CN103010612B - 一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，包括太阳能电力子系统、自动控制子系统、介质驱动子系统、电力及信号传输子系统和结构体子系统；结构体子系统是系统所有结构体和结构体组合的集合，电力及信号传输子系统用于传输液体贮存系统运行的电力及控制信号；太阳能电力子系统通过电力及信号传输子系统为自动控制子系统和介质驱动子系统提供运行所需的电力；自动控制子系统用于根据提前固化程序执行预定功能，或根据指令完成控制操作；介质驱动子系统用于驱动结构体子系统液体贮存空间中的液体和液体上方的气体。通过该系统可以维持贮存在液体贮存空间中的液体的流动和搅混、或在贮存液体需要搅混时及时实现系统搅混功能。

Description

一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统
技术领域
本发明涉及液体贮存系统设计领域，具体涉及一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统。
背景技术
液体的贮存通常是静态的，贮存系统只需满足密封性、恒温性及可接入性即可，但在某些特殊的应用场合中，贮存液体可能需要在相当长的时间内维持流动和搅混，这时对于系统长期持续工作的可靠性要求会变得愈发突出；还有一类场合，如果能实现贮存液体的搅混，贮存系统的预设功能可以大为加强，但这种搅混功所需的动力通常是难以及时获得的。本发明寻求构建一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，以期此系统可以长期可靠地维持贮存液体的流动和搅混、或在贮存液体需要搅混时及时实现系统搅混功能。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，以维持贮存液体的流动和搅混。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，该系统包括太阳能电力子系统、自动控制子系统、介质驱动子系统、电力及信号传输子系统和结构体子系统；太阳能电力子系统通过电力及信号传输子系统与自动控制子系统和介质驱动子系统连接，自动控制子系统与介质驱动子系统连接；其中：
电力及信号传输子系统用于传输液体贮存系统运行的电力及控制信号；
太阳能电力子系统通过电力及信号传输子系统为自动控制子系统和介质驱动子系统提供运行所需的电力；
自动控制子系统用于根据提前固化程序执行预定功能，或根据指令完成控制操作；
结构体子系统包括液体贮存空间和位于液体贮存空间上方的电气设备空间；太阳能电力子系统和自动控制子系统设置在电气设备空间中；介质驱动子系统设置在液体贮存空间中，用于驱动液体贮存空间中的液体和液体上方的气体。
进一步，如上所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，所述的电气设备空间由电气设备空间墙壁、电气设备空间底板及电气设备空间顶盖围成；所述的液体贮存空间包括箱体气空间和箱体液体空间；电气设备空间与液体贮存空间通过电气设备空间底板分隔，箱体气空间和箱体液体空间由液体贮存空间内液面自然分开。
进一步，如上所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，所述的电气设备空间为轴对称结构，包括电气设备空间轴线支撑结构及关于电气设备空间轴线支撑结构周向均布的多个电气设备空间横向支撑结构；
液体贮存空间为轴对称结构，包括箱体轴线支撑结构、关于箱体轴线支撑结构周向均布的箱体周向辅助支撑结构、以及连接箱体轴线支撑结构与箱体底板的箱体轴线支撑底座。
进一步，如上所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，太阳能电力子系统包括用于提供液体贮存系统电力来源的光伏发电模块，与光伏发电模块连接、用于贮存电力的电力贮存模块，以及与电力贮存模块连接，用于用电分配的功率平衡模块；光伏发电模块设置在电气设备空间墙壁外壁的向阳面，电力贮存模块和功率平衡模块和设置在电气设备空间中。
进一步，如上所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，所述的光伏发电模块包括多个相互独立的冗余发电单元，每个发电单元包括一块太阳能电池底板和多个太阳能电池单片构成，太阳能电池单片附着于太阳能电池底板上，太阳能电池底板牢固贴合于电气设备空间墙壁外壁面的一个向阳面上，并通过穿透电气设备空间墙壁的电缆与对应的蓄电池相连。
进一步，如上所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，所述的电力贮存模块包括多个相互独立的蓄电池，功率平衡模块包括多个相互独立的功率平衡器，一个蓄电池和一个功率平衡器构成一个独立的供电单元，并通过接入电缆与电气设备空间横向支撑结构内的动力电缆相连实现对系统的供电。
进一步，如上所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，所述的自动控制子系统设置在电气设备空间中，包括用于控制液体贮存系统启动或停止的启停控制模块，以及用于根据指令完成控制操作的运行模式控制模块。
进一步，如上所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，所述的介质驱动子系统包括用于驱动液体贮存空间内气体的气空间驱动模块和用于驱动液体贮存空间内液体的贮存液体驱动模块。
再进一步，如上所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，所述的气空间驱动模块包括多个相互独立固定于箱体周向辅助支撑结构上的防水风机；所述的贮存液体驱动模块包括多个相互独立固定于箱体周向辅助支撑结构上的低功率屏蔽水泵及置于箱体轴线支撑底座内的高功率屏蔽水泵。
更进一步，如上所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，所述的电力及信号传输子系统的所有动力电缆、信号电缆及光纤均预制于电气设备空间轴线支撑结构、电气设备空间横向支撑结构、箱体轴线支撑结构、箱体周向辅助支撑结构及箱体轴线支撑底座内部。
本发明的有益效果在于：本发明所述的系统可以长期可靠地维持贮存在液体贮存空间中的液体的流动和搅混、或在贮存液体需要搅混时及时实现系统搅混功能。
附图说明
图1为本发明一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统的抽象结构示意图；
图2为具体实施方式中利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统的整体结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为图2沿竖直顺时针0°方向的剖面正视图；
图5为图2沿竖直顺时针15°方向的剖面正视图；
图6为图2的水平总标高70％的剖面俯视图；
图7为图2的水平总标高60％的剖面俯视图；
图8为图2的水平总标高50％的剖面俯视图；
图9为图2的水平总标高30％的剖面俯视图；
图10为图2的水平总标高15％的剖面俯视图；
图11为本发明系统的应用工艺流程示意图；
附图中的附图标记说明：
S10.太阳能电力子系统、S11.光伏发电模块、S12.电力贮存模块、S13.功率平衡模块；
S20.自动控制子系统、S21.启停控制模块、S22.运行模式控制模块；
S30.介质驱动子系统、S31.气空间驱动模块、S32.贮存液体驱动模块；
S40.电力及信号传输子系统、S50.结构体子系统；
1.太阳能电池单片、2.太阳能电池底板、3.电气设备空间墙壁、4.电气设备空间顶盖、5.贮存液体循环出口、6.通风通道、7.贮存液体循环入口、8.电气设备空间底板、9.箱体墙壁、10.箱体底板、11.电气设备空间轴线支撑结构、12.电气设备空间横向支撑结构、13.箱体轴线支撑结构、14.箱体周向辅助支撑结构、15.箱体轴线支撑底座、16.蓄电池、17.低功率屏蔽水泵、18.防水风机、19.高功率屏蔽水泵、20.功率平衡器、21.接入电缆、22.电气设备空间、23.箱体液体空间、24.箱体气空间、25.自然循环换热器。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
图1示出了本发明一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统的抽象结构示意图，由图中可以看出，该系统主要包括太阳能电力子系统S10、自动控制子系统S20、介质驱动子系统S30、电力及信号传输子系统S40及结构体子系统S50五大部分，太阳能电力子系统S10通过电力及信号传输子系统S40与自动控制子系统S20和介质驱动子系统S30连接，自动控制子系统S20与介质驱动子系统S30连接。
其中，电力及信号传输子系统S40用于传输液体贮存系统运行的电力及控制信号；太阳能电力子系统S10通过电力及信号传输子系统S40为自动控制子系统S20和介质驱动子系统S30提供运行所需的电力；自动控制子系统S20用于根据提前固化程序执行预定功能，或根据总线指令及无线指令完成所需操作；系统的结构体子系统S50是系统所有结构体及结构体组合的集合(包括墙体、支撑结构及包围空间等)，该子系统S50还包括液体贮存空间和位于液体贮存空间上方的电气设备空间22；太阳能电力子系统S10和自动控制子系统S20设置在电气设备空间22中；介质驱动子系统S30设置在液体贮存空间中，用于驱动液体贮存空间中的液体和液体上方的气体。
图2示出了本具体实施方式中利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统的整体结构示意图，图3为该液体贮存系统的俯视图，图4为图2沿竖直顺时针0°方向(图3中AA方向)的剖面正视图，图5为图2沿竖直顺时针15°方向的剖面正视图，如图2-图5中所示，结构体子系统S50的电气设备空间22由电气设备空间墙壁3、电气设备空间底板8及电气设备空间顶盖4围成；液体贮存空间包括箱体气空间24和箱体液体空间23；电气设备空间22内装有系统的大部分电气设备，位于箱体气空间24及箱体液体空间23上方并与之通过电气设备空间底板8分隔。电气设备空间22为轴对称结构，内部具有电气设备空间轴线支撑结构11及关于电气设备空间轴线支撑结构11周向均布的多个电气设备空间横向支撑结构12，如图7所示。箱体气空间24及箱体液体空间23共同构成液体贮存空间，由箱体墙壁9、电气设备空间顶盖4及箱体底板10围成，箱体底板10的下方设有贮存液体循环入口7，箱体墙壁9上设有贮存液体出口5和通风通道6，当箱体由贮存液体循环入口7充入液体后，箱体气空间24及箱体液体空间23由液面自然分开。液体贮存空间具有轴对称结构，内部具有箱体轴线支撑结构13、关于箱体轴线支撑结构13周向均布的箱体周向辅助支撑结构14及连接箱体轴线支撑结构13与箱体底板10的箱体轴线支撑底座15。
太阳能电力子系统S10包括光伏发电模块S11、电力贮存模块S12及功率平衡模块S13。光伏发电模块S11用于提供液体贮存系统电力来源；电力贮存模块S12与光伏发电模块S11连接、用于贮存光伏发电模块S11产生的电力；功率平衡模块S13与电力贮存模块S12连接，用于液体贮存系统用电的分配。光伏发电模块S11是系统的电力来源，由多个相互独立的冗余发电单元组成，每个发电单元由一块太阳能电池底板2及多个太阳能电池单片1构成，发电单元太阳能电池单片1附着于太阳能电池底板2上，太阳能电池底板2牢固贴合于电气设备空间墙壁3外壁面的一个向阳面上，并通过穿透电气设备空间墙壁3的电缆与对应的蓄电池16相连，半数以下发电单元失效不影响光伏发电模块S11的功能，如图3所示。电力贮存模块S12用于储存过剩的电能，以备长期光照不足或其他严苛工况下使用，该模块由多个相互独立的蓄电池16构成，功率平衡模块S13用于对系统用电进行分配，该模块由多个相互独立的功率平衡器20构成。一个蓄电池16和一个功率平衡器20构成一个独立的供电单元，并通过接入电缆21与电气设备空间横向支撑结构12内的动力电缆相连实现对系统的供电，如图6所示，多个供电单元可实现多路冗余供电，半数以下供电单元失效不影响电力贮存模块S12及功率平衡模块S13的功能。
自动控制子系统S20用以完成系统手动及自动控制功能，包括启停控制模块S21和运行模式控制模块S22，该子系统可根据提前固化程序执行预定功能，或依据总线指令及无线指令完成所需操作。
介质驱动子系统S30具体执行对贮存液体及箱体中气体的驱动，包括气空间驱动模块S31和贮存液体驱动模块S32。该子系统可通过气空间驱动模块S31对箱体气空间24内的气体实现驱动，通过贮存液体驱动模块S32对箱体液体空间23内的液体进行驱动以实现对自然循环过程的强化。气空间驱动模块S31具有多个相互独立固定于箱体支撑结构上(箱体轴线支撑结构13和箱体周向辅助支撑结构14)的防水风机18；贮存液体驱动模块S32具有多个相互独立固定于箱体周向辅助支撑结构14上的低功率屏蔽水泵17及置于箱体轴线支撑底座15内的高功率屏蔽水泵19，如图8、图9和图10所示。
电力及信号传输子系统S40用于传输系统运行必备的电力及控制信号，该子系统的所有动力电缆、信号电缆及光纤均预制于电气设备空间轴线支撑结构11、电气设备空间横向支撑结构12、箱体轴线支撑结构13、箱体周向辅助支撑结构14及箱体轴线支撑底座15等支撑结构内部。
图11是本发明的一个实施实例，在此实施实例中，本发明被用于构建一个可利用太阳能实现自然循环换热过程强化的换热系统。贮存水箱通过水体循环管道与自然循环换热器25相连，换热器中的水被加热，因为低位换热器内高温液体密度低于高位水箱内液体密度，系统产生循环压头，热液上升由贮存液体循环入口7流入贮存水箱，冷液由贮存液体循环出口5流出贮存水箱。上述自然循环过程通常流量较低且可能存在不稳定性。本实施实例由太阳能持续驱动高功率屏蔽水泵19和低功率屏蔽水泵17，可实现对该自然循环流量的提升。
通过本发明所述的系统可以长期可靠地维持贮存液体的流动和搅混、或在贮存液体需要搅混时及时实现系统搅混功能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，其特征在于，该系统包括太阳能电力子系统(S10)、自动控制子系统(S20)、介质驱动子系统(S30)、电力及信号传输子系统(S40)和结构体子系统(S50)；太阳能电力子系统(S10)通过电力及信号传输子系统(S40)与自动控制子系统(S20)和介质驱动子系统(S30)连接，自动控制子系统(S20)与介质驱动子系统(S30)连接；其中：
电力及信号传输子系统(S40)用于传输液体贮存系统运行的电力及控制信号；
太阳能电力子系统(S10)通过电力及信号传输子系统(S40)为自动控制子系统(S20)和介质驱动子系统(S30)提供运行所需的电力；
自动控制子系统(S20)用于根据提前固化程序执行预定功能，或根据指令完成控制操作；
结构体子系统(50)包括液体贮存空间和位于液体贮存空间上方的电气设备空间(22)；太阳能电力子系统(S10)和自动控制子系统(S20)设置在电气设备空间(22)中；介质驱动子系统(S30)设置在液体贮存空间中，用于驱动液体贮存空间中的液体和液体上方的气体；
所述的电气设备空间(22)由电气设备空间墙壁(3)、电气设备空间底板(8)及电气设备空间顶盖(4)围成；所述的液体贮存空间包括箱体气空间(24)和箱体液体空间(23)；电气设备空间(22)与液体贮存空间通过电气设备空间底板(8)分隔，箱体气空间(24)和箱体液体空间(23)由液体贮存空间内液面自然分开。
2.如权利要求1所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，其特征在于：所述的电气设备空间(22)为轴对称结构，包括电气设备空间轴线支撑结构(11)及关于电气设备空间轴线支撑结构(11)周向均布的多个电气设备空间横向支撑结构(12)；
液体贮存空间为轴对称结构，包括箱体轴线支撑结构(13)、关于箱体轴线支撑结构(13)周向均布的箱体周向辅助支撑结构(14)、以及连接箱体轴线支撑结构(13)与箱体底板(10)的箱体轴线支撑底座(15)。
3.如权利要求2所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，其特征在于：太阳能电力子系统(S10)包括用于提供液体贮存系统电力来源的光伏发电模块(S11)，与光伏发电模块(S11)连接、用于贮存电力的电力贮存模块(S12)，以及与电力贮存模块(S12)连接，用于用电分配的功率平衡模块(S13)；光伏发电模块(S11)设置在电气设备空间墙壁(3)外壁的向阳面，电力贮存模块(S12)和功率平衡模块(S13)和设置在电气设备空间(22)内。
4.如权利要求3所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，其特征在于：所述的光伏发电模块(S11)包括多个相互独立的冗余发电单元，每个发电单元包括一块太阳能电池底板(2)和多个太阳能电池单片(1)构成，太阳能电池单片(1)附着于太阳能电池底板(2)上，太阳能电池底板(2)牢固贴合于电气设备空间墙壁(3)外壁面的一个向阳面上，并通过穿透电气设备空间墙壁(3)的电缆与对应的蓄电池(16)相连。
5.如权利要求3所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，其特征在于：所述的电力贮存模块(S12)包括多个相互独立的蓄电池(16)，功率平衡模块(S13)包括多个相互独立的功率平衡器(20)，一个蓄电池(16)和一个功率平衡器(20)构成一个独立的供电单元，并通过接入电缆(21)与电气设备空间横向支撑结构(12)内的动力电缆相连实现对系统的供电。
6.如权利要求1所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，其特征在于：所述的自动控制子系统(S20)设置在电气设备空间(22)中，包括用于控制液体贮存系统启动或停止的启停控制模块(S21)，以及用于根据指令完成控制操作的运行模式控制模块(S22)。
7.如权利要求1所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，其特征在于：所述的介质驱动子系统(S30)包括用于驱动液体贮存空间内气体的气空间驱动模块(S31)和用于驱动液体贮存空间内液体的贮存液体驱动模块(S32)。
8.如权利要求7所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，其特征在于：所述的气空间驱动模块(S31)包括多个相互独立固定于箱体周向辅助支撑结构(14)上的防水风机(18)；所述的贮存液体驱动模块(S32)包括多个相互独立固定于箱体周向辅助支撑结构(14)上的低功率屏蔽水泵(17)及置于箱体轴线支撑底座(15)内的高功率屏蔽水泵(19)。
9.如权利要求1所述的一种利用太阳能实现内部流体驱动的液体贮存系统，其特征在于：所述的电力及信号传输子系统(S40)的所有动力电缆、信号电缆及光纤均预制于电气设备空间轴线支撑结构(11)、电气设备空间横向支撑结构(12)、箱体轴线支撑结构(13)、箱体周向辅助支撑结构(14)及箱体轴线支撑底座(15)内部。
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