高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】為了克服在實際應用中出現(xiàn)難以克服的問題，根據(jù)太陽能發(fā)展狀況，研發(fā)一種高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器，本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是利用太陽光能直接轉(zhuǎn)換為熱空氣能的一項新型發(fā)明，開拓太陽光能源的第三種應用模式。發(fā)明的目的不僅能彌補現(xiàn)有太陽能能源的缺點，還將開發(fā)太陽能技術潛在的市場，使太陽能科技水平向更先進的方向前進，從而使太陽能能源不再依靠于光伏板技術支撐，替代了傳統(tǒng)高科技，推動了太陽能能源商業(yè)利益的最大化。
【專利說明】高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器
[0001]【技術領域】:本實用發(fā)明專利涉及一種高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器，所屬【技術領域】是太陽能新能源

【背景技術】
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[0002]2007年I月26日，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署舉行的聯(lián)合國氣候變化大會上宣布，中國太陽能產(chǎn)業(yè)規(guī)模占世界55%，位居世界第一。我國成為全球太陽能技術應用和生產(chǎn)第一大國，且擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，技術居國際領先水平。這種跡象表明，我國正在向太陽能時代邁進。
[0003]在全球能源形勢緊張、全球氣候變暖嚴重威脅經(jīng)濟發(fā)展的今天，世界各國都在尋求新的能源替代戰(zhàn)略，以求得可持續(xù)發(fā)展及在今后的的發(fā)展中獲取優(yōu)勢地位。太陽能以其清潔、持續(xù)、穩(wěn)定及安全等顯著優(yōu)勢，成為當今關注重點。
[0004]在可再生資源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，太陽能的利用轉(zhuǎn)換技術無疑是最為成熟的。近年來，北京大氣污染嚴重，霧霾天多，推進太陽能的利用轉(zhuǎn)換技術，降低空氣中細顆粒物(PM2.5)含量，推廣應用太陽能轉(zhuǎn)換技術是減少煤炭能源消耗、保護環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最佳措施。在城鎮(zhèn)推廣應用太陽能熱水系統(tǒng)，可以替代燃煤、燃氣和電熱水系統(tǒng)，有效減少常規(guī)化煤炭能源消耗；在農(nóng)村地區(qū)推廣應用太陽能熱水系統(tǒng)，可以替代秸桿、薪柴等生物燃料，改善農(nóng)村生活條件，提高農(nóng)民生活水平。
[0005]目前，太陽能主要在三個方面得到了應用，首先是太陽能直接加熱，比如太陽能熱水器，太陽灶等，利用太陽的熱效應。其次就是太陽能發(fā)電，有幾種模式，一種是通過反射鏡整列把陽光匯聚到一點，產(chǎn)生高溫，再將熱能轉(zhuǎn)化成電能，另一種是利用多晶硅太陽能板把光能直接轉(zhuǎn)化成電能，現(xiàn)在發(fā)展的還有一種光電轉(zhuǎn)換涂層，制作成薄薄的帶狀產(chǎn)品，附物體表面，進行發(fā)電。這些應用就是直接收集利用光能，經(jīng)轉(zhuǎn)換后重新分配，解決了煤炭能源污染改善人民生活條件，提高生活水平。
[0006]在實際應用中出現(xiàn)難以克服的問題，太陽能直接加熱過程中，具有以下缺點:(I)分散性:到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說來，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，在垂直于太陽光方向I平方米面積上接收到的太陽能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，則只有200W左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有1/5左右，這樣的能流密度是很低的。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉(zhuǎn)換設備，造價較高。(2)不穩(wěn)定性:由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應用增加了難度。為了使太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相競爭的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題，即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來，以供夜間或陰雨天使用，但目前蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。(3)效率低和成本高:目前太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高。
[0007]為了克服在實際應用中出現(xiàn)難以克服的問題，根據(jù)太陽能發(fā)展狀況，研發(fā)一種高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器，本發(fā)明專利解決其技術問題所采用的技術方案是利用太陽光能直接轉(zhuǎn)換為熱空氣能的一項新型發(fā)明，開拓太陽光能源的第三種應用模式。發(fā)明的目的不僅能彌補現(xiàn)有太陽能能源的缺點，還將開發(fā)太陽能技術潛在的市場，使太陽能科技水平向更先進的方向前進，從而使太陽能能源不再依靠于光伏板技術支撐，替代了傳統(tǒng)高科技，推動了太陽能能源商業(yè)利益的最大化。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0008]圖中，圖1是高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器剖面圖，圖2是高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器正面圖。
[0009]圖中:1.第一進風口2.第二進風口
[0010]3.空氣凈化室4.集熱室
[0011]5.骨架6.保溫罩
[0012]7.吸熱散熱板8.集光反射板
[0013]9.透光膜10.壓力調(diào)節(jié)器
[0014]11.角度調(diào)示儀12.熱能風機
[0015]13.支撐架
【發(fā)明內(nèi)容】

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[0016]發(fā)明設計的一種高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器，通過利用太陽光能直接轉(zhuǎn)換為熱空氣能的一項新型技術，由空氣凈化裝置、集熱室和自動旋轉(zhuǎn)裝置三部分組成?？諝鈨艋b置由第一進風口、第二進風口透光膜、空氣凈化室以及壓力調(diào)節(jié)器組裝而成。集熱室由透光膜、集光反射板、吸熱散熱板、骨架、保溫罩和熱能風機組裝而成。自動旋轉(zhuǎn)裝置由支撐架和角度調(diào)示儀組裝而成。
[0017]1.第一進風口:在外的冷空氣從空氣凈化室的管道口進入，該管道口稱為第一進風口，具有外界空氣只進不出功能。
[0018]2.第二進風口:冷空氣在空氣凈化室預熱后，經(jīng)過第二進風口進入集熱室，該風口控制并連接空氣凈化室和集熱室之間的空間。
[0019]3.空氣凈化室:外界冷空氣含有的雜質(zhì)進入集熱室影響集熱效果，內(nèi)含的水分遇到熱空氣會凝結(jié)水滴也影響集熱效果，為了滿足集熱效果，設有的空氣凈化室具有除去雜質(zhì)、預熱和除濕的功能?？諝鈨艋沂翘刂频墓艿绹@在集熱室外壁，該管道由集熱保溫材料和透光膜組成，可提高空氣凈化室內(nèi)部溫度，外界的空氣進入管道遇到熱空氣進行預熱除濕。
[0020]4.集熱室:透光膜和骨架形成的封閉環(huán)境，通過吸熱散熱板和集光反射板把太陽能轉(zhuǎn)換為熱空氣能，在其內(nèi)部形成高溫環(huán)境，預熱后的空氣經(jīng)過集熱室便可加熱儲存。
[0021]5.骨架:骨架是集熱室的基礎結(jié)構(gòu)，穩(wěn)固的半包圍形狀。
[0022]6.保溫罩:包裹在骨架外表層的保溫層，防止集熱室的熱量散失。
[0023]7.吸熱散熱板:一種新型吸熱材料，水平排列在集熱室中，外層可直接吸收太陽光，內(nèi)層的吸收集光反射板聚集反射太陽光的熱能。
[0024]8.集光反射板:集光反射板貼附在骨架內(nèi)壁，將進入集熱室內(nèi)的太陽光聚集發(fā)射在吸熱散熱板背部，并吸收再次反射回來的太陽光。
[0025]9.透光膜:特制的雙層透光膜間距平鋪在骨架的卡槽上，太陽光直射穿過透光膜，雙層的膜結(jié)構(gòu)具有保溫功能，隔絕集熱室與外界的空氣交換?？諝鈨艋沂褂玫耐腹饽ぞ哂幸陨贤瑯拥墓δ?。
[0026]10.壓力調(diào)節(jié)器:一種具有調(diào)壓的膜結(jié)構(gòu)，與集熱室的透光膜相通，緩沖雙層膜之間熱脹冷縮的空氣。
[0027]11.角度調(diào)示儀:不同緯度、不同地區(qū)的太陽高度角不同，未調(diào)試的集熱太陽能轉(zhuǎn)換器不能滿足當?shù)氐男枰?，設計的角度調(diào)示儀根據(jù)當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)調(diào)節(jié)，滿足集熱太陽能轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換率。設置并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器在日出日落兩個極限時的夾角，根據(jù)太陽自動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，使太陽光垂直攝入透光膜。
[0028]12.熱能風機:集熱室預留出風口，太陽光轉(zhuǎn)換的熱空氣通過熱能風機從出風口抽出，熱能風機調(diào)整集熱室內(nèi)的氣壓，控制第一進風口和第二進風口的風速。
[0029]13.支撐架:支撐架上裝有角度調(diào)示儀，并與骨架相連接，支撐轉(zhuǎn)換器正常運轉(zhuǎn)，使太陽光至始至終垂直照進集熱室內(nèi)部，保證轉(zhuǎn)換器具有自動追光的作用，從而持續(xù)實現(xiàn)高效率的轉(zhuǎn)換，保證了穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換率。
[0030]太陽光平行直射穿過雙層透光膜，通過透光膜在集熱室內(nèi)部幾次反射后，由吸熱散熱板和集光反射板吸收太陽光能形成高溫環(huán)境，壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)雙層膜之間的壓力差。通過透光膜在空氣凈化室內(nèi)部形成預熱環(huán)境。
[0031]外界的冷空氣從第一進風口進入，在空氣凈化室的預熱環(huán)境內(nèi)經(jīng)過除雜、除濕和預熱后，通過第二進風口進入集熱室，經(jīng)過集熱室的高溫環(huán)境加熱空氣，即:能量完成了由太陽光能向熱空氣能的轉(zhuǎn)換。熱空氣由雙層膜和保溫罩隔絕，只能通過骨架上的熱能風機運送到需要的空間進行散熱，實現(xiàn)熱空氣能的利用價值。
[0032]支撐架上裝有角度調(diào)示儀，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器在日出日落兩個極限時的夾角，保證轉(zhuǎn)換器具有自動追光的作用，使太陽光至始至終垂直照進集熱室內(nèi)部，滿足集熱太陽能轉(zhuǎn)換器的高效轉(zhuǎn)換率。
[0033]該高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器直接將太陽能轉(zhuǎn)換成有效的熱空氣能，滿足不統(tǒng)一太陽高度角和不同太陽位置的太陽光能轉(zhuǎn)換要求，實現(xiàn)了太陽能的高效利用，替代了傳統(tǒng)太陽能能量間接轉(zhuǎn)換所損耗的能量。

【具體實施方式】
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[0034]該新型太陽能技術市場方向很廣，結(jié)構(gòu)簡化、加工方便、轉(zhuǎn)換效率提高、應用廣泛、減少環(huán)境污染等，故推廣樂觀?？臻g空氣的置換以及工廠烘干將應用廣泛，例如幼畜孵化、食品加工、牲畜養(yǎng)殖、空氣除濕、農(nóng)業(yè)育苗等等。
[0035]首先，是將在農(nóng)業(yè)上實現(xiàn)價值，以北京農(nóng)業(yè)為例，因農(nóng)作物面積少，高效利用土地資源和高科技技術的形勢迫在眉睫，日光溫室技術的利用解決了土地資源的匱乏，而高科技技術的使用還在摸索實踐中，尤其是冬季為了日光溫室的保溫效果而燃燒煤炭，使環(huán)境污染問題更加嚴重，同時也增加了農(nóng)作物的種植成本，通過該高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器的應用，不僅節(jié)約了煤炭資源，減少了煤炭能源消耗，還有效利用了用之不竭的太陽能，新型高效集熱太陽能轉(zhuǎn)換器保證了日光溫室內(nèi)部適合農(nóng)作物生長溫度的供給，節(jié)約了農(nóng)作物種植的成本，減少了大量人力物力的投入。
[0036]其次，將該新型太陽能能源實踐在辦公場所中，政府公務員或企業(yè)員工在辦公大樓內(nèi)辦公都在白天，太陽升起的時候也是該太陽能發(fā)揮作用的時候，滿足了辦公的環(huán)境溫度，代替空調(diào)，保證熱量源源不斷地供給。太陽能熱空氣系統(tǒng)，便可以替代燃煤、燃氣和電熱水系統(tǒng)，有效減少常規(guī)化煤炭能源的消耗。
[0037]最后，可將應用在民居取暖計劃中，設計結(jié)構(gòu)簡單，適合家庭取暖使用，例如，可研制一款冬季加溫后恒溫釋放熱能的儲熱炕，代替需要每天生火控制熱量的火爐抗，省時省力省能源，同時將辦公室熱空氣系統(tǒng)改造用來加熱農(nóng)村居民房間或窯洞。在農(nóng)村地區(qū)推廣應用太陽能熱空氣系統(tǒng)，可以替代秸桿、薪柴等燃料燃燒釋放熱能。改善農(nóng)村生活條件，提高農(nóng)民生活水平。
[0038]通過以上幾方面的市場需求，該太陽能熱量轉(zhuǎn)換器隨著東出日落，高強轉(zhuǎn)換熱能后，自動追光系統(tǒng)將極大程度的吸收太陽光能量，提高太陽能轉(zhuǎn)換率。改善環(huán)境，方便適用，成本低廉，增加了太陽能在生活中的優(yōu)勢，大大的拓寬了太陽能能源領域。
【權(quán)利要求】
1.太陽能轉(zhuǎn)換模式:通過太陽能轉(zhuǎn)換器直接將太陽能轉(zhuǎn)換成熱空氣能的第三種太陽能應用模式，利用吸熱材料加熱空氣形成負壓，將外界空氣濾化后加熱成高溫的空氣能，通過熱空氣能對空間的空氣置換得以應用。要求保護一體化太陽能直接轉(zhuǎn)換熱空氣能設計思路的模式。
2.集熱室:透光膜和骨架形成的封閉環(huán)境，由透光膜、集光反射板、吸熱散熱板、骨架、保溫罩和熱能風機組裝而成，通過吸熱散熱板和集光反射板把太陽能轉(zhuǎn)換為熱空氣能，在其內(nèi)部形成高溫環(huán)境，預熱后的空氣經(jīng)過集熱室便可加熱儲存。要求保護集熱室整體構(gòu)架以及集熱室各組件之間的運行配合。
3.支撐架上裝有角度調(diào)示儀，能夠自動調(diào)節(jié)太陽能轉(zhuǎn)換器與太陽光線角度，具有自動追光的作用，使太陽光至始至終垂直照進集熱室內(nèi)部，滿足集熱室持續(xù)高效集熱。要求保護具有調(diào)節(jié)當?shù)靥柛叨冉亲詣幼饭馓刂贫傻闹渭堋?br> 4.集光反射板:設置在骨架內(nèi)壁上的集光反射板能夠聚焦太陽光并反射至吸熱散熱板，為了滿足各種集熱需要，該集光反射板設有平板、弧形以及不規(guī)則曲面的功能性膜結(jié)構(gòu)。要求保護集熱室內(nèi)集光反射板多種類型的膜結(jié)構(gòu)。
5.集熱室和空氣凈化器向陽處都設有太陽光可直射穿過的雙層透光膜，用來阻止集熱室與外界的空氣交換，雙層的膜結(jié)構(gòu)具有保溫功能，與內(nèi)層膜相連接的壓力調(diào)節(jié)器具有調(diào)節(jié)雙層膜之間空氣的壓力。要求保護雙層膜的功能和結(jié)構(gòu)以及壓力調(diào)節(jié)器在雙層膜上應用。
【文檔編號】F24J2/46GK104390372SQ201410610326
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】李長清 申請人:李長清, 楊學儒