CN1439806A

CN1439806A - 散居环境利用自然能源的方法和装置

Info

Publication number: CN1439806A
Application number: CN03109311A
Authority: CN
Inventors: 丁树文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2003-09-03

Abstract

一种散居环境利用自然能源的方法和装置，在现有的风能应用技术中，其中大部分方案是把风能转换成电能来存储，还有一小部分是直接利用风能作为动力的工具，应用范围受到限制，效率较低，本发明包括能量获取装置，(高温相变)热能储存装置，低温相变装置，保温装置，能量变换装置和热量交换装置，热负载和机械负载，提供一种高效的和应用广泛的特别适合在偏远地区和散居用户使用自然能源使用方法和装置，提供冬季取暖和全年的厨房用热源，也可以为用户提供制冷和空调功能，大范围使用可以有效减轻环境负担和污染。

Description

散居环境利用自然能源的方法和装置

技术领域

本专利涉及一种利用自然能源为散居家庭环境提供能源供应的方法和装置。

背景技术

风力发电，能量存储，相变能量存储。

城市可以采用集中供热，垃圾也容易集中处理，农村则很难采用这样的手段，这意味着解决农村环境污染的成本会更高。另外，我曾经在北方的铁路沿线看到的景象是，很多地区的农田和山地非常干净，连树叶都没有了，这些有机的材料都被附近地区的人拿去做饭取暖而烧掉了！但是他们确实没有能力采用其它能量获取方式。

在现有的风能利用中，主要是风电的转换，还有以风力为动力的机械装置，并不能特别适应农村广大地区的用户来使用，比如说风力发电解决的是农牧区人民的看电视等高级需求，这部分使用的能量在中国北部地区占用能源使用总量中的很小部分，一般家庭的主要能源消耗集中在两个需求上，一个是冬季取暖，另一个是每天都要做的吃饭用的厨房用热能量，现在还没有一个行之有效的解决这两个问题的解决方案，在现有技术中的相变储能设备，主要的使用价值是基于电网的峰谷差价上的应用，而真正能够使用峰谷差价的地区还是比较发达的城镇，城镇地区的垃圾等产出物相对于农村来说是容易集中处理的，另外风力发电入网成本高，偏远地区的成本更高，大大增加了技术推广的难度。

所以本专利就是为他们专门设计的一个解决方案，解决广大地区不能采用集中能量供应的比较分散的用户，能量来源是采用风能和太阳能，配备其它能源提供尖峰能源，减少北方燃料消耗，达到环保作用，减少空气污染，降低土地植被有机物的消耗，提高生活环境质量，减少对其它动力能源的消耗，降低生产和生活的成本。

成本底、效率高、安全、保护环境、总体上降低植物燃料的使用量，节约下来的有机材料可以作为其它如养殖加工业的原料，还有本发明还有很少使用电子元气件，使设备有运行可靠和维护维修成本低廉的优点，另外本发明装置也非常适合城镇郊区使用。

适用范围是农村、牧区、城镇、郊区及有充足自然能源和空间的地区使用。解决冬季取暖、制冷和夏季空调、做饭用热源，提供部分农用工具的动力来源，解决部分动力问题。

保护环境包括不用或少用电池，没有烟气产生，不生成垃圾，减低农村基础设施的总成本。

效率高包括冬季取暖夏季做饭，存热效率高，只要有电能就可以产生热量，热能的产生不会由于温度高而降低效率。

另外本发明还有容易增加或减少系统功能的优点。

发明内容

一种散居环境利用自然能源的方法和装置，其中包括能量获取装置，热能储存装置，保温装置，能量变换装置和热量交换装置，热负载和机械负载，能量获取装置包括风力机、太阳能电池等，热能储存装置包括高温“相变储热装置”或热容量高的耐高温材料构成的热能存储器，能量获取装置采集到的电能或机械能直接转化成热能并保存在热能储存装置中。

热能储存装置是由金属材料、合金材料或其它材料构成的，这些材料的熔点在摄氏150～1500度范围之间。

金属材料可以采用锌、锡、铅、铜，合金材料可以采用：锌锡合金、锌铜合金，通过改变金属材料类型或合金构成成分来调节熔点，也可以采用普通的耐温材料来降低成本。

风力机和太阳能电池产生的电流直接通过多层隔热外壳[11]内的能量变换装置[8]直接转换成热能，电热转换不受[11]内的温度限制，所以这部分的产热效率可以接近100％。

热量交换装置是为用户提供冬季室内采暖用的，厨房用热口为用户提供全年的厨房用热，厨房用热口与其它能源构成复合加热装置。

在冬季存储的热量有限的情况下，用户可以在做饭之前停止使用供暖功能，在做饭之后利用剩余的热量取暖。

在夏季或不需要采暖的其间需要关闭，通过在热量交换装置与热能储存装置之间设置活动隔热装置，或通过把热量交换装置内部的管道部分移出保温层外的方法，使热量的到更好的保存。为冰箱和空调提供动力。

附图说明

图1、是按照图3的框图实现的风力及其它能源采集和使用示意图。其中编号为：

1、风力发电机装置

2、能量变换器及接口

3、其它类型能源：如太阳能电池

4、电机械能转换：可以是机械力也可以是电力。

5、厨房用热口(灶口)

6、隔热盖(在不使用时防止热量散失)

7、散热器(冬季)、吸热器(夏季)、热水器等

8、电热变换装置

9、热量交换装置

10、热能储存装置

11、多层隔热外壳

12、电能存储装置(充电电池)

13、能量传输及控制

14、出水管(热)

15、回水管(冷)

16、相变冷藏器

17、外部加热器

图2：传统方法：缺点是效率低成本高，使用范围有限。

图3：新的方法1：风能全部转化成电能的方案。

图4：新的方法2：风能部分转化成电能的方案。

说明：图3和图4是功能比较全面的方案，实际系统中没有必要全部包括每个功能模块，典型的最小系统只需要包括三个基本部分(风能，电能，热能存储)和外围设备。

具体实施方式

如图1所示，风力机[1]和太阳能电池[3]产生的电能传输到能量变换器及接口[2]中，[2]中的电能通过[8]在[11]内对[10]加热，由于[11]的保温效应，使[10]的温度达到熔点，并且在熔点温度下吸收大量热量。

做饭时打开[6]放锅在[5]上，这时候[11]加热锅，作用相当于炉子的功能。

取暖时，打开[14]处的阀门，[10]对[9]加热，[9]内热的流体循环到[7]中，热量通过[7]散发到市内，可以通过[7]上的水龙头使用热水。

使用电器，通过[2]上的电流对[12]充电。

制冷功能的实现是通过[4]把电能用热泵冷却[16]中的低温相变材料，通过与[16]接触的[9]把冷的流体循环到[7]中或冷冻冷藏室中。

[7]与[9]之间的流体循环的能量可以来自12，或直接来自13点的机械能。

Claims

1.一种散居环境利用自然能源的方法和装置，其中包括能量获取装置，热能储存装置，低温相变材料，保温装置，能量变换装置和热量交换装置，热负载和机械负载，能量获取装置包括风力机、太阳能电池等，热能储存装置包括“高温相变储热装置”或热容量高的耐高温材料构成的“热能存储器”，其特征是：能量获取装置采集到的电能通过“电热变换装置”[8]或机械能通过“机械能热能变换装置”直接转化成热能并保存在热能储存装置中，在保温材料内的热能储存装置中的材料被加热到相变温度或以上。

2.如权利要求1中所述的热能储存装置，其特征是：热能储存装置中的热能存储介质是由金属材料包括锌、锡、铅、铜，或合金材料包括锌锡合金、锌铜合金等熔点在摄氏150～1500度之间材料。

3.如权利要求1中所述的低温相变材料，其特征是：是作为制冷和空调设备的存储介质。

4.如权利要求1中所述的热能储存装置，还可以由普通介质构成，其特征是：其热能存储介质可以由热容量较高的非相变材料构成。

5.如权利要求1中所述的能量获取装置，电热转换不受[11]内的温度限制，所以这部分的产热效率可以接近100％，其特征是：风力发电机和太阳能电池产生的电流直接通过多层隔热外壳[11]内的能量变换装置[8]直接转换成热能。

6.如权利要求1中所述的机械负载，其特征是：机械负载的动力可以来自3个方面，1：风力机，2：[2]，3：外部，风力机的部分机械能为机械负载提供动力，其它部分的机械能被转换成电能。

7.如权利要求1中所述的热量交换装置和厨房用热口，其特征是：热量交换装置是为用户提供冬季室内采暖用的，厨房用热口为用户提供全年的厨房用热，厨房用热口与其它能源构成复合加热装置。

8.如权利要求1中所述的系统解决农村家庭能源的装置的使用方法，取暖用热温度要求较低，做饭用热需要较高的温度，其特征是：通过用热工作时间的调度解决热源使用效果，供暖时间避开做饭及做饭之前的一段时间，在做饭之后利用剩余的热量取暖。

9.如权利要求1中所述的热量交换装置，其特征是：夏季或不需要采暖的期间关闭取暖用的热量交换装置，通过在热量交换装置与热能储存装置之间设置活动隔热装置，或通过把热量交换装置内部的管道部分移出保温层外的方法，使热量保存效果更好。