太阳能制冷系统的制作方法_4

文档序号:9925136阅读:来源:国知局
续流向吸收线圈。制冷棒721中的冷凝的液态氨可能是寒冷的。
[0148]图14是油加热室712的透视图。本实施方式中的油加热室712内部容积为140立方英寸。在本实施方式中,油加热室712装入油作为热流体,被太阳能加热。油加热室712的加热棒708具有椭圆形状的截面,该椭圆形状具有的宽度(与图中棒的长轴同水平并垂直于长轴)大于它的高度(图中垂直的)。热流体膨胀室710余加热棒708有流体连通。热流体膨胀室710包括顶端1402和底端1404。热流体膨胀室710的底端1404与加热棒708的水平宽度匹配,而热流体膨胀室710产生锥形变化至更窄的顶端1402。热流体膨胀室710的顶端1402包括一个顶部开口 1406,底端1404包括一个底部开口 1408。顶部开口 1406和底部开口 1408被配置用于允许回流柱718和渗流管728进出热流体膨胀室710。本实施方式中的油加热室712容积为140立方英寸。
[0149]图15是淡液回流管730的透视图。淡液回流管730是一根管子,其内径约为0.188英寸,内部容积约为0.18立方英寸,长度约为6.5英寸。
[0150]图16是排气管724的透视图,也称为冷凝器排气管。本实施方式中的冷凝器排气管724是一根管子,内径约为0.188英寸,内部容积约为0.32立方英寸,长度约为7.5英寸。
[0151]图17是冷凝器排出管717的透视图,其为一根管子,内径约为0.188英寸,内部容积约为0.76立方英寸,长度约为30.56英寸。
[0152]图18是图7制冷单元700的后侧透视图。在图18中,油加热室712的加热棒708可见于太阳能聚光器706。循环管726和渗流管728以点画线的形式在油加热室712和回流柱718中示出。如图所示,循环管726在靠近热流体膨胀室710底端1404处脱离回流柱718,形成一个几乎纵深延伸加热棒708整个长度的大循环1802,之后再重新进入回流柱718。循环管726垂直延伸形成渗流管728。渗流管728和回流柱718向上从热流体膨胀室710的顶部开口 1406穿出。循环管726从循环1802另一端再次进入回流柱718之后,先向下延伸而后随回流柱718一起从热流体膨胀室710的底部开口 1408穿出。在图18中还描绘了吸盘1804和1806,在本实施方式中,吸盘可用于将制冷单元700固定在窗户上。在其他实施方式中,制冷系统也可以适于悬挂在墙壁等垂直面上。
[0153]图19是图7所示制冷单元700包括上述聚光器加热元件702、吸收式制冷系统704和排气罩760的正视图。如图19所不,排气罩760包括护罩762、导流鳍片764和风扇766,其分别与图4A中所描述的护罩362、导流鳍片364和风扇366相似。制冷棒721穿过排气罩为导流鳍片764降温,从而使得导流鳍片764周围的空气降温。风扇766可用于促进导流鳍片764上的待冷却的空气产生循环。空气可从排气罩760输出,方式类似于图3A,图3B,图4A和图4B中所示的排气罩360。
[0154]图20是图7所示制冷单元700包括上述聚光器加热元件702、吸收式制冷系统704和排气罩760的侧视图。
[0155]在图2、图3A、图3B和图7所示实施方式中,太阳能加热元件包括水平放置的加热棒236/336。其他实施方式则包括垂直放置的太阳能加热元件。包括垂直放置太阳能加热元件的制冷系统的例子将结合图21进行阐述。
[0156]图21是本发明另一种实施方式的制冷单元2100的透视图。图21所示的制冷单元2100包括吸收式制冷系统2152和太阳能加热元件2154。
[0157]图21所示吸收式制冷系统2152包括功能性连接以在锅炉2132底部被加热时运行吸收冷却过程的吸收剂槽2104、锅炉2132、冷凝器2114、蒸发器2120和吸收器2128。
[0158]太阳能加热元件2154包括垂直放置的的太阳能聚光器2150和一个真空太阳能集热管2136,真空太阳能集热管2136以与垂直放置的太阳能聚光器2150的聚焦区长度方向基本平行的方式放置。在本实施方式中,真空太阳能集热管2136包括至少一个导热棒(图未示),其至少部分的穿过管子的内部。导热棒功能性连接至一个导热延伸部(图未示),导热延伸部的端部到锅炉2132的底部2140以加热富氨溶液。在本实施例中,导热棒和导热延伸部分别由铜制成,当然其他导热材料(例如其他金属)也是可以的。在本例子中,铜棒和铜延伸部将热能带到位于锅炉2132底部2140的水/氨混合物的底部。在该示例的实施方式中,使用真空太阳能集热管2136代替加热棒或加热容器内的热流体。在这种情况下,省略了上述的这类容器。因此,在该变形方式中,吸收式制冷系统2152的锅炉2132不包括图2、图3A和图3B中所描述的循环管、加热棒和热流体膨胀室2140。
[0159]运行时,制冷单元2100与制冷单元300的运行方式相似,太阳辐射被垂直放置的太阳能聚光器2150反射聚集至垂直放置的真空太阳能集热管2136(而不是充满流体的棒),继而转化为热能用以驱动吸收式制冷系统2152的吸收-制冷过程。
[0160]真空太阳能集热管,比如如图21中描绘的垂直放置式真空太阳能集热管2136,与图3A和图3B中描绘的水平放置式加热棒336构造明显不同,但却与图3A和图3B中的加热棒在收集和传导热能以激励吸收的过程中扮演了相同的角色。如此,在某些实施方式中,可使用一个或者多个真空太阳能集热管代替充满溶液的棒,正如充满溶液的棒在图21所示系统中可替代一样。真空太阳能集热管在具有太阳能的情况下能迅速加热使得系统能快速产生制冷。
[0161]充满溶液的加热棒也可以像图21所示真空太阳能集热管2136那样垂直放置。
[0162]在图3A、图3B、图7和图21所示的实施方式中,太阳能加热元件354、702和2154包括单一放置的加热棒或者真空太阳能集热管用于吸收具有单一槽的太阳能聚光器反射来的太阳辐射。更概括的说,以太阳能聚光器为基础的加热元件包括至少一个加热棒和至少一个用于向所述至少一个加热棒聚集太阳辐射的槽状的反射器。
[0163]具有多槽的太阳能聚光器的例子如图22和图23所示。图22是本发明一种实施方式的多槽水平太阳能聚光器2250的侧视图,图23是本发明另一种实施方式的多槽垂直太阳能聚光器2350的透视图。
[0164]图22所示的多槽水平太阳能聚光器2250包括5个反射槽2251a、2251b、2251c、2251d和225 Ie。如图所示,每个反射槽被设置成向对应的水平加热棒2236a、2236b、2236c、2236d和2236e反射聚焦太阳辐射。真空太阳能集热管可替代所述的加热棒2236a、2236b、2236c、2236d和2236e,或者与上述加热棒一起使用。类似的,多槽垂直太阳能聚光器2350包括3个反射槽2351a、2351b和2351c,其中每个反射槽用于向对应的垂直加热棒和/或真空管(图23未示)反射和聚集太阳辐射。图23也展示了支撑元件2370如何与多槽垂直太阳能聚光器2350相结合以实现其安装或悬挂于窗户、墙壁或其他垂直面的。
[0165]尽管上述实施方式以水平放置或者垂直放置为特点描述了太阳能加热元件,本发明的各种实施方式不应局限于此种放置/定位方式。例如,本发明的实施方式也可以包括水平和垂直组合形式的太阳能加热元件和/或以居间角度倾斜放置的太阳能加热元件。
[0166]另外,虽然以上参照图2-图23描述了基于太阳能聚光器和加热棒的太阳能加热元件的多种实施方式,单本发明实施方式不应限于基于太阳能聚光器的加热元件。例如,本发明的一些实施方式利用其它形式的热能收集,比如太阳能集热板(例如平板)来产生驱动吸收式制冷系统的热能。
[0167]—种利用平板太阳光电收集器作为加热元件基础的空气制冷系统将结合附图24A-24C进彳丁描述。
[0168]图24A、24B和24C分别提供了本发明另一种实施方式具有平板太阳能收集加热元件2454的制冷单元2400的后视图、正视图和侧视图。太阳能收集加热元件可以设置成不是平板的。制冷单元2400包括吸收式制冷系统2452,其与图3B和图7中所示的吸收式制冷系统352和704类似。但是,在本实施方式中,吸收式制冷系统2452的锅炉包括循环管2436,且循环管2436以线圈的形式在平板太阳能收集加热元件2454内延伸。制冷单元2400也包括支撑元件2470,用于将制冷单元安装到窗户2472。如前所述,这里描述的制冷系统也可适于悬挂在诸如墙壁等其他垂直面上。
[0169]运行时,制冷剂和吸收剂的富溶液通过循环管2436在平板太阳能收集加热元件2454内循环。平板太阳能收集加热元件2454吸收照射到其外表面的太阳辐射2473,将其转化为可被循环管2436内循环的制冷剂与吸收剂组成的富溶液吸收的热能。按照这种方式,平板太阳能收集加热元件2454产生的热能被用于驱动吸收式制冷系统2452的吸收冷却过程。
[0170]图24A-24C所示的平板太阳能收集加热元件2454,其利用了太阳辐射到热能的直接转化以驱动吸收冷却过程。然而,在一些实施方式中,作为溶液在平板太阳光电收集器内循环而吸收热量的替代方案,平板太阳光电收集器可以包括多个光伏电池以吸收太阳辐射并转化为电能,以此给制冷与元件供电使其直接产生制冷。在一些实施方式中,光伏电池可以至少为半透明的,从而平板太阳光电收集器可以安装或悬挂在窗户上而完全不用阻挡窗户的穿过窗户的视线。
[0171]在一些实施方式中,平板太阳能收集加热元件(例如,图24A-24C所示的平板太阳能收集加热元件2454)可被配置为嵌入某个结构的外墙(例如公寓、建筑物等图中未示出的结构)ο吸收式制冷系统(例如,图24A -24C所示的吸收式制冷系统2452)可包括一个从吸收式制冷系统到平板太阳能收集加热元件并穿过外墙的功能连接。如此,吸收式制冷系统可置于室内而平板太阳能收集加热元件可被置于室外。例如,电线或者电缆可用于穿过墙壁而连接平板太阳能收集加热元件与吸收式制冷系统。其他由平板太阳能收集加热元件供电的元件(例如风扇)也可以与其电连接。
[0172]在一些实施方式中,系统的制冷元件包括热电制冷系统。热电制冷系统可以包括一个或者多个热地元件(例如热点板)。
[0173]在一些实施方式中,太阳能收集元件产生的能量可以是电能。比如,使用光伏电池可以将太阳辐射转换成电能用以驱动制冷系统。然而,实施方式并不仅限于平板或者光伏电池的设置,其他可产生电能的太阳能收集器件也能采用。
[0174]图25A、25B和25C描述了本发明的另一种实施方式。图25A是一个可悬挂于窗户、墙壁或者其他垂直面的制冷单元2500的侧视图。制冷单元2500包括平板太能能收集器2550,其包括多个光伏电池2510(如图25B和25C所示),其利用太阳光2574的能力产生电能,以使得制冷机制或系统2552运行。在其他实施方式中,光伏收集板没有必要是平的。组合的制冷机制2552由提供制冷的热电元件2585、热传导元件2586、风扇2566和可选的备用电池2580组成。各种传统的业界常见的热电制冷元件都可以用于图25A所示的热电元件2585。热传导元件2586被设置在热电元件2585的冷端以将热电元件2585的制冷发散开。本实施方式的风扇2566被设置为紧靠热传导元件2586,以将被热传导元件2586冷却的空气发散出去。并非所有的实施方式中都需要风扇和/或热传导元件。
[0175]制冷单元2500也包括支撑元件2570,用于将制冷单元2500安装或悬挂到窗户或其他垂直面上。组合的制冷机制2552可被移除或者可借由延长的电线与平板太阳光电收集器2550的连接而在其他区域运行。
[0176]图25B是图25A所示制冷单元从安装制冷单元的窗户外面看到的正视图。光伏电池2510可以是任何适于产生能驱动热电元件2585的足够电量的光伏电池。热电元件2585可以是可通过热电性能产生制冷的任意合适元件。
[0177]图25C是图25A和25B所示制冷单元2500从安装制冷单元的窗户所在室内看到的后视图。
[0178]图26是另一种实施方式的可安装或悬挂于窗户(或其他垂直面)的制冷单元2600的侧视图。制冷单元2600包括一个用于产生制冷的热电制冷系统2602和太阳能收集器上的多个光伏电池(图未示),在本实施方式中,太阳能收集器尤其可以是平板太阳光电收集器2604。平板太阳光电收集器2604与图25A-25C所示的平板太阳光电收集器2550功能作用相似。再次说明,也可以是采用非平板式收集器。平板太阳光电收集器2604包括第一表面2605和与第一表面2605相对的第二表面2606。光伏电池将太阳能转换为电能以驱动热电制冷系统2602。热电制冷系统2602包括热电元件2607。热电元件2607附着于平板太阳光电收集器2604的第一表面2605。制冷单元2600也包括风扇2608,用于发散被热电制冷元件2602冷却的空气2609。在本实施方式中,热电制冷元件2607是一个热电板,比如珀耳贴(Peltier)板(帕尔贴),其包括冷端2610和热端2612。风扇2606附着于热电制冷元件2607的冷端2610。如此,被冷端2610冷却的空气2609可被风扇2606分散开。
[0179]在本实施方式中,平板太阳光电收集器2
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