对于本领域一般技术人员而言，本发明的其他一些方面和特征将是显而易见的。
【附图说明】
[0078]本发明的实施方式将结合相应图示进行进一步的细节描述，这些图示包括:
图1是一种不包括传统加热元件的传统吸收式制冷系统的非原件示意图；
图2是本发明一种实施方式的含有太阳能加热元件的吸收式制冷系统的局部示意图； 图3A是本发明一种实施方式的含有太阳能聚光器加热元件的制冷单元的侧视图；
图3B是图3A所不制冷单兀的后视图；
图4A是本发明一种实施方式的排气罩的正视图；
图4B是图4A所示排气罩的侧视图；
图5是本发明另一种实施方式的排气罩的侧视图；
图6是本发明一种实施方式的太阳能聚光器的侧视图；
图7是另一种实施方式中用于安装于窗户的制冷单元的透视图；
图8是图7所示制冷单元的冷凝器和回流柱的透视图；
图9是图7所示制冷单元的循环管和渗流管的透视图；
图10是图7所示制冷单元的吸收器和蒸发器的透视图；
图11是图7所示制冷单元的吸收剂槽的透视图；
图12是图7所示制冷单元的蒸气回流管的透视图；
图13是图7所示制冷单元的制冷棒的透视图；
图14是图7所示制冷单元的