CN100572979C - 一种储能型家用太阳能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储能型家用太阳能装置，属于太阳能装置技术领域。特征在于包括有集热装置，集热装置与高低温介质保温换向输送总成装置相连通，高低温介质保温换向输送总成装置通过全路介质保温输送装置连通能量释放装置与高温介质高保温储存装置，整个太阳能装置的循环通道中为耐高温导热介质。本发明将太阳能量集中到一种耐高温的液体介质上，使液体介质的温度提高，再将这些高温液体介质通过全程保温输送管道注入高保温介质储存器中，使用时将储存器中的高温介质放出来加热需加热的物质进行利用。本发明扩大了太阳能装置适用范围，提高了太阳能在民用生活中的利用率。

Description

一种储能型家用太阳能装置

一、技术领域

本发明涉及一种储能型家用太阳能装置，属于太阳能装置技术领域。

二、背景技术

目前，能源在世界范围内的紧张程度众所周知，可是更重要的是含碳能源燃烧过程中向大气中排放的二氧化碳，对人类仅有赖以生存的环境的影响是致命的。因此作为一种无任何污染的太阳能的利用和开发正在迅速展开，花样繁多，目前人们直接利用太阳能来替代含碳能源的利用种类基本上分为三大类：1是光伏发电，2是太阳能热水器，3是太阳能反射聚光灶。

近年来这3种形式虽然有较大的进步，但它们的局限性还没有得到突破：

①光伏电池热能电能转换效率低、光伏材料昂贵、电瓶容量小、电储存价格高。

②太阳能热水器虽然从各种闷晒式发展到真空管式集体热器有了很大进步，其产品遍布全世界，但其局限性依然存在，这种热水器只能解决人们对热水的需要，但对居民的一日三餐，对这种无污染的能源需求还没能真正的解决，因为这些热水器中的热水不管有多少，它的最高温度只能达到100℃，而这些能量在常态下不管多少，只能达到这个温度无法使其叠加来达到更高的温度来为人民所用。

③太阳能反射灶虽然可以提高温度集中能量用来炒菜、做饭等为炊事服务，但目前太阳能聚光反射灶只能在露天使用，这种使用形式既不方便又不卫生，并且有灼伤操作人员的危险，最重要一点是利用时间极短。

三、发明内容

本发明的目的在于克服已有太阳能热水器和太阳能反射聚能光灶的不足，提供一种扩大太阳能装置适用范围，提高太阳能在民用生活中的利用率，使其能够广泛应用于做饭、炒菜、暖气、洗澡、冷热空调等的储能型家用太阳能装置。

一种储能型家用太阳能装置，其特殊之处在于包括有集热装置，集热装置与高低温介质保温换向输送总成装置相连通，高低温介质保温换向输送总成装置通过全路介质保温输送装置连通能量释放装置与高温介质高保温储存装置，整个太阳能装置的循环通道中为耐高温导热介质；

所述集热装置上还设有自动跟踪装置，高低温介质保温换向输送总成装置的立轴12上设有旋转动力装置；

所述高温介质高保温储存装置的真空固体双层高保温储能罐52上部还连通介质预热补充装置；

所述集热装置，由集热管支架7支撑半周真空金属集热管2，聚光反射器1位于半周真空金属集热管2的正下方，半周真空金属集热管2的两端分别连通耐高温的介质流入管5、介质流出管6，集热装置的半周真空金属集热管2与介质流出管6连通的一端还通过连接导管16连通膨胀缓冲器3、排气孔4；

半周真空金属集热管2为由集热管81与外壳82构成的带真空腔85的双层半周真空保温层结构，集热管81的吸热管壁上外露部分涂有半导体材料涂黑吸热层83，吸热管壁上设有起减少空气在吸热管壁上流动作用的阻流栅84；

高低温介质保温换向输送总成装置，包括聚光反射器支撑横轴11，聚光反射器支撑横轴11连接聚光反射器支撑立轴12，聚光反射器支撑立轴12由聚光反射器总成支架27固定支撑，聚光反射器支撑横轴11外活动套接分别与介质流入管5、介质流出管6连通的介质换向滑动套9、10，盛装高低温介质的介质换向滑动套9、10连通聚光反射器支撑立轴12中的介质输送管道80、79至立轴换向板17，立轴换向板17与下托板18活动对称匹配密封连通，立轴换向板17与下托板18外设有带密封帽15的立轴换向板外套19，下托板18连通介质输送管道13、14，介质输送管道13、14接至保温套28；

集热装置上的自动跟踪装置为自动全方位太阳自动跟踪装置，自动跟踪装置上方设有水平旋转自动跟踪光电传感器71，集热装置下方连接太阳仰角自动跟踪轴承脚轮25、聚光反射器非水平旋转轨道26；高低温介质保温换向输送总成装置上的旋转动力装置为，旋转动力装置由电动机23通过连接杆22连接带动涡杆21、涡轮20，涡轮20连接带动聚光反射器支撑立轴12转动；

全路介质保温输送装置，由设在介质输送管保温套内的介质输送管道分别与高低温介质保温换向输送总成装置、能量释放装置相导通，介质输送管道中连通介质循环泵48和相应的开关阀门，介质输送管道中为耐高温合成液体导热介质；全路介质保温输送装置还通过介质输送管道与高温介质高保温储存装置相导通；介质输送管道为搪瓷金属真空腔介质输送管；介质循环泵48为隔离式电动介质输送泵；

能量释放装置，包括热介质腔40、44，锅灶41、43，保温箱42、45，由全路介质保温输送装置的介质输送管道通过开关阀门38、39连通热介质腔的输入、输出接口，热介质腔的上方封闭连接设置锅灶，热介质腔的下方封闭设置保温箱；锅灶与热介质腔构成夹层保温液体介质加热灶，锅灶可以为平底灶锅，也可以为圆底锅灶；

能量释放装置还可以为全路介质保温输送装置的介质输送管道通过开关阀门、取暖空调供热接口75连通取暖空调供热设备；

高温介质高保温储存装置，真空固体双层高保温储能罐52为高保温真空、固体双层阻热高温介质储能罐，真空固体双层高保温储能罐52内部设有固体夹层保温储能内罐50，固体夹层保温储能内罐50内下方连通介质输送管道29、30，固体夹层保温储能内罐50的上部设有介质流动口54与真空固体双层高保温储能罐52相通，真空固体双层高保温储能罐52的上方连通膨胀缓冲器57、排气孔58；

介质预热补充装置包括真空玻璃管集热器托板60支撑的1组真空玻璃管集热器59，真空玻璃管集热器59上端开口通入保温箱61，保温箱61通过介质输送管65、电动阀门66与真空固体双层高保温储能罐52连通，介质输送管65也通过介质输送泵67与全路介质保温输送装置连通。

本发明一种储能型家用太阳能装置克服了已有太阳能热水器和太阳能反射聚能光灶的不足，扩大了太阳能装置适用范围，提高了太阳能在民用生活中的利用率，使其能够广泛应用于做饭、炒菜、暖气、洗澡、冷热空调等。

四、附图说明

图1：一种储能型家用太阳能装置结构示意图；

图2：半周真空金属集热管俯视图；

图3：半周真空金属集热管仰视图；

图4：半周真空金属集热管左视图；

图5：一种储能型家用太阳能装置连接关系示意图。

在图中，1、聚光反射器，2、半周真空金属集热管，3、膨胀缓冲器，4、排气孔，5、介质流入管，6、介质流出管，7、集热管支架，8、集热管支架，9、介质换向滑动套，10、介质换向滑动套，11、聚光反射器支撑横轴，12、聚光反射器支撑立轴，13、介质输送管，14、介质输送管，15、密封帽，16、连接导管，17、立轴换向上托板，18、立轴换向下托板，19、立轴换向板外套，20、涡轮，21、涡杆，22、连接杆，23、电动机，24、电动机托板，25、轴承脚轮，26、聚光反射器非水平旋转轨道，27、聚光反射器总成支架，28、保温套，29、介质输送管道，30、介质输送管道，31、手动阀门，32、介质输送管道，33、介质输送管道，34、手动阀门，35、介质输送管道，36、手动阀门，37，介质输送管道，38、手动阀门，39、手动阀门，40、热介质腔，41、平底灶锅，42、保温箱，43、圆底灶锅，44、热介质腔，45、保温箱，46、介质输送管道，47、介质输送管道，48、介质循环泵，49、介质输送管道，50、固体夹层保温储能内罐，51、导热介质，52、真空固体双层高保温储能罐，53、高温介质，54、介质流动口，55、电动阀门，56、连接导管，57、膨胀缓冲器，58、排气孔，59、真空玻璃管集热器，60、真空玻璃管集热器托板，61、保温箱，62、低温介质，63、膨胀缓冲器，64、排气孔，65、介质输送管道，66、电动阀门，67、介质循环泵，68、电动阀门，69、介质输送管道，70、介质输送管保温套，71、光电传感器，72、集热器托板支架，73、连接导管，74、阀门，75、取暖空调供热接口，76、取暖空调回流接口，77、阀门，78、阀门，79、介质输送管道，80、介质输送管道，81、集热管，82、外壳，83、半导体材料涂黑吸热层，84、阻流栅，85、真空腔。

五、具体实施方式

以下参照附图1-5，给出本发明的最佳具体实施方式，用来对本发明的构成进行进一步说明。

一种储能型家用太阳能装置，包括有集热装置，集热装置与高低温介质保温换向输送总成装置相连通，高低温介质保温换向输送总成装置通过全路介质保温输送装置连通能量释放装置与高温介质高保温储存装置，集热装置上设有自动跟踪装置，高低温介质保温换向输送总成装置上设有旋转动力装置，高温介质高保温储存装置的真空固体双层高保温储能罐52上部连通介质预热补充装置，整个太阳能装置的循环通道中为耐高温导热介质；

附图1中：高低温介质保温换向输送总成装置其作用是使被加热介质和已冷却介质能在反射聚光器仰俯或旋转的情况下自由流通，并且设有防止介质泄漏，活动环节9、10、79、80、11、17、18、13、14，其中79、80是固定在17上可随立轴12旋转，13、14是固定在18上，18是固定在立轴换向外套19上。

附图1中：高温介质高保温储存装置，高保温真空，固体、双层绝热储能罐3层壳体全部采用金属薄板制成，固体夹层保温储能内罐50的绝缘层采用固体材料，52内层绝热材料采用固体材料，52外层绝热形式采用真空绝热。52金属壳体外表面采用釉搪瓷，以防长期使用氧分子从金属晶格中进入真空腔内使保温效果减弱，52采用双层绝热内层作用主要减轻外层绝热负担，有利延长保温时间。

附图1中：储能型农村家用太阳能装置介质输送全过程均采用真空绝热型金属管，不能采用真空绝热管处均以固体材料严格保温使热介质在循环过程中将能量消耗尽可能减少。

附图中1：能量释放装置，灶锅及介质腔层，保温壳均由金属薄板制成，该灶具属于专用灶具，保温箱42、45中充填固体绝热保温材料，平底灶锅底部没有刷锅排水管孔，介质进出管道均在保温状态下运行，阀门等特制专用。

附图2-4中：半周真空金属集热管是由全金属构成，吸热管壁上涂有半导体材料涂黑吸热层，吸热管壁上的阻流栅是为了减少空气在吸热管壁上流动，因为集热管在正常使用时有较大的倾斜角。

电气控制系统及自动跟踪系统，包括电源开关、自动手动开关、继电器、控温仪及传感器等。

使用时，首先打手动阀门36、31，使固体夹层保温储能内罐50内的导热介质51在介质循环泵48的作用下通过介质输送管道35、49、13、80、5导入半周真空集热管2加热，然后经介质输送管6、79、14、29至固体夹层保温储能内罐50，构成介质循环回路，再接通电控电源，开启太阳跟踪控制系统和介质循环泵48的电源开关，当聚焦点准确对准落点后，跟踪控制系统便自动停止，当光线偏离焦点面积三分之一后，自动跟踪控制系统会自动启动。介质循环泵48工作后通过半周真空金属集热管开始加热固体夹层保温储能内罐50中的导热介质51。此时真空固体双层高保温储能罐52中的导热介质53并不满，因有一部份在真空玻璃集热器59和保温箱61中通过真空玻璃管集热器59进行预热，待保温箱61中的介质温度达到100℃时自动控制系统打开电动阀门66使介质进入真空固体双层高保温储能罐52，半周金属真空集热管2首先加热导热介质51，因为这部份介质的量少，在上午9点至11点的两个小时中是可以将其温度提高到做饭需要的温度，在固体夹层保温储能内罐50中的导热介质51的温度提高后，储能内罐里的温度由于有固体夹层保温储能内罐50的固体夹层保温层保护向高温介质53传播很慢，对于中午使用可以保证其温度。经半周真空集热管2加热后的介质经介质输送管29向固体夹层保温储能内罐50中输送高温介质，在介质输送管30的阀门31关闭后，打开阀门34，固体夹层保温储能内罐50中的介质经介质流动口54进入真空固体双层高保温储能罐52，使真空固体双层高保温储能罐52中的介质温度提高，除去中午炊事对热量的消耗，其余的热量都积累在真空固体双层高保温储能罐52中，当罐内温度与真空金属集热管2的温度相等时，介质循环泵48会自动停止工作，没有阳光和没对准焦点时介质循环泵48都会自动停止工作，突然阴天情况下，半周真空金属集热管2无法加热介质，此时如需要利用真空固体双层高保温储能罐52中的热量，可先关闭手动阀门36，打开阀门78，打开阀门38或39，启动介质循环泵48即可。如果晚上或次日表晨使用热能，按上述关闭36，打开78使灶具与真空固体双层高保温储能罐52直接循环，无论什么时是或用什么方式使用热能时都必须首先关闭阀门36使介质循环泵48、灶锅、真空固体双层高保温储能罐52开路循环泵67将自动启动，把一部份介质的打入预热部份的保温箱61中以备预热用之，灶锅41、42的使用是打开阀门68或39使热介质通过介质输送管引入热介质腔44或40由介质循环泵48进行循环，在周边保温的情况下直接对锅底加热或对取暖、制冷等输送热源来完成对太阳能的利用。

本实施方式的一种储能型家用太阳能装置将太阳，能量集中到一种耐高温的液体介质上使液体介质的温度提高再将这些高温液体介质通过全程保温输送管道注入高保温介质储存器中，使用时将储存器中的高温介质放出来加热需加热的物质进行利用，这种形式在有阳光的一天中不仅可以利用而且晚餐和次日早餐都可以使用。在阳光正常的情况下利用4平方米的聚光面积和1平方米的辅助预热采光面积可给用户每日提供相当于10千瓦时的热能，其结构特点适用于广大居民使用和居住平房的工厂、学校、宾馆、饭店、浴池等用热集中单位。

Claims (9)

1、一种储能型家用太阳能装置，包括有集热装置，集热装置与高低温介质保温换向输送总成装置相连通，高低温介质保温换向输送总成装置通过全路介质保温输送装置连通能量释放装置与高温介质高保温储存装置，整个太阳能装置的循环通道中为耐高温导热介质，其特征在于所述集热装置上设有自动跟踪装置，高低温介质保温换向输送总成装置上设有旋转动力装置，集热装置上的自动跟踪装置为：自动跟踪装置上方设有水平旋转自动跟踪光电传感器(71)，集热装置下方连接太阳仰角自动跟踪轴承脚轮(25)、聚光反射器非水平旋转轨道(26)；高低温介质保温换向输送总成装置上的旋转动力装置为：旋转动力装置由电动机(23)通过连接杆(22)连接带动涡杆(21)、涡轮(20)，涡轮(20)连接带动聚光反射器支撑立轴(12)转动。

2、按照权利要求1所述一种储能型家用太阳能装置，其特征在于所述高温介质高保温储存装置的真空固体双层高保温储能罐(52)上部还连通介质预热补充装置，介质预热补充装置包括真空玻璃管集热器托板(60)支撑的真空玻璃管集热器(59)，真空玻璃管集热器(59)上端开口通入保温箱(61)，保温箱(61)通过介质输送管(65)、电动阀门(66)与真空固体双层高保温储能罐(52)连通，介质输送管(65)也通过介质输送泵(67)与全路介质保温输送装置连通。

3、按照权利要求1所述一种储能型家用太阳能装置，其特征在于所述集热装置由集热管支架(7)支撑半周真空金属集热管(2)，聚光反射器(1)位于半周真空金属集热管(2)的正下方，半周真空金属集热管(2)的两端分别连通耐高温的介质流入管(5)、介质流出管(6)，集热装置的半周真空金属集热管(2)与介质流出管(6)连通的一端还通过连接导管(16)连通膨胀缓冲器(3)、排气孔(4)。

4、按照权利要求1所述一种储能型家用太阳能装置，其特征在于高低温介质保温换向输送总成装置包括聚光反射器支撑横轴(11)，聚光反射器支撑横轴(11)连接聚光反射器支撑立轴(12)，聚光反射器支撑立轴(12)由聚光反射器总成支架(27)固定支撑，聚光反射器支撑横轴(11)外活动套接分别与介质流入管(5)、介质流出管(6)连通的介质换向滑动套(9，10)，盛装高低温介质的介质换向滑动套(9，10)连通聚光反射器支撑立轴(12)中的介质输送管道(80，79)至立轴换向板(17)，立轴换向板(17)与下托板(18)活动对称匹配密封连通，立轴换向板(17)与下托板(18)外设有带密封帽(15)的立轴换向板外套(19)，下托板(18)连通介质输送管道(13，14)，介质输送管道(13，14)接至保温套(28)。

5、按照权利要求3所述一种储能型家用太阳能装置，其特征在于半周真空金属集热管(2)为由集热管(81)与外壳(82)构成的带真空腔(85)的双层半周真空保温层结构，集热管(81)的吸热管壁上外露部分涂有半导体材料涂黑吸热层(83)，吸热管壁上设有起减少空气在吸热管壁上流动作用的阻流栅(84)。

6、按照权利要求1所述一种储能型家用太阳能装置，其特征在于全路介质保温输送装置由设在介质输送管保温套内的介质输送管道分别与高低温介质保温换向输送总成装置、能量释放装置相导通，介质输送管道中连通介质循环泵(48)和相应的开关阀门，介质输送管道中为耐高温合成液体导热介质，全路介质保温输送装置通过介质输送管道与高温介质高保温储存装置相导通，介质输送管道为搪瓷金属真空腔介质输送管；介质循环泵(48)为隔离式电动介质输送泵。

7、按照权利要求1所述一种储能型家用太阳能装置，其特征在于能量释放装置包括热介质腔、锅灶、保温箱，由全路介质保温输送装置的介质输送管道通过开关阀门连通热介质腔的输入、输出接口，热介质腔的上方封闭连接设置锅灶，热介质腔的下方封闭设置保温箱。

8、按照权利要求1所述一种储能型家用太阳能装置，其特征在于高温介质高保温储存装置包括真空固体双层高保温储能罐(52)，真空固体双层高保温储能罐(52)内部设有固体夹层保温储能内罐(50)，固体夹层保温储能内罐(50)内下方连通介质输送管道(29，30)，固体夹层保温储能内罐(50)的上部设有介质流动口(54)与真空固体双层高保温储能罐(52)相通，真空固体双层高保温储能罐(52)的上方连通膨胀缓冲器(57)、排气孔(58)。

9、按照权利要求1所述一种储能型家用太阳能装置，其特征在于能量释放装置还可以为全路介质保温输送装置的介质输送管道通过开关阀门、取暖空调供热接口(75)连通取暖空调供热设备。

Images