太阳能保鲜装置在冷链宅配上的应用

张 冰，徐卫星，王 琳，卜文静，李沛霞（河南牧业经济学院能源与动力工程学院，河南郑州，450011）



太阳能保鲜装置在冷链宅配上的应用

张 冰，徐卫星，王 琳，卜文静，李沛霞
（河南牧业经济学院能源与动力工程学院，河南郑州，450011）

摘要：随着国民经济的发展，我国对食品储藏保鲜技术提出了更高的要求，本论文着手于“最后一公里”落地宅配，通过太阳能制冷保鲜装置的开发，探索一种新的食品配送模式，实现从生产源头到家用冰箱的“门到门”的无缝链接，直接省略了终端实体购买的中间环节，极大提升了冷链食品的可获得性。

关键词：太阳能利用；半导体制冷；冷链宅配；磁场保鲜

0 引言

近年来，随着国民经济的快速发展、人民生活水平的提高，消费者对蔬菜、水果、肉制品、海鲜等水产品的质量要求也越来越高，这些对目前的食品贮藏保鲜技术也提出了更高的要求。消费者现在非常重视购买新鲜的食品，然后新鲜食品背后，是食品冷冻和保鲜等很多环节的冷链物流。所谓的冷链物流指冷藏冷冻类食品在生产、贮藏运输、销售，到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下，以保证食品质量的一项系统工程。

“冷链宅配”就是从源头直接与消费者对接的冷链配送方式。在整个配送链条中，尤其是最后一公里配送中发挥着极其重要的能量。在国内，由于用户需求的分散性、需求规模不大、缺乏国家扶持政策、缺乏行业统一标准等问题制约着“冷链宅配”行业的整体发展水平。

1 太阳能利用技术

太阳能作为一种安全可再生的绿色能源，具备免费、清洁、无污染等特征，成为低碳经济生活的首选.我国的太阳能资源比较丰富且分布范围较广，太阳能光伏发电的市场发展潜力很大。与此同时我国位于北半球， 年日照时数大于2200h占了2/3的地区，现在太阳能光伏发电技术已经非常成熟了，具可持续发展特征，是非常理想的可再生能源技术之一。

“十二五”时期我国太阳能发电将进入多元化、大规模应用阶段。积极的推广太阳能发伏应用，探索研究光伏发电、智能微电网等系统的协调发展，分布式太阳能光伏发电建立技术和管理上的支撑体系。截止到2015年，我国太阳能发电累计容量达1000万千瓦左右。

2 太阳能制冷技术

伴随社会的发展和居民生活条件提高，制冷设备的能耗给能源和环境带来了很大的压力。节能环保的小型化太阳能制冷设备的开发就显得尤其必要。实现太阳能制冷主要有三条途径：一是太阳能光电转换，以电制冷；二是太阳能光热转换，以热制冷；三是太阳能半导体制冷。到目前为止，科研工作者在太阳能制冷领域已经进行了大量的研究探索工作，也提出了多种不同的制冷方式，很多都取得了一定的进展。中国科学院广州能源研究所一直致力于太阳能空调的研究和应用，已经有十几年的历史。1987年的时候就和香港理工大学合作，在深圳建成了我国第一座太阳能空调热水综合处理系统。另外，华南理工大学、西安交通大学、北京航空航天大学等在太阳能吸附式制冷技术方面的研究也取得了一定成果。虽然目前利用太阳能驱动从而实现制冷这门技术已有很多应用，但仍然处于初步的应用和实验阶段。

3 本论文探索的新的食品配送模式

根据不同的食品类别及保鲜需求，实现从生产源头到家用冰箱的“门到门”无缝冷链。主要有3种模式：

（1）保鲜装置直接在食品源头即投入使用，贯穿之后的市场输配、销售等整个环节，直到消费者手中。采用传统的冷藏车配送方式，不仅多品种多温区的问题难以解决，而且途中的频繁开关门问题，势必将会对车中产品温度产生影响。

（2）在食品输配环节开始使用保鲜装置。由于生产企业在源头到食品冷库出仓之前基本没有中间环节而始终处于保鲜状态，从配送机构的输运阶段开始采取食品的保鲜措施。

（3）仅在销售末端到家用冰箱这一过程应用太阳能保鲜装置，可以大大降低配送企业的经济成本。消费者作为主体，形成续接，实现完整冷链宅配。

4 太阳能保鲜装置采用技术方案

太阳能储能部分，半导体制冷部分，余热发电磁场保鲜部分、电子控制系统及外设。太阳能储能部分包括折叠式太阳电池板，两组互补性电池。外设包括提供照明、充电等输出及外接市电充电输入。

（1）万向头结合式太阳能折叠板，既便捷携带又可以随意调节其辐射角度，最大限度保证了电池板的吸收集热面积。

（2）两组互补性电池保障足够的电力供应，设计上采用的对称放置形式，保证携带平衡性，在充放电设计上采用智能化电源管理手段。

（3）基于帕尔帖原理效应，制冷部分采用半导体制冷设计。半导体制冷片可以直接利用直流电源，减少逆变电量损失。

（4）余热发电及磁场保鲜部分

基于帕尔贴效应的逆效应——塞贝克效应，将散热片的余热进行回收实现温差发电，输出的电量加载到线圈，保鲜箱的内部形成独立稳定磁场环境，打破了食品原来的生物磁场特性，需要保鲜的食品进入生命特征的缓慢休眠期，减缓食品内部水分子活性，维护食物水分平衡，起到了辅助的保鲜效果。

（5）电路控制管理部分：

电源控制模块采用智能化电源管理。光伏板吸收室外的太阳能，转化为直流电能，同时对电池组进行充电。

（6）外接温度显示屏和温度调节器。

通过电子调节，温度可以在-1℃---5℃之间设置，能满足肉制品、果蔬类、粮食等不同的冰温保鲜制冷要求。

（7）提供输入和输出外设接口。

在紧急情况下可以输出电压提供LED照明或手机充电；连续阴雨的天气情况下，由外网市电通过输入接口提供充电。

5 结论

本论文通过探索一种新的食品配送模式，实现从生产源头到家用冰箱的“门到门”无缝冷链，完成完整的冷链宅配。通过本论文的研究，结合市场考察、行业分析，建立电商时代食品安全保鲜和节能环保技术完好结合的商业模式。

（1）独特的余热发电及保鲜设计，降低食品磁场波动，使需要保鲜的食品进入生命特征的缓慢休眠期，抑制水分流失，一定程度上保持了原有的营养成分和色泽风味，起到了辅助的保鲜效果。

（2）合理的太阳能电池板结构设计，既可以方便携带又可以随意调节其辐射角度，最大限度保证了电池板的吸收集热面积。

（3）两组互补性电池保障足够的电力供应，设计上采用的对称放置形式，保证携带平衡性，在充放电设计上采用智能化电源管理手段。

参考文献

［1］李戟洪，马伟斌.我国首座大型太阳能空调系统［J］制冷学报1999（2）：25-30

［2］张小松，彭东根，殷勇高.太阳能溶液除湿制冷技术的研究进展［J］东南大学学报（自然科学版） 2008，38（6）：1126-1131

［3］最近五年光伏发电产业的年均增长率超过30%［J］电器工厂设计 2005

基金项目：

河南省科技攻关项目（152102210319）

河南省教育厅科学技术研究重点项目（ 16A480002）

The application of solar energy preservation device in cold chain delivery.

Zhang Bing，Xu Weixing，Wang Lin，Bu Wenjing，Li Peixia
（Henan Institute of animal husbandry and economics，School of energy and power engineering，Zhengzhou 450011，Henan）

Abstract：With the development of the national economy，The food storage preservation technology put forward higher requirements，the paper embarked on the “last kilometer”Delivery floor，through the development of solar cooling preservation equipment，explore a new food distribution model to achieve Sources from the production to the domestic refrigerator “door to door”seamless link directly to omit the end entity to purchase intermediate links，greatly improved the availability of food cold chain.

Keywords：Solar energy；semiconductor refrigeration；field fresh cold；chain Delivery