CN204494849U - 一种简易太阳池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型一种简易太阳池，属于太阳池集热技术领域；包括太阳池池体，所述太阳池池体中溶液分为上下两层，上层为低浓度盐水层，下层为高浓度盐水层；所述的低浓度盐水层是浓度为0-3％的卤水，所述的高浓度盐水层是盐湖老卤；所述池体的侧壁和底部向上依次设计有防水层、保温层、吸热层；所述的防水层为混凝土，保温层为聚氯乙烯的保温材料，吸热层为黑色塑料布；本实用新型主要应用在太阳池集热方面，提供了一种构建简单、降低成本、维护方便、储热稳定、效率高的简易太阳池。

Description

一种简易太阳池
技术领域
本实用新型一种简易太阳池，属于太阳池集热技术领域。
背景技术
随着全球人口的急剧增长，经济的发展，消耗了大量的不可再生能源，造成了能源紧缺，环境问题日益严重，能源与环境成为当今社会发展的两大制约因素。因此新能源的开发迫在眉睫，越来越多的国家开始实施“阳光计划”。而我国盐湖地区地域广阔，太阳能资源相当丰富，盐湖资源储量丰富，本实用新型的两层法简易太阳池的开发与利用充分考虑到了盐湖地区有利的地理条件。
现有的盐梯度太阳池中(专利号：200620172864.2)，盐的浓度随池水的深度增加而增大。盐梯度太阳池一般由三层组成，自上到下依次是上对流层、非对流层和下对流层。表面是温度和盐度都较低的上对流层；最底层是高浓度的盐水，该层是太阳池的储热层，称作下对流层；上对流层和下对流层中间是盐梯度太阳池的主要部分，该层盐度和温度随着深度逐渐增加。
盐梯度太阳池的实施与建立考虑到了盐湖地区有利的地理条件，包括盐湖地区丰富的太阳能资源和盐湖资源。由于大多数盐湖地区相对比较偏远、能源输送、供水、交通和通讯较为不便，资源综合开发利用主要受限于资源开发技术和成本两个因素，其中，开发成本中，能源成本占居绝大部分。因此，充分利用盐湖地区的太阳能资源和盐湖资源，可以减少盐湖生产的能源消耗，减少污染排放，降低生产成本，同时可以为采暖、海水淡化、制盐、发电以及需要大量低温热源的工农业提供热能。
尽管盐梯度太阳池具有以上优点，但是盐梯度太阳池在大型盐湖地区的现场施工过程中困难重重。由于非对流层是盐梯度太阳池集热和储热的重要组成部分，现场非对流层的布置过程中，不同盐浓度的卤水的配置和存放以及不同盐浓度的卤水在不扰动的情况下的分层布置是很难实现的。由于盐梯度太阳池利用的能源和资源是丰富的，但大工程量的盐梯度层布置会加大构建成本，而且盐水梯度层设置不当，会影响到太阳池总体的储热效率，使得盐梯度太阳池的实际工程应用效能降低。
盐梯度太阳池在长时间运行中，由于盐的扩散作用会导致非对流层盐梯度的不断破坏，从而导致太阳池储热性能逐渐减弱。同时，在盐梯度太阳池长时间运行后，由于细菌及藻类滋生的影响，池水浊度增加，太阳能很大部分不能透过池水到达下对流层，使太阳池吸热性能减弱。因此，盐梯度太阳池非对流层的维护与保持也是太阳池在长时间运行下保持较高储热效能的重要因素。但是盐湖地区，大型盐梯度太阳池一旦建立，由于面积过大，在后期维护中会有诸多不便，增大了工作量。因此，研制一种简单有效的太阳池，对于太阳池能量利用技术的推广至关重要。
在现有盐梯度太阳池技术中，由于常规的盐梯度太阳池上对流层和下对流层之间的浓度差会出现盐向上扩散的现象，因此研究了一种全饱和型太阳池。在全饱和型太阳池中，选用盐的溶解度随温度的升降而大大增减，纵向各层都处于饱和状态，同时可完全抑制和消除由于盐浓度梯度的存在而形成的盐扩散，从而保证太阳池运行的高度稳定性。但是饱和型太阳池需要的盐量比常规多得多，只有在能找到合适的盐的情况下，此方案才有经济可行性。另外一种淡水太阳池也进行了研究，淡水太阳池是一种在淡水池表面安置漂浮式太阳能集热器的新型太阳池，用淡水收集太阳能进行长期的热量存储。最近，一种两层纳米流体太阳池也进行了研究，两层纳米流体太阳池的上层是矿物油，下层是纳米流体，要求上层的密度远远低于下层的密度。下层作为热量的储存区，而上层作为隔热层。
综上所述，结合全饱和型太阳池、淡水太阳池和两层纳米流体太阳池对盐梯度太阳池进行改进，本实用新型设计一种上层为淡水层，下层为高浓度卤水层的简易太阳池。
实用新型内容
为了克服现有技术中所存在的不足，提供一种构建简单、降低成本、维护方便、储热稳定、效率高的建议太阳池。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种简易太阳池，包括太阳池池体，所述太阳池池体中溶液分为上下两层，上层为低浓度盐水层，下层为高浓度盐水层。
所述的低浓度盐水层是浓度为0～3％的卤水，所述的高浓度盐水层是盐湖老卤。
所述池体的侧壁和底部向上依次设计有防水层、保温层、吸热层。
所述的防水层为混凝土，保温层为聚氯乙烯的保温材料，吸热层为黑色塑料布。
所述的太阳池池体为正四棱台，横截面为正方形，纵截面为等腰梯形，该等腰梯形底边和侧边的夹角为30°，保证白天可以尽可能多的吸收太阳辐射。
本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果为：
本实用新型操作稳定性强，减少了太阳池运行过程中太阳池梯度层的维护和保护阶段，该两层法太阳池只需考虑淡水层由于风、雨，蒸发等造成的影响，只需要定期向太阳池中补充淡水即可。
本实用新型在上层和下层合适的比例下，可以保证与盐梯度太阳池相近的集热与储热效能。
与普通的盐梯度太阳池相比，本实用新型操作简便，效率高，成本低，解决了盐梯度层的布置阶段和盐梯度层溶液的配制和存放问题，有效的保证太阳池长期稳定的运行，具有广阔的应用前景。
附图说明
下面通过附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为实施例1中简易太阳池与三层太阳池的温度比较图；
图3为实施例2中简易太阳池与四层太阳池的温度比较图；
图4为实施例3中简易太阳池与五层太阳池的温度比较图。
图中1为太阳池池体、2为防水层、3为保温层、4为吸热层。
具体实施方式
下面实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。
实施例1：
如图1所示的简易太阳池，太阳池池体1的断面呈等腰倒梯形，下底面和上表面均为正方形，其边长分别为0.4m和1.4m，深0.3m的放置盐水的池子。太阳池池体1的侧壁和底部向上均依次分布有防水层2、保温层3、吸热层4。所述的防水层为混凝土，保温层为聚氯乙烯的保温材料，吸热层为黑色塑料布。
实验中，设置1号和2号完全相同的太阳池装置，进行对比实验研究。在1号太阳池中布置非对流层数为0的两层法太阳池的结构，在2号太阳池中布置非对流层层数为1的三层法太阳池的结构。本实用新型中两层法太阳池下层厚0.17m，盐浓度为25％，采用实验室配制的氯化钠溶液进行灌注；上层厚0.13m，盐浓度为0％，采用淡水进行灌注。本实用新型与盐梯度太阳池的三层法进行对比研究。盐梯度太阳池自下而上依次为：下对流层厚度0.17m，盐浓度为25％；非对流层厚度0.05m，盐浓度为10％；上对流层0.08m，盐浓度为0％。
上述的两层法太阳池，在六月份平均气温为22℃的环境下启动运行，下层盐水经过一天照射后达到52℃的最高温度，之后的十四天运行中，两层法太阳池最高温度保持在43℃～55℃之间。在半个月的太阳池运行中，两层法太阳池的温度和三层法太阳池的温度趋势相同，两层法太阳池的最高温度和最低温度与在同等条件下运行且与本实例进行对比的三层法盐梯度太阳池基本保持一致，相差0.5～1℃。
实施例2：
装置及气温条件同实施例1，不同之处在于与本实例进行对比的是四层法盐梯度太阳池，非对流层层数为2层。
本实用新型中两层法太阳池与实施例1完全相同。在九月份平均气温为18℃的环境下启动运行，本实用新型与盐梯度太阳池的四层法进行对比研究。盐梯度太阳池自下而上依次为：下对流层厚度0.12m，盐浓度为25％；非对流层厚度为0.08m，自下而上以10％/0.04m的梯度从15％降至5％；上对流层0.10m，盐浓度为0％。四层法盐梯度太阳池的非对流层层数为2。
上述的两层法太阳池，下层盐水经过七天照射后达到50.3℃的最高温度，在七天的太阳池运行中，两层法太阳池的温度和四层法太阳池的温度趋势相同，两层法太阳池的最高温度和最低温度与在同等条件下运行且与本实例进行对比的四层法盐梯度太阳池基本保持一致，相差0.5～2℃。
实施例3：
装置及气温条件同实施例1，不同之处在于与本实例进行对比的是五层法盐梯度太阳池，非对流层层数为3层。
本实用新型中两层法太阳池与实施例1完全相同。本实用新型与盐梯度太阳池的五层法进行对比研究。盐梯度太阳池自下而上依次为：下对流层厚度0.10m，盐浓度为25％；非对流层厚度为0.15m，自下而上以5％/0.05m的梯度从20％降至10％；上对流层0.05m，盐浓度为0％。五层法盐梯度太阳池的非对流层层数为3。
上述的两层法太阳池，下层盐水经过五天照射后达到57℃的最高温度，在五天的太阳池运行中，两层法太阳池的温度和五层法太阳池的温度趋势相同，两层法太阳池的最高温度和最低温度与在同等条件下运行且与本实例进行对比的五层法盐梯度太阳池基本保持一致，相差0.5～1℃。
本实用新型的淡水层起到对储热层稳定性的保护并且一定厚度的淡水层有对储热层进行保温的作用，为了避免由于淡水层水分蒸发对太阳池储热层温度的影响，需定期补充淡水。本实用新型与现有盐梯度太阳池技术相比，由于梯度层厚度和层数的减少，故而减小了太阳池灌注过程中的工作量，在工程应用方面有更广阔的应用前景。

Claims (5)

1.一种简易太阳池，包括太阳池池体(1)，其特征在于：所述太阳池池体(1)中溶液分为上下两层，上层为低浓度盐水层，下层为高浓度盐水层。
2.如权利要求1所述的一种简易太阳池，其特征在于：所述的低浓度盐水层是浓度为0～3％的卤水，所述的高浓度盐水层是盐湖老卤。
3.如权利要求1所述的一种简易太阳池，其特征在于：所述池体的侧壁和底部向上依次设计有防水层(2)、保温层(3)、吸热层(4)。
4.如权利要求3所述的一种简易太阳池，其特征在于：所述的防水层(2)为混凝土，保温层(3)为聚氯乙烯的保温材料，吸热层(4)为黑色塑料布。
5.如权利要求1所述的一种简易太阳池，其特征在于：所述的太阳池池体(1)为正四棱台，横截面为正方形，纵截面为等腰梯形，该等腰梯形底边和侧边的夹角为30°。
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