太陽能保鮮裝置在冷鏈宅配上的應(yīng)用

張 冰，徐衛(wèi)星，王 琳，卜文靜，李沛霞（河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院，河南鄭州，450011）

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太陽能保鮮裝置在冷鏈宅配上的應(yīng)用

張 冰，徐衛(wèi)星，王 琳，卜文靜，李沛霞
（河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院，河南鄭州，450011）

摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對食品儲(chǔ)藏保鮮技術(shù)提出了更高的要求，本論文著手于“最后一公里”落地宅配，通過太陽能制冷保鮮裝置的開發(fā)，探索一種新的食品配送模式，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)源頭到家用冰箱的“門到門”的無縫鏈接，直接省略了終端實(shí)體購買的中間環(huán)節(jié)，極大提升了冷鏈?zhǔn)称返目色@得性。

關(guān)鍵詞：太陽能利用；半導(dǎo)體制冷；冷鏈宅配；磁場保鮮

0 引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人民生活水平的提高，消費(fèi)者對蔬菜、水果、肉制品、海鮮等水產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高，這些對目前的食品貯藏保鮮技術(shù)也提出了更高的要求。消費(fèi)者現(xiàn)在非常重視購買新鮮的食品，然后新鮮食品背后，是食品冷凍和保鮮等很多環(huán)節(jié)的冷鏈物流。所謂的冷鏈物流指冷藏冷凍類食品在生產(chǎn)、貯藏運(yùn)輸、銷售，到消費(fèi)前的各個(gè)環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證食品質(zhì)量的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。

“冷鏈宅配”就是從源頭直接與消費(fèi)者對接的冷鏈配送方式。在整個(gè)配送鏈條中，尤其是最后一公里配送中發(fā)揮著極其重要的能量。在國內(nèi)，由于用戶需求的分散性、需求規(guī)模不大、缺乏國家扶持政策、缺乏行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問題制約著“冷鏈宅配”行業(yè)的整體發(fā)展水平。

1 太陽能利用技術(shù)

太陽能作為一種安全可再生的綠色能源，具備免費(fèi)、清潔、無污染等特征，成為低碳經(jīng)濟(jì)生活的首選.我國的太陽能資源比較豐富且分布范圍較廣，太陽能光伏發(fā)電的市場發(fā)展?jié)摿艽?。與此同時(shí)我國位于北半球， 年日照時(shí)數(shù)大于2200h占了2/3的地區(qū)，現(xiàn)在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)非常成熟了，具可持續(xù)發(fā)展特征，是非常理想的可再生能源技術(shù)之一。

“十二五”時(shí)期我國太陽能發(fā)電將進(jìn)入多元化、大規(guī)模應(yīng)用階段。積極的推廣太陽能發(fā)伏應(yīng)用，探索研究光伏發(fā)電、智能微電網(wǎng)等系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，分布式太陽能光伏發(fā)電建立技術(shù)和管理上的支撐體系。截止到2015年，我國太陽能發(fā)電累計(jì)容量達(dá)1000萬千瓦左右。

2 太陽能制冷技術(shù)

伴隨社會(huì)的發(fā)展和居民生活條件提高，制冷設(shè)備的能耗給能源和環(huán)境帶來了很大的壓力。節(jié)能環(huán)保的小型化太陽能制冷設(shè)備的開發(fā)就顯得尤其必要。實(shí)現(xiàn)太陽能制冷主要有三條途徑：一是太陽能光電轉(zhuǎn)換，以電制冷；二是太陽能光熱轉(zhuǎn)換，以熱制冷；三是太陽能半導(dǎo)體制冷。到目前為止，科研工作者在太陽能制冷領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究探索工作，也提出了多種不同的制冷方式，很多都取得了一定的進(jìn)展。中國科學(xué)院廣州能源研究所一直致力于太陽能空調(diào)的研究和應(yīng)用，已經(jīng)有十幾年的歷史。1987年的時(shí)候就和香港理工大學(xué)合作，在深圳建成了我國第一座太陽能空調(diào)熱水綜合處理系統(tǒng)。另外，華南理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等在太陽能吸附式制冷技術(shù)方面的研究也取得了一定成果。雖然目前利用太陽能驅(qū)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)制冷這門技術(shù)已有很多應(yīng)用，但仍然處于初步的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)階段。

3 本論文探索的新的食品配送模式

根據(jù)不同的食品類別及保鮮需求，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)源頭到家用冰箱的“門到門”無縫冷鏈。主要有3種模式：

（1）保鮮裝置直接在食品源頭即投入使用，貫穿之后的市場輸配、銷售等整個(gè)環(huán)節(jié)，直到消費(fèi)者手中。采用傳統(tǒng)的冷藏車配送方式，不僅多品種多溫區(qū)的問題難以解決，而且途中的頻繁開關(guān)門問題，勢必將會(huì)對車中產(chǎn)品溫度產(chǎn)生影響。

（2）在食品輸配環(huán)節(jié)開始使用保鮮裝置。由于生產(chǎn)企業(yè)在源頭到食品冷庫出倉之前基本沒有中間環(huán)節(jié)而始終處于保鮮狀態(tài)，從配送機(jī)構(gòu)的輸運(yùn)階段開始采取食品的保鮮措施。

（3）僅在銷售末端到家用冰箱這一過程應(yīng)用太陽能保鮮裝置，可以大大降低配送企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本。消費(fèi)者作為主體，形成續(xù)接，實(shí)現(xiàn)完整冷鏈宅配。

4 太陽能保鮮裝置采用技術(shù)方案

太陽能儲(chǔ)能部分，半導(dǎo)體制冷部分，余熱發(fā)電磁場保鮮部分、電子控制系統(tǒng)及外設(shè)。太陽能儲(chǔ)能部分包括折疊式太陽電池板，兩組互補(bǔ)性電池。外設(shè)包括提供照明、充電等輸出及外接市電充電輸入。

（1）萬向頭結(jié)合式太陽能折疊板，既便捷攜帶又可以隨意調(diào)節(jié)其輻射角度，最大限度保證了電池板的吸收集熱面積。

（2）兩組互補(bǔ)性電池保障足夠的電力供應(yīng)，設(shè)計(jì)上采用的對稱放置形式，保證攜帶平衡性，在充放電設(shè)計(jì)上采用智能化電源管理手段。

（3）基于帕爾帖原理效應(yīng)，制冷部分采用半導(dǎo)體制冷設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體制冷片可以直接利用直流電源，減少逆變電量損失。

（4）余熱發(fā)電及磁場保鮮部分

基于帕爾貼效應(yīng)的逆效應(yīng)——塞貝克效應(yīng)，將散熱片的余熱進(jìn)行回收實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電，輸出的電量加載到線圈，保鮮箱的內(nèi)部形成獨(dú)立穩(wěn)定磁場環(huán)境，打破了食品原來的生物磁場特性，需要保鮮的食品進(jìn)入生命特征的緩慢休眠期，減緩食品內(nèi)部水分子活性，維護(hù)食物水分平衡，起到了輔助的保鮮效果。

（5）電路控制管理部分：

電源控制模塊采用智能化電源管理。光伏板吸收室外的太陽能，轉(zhuǎn)化為直流電能，同時(shí)對電池組進(jìn)行充電。

（6）外接溫度顯示屏和溫度調(diào)節(jié)器。

通過電子調(diào)節(jié)，溫度可以在-1℃---5℃之間設(shè)置，能滿足肉制品、果蔬類、糧食等不同的冰溫保鮮制冷要求。

（7）提供輸入和輸出外設(shè)接口。

在緊急情況下可以輸出電壓提供LED照明或手機(jī)充電；連續(xù)陰雨的天氣情況下，由外網(wǎng)市電通過輸入接口提供充電。

5 結(jié)論

本論文通過探索一種新的食品配送模式，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)源頭到家用冰箱的“門到門”無縫冷鏈，完成完整的冷鏈宅配。通過本論文的研究，結(jié)合市場考察、行業(yè)分析，建立電商時(shí)代食品安全保鮮和節(jié)能環(huán)保技術(shù)完好結(jié)合的商業(yè)模式。

（1）獨(dú)特的余熱發(fā)電及保鮮設(shè)計(jì)，降低食品磁場波動(dòng)，使需要保鮮的食品進(jìn)入生命特征的緩慢休眠期，抑制水分流失，一定程度上保持了原有的營養(yǎng)成分和色澤風(fēng)味，起到了輔助的保鮮效果。

（2）合理的太陽能電池板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既可以方便攜帶又可以隨意調(diào)節(jié)其輻射角度，最大限度保證了電池板的吸收集熱面積。

（3）兩組互補(bǔ)性電池保障足夠的電力供應(yīng)，設(shè)計(jì)上采用的對稱放置形式，保證攜帶平衡性，在充放電設(shè)計(jì)上采用智能化電源管理手段。

參考文獻(xiàn)

［1］李戟洪，馬偉斌.我國首座大型太陽能空調(diào)系統(tǒng)［J］制冷學(xué)報(bào)1999（2）：25-30

［2］張小松，彭東根，殷勇高.太陽能溶液除濕制冷技術(shù)的研究進(jìn)展［J］東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 2008，38（6）：1126-1131

［3］最近五年光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的年均增長率超過30%［J］電器工廠設(shè)計(jì) 2005

基金項(xiàng)目：

河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（152102210319）

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)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 “l(fā)ast 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