CN1117925C - 利用太阳能发电的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新颖的利用太阳能发电的装置及方法，它能实现大容量，高效率及低成本的发电。该装置由密封式太阳能收集室，热空气排放筒及风叶-发电机组件组成；密封式太阳能收集室包括透光、透热材料顶面，隔湿保温层，置于隔湿保温层上的吸热储能层及设在该密封式太阳能收集室侧面的进气口；热空气排放筒布置在透光、透热材料顶面的上方，风叶-发电机组件布置在热空气排放筒的下方入口处或置于该热空气排放筒中。

Description

利用太阳能发电的装置及方法
本发明涉及一种新颖的利用太阳能发电的装置及方法。
由于工业的快速发展，地球上的能源不断地消耗并带来了对环境的污染。因此在新世纪需要寻找新的大容量且无污染的能源，太阳能正是一种取之不竭而又无污染的巨大能源。但是太阳能的开发利用还处于初级阶段，每天都有大量的太阳能在地球表面被白白地浪费掉。现有的太阳能发电装置及方法主要是利用太阳能电池进行发电，如中国专利申请CN85101373中所描述的太阳电池装置，这种装置的主要缺点是容量小，效率低及成本昂贵。
因此，本发明的目的是提供一种新颖的利用太阳能发电的装置及方法，它能克服上述的缺点，实现大容量，高效率及低成本的发电。
为了实现上述目的，根据本发明，提出了一种利用太阳能发电的装置，其特征在于：该装置由密封式太阳能收集室，热空气排放筒及风叶-发电机组件组成；密封式太阳能收集室包括设在其顶部的透光、透热材料顶面，设在其底面的隔湿保温层，置于隔湿保温层上的吸热储能层及设在该密封式太阳能收集室侧面的进气口；热空气排放筒布置在透光、透热材料顶面的上方，风叶-发电机组件布置在热空气排放筒的下方入口处或置于该热空气排放筒中。
此外，根据本发明，提出了一种利用太阳能发电的方法，其特征在于，包括以下步骤：i)设置一个密封式太阳能收集室，即在其顶部设置透光、透热材料顶面，在其底面设置隔湿保温层、置于隔湿保温层上的吸热储能层热及在其侧面设置进气口；ii)在太阳能收集室的上方设置空气排放筒；iii)在热空气排放筒的下方入口处或在该热空气排放筒中设置风叶-发电机组件；iv)由太阳照射在太阳能收集室中产生热量，空气从进气口进入该室被收集室中的热量加热膨胀，形成具有一定压力的热空气，该热空气从太阳能收集室经过空气排放筒流向高空，形成强大气流，该气流驱动风叶-发电机组件进行发电。
根据本发明的装置及方法，由于通过太阳能在密封式太阳能收集室加温空气，使热空气膨胀并经过空气排放筒流向高空，因高空的气温相对低，就好比气象学中的热空气上升与冷空气会合形成大风一样，在本发明的装置中太阳能首先转换成强劲的气流(风力)，然后再由风力通过发电机转换成电能。太阳能转换成风力是在基本密封的空间进行，因此效率高，而风力发电的效率亦高于太阳能电池的发电效率，因而整个装置的效率高。该装置由于不受空间的限制，可以作成大容量的，或由多个小装置集合而成，因此可实现大容量的发电。此外，该装置所使用的都是普通的类似建筑的材料，故成本低。
以下将借助附图中所示的实施例来详细描述本发明的装置及方法。附图为：
图1是根据本发明的利用太阳能发电的装置的一个优选实施例；
图2是图1中实施例的一个变型。
根据本发明的一种利用太阳能发电的装置的一个优选实施例表示在图1中，其中该装置由密封式太阳能收集室2，热空气排放筒6及风叶-发电机组件7组成；密封式太阳能收集室2包括透光、透热材料顶面1，置于底面如地面上的隔湿保温层4，置于隔湿保温层4上的吸热储能层3及设在该密封式太阳能收集室2侧面的进气口5；热空气排放筒6布置在透光、透热材料顶面1的上方，风叶-发电机组件7布置在热空气排放筒6的下方入口处或置于该热空气排放筒6中。
透光、透热材料顶面1可由有机或无机的透明材料，例如有机玻璃，塑料膜或玻璃等作成。吸热储能层3可由吸热材料，例如由沥青等材料作成。隔湿保温层4可用一般的建筑隔湿保温材料，例如干砂等材料作成。热空气排放筒6最好也由隔热的材料，例如普通的隔热建筑材料作成。风叶-发电机组7最好采用高效率的风力发电机及相关的稳压装置。
为了能控制气流，在热空气排放筒6中可设置一个节流板8，它可通过一个手柄或小伺服电动机(未示出)调节。
图2是图1中利用太阳能发电的装置的一个变型实施形式。其中每个密封式太阳能收集室2A，2B，2C及2D用各自的热空气排放筒6A，6B，6C及6D与一个总热空气排放筒9相密封地连接，在该总热空气排放筒9中安装一个风叶-发电机组件7。
根据本发明，重要的是提出了一种新颖的利用太阳能发电的方法，它包括以下步骤：i)设置一个密封式太阳能收集室，即在其顶部设置透光、透热材料顶面，在其底面设置隔湿保温层、置于隔湿保温层上的吸热储能层热及在其侧面设置进气口；ii)在太阳能收集室的上方设置空气排放筒；iii)在热空气排放筒的下方入口处或在该热空气排放筒中设置风叶-发电机组件；iv)由太阳照射在太阳能收集室中产生热量，空气从进气口进入该室被收集室中的热量加热膨胀，形成具有一定压力的热空气，该热空气从太阳能收集室经过空气排放筒流向高空，形成强大气流，该气流驱动风叶-发电机组件进行发电。
本发明的装置及方法的工作原理在于，猛烈的阳光穿过宽阔的透光、透热材料顶面将密封式太阳能收集室内的空气和吸热材料(如沥青)加温到较高温度(在夏天我国南方可达70-80℃)。常温的空气从进气口进入密封式太阳能收集室，空气在室内充分吸收太阳能的光和热，成为具有一定压力的高温、膨胀气体。热空气排放筒从室顶伸向高空，高空的气温比较低，从而使室内的具有一定压力的高温、膨胀空气流通过热空气排放筒向高空排出，形成一股强劲的气流向上排出。在热空气排放筒的入口处装有风叶-发电机组件，强劲的气流推动风叶快速地旋转，由风叶轴带动发电机发出电能；这是白天的发电过程。在夜晚，虽然无太阳的照射，但由于白天大面积厚厚的吸热层(如10-60cm厚的沥青)吸收了大量的太阳热能并且将热能储存在吸热层中，夜晚吸热层慢慢地释放从太阳吸收来的热量，将密封式太阳能收集室内的空气加热，所以晚上仍有高温的强劲气流推动风叶-发电机组件发电。只要有足够数量的吸热储能材料，证明完全可以维持夜晚的发电。
常温空气从进气口进入密封式太阳能收集室吸收太阳能而升温并膨胀推动风叶-发电机组件作功，然后从热空气排放筒排出，如此循环不息地使发电机发出电能。由于1m3空气的温度每升高1℃就要吸收1KW的热能，如果升高10℃就吸收了10KW的太阳能。一个宽大的密封式太阳能收集室要容纳几千、几万甚至几十万m3空气是完全可以作到的事，亦就是用这种方法可以收集到几十万KW的太阳能，利用这些太阳能加热空气形成热空气流带动风叶-发电机组件可以发出巨大的电能。

Claims (4)

1.一种利用太阳能发电的装置，该装置由密封式太阳能收集室(2)，热空气排放筒(6)及风叶-发电机组件(7)组成；密封式太阳能收集室(2)包括设在其顶部的透光、透热材料顶面(1)，设在其底面的隔湿保温层(4)，置于隔湿保温层(4)上的吸热储能层(3)及设在该密封式太阳能收集室(2)侧面的进气口(5)；热空气排放筒(6)布置在透光、透热材料顶面(1)的上方，风叶-发电机组件(7)布置在热空气排放筒(6)的下方入口处或置于该热空气排放筒(6)中，其特征在于：为了控制气流，在热空气排放筒(6)中设置了一个节流板(8)，它通过一个手柄或小伺服电动机调节。
2.根据权利要求1的利用太阳能发电的装置，其特征在于：透光、透热材料顶面(1)由有机或无机的透明材料，即有机玻璃，塑料膜或玻璃作成；吸热储能层(3)由吸热材料，即沥青材料作成，隔湿保温层(4)用一般的建筑隔湿保温层材料，即干砂材料作成；热空气排放筒(6)也由隔热的材料，即普通的隔热建筑材料作成；风叶-发电机组件(7)采用高效率的风力发电机及相关的稳压装置。
3.根据权利要求1或2的利用太阳能发电的装置，其特征在于：该装置由多个密封式太阳能收集室(2A，2B，2C，2D)组成，每个密封式太阳能收集室(2A，2B，2C，2D)用各自的热空气排放筒(6A，6B，6C，6D)与一个总热空气排放筒(9)相密封地连接，在该总热空气排放筒(9)中安装了一个风叶-发电机组件(7)。
4.一种利用太阳能发电的方法，包括以下步骤：i)设置一个密封式太阳能收集室，即在其顶部设置透光、透热材料顶面，在其底面设置隔湿保温层、置于隔湿保温层上的吸热储能层及在其侧面设置进气口；ii)在太阳能收集室的上方设置热空气排放筒；iii)在热空气排放筒的下方入口处或在该热空气排放筒中设置风叶-发电机组件；iv)由太阳照射在太阳能收集室中产生热量，空气从进气口进入该室被收集室中的热量加热膨胀，形成具有一定压力的热空气，该热空气从太阳能收集室经过空气排放筒流向高空，形成强大气流，该气流驱动风叶-发电机组件进行发电，其特征在于：还包括控制气流的步骤，即在热空气排放筒中设置了一个节流板调节气流，该节流板通过一个手柄或小伺服电动机调节。
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