CN207394946U - 家用太阳能供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种家用太阳能供热系统，其包括：聚光装置，将太阳光线汇聚到光汇集点；集热单元，布置在光汇集点处收集被光汇集单元所汇集的太阳光的热能，从而加热集热单元内的液态金属，并通过布置在集热单元的液态金属入口或出口处的液态金属泵使得液态金属在第一传热工质管路内流动；以及换热单元，所述液态金属管路穿过所述换热单元以便在液态金属管路内流动的高温液态金属将热量直接或间接传递给流经所述换热单元内的水从而提供生活热水、利用热水为住宅供暖或利用水蒸气进行家用发电。

Description

家用太阳能供热系统

技术领域

本实用新型涉及一种家用太阳能供热系统，尤其是涉及一种能进行太阳能发电的家用太阳能供热系统。

背景技术

太阳能主要被利用来发电或储热以进行热水供应或供暖，太阳能的工业应用主要用于发电，发电主要有两种形式：太阳能光伏发电和太阳能热发电。太阳能光伏发电由于太阳能电池造价高、并网难，无法做到持续发电；并网对电网冲击大，而且效率低。此外电池生产过程耗电且污染严重，特别是加入一些稀有金属物质，对环境危害大等缺点限制了其发展。太阳能热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用可以进行错峰余量利用，即，将太阳能峰值时多余的能量储存在巨大的容器中，从而在太阳落山后一段时间内仍然能够带动汽轮发电。但是这种由于太阳能热转换效率较低，因此，尽管容器巨大，其储热量依然不足以维持太阳落山后长时间发电。在家用条件下，这种发电或储能尤其显得不足。

因此，人们需要一种能够提高太阳能利用效率和系统安全性的家用太阳能供热系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中的一个或多个缺陷，从而提供一种家用太阳能供热系统，其包括：聚光装置，将太阳光线汇聚到光汇集点；集热单元，布置在光汇集点处收集被光汇集单元所汇集的太阳光的热能，从而加热集热单元内的液态金属，并通过布置在集热单元的液态金属入口或出口处的液态金属泵使得液态金属在第一传热工质管路内流动；以及换热单元，所述液态金属管路穿过所述换热单元以便在液态金属管路内流动的高温液态金属将热量直接或间接传递给流经所述换热单元内的水从而提供生活热水、利用热水为住宅供暖或利用水蒸气进行家用发电。

根据本公开的家用太阳能供热系统，其中所述聚光装置为蝶式太阳能聚光镜或组合式多个小聚光镜阵列。

根据本公开的家用太阳能供热系统，其中所述聚光装置还包括光照定向单元和传动单元，所述光照定向单元确定太阳光的照射方向并向传动单元发出传动指令，驱动聚光装置的聚光镜转动以便对着太阳光的光照方向。

根据本公开的家用太阳能供热系统，其中所述集热单元呈饼状，其一侧面对聚光镜以获取太阳能。

根据本公开的家用太阳能供热系统，其中所述饼状集热单元的背对聚光镜的另一侧面设置减压装置，该减压装置的减压管向上延伸，以便在集热单元内的液态金属压力过高的情况下通过使得液态金属溢流一部分到减压管以降低供热系统内液态金属的压力。

根据本公开的家用太阳能供热系统，其中所述换热单元包括储能单元，其中容纳有相变储能材料，所述液态金属管路穿过所述相变储能材料，从而将多余的热量存储在所述相变储能材料内。

根据本公开的家用太阳能供热系统，其中所述储能单元内的相变储能材料交错布置有第一传热工质管道、第二传热工质管道以及第三传热工质管道，其中第一传热工质管道为液态金属管路。

根据本公开的家用太阳能供热系统，其中第二传热工质管道为供暖用水管道，其通过直接吸收液态金属管路散发的热量或吸收相变储能材料散发的热量对供暖用水加热以便为住宅供暖。

根据本公开的家用太阳能供热系统，其中第三传热工质管道也为蒸汽管道，通过直接吸收液态金属管路散发的热量或吸收相变储能材料散发的热量使得水汽化为在储能换热系统中吸热变为低压蒸汽，以便小型汽轮发电机组利用该低压蒸汽进行发电。

根据本公开的家用太阳能供热系统，其中所述相变储能材料为熔融盐。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1所示为使用根据本实用新型的家用太阳能供热系统的原理示意图。

图2所示的是用于根据本实用新型的家用太阳能供热系统的储热罐内部结构示意图。

图3所示为使用根据本实用新型的太阳能供热系统的结构示意图。

图4所示为使用根据本实用新型的太阳能供热系统的集热单元结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。而且，即使提到了“第一”，也并不意味着一定存在“第二”或者下一个相同的单元一定被定义为“第二”，而是可以直接定义为“第三”。同样，即使提到“第二”，也不应认为一定存在“第一”。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一换热单元也可以被称为第二换热单元，类似地，第二换热单元也可以被称为第一换热单元。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1所示为使用根据本实用新型的实施例的太阳能热发电系统的原理示意图。太阳能热发电系统100包括两部分，一部分为集热部分，即根据本实用新型所述的太阳能供热系统子部分，一部分为热力发电子部分。如图1所示，根据本实用新型所述的家用太阳能供热系统包括：聚光装置116，将外部光线汇聚到光汇集点(这将在后面详细描述)；集热单元110，布置在光汇集点处收集被光汇集单元所汇集的太阳光的热能，从而加热集热单元内的液态金属，并通过布置在集热单元110的液态金属入口或出口处的液态金属泵150使得液态金属在第一传热工质管路(也就是液态金属管道120和130)内流动；以及换热单元140，所述液态金属管路穿过所述换热单元140以便在液态金属管路内流动的高温液态金属将热量直接或间接传递给流经所述换热单元内的水从而提供生活热水、利用热水为住宅供暖或利用水蒸气进行家用发电。

在图1中，换热单元140显示为一个储热罐。因此在本单元在提到换热单元140时，也指的是储热罐140。图2显示了图1中这种储热罐140内部结构示意图。如图2所示，在储热罐140可以布置有储热工质，并在储热工质中埋设有三种传热管哦内置管路，举例而言，第一传热工质管路120和130(也就是液态金属管路)、第二传热工质管路160和170、第三传热工质管路240和250。这些管路在储热罐140内彼此交错布置，以便第一传热工质管路120和130中流过的高温液态金属的热量尽快传递给周围的储热工质和第二传热工质管路内的第二传热工质和第三传热工质管路内的第三传热工质管。

随后，第二传热工质管路160和170内的第二传热工质在吸收到储热工质或液态金属所释放的热量后，在工质泵180的泵送下进入第二换热器190，并通过换热器190将第二传热工质的热量传递给经由水泵200所泵送到换热器内的水，以便使其形成低压水蒸气，并经过阀门210之后进入汽轮机220带动发电机230进行发电。

另一方面，第三传热工质管路240和250内的第三传热工质管在吸收到储热工质或液态金属所释放的热量后，在工质泵的泵送下进入第三换热器260，并通过换热器260将第三传热工质的热量传递给经由水泵所泵送到换热器260内的水，以便将水加热成高温热水或水蒸气，以便在散热器270处，将热量释放到周围的空气中为房间供热，方便人们在冬天取暖。或者，直接将散热器270替换为热水管龙头，以便为人们提供生活热水。

尽管在针对图1和图2所描述的实施例中，第二传热工质管路和第三传热工质管路都经由第二换热器和第三换热器将热量传递给水，但是，也可以直接取消第二换热器和第三换热器，直接在第二传热工质管路和第三传热工质管路注入水，从而，使得液态金属管道中的液态金属的热量或储热工质的热量直接被传递给第二传热工质管路和第三传热工质管路中水，从而进行发电和供暖或供应生活热水。

返回图1，在在集热单元110处，可以在背向聚光装置116的方向设置有减压装置280。图3所示的是根据公开的太阳能供热系统的聚热部分的示意图。如图3所示，聚光单元116呈碟状，将太阳光汇聚到集热单元110所在的位置。图4所示的是集热单元的示意图。如图4所示，在面向聚光装置116的会聚光接受面，设置有液态金属传热工质的进入口，这些进出口与第一传热工质管道120和130相连。集热单元110为中空器件，中其容器内部，设置有一些导流传热翅片，使得该集热单元110容器内的液态金属在集热单元110的面向聚光装置116的面收到聚集的太阳光照射时，将会聚光接受面所转换的热量迅速均匀扩散到整个表面，从而使得容器内的液态金属受热均匀。

返回参考图3，如图3所示，在集热单元110的会聚光接受面的背面，设置有减压装置280。在减压装置280可以是一个减压阀。在集热单元110容器内的液态金属的压力超过规定的阈值时，减压阀开启，使得液态金属溢出。为防止溢出的液态金属造成烧伤或对系统其他元件带来损害，将减压阀的出口设置成倒立U型伞柄状，以便溢出的液态金属流到集热单元110的上面的外表面，从而通过引流槽引流到设置在安全位置处的容器(未示出)中。

所述储热单元中的储热工质为熔融盐材料，如硝酸钠(熔点308℃)、硝酸钾(熔点333℃)、氢氧化钾(熔点380℃)、氯化钠(熔点802℃)、碳酸钠(熔点854℃)。

根据本实用新型的太阳能供热系统工作时，将储热工质的温度维持在熔点附近，其较大的潜热值可以在集热器吸收的太阳能量不稳定的情况下，维持蓄热工质的温度稳定，从而使系统输出能量稳定。

采用本实用新型的太阳能热发电系统的吸热、传热、储热系统利用低熔点金属优秀的物理性能，提高了系统传热效率，并通过提高工质温度提升了系统的发电效率，因此可以很容易实现商业化运营。实际测量显示出集热和传热效果，尤其适合于边远地区的小型独立供热和供电，因此为家用太阳能供热和供电带来了新的突破。

以上对本实用新型的具体实施方式的描述，仅仅为了帮助理解本实用新型的实用新型构思，这并不意味着本实用新型所有应用只能局限在这些特定的具体实施方式。本领域技术人员应当理解，以上所述的具体实施方式，只是多种优选实施方式中的一些示例。任何体现本实用新型权利要求的具体实施方式，均应在本实用新型权利要求所要求保护的范围之内。本领域技术人员能够对上文各具体实施方式中所记载的技术方案进行修改或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种家用太阳能供热系统，其包括：

聚光装置，将太阳光线汇聚到光汇集点；

集热单元，布置在光汇集点处收集被光汇集单元所汇集的太阳光的热能，从而加热集热单元内的液态金属，并通过布置在集热单元的液态金属入口或出口处的液态金属泵使得液态金属在第一传热工质管路内流动；以及

换热单元，所述液态金属管路穿过所述换热单元以便在液态金属管路内流动的高温液态金属将热量直接或间接传递给流经所述换热单元内的水从而提供生活热水、利用热水为住宅供暖或利用水蒸气进行家用发电。

2.根据权利要求1所述的家用太阳能供热系统，其中所述聚光装置为蝶式太阳能聚光镜或组合式多个小聚光镜阵列。

3.根据权利要求2所述的家用太阳能供热系统，所述聚光装置还包括光照定向单元和传动单元，所述光照定向单元确定太阳光的照射方向并向传动单元发出传动指令，驱动聚光装置的聚光镜转动以便对着太阳光的光照方向。

4.根据权利要求3所述的家用太阳能供热系统，其中所述集热单元呈饼状，其一侧面对聚光装置以获取太阳能，并且其内腔具有导流传热翅片。

5.根据权利要求4所述的家用太阳能供热系统，其中所述饼状集热单元的背对聚光镜的另一侧面设置减压装置，该减压装置的减压管向上延伸，以便在集热单元内的液态金属压力过高的情况下通过使得液态金属溢流一部分到减压管以降低供热系统内液态金属的压力。

6.根据权利要求1所述的家用太阳能供热系统，其中所述换热单元包括储能单元，其中容纳有相变储能材料，所述液态金属管路穿过所述相变储能材料，从而将多余的热量存储在所述相变储能材料内。

7.根据权利要求6所述的家用太阳能供热系统，其中所述储能单元内的相变储能材料交错布置有第一传热工质管道、第二传热工质管道以及第三传热工质管道，其中第一传热工质管道为液态金属管路。

8.根据权利要求7所述的家用太阳能供热系统，其中第二传热工质管道为供暖用水管道，其通过直接吸收液态金属管路散发的热量或吸收相变储能材料散发的热量对供暖用水加热以便为住宅供暖。

9.根据权利要求7所述的家用太阳能供热系统，其中第三传热工质管道也为蒸汽管道，通过直接吸收液态金属管路散发的热量或吸收相变储能材料散发的热量使得水汽化为在储能换热系统中吸热变为低压蒸汽，以便小型汽轮发电机组利用该低压蒸汽进行发电。

10.根据权利要求6所述的家用太阳能供热系统，其中所述相变储能材料为熔融盐。