CN104653418A - 太阳能采集蓄热*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能采集蓄热***，将太阳能采集后的热能与蓄热器进行交换，再将其进行利用。本发明采用流体换热形式，由太阳能真空管或平板采集器件、换热器件、蓄热材料及壳体组成，蓄热材料装入到壳体内，采集器件设置在壳体外部，换热器件设置在采集器件与装有蓄热材料的壳体之间进行换热，将太阳能采集的热能直接的通过换热器进行储存。本发明通过设置换热器件实现了太阳能的大规模的采集和热能的交换，将现有的太阳能真空管或平板采集***通过设置换热器件并增蓄热材料的部分的换热面积，这样可以增大对蓄热材料的换热以及蓄热能力，实现了太阳能的大规模采集和利用。

Description

太阳能采集蓄热***
技术领域
本发明涉及热能利用，特别是利用太阳能热采集***的蓄热利用以及大规模跨季利用。
背景技术
现有的太阳能发电主要有光伏和光热两种，光伏发电需要硅或其他特殊材料进行发电，光热发电有太阳能低温、槽式、塔式和蝶式。热电主要是大规模的发电，缺乏小规模、家庭化、低成本化的热发电***，同时现有的太阳能真空集热管以及平板主要应用于太阳能热水器。
太阳能低温热利用主要是热水及供暖等利用，也可以用于制冷，但是基本上是属于当天当季使用，也是主要以家庭及小规模的使用为主，主要原因在于其存储和采集能力有限，因而无法大规模、跨季节使用。
如果实现跨季节使用，首先需要完善蓄热器，蓄热器是对热能进行储存的设备，现有的蓄热器为蒸汽型和液体蓄热器；
在工业节能领域，将余热进行回收并储存，通常采用相变技术进行蓄热，在低温领域采用蓄冰技术实现蓄热；
在太阳能领域，采用熔融盐蓄热，虽然熔融盐可以实现高温的储存，但是由于其需要从固态转变为液体，因而需要热能将其加热，同时熔融盐的毒性、经济型、安全性也存在问题，因而熔融盐蓄热的使用受到限制。
在太阳能领域，也采用空气或其他气体进行蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。
蓄能电站采用电能进行储存，特别是风电及光伏组成的电能，由于其无法实现储存，因而不得不大量的抛弃，造成大量的浪费。如果采用热能进行储存，需要具备大功率的存储能力的储存器。
如何实现太阳能采集和蓄热有机的结合，并适合于大规模的跨季节的使用，这是为太阳能跨季节的使用，急需解决的问题。
依靠现有的真空管或平板采集***，现有技术主要是针对每天使用的热水应用，即使其储存也是采用水作为介质，无法实现大规模的跨季节使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能采集蓄热***，可以实现大规模、低成本、高效率、跨季节的使用，本发明采用太阳能热采集***，采用非跟踪型的太阳能***，将太阳能采集后的热能与蓄热器进行交换，再将其进行利用。
本发明采用流体换热形式，由太阳能真空管或平板采集器件、换热器件、蓄热材料及壳体组成，蓄热材料装入到壳体内，采集器件设置在壳体外部，换热器件设置在采集器件与装有蓄热材料的壳体之间进行换热，将太阳能采集的热能直接的通过换热器进行储存。本发明通过设置换热器件实现了太阳能的大规模的采集和热能的交换，将现有的太阳能真空管或平板采集***通过设置换热器件并增蓄热材料的部分的换热面积，这样可以增大对蓄热材料的换热以及蓄热能力，实现了太阳能的大规模采集和利用。
太阳能采集建设成为一个墙体的结构，从而可以提供一种适合于大规模的采集以及储存***，将太阳能低温采集部分设置在墙体的一侧，腔体内部设置有蓄热材料，从而实现热能的采集与储存一体化；
本发明通过墙体结构的采集与储存，可以实现大规模的采集和存储，特别是可以实现跨季节的采集和使用。
本发明的还提供一种具备移动功能的蓄热器，可以通过太阳能墙体进行采集，后与蓄热器进行交换后将蓄热器进行移动，到一个需要热能的区域，然后再进行利用。
 
具体发明内容如下：
太阳能采集蓄热*** ，包括太阳能采集器件，蓄热材料，采集器件，保温材料，壳体等，其特征是：
由采集器件、换热器件、蓄热材料及壳体组成，蓄热材料装入到壳体内，采集器件设置在壳体外部，换热器件设置在采集器件与装有蓄热材料的壳体之间进行换热；
包含至少一个真空管或平板的低温太阳能采集器件，采集器件可以将太阳能转换为热能；设置有一个换热器件将采集器件采集的热能进行换热，换热器件由闭环回路管道、提供动力装置、流体、流体箱组成，流体在提供动力装置驱动下可以在管道内闭环流动，闭环回路管道流经采集器件并、壳体并与蓄热材料进行换热，从而实现热能的传递和交换，换热器件的一部分设置与采集器件进行换热，另外一部分与蓄热材料进行换热，换热器件一部分设置在采集器件内，其余部分设置在采集器件外，采集器件外部的换热器件的换热面积大于采集器件内部的换热面积，采集器件外部的换热器直接与蓄热材料进行接触，并与蓄热材料进行换热；
蓄热材料将热能进行储存，用于不同规模的太阳能储存或跨季节的储存。
所述的换热器为下了一种或多其混合：
A、每个采集器件设置有一个换热器件；
B、多个采集器件设置有一个换热器件，换热器件的管道为至少含有一个闭环回路的管道，管道上设置有一个动力装置和流体箱，管道内部从一个采集器件进入到另外一个采集器件内，采集器件之间进行不串联连接，从流体采集器件流出后，进入与蓄热材料进行连接的管道，实现与蓄热材料进行换热；
C、多个采集器件设置有一个换热器件，每个采集器件上设置有进口和出口管道，闭环回路的管道由两组总进口管道与总出口管道相互连通构成，一组为采集器件总进口与出口管道，另一组为蓄热材料总进口与出口管道，采集器件总进口管道与每一个设置在采集器件的进口管道相连通，并使得流体可以进入到采集器件内部，采集器件的总出口管道与每一个设置在采集器件的出口管道相连通，流体经采集器件总出口管道进入到蓄热材料总进口管道，并与蓄热材料换热后从蓄热材料总出口管道流出，再流通进入采集器件总进口管道，从而实现换热循环，流体箱内的流体在提供动力装置的驱动下完成流体循环。
所述的采集器件选择自下列一种或多种：
A、真空管采集***；
B、平板采集***；
C、热管真空管采集***；
D、热管平板采集***；
E、CPC真空管采集***；
F、CPC热管采集***。
所述的蓄热材料，包括显热蓄热材料、潜热蓄热、相变蓄热材料、化学蓄热材料中的一种或多种。
显热蓄热材料，包括水、导热油、钢渣、铁渣、尾矿（包括矿厂选矿所剩余的矿砂），固体粒块、混凝土；所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在额度沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状。
所述的流体采用下列一种或者多种：
A、液体：包括水、导热油、熔融盐、液态金属；
B、气体；
C、等离子体；
D、超临界流体。
所述的蓄热材料被设置在一个容器或一个建筑墙体内，容器或墙体延南北方向或东西方向建设，对于按照南北方向建设的墙体，其太阳能低温采集***设置在墙体的东面或者西面，以及东面和西面；对于东西方向建设的墙体，其太阳能低温采集***设置在墙体的南面。
保温材料选择些列一种或多种：纳米微珠、硅微粉、真空层、聚氨酯、聚苯、珍珠岩、玻璃纤维、保温水泥的太阳能采集蓄热*** 或多种。
所述的管道由金属、非金属或者其复合管道组成，在管道上与蓄热材料接触部分或在管道的采集器件内的部分设置有翅片，在采集器件内的管道的壳体表面涂有太阳能转换涂层，可以将太阳能转换为热能。
蓄热材料装入到壳体内，壳体外设置有保温材料。
 
采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果：
1、                           本发明实现大规模跨季度的太阳能低温热利用；
2、                           本发明可以有效地使用低温采集***，实现了热能的采集及储存，又实现了热能的跨季节使用。
本发明可以应用于太阳能低温热利用等多种应用。
附图说明
图1是混合连接太阳能采集蓄热***示意图；
图2是并联太阳能采集蓄热***示意图；
图3是串联太阳能采集蓄热***示意图。
 
图中标号含义：
1：壳体，2：流体箱，3：动力装置，4：蓄热材料，5：平板集热器 6：太阳能低温采集***，7：真空管集热器，8：太阳能涂层，9：采集器件总进口管道，10：采集器件总进口管道，11：蓄热材料总进口管道，12：蓄热材料总出口管道，13：采集器件总出口管道出口，14：采集器件总进口管进口，15：蓄热材料总进口管进口，16：蓄热材料总出口管出口,17：土地，18：蓄热材料部分管道。
具体实施方式
实施例1、混合连接太阳能采集蓄热***
图1所示包含壳体1，壳体1被设置地面的区域内，在壳体1内设置有蓄热材料4；包含至少一组太阳能平板采集***5以及一组真空管采集部分7，设置有换热器件，流体箱体3以及动力装置2，太阳能采集***5,7的流体管道串联进行连接，然后进入到蓄热材料总进口管道11进入到壳体，流体通过一个并联的管道与蓄热材料进行换热，完成换热后从蓄热材料总出口管道12中流出，太阳能采集器件5进行连接，实现热能的交换；太阳能采集***6中的管道上设置有太阳能涂层8，太阳能经涂层8转换为热能，热能经换热器件流体的循环，将热能传递给蓄热器，实现太阳能的采集和储存。
 
实施例2并联太阳能采集蓄热***
图2所示为建筑一体化的太阳能采集蓄热***，壳体设置在9层的建筑物南侧，壳体与建筑物同样的高度，太阳能采集***由7层太阳能真空管采集***组成，设置有两组进口管道与出口管道，一组为采集器件总进口9与总出口10管道，另一组为蓄热材料总进口11与总出口12管道，采集器件总进口9管道与多个设置在采集器件内部的管道相连接，并使得流体可以进入到采集器件内部的管道，采集器件的出口管道与采集器件总出口10管道连接，后经采集器件出口管道总出口13进入到蓄热材料总进口管道进口15，蓄热材料总进口管道11将流体通过设置在蓄热材料总进口管道11进入到蓄热材料总出口管道12，再通过蓄热材料总出口管道出口16进入到采集器件总进口管道的进口14，从而实现换热循环，流体箱2内的流体在动力装置3的驱动下完成流体循环。
 
实施例3串联太阳能采集蓄热***
图3所示为太阳能采集器件6设置在地面，壳体及蓄热材料设置在地面以下爱，壳体1内设置有蓄热材料4；包含至少二组太阳能平板采集***5，太阳能采集部分5设置地表以上；
设置有换热器件将太阳能采集器件与蓄热材料进行换热，在地面上设置有流体箱2以及提供动力装置3，流体在动力提供装置3的驱动下在换热器件管道内流动，从太阳能平板采集***5中将流体加热，被加热的流体从太阳能平板采集***中流出后进入到壳体1中，再通过设置在蓄热材料壳体中的管道完成与蓄热材料的换热，管道在蓄热材料中的面积大于在太阳能平板中的面积，保证可以对大体积的蓄热材料进行换热，换热器件管道为一个串联的闭合回路管道，流体可以在循环管道内流动。
 
    根据本发明的原理及结构，可以设计其他的实施案例，只要符合本发明的原理及结构，都属于本发明的实施。

Claims (10)

1.太阳能采集蓄热*** ，包括太阳能采集器件，蓄热材料，采集器件，保温材料，壳体等，其特征是：
由采集器件、换热器件、蓄热材料及壳体组成，蓄热材料装入到壳体内，采集器件设置在壳体外部，换热器件设置在采集器件与装有蓄热材料的壳体之间进行换热；
包含至少一个真空管或平板的低温太阳能采集器件，采集器件可以将太阳能转换为热能；设置有一个换热器件将采集器件采集的热能进行换热，换热器件由闭环回路管道、提供动力装置、流体、流体箱组成，流体在提供动力装置驱动下可以在管道内闭环流动，闭环回路管道流经采集器件并、壳体并与蓄热材料进行换热，从而实现热能的传递和交换，换热器件的一部分设置与采集器件进行换热，另外一部分与蓄热材料进行换热，换热器件一部分设置在采集器件内，其余部分设置在采集器件外，采集器件外部的换热器件的换热面积大于采集器件内部的换热面积，采集器件外部的换热器直接与蓄热材料进行接触，并与蓄热材料进行换热；
蓄热材料将热能进行储存，用于不同规模的太阳能储存或跨季节的储存。
2.根据权利要求1所述的太阳能采集蓄热*** ，其特征是：所述的换热器件为下列一种或多种混合：
A、每个采集器件设置有一个换热器件；
B、多个采集器件设置有一个换热器件，换热器件的管道为至少含有一个闭环回路的管道，管道上设置有一个提供动力装置和流体箱，管道内部从一个采集器件进入到另外一个采集器件内，采集器件之间进行不串联连接，从流体采集器件流出后，进入与蓄热材料进行连接的管道，实现与蓄热材料进行换热；
C、多个采集器件设置有一个换热器件，每个采集器件上设置有进口和出口管道，闭环回路的管道由两组总进口管道与总出口管道相互连通构成，一组为采集器件总进口与总出口管道，另一组为蓄热材料总进口与总出口管道，采集器件总进口管道与每一个设置在采集器件的进口管道相连通，并使得流体可以进入到采集器件内部，采集器件的总出口管道与每一个设置在采集器件的出口管道相连通，流体经采集器件总出口管道进入到蓄热材料总进口管道，并与蓄热材料换热后从蓄热材料总出口管道流出，再流通进入采集器件总进口管道，从而实现换热循环，流体箱内的流体在提供动力装置的驱动下完成流体循环。
3.根据权利要求1所述的太阳能采集蓄热*** ，其特征是：所述的采集器件选择自下列一种或多种：
A、真空管采集***；
B、平板采集***；
C、热管真空管采集***；
D、热管平板采集***；
E、CPC真空管采集***；
F、CPC热管采集***。
4.根据权利要求1所述的太阳能采集蓄热*** ，其特征是：所述的蓄热材料，包括显热蓄热材料、潜热蓄热、相变蓄热材料、化学蓄热材料中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的太阳能采集蓄热*** ，其特征是：显热蓄热材料，包括水、导热油、钢渣、铁渣、尾矿、固体粒块、混凝土；所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在额度沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状。
6.根据权利要求1所述的太阳能采集蓄热*** ，其特征是：所述的流体采用下列一种或者多种：
A、液体：包括水、导热油、熔融盐、液态金属；
B、气体；
C、等离子体；
D、超临界流体。
7.根据权利要求1所述的太阳能采集蓄热*** ，其特征是：所述的蓄热材料被设置在一个容器或一个建筑墙体内，容器或墙体延南北方向或东西方向建设，对于按照南北方向建设的墙体，其太阳能低温采集***设置在墙体的东面或者西面，以及东面和西面；对于东西方向建设的墙体，其太阳能低温采集***设置在墙体的南面。
8.根据权利要求1所述的太阳能采集蓄热*** ，其特征是：保温材料选择些列一种或多种：纳米微珠、硅微粉、真空层、聚氨酯、聚苯、珍珠岩、玻璃纤维、保温水泥的太阳能采集蓄热*** 或多种。
9.根据权利要求1所述的太阳能采集蓄热*** ，其特征是：所述的管道由金属、非金属或者其复合管道组成，在管道上与蓄热材料接触部分或在管道的采集器件内的部分设置有翅片，在采集器件内的管道的壳体表面涂有太阳能转换涂层，可以将太阳能转换为热能。
10.根据权利要求1或8所述的太阳能采集蓄热*** ，其特征是：蓄热材料装入到壳体内，壳体外设置有保温材料。
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