一種設置吸熱層太陽能蓄熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種太陽能蓄熱系統(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，相鄰的兩個集熱管之間通過集熱板連接，從而使多個集熱管和相鄰的集熱板之間形成管板結構，所述管板結構表面涂敷吸熱層。本發(fā)明對吸熱層的材料和厚度進行精心的選擇和實驗，已達到最好的吸熱的技術效果。
【專利說明】
一種設置吸熱層太陽能蓄熱系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于太陽能領域，尤其涉及一種太陽能蓄熱器系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大。然而煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源儲備量不斷減少、日益緊缺，造成價格的不斷上漲，同時常規(guī)化石燃料造成的環(huán)境污染問題也愈加嚴重，這些都大大限制著社會的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高。能源問題已經(jīng)成為當代世界的最突出的問題之一。因而尋求新的能源，特別是無污染的清潔能源已成為現(xiàn)在人們研究的熱點。
[0003]太陽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輻射能總量為IX 1018kW ? h，為世界年耗總能量的一萬多倍。世界各國都已經(jīng)把太陽能的利用作為新能源開發(fā)的重要一項，我國政府在《政府工作報告》也早已明確提出要積極發(fā)展新能源，其中太陽能的利用尤其占據(jù)著突出地位。然而由于太陽輻射到達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)模的開發(fā)利用帶來一定困難。 因此，為了廣泛利用太陽能，不僅要解決技術上的問題，而且在經(jīng)濟上必須能同常規(guī)能源相競爭。
[0004]太陽能集熱器吸收的太陽能現(xiàn)在有些情況下可能產(chǎn)生過剩，此時此部分太陽能可能會損失掉，因此需要一種對過剩的熱量進行充分利用。
[0005]無論哪種形式和結構的太陽能集熱器，都要有一個用來吸收太陽輻射的吸收部件，集熱器的結構對太陽能的吸收起到重要的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種新的太陽能集熱器系統(tǒng)，從而有效的利用太陽能。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:一種太陽能蓄熱系統(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)部設置蓄熱材料，所述蓄熱材料是陶瓷材料，蓄熱器外部設置保溫層，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合膜，通過抽真空的方式用高阻氣復合膜包覆芯材，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機纖維層，所述多層無機纖維層是多層堆疊或者通過粘結劑多層連接，所述多層無機纖維層中的至少兩層的無機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，相鄰的兩個集熱管之間通過集熱板連接，從而使多個集熱管和相鄰的集熱板之間形成管板結構，所述集熱板為直板，所述管板結構為直線結構;所述兩塊管板結構之間形成一定的夾角，所述夾角方向與反射鏡的圓弧線結構相對，反射鏡的焦點位于管板結構形成的夾角之間；反射鏡的焦點位于兩塊管板結構最低端連線的中點上;反射鏡的圓弧線半徑為R，每塊管板結構的長度為R1，集熱管的半徑為R2,同一管板結構上相鄰集熱管的圓心的距離為L，兩塊管板結構之間的夾角為a，則滿足如下公式:
[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% Ti02，3 ? 3-3 ? 5 %MgO，1 ? 0-1 ? 3 % La2〇3，2 ? 45-2 ? 55 % BaO，其余的是 AI2O3。與現(xiàn)有技術相比較， 本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
[0016]1)可以充分利用太陽能，避免太陽能熱量的損失，將多余的太陽能以電能的形式儲存起來，以便后續(xù)使用。
[0017]2)提供了一種新的溫差發(fā)電裝置，滿足太陽能的需求；
[0018]3)本發(fā)明通過多次試驗，得到一個最優(yōu)的集熱器優(yōu)化結果，并且通過試驗進行了驗證，從而證明了結果的準確性。
[0019]4)通過中央控制器，實現(xiàn)對閥門的自動控制，從而實現(xiàn)太陽能的有效利用。
[0020]5)通過集熱器的集熱管結構設置，達到最優(yōu)的吸收太陽能。
[0021]6)本發(fā)明對吸熱層的材料和厚度進行精心的選擇和實驗，已達到最好的吸熱的技術效果。[〇〇22]7)對集熱器的結構進行合理的設計，避免集熱器局部溫度過熱?！靖綀D說明】
[0023]圖1是太陽能集熱器系統(tǒng)的示意圖
[0024]圖2是溫差發(fā)電裝置的結構示意圖
[0025]圖3是太陽能集熱器系統(tǒng)的截面示意圖
[0026]圖4是太陽能集熱管的結構截面示意圖
[0027]圖5是太陽能集熱器系統(tǒng)的截面示意圖 [〇〇28]圖6是集熱管的頂部示意圖[〇〇29]圖7是蓄熱器結構示意圖 [〇〇3〇]圖8是集熱板的結構示意圖
[0031] 附圖標記如下:[〇〇32]1集熱器，2溫差發(fā)電裝置，3散熱器，4閥門，5閥門，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，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，28蓄熱材料【具體實施方式】[〇〇33]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0034]—種太陽能集熱器系統(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4、閥門5、閥門 18、溫度傳感器6,所述集熱器1與溫差發(fā)電裝置2連通形成循環(huán)回路，集熱器1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1吸收太陽能，加熱集熱器1中的水，加熱后的水通過出水管路8分別進入溫差發(fā)電裝置2和散熱器3,在溫差發(fā)電裝置2中進行發(fā)電，在散熱器3中進行換熱，在溫差發(fā)電裝置2中和散熱器3中流出的水在經(jīng)過回水管路17進入集熱器1中進行換熱。
[0035]上述系統(tǒng)中，通過太陽能在溫差發(fā)電裝置2中進行發(fā)電的同時，可以利用散熱器向外散熱。當然，散熱器和溫差發(fā)電裝置可以獨立運行，或者單獨運行其中之一。
[0036]如圖1所示，閥門4設置在出水管上，用于控制進入溫差發(fā)電裝置2和散熱器3的總的水量，閥門5設置在散熱器3所在的管路的入口管16的位置，用于控制進入散熱器3的水的流量，閥門18設置在溫差發(fā)電裝置2所在的管路的入口管7的位置，用于控制進入溫差發(fā)電裝置2的水的流量，溫度傳感器6設置在散熱器3的入口的位置處，用于測量進入散熱器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4、閥門5、閥門18、溫度傳感器6進行數(shù)據(jù)連接。
[0037]優(yōu)選的，當溫度傳感器6測量的溫度低于一定的溫度的時候，中央控制器控制閥門 5加大開度，同時控制閥門18減少開度，以加大進入散熱器3的熱水的流量來加大散熱量。當溫度傳感器6測量的溫度高于一定的溫度的時候，中央控制器控制閥門5減少開度，同時控制閥門18加大開度，以減少進入散熱器3的熱水的流量來加大散熱量。
[0038]當溫度傳感器6測量的溫度低到一定程度的時候，此時散熱器對外換熱的能力會變差，無法滿足正常的供暖需求，這表明太陽能集熱器的集熱能力也出現(xiàn)問題，例如太陽光現(xiàn)不是很強，或者晚上沒有太陽的時候，此時閥門4會自動關閉，閥門5和閥門18會完全打開，溫差發(fā)電裝置和散熱器所在的管路形成一個循環(huán)管路，水進入溫差發(fā)電裝置，溫差發(fā)電裝置存儲的電能對進入溫差發(fā)電裝置中水進行加熱，加熱的水進入散熱器3中進行散熱。
[0039]通過上述的運行，可以在太陽光線強的時候，在滿足散熱器3的散熱能力，即滿足用戶散熱需求以后，將多于的熱量通過溫差發(fā)電裝置2進行發(fā)電，在太陽能集熱器1供熱能力不足的情況下，利用溫差發(fā)電裝置存儲的電能加熱循環(huán)水，以滿足散熱器3的散熱需求。 這樣可以充分利用太陽能，避免過多的熱量的浪費。
[0040]作為優(yōu)選，可以不利用進入散熱器3中的水的溫度來自動控制水的流量，可以采用測量散熱器周邊的環(huán)境溫度，例如，測量散熱器的室內(nèi)溫度(通過設置室內(nèi)溫度傳感器)來自動控制進入散熱器的水的流量，如果室內(nèi)溫度過低，則增加進入散熱器3的水的流量，如果室內(nèi)溫度過高，則減少進入散熱器3的水的流量。[〇〇41]當然，通過室內(nèi)溫度控制流量的一個前提是溫度傳感器6測量的溫度需要高于一定溫度，否則，太陽能集熱器的集熱能力變差的時候，無論如何增加流量，散熱效果都不會很好。
[0042]在溫差發(fā)電裝置和散熱器所在的管路形成一個循環(huán)管路的時候，當溫度傳感器6 測量的溫度低于一定的溫度的時候，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。當溫度傳感器6測量的溫度高于一定的溫度的時候， 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的結構如圖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還通過控制器15和蓄電池26相連。[〇〇45]作為優(yōu)選，溫差發(fā)電片24還通過控制器15和用戶相連，已提供用戶所需要的電能。
[0046]作為優(yōu)選，控制器15控制溫差發(fā)電裝置有限滿足用戶用電需求，控制器首先確定用戶所需的電量，然后將溫差發(fā)電片發(fā)出的電量再減去用戶的電量后，剩余的電量儲存在蓄電池26中備用。
[0047]圖2雖然只展示了一個溫差發(fā)電片，但實際中并不局限于一個，可以設置多個以滿足發(fā)電的需求。
[0048]如圖3所示，一種太陽能集熱器系統(tǒng)，包括集熱管2、反射鏡9和集熱板11，相鄰的兩個集熱管2之間通過集熱板11連接，從而使多個集熱管2和相鄰的集熱板11之間形成管板結構;所述太陽能集熱器系統(tǒng)包括兩塊管板結構，所述兩塊管板結構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結構彎曲的方向相對，反射鏡9的焦點D位于管板結構形成的夾角a之間。[〇〇49]傳統(tǒng)的集熱器都是將集熱管直接設置在焦點上，一旦位置發(fā)生偏移，則熱量就不會集熱到集熱管中，通過上述結構，太陽光照射在反射鏡9,通過反射鏡9反射到管板結構， 將熱量集熱到管板結構中的集熱管10中。通過這種結構，即使因為安裝或者運行問題導致管板結構位置發(fā)生改變，則太陽能依然會集熱到集熱管10中，從而避免熱量損失；同時因為傳統(tǒng)的集熱器都是將集熱管直接設置在焦點上，造成集熱管局部過熱，造成集熱管局部損失過大，壽命過短，甚至造成集熱管內(nèi)部過熱，產(chǎn)生過熱蒸汽，充滿整個集熱管，造成集熱管內(nèi)部壓力過大，損壞集熱管，而采取本申請的結構，既可以將熱量充分的吸收，又可以將熱量相對的分散，避免熱量過于集中，使得整體集熱管吸熱均勻，延長集熱管的使用壽命。
[0050]作為一個優(yōu)選，反射鏡9的焦點D位于兩塊管板結構最低端連線的中點上。通過上述設置，可以保證最大程度上吸收太陽能，避免太陽能因為焦點偏移而損失，同時還能保證板狀結構盡量可能減少遮擋的照射在反射鏡9上的陽光。通過實驗證明，采用上述結構，太陽能吸收的效果最好。
[0051]在實踐中發(fā)現(xiàn)，集熱管10的管徑不能過大，如果管徑過大，則集熱管10中的水不能進行充分的加熱，導致加熱效果很差，反之管徑過小，則集熱管中的水會過熱，同理，對于集熱管10之間的距離也滿足要求，如果集熱管10之間的距離過大，則集熱管10中的水的體積過小，會導致水過熱，同樣，如果集熱管10之間的距離過小，則集熱管分布太密，造成集熱管 10內(nèi)的水無法達到預定的問題，或者必須需要更多的額外的輔助加熱工具;對于管板結構的長度，也滿足一定要求，如果管板結構太長，則會遮擋住過多的照射到反射鏡9的陽光，造成集熱器吸收陽光的熱量減少，造成達到理想的加熱情況，如果管板結構的長度過小，則造成過多的太陽能集熱到小面積的集熱管上，造成集熱管受熱集中，而且還會造成一部分集熱的太陽能直接沒有集熱到集熱管中，而是直接反射到外部;對于夾角a，同樣的原理，如果夾角過大，則在反射鏡上部展開對面積過大，則會遮擋住過多的照射到反射鏡9的陽光，如果夾角面積過小，則會出現(xiàn)一部分集熱的太陽能直接沒有集熱到集熱管中，而是直接反射到外部，造成熱量的損失。因此對于管板結構的長度、集熱管內(nèi)徑、集熱管之間的距離、管板結構之間的夾角、圓弧線半徑滿足如下關系:
[0052]反射鏡的圓弧線半徑為R，每塊管板結構的長度為R1，集熱管的半徑為R2,同一管板結構上相鄰集熱管的圓心的距離為L，兩塊管板之間的夾角為a，則滿足如下公式:
[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〈1?1/1?〈0.41，80。〈=厶〈=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。這樣更加滿足實際工作的需要。
[0060]作為優(yōu)選，管板結構的下壁面(與反射鏡9相對的面)上設置用于強化傳熱的凸起， 以加強對太陽能的吸收。沿著管板結構的中部(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越高。在實驗中發(fā)現(xiàn)，從中部向兩側延伸，吸熱量逐漸升高，通過分析主要原因是因為有管板結構的阻擋，導致中部受熱最少，而從中部向兩邊延伸，吸收熱量逐漸升高。通過凸起高度的不斷的升高，可以使得整個集熱管中水的受熱均勻，避免兩側溫度過高而中間溫度過低。這樣也可以避免中間的集熱管的材料長期在高溫下容易損壞，可以保持整個集熱管的溫度均勻，延長使用壽命。
[0061]作為優(yōu)選，沿著兩塊管板結構的連接位置(即管板結構的中部)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。通過凸起密度的不斷的升高，可以使得整個集熱管中水的受熱均勻，避免中間溫度過低而兩側溫度過高。這樣也可以避免中間的集熱管的材料長期在高溫下容易損壞，可以保持整個集熱管的溫度均勻，延長使用壽命。
[0062]作為優(yōu)選，集熱管10的內(nèi)壁可以設置翅片，例如可以設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，沿著兩塊管板結構的連接位置(即管板結構的中部)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置凸起的原因相同。
[0063]管板結構表面涂敷吸熱層，所述吸熱層從管板結構內(nèi)向外依次包括過渡層、紅外反射涂層、吸熱涂層、減反射涂層和保護層，其中過渡層、紅外反射涂層、吸熱涂層、減反射涂層和保護層的厚度的分別是0.0411111、0.2511111、0.7611111、0.1411111、0.1111111;所述過渡層是通過中頻反應磁控濺射方法沉積金屬Al、Si與N形成的化合物的過渡層;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、 Cr2〇3五層，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Ti02、AlN、Nb2〇5、 Al2〇3、和Si3N4五層，其中五層的厚度比例為5:4:8:9:2;保護層的成分與過渡層相同。
[0064]上述各層中，通過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太陽能的吸收，同時，通過調(diào)整紅外反射層和減反射層的各層的材料的厚度比例，也能夠實現(xiàn)降低對太陽光的反射的程度。
[0065]上述的尺寸比例是通過近百種不同的厚度比例試驗得來的最佳的結果。通過實驗，對于采用上述吸收涂層中各獨立層的成分及厚度，可以使制備的吸收涂層的吸收比大于0.944，并實現(xiàn)0.041以下的低發(fā)射率。
[0066]對于上述涂層的制造方法，可以使用本領域經(jīng)常采用的真空磁控濺射鍍膜工藝制備。
[0067]對于集熱器的具體結構，參見圖6所示，所述的集熱器包括集箱12、13，集熱管10連接兩個集箱12、13。當然，集箱的形狀應該如圖1所示，在中部呈一定的角度，與圖1中的集熱管相對應，圖6沒有展示，僅僅是示意圖。所述集箱12上設置集熱器入水管20、集箱13上設置加熱器出水管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，保證水的均勻分配。否則，上部集熱管中的水分配量太少，造成局部過熱。
[0068]作為優(yōu)選，只在管板結構的下部設置吸熱層，對于管板機構的上部，設置太陽能電池板，這樣，可以實現(xiàn)將一部分熱量用于發(fā)電，一部分熱量用于加熱，實現(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廣2.3%〇6，1.5%11，2.36%51，其余為(:11、八1， &1、厶1的比例為3.23:2.18。[〇〇7〇]銅鋁合金的制造方法為:采用真空冶金熔煉，氬氣保護澆注成圓坯，經(jīng)過800°C均勻化處理，在630°C，采用熱擠壓成棒材，然后再經(jīng)過556°C固溶淬火后，在220°C進行人工時效處理。合金的抗拉強度:室溫彡540MPa，200 °C彡420MPa，300 °C彡_250MPa。
[0071]經(jīng)測試，上述合金具有很高的導熱系數(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，或者僅僅設置一條蓄熱水箱的管路。所述蓄熱水箱外部設置保溫層，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合膜，通過抽真空的方式用高阻氣復合膜包覆芯材， 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機纖維層， 所述多層無機纖維層是多層堆疊或者通過粘結劑多層連接，所述多層無機纖維層中的至少兩層的無機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機纖維層表面的靠近水箱壁部的內(nèi)層區(qū)和/或位于無機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。[〇〇75]作為優(yōu)選，無機纖維層的層數(shù)為30-130層。進一步優(yōu)選為50-80層。[〇〇76]作為優(yōu)選，無機纖維的密度為10-300kg/m3。
[0077]作為優(yōu)選，任意相鄰兩層的無機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，無機纖維層的密度增加。通過實驗證明，密度依次增加所帶來的隔熱效果更好，能夠達到較優(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，無機纖維層的密度依次增加的幅度越來越小。通過實驗證明，無機纖維層的密度依次增加幅度越來越小所帶來的隔熱效果更好，能夠達到更優(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。通過實驗證明，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l〇-l〇〇kg/m3,選擇此條件下的密度會達到更優(yōu)的絕熱效果。
[0081]作為優(yōu)選，超細玻璃棉纖維板，體積密度為10kg/m3-100kg/m3,厚度為1_-9_。 [〇〇82] 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。[〇〇83] 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，所述的無機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置。
[0086]舉例如下:[〇〇87] 用厚度1mm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。[〇〇88] 或者用厚度1mm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1_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1mm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1mm娃酸錯纖維板和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，可以采用蓄熱器來代替附圖1中的溫差發(fā)電裝置2?！揪唧w實施方式】如下:
[0093]—種太陽能集熱器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括集熱器1、蓄熱器和散熱器3、閥門4、閥門5、 閥門18、溫度傳感器6,所述集熱器1與蓄熱器連通形成循環(huán)回路，集熱器1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1吸收太陽能，加熱集熱器1中的水， 加熱后的水通過出水管路8分別進入蓄熱器和散熱器3,在蓄熱器中進行換熱，將熱量儲存在蓄熱器的蓄熱材料中，在散熱器3中進行換熱，在蓄熱器中和散熱器3中流出的水在經(jīng)過回水管路17進入集熱器1中進行換熱。
[0094]上述系統(tǒng)中，通過太陽能在向蓄熱器進行蓄熱的同時，可以利用散熱器向外散熱。 當然，蓄熱器和散熱器可以獨立運行，或者單獨運行其中之一。
[0095]作為優(yōu)選，蓄熱器外部設置真空絕熱保溫板來進行保溫。
[0096]如圖1所示，閥門4設置在出水管上，用于控制進入蓄熱器和散熱器3的總的水量， 閥門5設置在散熱器3所在的管路的入口管16的位置，用于控制進入散熱器3的水的流量，閥門18設置在蓄熱器所在的管路的入口管29的位置，用于控制進入蓄熱器的水的流量，溫度傳感器6設置在散熱器3的入口的位置處，用于測量進入散熱器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4、閥門5、閥門18、溫度傳感器6進行數(shù)據(jù)連接。
[0097]優(yōu)選的，當溫度傳感器6測量的溫度低于一定的溫度的時候，中央控制器控制閥門 5加大開度，同時控制閥門18減少開度，以加大進入散熱器3的熱水的流量來加大散熱量。當溫度傳感器6測量的溫度高于一定的溫度的時候，中央控制器控制閥門5減少開度，同時控制閥門18加大開度，以減少進入散熱器3的熱水的流量來加大散熱量。
[0098]當溫度傳感器6測量的溫度低到一定程度的時候，此時散熱器對外換熱的能力會變差，無法滿足正常的供暖需求，這表明太陽能集熱器的集熱能力也出現(xiàn)問題，例如太陽光現(xiàn)不是很強，或者晚上沒有太陽的時候，此時閥門4會自動關閉，閥門5和閥門18會完全打開，蓄熱器和散熱器所在的管路形成一個循環(huán)管路，水進入蓄熱器中吸收蓄熱器中存儲的熱量，加熱的水進入散熱器3中進行散熱。
[0099]通過上述的運行，可以在太陽光線強的時候，在滿足散熱器3的散熱能力，即滿足用戶散熱需求以后，將多于的熱量通過蓄熱器存儲起來，在太陽能集熱器1供熱能力不足的情況下，將蓄熱器中的熱量充分利用，以滿足散熱器3的散熱需求。這樣可以充分利用太陽能，避免過多的熱量的浪費。
[0100]作為優(yōu)選，可以不利用進入散熱器3中的水的溫度來自動控制水的流量，可以采用測量散熱器周邊的環(huán)境溫度，例如，測量散熱器的室內(nèi)溫度(通過設置室內(nèi)溫度傳感器)來自動控制進入散熱器的水的流量，如果室內(nèi)溫度過低，則增加進入散熱器3的水的流量，如果室內(nèi)溫度過高，則減少進入散熱器3的水的流量。[〇1〇1]當然，通過室內(nèi)溫度控制流量的一個前提是溫度傳感器6測量的溫度需要高于一定溫度，否則，太陽能集熱器的集熱能力變差的時候，無論如何增加流量，散熱效果都不會很好。
[0102]在蓄熱器和散熱器所在的管路形成一個循環(huán)管路的時候，當溫度傳感器6測量的溫度低于一定的溫度的時候，中央控制器控制閥門5加大開度，同時控制閥門18加大開度， 以加大進入散熱器3的熱水的流量來加大散熱量。當溫度傳感器6測量的溫度高于一定的溫度的時候，中央控制器控制閥門5減少開度，同時控制閥門18減少開度，以減少進入散熱器3 的熱水的流量來加大散熱量。此時的閥門5和15的開度保持一致。[〇1〇3]通過這樣的控制，能夠合理利用蓄熱器的熱量，避免熱量的損失。
[0104]所述的蓄熱器的結構如圖7所示，所述蓄熱器包括殼體22,殼體22內(nèi)設置了蓄熱材料28,水管設置在蓄熱材料28中，所述水管在殼體內(nèi)是蛇形管結構。水管內(nèi)水與蓄熱材料進行換熱，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:510230-32%，5.1-5.3%Li2〇、6.5-7.8%Ti〇2,3.3-3.5%MgO，l.〇-l.3%1^2〇3,2.45-2.55%8&0，其余的是 AI2O3 〇
[0107]優(yōu)選的，Si〇231%，5.22%Li2〇、6.85%Ti〇2,3.4%MgO，l.l%La2〇3,2.5%BaO,其余的是AI2O3。
[0108]上述的蓄熱材料是通過多次試驗得到的結果，在具有非常高的蓄熱能力，完全滿足了太陽能系統(tǒng)運行過程中的對熱量的吸收利用。
[0109]作為優(yōu)選，在集熱器的出水管路8上設置溫度傳感器19,用于測量集熱器的出水的溫度，同時蓄熱器設置溫度傳感器(沒有示出)用于測量蓄熱材料的溫度。在蓄熱器的入口管7中設置閥門18,在閥門4打開的時候，當測量的出水溫度低于蓄熱材料的溫度的時候，閥門18關閉。當測量的出水溫度高于蓄熱材料的溫度的時候，閥門18打開。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足夠多的熱量。
[0110]雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【主權項】
1.一種太陽能蓄熱系統(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，相鄰的兩個集熱管之間通過集熱板連接，從而使 多個集熱管和相鄰的集熱板之間形成管板結構，所述管板結構表面涂敷吸熱層。2.如權利要求1所述的太陽能蓄熱系統(tǒng)，所述吸熱層從管板結構內(nèi)向外依次包括過渡 層、紅外反射涂層、吸熱涂層、減反射涂層和保護層，其中過渡層、紅外反射涂層、吸熱涂層、 減反射涂層和保護層的厚度的分別是〇 ? 〇4um、0 ? 25um、0 ? 76um、0 ? 14um、0 ? 1 lum;所述過渡層 是通過中頻反應磁控濺射方法沉積金屬Al、Si與N形成的化合物的過渡層;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、Cr2〇3五層，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!^02^11 Nb2〇5、Al2〇3、和Si3N4五層，其中五層的厚度比例為5:4:8:9:2;保護層的成分與過渡層相同。3.如權利要求1或2所述的太陽能蓄熱系統(tǒng)，所述集熱板為直板，所述管板結構為直線 結構;所述兩塊管板結構之間形成一定的夾角，所述夾角方向與反射鏡的圓弧線結構相對， 反射鏡的焦點位于管板結構形成的夾角之間。4.根據(jù)權利要求3的太陽能蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，反射鏡的焦點位于兩塊管板結構最 低端連線的中點上;反射鏡的圓弧線半徑為R，每塊管板結構的長度為R1，集熱管的半徑為 R2,同一管板結構上相鄰集熱管的圓心的距離為L，兩塊管板結構之間的夾角為a，則滿足如 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<150mm,20mm< = R2<50mm 〇
【文檔編號】H02N11/00GK106016782SQ201610348148
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年4月7日
【發(fā)明人】趙煒
【申請人】青島中正周和科技發(fā)展有限公司