CN106091427B - 一种太阳能收集存储装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能利用技术领域,公开了一种太阳能收集存储装置,包括吸热器、蓄热组件、散热器、太阳能聚光板,第一回路上设有电控阀A,电控阀D,第二回路上设有电控阀B、电控阀C,第一回路与第二回路之间设有连接管路,连接管路的一端与第一回路的交点位于电控阀A、电控阀D之间,连接管路的另一端与第二回路的交点位于电控阀B、电控阀C之间,连接管路上设有液压泵,吸热器、蓄热组件、散热器、第一回路、第二回路、连接管路中填充有导热介质,吸热器上设有吸热板,太阳能聚光板的反射光线聚集在吸热板上。本发明能有效收集、存储太阳热能,将热能用于烧水、做饭等,使使用受环境限制小,使用更加机动灵活。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能利用技术领域,尤其涉及一种太阳能收集存储装置。
背景技术
太阳能来自太阳,是以光与热的形式体现的能源。它是一种清洁、可再生能源,广泛用于世界各地的能源。常见的太阳能热水器、太阳灶都是太阳能在生活中使用的典型代表,随着技术的进步,光伏瓦也逐渐普及了,光伏瓦是把太阳能转化为电能用于生活使用。太阳能热水器仅用于烧热水,通常热水温度都达不到100℃,太阳能热水器的热水仅用于生活洗漱,而无法作为开水饮用,太阳灶只能在太阳下使用,没有储能功能,阴雨天气和晚上均无法使用;光伏瓦成本高,维护成本高。因此上述太阳能装置局限性较强,使用不够机动灵活。
发明内容
本发明为了克服现有技术中的不足,提供了一种太阳能收集存储装置,白天能将太阳光聚集后的热能收集存储起来,在夜晚或没阳光的时候使用,把存储的热能用于烧水、烧饭等,使用机动灵活。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种太阳能收集存储装置,包括吸热器、蓄热组件、散热器、太阳能聚光板,所述的吸热器与散热器之间连接形成第一回路,所述的蓄热组件与散热器之间连接形成第二回路,第一回路上设有电控阀A,电控阀D,第二回路上设有电控阀B、电控阀C,所述第一回路与第二回路之间设有连接管路,连接管路的一端与第一回路的交点位于电控阀A、电控阀D之间,连接管路的另一端与第二回路的交点位于电控阀B、电控阀C之间,所述的连接管路上设有液压泵,所述的吸热器、蓄热组件、散热器、第一回路、第二回路、连接管路中填充有导热介质,所述的吸热器上设有吸热板,所述太阳能聚光板的反射光线聚集在吸热板上。
白天,太阳照射在太阳能聚光板上,光线聚集在吸热板上,如果需要直接用太阳能烧水、做饭时,电控阀A、电控阀C打开,电控阀B、电控阀D关闭,吸热器与散热器之间形成回路,液压泵打开,吸热板上的热能传递给导热介质,导热介质把热能传递给散热器,通过散热器对外加热,可以用于烧水、做饭等;当热能暂时不需要使用时,打开电控阀A、电控阀B,关闭电控阀C、电控阀D,吸热器与蓄热组件构成回路,吸热器吸收的热能储存在蓄热组件内,在夜间需要使用热能时,打开电控阀B、电控阀D,关闭电控阀A、电控阀C,蓄热组件内的热能传递给散热器对外加热。
作为优选,所述的蓄热组件包括保温箱、设在保温箱内的若干蓄热器;所述的蓄热器包括外筒、设在外筒内的内筒,所述的外筒、内筒同轴分布,所述的外筒的右端设有端盖,所述内筒的右端穿过端盖延伸形成进气管,所述外筒的左端中心设有出气管,所述外筒与内筒之间的空间内填充有若干储热球;所述的蓄热器之间串联连接。储热球用于储放热量。
作为优选,所述的外筒与内筒之间设有隔离筒,所述内筒与隔离筒之间形成第一环形腔,所述的隔离筒与外筒之间形成第二环形腔,所述的储热球分布在第一环形腔、第二环形腔内;所述的隔离筒内位于外筒的左端设有隔板,所述的隔离筒内位于隔板左侧的腔体为聚气腔,所述内筒的左端侧面设有若干与第一环形腔连通的第一进气孔,所述隔离筒的右端设有连通第一环形腔与第二环形腔的第二进气孔,所述隔离筒的左端设有与聚气腔连通的排气孔,所述的出气管与聚气腔连通。导热介质进入内筒后,从内筒左端的第一进气孔进入第一环形腔内,然后沿着第一环形腔向右移动从第二进气孔中进入第二环形腔,导热介质最后进入聚气腔内从出气管处排掉,通过隔离筒延长了高温导热介质的流动路径,使得储热球能最大限度的吸收导热介质中的热能,储热效率高。
作为优选,所述外筒的外侧设有隔热筒,所述的隔热筒与外筒之间填充有石棉;第一回路、第二回路、连接管路的外侧均设有保温套。隔热筒内的石棉起到隔热作用,减小外筒与外界的热交换,减少热量损失,保温套能减小热能在管路上的流失。
作为优选,所述外筒的右端外侧设有螺纹,所述的端盖与外筒之间螺纹连接;所述端盖的内侧设有环形槽,所述隔离筒的右端卡入环形槽内。打开端盖,就能把储热球快速装入第一环形腔、第二环形腔内,装配非常方便。
作为优选,所述的储热球包括球壳、设有球壳内的储热体,所述的储热体包括外壳、设在外壳内的活塞,所述的外壳呈圆柱状,所述活塞与外壳内端底部之间设有储热介质,所述活塞外端设有活塞杆,所述的外壳内固定有永磁体,所述永磁体的中心设有通孔,所述活塞杆的外端穿过通孔,活塞杆的外端设有铁磁体,所述外壳的外端设有与储热球外部连通的气孔,所述永磁体的居里温度大于900℃,所述铁磁体的居里温度为200℃-300℃,所述的导热介质为液态导热介质,导热介质的沸点350℃-500℃。储热球未吸热之前,永磁体、铁磁体的温度处于常温状态,常温低于居里温度,铁磁体被永磁体吸引;导热介质进入蓄热器内时,储热球吸收导热介质的热量,储热介质吸热升温,随着储热介质的温度升高、介质腔内的压力增大,储热介质与导热介质之间的温差减小,吸热速率会逐渐减慢,当介质腔内达到动态平衡时,储热介质无法继续吸热,而导热介质温度到达沸点前都会继续吸热升温,当导热介质的温度高于铁磁体的居里温度时,铁磁体的温度高于其居里温度,铁磁体的铁磁性变成顺磁性,此时永磁体与铁磁体的吸附力很弱,活塞在介质腔内的压力作用下向外移动,介质腔的体积瞬间增大,介质腔内的压力瞬间减小,此时介质腔内之前的平衡被破坏,介质腔内的储热介质、空气继续快速吸热而达到新的平衡;当蓄热器对外放热时,初始阶段由于温差大,放热效率高,随着储热体对外放热,温差减小、介质腔内的压力减小,此时储热体放热效率明显减低,当铁磁体的温度降到居里温度以下时,铁磁体由顺磁性变为铁磁性,铁磁体被永磁体吸入,活塞移动压缩介质腔,介质腔内的压力增大而对外放热,从而提高放热效率。
作为优选,所述的储热介质为水,当铁磁体和永磁体吸附时,所述储热介质占介质腔体积的3/5-4/5。
作为优选,所述的球壳包括主球壳体和球面盖体,所述主球壳体的开口端设有连接板,所述连接板的中心设有定位孔,所述的定位孔的边缘均匀设有若干避让缺口,所述外壳的侧面设有若干可穿过避让缺口的限位凸耳,所述外壳的外端外侧设有螺纹,所述球面盖体的内侧设有连接套;外壳内端伸入定位孔内,限位凸耳穿过避让缺口后旋转一个角度,使得限位凸耳与避让缺口错位,连接套与外壳外端的螺纹连接。储热体装入主球壳体后并通过球面盖体连接,装配非常方便。
作为优选,所述主球壳体内设有五水硫酸铜晶体,所述连接套的外端延伸形成压环,所述的压环与连接板的端面之间设有耐高温密封圈。蓄热器吸热时,五水硫酸铜晶体吸收热量,当温度达到250度以上时,五水硫酸铜晶体发生化学反应而形成硫酸铜粉末和水蒸气;蓄热器在放热时,当储热球的温度低于250度时,硫酸铜粉末和水蒸气反应生成五水硫酸铜晶体,该反应为放热反应,能进一步放热。
作为优选,所述永磁体中心的通孔内设有耐高温的直线轴承,所述的活塞杆穿过直线轴承,所述活塞杆内设有滑孔,所述的滑孔内设有滑杆,所述的滑杆与滑孔间隙配合,所述的活塞杆、滑杆均由陶瓷制成,所述滑杆的外端与所述的铁磁体固定连接。由于滑杆与活塞杆间隙配合、滑动连接,永磁体在移动过程中产生的振动不会导致活塞杆轴向跳动,从而保证活塞的密封性。
因此,本发明能在白天能将太阳光聚集后的热能收集存储起来,在夜晚或没阳光的时候使用,把存储的热能用于烧水、烧饭等,使用受环境限制小,使用更加机动灵活。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为蓄热器的结构示意图。
图3为储热球的内部结构示意图。
图4为铁磁体变为顺磁性时的储热球结构示意图。
图5为主球壳体上连接板所在面的示意图。
图6为储热体的端面示意图。
图中:吸热器1、蓄热组件2、散热器3、太阳能聚光板4、电控阀A5,电控阀D6、电控阀B7、电控阀C8、储热球9、连接管路10、液压泵11、五水硫酸铜晶体12、保温箱20、蓄热器21、吸热板100、外筒200、内筒201、隔离筒202、端盖203、进气管204、出气管205、第一环形腔206、第二环形腔207、隔热筒208、石棉209、隔板210、聚气腔211、第一进气孔212、第二进气孔213、排气孔214、环形槽215、球壳90、储热体91、主球壳体900、球面盖体901、连接板902、定位孔903、避让缺口904、限位凸耳905、连接套906、压环907、耐高温密封圈908、外壳910、活塞911、介质腔912、储热介质913、活塞杆914、永磁体915、直线轴承916、滑孔917、滑杆918、铁磁体919、气孔920。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述:
如图1所示的一种太阳能收集存储装置,包括吸热器1、蓄热组件2、散热器3、太阳能聚光板4,散热器为螺旋管,吸热器与散热器之间连接形成第一回路,蓄热组件与散热器之间连接形成第二回路,第一回路上设有电控阀A5,电控阀D6,第二回路上设有电控阀B7、电控阀C8,第一回路与第二回路之间设有连接管路10,连接管路的一端与第一回路的交点位于电控阀A、电控阀D之间,连接管路的另一端与第二回路的交点位于电控阀B、电控阀C之间,连接管路上设有液压泵11,吸热器、蓄热组件、散热器、第一回路、第二回路、连接管路中填充有导热介质,导热介质为液态导热介质,导热介质的沸点为350℃-500℃,吸热器1上设有吸热板100,太阳能聚光板4的反射光线聚集在吸热板上,吸热板为陶瓷板,陶瓷板的外侧涂覆了耐高温吸热涂层;蓄热组件2包括保温箱20、设在保温箱内的若干蓄热器21,蓄热器之间串联连接;
如图2所示,蓄热器21包括外筒200、设在外筒内的内筒201,外筒与内筒之间设有隔离筒202,外筒、内筒、隔离筒同轴分布,外筒的右端设有端盖203,内筒的右端穿过端盖延伸形成进气管204,外筒的左端中心设有出气管205,内筒与隔离筒之间形成第一环形腔206,隔离筒与外筒之间形成第二环形腔207,储热球9分布在第一环形腔、第二环形腔内;外筒的外侧设有隔热筒208,隔热筒与外筒之间填充有石棉209,
隔离筒内位于外筒的左端设有隔板210,隔离筒内位于隔板左侧的腔体为聚气腔211,内筒的左端侧面设有若干与第一环形腔连通的第一进气孔212,隔离筒的右端设有连通第一环形腔与第二环形腔的第二进气孔213,隔离筒的左端设有与聚气腔连通的排气孔214,出气管与聚气腔连通;外筒的右端外侧设有螺纹,端盖与外筒之间螺纹连接,端盖203的内侧设有环形槽215,隔离筒的右端卡入环形槽内。
如图3和图4所示,储热球9包括球壳90、设有球壳内的储热体91,储热体91包括外壳910、设在外壳内的活塞911,外壳呈圆柱状,活塞与外壳内端底部之间形成封闭的介质腔912,介质腔内设有储热介质913,活塞外端设有活塞杆914,外壳内固定有永磁体915,永磁体的中心设有通孔,通孔内设有耐高温的直线轴承916,活塞杆穿过直线轴承,活塞杆内设有滑孔917,滑孔内设有滑杆918,滑杆与滑孔间隙配合,活塞杆、滑杆均由陶瓷制成,滑杆的外端与铁磁体919固定连接,外壳的外端设有与储热球外部连通的气孔920,永磁体的居里温度大于900℃,铁磁体的居里温度为200℃-300℃;本实施例中,永磁体的居里温度为950℃,铁磁体的居里温度为250℃,储热介质为水,当铁磁体和永磁体吸附时,储热介质占介质腔体积的3/5-4/5。
球壳90包括主球壳体900和球面盖体901,主球壳体的开口端设有连接板902,如图5所示,连接板的中心设有定位孔903,定位孔的边缘均匀设有若干避让缺口904,如图6所示,外壳的侧面设有若干可穿过避让缺口的限位凸耳905,外壳的外端外侧设有螺纹,球面盖体901的内侧设有连接套906;外壳内端伸入定位孔内,限位凸耳穿过避让缺口后旋转一个角度,使得限位凸耳与避让缺口错位,连接套与外壳外端的螺纹连接;主球壳体900内设有五水硫酸铜晶体12,连接套的外端延伸形成压环907,压环与连接板的端面之间设有耐高温密封圈908。
白天,太阳照射在太阳能聚光板上,光线聚集在吸热板上,如果需要直接用太阳能烧水、做饭时,电控阀A、电控阀C打开,电控阀B、电控阀D关闭,吸热器与散热器之间形成回路,液压泵打开,吸热板上的热能传递给导热介质,导热介质把热能传递给散热器,通过散热器对外加热,可以用于烧水、做饭等;当热能暂时不需要使用时,打开电控阀A、电控阀B,关闭电控阀C、电控阀D,吸热器与蓄热组件构成回路,吸热器吸收的热能储存在蓄热组件内,在夜间需要使用热能时,打开电控阀B、电控阀D,关闭电控阀A、电控阀C,蓄热组件内的热能传递给散热器对外加热,使用灵活方便。
Claims (8)
1.一种太阳能收集存储装置,其特征是,包括吸热器、蓄热组件、散热器、太阳能聚光板,所述的吸热器与散热器之间连接形成第一回路,所述的蓄热组件与散热器之间连接形成第二回路,第一回路上设有电控阀A,电控阀D,第二回路上设有电控阀B、电控阀C,所述第一回路与第二回路之间设有连接管路,连接管路的一端与第一回路的交点位于电控阀A、电控阀D之间,连接管路的另一端与第二回路的交点位于电控阀B、电控阀C之间,所述的连接管路上设有液压泵,所述的吸热器、蓄热组件、散热器、第一回路、第二回路、连接管路中填充有导热介质,所述的吸热器上设有吸热板,所述太阳能聚光板的反射光线聚集在吸热板上;所述的蓄热组件包括保温箱、设在保温箱内的若干蓄热器;所述的蓄热器包括外筒、设在外筒内的内筒,所述的外筒、内筒同轴分布,所述的外筒的右端设有端盖,所述内筒的右端穿过端盖延伸形成进气管,所述外筒的左端中心设有出气管,所述外筒与内筒之间的空间内填充有若干储热球;所述的蓄热器之间串联连接;所述的储热球包括球壳、设在球壳内的储热体,所述的储热体包括外壳、设在外壳内的活塞,所述的外壳呈圆柱状,所述活塞与外壳内端底部之间形成封闭的介质腔,所述的介质腔内设有储热介质,所述活塞外端设有活塞杆,所述的外壳内固定有永磁体,所述永磁体的中心设有通孔,所述活塞杆的外端穿过通孔,活塞杆的外端设有铁磁体,所述外壳的外端设有与储热球外部连通的气孔,所述永磁体的居里温度大于900℃,所述铁磁体的居里温度为200℃-300℃,所述的导热介质为液态导热介质,导热介质的沸点350℃-500℃。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能收集存储装置,其特征是,所述的外筒与内筒之间设有隔离筒,所述内筒与隔离筒之间形成第一环形腔,所述的隔离筒与外筒之间形成第二环形腔,所述的储热球分布在第一环形腔、第二环形腔内;所述的隔离筒内位于外筒的左端设有隔板,所述的隔离筒内位于隔板左侧的腔体为聚气腔,所述内筒的左端侧面设有若干与第一环形腔连通的第一进气孔,所述隔离筒的右端设有连通第一环形腔与第二环形腔的第二进气孔,所述隔离筒的左端设有与聚气腔连通的排气孔,所述的出气管与聚气腔连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能收集存储装置,其特征是,所述外筒的外侧设有隔热筒,所述的隔热筒与外筒之间填充有石棉;第一回路、第二回路、连接管路的外侧均设有保温套。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能收集存储装置,其特征是,所述外筒的右端外侧设有螺纹,所述的端盖与外筒之间螺纹连接;所述端盖的内侧设有环形槽,所述隔离筒的右端卡入环形槽内。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能收集存储装置,其特征是,所述的储热介质为水,当铁磁体和永磁体吸附时,所述储热介质占介质腔体积的3/5-4/5。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能收集存储装置,其特征是,所述的球壳包括主球壳体和球面盖体,所述主球壳体的开口端设有连接板,所述连接板的中心设有定位孔,所述的定位孔的边缘均匀设有若干避让缺口,所述外壳的侧面设有若干可穿过避让缺口的限位凸耳,所述外壳的外端外侧设有螺纹,所述球面盖体的内侧设有连接套;外壳内端伸入定位孔内,限位凸耳穿过避让缺口后旋转一个角度,使得限位凸耳与避让缺口错位,连接套与外壳外端的螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能收集存储装置,其特征是,所述主球壳体内设有五水硫酸铜晶体,所述连接套的外端延伸形成压环,所述的压环与连接板的端面之间设有耐高温密封圈。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能收集存储装置,其特征是,所述永磁体中心的通孔内设有耐高温的直线轴承,所述的活塞杆穿过直线轴承,所述活塞杆内设有滑孔,所述的滑孔内设有滑杆,所述的滑杆与滑孔间隙配合,所述的活塞杆、滑杆均由陶瓷制成,所述滑杆的外端与所述的铁磁体固定连接。
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