一種能量塔系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種能量塔系統(tǒng)，含有蓄熱模塊（100）、半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊（101）、不透光單晶、多晶硅光伏發(fā)電模塊（102）、透光防水模塊（103）、保溫后墻體（104）、保溫側(cè)墻體（105）、太陽(yáng)能收集器（106）、支架（107）、雙能熱泵（108）、內(nèi)保溫紅外線卷簾（109）；雙能熱泵（108）置于能量塔的頂端或由管道接到頂端，吸收上升到頂端的熱空氣；能量塔外塔身的向陽(yáng)面由半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊（101）、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊（102）、透光防水模塊（103）三種或任意二種或其中一種模塊組成；能量塔的外塔身可以是垂直設(shè)置也可以是水平或傾斜設(shè)置。能量塔系統(tǒng)既可以利用太陽(yáng)能發(fā)電，又可以利用太陽(yáng)能供暖和提供全年生活洗浴熱水。具有安全可靠、壽命長(zhǎng)、制造成本低、運(yùn)行穩(wěn)定、適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種能量塔系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能量塔系統(tǒng)，屬于可再生能源利用，尤其是太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。【背景技術(shù)】
[0002]目前人們的節(jié)能、環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，因太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，從而得到了廣泛的推廣利用。已有技術(shù)的太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用，主要分為太陽(yáng)能廣伏發(fā)電和太陽(yáng)能供熱二種方式，已有技術(shù)的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的光伏發(fā)電環(huán)節(jié)已經(jīng)成熟但不能有效的利用在發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱，從而影響了發(fā)電效率；已有技術(shù)的太陽(yáng)能供熱技術(shù)到夏季過(guò)熱問(wèn)題目前還得不到有效解決，縮短了太陽(yáng)能設(shè)備的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有太陽(yáng)能技術(shù)的上述不足之處，從而提供一種能夠利用可再生的太陽(yáng)能資源既能發(fā)電又能供暖還能制冷和提供生活洗浴熱水和開水的能量塔系統(tǒng)，其具有造價(jià)低廉、太陽(yáng)能利用率高，冬季用來(lái)供暖，全年能夠發(fā)電和提供生活洗浴熱水和開水，夏季制冷；并且安全可靠、壽命長(zhǎng)、制造成本低、運(yùn)行穩(wěn)定、適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種能量塔系統(tǒng)，含有蓄熱模塊(100)、半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)、保溫后墻體
(104)、保溫側(cè)墻體(105)、全方位太陽(yáng)能集熱器(106)、支架(107)、雙功能熱泵(108)、內(nèi)保溫紅外線卷簾(109)等。
[0005]雙功能熱泵(108)置于能量塔系統(tǒng)的頂端吸收上升到頂端的0°C—40°C熱空氣的低溫?zé)崃亢筠D(zhuǎn)為60°C—80°C的高溫?zé)崴鳛楣┡蜕钕丛崴伴_水的熱源。
[0006]能量塔系統(tǒng)內(nèi)置的內(nèi)保溫紅外線卷簾(109)在夜晚卷開，給能量塔系統(tǒng)起保溫作用；在白天當(dāng)太陽(yáng)光線過(guò)強(qiáng)時(shí)，也可以將內(nèi)保溫紅外線卷簾(109)卷開，給能量塔系統(tǒng)起隔熱的作用。
[0007]內(nèi)保溫紅外線卷簾(109)的紅外線吸收涂層能有效的吸收大氣中的紅外線能量加熱能量塔內(nèi)的空氣。
[0008]能量塔系統(tǒng)外塔身的向陽(yáng)面由半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)三種或任意二種或其中一種模塊組成；能量塔系統(tǒng)的外塔身可以是垂直設(shè)置也可以是水平、傾斜或圓弧設(shè)置。
[0009]標(biāo)準(zhǔn)條件下，單晶硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率約為15?20%，多晶硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率約為13?15%，非晶硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率約為5?7%。照射到電池表面上的大部分太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，并使電池溫度升高，導(dǎo)致電池效率下降。
[0010]由Evans公式:η = Π R [l-β ( T c —T R)+ r 1gG]可以看出，隨著電池單元的溫度增加或太陽(yáng)輻射降低，效率就降低。根據(jù)公式，當(dāng)電池溫度從25°C上升到50°C時(shí)，單晶硅、多晶硅太陽(yáng)電池效率就下降12%，非晶硅太陽(yáng)電池效率下降6% ;當(dāng)太陽(yáng)輻射從1000W/m2下降一半到500 ff/ m2，效率僅下降4%，因此溫度的影響比太陽(yáng)輻射的影響強(qiáng)。[0011]根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果，溫度每降低1°C，太陽(yáng)能電池發(fā)電效率平均上升0.5%。
[0012]所以如何有效的降低太陽(yáng)能電池的表面溫度，變廢熱為益熱，將發(fā)電同時(shí)產(chǎn)生的熱量收集起來(lái)，變廢為寶，不但能顯著提高了太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率，增加了太陽(yáng)能電池的使用壽命，而且產(chǎn)生的廢熱經(jīng)雙功能熱泵(108)提升溫度后，完全能夠達(dá)到生活洗浴熱水和供暖所要求的的40°C—60°C溫度要求。
[0013]利用了上述原理，能量塔系統(tǒng)做到了太陽(yáng)能在發(fā)電的同時(shí)利用了發(fā)電產(chǎn)生的廢熱供暖和提供生活洗浴熱水和開水的目的，解決了目前的太陽(yáng)能供熱和發(fā)電爭(zhēng)搶太陽(yáng)能采光面的問(wèn)題，使得能量塔系統(tǒng)除可用于供暖和發(fā)電外，還可以在夏季制冷和全年提供生活洗浴熱水和開水，擴(kuò)大了太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用范圍。且具有制造成本低、安全可靠、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在高層建筑上應(yīng)用的外觀圖；
圖2是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在高層建筑上應(yīng)用的A-A剖面圖；
圖3是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在高層建筑上應(yīng)用的B-B剖面圖；
圖4是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在低層建筑上應(yīng)用的外觀圖；
圖5是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在低層建筑上應(yīng)用的C-C剖面圖；
圖6是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)溫室上應(yīng)用的外觀圖；
圖7是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)溫室上應(yīng)用的D-D剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面根據(jù)圖1、圖2和圖3，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、特點(diǎn)。
[0016]圖1顯示本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在高層建筑上應(yīng)用的外觀圖。如圖1所示，本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)主要包括塔身結(jié)構(gòu)和塔內(nèi)結(jié)構(gòu)兩部分。塔身結(jié)構(gòu)由半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)、保溫后墻體(104)、保溫側(cè)墻體(105)等組成；半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)這三種模塊可以任意組合也可以兩兩組合或單一模塊使用。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)項(xiàng)目具體要求選擇不同模塊進(jìn)行組合，在北方以供暖為主發(fā)電為輔的地區(qū)，選擇半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、透光防水保溫模塊(103)、保溫后墻體(104)、保溫側(cè)墻體(105)等組合；在南方以發(fā)電為主供暖和生活洗浴熱水為輔的地區(qū)選擇半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、保溫后墻體(104)、保溫側(cè)墻體(105)等組合；在中原發(fā)電與供暖并重的地區(qū)選擇半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、透光防水模塊(103)、保溫后墻體(104)、保溫側(cè)墻體(105)等組合；在太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)不方便且有供暖和生活洗浴熱水要求的地區(qū)選擇透光防水模塊(103)、保溫后墻體(104)、保溫側(cè)墻體
(105)組合；在不需要供暖只需太陽(yáng)能發(fā)電、制冷和生活洗浴熱水的的北回歸線附近的南方地區(qū)選擇單一的不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)構(gòu)成能量塔的外塔身。
[0017]能量塔系統(tǒng)的外塔身可以是垂直設(shè)置也可以是水平或傾斜設(shè)置，也可以按照設(shè)計(jì)師的要求做成圓弧形或任意造型。[0018]建筑物的向陽(yáng)面的窗間墻也是能量塔系統(tǒng)外塔身的組成部分之一。
[0019]圖2顯示本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在高層建筑上應(yīng)用的A-A剖面圖。如圖2所示，在陽(yáng)光照射的向陽(yáng)的墻面上設(shè)置了半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)三種模塊組合；能量塔系統(tǒng)的頂部也設(shè)置了半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶娃光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)三種模塊組合；在能量塔系統(tǒng)內(nèi)上部有涂有稀土涂層的全方位太陽(yáng)能集熱器(106);全方位太陽(yáng)能集熱器(106)的下部為，雙功能熱泵(108)的作用是冬天供暖，夏天制冷，全年提供生活洗浴熱水；需要開水時(shí)，在雙功能熱泵(108)輸出的60— 80°C熱水的基礎(chǔ)上在末端加上電開水器即可，電開水器的用電是以能量塔系統(tǒng)的太陽(yáng)能發(fā)電為主的，也能達(dá)到節(jié)能的目的；支架
(107)由具有一定強(qiáng)度和韌性以及耐久性的鋼材、不銹鋼、鋁合金或無(wú)機(jī)高強(qiáng)材料制成，起支撐固定作用。
[0020]在能量塔系統(tǒng)的頂端和底端設(shè)置自動(dòng)或手動(dòng)排氣口，當(dāng)需要換氣時(shí)打開，利用熱氣流上升的原理將熱氣排到大氣中，冷氣從底端進(jìn)入達(dá)到通風(fēng)換氣的目的。
[0021]雙功能熱泵(108)在冬季吸收上升到能量塔頂部的熱空氣的熱量，加熱供暖系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)介質(zhì)后由雙功能熱泵(108)內(nèi)的循環(huán)泵將加熱后的介質(zhì)循環(huán)到各樓層的蓄熱低溫輻射地板中，加熱居室達(dá)到取暖的目的，多余的熱量?jī)?chǔ)存在由相變蓄熱材料制作的蓄熱低溫輻射地板和蓄熱箱組成的蓄熱模塊(100)中在連續(xù)陰天時(shí)備用。
[0022]在夏季雙功能熱泵(108 )將各樓層的熱量通過(guò)低溫地板或風(fēng)機(jī)盤管中的循環(huán)介質(zhì)吸收后排到大氣中，起到制冷的目的。
[0023]雙功能熱泵(108)在供暖和制冷模式下，同時(shí)提供生活洗浴熱水和開水。
[0024]圖3顯示本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在高層建筑上應(yīng)用的B-B剖面圖，如圖3所示，在高層建筑的三個(gè)向陽(yáng)的墻面都布置有半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)三種模塊組合，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要，這三種模塊可以任意組合也可以兩兩組合或單一模塊使用。
[0025]半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101 )、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102 )、透光防水模塊(103)三種模塊與高層建筑的墻體留IOmm — 500mm的距離作為空氣流道，模塊與高層建筑的墻體用支架相連，空氣流道與能量塔的頂部相通。
[0026]圖4是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在低層建筑上應(yīng)用的外觀圖。如圖4所示，低層建筑的屋面面積已經(jīng)滿足低層建筑本身需要的供暖、熱水、發(fā)電、制冷、開水需要的太陽(yáng)能量收集要求，因此能量塔系統(tǒng)布置于低層建筑的屋面上即可，在低層建筑的屋面上可以按設(shè)定角度布置能量塔系統(tǒng)的半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊
(102)、透光防水模塊(103)三種模塊組合，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要，這三種模塊可以任意組合也可以兩兩組合或單一模塊使用。
[0027]低層建筑能量塔系統(tǒng)的側(cè)墻為保溫側(cè)墻體(105)，后墻為保溫后墻體(104)。
[0028]圖5是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在低層建筑上應(yīng)用的C-C剖面圖；如圖5所示，低層建筑屋頂上的能量系統(tǒng)在陽(yáng)光照射下半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)在發(fā)電的同時(shí)透過(guò)半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)進(jìn)入到能量塔內(nèi)部的太陽(yáng)輻射能量加熱能量塔內(nèi)空氣，力口熱后的空氣上升到能量塔的上部，被設(shè)置于能量塔上部的雙功能熱泵(108)吸收后變冷下沉到能量塔的下部又被太陽(yáng)輻射能量加熱后上升到能量塔上部，周而復(fù)始，直至太陽(yáng)落下太陽(yáng)輻射不到能量塔為止。
[0029]冬天，雙功能熱泵(108)吸收上升到能量塔上部的熱空氣后加熱雙功能熱泵(108)內(nèi)的循環(huán)介質(zhì),達(dá)到設(shè)定溫度后的介質(zhì)由雙功能熱泵(108)內(nèi)置的循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)到低層建筑內(nèi)的蓄熱低溫輻射地板(100)中給低層建筑內(nèi)需要供暖的房間加熱。
[0030]夏天，雙功能熱泵(108)可以通過(guò)風(fēng)機(jī)盤管給低層建筑內(nèi)需要制冷的房間供應(yīng)冷氣。
[0031]圖6和圖7是本發(fā)明的能量塔系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)溫室上應(yīng)用的外觀圖和D-D剖面圖，如圖6所示，農(nóng)業(yè)溫室的向陽(yáng)面由半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)三種模塊組合而成，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要，這三種模塊可以任意組合也可以兩兩組合或由半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、透光防水模塊(103)單一豐旲塊組成。農(nóng)業(yè)溫室能量塔系統(tǒng)的側(cè)墻為保溫側(cè)墻體(105)，后墻為保溫后墻體(104)。
[0032]當(dāng)有太陽(yáng)時(shí)太陽(yáng)輻射透過(guò)農(nóng)業(yè)溫室的能量塔系統(tǒng)前部和上部的半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)時(shí)，半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)在發(fā)電的同時(shí)透過(guò)半透光太陽(yáng)能薄膜進(jìn)入到能量塔內(nèi)部的太陽(yáng)輻射能量加熱能量塔內(nèi)空氣，加熱后的空氣上升到能量塔的上部，被設(shè)置于能量塔系統(tǒng)上部的雙功能熱泵(108)吸收后變冷下沉到能量塔的下部又被太陽(yáng)輻射能量加熱后上升到能量塔上部，周而復(fù)始，直至太陽(yáng)落下太陽(yáng)輻射不到能量塔為止。
[0033]同樣設(shè)置于能量塔系統(tǒng)上部的全方位太陽(yáng)能集熱器(106)不但可以吸收太陽(yáng)輻射能量里的可見(jiàn)光能量，還可以吸收太陽(yáng)輻射能量里看不見(jiàn)的紅外線和紫外線；
能量塔系統(tǒng)的全方位太陽(yáng)能集熱器(106)能吸收上升到能量塔系統(tǒng)上部熱空氣發(fā)射的紅外線能量。
[0034]根據(jù)項(xiàng)目需要，農(nóng)業(yè)溫室能量塔系統(tǒng)可作為向周圍建筑供暖的供暖站和用電的發(fā)電站。
[0035]前面提供了對(duì)較佳實(shí)施例的描述，以使本領(lǐng)域內(nèi)的任何技術(shù)人員理解本發(fā)明。對(duì)該較佳實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在不脫離原理的基礎(chǔ)上，可以作出各種修改或者變換。即凡是本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán)利要求書及說(shuō)明書內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單、等效與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種能量塔系統(tǒng)，含有蓄熱模塊(100)、半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)、保溫后墻體(104)、保溫側(cè)墻體(105)、全方位太陽(yáng)能集熱器(106)、支架(107)、雙功能熱泵(108)、內(nèi)保溫紅外線卷簾(109);其特征在于:雙能熱泵(108)置于能量塔的頂部從上升到頂部的熱空氣中吸收熱量；能量塔系統(tǒng)外塔身的向陽(yáng)面由半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)、不透光晶硅光伏發(fā)電模塊(102)、透光防水模塊(103)三種或任意二種或其中一種模塊組成；能量塔系統(tǒng)的外塔身可以是垂直設(shè)置也可以是是水平、傾斜或圓弧設(shè)置且在頂端和底端有可開啟的通風(fēng)口 ；全方位太陽(yáng)能集熱器(106)的吸熱面涂有稀土涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量塔系統(tǒng)，其特征在于:能量塔系統(tǒng)外塔身的其它不向陽(yáng)面由建筑物本身的保溫墻體構(gòu)成或由單獨(dú)的保溫后墻體(104)、保溫側(cè)墻體(105)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種能量塔系統(tǒng)，其特征在于:能量塔系統(tǒng)具有太陽(yáng)能量收集、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存的功能，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、供暖、制冷、熱水、開水等功能后供能量塔本身和其它的建筑使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量塔系統(tǒng)，其特征在于:半透光太陽(yáng)能薄膜發(fā)電模塊(101)在發(fā)電的同時(shí)透過(guò)發(fā)電薄膜照射進(jìn)能量塔內(nèi)的陽(yáng)光加熱能量塔內(nèi)的空氣作為雙功能熱泵(108)的熱源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量塔系統(tǒng)，其特征在于:不透光晶娃光伏發(fā)電模塊(102)發(fā)電后產(chǎn)生的廢熱作為雙功能熱泵(108)的熱源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量塔系統(tǒng)，其特征在于:陽(yáng)光照射進(jìn)透光防水模塊(103)后進(jìn)入能量塔內(nèi)加熱能量塔內(nèi)的空氣作為雙功能熱泵(108)的熱源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量塔系統(tǒng)，其特征在于:內(nèi)保溫紅外線卷簾(109)吸收大氣中的紅外線后加熱能量塔內(nèi)的空氣作為雙功能熱泵(108)的熱源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7所述的一種能量塔系統(tǒng)，其特征在于:能量塔系統(tǒng)內(nèi)可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量塔系統(tǒng)，其特征在于:蓄熱模塊(100)由相變蓄熱材料做成蓄熱低溫輻射地板和蓄熱箱儲(chǔ)存熱量。
【文檔編號(hào)】F24J2/00GK103727701SQ201410044598
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年2月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月4日
【發(fā)明者】王金利 申請(qǐng)人:王金利