太陽能光熱采集器、光熱電采集板和太陽能采暖熱水系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及太陽能領域，特別涉及太陽能光熱采集器、光熱電采集板和太陽能采暖熱水系統。其中，太陽能光熱采集器，包括：殼體，殼體的上殼體為凸透鏡聚光板，凸透鏡聚光板的下方設有銅質采熱柱，銅質采熱柱置于殼體的內部，銅質采熱柱內部的空腔設有納米金屬導熱油。太陽能光熱電采集板，包括上述太陽能光熱采集器和太陽能光電采集器。太陽能采暖熱水系統，包括：上述太陽能光熱電采集板、熱水裝置、采暖儲熱裝置、儲電裝置。本發明提供的太陽能光熱采集器、光熱電采集板和太陽能采暖熱水系統，能夠成功實現太陽能中高溫區熱量的采集，進而能夠由納米金屬導熱油進行充分利用和導熱。
【專利說明】太陽能光熱采集器、光熱電采集板和太陽能采暖熱水系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能領域，具體而言，涉及太陽能光熱采集器、光熱電采集板和太陽能采暖熱水系統。
【背景技術】
[0002]目前太陽能應用比較普遍，各種產品已普遍使用，其中家用熱水器應用最多，其中的光熱采集器普遍為:真空管集熱器、U型管集熱器、平板集熱器等。但是，這種集熱器也存在一定的缺點，其僅能對低溫區10-100°C的太陽能光熱能進行吸收，只能應用于熱水洗浴，無法吸收太陽光熱中的中高溫區100-260°c的熱能量，因此無法對太陽能進行更加充分的獲取和更加廣泛的應用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供太陽能光熱采集器、光熱電采集板和太陽能采暖熱水系統，以解決上述的問題。
[0004]在本發明一個實施例提供了一種太陽能光熱米集器，包括:殼體，所述殼體的上殼體為凸透鏡聚光板，所述凸透鏡聚光板的下方設有銅質采熱柱，所述銅質采熱柱置于所述殼體的內部，所述銅質采熱柱內部的空腔設有納米金屬導熱油。
[0005]本發明一個實施例提供了 一種太陽能光熱電采集板，包括:上述太陽能光熱采集器和太陽能光電采集器；
[0006]所述太陽能光電采集器包括:多個依次相連構成點陣的倒棱臺式漏斗形吸光陣，所述倒棱臺式漏斗形吸光陣的表面設有薄膜式光伏采集板。
[0007]本發明實施例還提供了一種太陽能采暖熱水系統，包括:上述太陽能光熱電采集板、熱水裝置、采暖儲熱裝置、儲電裝置；
[0008]所述熱水裝置包括:用于盛水的第一殼體，所述第一殼體內設置換熱器，所述換熱器與所述銅質采熱柱的空腔相連通，以構成所述納米金屬導熱油的第一循環通路；
[0009]所述采暖儲熱裝置包括:第二殼體，所述第二殼體與所述銅質采熱柱的空腔相連通，以構成所述納米金屬導熱油的第二循環通路；
[0010]所述儲電裝置與所述太陽能光電采集器相連通，以構成電的通路。
[0011]本發明上述實施例提供的太陽能光熱采集器、光熱電采集板和太陽能采暖熱水系統，能夠達到如下的有益效果:
[0012]在太陽能光熱采集器中，凸透鏡聚光板對太陽能的光進行聚焦，凸透鏡聚光板下方的銅質采熱柱的上表面能夠直接接收到聚焦的光，進而采集中高溫區的聚焦熱量，并將采集的熱量傳遞到納米金屬導熱油中，納米金屬導熱油升溫快及導溫性能高，在夏季能夠達到200°C，冬季也能夠達到100°C以上。通過該結構成功實現太陽能中高溫區熱量的采集，進而能夠將納米金屬導熱油進行充分利用和導熱。【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1示出了本發明一個實施例中太陽能光熱采集器的主示意圖；
[0014]圖2示出了本發明一個實施例中太陽能光熱電采集板的主示意圖；
[0015]圖3示出了圖2中太陽能光熱電采集板A-A方向的剖面示意圖；
[0016]圖4示出了本發明一個實施例中太陽能采暖熱水系統的結構連接示意圖；
[0017]圖5示出了本發明一個實施例中無機保溫儲熱塊的平面結構示意圖；
[0018]圖6示出了本發明圖5中B-B方向的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。
[0020]本發明一個實施例提供了一種太陽能光熱米集器，包括:殼體，殼體的上殼體為凸透鏡聚光板，凸透鏡聚光板的下方設有銅質采熱柱，銅質采熱柱置于殼體的內部，銅質采熱柱內部的空腔設有納米金屬導熱油。
[0021]本發明一個實施例還提供了一種太陽能光熱電采集板，包括:上述的太陽能光熱采集器和太陽能光電采集器；
[0022]太陽能光電采集器包括:多個依次相連的倒棱臺式漏斗形吸光陣，倒棱臺式漏斗形吸光陣的表面設有薄膜式光伏采集板。
[0023]本發明實施例還提供了一種太陽能采暖熱水系統，包括:上述太陽能光熱電采集板、熱水裝置、采暖儲熱裝置、儲電裝置；
[0024]熱水裝置包括:用于盛水的第一殼體，第一殼體內設置換熱器，換熱器與銅質采熱柱的空腔相連通，以構成納米金屬導熱油的第一循環通路；
[0025]采暖儲熱裝置包括:第二殼體，第二殼體與銅質采熱柱的空腔相連通，以構成納米金屬導熱油的第二循環通路；
[0026]儲電裝置與太陽能光電采集器相連通，以構成電的通路。
[0027]在太陽能光熱采集器中，凸透鏡聚光板對太陽能的光進行聚焦，凸透鏡聚光板下方的銅質采熱柱的上表面能夠直接接收到聚焦的光，進而采集中高溫區的聚焦熱量，并將采集的熱量傳遞到納米金屬導熱油中，納米金屬導熱油升溫快及導溫性能高，在夏季能夠達到200°C，冬季也能夠達到100°C以上。通過該結構成功實現太陽能中高溫區熱量的采集，進而能夠由納米金屬導熱油進行充分利用和導熱。
[0028]接下來，本發明將通過一些具體實施例來詳細描述該太陽能光熱采集器、太陽能光熱電采集板和太陽能采暖熱水系統:
[0029]—種太陽能光熱米集器，如圖1所不，包括:殼體，殼體的上殼體為凸透鏡聚光板，該凸透鏡聚光板包括并行排列并相連的多個條形凸透鏡3，該凸透鏡為真空環境下生產，從而內部不含任何氣泡，聚光效果好。該條形凸透鏡3采用高溫亞克力樹脂制成，將太陽能輻射中高溫熱能即光照聚焦到下面的銅質采熱柱6，凸透鏡聚光板的下方設有銅質采熱柱6，銅質采熱柱置于所述殼體的內部，銅質采熱柱內部的空腔設有納米金屬導熱油，該銅質采熱柱6能夠采集太陽能中高溫的熱量，銅質采熱柱6為整體模壓焊接形成，為了能夠多角度、大面積采熱，銅質采熱柱的上表面設有多個平行排列的梯形狀凸起，銅質采熱柱6焊接后形成多個梯形空心柱。梯形表面可以適應不同角度的光照射。所有梯形空心柱的內部空間構成銅質采熱柱6內部的空腔，納米金屬導熱油填充于每一個梯形空心柱內部，納米金屬導熱油7具備較好的導熱系數，銅質采熱柱6將熱傳給納米金屬導熱油7后能夠迅速升溫，夏季能夠達到150°C，冬季也能夠達到100°C以上。同時，該銅質采熱柱的上表面涂覆納米鈦粉黑鉻吸熱層5，其能夠吸收太陽能低溫區的熱量。
[0030]中午10點-14點時間段能夠利用太陽光輻射聚光采熱的方法采集熱量，上午7點-10點及下午14點-18點時間段，利用被動式納米鈦粉黑鉻吸熱層5吸熱的方法采集熱量，兩種方法共同保證全天侯的熱量采集。
[0031]需要說明的是，為了提高保溫效果，殼體除上殼體8外均包括有保溫材料，該保溫材料可以選用聚氨酯保溫材料，下殼體10為鍍鋅底板，殼體其他部分9設有氧化鋁合金支撐邊框。
[0032]通過上述結構構成的太陽能光熱采集器I能夠采集太陽能低、中、高溫區的太陽熱能，提高了太陽能的利用率，近而擴大了太陽能的應用空間和應用場所。
[0033]本發明的一些實施例還提供了一種太陽能光熱電采集板，如圖2，圖3所示，包括上述太陽能光熱采集器I和太陽能光電采集器4 ；
[0034]太陽能光熱采集器I的具體結構與上述各實施例中太陽能光熱采集器I的結構均相同。
[0035]太陽能光電采集器4包括:多個依次相連構成點陣的倒棱臺式漏斗形吸光陣，倒棱臺式漏斗形吸光陣即形成了多棱凹形結構，倒棱臺式漏斗形吸光陣的表面設有薄膜式光伏采集板。該薄膜式光伏采集板能夠吸收太陽光并轉化為電能，倒棱臺式漏斗形吸光陣的側面與倒棱臺式漏斗形吸光陣的底面形成一定的夾角，從而擴大了對太陽光的吸收面積，并且漏斗形吸光陣的側面可以應對不同角度下的太陽光，從而自動適應太陽光輻射照射角度的不同，大于普通太陽能電池板幾倍的發電量，保證全天候正常的電量采集，提高了太陽光的吸收效果。
[0036]由于通過太陽能光電采集器4采用倒棱臺式漏斗形吸光陣，提高了光吸收面積，因此，在整個太陽能光熱電采集板上，為了整體平衡對光熱和光電的吸收面積，太陽能光熱采集器I所占用的面積:太陽能光電采集器4所占用的面積為3:1-4:1。
[0037]通過該太陽能光熱電采集板的結構設計提高了太陽能光熱、光電的吸收，采集了更多的太陽能能源，將其應用于人們的生產、生活中。
[0038]該太陽能光熱電采集板安裝在中高底層建筑的朝陽立面及建筑物樓頂屋面，安裝角度約20-25度。
[0039]本發明還在一些具體實施例中將該太陽能光熱電采集板進行應用，構成太陽能采暖熱水系統，全稱為:太陽能聚光直熱光電采暖熱水系統(即能夠聚光、直接發熱、可以應用于采暖和生活熱水的系統)，該系統可以應用到熱水洗浴、房屋供暖、照明、電器用電等方面。
[0040]該太陽能采暖熱水系統，如圖4所示，包括了上述各實施例中的太陽能光熱電采集板，還包括熱水裝置、采暖儲熱裝置、儲電裝置31 ;其中，
[0041]熱水裝置、采暖儲熱裝置、儲電裝置31可以放到一個主機箱中，方便管理，節省占地面積；采暖儲熱裝置通常應用于室內的采暖。
[0042]太陽能光熱電采集板的具體結構與上述各實施例中的太陽能光熱電采集板的結構相同；
[0043]熱水裝置,包括第一殼體13,該第一殼體13內儲備水,第一殼體13的內部設置換熱器25，該換熱器25選用銅管翅片熱交換器，該換熱器25與太陽能光熱采集器I中銅質采熱柱的空腔相連通，構成納米金屬導熱油7的第一循環通路，納米金屬導熱油7自空腔進入銅管翅片熱交換器，將熱能通過銅管翅片熱交換器與第一殼體13內的水進行熱交換，提高第一殼體13內的水的溫度。在該第一循環通路向換熱器25流入納米金屬導熱油7的方向上設有第一控制閥23，以控制納米金屬導熱油7在第一循環通路中循環，實現熱水裝置中水的加熱。該熱水裝置可以向生活用水提供熱水，生活用水領域包括:熱水洗浴噴灑28，向生活用水領域輸送的管道上會設置自來水控制閥24。
[0044]采暖儲熱裝置，包括第二殼體12，該第二殼體在有些實施例中可以采用采暖儲熱箱，第二殼體12與太陽能光熱采集器I中銅質采熱柱的空腔相連通，以構成納米金屬導熱油7的第二循環通路，納米金屬導熱油7能夠進入第二殼體12內，將熱量進行存儲，第二殼體12內設有液面自動控制器20，以控制第二殼體12內的納米金屬導熱油7的液面到達第二殼體12的3/4位置，留有1/4的空腔，能夠給納米金屬導熱油7過熱膨脹留有膨脹空間，第二殼體12與納米金屬導熱油補給通道相連通，構成補給通路，當沒有到達3/4位置時，通過補給使達到該位置 ，補給通路設有補給控制閥19，以控制是否補給。第二殼體12的上部設有防爆膨脹閥22，即在采暖儲熱裝置內的溫度達到設定上限時，該防爆膨脹閥22開啟，放氣，防止脹體。
[0045]第一殼體13 (比如:水箱)及第二殼體12 (比如:采暖儲熱箱)為不銹鋼密壓焊接--? 。
[0046]儲電裝置31與太陽能光電采集器4相連通，以構成電的通路，能夠電能進行存儲。
[0047]采暖儲熱裝置，包括安裝于室內地板的若干個散熱管18及若干個無機保溫儲熱塊17，如圖5和6所示，所有無機保溫儲熱塊17與散熱管18相連均與第二殼體12相連通，以構成納米金屬導熱油7的第三循環通路，納米金屬導熱油7能夠在第三循環通路中流動，進而進入室內的散熱管及無機保溫儲熱塊17。無機保溫儲熱塊中真空氣泡腔，用于儲熱，該真空氣泡腔在圖6中呈現為橢圓形狀。無機保溫儲熱塊17儲備熱量，以進行長時間的熱量釋放，比如晚間逐步長時間釋放熱量。無機保溫儲熱塊17由無機樹脂原料、生物纖維、真空氣泡腔組成，使其具備集聚高熱量，逐步長時間釋放優良特性。第三循環通路設有第三控制閥15，以控制納米金屬導熱油7在第三循環回路中的流動。圖5中的無機保溫儲熱快的中間留有供散熱管通過的通道。
[0048]需要說明的是，在一些實施例中，納米金屬導熱油7自銅質采熱柱的空腔進入第一殼體13、第二殼體12均采用熱虹吸的原理；納米金屬導熱油7自第二殼體12進入采暖儲熱裝置配有循環泵14，以提供循環動力，由于向多個房間進行熱能供應，因此，在循環泵14的出口可以配有分配組件(比如分配器16)，已達到納米金屬導熱油7在各房間的均勻分配。
[0049]需要說明的是，在一些實施例中，儲電裝置31主要向循環泵14提供動力，間接對照明等用電設施提供電能，儲電裝置31 (高容量蓄電池)的電能由光電逆變器30轉換成220V電能驅動循環泵14，
[0050]需要說明的是，在一些實施例中，當天氣不好，太陽能光熱無法采集吸收時，可以啟動城市電網供應方式，即:第一殼體13內設有第一不銹鋼電加熱管26,第一不銹鋼電加熱管26通過第一切換控制閥分別與外接電源或儲電裝置31相連接；第二殼體12內設有第二不銹鋼電加熱管21，第二不銹鋼電加熱管21通過第二切換控制閥分別與外接電源或儲電裝置31相連接；通過該結構，能夠應急惡劣天氣，還能夠充分的利用儲電裝置31 ;循環泵通過第三切換控制閥分別與外接電源或儲電裝置相連接。。
[0051]需要說明的是，該太陽能聚光直熱光電采暖熱水系統配有自動控制器29，以實現自動控制，該自動控制器29分別與第一控制閥23、第三控制閥15、第一切換控制閥、第二切換控制閥、液面自動控制器20、補給控制閥19、防爆膨脹閥22相連接。自動控制器29的工作電源也可來自于儲電裝置31，由儲電裝置31通過光電逆變器30轉換成220V電能提供電源。自動化程度高，能夠自動合理的安排優良的運行模式，
[0052]需要說明的是，在一些實施例中，可以根據建筑采暖面積選擇平板太陽能光熱采集器的數目，采暖面積越大，需要的平板太陽能光熱采集器的數目就越多。
[0053]以下詳細敘述整個太陽能采暖熱水系統(即太陽能聚光直熱光電采暖熱水系統)的工作原理:
[0054]當太陽能聚光直熱光電采暖熱水系統進入生活熱水模式時，自動控制器29自動啟動生活熱水控制系統(包括:太陽能光熱采集器、熱水裝置)。溫度控制低點設置60°C高點80°C,低于60°C時開啟第一控制閥23 (也可稱為米熱管電磁閥),傳導介質納米金屬導熱油7將太陽能熱量持續的循環傳至熱水裝置的第一殼體(也可稱為生活熱水箱)的銅管翅片熱交換器進行熱量交換，溫度高于80°C時自動關閉第一控制閥23 (也可稱為采熱管電磁閥)保證熱水不沸騰。自城市管網自來水控制閥24打開，生活熱水箱內換熱器25 (可采用銅管翅片熱交換器)將自來水加熱，并將熱水儲存，熱水洗浴時管網自然水壓將熱水頂出，供給熱水洗浴噴灑28生活熱水洗浴。當室外天氣持續陰雨無法采集熱量時，輔助熱源第一不銹鋼電加熱管26啟動，保證熱水裝置的第一殼體(也可稱為生活熱水箱)洗浴溫度到達使用設定要求。
[0055]當太陽能聚光直熱光電采暖熱水系統進入采暖模式時，自動控制器29自動啟動采暖控制系統(包括太陽能光熱采集器、采暖儲熱裝置、采暖儲熱裝置)。采暖儲熱裝置(亦稱采暖儲熱箱)內傳導介質納米金屬導熱油7的液面位置容量為四分之三，由內置液位自動控制器20控制，不足時啟動補給控制閥19 (補給控制閥可采用電磁閥)進行補液。太陽能光熱采集器I直接加熱的介質納米金屬導熱油7通過閉式自然循環溫差熱虹吸技術，將熱量持續循環傳至采暖儲熱箱，采暖儲熱箱溫度高于150°C時開啟采暖儲熱箱的防爆膨脹閥22進行泄壓排氣，保證采暖儲熱箱溫度壓力安全平衡。當室外天氣持續陰雨無法采集熱量時，采暖儲熱箱內的輔助熱源第二不銹鋼電加熱管21啟動，保證采暖儲熱箱溫度控制要求。
[0056]采暖儲熱裝置，由室內安裝的自動溫度液晶控制傳感器控制，設置溫度上限26°C下限溫度18°C，采暖時室內溫度低于18°C，自動溫度液晶控制傳感器傳輸信號至自動控制器29，自動啟動循環泵14及開啟第三控制閥(可采用電磁閥)15，納米金屬導熱油7由分配器16進入每個房間的中高溫PE-RT地暖管，及散熱管18，其進行循環地暖輻射，地暖管上的無機保溫儲熱塊17塊開始蓄熱，當室內溫度到達26°C以上時，循環泵14及第三控制閥15自動關閉，無機保溫儲熱塊17開始逐步長時間釋放熱能。[0057]通過上述結構和工作原理可知，該太陽能聚光直熱光電米暖熱水系統,是福射光熱及太陽能發電合為一體，利用太陽輻射中高溫熱能區采集為主要熱源，再以無機保溫儲熱快儲存熱能、城市電力與光伏發電儲存電能供熱為輔助熱源的工作運行系統。解決滿足建筑冬季采暖、熱水洗浴和照明的需求，逐步取代傳統的供熱方式。
[0058]太陽能是取之不盡、用之不竭的無污染新能源。太陽能聚光直熱光電采暖熱水系統是一項環保項目，是以太陽能源為主要供熱方式，系統中采暖、熱水及采暖循環動力、照明，全部采用太陽能源。其設計合理、結構簡單、采暖與發電效率高，并且自動化程度高、生產成本低等特點。在建筑上應用更加利于推廣，還能與建筑物完美結合，真正實現建筑一體化。在減少化石生物能源的消耗、節能減排、提高環保效能上其經濟效益顯著，是應對能源危機的最佳解決方案。
[0059]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種太陽能光熱米集器，其特征在于，包括:殼體，所述殼體的上殼體為凸透鏡聚光板，所述凸透鏡聚光板的下方設有銅質采熱柱，所述銅質采熱柱置于所述殼體的內部，所述銅質采熱柱內部的空腔設有納米金屬導熱油。
2.根據權利要求1所述的太陽能光熱采集器，其特征在于，所述凸透鏡聚光板包括并行排列并相連的多個條形凸透鏡。
3.根據權利要求1所述的太陽能光熱采集器，其特征在于，所述銅質采熱柱的上表面設有多個平行排列的梯形狀凸起。
4.根據權利要求1-3任一項所述的太陽能光熱采集器，其特征在于，所述銅質采熱柱的上表面涂覆納米鈦粉黑鉻吸熱層。
5.一種太陽能光熱電采集板，其特征在于，包括:權利要求1-4任一項所述的太陽能光熱采集器和太陽能光電采集器； 所述太陽能光電采集器包括:多個依次相連構成點陣的倒棱臺式漏斗形吸光陣，所述倒棱臺式漏斗形吸光陣的表面設有薄膜式光伏采集板。
6.根據權利要求5所述的太陽能光熱電采集板，其特征在于，所述太陽能光熱采集器所占用的面積:所述太陽能光電采集器所占用的面積為3:1—4:1。
7.一種太陽能采暖熱水系統，其特征在于，包括:權利要求5或6的所述太陽能光熱電采集板、熱水裝置、采暖儲熱裝置、儲電裝置； 所述熱水裝置包括:用于盛水的第一殼體，所述第一殼體內設置換熱器，所述換熱器與所述銅質采熱柱的空腔相連通，以構成所述納米金屬導熱油的第一循環通路； 所述采暖儲熱裝置包括:第二殼體，所述第二殼體與所述銅質采熱柱的空腔相連通，以構成所述納米金屬導熱油的第二循環通路； 所述儲電裝置與所述太陽能光電采集器相連通，以構成電的通路。
8.根據權利要求7所述的太陽能采暖熱水系統，其特征在于，還包括:采暖儲熱裝置； 所述采暖儲熱裝置包括若干個散熱管，所有所述散熱管均與所述第二殼體相連通，以構成所述納米金屬導熱油的第三循環通路； 所述第三循環通路設有循環泵，所述循環泵通過第三切換控制閥分別與外接電源或所述儲電裝置相連接。
9.根據權利要求8所述的太陽能采暖熱水系統，其特征在于，每個所述散熱管均與若干個無機保溫儲熱塊相連通；和/或，所述第一殼體內設有第一不銹鋼電加熱管，所述第一不銹鋼電加熱管通過第一切換控制閥分別與外接電源或所述儲電裝置相連接；所述第二殼體內設有第二不銹鋼電加熱管，所述第二不銹鋼電加熱管通過第二切換控制閥分別與外接電源或所述儲電裝置相連接；和/或， 所述第二殼體內設有液面自動控制器，所述第二殼體與納米金屬導熱油補給通道相連通，構成補給通路，所述第二殼體的上部設有防爆膨脹閥。
10.根據權利要求9所述的太陽能采暖熱水系統，其特征在于，還包括自動控制器； 所述第一循環通路設有第一控制閥，所述第三循環通路設有第三控制閥，所述補給通路設有補給控制閥； 所述自動控制器分別與所述第一控制閥、所述第三控制閥、所述第一切換控制閥、所述第二切換控制閥、所述液面自動控制器、所述補給控制閥、所述防爆膨脹閥相連接。
【文檔編號】H01L31/052GK103438586SQ201310430449
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】李殿鵬 申請人:李殿鵬