本發明涉及一種制冷裝置及方法，具體涉及一種分布式制冷裝置及方法。
背景技術：
在生產生活過程中，低溫有助于食品的保鮮及一些物品的儲存，因此一些基于這些目的的制冷裝置也得到越來越多的應用。冰箱、冷柜等制冷裝置作為一種整體式冷藏、冷凍裝置，在生活、生產和科研等方面均有廣泛的用途。這一類制冷裝置主要有電動機驅動壓縮式、電磁振蕩壓縮機式、吸收式、半導體式、磁性制冷式等。這五種裝置大都需要依賴于電網提供電力，這在對電網帶來很大的用電壓力的同時，也會因電網“限電”“停電”等問題影響其穩定運行。另外，由于制冷裝置依托于固定的電力網絡，其使用范圍局限于某一固定區域，這使得設備在移動過程中有很大的不便，針對一些電網未能達到的區域諸如邊疆、荒島等，制冷裝置也都得不到穩定便捷的使用。
燃料電池技術是一種新型發電技術，該技術可以將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能，具有高效、無污染、無噪聲、可靠性高、模塊化、對負載變化可以快速響應等顯著優點，被認為是解決能源危機的終極方案。基于上述優點，燃料電池技術在分布式能源技術中也得到了越來越多的應用。
但是，在燃料電池運行過程中，其長時間工作會產生大量熱量，其生成產物未能得到有效處理，這些問題一直影響基于燃料電池的分布式能源裝置的高效穩定運行。因此，一種更加節能環保高效穩定的冷凍冷藏的裝置亟待出現。
技術實現要素：
針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種持續穩定、高效節能、環境友好、功能豐富的分布式制冷裝置及方法，通過燃料電池獲得穩定的電能和并通過冷凝產物對燃料電池進行有效地冷卻；在運行過程中，裝置所需全部電能均由燃料電池提供，同時其冷藏室內的冷凝產物可以對燃料電池進行有效地冷卻。
為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：
本發明包括冰箱本體以及設置在冰箱本體上的冷凍蒸發器、冷凍室、冷藏蒸發器、接水盤、冷藏室、冷凝器、壓縮機和水蒸發盤；其中壓縮機工質出口與冷凝器相連，壓縮機工質出口還與冷凍蒸發器、冷藏蒸發器相連，工質經冷藏蒸發器后通過水蒸發盤與壓縮機工質入口相連；
在冰箱本體上還安裝有燃料電池堆，在燃料電池堆內還設置有入口與接水盤相連通的電堆冷卻管路，燃料電池堆的陰極室出口及電堆冷卻管路的出口與水蒸發盤相連。
所述的冷凍蒸發器采用鋁合金復合板式蒸發器、蛇形盤管式蒸發器、光管盤式蒸發器、單側翅片式蒸發器或翅片管式蒸發器。
所述的冷凍室為壓力容器，采用不銹鋼保溫箱、承壓保溫箱或玻璃鋼保溫箱。
所述的冷藏蒸發器采用鋁合金復合板式蒸發器、蛇形盤管式蒸發器、光管盤式蒸發器、單側翅片式蒸發器或翅片管式蒸發器。
所述的冷藏室為壓力容器，采用不銹鋼保溫箱、承壓保溫箱或玻璃鋼保溫箱。
所述冷凝器應是空氣冷卻式冷凝器應是百葉窗式冷凝器、鋼絲盤管式冷凝器、內藏式冷凝器和翅片式冷凝器。
所述燃料電池電堆的陰極、陽極室分別與氧化劑儲存罐和燃料儲存罐相連，燃料電池堆的陽極室出口與燃料儲存罐相連所述的氧化劑儲存罐和燃料儲存罐均采用壓力容器。
所述燃料電池電堆的陰極室與空氣循環泵或制氧設備相連；所述燃料電池電堆的陽極室與外接燃料供給管路相連。
所述的壓縮機采用電動機驅動壓縮式設備、電磁振蕩壓縮機式設備、吸收式設備、半導體式設備或磁性制冷式設備。
本發明的分布式制冷方法包括以下步驟：
步驟S100：電堆放電和工質壓縮預冷：將氧化劑儲存罐中的氧化劑、燃料儲存罐中的燃料分別通入燃料電池電堆的陰極、陽極使燃料電池電堆放電，陰極產物流入水蒸發盤通過水蒸發對工質進行預冷，陽極產物回流至燃料儲存罐；同時燃料電池放電使壓縮機做功使裝置中的循環工質流動換熱；
步驟S200：電堆供電和工質循環：燃料電池電堆工作產生的電能提供給壓縮機；循環工質經壓縮后送到冷凝器內，冷凝成液體后經毛細管節流依次進入冰箱內冷凍蒸發器和冷藏蒸發器；循環工質流入水蒸發盤通過水蒸發進行預冷，并再次流入壓縮機循環做功；
步驟S300：冷卻燃料電池電堆：冷藏室中的冷凝水通過接水盤收集后流入電堆冷卻回路與陰極排出的水匯合流入水蒸發盤，通過水的蒸發對循環工質進行預冷。
本發明以燃料電池作為主要電力來源的獨立制冷裝置，通過燃料電池電堆提供穩定充足的電力供壓縮機做功實現冷卻功能，同時運行過程中的冷凝產物可以用來冷卻燃料電池電堆以保障其高效穩定運行。燃料電池電堆輸出電壓可根據需要選擇性輸出，外部獨立于電網且內部協同互補運行，使用燃料電池作為電源結構，輸出獨立清潔的電能，實現穩定冷凍、冷藏，另外，燃料電池所消耗的燃料和氧化劑簡單易得，產物清潔無污染，使裝置運行成本降低且工作產物環境友好。
本發明利用裝置內的冷凝產物冷卻燃料電池、預冷循環工質，冷藏室內的冷凝水用來冷卻燃料電池電堆以保證電堆的穩定高效運行，同時冷凝水流入水蒸發盤通過自身蒸發對循環工質進行預冷，進一步地提升了整個裝置的性能；充分利用燃料電池產物，利用燃料電池電堆產生的熱水對水蒸發盤補充水分，以促進循環工質更有效地預冷，整個產物利用過程節能環保。
附圖說明
圖1是本發明實施例提供的一種分布式制冷裝置結構示意圖。
圖中，1-冷凍蒸發器，2-冷凍室，3-冷藏蒸發器，4-接水盤，5-冷藏室，6-冷凝器，7-燃料電池電堆，8-電堆冷卻管路，9-燃料儲存罐，10-氧化劑儲存罐，11-壓縮機，12-水蒸發盤。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
參見圖1，本發明包括冰箱本體以及設置在冰箱本體上的冷凍蒸發器1、冷凍室2、冷藏蒸發器3、接水盤4、冷藏室5、冷凝器6、壓縮機11和水蒸發盤12；其中壓縮機11工質出口與冷凝器6相連，壓縮機11工質出口還與冷凍蒸發器1、冷藏蒸發器3相連，工質經冷藏蒸發器3后通過水蒸發盤12與壓縮機11工質入口相連；
其中冷凍蒸發器1采用鋁合金復合板式蒸發器、蛇形盤管式蒸發器、光管盤式蒸發器、單側翅片式蒸發器或翅片管式蒸發器；冷凍室2為壓力容器，采用不銹鋼保溫箱、承壓保溫箱或玻璃鋼保溫箱；冷藏蒸發器3采用鋁合金復合板式蒸發器、蛇形盤管式蒸發器、光管盤式蒸發器、單側翅片式蒸發器或翅片管式蒸發器；冷藏室5為壓力容器，采用不銹鋼保溫箱、承壓保溫箱或玻璃鋼保溫箱；冷凝器6應是空氣冷卻式冷凝器應是百葉窗式冷凝器、鋼絲盤管式冷凝器、內藏式冷凝器和翅片式冷凝器；壓縮機11采用電動機驅動壓縮式設備、電磁振蕩壓縮機式設備、吸收式設備、半導體式設備或磁性制冷式設備；
在冰箱本體上還安裝有燃料電池堆7以及與燃料電池堆7的陰極室、陽極室相連的氧化劑儲存罐10、燃料儲存罐9，在燃料電池堆7內還設置有入口與接水盤4相連通的電堆冷卻管路8，燃料電池堆的陰極室出口及電堆冷卻管路8的出口與水蒸發盤12相連，燃料電池堆的陽極室出口與燃料儲存罐9相連。其中燃料電池電堆7的陰極、陽極室分別與氧化劑儲存罐9和燃料儲存罐10相連，氧化劑儲存罐2和燃料儲存罐3均采用壓力容器；燃料電池電堆7的陰極室還可以與空氣循環泵或制氧設備相連；燃料電池電堆7的陽極室還可以與外接燃料供給管路相連。。
本發明的分布式制冷方法包括以下步驟：
步驟S100：電堆放電和工質壓縮預冷：將氧化劑儲存罐10中的氧化劑、燃料儲存罐9中的燃料分別通入燃料電池電堆7的陰極、陽極使燃料電池電堆7放電，陰極產物流入水蒸發盤12通過水蒸發對工質進行預冷，陽極產物回流至燃料儲存罐9；同時燃料電池7放電使壓縮機11做功使裝置中的循環工質流動換熱；
步驟S200：電堆供電和工質循環：燃料電池電堆7工作產生的電能提供給壓縮機11；循環工質經壓縮后送到冷凝器6內，冷凝成液體后經毛細管節流依次進入冰箱內冷凍蒸發器1和冷藏蒸發器3；循環工質流入水蒸發盤12通過水蒸發進行預冷，并再次流入壓縮機11循環做功；
步驟S300：冷卻燃料電池電堆：冷藏室3中的冷凝水通過接水盤4收集后流入電堆冷卻回路8與陰極排出的水匯合流入水蒸發盤12，通過水的蒸發對循環工質進行預冷。
本發明以燃料電池作為電源裝置，輸出清潔穩定的電能，并對自身進行有效地冷卻，保證裝置實現高效穩定的冷凍冷藏功能；裝置在運行過程中，裝置的冷凝產物可以對燃料電池進行有效的冷卻，同時電池的工作產物和裝置的冷凝產物可以對循環工質進行有效地預冷。本發明實施例提供的一種分布式制冷裝置具有能量密度高、不受地理條件限制、清潔穩定、高效節能、環境友好、功能豐富、符合分布式能源裝置要求等優點。