CN115523667A - 一种检测外围温度智能控制太阳能集热量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测外围温度智能控制太阳能集热量的方法，包括由导热材料制成的集热板，所述集热板连接导热管并放置成与所述板热接触，所述导热管连接到流体循环回路，所述方法包括如下步骤：温度传感器设置在导热板周围部分，控制器根据温度数据控制导热板的集热量。本发明使得上部部分下壁面的温度差异不会太大，大大提高了现精准控制，实现精准集热，更好的避免局部过热。

Description

一种检测外围温度智能控制太阳能集热量的方法

技术领域

本发明涉及一种集热器技术，尤其涉及一种检测外围温度智能控制太阳能集热量的方法。

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1×10 ¹⁸ kW·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，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。

太阳能利用装置是将太阳光能转化为热能，通过热能将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用需求。利用太阳能这种清洁能源有利于减少非可再生能源的使用，降低碳的排放。

研究和工程应用都表明，平板式集热器和热管都各自有着优异的换热性能。除此以外，相变材料由于其吸热放热过程温度平稳，可以使得整个系统达到均温的效果，因而在换热领域得到广泛应用。

在先申请（CN2022103574125、CN2022103574110、CN2022103573955、CN2022103574163）为了避免集热量不同造成上部部分下壁面以及下部部分上壁面的温度差异，造成局部过热，对集热器的集热焦点位置进行了周期性的间歇式变化，从而避免局部过热。但是上述间歇式的变化仅仅依靠时间，导致不能很好的根据实际温度进行控制。对此本发明进行了改进，通过对温度或者温差进行精准控制，从而实现精准控制，精准集热，更好的避免局部过热。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或者相关技术存在的技术问题之一。本发明提出一种集成效果好，加工难度降低、换热效率高、无能源消耗的板式集热器。

本发明技术方案如下：

一种检测外围温度智能控制太阳能集热量的方法，包括由导热材料制成的集热板，所述集热板连接导热管并放置成与所述板热接触，所述导热管连接到流体循环回路，所述方法包括如下步骤：温度传感器设置在导热板周围部分，控制器根据温度数据控制导热板的集热量。

所述集热板配有使能流动的导热材料保持在压力下的部件。

一种检测外围温度智能控制太阳能集热量的方法，包括集热器、反射镜和温度传感器，所述集热器包括位于底部的下部部分和位于上部的上部部分，所述反射镜反射太阳光到集热器下部部分的底部；下部部分分为中间部分和周围部分两部分，中间部分与周围部分可以独立控制集热，从而独立控制中间部分与周围部分的集热量；所述方法包括如下步骤：

温度传感器设置在周围部分，用于检测在周围部分的温度，温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制中心部分和周围部分的集热量。

如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制在周围部分的集热量减少，中心部分的集热量增加。

如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制在周围部分的集热量增加，中心部分的集热量减少。

所述下部部分包括第二板和第一板，所述第二板的下表面上设置向下延伸的支柱，第一板的上表面上设置向上延伸的下部柱体，所述下部柱体构成下部柱体阵列，所述第二板和第一板形成封闭的下部部分，下部柱体与支柱连接。

反射镜可以从不同方向对集热器进行集热，而且反射镜可以进行旋转和/或者沿着支撑杆上下转动以改变聚焦的焦点位置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）本发明通过周围部分温度数据的检测控制集热量的变化，使得上部部分下壁面的温度差异不会太大，在提高换热效率的同时提高产品的使用寿命，相对与现有技术的间歇式改变集热量的方式，大大提高了现精准控制，实现精准集热，更好的避免局部过热。

2）本发明通过不同部分的温差变的变化检测，使得整体保持温度相对均衡，在提高换热效率的同时提高产品的使用寿命，相对与现有技术的间歇式改变集热量的方式，大大提高了现精准控制，实现精准集热，更好的避免局部过热。

附图说明

图1是本发明板式集热系统的结构示意图；

图2是本发明板式集热器的结构示意图；

图3为本发明的第二板下部集热分布优选结构示意图；

图4为本发明的第二板下部集热分布另一优选结构示意图；

图5是本发明控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行补充说明。

本发明是在申请号CN2022103574125、CN2022103574110、CN2022103573955、CN2022103574163基础上的改进，因此申请号CN2022103574125、CN2022103574110、CN2022103573955、CN2022103574163所有内容，包括集热器结构的内容都包括在本申请中。

一种检测外围温度智能控制太阳能集热量的方法，包括由导热材料制成的集热板，所述集热板连接导热管并放置成与所述板热接触，所述导热管连接到流体循环回路，所述方法包括如下步骤：温度传感器设置在导热板周围部分，控制器根据温度数据控制导热板的集热量。

所述集热板配有使能流动的导热材料保持在压力下的部件。

图1展示了本发明板式集热系统的结构示意图。如图1所示，所述集热系统包括板式集热器1和反射镜2，所述反射镜2反射太阳光聚焦到集热器，用于加热集热器内部的流体。反射镜可以从不同方向对集热器进行集热。而且反射镜可以进行旋转和/或者沿着支撑杆上下转动以改变聚焦的焦点位置。

所述板式集热器包括下部部分和上部部分，上部部分位于下部部分上部，所述下部部分包括第二板和第一板，所述第二板的下表面上设置向下延伸的支柱，第一板的上表面上设置向上延伸的下部柱体，所述下部柱体构成下部柱体阵列，所述第二板和第一板形成封闭的下部部分，下部柱体与支柱连接；下部柱体阵列和支柱共同构成下部部分的液体回流部分，支柱之间的间隙大于下部柱体之间的间隙，在下部柱体之间产生毛细驱动力；所述上部部分包括盒体和位于盒体上部的上盖，所述盒体包括从盒体底壁向上延伸的上部柱体；所述上盖上设置进口和出口。

流体从上部部分进口和出口流入和流出。优选流体是药液，用于熏洗伤口的药液。

支柱之间设置间隙，支柱下部对应的下部柱体的毛细力小于支柱间隙对应的下部柱体的毛细力。通过上述设置，可以使得流体在第一板底部分布均匀，从而使得换热均衡。

作为优选，两个支柱之间的间隙下部对应的下部柱体的毛细力，从一个支柱到另一个支柱之间，毛细力先是逐渐变大，然后逐渐变小。通过上述设置，可以进一步使得通过毛细力抽吸到间隙中去，可以使得流体在第一板底部分布均匀，从而使得换热均衡。

作为优选，毛细力先是逐渐变大的幅度越来越大，然后逐渐变小的幅度越来越大。上述设置可以进一步提高均匀程度。

作为优选，逐渐变大到逐渐变小的临界点是间隙的中部，即从一个支柱到间隙中部，毛细力先是逐渐变大，然后从间隙中部到另一个支柱毛细力逐渐变小。

作为优选，随着间隙距离的增加，间隙下部对应的下部柱体毛细力与支柱下部对应的毛细力之间的差距也越来越大。通过如此设置，能够使得更加换热均衡，避免换热不均。

作为一个优选的相对于在先申请的改进，所述第一板的下壁面是向下弯曲的结构。通过上述结构可以进一步实现扩大吸热面积，更好的进行集热。

针对集热系统的具体组成以及结构与申请号CN2022103574125、CN2022103574110、CN2022103573955、CN2022103574163相同，就不在进行详细描述。下面重点描述本申请的发明点。

在先申请为了避免集热量不同造成上部部分下壁面以及下部部分上壁面的温度差异，造成局部过热，对集热器的集热焦点位置进行了周期性的间歇式变化，从而避免局部过热。但是上述间歇式的变化仅仅依靠时间，导致不能很好的根据实际温度进行控制。对此本发明进行了改进，通过对温度或者温差进行精准控制，从而实现精准控制，精准集热，更好的避免局部过热。

本申请进行了改进方案如下：

如图3所示，下部部分分为中心部分3和周围部分4两部分，中心部分3与周围部分4可以独立控制集热，从而独立控制中心部分与周围部分的集热量。

作为改进点1，温度传感器设置在中心部分3，用于检测中心部分的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制中心部分和周围部分的集热量。

作为优选，如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制中心部分的集热量减少，周围部分的集热量增加。

作为优选，如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制中心部分的集热量增加，周围部分的集热量减少。

作为改进点2，温度传感器设置在周围部分4，用于检测在周围部分4的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制中心部分和周围部分的集热量。

作为优选，如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制在周围部分4的集热量减少，中心部分的集热量增加。

作为优选，如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制在周围部分4的集热量增加，中心部分的集热量减少。

通过上述的中心部分和周围部分温度的控制，避免温度过高过低，从而避免相应的部分过冷或者过热，造成温度不均衡，从而导致使用寿命缩短。

作为优选，可以通过温差的检测实现下部壁面的温度相对恒定。具体方案如下：

温度传感器分别设置在中心部分3和周围部分4，用于检测中心部分和周围部分的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据计算温差数据，根据温差控制中心部分和周围部分的集热量。

作为优选，如果检测的温差数据超过上限值，则控制器控制中心部分和周围部分中温度高的集热量减少，中心部分和周围部分中温度低的集热量增加。

如果中心部分是高温，则控制器控制中心部分集热量减少，周围部分集热量增加。

如果中心部分是低温，则控制器控制中心部分集热量增加，周围部分的集热量减少。

通过上述的中心部分和周围部分温差的控制，相对于前面的单一温度的控制，更加精准的避免相应的部分过冷或者过热。

作为一个改进，下部部分的中心部分与周围部分的集热量不同。通过集热量不同，可以实现内部流体的快速循环。例如集热量高的位置蒸汽上升，集热量低的位置液体下降，从而形成类似锅炉上升管和下降管，加大流体内部的循环速度。

作为优选，中心部分和周围部分的面积相同。

作为一个改进，温度传感器设置在中心部分3，用于检测中心部分的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制中心部分和周围部分的集热量交替的在W1和W2之间发生变化，其中W2>W1。

作为优选，如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制中心部分的集热量为W1，周围部分的集热量位W2。

作为优选，如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制中心部分的集热量为W2，周围部分的集热量为W1。

作为改进点2，温度传感器设置在周围部分4，用于检测在周围部分4的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制中心部分和周围部分的集热量交替的在W1和W2之间发生变化，其中W2>W1。

作为优选，如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制在周围部分4的集热量为W1，中心部分的集热量为W2。

作为优选，如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制在周围部分4的集热量为W2，中心部分的集热量为W1。

作为优选，W2是3倍W1。

此处的W2和W1不是一个固定数值，仅仅是为了表明W1和W2之间的数据大小以及数据倍数。

上述集热量的变化可以通过反射镜数量的变化来实现。例如可以通过聚焦到中心部分和周围部分的反射镜数量来实现中心部分和周围部分集热量为3：1或者1：3。

集热量的变化可以通过控制反射镜进行上下方向转动和/或者绕着支撑物旋转以改变集热器上的太阳光的聚焦位置来实现。

通过上述根据温度实现不同位置的集热量变化，不仅可以使得下部壁面温度保持相对恒定，而且还能使得下部部分内部上升段和下降段交替变化，提高循环效率，在提高换热效率的同时提高产品的使用寿命。

作为优选，可以通过温差的检测实现下部壁面的温度相对恒定和快速的换热。具体方案如下：

作为一个改进，温度传感器分别设置在中心部分3和周围部分4，用于检测中心部分和周围部分的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据计算中心部分T1和周围部分T2的温差T1-T2的绝对值，控制器根据计算的温差控制中心部分和周围部分的集热量交替的在高集热量和低集热量之间发生变化。

如果中心部分的集热量是高集热量，周围部分的集热量是低集热量，如果检测的温差的绝对值数据超过上限值，则控制器控制中心部分和周围部分的集热量进行轮换，即中心部分集热量变为低集热量，周围部分的集热量为高集热量。

如果中心部分的集热量是低集热量，周围部分的集热量就是高集热量，如果检测的温差的绝对值数据超过上限值，则控制器控制中心部分和周围部分的集热量进行轮换，即中心部分集热量变为高集热量，周围部分的集热量为低集热量。

温差数据过高，表明中心部分和周围部分的温度不均衡程度很严重，因此需要及时进行调整。

作为优选，如果检测的温差数据绝对值低于下限值，则控制器控制中心部分和周围部分中集热量高的集热量增加，中心部分和周围部分中集热量低的集热量降低。如果温差过低，表明内部以为温差形成的循环变慢，会导致换热效率降低，因此也需要及时调整，通过调整集热量大小变化推动循环加快。

通过上述的温差控制，相对于前面的温度控制，可以更精准地实现温度均衡和高换热效率。

作为优选，参照图4下部部分从左到右分为三部分，分别是左侧部分5、中间部分6和右侧部分7三部分，左侧部分、中间部分和右侧部分可以独立控制集热，从而独立控制左侧部分、中间部分和右侧部分的集热量。将左侧部分和右侧部分为第一组，中间部分为第二组。

作为优选，左侧部分5、中间部分6和右侧部分7面积相同。

作为改进点1，温度传感器设置在第二组，用于检测第二组的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制第二组和第一组的集热量。

作为优选，如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制第二组的集热量减少，第一组的集热量增加。

作为优选，如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制第二组的集热量增加，第一组的集热量减少。

作为改进点2，温度传感器设置在第一组，用于检测在第一组的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制第二组和第一组的集热量。

作为优选，如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制在第一组的集热量减少，第二组的集热量增加。

作为优选，如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制在第一组的集热量增加，第二组的集热量减少。

通过上述的第二组和第一组温度的控制，避免温度过高过低，从而避免相应的部分过冷或者过热，造成温度不均衡，从而导致使用寿命缩短。

作为优选，可以通过温差的检测实现下部壁面的温度相对恒定。具体方案如下：

温度传感器分别设置在第二组和第一组，用于检测第二组和第一组的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据计算温差数据，根据温差控制第二组和第一组的集热量。

作为优选，如果检测的温差数据超过上限值，则控制器控制第二组和第一组中温度高的集热量减少，第二组和第一组中温度低的集热量增加。

如果第二组是高温，则控制器控制第二组集热量减少，第一组集热量增加。

如果第二组是低温，则控制器控制第二组集热量增加，第一组的集热量减少。

通过上述的第二组和第一组温差的控制，相对于前面的单一温度的控制，更加精准的避免相应的部分过冷或者过热。

作为一个改进，下部部分的第二组与第一组的集热量不同。通过集热量不同，可以实现内部流体的快速循环。例如集热量高的位置蒸汽上升，集热量低的位置液体下降，从而形成类似锅炉上升管和下降管，加大流体内部的循环速度。

作为一个改进，温度传感器设置在第二组，用于检测第二组的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制第二组和第一组的集热量交替的在W1和W2之间发生变化，其中W2>W1。

作为优选，如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制第二组的集热量为W1，第一组的集热量位W2。

作为优选，如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制第二组的集热量为W2，第一组的集热量为W1。

作为改进点2，温度传感器设置在第一组，用于检测在第一组的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制第二组和第一组的集热量交替的在W1和W2之间发生变化，其中W2>W1。

作为优选，如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制在第一组的集热量为W1，第二组的集热量为W2。

作为优选，如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制在第一组的集热量为W2，第二组的集热量为W1。

作为优选，W2是6倍W1。

此处的W2和W1不是一个固定数值，仅仅是为了表明W1和W2之间的数据大小以及数据倍数。

上述集热量的变化可以通过反射镜数量的变化来实现。例如可以通过聚焦到第二组和第一组的反射镜数量来实现第二组和第一组集热量为3：1或者1：3。

集热量的变化可以通过控制反射镜进行上下方向转动和/或者绕着支撑物旋转以改变集热器上的太阳光的聚焦位置来实现。

通过上述根据温度实现不同位置的集热量变化，不仅可以使得下部壁面温度保持相对恒定，而且还能使得下部部分内部上升段和下降段交替变化，提高循环效率，在提高换热效率的同时提高产品的使用寿命。

作为优选，可以通过温差的检测实现下部壁面的温度相对恒定和快速的换热。具体方案如下：

作为一个改进，温度传感器分别设置在第二组和第一组，用于检测第二组和第一组的温度。温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据计算第二组T2和第一组T1的温差T2-T1的绝对值，控制器根据计算的温差控制第二组和第一组的集热量交替的在高集热量和低集热量之间发生变化。

作为优选，如果第一组的集热量是高集热量或低集热量，第二组的集热量就是低集热量或高集热量，如果检测的温差的绝对值数据超过上限值，则控制器控制第一组和第二组的集热量进行轮换，即第一组集热量变为低集热量或高集热量，第二组的集热量为高集热量或低集热量。温差绝对值数据过高，表明第二组和第一组的温度不均衡程度很严重，因此需要及时进行调整。

作为优选，如果检测的温差绝对值数据低于下限值，则控制器控制第一组和第二组中集热量高的集热量增加，第一组和第二组中集热量低的集热量降低。如果温差过低，表明内部以为温差形成的循环变慢，会导致换热效率降低，因此也需要及时调整，通过调整集热量大小变化推动循环加快。

通过上述的温差控制，相对于前面的温度控制，可以更精准地实现温度均衡和高换热效率。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种检测外围温度智能控制太阳能集热量的方法，其特征在于，包括由导热材料制成的集热板，所述集热板连接导热管并放置成与所述板热接触，所述导热管连接到流体循环回路，所述方法包括如下步骤：温度传感器设置在导热板周围部分，控制器根据温度数据控制导热板的集热量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集热板配有使能流动的导热材料保持在压力下的部件。

3.一种检测外围温度智能控制太阳能集热量的方法，包括集热器、反射镜和温度传感器，所述集热器包括位于底部的下部部分和位于上部的上部部分，所述反射镜反射太阳光到集热器下部部分的底部；下部部分分为中间部分和周围部分两部分，中间部分与周围部分可以独立控制集热，从而独立控制中间部分与周围部分的集热量；所述方法包括如下步骤：

温度传感器设置在周围部分，用于检测在周围部分的温度，温度传感器将检测的温度数据传递给控制器，控制器根据温度数据控制中心部分和周围部分的集热量。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，如果检测的温度数据超过上限值，则控制器控制在周围部分的集热量减少，中心部分的集热量增加。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，如果检测的温度数据低于下限值，则控制器控制在周围部分的集热量增加，中心部分的集热量减少。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述下部部分包括第二板和第一板，所述第二板的下表面上设置向下延伸的支柱，第一板的上表面上设置向上延伸的下部柱体，所述下部柱体构成下部柱体阵列，所述第二板和第一板形成封闭的下部部分，下部柱体与支柱连接。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，反射镜可以从不同方向对集热器进行集热，而且反射镜可以进行旋转和/或者沿着支撑杆上下转动以改变聚焦的焦点位置。

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