CN210772824U - 一种波浪式太阳能取暖装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种波浪式太阳能取暖装置,属于太阳能利用技术领域。该取暖装置包括壳体、设置在所述壳体的内腔中的太阳能吸热板、位于所述壳体顶板与太阳能吸热板之间的出风风道、位于所述壳体底板与太阳能吸热板之间的进风风道,所述壳体上设置有与进风风道连通的进风口,以及与出风风道连通的出风口,所述壳体包括相对设置的隔热板和透光板,所述太阳能吸热板靠近隔热板一侧的表面上设置有鳍片,所述太阳能吸热板呈波浪式结构。该取暖装置采用波浪式结构的太阳能吸热板,吸热面大,能够充分的吸收太阳能,太阳能利用率高,供暖效果好,并且生产成本低,降低了企业的成本。

Description

一种波浪式太阳能取暖装置
技术领域
本实用新型属于太阳能利用技术领域,具体涉及一种波浪式太阳能取暖装置。
背景技术
太阳能作为一种清洁能源,具有广阔的应用前景,其中利用太阳能进行取暖就是对太阳能的一种非常合理的利用方式。在中国北方,冬天多依靠燃烧化石燃料进行取暖,化石燃料的燃烧,会产生大量的要害的污染气体,冬天采用化石燃料燃烧进行取暖是造成北方城市雾霾的主要原因之一。而在中国南方,冬天因为没有暖气,因此室内取暖多采用空调的方式,而采用空调取暖的方式会使用大量的电能,并且空调的取暖效果有限,小功率空调难以满足取暖需求,并且通常单台空调只能满足单个房间的取暖需求,如果一个家庭有多个房间,那么就需要同时工作,并且如果需要室内时刻保持一定温度,空调就需要时刻保持工作状态,因此所需要的电力成本是非常高的。因此,综合上述分析,发现使用太阳能进行取暖,不失为一种有效的取暖方式,因此目前市面上存在很多种形式的太阳能取暖器。
目前将太阳能取暖器的形式主要有三种:一种是利用太阳能电池板发电,然后将室内的取暖器与太阳能电池板电连接,利用太阳能电池板为室内的取暖器供电,通过电能转化为热能;一种是在室外设置太阳能聚热板或聚热真空管,用太阳能聚热板或聚热真空管加热工质(例如水),然后用泵将工质(水)循环在室内的换热器与室外的太阳能聚热板之间,将太阳能聚热板中吸收到的热量传递到室内;一种是在室外有太阳能聚热板或聚热真空管,然后将室内的空气抽至室外太阳能聚热板,利用太阳能聚热板加热室内空气,然后将空气抽回到室内,从而将室内加热。由于前两种方式既需要外部设备,同时还需要与之配套的内部设备,因此成本较高,并且安装时,占用空间较大,且安装不是很方便,因此现有技术中,多将研究重点放在第三种类型上。
本实用新型的发明人在这一领域拥有多项专利,例如专利申请号为201710134352.X 的中国专利(专利名称:叶片式太阳能取暖器)公开了一种叶片式太阳能取暖器,该专利中的太阳能取暖器包括太阳能吸热板、壳体、进风口、出风口、透光玻璃、上下导风槽、风机、壳体背板,太阳能吸热板是一组相互平行布置平板,平板上覆盖黑色材料,太阳能吸热板与透光玻璃垂直方向,透光玻璃分里外两层,里外两层透光玻璃间有一定间隙起隔热保温作用,上下导风槽分别与进风口出风口连接,进风口和出风口分别与室内连接。该太阳能取暖装置能够利用太阳能将空气加热,然后将热空气通入室内,从而为室内供暖。然而,通过分析该专利中的技术方案,可以发现该技术方案存在很多缺陷和不足。首先太阳能吸热板与透光玻璃是垂直的,当太阳光线通过透光玻璃进入取暖器后,光线并不是全部直接照射在吸热板上,而是先通过设置在壳体背板上的凸起改变光线的角度,使阳光能够反射到吸热板上,因此在光的放射过程中会造成一定的散失,致使阳光的利用率较低。此外,因为光线不是直接照射在吸热板上,反射回来的阳光的能量与直接照射的能量有所下降,因此需要更长时间的光照才能达到阳光直接照射的效果,因此,进一步降低了对太阳能的利用率较低,从而降低了取暖装置的供热效果。此外,因为太阳能吸热板对阳光的吸收率较低,因此太阳能吸热板需采用对太阳能吸收率较高的材料制作,成本较高,而且太阳能吸热板通常采用在基板上涂覆太阳能吸热涂层的方式制作,这种方式制作的太阳能吸热板易因为热疲劳而降低寿命。通过分析,对现有的太阳能取暖器进行改进是非常有必要的。
发明内容
技术问题:本实用新型提供一种太阳能利用率高的、供热效果好的、成本低的、使用寿命长的波浪式太阳能取暖装置。
技术方案:本实用新型波浪式太阳能取暖装置,包括壳体、设置在所述壳体的内腔中的太阳能吸热板、位于所述壳体顶板与太阳能吸热板之间的出风风道、位于所述壳体底板与太阳能吸热板之间的进风风道,所述壳体上设置有与进风风道连通的进风口,以及与出风风道连通的出风口,所述壳体包括相对设置的隔热板和透光板,所述太阳能吸热板靠近隔热板一侧的表面上设置有鳍片,所述太阳能吸热板包括沿第一方向依次排列的多个第一吸热板,相邻两个第一吸热板首尾通过第二吸热板连接,形成呈波浪式结构的太阳能吸热板。
进一步地,所述第一吸热板和第二吸热板均为平板。
进一步地,所述第一吸热板和第二吸热板之间形成面向透光板的夹角α,和面向隔热板的夹角β的范围均为10°~20°。
进一步地,所述第一吸热板和第二吸热板均由两个截面形状为圆弧形的吸热板连接而成,两个吸热板的圆弧方向相反。
进一步地,所述太阳能吸热板为正弦波形的吸热板。
进一步地,所述壳体底板上相对设置两个下挡风板,两个下挡风板之间形成下进风风道。
进一步地,所述壳体顶板的下表面上相对设置两个上挡风板,两个上挡风板之间形成出风通道。
进一步地,所述透光板为透光玻璃。
进一步地,还包括与所述进风口连接的风机。
进一步地,所述太阳能吸热板由基础材料与太阳能吸热材料熔融混合制备而成,所述基础材料采用金属、塑料或橡胶。
有益效果:本实用新型与现有技术相比,具有以下优点:
(1)本实用新型的太阳能取暖装置,通过设置在壳体中的太阳能吸热板吸收太阳能,太阳能吸热板为进入壳体中的冷空气加热,然后排出热空气,从而为室内供暖。现有技术中,太阳能吸热板为一排与隔热板垂直的平板,阳光不能直接照射在太阳能吸热板上,而是需要反射元件将光线反射到太阳能吸热板上,完成能量吸收,本实用新型采用呈波浪式结构的太阳能吸热板,阳光可以直接照射在太阳能吸热板上,并在波浪式结构的太阳能吸热板的凹部中不断的反射,直至完全将太阳能吸收,因此,太阳能利用率高,从而极大的提高了取暖的制热效率和供暖能力。通过增大太阳能吸热板的表面积,从而更为有效的分担阳光热流,使得单位表面积吸热板上的阳光热流密度减少,降低了吸热板上的平均温度,同时单位表面积的增加,提高了空气与吸热板之间换热效率,由于单位热流密度的降低和换热系数的提高,让吸热板在夏季阳光暴晒的情况下,也能快速散热,避免了太阳能吸热板过热问题,大幅延长了太阳能吸热板的寿命。同时,因为波浪式结构的太阳能吸热板对阳光的吸收率较高,在制造太阳能吸热板时,无需采用高吸收率的材料即能将太阳能全部吸收,极大地降低了成本。
(2)太阳能吸热板靠近透光板一侧是阳光直射,因此处于太阳能吸热板与透光板之间的空气一方面通过阳光直射吸收热量,另一方面通过太阳能吸热板与空气之间发生热传导,因此升温较快、温度较高,而太阳能吸热板靠近隔热板一侧,阳光不能直接照射,多通过热传导进行加热,因此加热的效率比较慢,因此会导致两侧空气加热不均匀,为了使得背光面的空气快速升温,因此在太阳能吸热板靠近隔热板的一侧设置鳍片,从而增加了太阳能吸热板与空气的接触面积,加速了热传导,使得背光一侧的空气快速升温,提高了加热效率,并且使得太阳能吸热板两侧的空气能够加热均匀,从而使得通过出风口排出的空气温度均匀,使得取暖装置的供暖效果更好。
(3)本实用新型太阳能取暖装置的太阳能吸热板是由第一吸热板和第二吸热板依次连接而成的,组成太阳能吸热板的第一吸热板和第二吸热板可以是平板,当第一吸热板和第二吸热板均为平板时,太阳能吸热板呈锯齿形波浪结构,并且第一吸热板与第二吸热板之间形成的面向透光板的夹角和面向隔热板的夹角均在10°~20°的范围内,一方面保证了阳光能被更多次反射,从而使得太阳能被充分吸收,增加了太阳能的吸收率,另一方面也可避免因为角度过小,阳光不易照射进太阳吸热板的凹陷部位中,从而不利于太阳能吸收。
(4)本实用新型太阳能取暖装置的太阳能吸热板是由第一吸热板和第二吸热板可以均由两个截面形状为圆弧形吸热板连接而成,并且两个管弧形吸热板的圆弧方向相反,使得太阳能吸热板呈一个圆滑过渡的波浪式结构,这样的结构一方面使得阳光照射到太阳能吸热板上以后,光线发生漫反射,使得太阳能被充分吸收,提高了太阳能的吸收率,同时,另一方面,因为不存在尖锐的死角,空气在板间流动更加通畅,使得空气被加热的更加均匀,极大地调高了空气的加热效率,使太阳能取暖装置的制热效果更好。此外,本实用新型的太阳能吸热板也可以为正弦波形的吸热板,采用这种结构同样能达到采用圆弧形的吸热板的效果。
(5)本实用新型太阳能取暖装置的壳体底板上相对设置两个下挡风板,两个下挡风板之间形成进风风道,壳体顶板的下表面上相对设置两个上挡风板,两个上挡风板之间形成出风风道,通过设置挡风板,空气可以沿着相对固定通道流动,使得空气在取暖装置内部流动的更加通畅,并且更加方便冷空气流入和热空气流出,提高了太阳能取暖的制热效率,能够为室内快速供暖。
(6)本实用新型太阳能取暖装置的太阳能吸热板可以采用一些基础材料,例如金属、塑料、橡胶等中的一种与太阳能吸热材料熔融混合制备而成,传统方式中,通常是用金属、塑料、橡胶等常用材料中的一种制成太阳能吸热板的基板,然后在基板涂上太阳能吸热涂层,但太阳能涂层易发生热疲劳而老化,从而是太阳能吸热板的寿命较低,而本实用新型所采用的方式,可以有效的避免太阳能吸热板的涂层发生老化,提高了太阳能吸热板的寿命,从而提高了太阳能取暖装置的寿命。
附图说明
图1为本实用新型太阳能取暖装置的爆炸结构图;
图2为本实用新型太阳能取暖装置的结构示意图(不包含风机、透光板);
图3为本实用新型太阳能取暖装置的太阳能吸热板为锯齿形波浪式结构的示意图;
图4为本实用新型太阳能取暖装置的太阳能吸热板采用圆弧形的吸热板时的结构示意图。
图中有:1、壳体;2、太阳能吸热板;3、出风风道;4、进风风道;5、进风口;6、出风口;7、隔热板;8、透光板;9、鳍片;10、第一方向;11、第一吸热板;12、第二吸热板;13、下挡风板;14、上挡风板;15、下通道底板;16、上通道底板;17、风机。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
如图1、图2所示,本实用新型波浪式太阳能取暖装置,包括壳体1、设置在所述壳体1的内腔中的太阳能吸热板2、位于所述壳体1顶板与太阳能吸热板2之间的出风风道3、位于所述壳体1底板与太阳能吸热板2之间的进风风道4,所述壳体1上设置有与进风风道4连通的进风口5,以及与出风风道3连通的出风口6,所述壳体1包括相对设置的隔热板7和透光板8,所述太阳能吸热板2靠近隔热板7一侧的表面上设置有鳍片9,所述太阳能吸热板2包括沿第一方向10依次排列的多个第一吸热板11,相邻两个第一吸热板11首尾通过第二吸热板12连接,形成呈波浪式结构的太阳能吸热板 2,其中第一方向10是指波浪式结构的太阳能吸热板2的波浪的延伸方向,具体可参照图1、3或4。
壳体1相当于一个容器,具有一个内腔,用于承载太阳能取暖装置的其他部件,主要是太阳能吸热板2,例如图1、图2所示的结构,壳体1是一个六面体结构,太阳能吸热板2设置在壳体的内腔中。在太阳能取暖装置安装时,通常会将取暖装置安装在室外的墙面上,或者其他的位置,但无论如何安装,太阳能取暖装置都会有一个面是迎光的,一个面是背光的,例如安装在墙面上,那么靠近墙面的一侧背光,远离墙面的一侧迎光,因此壳体1的隔热板7设置在背光的一侧,透光板8设置在迎光的一侧,隔热板 7与透光板8相对,太阳能吸热板2位于隔热板7与透光板8之间,阳光通过透光板8 直接照射在太阳能吸热板2上。
在太阳能吸热板2靠近隔热板7一侧上设置鳍片9,也就是鳍片9设置在太阳能吸热板2的背光面上。因为太阳能吸热板2靠近透光板一侧是迎光面,接受阳光直射,因此处于太阳能吸热板2与透光板8之间的空气一方面通过阳光直射吸收热量,另一方面通过太阳能吸热板2与空气之间发生热传导,因此升温较快、温度较高,而太阳能吸热板2靠近隔热板7一侧为背光面,阳光不能直接照射,多通过热传导进行加热,因此加热的速度比较慢,因此会导致两侧空气加热不均匀,为了使得背光面的空气快速升温,因此在太阳能吸热板2的背光面上设置鳍片9,从而增加了太阳能吸热板2与空气的接触面积,加速了热传导,使得背光一侧的空气快速升温,提高了加热效率,并且使得太阳能吸热板2两侧的空气能够加热均匀,从而使得通过出风口6排出的空气温度均匀,使得取暖装置具有更好的供热效果。
现有技术中,太阳能吸热板2为一排与隔热板7垂直的平板,阳光不能直接照射在太阳能吸热板2上,而是需要反射元件将光线反射到太阳能吸热板2上,完成能量吸收,本实用新型采用呈波浪式结构的太阳能吸热板2,阳光可以直接照射在太阳能吸热板2 上,因为波浪式结构的太阳能吸热板2表面会有很多凹陷的部位,因此阳光会在太阳能吸热板2的凹陷部位不断的反射,直至完全将太阳能吸收,而且,采用波浪式结构的太阳能吸热板2增加了太阳能吸热板2与阳光的接触面积,因此,太阳能吸收率和利用率高,从而极大的提高了取暖装置的制热效率和供暖能力。并且通过增大太阳能吸热板3 的表面积,有效地分担了阳光热流,使得单位表面积吸热板上的阳光热流密度减少,降低了吸热板上的平均温度,同时单位表面积的增加,提高了空气与吸热板之间换热效率,由于单位热流密度的降低和换热系数的提高,让吸热板在夏季阳光暴晒的情况下,也能快速散热,避免了太阳能吸热板过热问题,大幅延长了太阳能吸热板的寿命。此外,传统技术因为中,因为对阳光的吸收率较低,因此为了提高太阳能吸收率,多通过采用高吸收率的材料制备太阳能吸热板2,而高吸收率的材料价钱较高,因此使得制造成本高,而本实用新型通过采用波浪式结构的太阳能吸热板2,通过结构,使得对阳光的吸收率提高,从而不需要采用高吸收率的材料,即能实现对阳光的高吸收率,因此极大地降低了制造成本,进而降低了企业的成本。
本实用新型的一种实施方式中,如图3所示,构成太阳能吸热板2的第一吸热板11和第二吸热板12均为平板,此时,太阳能吸热板2呈锯齿形波浪结构,并且,优选的,第一吸热板11和第二吸热板12之间形成面向透光板8的夹角α,和面向隔热板7的夹角β的范围均为10°~20°。采用这个角度范围一方面保证了阳光能被更多次反射,从而使得太阳能被充分吸收,增加了太阳能的吸收率,另一方面也可避免因为角度过小,阳光不易照射进太阳吸热板的凹陷部位中,从而不利于太阳能吸收和空气流动。
本实用新型的另一种实施方式,如图4所示,第一吸热板11和第二吸热板12均由两个截面形状为圆弧形的吸热板连接而成,两个吸热板的圆弧方向相反,方向相反是指两个圆弧的圆心位于吸热板的两侧。两个圆弧板连接时,应尽量保证连接处圆弧是相切的,这样可以使得圆弧圆滑过渡,从而使得空气流通更加通畅。第一吸热板11和第二吸热板12也可以有多个截面形状为圆弧形的吸热板连接而成,具体数量可以根据需求设计。
本实用新型的另一种实施方式,太阳能吸热板2为正弦波形的吸热板,形状与图4类似。无论是采用由圆弧形吸热板构成的第一吸热板11和第二吸热板12连接而成的太阳能吸热板2,还是采用正弦波形的太阳能吸热板2,太阳能吸热板2上的弧面都是光滑过渡的,采用这种结构,相比于平板,阳光的接收面积和与空气的接触面积都进一步增大,同时,阳光照射到太阳能吸热板上以后,光线发生漫反射,使得太阳能被充分吸收,提高了太阳能的吸收率,同时,另一方面,因为不存在尖锐的死角,空气在板间流动更加通畅,使得空气被加热的更加均匀,极大地调高了空气的加热效率,使太阳能取暖装置的制热效果更好。
本实用新型太阳能取暖装置的进风风道4的作用是冷空气从进风口5进入后,快速的沿进风风道4流动,然后迅速的扩散进太阳能吸热板2上的凹陷部位中,通过与太阳能吸热板2进行热传导,从而空气被加热。本实用新型的进风风道4是位于太阳能取暖装置的壳体1底板与太阳能吸热板2之间,可以直接在隔热板7和透光板8之间形成的进风风道4,也可以在壳体1底板上相对设置两个下挡风板13,两个下挡风板13之间形成进风风道4,本实用新型的一种优选的实施方式是后一种,并且进一步的,为了使下挡风板13便于安装,两个下挡风板13设置在下通道底板15上,然后下通道底板15 与壳体1的底板连接,从而实现下挡风板13的安装。
本实用新型太阳能取暖装置的出风风道3的作用是使经过加热的空气能够沿出风风道3流动,然后快速的从出风口6流出,进入室内,为室内加热。本实用新型的出风风道3是位于太阳能取暖装置的壳体1顶板与太阳能吸热板2之间,可以直接在隔热板7 和透光板8之间形成的出风风道3,也可以在壳体1顶板上相对设置两个上挡风板14,两个上挡风板14之间形成出风风道3,本实用新型的一种优选的实施方式是后一种,并且进一步的,为了使上挡风板14便于安装,两个上挡风板14设置在上通道底板16上,然后上通道底板16与壳体1的底板连接,从而实现上挡风板14的安装。
本实用新型太阳能取暖装置的透光板8为透光玻璃,优选的是采用两层透光玻璃,这样两层透光玻璃之间形成的空气层具有一定的保温作用。
本实用新型可以采用空气自然流动的方式,即室内的冷空气自行通过进风口5进入取暖装置中,加热后在自行通过出风口6流出,进入室内,在本实用新型的另一种实施方式中,在进风口5连接风机17,风机17与进风口5通过管道连接,采用这种方式,可以通过风机17驱动空气流动,快速进入取暖装置中进行热交换,同时还可以避免空气回流。
本实用新型的太阳能吸热板2可以采用金属、塑料或橡胶中的一种制作太阳能吸热板2的基板,然后在基板上涂上太阳能吸热涂层,太阳能吸热涂层可以采用黑镍涂层、黑隔涂层、铝阳极氧化涂层、氧化铜转化涂层、耐高温黑色油漆、普通黑色油漆、墨汁、黑铬粉、氧化铝粉、氧化铜粉、石墨、膨胀石墨灰、黑色涂料、黑色燃料、石油沥青或黑色化合物等中的一种或几种,也可以直接由吸光率较高的材料直接制备而成。本实用新型的一个优选的实施例中,采用基础材料与太阳能吸热材料熔融混合制备而成,此处的基础材料采用金属、塑料或橡胶,例如用塑料与黑色吸热物质熔融混合,制备成波浪式结构的太阳能吸热板2,因为采用在基板上涂吸热涂层的方式,吸热涂层容易受热发生热疲劳,易老化,从而减少了使用寿命,而采用基础材料与太阳能吸热材料熔融混合制备方式可以避免这类情况的发生,提高了太阳能吸热板2的寿命,进而提高了太阳能取暖装置的使用寿命。
本实用新型太阳能取暖装置使用时,室内冷空气从进风口5进入进风通道4,然后空气与太阳能吸热板2换热,将空气加热,然后热空气进入出风通道3,并从出风口6 流出进入室内,为室内供暖,该太阳能取暖装置太阳能利用率高,供暖效果好,生产成本低。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和等同替换,这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案,均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,包括壳体(1)、设置在所述壳体(1)的内腔中的太阳能吸热板(2)、位于所述壳体(1)顶板与太阳能吸热板(2)之间的出风风道(3)、位于所述壳体(1)底板与太阳能吸热板(2)之间的进风风道(4),所述壳体(1)上设置有与进风风道(4)连通的进风口(5),以及与出风风道(3)连通的出风口(6),所述壳体(1)包括相对设置的隔热板(7)和透光板(8),所述太阳能吸热板(2)靠近隔热板(7)一侧的表面上设置有鳍片(9),所述太阳能吸热板(2)包括沿第一方向(10)依次排列的多个第一吸热板(11),相邻两个第一吸热板(11)首尾通过第二吸热板(12)连接,形成呈波浪式结构的太阳能吸热板(2)。
2.根据权利要求1所述的一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,所述第一吸热板(11)和第二吸热板(12)均为平板。
3.根据权利要求2所述的一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,所述第一吸热板(11)和第二吸热板(12)之间形成面向透光板(8)的夹角α,和面向隔热板(7)的夹角β的范围均为10°~20°。
4.根据权利要求1所述的一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,所述第一吸热板(11)和第二吸热板(12)均由两个截面形状为圆弧形的吸热板连接而成,两个吸热板的圆弧方向相反。
5.根据权利要求1所述的一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,所述太阳能吸热板(2)为正弦波形的吸热板。
6.根据权利要求1~5任一项所述的一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,所述壳体(1)底板上相对设置两个下挡风板(13),两个下挡风板(13)之间形成下进风风道(4)。
7.根据权利要求1~5任一项所述的一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,所述壳体(1)顶板的下表面上相对设置两个上挡风板(14),两个上挡风板(14)之间形成出风风道(3)。
8.根据权利要求1~5任一项所述的一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,所述透光板(8)为透光玻璃。
9.根据权利要求1~5任一项所述的一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,还包括与所述进风口(5)连接的风机(17)。
10.根据权利要求1~5任一项所述的一种波浪式太阳能取暖装置,其特征在于,所述太阳能吸热板(2)由基础材料与太阳能吸热材料熔融混合制备而成,所述基础材料采用金属、塑料或橡胶。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114522631A (zh) * 2022-02-25 2022-05-24 中国科学院电工研究所 基于CaCO3/CaO体系的流化床式反应器及其太阳能热化学储能系统

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CN114522631A (zh) * 2022-02-25 2022-05-24 中国科学院电工研究所 基于CaCO3/CaO体系的流化床式反应器及其太阳能热化学储能系统

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