周忠飛

摘 要：傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑會對環(huán)境造成一定的危害，不利于環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，為了更好的解決家庭制冷需求，可以利用和收集太陽能及半導(dǎo)體制冷原理，對于實現(xiàn)新型的家用制冷裝置來說十分重要。本文通過設(shè)計家用太陽能制冷裝置，具有良好的制冷效果，實現(xiàn)我國的節(jié)能減排要求。

關(guān)鍵詞：家用；制冷裝置；設(shè)計

太陽能是公認(rèn)的最安全、最理想的綠色替代能源，具備安全、無污染、能量大等優(yōu)點。

當(dāng)前，為了解決家用制冷的應(yīng)用問題以及日益突出的能源問題，研究發(fā)現(xiàn)采用半導(dǎo)體制冷原理和太陽能結(jié)合，可以實現(xiàn)新穎的家用太陽能制冷裝置，具體設(shè)計如下：

1 家用太陽能制冷裝置構(gòu)成

就目前來看，常見的太陽能制冷原理主要有兩種：

①光—電轉(zhuǎn)換，通過電力實現(xiàn)常規(guī)壓縮式制冷；

②實現(xiàn)光—熱轉(zhuǎn)換，通過熱冷制冷[1]。

方法①較為簡單，但是其造價為方法②的3-4倍，所以當(dāng)前太陽能空調(diào)系統(tǒng)依舊采用方法②，這也是本設(shè)計沿用的主要方法。

本文家用太陽能制冷裝置設(shè)計的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，利用太陽能電池板收集太陽能，并且將其轉(zhuǎn)換為電能，并且傳輸于能源控制模塊，該模塊收集的電能可以滿足本設(shè)計裝置的需要，并且傳輸于制冷裝置或者儲能裝置。本制冷裝置設(shè)計主要應(yīng)用的是鋰電池儲能裝置，利用能源調(diào)節(jié)模塊輸出電能[2]，并且利用其熱端和冷端實現(xiàn)制熱和制冷要求。由于在半導(dǎo)體制冷芯片工作過程中能夠利用電流強度和電流放線實現(xiàn)制熱端和制冷端護(hù)短以及調(diào)節(jié)制熱量和制冷量，滿足用戶的制熱和制冷需求[3]。能量調(diào)節(jié)主要通過ARM9微處理器實現(xiàn)，其次，無線信號接收模塊能夠接收遙控及溫度設(shè)定的數(shù)據(jù)，與遙控器協(xié)調(diào)工作。從無線接收模塊處為ARM9微處理器提供用戶設(shè)定參數(shù)，然后根據(jù)制冷裝置的工作狀態(tài)，對能源調(diào)節(jié)模塊予以有效控制，最后，在LCD顯示屏中顯示實時工作狀態(tài)。

本設(shè)計采用的太陽能電池板，型號為2C22194，特征為8組，8組太陽能電池板將會一起為家用太陽能制冷裝置供電。半導(dǎo)體制冷芯片的型號為TEC1-12730，且具備輸入電流方向改變的功能，任意切換制冷和制熱。微控制器為型號是INTERPXA270的ARM9微處理器，可以和無線接收模塊、LCD顯示屏、能源調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行連接。發(fā)射無線控制數(shù)據(jù)及指令將會被無線接收模塊接收。利用LCD顯示屏可以顯示出家用太陽能制冷裝置的實時工作狀態(tài)和參數(shù)。型號為1602LCD的LCD顯示屏能夠顯示出制冷裝置實時工作狀態(tài)和工作模式。無線接收模塊的型號是XPF-JS103，可以實現(xiàn)多種編碼類型高頻接收電路，并且接收用戶發(fā)射的數(shù)據(jù)及遙控指令。遙控器型號為K-100E，屬于較為常見的空調(diào)遙控器，能夠可以發(fā)常見控制數(shù)據(jù)及命令，對空調(diào)進(jìn)行控制。

2 制冷裝置設(shè)計的工作原理

啟動太陽能裝置之后，應(yīng)用太陽能電池板對太陽能進(jìn)行戶外采集，根據(jù)熱能原理將其轉(zhuǎn)化為電能，并且傳送給能源調(diào)節(jié)模塊，該模塊控制制冷裝置的微處理器，并且結(jié)合實際需要能源量及工作狀態(tài)，判斷是否將電能輸送于充電電池。假如制冷裝置的電量需求不高，則可以酌情將電能輸入鋰電池模塊，對其予以充電。一旦當(dāng)前制冷裝置的能量需求高于當(dāng)前電池板所采集的電能，則要利用鋰電池提高電流量，保證制冷裝置工所需的電能始終處于充盈狀態(tài)。

本設(shè)計中半導(dǎo)體制冷裝置主要裝置有風(fēng)扇和半導(dǎo)體制冷芯片，并且在其芯片熱端和冷端均裝置風(fēng)扇，對裝置的熱量和冷量予以快速傳導(dǎo)。半導(dǎo)體制冷芯片能夠控制電流輸入量，進(jìn)而對制熱制冷功率予以控制，更改電流輸入方向轉(zhuǎn)換制熱端和制冷端。所以，半導(dǎo)體制冷芯片工作時能夠有效控制電流的方向和大小，進(jìn)而實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出功率和動態(tài)轉(zhuǎn)換冷熱端的功能。

本設(shè)計制冷裝置的控制用ARM9微處理器實現(xiàn)，ARM9微處理器能夠連接無線接收模塊，通過接受用戶遙控器發(fā)出的數(shù)據(jù)和指令，對家用太陽能制冷裝置進(jìn)行控制。與此同時，ARM9微處理器能夠?qū)⒅评溲b置的實時工作狀態(tài)和用戶控制信息在LCD顯示屏中予以顯示。

3 性能分析

本太陽能家用制冷裝置設(shè)計與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比而言，具有如下幾方面難度優(yōu)勢：

①本設(shè)計采用了先進(jìn)的半導(dǎo)體制冷技術(shù)，因此轉(zhuǎn)換制熱和制冷過程非常便捷靈活，其次。工作過程中不會產(chǎn)生大量的噪音，而且不會對周邊生活環(huán)境造成污染。

②本設(shè)計的能源主要采用太陽能，且沒有外部輸入電能，所以，利用太陽能板收集的電能便可以滿足家用制冷裝置的工作，并且將多余的電能予以儲存、充電，是如今極其節(jié)能環(huán)保的家用制冷裝置。

4 總結(jié)

總而言之，家用太陽能制冷裝置有著十分光明的發(fā)展前景，而且隨著人們對節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的重視，這種以太陽能為能源基礎(chǔ)的制冷裝置將會備受青睞。為合理解決家庭制冷需求，應(yīng)當(dāng)多多采用環(huán)保、清潔的綠色能源，保證人與自然之間的和諧。

參考文獻(xiàn)：

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

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[3]王偉，王鵬程，白寶，等.家用太陽能熱電聯(lián)供系統(tǒng)運行模式研究[J].制冷與空調(diào)，2013（5）：522-526.