一種凸起密度規(guī)律變化的太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)，包括集熱器、蓄熱器，所述集熱器與蓄熱器連通形成循環(huán)回路，集熱器包括集熱管、反射鏡和集熱板，相鄰的兩個(gè)集熱管之間通過(guò)集熱板連接，從而使多個(gè)集熱管和相鄰的集熱板之間形成管板結(jié)構(gòu)，所述集熱板為直板，所述管板結(jié)構(gòu)為直線(xiàn)結(jié)構(gòu)；所述兩塊管板結(jié)構(gòu)之間形成一定的夾角，所述夾角方向與反射鏡的圓弧線(xiàn)結(jié)構(gòu)相對(duì)，反射鏡的焦點(diǎn)位于管板結(jié)構(gòu)形成的夾角之間；與反射鏡相對(duì)的管板結(jié)構(gòu)的下壁面上設(shè)置用于強(qiáng)化傳熱的凸起，沿著管板結(jié)構(gòu)的中部向兩邊最低位置延伸方向上，集熱管的下壁面的凸起密度越來(lái)越高。本發(fā)明對(duì)集熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，避免集熱器局部溫度過(guò)熱。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種凸起密度規(guī)律變化的太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽(yáng)能蓄熱器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人類(lèi)對(duì)能源的需求量越來(lái)越大。然而煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源儲(chǔ)備量不斷減少、日益緊缺，造成價(jià)格的不斷上漲，同時(shí)常規(guī)化石燃料造成的環(huán)境污染問(wèn)題也愈加嚴(yán)重，這些都大大限制著社會(huì)的發(fā)展和人類(lèi)生活質(zhì)量的提高。能源問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)代世界的最突出的問(wèn)題之一。因而尋求新的能源，特別是無(wú)污染的清潔能源已成為現(xiàn)在人們研究的熱點(diǎn)。
[0003]太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，而且資源量巨大，地球表面每年收的太陽(yáng)輻射能總量為lX1018kW.h，為世界年耗總能量的一萬(wàn)多倍。世界各國(guó)都已經(jīng)把太陽(yáng)能的利用作為新能源開(kāi)發(fā)的重要一項(xiàng)，我國(guó)政府在《政府工作報(bào)告》也早已明確提出要積極發(fā)展新能源，其中太陽(yáng)能的利用尤其占據(jù)著突出地位。然而由于太陽(yáng)輻射到達(dá)地球上的能量密度小(每平方米約一千瓦)，而且又是不連續(xù)的，這給大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)一定困難。因此，為了廣泛利用太陽(yáng)能，不僅要解決技術(shù)上的問(wèn)題，而且在經(jīng)濟(jì)上必須能同常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)。
[0004]太陽(yáng)能集熱器吸收的太陽(yáng)能現(xiàn)在有些情況下可能產(chǎn)生過(guò)剩，此時(shí)此部分太陽(yáng)能可能會(huì)損失掉，因此需要一種對(duì)過(guò)剩的熱量進(jìn)行充分利用。
[0005]無(wú)論哪種形式和結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱器，都要有一個(gè)用來(lái)吸收太陽(yáng)輻射的吸收部件，集熱器的結(jié)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)能的吸收起到重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種新的太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)，從而有效的利用太陽(yáng)能。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)，包括集熱器、蓄熱器，所述集熱器與蓄熱器連通形成循環(huán)回路，蓄熱器內(nèi)部設(shè)置蓄熱材料，所述蓄熱材料是陶瓷材料，蓄熱器外部設(shè)置保溫層，所述保溫層包括真空絕熱保溫板。
[0008]優(yōu)選的，所述真空絕熱保溫板包括芯材和高阻氣復(fù)合膜，通過(guò)抽真空的方式用高阻氣復(fù)合膜包覆芯材，形成真空絕熱保溫板;從蓄熱器外壁面向外延伸的方向，所述芯材至少包括多層無(wú)機(jī)纖維層，所述多層無(wú)機(jī)纖維層是多層堆疊或者通過(guò)粘結(jié)劑多層連接，所述多層無(wú)機(jī)纖維層中的至少兩層的無(wú)機(jī)纖維層的密度或成分不同。
[0009]優(yōu)選的，集熱器包括集熱管、反射鏡和集熱板，相鄰的兩個(gè)集熱管之間通過(guò)集熱板連接，從而使多個(gè)集熱管和相鄰的集熱板之間形成管板結(jié)構(gòu)，所述集熱板為直板，所述管板結(jié)構(gòu)為直線(xiàn)結(jié)構(gòu);所述兩塊管板結(jié)構(gòu)之間形成一定的夾角，所述夾角方向與反射鏡的圓弧線(xiàn)結(jié)構(gòu)相對(duì)，反射鏡的焦點(diǎn)位于管板結(jié)構(gòu)形成的夾角之間；反射鏡的焦點(diǎn)位于兩塊管板結(jié)構(gòu)最低端連線(xiàn)的中點(diǎn)上;反射鏡的圓弧線(xiàn)半徑為R，每塊管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為Rl，集熱管的半徑為R2，同一管板結(jié)構(gòu)上相鄰集熱管的圓心的距離為L(zhǎng)，兩塊管板結(jié)構(gòu)之間的夾角為a，則滿(mǎn)足如下公式:
[0010]Rl/R = c*sin(a/2)b，
[0011]0.18〈R2/L〈0.34，
[0012]其中c，b為系數(shù)，0.39〈c〈0.41,0.020〈b〈0.035 ；
[0013]0.38<R1/R<0.41,80° <=A< = 150°，450mm〈Rl〈750mm，1100mm〈R〈1800mm，
[0014]90mm〈L〈150mm，20mm〈 = R2〈50mm。
[0015]優(yōu)選的，所述陶瓷材料的質(zhì)量成分如下:Si0230-32%，5.1-5.3%Li20、6.5-7.8%T12，3.3-3.5 %MgO，I.0-1.3 % La2O3，2.45-2.55 % BaO，其余的是Al2O3。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0016]I)可以充分利用太陽(yáng)能，避免太陽(yáng)能熱量的損失，將多余的太陽(yáng)能以電能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，以便后續(xù)使用。
[0017]2)提供了一種新的溫差發(fā)電裝置，滿(mǎn)足太陽(yáng)能的需求；
[0018]3)本發(fā)明通過(guò)多次試驗(yàn)，得到一個(gè)最優(yōu)的集熱器優(yōu)化結(jié)果，并且通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，從而證明了結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0019]4)通過(guò)中央控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的自動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的有效利用。
[0020]5)通過(guò)集熱器的集熱管結(jié)構(gòu)設(shè)置，達(dá)到最優(yōu)的吸收太陽(yáng)能。
[0021]6)本發(fā)明對(duì)吸熱層的材料和厚度進(jìn)行精心的選擇和實(shí)驗(yàn)，已達(dá)到最好的吸熱的技術(shù)效果。
[0022]7)對(duì)集熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，避免集熱器局部溫度過(guò)熱。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)的示意圖
[0024]圖2是溫差發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖3是太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)的截面示意圖
[0026]圖4是太陽(yáng)能集熱管的結(jié)構(gòu)截面示意圖
[0027]圖5是太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)的截面示意圖
[0028]圖6是集熱管的頂部示意圖
[0029]圖7是蓄熱器結(jié)構(gòu)示意圖
[0030]圖8是集熱板的結(jié)構(gòu)示意圖
[0031]附圖標(biāo)記如下:
[0032]I集熱器，2溫差發(fā)電裝置，3散熱器，4閥門(mén)，5閥門(mén)，6溫度傳感器，7溫差發(fā)電裝置入口管，8集熱器出水管路，9反射鏡，10集熱管，11集熱板，12集箱，13集箱，14箱體，15控制器，16散熱器入口管，17集熱器回水管路，18閥門(mén)，19溫度傳感器，20集熱器入水管，21集熱器出口管，22殼體，23熱管，24溫差發(fā)電片，25溫差發(fā)電片散熱器，26蓄電池，27用戶(hù)，28蓄熱材料
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0034]—種太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括集熱器1、熱利用裝置(圖1實(shí)施例中熱利用裝置為溫差發(fā)電裝置2和散熱器3，但不限于此，僅僅舉例)、閥門(mén)4、閥門(mén)5、閥門(mén)18、溫度傳感器6，所述集熱器I與溫差發(fā)電裝置2連通形成循環(huán)回路，集熱器I與散熱器3連通形成循環(huán)回路，溫差發(fā)電裝置2和散熱器3所在的管路并聯(lián)，集熱器I吸收太陽(yáng)能，加熱集熱器I中的水，加熱后的水通過(guò)出水管路8分別進(jìn)入溫差發(fā)電裝置2和散熱器3，在溫差發(fā)電裝置2中進(jìn)行發(fā)電，在散熱器3中進(jìn)行換熱，在溫差發(fā)電裝置2中和散熱器3中流出的水在經(jīng)過(guò)回水管路17進(jìn)入集熱器I中進(jìn)行換熱。
[0035]上述系統(tǒng)中，通過(guò)太陽(yáng)能在溫差發(fā)電裝置2中進(jìn)行發(fā)電的同時(shí)，可以利用散熱器向外散熱。當(dāng)然，散熱器和溫差發(fā)電裝置可以獨(dú)立運(yùn)行，或者單獨(dú)運(yùn)行其中之一。
[0036]如圖1所示，閥門(mén)4設(shè)置在出水管上，用于控制進(jìn)入溫差發(fā)電裝置2和散熱器3的總的水量，閥門(mén)5設(shè)置在散熱器3所在的管路的入口管16的位置，用于控制進(jìn)入散熱器3的水的流量，閥門(mén)18設(shè)置在溫差發(fā)電裝置2所在的管路的入口管7的位置，用于控制進(jìn)入溫差發(fā)電裝置2的水的流量，溫度傳感器6設(shè)置在散熱器3的入口的位置處，用于測(cè)量進(jìn)入散熱器3的水的溫度。所述系統(tǒng)還包括中央控制器，所述中央控制器與閥門(mén)4、閥門(mén)5、閥門(mén)18、溫度傳感器6進(jìn)行數(shù)據(jù)連接。
[0037]優(yōu)選的，當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度低于一定的溫度的時(shí)候，中央控制器控制閥門(mén)5加大開(kāi)度，同時(shí)控制閥門(mén)18減少開(kāi)度，以加大進(jìn)入散熱器3的熱水的流量來(lái)加大散熱量。當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度高于一定的溫度的時(shí)候，中央控制器控制閥門(mén)5減少開(kāi)度，同時(shí)控制閥門(mén)18加大開(kāi)度，以減少進(jìn)入散熱器3的熱水的流量來(lái)加大散熱量。
[0038]當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度低到一定程度的時(shí)候，此時(shí)散熱器對(duì)外換熱的能力會(huì)變差，無(wú)法滿(mǎn)足正常的供暖需求，這表明太陽(yáng)能集熱器的集熱能力也出現(xiàn)問(wèn)題，例如太陽(yáng)光現(xiàn)不是很強(qiáng)，或者晚上沒(méi)有太陽(yáng)的時(shí)候，此時(shí)閥門(mén)4會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，閥門(mén)5和閥門(mén)18會(huì)完全打開(kāi)，溫差發(fā)電裝置和散熱器所在的管路形成一個(gè)循環(huán)管路，水進(jìn)入溫差發(fā)電裝置，溫差發(fā)電裝置存儲(chǔ)的電能對(duì)進(jìn)入溫差發(fā)電裝置中水進(jìn)行加熱，加熱的水進(jìn)入散熱器3中進(jìn)行散熱。
[0039]通過(guò)上述的運(yùn)行，可以在太陽(yáng)光線(xiàn)強(qiáng)的時(shí)候，在滿(mǎn)足散熱器3的散熱能力，即滿(mǎn)足用戶(hù)散熱需求以后，將多于的熱量通過(guò)溫差發(fā)電裝置2進(jìn)行發(fā)電，在太陽(yáng)能集熱器I供熱能力不足的情況下，利用溫差發(fā)電裝置存儲(chǔ)的電能加熱循環(huán)水，以滿(mǎn)足散熱器3的散熱需求。這樣可以充分利用太陽(yáng)能，避免過(guò)多的熱量的浪費(fèi)。
[0040]作為優(yōu)選，可以不利用進(jìn)入散熱器3中的水的溫度來(lái)自動(dòng)控制水的流量，可以采用測(cè)量散熱器周邊的環(huán)境溫度，例如，測(cè)量散熱器的室內(nèi)溫度(通過(guò)設(shè)置室內(nèi)溫度傳感器)來(lái)自動(dòng)控制進(jìn)入散熱器的水的流量，如果室內(nèi)溫度過(guò)低，則增加進(jìn)入散熱器3的水的流量，如果室內(nèi)溫度過(guò)高，則減少進(jìn)入散熱器3的水的流量。
[0041]當(dāng)然，通過(guò)室內(nèi)溫度控制流量的一個(gè)前提是溫度傳感器6測(cè)量的溫度需要高于一定溫度，否則，太陽(yáng)能集熱器的集熱能力變差的時(shí)候，無(wú)論如何增加流量，散熱效果都不會(huì)很好。
[0042]在溫差發(fā)電裝置和散熱器所在的管路形成一個(gè)循環(huán)管路的時(shí)候，當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度低于一定的溫度的時(shí)候，控制器15控制蓄電池26，提高蓄電池26的供電功率，以提高流經(jīng)溫差發(fā)電裝置內(nèi)的水的溫度。當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度高于一定的溫度的時(shí)候，控制器15控制蓄電池26，降低蓄電池26的供電功率，以提高流經(jīng)溫差發(fā)電裝置內(nèi)的水的溫度。
[0043]通過(guò)這樣的控制，能夠合理利用蓄電池的電量，避免電量的損失。
[0044]所述的溫差發(fā)電裝置2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，所述溫差發(fā)電裝置2包括箱體14、熱管23、溫差發(fā)電片24、溫差發(fā)電片散熱器25、控制器15和蓄電池26，箱體內(nèi)設(shè)置熱管23，溫差發(fā)電片24的一端與熱管相連，另一端與散熱器25相連，溫差發(fā)電片24還通過(guò)控制器15和蓄電池26相連。
[0045]作為優(yōu)選，溫差發(fā)電片24還通過(guò)控制器15和用戶(hù)相連，已提供用戶(hù)所需要的電能。
[0046]作為優(yōu)選，控制器15控制溫差發(fā)電裝置有限滿(mǎn)足用戶(hù)用電需求，控制器首先確定用戶(hù)所需的電量，然后將溫差發(fā)電片發(fā)出的電量再減去用戶(hù)的電量后，剩余的電量?jī)?chǔ)存在蓄電池26中備用。
[0047]圖2雖然只展示了一個(gè)溫差發(fā)電片，但實(shí)際中并不局限于一個(gè)，可以設(shè)置多個(gè)以滿(mǎn)足發(fā)電的需求。
[0048]如圖3所示，一種太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)，包括集熱管2、反射鏡9和集熱板11，相鄰的兩個(gè)集熱管2之間通過(guò)集熱板11連接，從而使多個(gè)集熱管2和相鄰的集熱板11之間形成管板結(jié)構(gòu);所述太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)包括兩塊管板結(jié)構(gòu)，所述兩塊管板結(jié)構(gòu)之間形成一定的夾角a，如圖2所示，所述夾角方向與反射鏡的圓弧線(xiàn)結(jié)構(gòu)彎曲的方向相對(duì)，反射鏡9的焦點(diǎn)D位于管板結(jié)構(gòu)形成的夾角a之間。
[0049]傳統(tǒng)的集熱器都是將集熱管直接設(shè)置在焦點(diǎn)上，一旦位置發(fā)生偏移，則熱量就不會(huì)集熱到集熱管中，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)光照射在反射鏡9，通過(guò)反射鏡9反射到管板結(jié)構(gòu)，將熱量集熱到管板結(jié)構(gòu)中的集熱管10中。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，即使因?yàn)榘惭b或者運(yùn)行問(wèn)題導(dǎo)致管板結(jié)構(gòu)位置發(fā)生改變，則太陽(yáng)能依然會(huì)集熱到集熱管10中，從而避免熱量損失；同時(shí)因?yàn)閭鹘y(tǒng)的集熱器都是將集熱管直接設(shè)置在焦點(diǎn)上，造成集熱管局部過(guò)熱，造成集熱管局部損失過(guò)大，壽命過(guò)短，甚至造成集熱管內(nèi)部過(guò)熱，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，充滿(mǎn)整個(gè)集熱管，造成集熱管內(nèi)部壓力過(guò)大，損壞集熱管，而采取本申請(qǐng)的結(jié)構(gòu)，既可以將熱量充分的吸收，又可以將熱量相對(duì)的分散，避免熱量過(guò)于集中，使得整體集熱管吸熱均勻，延長(zhǎng)集熱管的使用壽命。
[0050]作為一個(gè)優(yōu)選，反射鏡9的焦點(diǎn)D位于兩塊管板結(jié)構(gòu)最低端連線(xiàn)的中點(diǎn)上。通過(guò)上述設(shè)置，可以保證最大程度上吸收太陽(yáng)能，避免太陽(yáng)能因?yàn)榻裹c(diǎn)偏移而損失，同時(shí)還能保證板狀結(jié)構(gòu)盡量可能減少遮擋的照射在反射鏡9上的陽(yáng)光。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，采用上述結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)能吸收的效果最好。
[0051]在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，集熱管10的管徑不能過(guò)大，如果管徑過(guò)大，則集熱管10中的水不能進(jìn)行充分的加熱，導(dǎo)致加熱效果很差，反之管徑過(guò)小，則集熱管中的水會(huì)過(guò)熱，同理，對(duì)于集熱管10之間的距離也滿(mǎn)足要求，如果集熱管10之間的距離過(guò)大，則集熱管10中的水的體積過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致水過(guò)熱，同樣，如果集熱管10之間的距離過(guò)小，則集熱管分布太密，造成集熱管10內(nèi)的水無(wú)法達(dá)到預(yù)定的問(wèn)題，或者必須需要更多的額外的輔助加熱工具;對(duì)于管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，也滿(mǎn)足一定要求，如果管板結(jié)構(gòu)太長(zhǎng)，則會(huì)遮擋住過(guò)多的照射到反射鏡9的陽(yáng)光，造成集熱器吸收陽(yáng)光的熱量減少，造成達(dá)到理想的加熱情況，如果管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度過(guò)小，則造成過(guò)多的太陽(yáng)能集熱到小面積的集熱管上，造成集熱管受熱集中，而且還會(huì)造成一部分集熱的太陽(yáng)能直接沒(méi)有集熱到集熱管中，而是直接反射到外部;對(duì)于夾角a，同樣的原理，如果夾角過(guò)大，則在反射鏡上部展開(kāi)對(duì)面積過(guò)大，則會(huì)遮擋住過(guò)多的照射到反射鏡9的陽(yáng)光，如果夾角面積過(guò)小，則會(huì)出現(xiàn)一部分集熱的太陽(yáng)能直接沒(méi)有集熱到集熱管中，而是直接反射到外部，造成熱量的損失。因此對(duì)于管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、集熱管內(nèi)徑、集熱管之間的距離、管板結(jié)構(gòu)之間的夾角、圓弧線(xiàn)半徑滿(mǎn)足如下關(guān)系:
[0052]反射鏡的圓弧線(xiàn)半徑為R，每塊管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為Rl，集熱管的半徑為R2，同一管板結(jié)構(gòu)上相鄰集熱管的圓心的距離為L(zhǎng)，兩塊管板之間的夾角為a，則滿(mǎn)足如下公式:
[0053]Rl/R = c*sin(a/2)b，
[0054]0.18〈R2/L〈0.34，
[0055]其中c，b為系數(shù)，0.39〈c〈0.41,0.020〈b〈0.035 ；
[0056]0.38<R1/R<0.41,80° <=A< = 150°，450mm〈Rl〈750mm，1100mm〈R〈1800mm，
[0057]90mm〈L〈150mm，20mm〈 = R2〈50mm。
[0058]作為優(yōu)選，c= 0.4002，b = 0.0275。
[0059]作為優(yōu)選，隨著夾角a的增加，c、b的系數(shù)逐漸變大。這樣更加滿(mǎn)足實(shí)際工作的需要。
[0060]作為優(yōu)選，管板結(jié)構(gòu)的下壁面(與反射鏡9相對(duì)的面)上設(shè)置用于強(qiáng)化傳熱的凸起，以加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)能的吸收。沿著管板結(jié)構(gòu)的中部(即最高位置)向兩邊最低位置(即圖1集熱管A向B、C方向)延伸方向上，集熱管的下壁面的凸起高度越來(lái)越高。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，從中部向兩側(cè)延伸，吸熱量逐漸升高，通過(guò)分析主要原因是因?yàn)橛泄馨褰Y(jié)構(gòu)的阻擋，導(dǎo)致中部受熱最少，而從中部向兩邊延伸，吸收熱量逐漸升高。通過(guò)凸起高度的不斷的升高，可以使得整個(gè)集熱管中水的受熱均勻，避免兩側(cè)溫度過(guò)高而中間溫度過(guò)低。這樣也可以避免中間的集熱管的材料長(zhǎng)期在高溫下容易損壞，可以保持整個(gè)集熱管的溫度均勻，延長(zhǎng)使用壽命。
[0061]作為優(yōu)選，沿著兩塊管板結(jié)構(gòu)的連接位置(即管板結(jié)構(gòu)的中部)向兩邊(即圖1集熱管A向B、C方向)延伸，集熱管的下壁面的凸起密度越來(lái)越高。主要原因是中部受熱最少，而從中部向兩邊延伸，吸收熱量逐漸升高。通過(guò)凸起密度的不斷的升高，可以使得整個(gè)集熱管中水的受熱均勻，避免中間溫度過(guò)低而兩側(cè)溫度過(guò)高。這樣也可以避免中間的集熱管的材料長(zhǎng)期在高溫下容易損壞，可以保持整個(gè)集熱管的溫度均勻，延長(zhǎng)使用壽命。
[0062]作為優(yōu)選，集熱管10的內(nèi)壁可以設(shè)置翅片，例如可以設(shè)置直翅片或者螺旋翅片，不同集熱管的內(nèi)的翅片高度不同，沿著兩塊管板結(jié)構(gòu)的連接位置(即管板結(jié)構(gòu)的中部)向兩邊(即圖1集熱管A向B、C方向)延伸，翅片的高度逐漸減少。主要原因是與前面設(shè)置凸起的原因相同。
[0063]管板結(jié)構(gòu)表面涂敷吸熱層，所述吸熱層從管板結(jié)構(gòu)內(nèi)向外依次包括過(guò)渡層、紅外反射涂層、吸熱涂層、減反射涂層和保護(hù)層，其中過(guò)渡層、紅外反射涂層、吸熱涂層、減反射涂層和保護(hù)層的厚度的分別是0.0411111、0.2511111、0.7611111、0.1411111、0.1111111;所述過(guò)渡層是通過(guò)中頻反應(yīng)磁控濺射方法沉積金屬Al、Si與N形成的化合物的過(guò)渡層;所述紅外反射涂層從內(nèi)向外為W、Cr、Ag三層，三層的厚度比例為9:4:7;吸熱涂層從內(nèi)向外依次包括Nb、Cr、Zr、NbN、Cr2O3五層，三層的厚度比例為8: 7:4:4:5;減反射涂層從內(nèi)向外依次是T12、AlN、Nb205、Al2O3、和Si3N4五層，其中五層的厚度比例為5:4:8:9:2;保護(hù)層的成分與過(guò)渡層相同。
[0064]上述各層中，通過(guò)加大吸熱涂層的厚度比例，減少紅外反射層和減反射層的厚度，可以極大的增加了對(duì)太陽(yáng)能的吸收，同時(shí)，通過(guò)調(diào)整紅外反射層和減反射層的各層的材料的厚度比例，也能夠?qū)崿F(xiàn)降低對(duì)太陽(yáng)光的反射的程度。
[0065]上述的尺寸比例是通過(guò)近百種不同的厚度比例試驗(yàn)得來(lái)的最佳的結(jié)果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于采用上述吸收涂層中各獨(dú)立層的成分及厚度，可以使制備的吸收涂層的吸收比大于0.944，并實(shí)現(xiàn)0.041以下的低發(fā)射率。
[0066]對(duì)于上述涂層的制造方法，可以使用本領(lǐng)域經(jīng)常采用的真空磁控濺射鍍膜工藝制備。
[0067]對(duì)于集熱器的具體結(jié)構(gòu)，參見(jiàn)圖6所示，所述的集熱器包括集箱12、13，集熱管10連接兩個(gè)集箱12、13。當(dāng)然，集箱的形狀應(yīng)該如圖1所示，在中部呈一定的角度，與圖1中的集熱管相對(duì)應(yīng)，圖6沒(méi)有展示，僅僅是示意圖。所述集箱12上設(shè)置集熱器入水管20、集箱13上設(shè)置加熱器出水管21。作為優(yōu)選，集熱器入水管20和集熱器出水管21設(shè)置在頂部A的最高位置處，這樣可以保證集箱中的水從上部向下部流動(dòng)，保證水的均勻分配。否則，上部集熱管中的水分配量太少，造成局部過(guò)熱。
[0068]作為優(yōu)選，只在管板結(jié)構(gòu)的下部設(shè)置吸熱層，對(duì)于管板機(jī)構(gòu)的上部，設(shè)置太陽(yáng)能電池板，這樣，可以實(shí)現(xiàn)將一部分熱量用于發(fā)電，一部分熱量用于加熱，實(shí)現(xiàn)加熱和發(fā)電的雙重需要。
[0069]作為優(yōu)選，集熱器的集熱管的材料為銅鋁合金，所述銅鋁合金的組分的質(zhì)量百分比如下:3.9%0，3.6%厶8，2.6%]?11，3.25%2廠(chǎng)2.3%06，1.5%11，2.36%51，其余為01、八1，(:11^1的比例為3.23:2.18。
[0070]銅鋁合金的制造方法為:采用真空冶金熔煉，氬氣保護(hù)澆注成圓坯，經(jīng)過(guò)800°C均勻化處理，在6300C，采用熱擠壓成棒材，然后再經(jīng)過(guò)5560C固溶淬火后，在220 V進(jìn)行人工時(shí)效處理。合金的抗拉強(qiáng)度:室溫彡540MPa，200 °C彡420MPa，300 °C彡-250MPa。
[0071]經(jīng)測(cè)試，上述合金具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)和耐熱性。
[0072]作為優(yōu)選，所述熱利用裝置還可以為蓄熱水箱，蓄熱水箱既可以和溫差發(fā)電裝置2和散熱器3并聯(lián)設(shè)置，也可以替換溫差發(fā)電裝置2和散熱器3中的其中之一，或者僅僅設(shè)置一條蓄熱水箱的管路。所述蓄熱水箱外部設(shè)置保溫層，所述保溫層包括真空絕熱保溫板，所述真空絕熱保溫板包括芯材和高阻氣復(fù)合膜，通過(guò)抽真空的方式用高阻氣復(fù)合膜包覆芯材，形成真空絕熱保溫板。從水箱外壁面向外延伸的方向，所述芯材至少包括多層無(wú)機(jī)纖維層，所述多層無(wú)機(jī)纖維層是多層堆疊或者通過(guò)粘結(jié)劑多層連接，所述多層無(wú)機(jī)纖維層中的至少兩層的無(wú)機(jī)纖維層的密度或成分不同。
[0073]作為優(yōu)選，其中芯材包括覆蓋無(wú)機(jī)纖維層表面的靠近水箱壁部的內(nèi)層區(qū)和/或位于無(wú)機(jī)纖維層外部的外層區(qū)。
[0074]作為優(yōu)選，內(nèi)層區(qū)和/或外層區(qū)由硅酸鋁纖維板、離心玻璃棉板、巖棉板、紡織纖維板、廢紙漿板中的一種或多種制成。
[0075]作為優(yōu)選，無(wú)機(jī)纖維層的層數(shù)為30-130層。進(jìn)一步優(yōu)選為50-80層。
[0076]作為優(yōu)選，無(wú)機(jī)纖維的密度為10-300kg/m3。
[0077]作為優(yōu)選，任意相鄰兩層的無(wú)機(jī)纖維層的密度或成分不相同。
[0078]作為優(yōu)選，沿著內(nèi)部往外，無(wú)機(jī)纖維層的密度增加。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，密度依次增加所帶來(lái)的隔熱效果更好，能夠達(dá)到較優(yōu)化的隔熱效果，能夠提高10%左右的隔熱效果。
[0079]作為優(yōu)選，沿著內(nèi)部往外，無(wú)機(jī)纖維層的密度依次增加的幅度越來(lái)越小。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，無(wú)機(jī)纖維層的密度依次增加幅度越來(lái)越小所帶來(lái)的隔熱效果更好，能夠達(dá)到更優(yōu)的隔熱效果。
[0080]作為優(yōu)選，其中密度大的層和密度小的層交替放置。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，此種放置隔熱效果很好，能夠提高7.3%以上的隔熱效果。作為優(yōu)選，密度大的層的密度為100-3001^/1113，密度小的密度為10-100kg/m3，選擇此條件下的密度會(huì)達(dá)到更優(yōu)的絕熱效果。
[0081 ]作為優(yōu)選，超細(xì)玻璃棉纖維板，體積密度為10kg/m3-100kg/m3，厚度為lmm-9mm。
[0082]硅酸鋁纖維板體積密度為20kg/m3-200kg/m3，優(yōu)選50-100m3，厚度為lmm-9mm。
[0083]離心玻璃棉板體積密度為20kg/m3-150kg/m3，優(yōu)選50-100m3，厚度為2mm-25mm。
[0084]巖棉板體積密度為30kg/m3-200kg/m3，優(yōu)選 70_130m3，厚度為 3mm-35mm。
[0085]作為優(yōu)選，所述的無(wú)機(jī)纖維層是玻璃棉纖維板、硅酸鋁纖維板、離心玻璃棉板、巖棉板、廢紙漿、紡織纖維板中兩種以上交替設(shè)置。
[0086]舉例如下:
[0087]用厚度Imm硅酸鋁纖維板(30kg/m3)和厚度3mm娃酸鋁纖維板(50kg/m3)交替疊放直至1.2cm，得到真空絕熱板芯材。
[0088]或者用厚度Imm硅酸鋁纖維板(100kg/m3)和厚度2mm陶瓷纖維板(70kg/m3)交替疊放直至1.5cm，得到真空絕熱板芯材。
[0089]或者用厚度Imm硅酸鋁纖維板和2_陶瓷纖維板及2mm離心玻璃棉板交替疊放直至2cm，得到真空絕熱板芯材。
[0090]或者用Imm硅酸鋁纖維板和3mm陶瓷纖維板、2mm巖棉板交替疊放直至3cm，得到真空絕熱板芯材。
[0091 ] 或者用Imm娃酸招纖維板和3mm陶瓷纖維板、3mm離心玻璃棉板、3mm巖棉板交替疊放直至3cm，得到真空絕熱板芯材。
[0092]作為優(yōu)選，可以采用蓄熱器來(lái)代替附圖1中的溫差發(fā)電裝置2?！揪唧w實(shí)施方式】如下:
[0093]—種太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括集熱器1、蓄熱器和散熱器3、閥門(mén)4、閥門(mén)5、閥門(mén)18、溫度傳感器6，所述集熱器I與蓄熱器連通形成循環(huán)回路，集熱器I與散熱器3連通形成循環(huán)回路，蓄熱器和散熱器3所在的管路并聯(lián)，集熱器I吸收太陽(yáng)能，加熱集熱器I中的水，加熱后的水通過(guò)出水管路8分別進(jìn)入蓄熱器和散熱器3，在蓄熱器中進(jìn)行換熱，將熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱器的蓄熱材料中，在散熱器3中進(jìn)行換熱，在蓄熱器中和散熱器3中流出的水在經(jīng)過(guò)回水管路17進(jìn)入集熱器I中進(jìn)行換熱。
[0094]上述系統(tǒng)中，通過(guò)太陽(yáng)能在向蓄熱器進(jìn)行蓄熱的同時(shí)，可以利用散熱器向外散熱。當(dāng)然，蓄熱器和散熱器可以獨(dú)立運(yùn)行，或者單獨(dú)運(yùn)行其中之一。
[0095]作為優(yōu)選，蓄熱器外部設(shè)置真空絕熱保溫板來(lái)進(jìn)行保溫。
[0096]如圖1所示，閥門(mén)4設(shè)置在出水管上，用于控制進(jìn)入蓄熱器和散熱器3的總的水量，閥門(mén)5設(shè)置在散熱器3所在的管路的入口管16的位置，用于控制進(jìn)入散熱器3的水的流量，閥門(mén)18設(shè)置在蓄熱器所在的管路的入口管29的位置，用于控制進(jìn)入蓄熱器的水的流量，溫度傳感器6設(shè)置在散熱器3的入口的位置處，用于測(cè)量進(jìn)入散熱器3的水的溫度。所述系統(tǒng)還包括中央控制器，所述中央控制器與閥門(mén)4、閥門(mén)5、閥門(mén)18、溫度傳感器6進(jìn)行數(shù)據(jù)連接。
[0097]優(yōu)選的，當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度低于一定的溫度的時(shí)候，中央控制器控制閥門(mén)5加大開(kāi)度，同時(shí)控制閥門(mén)18減少開(kāi)度，以加大進(jìn)入散熱器3的熱水的流量來(lái)加大散熱量。當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度高于一定的溫度的時(shí)候，中央控制器控制閥門(mén)5減少開(kāi)度，同時(shí)控制閥門(mén)18加大開(kāi)度，以減少進(jìn)入散熱器3的熱水的流量來(lái)加大散熱量。
[0098]當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度低到一定程度的時(shí)候，此時(shí)散熱器對(duì)外換熱的能力會(huì)變差，無(wú)法滿(mǎn)足正常的供暖需求，這表明太陽(yáng)能集熱器的集熱能力也出現(xiàn)問(wèn)題，例如太陽(yáng)光現(xiàn)不是很強(qiáng)，或者晚上沒(méi)有太陽(yáng)的時(shí)候，此時(shí)閥門(mén)4會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，閥門(mén)5和閥門(mén)18會(huì)完全打開(kāi)，蓄熱器和散熱器所在的管路形成一個(gè)循環(huán)管路，水進(jìn)入蓄熱器中吸收蓄熱器中存儲(chǔ)的熱量，加熱的水進(jìn)入散熱器3中進(jìn)行散熱。
[0099]通過(guò)上述的運(yùn)行，可以在太陽(yáng)光線(xiàn)強(qiáng)的時(shí)候，在滿(mǎn)足散熱器3的散熱能力，即滿(mǎn)足用戶(hù)散熱需求以后，將多于的熱量通過(guò)蓄熱器存儲(chǔ)起來(lái)，在太陽(yáng)能集熱器I供熱能力不足的情況下，將蓄熱器中的熱量充分利用，以滿(mǎn)足散熱器3的散熱需求。這樣可以充分利用太陽(yáng)能，避免過(guò)多的熱量的浪費(fèi)。
[0100]作為優(yōu)選，可以不利用進(jìn)入散熱器3中的水的溫度來(lái)自動(dòng)控制水的流量，可以采用測(cè)量散熱器周邊的環(huán)境溫度，例如，測(cè)量散熱器的室內(nèi)溫度(通過(guò)設(shè)置室內(nèi)溫度傳感器)來(lái)自動(dòng)控制進(jìn)入散熱器的水的流量，如果室內(nèi)溫度過(guò)低，則增加進(jìn)入散熱器3的水的流量，如果室內(nèi)溫度過(guò)高，則減少進(jìn)入散熱器3的水的流量。
[0101]當(dāng)然，通過(guò)室內(nèi)溫度控制流量的一個(gè)前提是溫度傳感器6測(cè)量的溫度需要高于一定溫度，否則，太陽(yáng)能集熱器的集熱能力變差的時(shí)候，無(wú)論如何增加流量，散熱效果都不會(huì)很好。
[0102]在蓄熱器和散熱器所在的管路形成一個(gè)循環(huán)管路的時(shí)候，當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度低于一定的溫度的時(shí)候，中央控制器控制閥門(mén)5加大開(kāi)度，同時(shí)控制閥門(mén)18加大開(kāi)度，以加大進(jìn)入散熱器3的熱水的流量來(lái)加大散熱量。當(dāng)溫度傳感器6測(cè)量的溫度高于一定的溫度的時(shí)候，中央控制器控制閥門(mén)5減少開(kāi)度，同時(shí)控制閥門(mén)18減少開(kāi)度，以減少進(jìn)入散熱器3的熱水的流量來(lái)加大散熱量。此時(shí)的閥門(mén)5和15的開(kāi)度保持一致。
[0103]通過(guò)這樣的控制，能夠合理利用蓄熱器的熱量，避免熱量的損失。
[0104]所述的蓄熱器的結(jié)構(gòu)如圖7所示，所述蓄熱器包括殼體22，殼體22內(nèi)設(shè)置了蓄熱材料28，水管設(shè)置在蓄熱材料28中，所述水管在殼體內(nèi)是蛇形管結(jié)構(gòu)。水管內(nèi)水與蓄熱材料進(jìn)行換熱，將熱量傳遞給蓄熱材料28。
[0105]優(yōu)選的，蓄熱材料填充殼體的空間為殼體體積的90-95%，以防止受熱膨脹而導(dǎo)致殼體損壞。
[0106]所述蓄熱材料是陶瓷材料，所述陶瓷材料的質(zhì)量成分如下:310230-32%，5.1-5.3%1^20、6.5-7.8%1102，3.3-3.5%]\^0，1.0-1.3%1^203，2.45-2.55%8&0，其余的是AI2O3 O
[0107]優(yōu)選的，Si0231%，5.22%Li20、6.85%Ti02，3.4%Mg0，l.l%La203，2.5%Ba0,其余的是AI2O3。
[0108]上述的蓄熱材料是通過(guò)多次試驗(yàn)得到的結(jié)果，在具有非常高的蓄熱能力，完全滿(mǎn)足了太陽(yáng)能系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的對(duì)熱量的吸收利用。
[0109]作為優(yōu)選，在集熱器的出水管路8上設(shè)置溫度傳感器19，用于測(cè)量集熱器的出水的溫度，同時(shí)蓄熱器設(shè)置溫度傳感器(沒(méi)有示出)用于測(cè)量蓄熱材料的溫度。在蓄熱器的入口管7中設(shè)置閥門(mén)18，在閥門(mén)4打開(kāi)的時(shí)候，當(dāng)測(cè)量的出水溫度低于蓄熱材料的溫度的時(shí)候，閥門(mén)18關(guān)閉。當(dāng)測(cè)量的出水溫度高于蓄熱材料的溫度的時(shí)候，閥門(mén)18打開(kāi)。這樣避免蓄熱器將熱量在傳遞給水管中的水，造成了蓄熱器中的熱量的損失，以保證蓄熱器能夠存儲(chǔ)足夠多的熱量。
[0110]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)，包括集熱器、蓄熱器，所述集熱器與蓄熱器連通形成循環(huán)回路，集熱器包括集熱管、反射鏡和集熱板，相鄰的兩個(gè)集熱管之間通過(guò)集熱板連接，從而使多個(gè)集熱管和相鄰的集熱板之間形成管板結(jié)構(gòu)，所述集熱板為直板，所述管板結(jié)構(gòu)為直線(xiàn)結(jié)構(gòu);所述兩塊管板結(jié)構(gòu)之間形成一定的夾角，所述夾角方向與反射鏡的圓弧線(xiàn)結(jié)構(gòu)相對(duì)，反射鏡的焦點(diǎn)位于管板結(jié)構(gòu)形成的夾角之間； 與反射鏡相對(duì)的管板結(jié)構(gòu)的下壁面上設(shè)置用于強(qiáng)化傳熱的凸起，沿著管板結(jié)構(gòu)的中部向兩邊最低位置延伸方向上，集熱管的下壁面的凸起密度越來(lái)越高。2.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，反射鏡的焦點(diǎn)位于兩塊管板結(jié)構(gòu)最低端連線(xiàn)的中點(diǎn)上;反射鏡的圓弧線(xiàn)半徑為R，每塊管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為Rl，集熱管的半徑為R2，同一管板結(jié)構(gòu)上相鄰集熱管的圓心的距離為L(zhǎng)，兩塊管板結(jié)構(gòu)之間的夾角為a，則滿(mǎn)足如下公式: Rl/R=c*sin(a/2)b， 0.18〈R2/L〈0.34， 其中 c，b為系數(shù)，0.39〈c〈0.41，0.020〈b〈0.035; 0.38<R1/R<0.41,80° <=A< = 150°，450mm〈Rl〈750mm，1100mm〈R〈1800mm， 90mm<L<I50mm,20mm<=R2<50mm。3.根據(jù)權(quán)利要求2的太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，隨著夾角a的增加，c、b的系數(shù)逐漸變大。
【文檔編號(hào)】F24J2/40GK106016778SQ201610344746
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月7日
【發(fā)明人】趙煒
【申請(qǐng)人】青島中正周和科技發(fā)展有限公司