湖南信息科学职学院科研计划项目申请书1.doc

项 目 类 别 教育教学 湘信科院编号 应用技术 √ 湖南信息科学职业学院科研计划项目 申 请 书 项目名称：基于太阳能技术（太阳能半导体冰箱） 负 责 人：王湘林 所在部门：电子 联系电话 湖南信息科学职业学院科研处制 2009年 一、基本情况 项目 名称 太阳能蓄能二、立项依据（选题意义及校内外同类项目现状分析） 　中国每年都有上千万台冰箱进入市场，冰箱在给人民生活带来便利的同时，也消耗了大量的电力资源。据统计，目前中国冰箱保有量为1.3亿台，家用冰箱的城市普及率已超过90%，农村普及率也已超过16%，其年用电量达6000亿度，占居民总用电量的25%～45%。同时，目前中国仍以煤为主要资源进行电力生产，生产过程中会排放出大量的二氧化碳和其他有害气体。在常规能源日渐耗尽和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下，推广太阳能冰箱可以使有害气体的排放量得到大幅削减，有利于减轻对大气的污染，并将推动国内能源的可持续利用。该项目研究的意义在于能够成功的运用半导体所具有的理论优势，成功的解决，冷源的制冷和热源的能量散失，实现制冷半导体式冰箱的制冷温度降到0℃以下实现冷冻的目的 　　太阳能制冷技术的现状 　　太阳能制冷是太阳能利用的一个重要方面，人们在这一领域已经进行了大量研究。目前，实现太阳能制冷主要有两种形式：一种是光电转换制冷，实际上是太阳能发电的一种应用，先实现光电转换，再利用太阳能电池驱动冰箱的压缩式制冷系统；另一种是太阳能光热转换制冷，其研究方向主要包括太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷射式制冷。 　　1.吸收式制冷系统。自蒸发器出来的低压蒸气进入吸收器，被吸收剂强烈吸收，吸收过程中放出的热量被冷却水带走，形成的浓溶液由泵送入发生器中，被热源加热后蒸发，产生高压蒸气，进入冷凝器冷却，而稀溶液减压回流到吸收器，完成一个循环。 　　2.吸附式制冷系统。工作过程由热解吸和冷却吸附组成，基本循环过程是利用太阳能或者其他热源，使吸附剂和吸附质形成的混合物(或络合物)在吸附器中发生解吸，放出高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，冷凝出来的制冷剂液体由节流阀进入蒸发器。制冷剂蒸发时吸收热量，产生制冷效果，蒸发出来的制冷剂气体进入吸附发生器，被吸附后形成新的混合物(或络合物)，从而完成一次吸附制冷循环过程。 　　3.喷射式制冷系统。制冷剂在换热器中吸热后汽化、增压，产生饱和蒸气，蒸气进入喷射器，经过喷嘴高速喷出膨胀，在喷嘴附近产生真空，将蒸发器中的低压蒸气吸入喷射器，经过喷射器出来的混合气体进入冷凝器放热、凝结，然后冷凝液的一部分通过节流阀进入蒸发器吸收热量后汽化，这部分工质完成的循环是制冷循环。 　　光电转换制冷原理简单，容易实现，但其太阳能电池成本较高；而光热转换制冷虽然技术要求高，但成本低廉。吸收式制冷技术出现的最早，技术相对成熟，目前太阳能溴化锂吸收式制冷机已广泛应用在大型空调领域，但是吸收式制冷系统庞大，运行复杂，并且制冷剂存在易结晶、腐蚀性强、蒸发温度只能在0℃以上等缺点，同时其工作压力高，具有一定危险性。在喷射式制冷技术中，循环泵是唯一的运行部件，系统设置比较简单、运行稳定、可靠性高，但喷射制冷效果较低。鉴于此，目前太阳能用于冰箱技术的实现途径主要是太阳能光电转换制冷技术和太阳能吸附制冷技术。 　　太阳能光电制冷冰箱技术 　　太阳能光电制冷冰箱主要包括太阳能光伏冰箱和太阳能半导体冰箱。太阳能光伏冰箱是在普通传统压缩式冰箱基础上研制成的，由太阳电池、控制器、蓄电池和冰箱等部件组成。由于太阳能光伏冰箱的内部结构与传统冰箱相同，只是供电装置改为太阳能电池，因此实现起来相对简单。 　　国外文献报道显示，很多实验结果表明，把传统交流冰箱改制成适用于光伏太阳能系统的直流冰箱后，各部件可以正常运行，冰箱可以正常工作。而在国内，针对太阳能光电制冷冰箱的研究也不少，并有一定进展。《太阳能学报》2007年报道了刘群生等对一种光伏直流冰箱系统运行性能的研究结果，该系统的唯一动力源为太阳能，采用直流压缩机，系统中配有蓄电池。实验结果表明：该冰箱冷冻室的最低温度可达-16℃，冷藏室可达0~10℃，在25℃的环境温度下工作时，运转率为48%。早在1997年，黄福林就将新型全数字式SPWM调制方式应用在太阳光电制冷冰箱的变频电路，并实现了冰箱温度的自动控制。 　　在太阳能半导体冰箱的研究方面，甘肃自然能源研究所邹今平及罗斌等，都曾撰文介绍太阳能电池驱动的半导体制冷冰箱系统的基本结构，建立了太阳能电池驱动的半导体冰箱的理论模型，并对系统性能进行了数值模拟，分析了太阳辐射强度和环境风速变化对太阳能半导体制冷系统性能的影响。 　　太阳能吸附制冷冰箱技术 　　21世纪90年代，中国已经开始对