家用太阳能制冷装置设计与实现

2016-03-16 12:19周忠飞
关键词:家用设计

周忠飞

摘 要:传统空调系统中的制冷剂会对环境造成一定的危害,不利于环境的保护和可持续发展,为了更好的解决家庭制冷需求,可以利用和收集太阳能及半导体制冷原理,对于实现新型的家用制冷装置来说十分重要。本文通过设计家用太阳能制冷装置,具有良好的制冷效果,实现我国的节能减排要求。

关键词:家用;制冷装置;设计

太阳能是公认的最安全、最理想的绿色替代能源,具备安全、无污染、能量大等优点。

当前,为了解决家用制冷的应用问题以及日益突出的能源问题,研究发现采用半导体制冷原理和太阳能结合,可以实现新颖的家用太阳能制冷装置,具体设计如下:

1 家用太阳能制冷装置构成

就目前来看,常见的太阳能制冷原理主要有两种:

①光—电转换,通过电力实现常规压缩式制冷;

②实现光—热转换,通过热冷制冷[1]。

方法①较为简单,但是其造价为方法②的3-4倍,所以当前太阳能空调系统依旧采用方法②,这也是本设计沿用的主要方法。

本文家用太阳能制冷装置设计的结构图如图1所示,利用太阳能电池板收集太阳能,并且将其转换为电能,并且传输于能源控制模块,该模块收集的电能可以满足本设计装置的需要,并且传输于制冷装置或者储能装置。本制冷装置设计主要应用的是锂电池储能装置,利用能源调节模块输出电能[2],并且利用其热端和冷端实现制热和制冷要求。由于在半导体制冷芯片工作过程中能够利用电流强度和电流放线实现制热端和制冷端护短以及调节制热量和制冷量,满足用户的制热和制冷需求[3]。能量调节主要通过ARM9微处理器实现,其次,无线信号接收模块能够接收遥控及温度设定的数据,与遥控器协调工作。从无线接收模块处为ARM9微处理器提供用户设定参数,然后根据制冷装置的工作状态,对能源调节模块予以有效控制,最后,在LCD显示屏中显示实时工作状态。

本设计采用的太阳能电池板,型号为2C22194,特征为8组,8组太阳能电池板将会一起为家用太阳能制冷装置供电。半导体制冷芯片的型号为TEC1-12730,且具备输入电流方向改变的功能,任意切换制冷和制热。微控制器为型号是INTERPXA270的ARM9微处理器,可以和无线接收模块、LCD显示屏、能源调节模块进行连接。发射无线控制数据及指令将会被无线接收模块接收。利用LCD显示屏可以显示出家用太阳能制冷装置的实时工作状态和参数。型号为1602LCD的LCD显示屏能够显示出制冷装置实时工作状态和工作模式。无线接收模块的型号是XPF-JS103,可以实现多种编码类型高频接收电路,并且接收用户发射的数据及遥控指令。遥控器型号为K-100E,属于较为常见的空调遥控器,能够可以发常见控制数据及命令,对空调进行控制。

2 制冷装置设计的工作原理

启动太阳能装置之后,应用太阳能电池板对太阳能进行户外采集,根据热能原理将其转化为电能,并且传送给能源调节模块,该模块控制制冷装置的微处理器,并且结合实际需要能源量及工作状态,判断是否将电能输送于充电电池。假如制冷装置的电量需求不高,则可以酌情将电能输入锂电池模块,对其予以充电。一旦当前制冷装置的能量需求高于当前电池板所采集的电能,则要利用锂电池提高电流量,保证制冷装置工所需的电能始终处于充盈状态。

本设计中半导体制冷装置主要装置有风扇和半导体制冷芯片,并且在其芯片热端和冷端均装置风扇,对装置的热量和冷量予以快速传导。半导体制冷芯片能够控制电流输入量,进而对制热制冷功率予以控制,更改电流输入方向转换制热端和制冷端。所以,半导体制冷芯片工作时能够有效控制电流的方向和大小,进而实现调节输出功率和动态转换冷热端的功能。

本设计制冷装置的控制用ARM9微处理器实现,ARM9微处理器能够连接无线接收模块,通过接受用户遥控器发出的数据和指令,对家用太阳能制冷装置进行控制。与此同时,ARM9微处理器能够将制冷装置的实时工作状态和用户控制信息在LCD显示屏中予以显示。

3 性能分析

本太阳能家用制冷装置设计与传统空调系统相比而言,具有如下几方面难度优势:

①本设计采用了先进的半导体制冷技术,因此转换制热和制冷过程非常便捷灵活,其次。工作过程中不会产生大量的噪音,而且不会对周边生活环境造成污染。

②本设计的能源主要采用太阳能,且没有外部输入电能,所以,利用太阳能板收集的电能便可以满足家用制冷装置的工作,并且将多余的电能予以储存、充电,是如今极其节能环保的家用制冷装置。

4 总结

总而言之,家用太阳能制冷装置有着十分光明的发展前景,而且随着人们对节能环保和可持续发展的重视,这种以太阳能为能源基础的制冷装置将会备受青睐。为合理解决家庭制冷需求,应当多多采用环保、清洁的绿色能源,保证人与自然之间的和谐。

参考文献:

[1]杨帆,以明,刘静静,等.家用太阳能制冷系统设计Design of Home-

Based Solar Refrigeration System[J].Sustainable Energy,2012,02.

[2]代彦军.基于中温的高效太阳能制冷装置及应用示范[J].中国科技成果,2015(2):9-10.

[3]王伟,王鹏程,白宝,等.家用太阳能热电联供系统运行模式研究[J].制冷与空调,2013(5):522-526.

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