CN104713250B - 一种圆弧管板式太阳能集热器系统 - Google Patents
一种圆弧管板式太阳能集热器系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104713250B CN104713250B CN201510159408.8A CN201510159408A CN104713250B CN 104713250 B CN104713250 B CN 104713250B CN 201510159408 A CN201510159408 A CN 201510159408A CN 104713250 B CN104713250 B CN 104713250B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- radiator
- thermal
- collecting
- temperature difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 57
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 32
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 13
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 9
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011094 fiberboard Substances 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 6
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001424688 Enceliopsis Species 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019794 NbN Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000276425 Xiphophorus maculatus Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
- H02N11/002—Generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Abstract
本发明提供了一种太阳能集热器系统，包括集热器，集热器包括集热管、反射镜和集热板，相邻的两个集热管之间通过集热板连接，从而使多个集热管和相邻的集热板之间形成管板结构，所述集热板为直板，所述管板结构为直线结构。本发明可以充分利用太阳能，避免太阳能热量的损失，达到环保节能的效果。
Description
技术领域
本发明属于太阳能领域，尤其涉及一种太阳能集热器系统。
背景技术
随着现代社会经济的高速发展，人类对能源的需求量越来越大。然而煤、石油、天然气等传统能源储备量不断减少、日益紧缺，造成价格的不断上涨，同时常规化石燃料造成的环境污染问题也愈加严重，这些都大大限制着社会的发展和人类生活质量的提高。能源问题已经成为当代世界的最突出的问题之一。因而寻求新的能源，特别是无污染的清洁能源已成为现在人们研究的热点。
太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，而且资源量巨大，地球表面每年收的太阳辐射能总量为1×1018kW·h，为世界年耗总能量的一万多倍。世界各国都已经把太阳能的利用作为新能源开发的重要一项，我国政府在《政府工作报告》也早已明确提出要积极发展新能源，其中太阳能的利用尤其占据着突出地位。然而由于太阳辐射到达地球上的能量密度小（每平方米约一千瓦），而且又是不连续的，这给大规模的开发利用带来一定困难。因此，为了广泛利用太阳能，不仅要解决技术上的问题，而且在经济上必须能同常规能源相竞争。
太阳能集热器吸收的太阳能现在有些情况下可能产生过剩，此时此部分太阳能可能会损失掉，因此需要一种对过剩的热量进行充分利用。
无论哪种形式和结构的太阳能集热器，都要有一个用来吸收太阳辐射的吸收部件，集热器的结构对太阳能的吸收起到重要的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种新的太阳能集热器系统，从而有效的利用太阳能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种太阳能集热器系统，包括集热器，集热器包括集热管、反射镜和集热板，相邻的两个集热管之间通过集热板连接，从而使多个集热管和相邻的集热板之间形成管板结构，所述集热板为直板，所述管板结构为直线结构。
优选的，包括温差发电装置和散热器，所述集热器与温差发电装置连通形成循环回路，集热器与散热器连通形成循环回路，温差发电装置和散热器所在的管路并联，集热器吸收太阳能，加热集热器中的水，加热后的水通过出水管路分别进入温差发电装置和散热器，在温差发电装置中进行发电，在散热器中进行换热，在温差发电装置中和散热器中流出的水在经过回水管路进入集热器中进行换热。
优选的，所述两块管板结构之间形成一定的夹角，所述夹角方向与反射镜的圆弧线结构相对，反射镜的焦点位于管板结构形成的夹角之间；反射镜的焦点位于两块管板结构最低端连线的中点上；反射镜的圆弧线半径为R，每块管板结构的长度为R1，集热管的半径为R2，同一管板结构上相邻集热管的圆心的距离为L，两块管板结构之间的夹角为a，则满足如下公式：
R1/R=c*sin(a/2)b，
0.18<R2/L<0.34，
其中c，b为系数，0.39<c<0.41,0.020<b<0.035;
0.38<R1/R<0.41，80°<=A<=150°，450mm<R1<750mm,1100mm<R<1800mm,
90mm<L<150mm,20mm<=R2<50mm。
优选的，包括与集热器进行管路连接的温差发电装置，温差发电装置包括箱体、热管、温差发电片、温差发电片散热器、控制器和蓄电池，箱体内设置热管，温差发电片的一端与热管相连，另一端与散热器相连，温差发电片还通过控制器和蓄电池相连。
与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：
1）可以充分利用太阳能，避免太阳能热量的损失，将多余的太阳能以电能的形式储存起来，以便后续使用。
2)提供了一种新的温差发电装置，满足太阳能的需求；
3）本发明通过多次试验，得到一个最优的集热器优化结果，并且通过试验进行了验证，从而证明了结果的准确性。
4）通过中央控制器，实现对阀门的自动控制，从而实现太阳能的有效利用。
5）通过集热器的集热管结构设置，达到最优的吸收太阳能。
6）本发明对吸热层的材料和厚度进行精心的选择和实验，已达到最好的吸热的技术效果。
7）对集热器的结构进行合理的设计，避免集热器局部温度过热。
附图说明
图1是太阳能集热器系统的示意图
图2是温差发电装置的结构示意图
图3是太阳能集热器系统的截面示意图
图4是太阳能集热管的结构截面示意图
图5是太阳能集热器系统的截面示意图
图6是集热管的顶部示意图
图7是蓄热器结构示意图
图8是集热板的结构示意图
附图标记如下：
1集热器，2温差发电装置，3散热器，4阀门，5阀门，6温度传感器，7温差发电装置入口管，8集热器出水管路，9反射镜，10集热管，11集热板，12集箱，13集箱，14箱体，15控制器，16散热器入口管，17集热器回水管路，18阀门，19温度传感器，20集热器入水管，21集热器出口管，22壳体，23热管，24温差发电片，25温差发电片散热器，26蓄电池，27用户，28蓄热材料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
一种太阳能集热器系统，如图1所示，所述系统包括集热器1、热利用装置（图1实施例中热利用装置为温差发电装置2和散热器3，但不限于此，仅仅举例）、阀门4、阀门5、阀门18、温度传感器6，所述集热器1与温差发电装置2连通形成循环回路，集热器1与散热器3连通形成循环回路，温差发电装置2和散热器3所在的管路并联，集热器1吸收太阳能，加热集热器1中的水，加热后的水通过出水管路8分别进入温差发电装置2和散热器3，在温差发电装置2中进行发电，在散热器3中进行换热，在温差发电装置2中和散热器3中流出的水在经过回水管路17进入集热器1中进行换热。
上述系统中，通过太阳能在温差发电装置2中进行发电的同时，可以利用散热器向外散热。当然，散热器和温差发电装置可以独立运行，或者单独运行其中之一。
如图1所示，阀门4设置在出水管上，用于控制进入温差发电装置2和散热器3的总的水量，阀门5设置在散热器3所在的管路的入口管16的位置，用于控制进入散热器3的水的流量，阀门18设置在温差发电装置2所在的管路的入口管7的位置，用于控制进入温差发电装置2的水的流量，温度传感器6设置在散热器3的入口的位置处，用于测量进入散热器3的水的温度。所述系统还包括中央控制器，所述中央控制器与阀门4、阀门5、阀门18、温度传感器6进行数据连接。
优选的，当温度传感器6测量的温度低于一定的温度的时候，中央控制器控制阀门5加大开度，同时控制阀门18减少开度，以加大进入散热器3的热水的流量来加大散热量。当温度传感器6测量的温度高于一定的温度的时候，中央控制器控制阀门5减少开度，同时控制阀门18加大开度，以减少进入散热器3的热水的流量来加大散热量。
当温度传感器6测量的温度低到一定程度的时候，此时散热器对外换热的能力会变差，无法满足正常的供暖需求，这表明太阳能集热器的集热能力也出现问题，例如太阳光现不是很强，或者晚上没有太阳的时候，此时阀门4会自动关闭，阀门5和阀门18会完全打开，温差发电装置和散热器所在的管路形成一个循环管路，水进入温差发电装置，温差发电装置存储的电能对进入温差发电装置中水进行加热，加热的水进入散热器3中进行散热。
通过上述的运行，可以在太阳光线强的时候，在满足散热器3的散热能力，即满足用户散热需求以后，将多于的热量通过温差发电装置2进行发电，在太阳能集热器1供热能力不足的情况下，利用温差发电装置存储的电能加热循环水，以满足散热器3的散热需求。这样可以充分利用太阳能，避免过多的热量的浪费。
作为优选，可以不利用进入散热器3中的水的温度来自动控制水的流量，可以采用测量散热器周边的环境温度，例如，测量散热器的室内温度（通过设置室内温度传感器）来自动控制进入散热器的水的流量，如果室内温度过低，则增加进入散热器3的水的流量，如果室内温度过高，则减少进入散热器3的水的流量。
当然，通过室内温度控制流量的一个前提是温度传感器6测量的温度需要高于一定温度，否则，太阳能集热器的集热能力变差的时候，无论如何增加流量，散热效果都不会很好。
在温差发电装置和散热器所在的管路形成一个循环管路的时候，当温度传感器6测量的温度低于一定的温度的时候，控制器15控制蓄电池26，提高蓄电池26的供电功率，以提高流经温差发电装置内的水的温度。当温度传感器6测量的温度高于一定的温度的时候，控制器15控制蓄电池26，降低蓄电池26的供电功率，以提高流经温差发电装置内的水的温度。
通过这样的控制，能够合理利用蓄电池的电量，避免电量的损失。
所述的温差发电装置2的结构如图2所示，所述温差发电装置2包括箱体14、热管23、温差发电片24、温差发电片散热器25、控制器15和蓄电池26，箱体内设置热管23，温差发电片24的一端与热管相连，另一端与散热器25相连，温差发电片24还通过控制器15和蓄电池26相连。
作为优选，温差发电片24还通过控制器15和用户相连，已提供用户所需要的电能。
作为优选，控制器15控制温差发电装置有限满足用户用电需求，控制器首先确定用户所需的电量，然后将温差发电片发出的电量再减去用户的电量后，剩余的电量储存在蓄电池26中备用。
图2虽然只展示了一个温差发电片，但实际中并不局限于一个，可以设置多个以满足发电的需求。
如图3所示，所述太阳能集热器系统，包括集热管10、反射镜9和集热板11，相邻的两个集热管10之间通过集热板11连接，从而使多个集热管10和相邻的集热板11之间形成管板结构；所述太阳能集热器系统包括两块管板结构，所述两块管板结构之间形成一定的夹角a，如图5所示，所述夹角方向与反射镜的圆弧线结构弯曲的方向相对，反射镜9的焦点D位于管板结构形成的夹角a之间。
传统的集热器都是将集热管直接设置在焦点上，一旦位置发生偏移，则热量就不会集热到集热管中，通过上述结构，太阳光照射在反射镜9，通过反射镜9反射到管板结构，将热量集热到管板结构中的集热管10中。通过这种结构，即使因为安装或者运行问题导致管板结构位置发生改变，则太阳能依然会集热到集热管10中，从而避免热量损失；同时因为传统的集热器都是将集热管直接设置在焦点上，造成集热管局部过热，造成集热管局部损失过大，寿命过短，甚至造成集热管内部过热，产生过热蒸汽，充满整个集热管，造成集热管内部压力过大，损坏集热管，而采取本申请的结构，既可以将热量充分的吸收，又可以将热量相对的分散，避免热量过于集中，使得整体集热管吸热均匀，延长集热管的使用寿命。
作为一个优选，反射镜9的焦点D位于两块管板结构最低端连线的中点上。通过上述设置，可以保证最大程度上吸收太阳能，避免太阳能因为焦点偏移而损失，同时还能保证板状结构尽量可能减少遮挡的照射在反射镜9上的阳光。通过实验证明，采用上述结构，太阳能吸收的效果最好。
在实践中发现，集热管10的管径不能过大，如果管径过大，则集热管10中的水不能进行充分的加热，导致加热效果很差，反之管径过小，则集热管中的水会过热，同理，对于集热管10之间的距离也满足要求，如果集热管10之间的距离过大，则集热管10中的水的体积过小，会导致水过热，同样，如果集热管10之间的距离过小，则集热管分布太密，造成集热管10内的水无法达到预定的问题，或者必须需要更多的额外的辅助加热工具；对于管板结构的长度，也满足一定要求，如果管板结构太长，则会遮挡住过多的照射到反射镜9的阳光，造成集热器吸收阳光的热量减少，造成达到理想的加热情况，如果管板结构的长度过小，则造成过多的太阳能集热到小面积的集热管上，造成集热管受热集中，而且还会造成一部分集热的太阳能直接没有集热到集热管中，而是直接反射到外部；对于夹角a，同样的原理，如果夹角过大，则在反射镜上部展开对面积过大，则会遮挡住过多的照射到反射镜9的阳光，如果夹角面积过小，则会出现一部分集热的太阳能直接没有集热到集热管中，而是直接反射到外部，造成热量的损失。因此对于管板结构的长度、集热管内径、集热管之间的距离、管板结构之间的夹角、圆弧线半径满足如下关系：
反射镜的圆弧线半径为R，每块管板结构的长度为R1，集热管的半径为R2，同一管板结构上相邻集热管的圆心的距离为L，两块管板之间的夹角为a，则满足如下公式：
R1/R=c*sin(a/2)b，
0.18<R2/L<0.34，
其中c，b为系数，0.39<c<0.41,0.020<b<0.035;
0.38<R1/R<0.41，80°<=A<=150°，450mm<R1<750mm,1100mm<R<1800mm,
90mm<L<150mm,20mm<=R2<50mm。
作为优选，c=0.4002，b=0.0275。
作为优选，随着夹角a的增加，c、b的系数逐渐变大。这样更加满足实际工作的需要。
作为优选，管板结构的下壁面（与反射镜9相对的面）上设置用于强化传热的凸起，以加强对太阳能的吸收。沿着管板结构的中部（即最高位置）向两边最低位置（即图3集热管A向B、C方向）延伸方向上，集热管的下壁面的凸起高度越来越高。在实验中发现，从中部向两侧延伸，吸热量逐渐升高，通过分析主要原因是因为有管板结构的阻挡，导致中部受热最少，而从中部向两边延伸，吸收热量逐渐升高。通过凸起高度的不断的升高，可以使得整个集热管中水的受热均匀，避免两侧温度过高而中间温度过低。这样也可以避免中间的集热管的材料长期在高温下容易损坏，可以保持整个集热管的温度均匀，延长使用寿命。
作为优选，沿着两块管板结构的连接位置（即管板结构的中部）向两边（即图3集热管A向B、C方向）延伸，集热管的下壁面的凸起密度越来越高。主要原因是中部受热最少，而从中部向两边延伸，吸收热量逐渐升高。通过凸起密度的不断的升高，可以使得整个集热管中水的受热均匀，避免中间温度过低而两侧温度过高。这样也可以避免中间的集热管的材料长期在高温下容易损坏，可以保持整个集热管的温度均匀，延长使用寿命。
作为优选，集热管10的内壁可以设置翅片，例如可以设置直翅片或者螺旋翅片，不同集热管的内的翅片高度不同，沿着两块管板结构的连接位置（即管板结构的中部）向两边（即图3集热管A向B、C方向）延伸，翅片的高度逐渐减少。主要原因是与前面设置凸起的原因相同。
管板结构表面涂敷吸热层，所述吸热层从管板结构内向外依次包括过渡层、红外反射涂层、吸热涂层、减反射涂层和保护层，其中过渡层、红外反射涂层、吸热涂层、减反射涂层和保护层的厚度的分别是0.04um、0.25um、0.76um、0.14um、0.11um；所述过渡层是通过中频反应磁控溅射方法沉积金属Al、Si与N形成的化合物的过渡层；所述红外反射涂层从内向外为W、Cr、Ag三层，三层的厚度比例为9:4：7；吸热涂层从内向外依次包括Nb、Cr、Zr、NbN、Ｃｒ２Ｏ３五层，三层的厚度比例为8:7:4：4：5；减反射涂层从内向外依次是TiO2、AlN、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、和Ｓｉ３Ｎ４五层，其中五层的厚度比例为5:4:8:9:2；保护层的成分与过渡层相同。
上述各层中，通过加大吸热涂层的厚度比例，减少红外反射层和减反射层的厚度，可以极大的增加了对太阳能的吸收，同时，通过调整红外反射层和减反射层的各层的材料的厚度比例，也能够实现降低对太阳光的反射的程度。
上述的尺寸比例是通过近百种不同的厚度比例试验得来的最佳的结果。通过实验，对于采用上述吸收涂层中各独立层的成分及厚度，可以使制备的吸收涂层的吸收比大于0.944，并实现0.041以下的低发射率。
对于上述涂层的制造方法，可以使用本领域经常采用的真空磁控溅射镀膜工艺制备。
对于集热器的具体结构，参见图6所示，所述的集热器包括集箱12、13，集热管10连接两个集箱12、13。当然，集箱的形状应该如图3所示，在中部呈一定的角度，与图1中的集热管相对应，图6没有展示，仅仅是示意图。所述集箱12上设置集热器入水管20、集箱13上设置加热器出水管21。作为优选，集热器入水管20和集热器出水管21设置在顶部A的最高位置处，这样可以保证集箱中的水从上部向下部流动，保证水的均匀分配。否则，上部集热管中的水分配量太少，造成局部过热。
作为优选，只在管板结构的下部设置吸热层，对于管板机构的上部，设置太阳能电池板，这样，可以实现将一部分热量用于发电，一部分热量用于加热，实现加热和发电的双重需要。
作为优选，集热器的集热管的材料为铜铝合金，所述铜铝合金的组分的质量百分比如下：3.9％Cr，3.6％Ag，2.6％Mn，3.25％Zr，2.3％Ce，1.5％Ti，2.36％Si，其余为Cu、Al，Cu、Al的比例为3.23:2.18。
铜铝合金的制造方法为：采用真空冶金熔炼，氩气保护浇注成圆坯，经过800℃均匀化处理，在630℃，采用热挤压成棒材，然后再经过556℃固溶淬火后，在220℃进行人工时效处理。合金的抗拉强度：室温≥540MPa，200℃≥420MPa，300℃≥-250MPa。
经测试，上述合金具有很高的导热系数和耐热性。
作为优选，集热器的出水管连接热利用装置，所述热利用装置还可以为蓄热水箱，蓄热水箱既可以和温差发电装置2和散热器3并联设置，也可以替换温差发电装置2和散热器3中的其中之一，或者仅仅设置一条蓄热水箱的管路。所述蓄热水箱外部设置保温层，所述保温层包括真空绝热保温板，所述真空绝热保温板包括芯材和高阻气复合膜，通过抽真空的方式用高阻气复合膜包覆芯材，形成真空绝热保温板。从水箱外壁面向外延伸的方向，所述芯材至少包括多层无机纤维层，所述多层无机纤维层是多层堆叠或者通过粘结剂多层连接，所述多层无机纤维层中的至少两层的无机纤维层的密度或成分不同。
作为优选，其中芯材包括覆盖无机纤维层表面的靠近水箱壁部的内层区和/或位于无机纤维层外部的外层区。
作为优选，内层区和/或外层区由硅酸铝纤维板、离心玻璃棉板、岩棉板、纺织纤维板、废纸浆板中的一种或多种制成。
作为优选，无机纤维层的层数为30-130层。进一步优选为50-80层。
作为优选，无机纤维的密度为10-300kg/m3。
作为优选，任意相邻两层的无机纤维层的密度或成分不相同。
作为优选，沿着内部往外，无机纤维层的密度增加。通过实验证明，密度依次增加所带来的隔热效果更好，能够达到较优化的隔热效果，能够提高10%左右的隔热效果。
作为优选，沿着内部往外，无机纤维层的密度依次增加的幅度越来越小。通过实验证明，无机纤维层的密度依次增加幅度越来越小所带来的隔热效果更好，能够达到更优的隔热效果。
作为优选，其中密度大的层和密度小的层交替放置。通过实验证明，此种放置隔热效果很好，能够提高7.3%以上的隔热效果。作为优选，密度大的层的密度为100-300kg/m3，密度小的密度为10-100kg/m3，选择此条件下的密度会达到更优的绝热效果。
作为优选，超细玻璃棉纤维板，体积密度为10kg/m3--100kg/m3，厚度为1mm-9mm。
硅酸铝纤维板体积密度为20kg/m3-200kg/m3，优选50-100m3，厚度为1mm-9mm。
离心玻璃棉板体积密度为20kg/m3-150kg/m3，优选50-100m3，厚度为2mm-25mm。
岩棉板体积密度为30kg/m3-200kg/m3，优选70-130m3，厚度为3mm-35mm。
作为优选，所述的无机纤维层是玻璃棉纤维板、硅酸铝纤维板、离心玻璃棉板、岩棉板、废纸浆、纺织纤维板中两种以上交替设置。
举例如下：
用厚度1mm硅酸铝纤维板（30kg/m3）和厚度3mm硅酸铝纤维板（50kg/m3）交替叠放直至1.2cm，得到真空绝热板芯材。
或者用厚度1mm硅酸铝纤维板（100kg/m3）和厚度2mm陶瓷纤维板（70kg/m3）交替叠放直至1.5cm，得到真空绝热板芯材。
或者用厚度1mm硅酸铝纤维板和2mm陶瓷纤维板及2mm离心玻璃棉板交替叠放直至2cm，得到真空绝热板芯材。
或者用1mm硅酸铝纤维板和3mm陶瓷纤维板、2mm岩棉板交替叠放直至3cm，得到真空绝热板芯材。
或者用1mm硅酸铝纤维板和3mm陶瓷纤维板、3mm离心玻璃棉板、3mm岩棉板交替叠放直至3cm，得到真空绝热板芯材。
作为优选，可以采用蓄热器来代替附图1中的温差发电装置2。具体实施方式如下：
所述太阳能集热器系统，所述系统包括集热器1、蓄热器和散热器3、阀门4、阀门5、阀门18、温度传感器6，所述集热器1与蓄热器连通形成循环回路，集热器1与散热器3连通形成循环回路，蓄热器和散热器3所在的管路并联，集热器1吸收太阳能，加热集热器1中的水，加热后的水通过出水管路8分别进入蓄热器和散热器3，在蓄热器中进行换热，将热量储存在蓄热器的蓄热材料中，在散热器3中进行换热，在蓄热器中和散热器3中流出的水在经过回水管路17进入集热器1中进行换热。
上述系统中，通过太阳能在向蓄热器进行蓄热的同时，可以利用散热器向外散热。当然，蓄热器和散热器可以独立运行，或者单独运行其中之一。
如图1所示，阀门4设置在出水管上，用于控制进入蓄热器和散热器3的总的水量，阀门5设置在散热器3所在的管路的入口管16的位置，用于控制进入散热器3的水的流量，阀门18设置在蓄热器所在的管路的入口管29的位置，用于控制进入蓄热器的水的流量，温度传感器6设置在散热器3的入口的位置处，用于测量进入散热器3的水的温度。所述系统还包括中央控制器，所述中央控制器与阀门4、阀门5、阀门18、温度传感器6进行数据连接。
优选的，当温度传感器6测量的温度低于一定的温度的时候，中央控制器控制阀门5加大开度，同时控制阀门18减少开度，以加大进入散热器3的热水的流量来加大散热量。当温度传感器6测量的温度高于一定的温度的时候，中央控制器控制阀门5减少开度，同时控制阀门18加大开度，以减少进入散热器3的热水的流量来加大散热量。
当温度传感器6测量的温度低到一定程度的时候，此时散热器对外换热的能力会变差，无法满足正常的供暖需求，这表明太阳能集热器的集热能力也出现问题，例如太阳光现不是很强，或者晚上没有太阳的时候，此时阀门4会自动关闭，阀门5和阀门18会完全打开，蓄热器和散热器所在的管路形成一个循环管路，水进入蓄热器中吸收蓄热器中存储的热量，加热的水进入散热器3中进行散热。
通过上述的运行，可以在太阳光线强的时候，在满足散热器3的散热能力，即满足用户散热需求以后，将多于的热量通过蓄热器存储起来，在太阳能集热器1供热能力不足的情况下，将蓄热器中的热量充分利用，以满足散热器3的散热需求。这样可以充分利用太阳能，避免过多的热量的浪费。
作为优选，可以不利用进入散热器3中的水的温度来自动控制水的流量，可以采用测量散热器周边的环境温度，例如，测量散热器的室内温度（通过设置室内温度传感器）来自动控制进入散热器的水的流量，如果室内温度过低，则增加进入散热器3的水的流量，如果室内温度过高，则减少进入散热器3的水的流量。
当然，通过室内温度控制流量的一个前提是温度传感器6测量的温度需要高于一定温度，否则，太阳能集热器的集热能力变差的时候，无论如何增加流量，散热效果都不会很好。
在蓄热器和散热器所在的管路形成一个循环管路的时候，当温度传感器6测量的温度低于一定的温度的时候，中央控制器控制阀门5加大开度，同时控制阀门18加大开度，以加大进入散热器3的热水的流量来加大散热量。当温度传感器6测量的温度高于一定的温度的时候，中央控制器控制阀门5减少开度，同时控制阀门18减少开度，以减少进入散热器3的热水的流量来加大散热量。此时的阀门5和15的开度保持一致。
通过这样的控制，能够合理利用蓄热器的热量，避免热量的损失。
所述的蓄热器的结构如图7所示，所述蓄热器包括壳体22，壳体22内设置了蓄热材料28，水管设置在蓄热材料28中，所述水管在壳体内是蛇形管结构。水管内水与蓄热材料进行换热，将热量传递给蓄热材料28。
优选的，蓄热材料填充壳体的空间为壳体体积的90-95%，以防止受热膨胀而导致壳体损坏。
所述蓄热材料是陶瓷材料，所述陶瓷材料的质量成分如下：SiO230-32%，5.1-5.3%Li2O、6.5-7.8%TiO2，3.3-3.5%MgO，1.0-1.3%La2O3,2.45-2.55%BaO,其余的是Al2O3。
优选的，SiO231%，5.22%Li2O、6.85%TiO2，3.4%MgO，1.1%La2O3,2.5%BaO,其余的是Al2O3。
上述的蓄热材料是通过多次试验得到的结果，在具有非常高的蓄热能力，完全满足了太阳能系统运行过程中的对热量的吸收利用。
作为优选，在集热器的出水管路8上设置温度传感器19，用于测量集热器的出水的温度，同时蓄热器设置温度传感器（没有示出）用于测量蓄热材料的温度。在蓄热器的入口管7中设置阀门18，在阀门4打开的时候，当测量的出水温度低于蓄热材料的温度的时候，阀门18关闭。当测量的出水温度高于蓄热材料的温度的时候，阀门18打开。这样避免蓄热器将热量在传递给水管中的水，造成了蓄热器中的热量的损失，以保证蓄热器能够存储足够多的热量。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (2)
1.一种太阳能集热器系统，包括集热器，集热器包括集热管、反射镜和集热板，相邻的两个集热管之间通过集热板连接，从而使多个集热管和相邻的集热板之间形成管板结构，所述集热板为直板，所述管板结构为直线结构；
所述太阳能集热器系统包括温差发电装置和散热器，所述集热器与温差发电装置连通形成循环回路，集热器与散热器连通形成循环回路，温差发电装置和散热器所在的管路并联，集热器吸收太阳能，加热集热器中的水，加热后的水通过出水管路分别进入温差发电装置和散热器，在温差发电装置中进行发电，在散热器中进行换热，在温差发电装置中和散热器中流出的水在经过回水管路进入集热器中进行换热；
所述管板结构为两块，两块管板结构之间形成一定的夹角，所述夹角方向与反射镜的圆弧线结构相对，反射镜的焦点位于管板结构形成的夹角之间；反射镜的焦点位于两块管板结构最低端连线的中点上；反射镜的圆弧线半径为R，每块管板结构的长度为R1，集热管的半径为R2，同一管板结构上相邻集热管的圆心的距离为L，两块管板结构之间的夹角为a，则满足如下公式：
R1/R=c*sin(a/2)b，
0.18<R2/L<0.34，
其中c，b为系数，0.39<c<0.41,0.020<b<0.035;
0.38<R1/R<0.41，80°<=A<=150°，450mm<R1<750mm,1100mm<R<1800mm,
90mm<L<150mm,20mm<=R2<50mm。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热器系统，包括与集热器进行管路连接的温差发电装置，温差发电装置包括箱体、热管、温差发电片、温差发电片散热器、控制器和蓄电池，箱体内设置热管，温差发电片的一端与热管相连，另一端与散热器相连，温差发电片还通过控制器和蓄电池相连。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610026944.5A CN105605803B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种设置吸热膜的管板结构太阳能集热器系统 |
| CN201610024712.6A CN105605802B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种智能控制的太阳能系统 |
| CN201510159408.8A CN104713250B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种圆弧管板式太阳能集热器系统 |
| CN201610023368.9A CN105650904B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种太阳能系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510159408.8A CN104713250B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种圆弧管板式太阳能集热器系统 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610024712.6A Division CN105605802B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种智能控制的太阳能系统 |
| CN201610026944.5A Division CN105605803B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种设置吸热膜的管板结构太阳能集热器系统 |
| CN201610023368.9A Division CN105650904B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种太阳能系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104713250A CN104713250A (zh) | 2015-06-17 |
| CN104713250B true CN104713250B (zh) | 2016-03-02 |
Family
ID=53412801
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610026944.5A Active CN105605803B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种设置吸热膜的管板结构太阳能集热器系统 |
| CN201610024712.6A Active CN105605802B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种智能控制的太阳能系统 |
| CN201510159408.8A Active CN104713250B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种圆弧管板式太阳能集热器系统 |
Family Applications Before (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610026944.5A Active CN105605803B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种设置吸热膜的管板结构太阳能集热器系统 |
| CN201610024712.6A Active CN105605802B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种智能控制的太阳能系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (3) | CN105605803B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9557479B2 (en) * | 2015-06-15 | 2017-01-31 | The Boeing Company | Multilayer system having reconfigurable dynamic structure reinforcement using nanoparticle embedded supramolecular adhesive and method |
| CN106016783A (zh) * | 2016-06-13 | 2016-10-12 | 安徽省恒胜机电工程股份有限公司 | 一种中央热水智能利用系统 |
| CN106016439A (zh) * | 2016-06-13 | 2016-10-12 | 安徽省恒胜机电工程股份有限公司 | 一种中央热水循环利用系统 |
| CN108143609B (zh) * | 2016-09-21 | 2019-06-14 | 青岛鑫众合贸易有限公司 | 一种智能流量控制的药物治疗蒸发器 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4462392A (en) * | 1983-06-23 | 1984-07-31 | Tipton Harry R | Fixed solar collection system |
| US5069540A (en) * | 1990-10-18 | 1991-12-03 | Gonder Warren W | Parabolic solar collector body and method |
| CN2359630Y (zh) * | 1998-06-12 | 2000-01-19 | 杨黎明 | 带凸凹点的高效太阳能集热板芯 |
| CN101814870B (zh) * | 2010-04-27 | 2011-12-28 | 华南理工大学 | 太阳能槽式温差发电装置 |
| CN101949594B (zh) * | 2010-09-30 | 2012-03-21 | 北京印刷学院 | 半球面采光二次反射太阳能热水器 |
| CN201892340U (zh) * | 2010-10-20 | 2011-07-06 | 云南锡业同乐太阳能有限公司 | 具有多层太阳光谱选择性吸收涂层的集热器 |
| KR20120113632A (ko) * | 2011-04-05 | 2012-10-15 | 선다코리아주식회사 | 요철타입 반사판을 가지는 내집광 진공관식 태양열 집열기 |
| CN103029374A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-04-10 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种中高温太阳能光热选择性吸收涂层 |
| CN202393039U (zh) * | 2011-12-08 | 2012-08-22 | 陕西科林能源发展股份有限公司 | 太阳能集热发电装置 |
| CN104764223B (zh) * | 2014-07-17 | 2016-05-11 | 赵炜 | 一种管径变化的圆弧管板式太阳能集热器系统 |
-
2015
- 2015-04-07 CN CN201610026944.5A patent/CN105605803B/zh active Active
- 2015-04-07 CN CN201610024712.6A patent/CN105605802B/zh active Active
- 2015-04-07 CN CN201510159408.8A patent/CN104713250B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105605802B (zh) | 2018-06-22 |
| CN105605803A (zh) | 2016-05-25 |
| CN105605803B (zh) | 2018-06-22 |
| CN104713250A (zh) | 2015-06-17 |
| CN105605802A (zh) | 2016-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104848566B (zh) | 一种太阳能蓄热系统 | |
| CN104819579B (zh) | 一种太阳能蓄热系统 | |
| CN104819583B (zh) | 一种太阳能集热系统 | |
| CN105737399B (zh) | 一种环路热管太阳能蓄热系统 | |
| CN104713250B (zh) | 一种圆弧管板式太阳能集热器系统 | |
| CN104633960B (zh) | 集热管内翅片高度变化的环路热管太阳能系统 | |
| CN104728913A (zh) | 一种基于云计算智能控制的太阳能供热系统 | |
| CN104748412B (zh) | 一种利用云端服务器进行监控的供热系统 | |
| CN104697194A (zh) | 一种云计算控制的太阳能利用智能除垢系统 | |
| CN105650904B (zh) | 一种太阳能系统 | |
| CN105650890B (zh) | 一种设置电加热器的太阳能蓄热系统 | |
| CN104729117B (zh) | 一种均匀受热的太阳能集热器系统 | |
| CN104764226B (zh) | 一种环路热管太阳能集热器系统 | |
| CN104833107A (zh) | 一种智能启动辅助加热设备的云计算太阳能系统 | |
| CN104764222B (zh) | 一种设置强化传热结构的太阳能集热器及其系统 | |
| CN104676725A (zh) | 一种云计算太阳能利用智能信息系统 | |
| CN105650891B (zh) | 一种绝热板保温的太阳能蓄热系统 | |
| CN105650896B (zh) | 一种太阳能热水输出系统 | |
| CN104729118B (zh) | 一种热量信息掌控的云控制太阳能供热系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao Wei Inventor after: Ding Hua Inventor before: Zhao Wei |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180926 Address after: 313000 2599 Hu Jie Avenue, Huzhou, Zhejiang Patentee after: Zhejiang Dadongwu Group Construction New Materials Co., Ltd. Address before: 266075 room 0201, block A, 75 Fuzhou South Road, Shinan District, Qingdao, Shandong. Patentee before: Zhao Wei |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201224 Address after: 233399, 4 floor, building 3, industrial Acceleration Center, Wuhe County Economic Development Zone, Bengbu, Anhui. Patentee after: WUHE ZHIKAI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee after: Zeng Yuee Address before: 313000 No. 2599 weaving Avenue, Huzhou City, Zhejiang Province Patentee before: ZHEJIANG DADONGWU GROUP CONSTRUCTION OF THE NEW MATERIAL Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210908 Address after: 273300 south of the intersection of Wenhua Road and Pingwang Road, Pingyi Economic Development Zone, Pingyi County, Linyi City, Shandong Province Patentee after: Pingyi ren'an traditional Chinese Medicine Industry Development Co.,Ltd. Address before: 233399, 4 floor, building 3, industrial Acceleration Center, Wuhe County Economic Development Zone, Bengbu, Anhui. Patentee before: WUHE ZHIKAI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: Zeng Yuee |