專利名稱：太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，它屬于一種將熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的變量輸入均衡輸出儲能裝置。
背景技術(shù)：
能源短缺已成為全世界需要亟待解決的大問題，而太陽能作為一種清潔和綠色能源已受到大家的廣泛研究和使用。但由于受太陽高度角、方位角、云層厚度和大氣污染因素的影響，太陽輻射能的接收在一天24小時內(nèi)有典型的峰谷變化，因而太陽能的利用受到了限制。針對這一問題，人們研究出一些方法加以解決。如將熱泵技術(shù)與太陽能相結(jié)合，用熱泵采集空氣中的低溫?zé)崮苎a充太陽能在低谷時的熱能不足，達(dá)到熱能的平衡使用。但由于熱泵的熱能隨著氣溫的降低而降低，所以這種方法也還存在著供熱不穩(wěn)定和使用受環(huán)境溫度限制的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有太陽能存在的供熱不穩(wěn)定和使用受環(huán)境溫度限制的技術(shù)難點并提供一種供熱穩(wěn)定和使用不受環(huán)境溫度限制的太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，它包括太陽能采能裝置和耗能裝置，其中它還包括儲能轉(zhuǎn)化裝置、熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)和控制裝置，熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)設(shè)在儲能轉(zhuǎn)化裝置中，太陽能采能裝置與儲能轉(zhuǎn)化裝置的輸入端聯(lián)接，耗能裝置與儲能轉(zhuǎn)化裝置的輸出端聯(lián)接，控制裝置分別與太陽能采能裝置、耗能裝置和儲能轉(zhuǎn)化裝置相聯(lián)接；該系統(tǒng)從太陽能采能裝置中采集變量熱能，當(dāng)變量熱能的輸入量大于耗能裝置所需熱交換量時，一部分熱能直接供給耗能裝置，另一部分熱能儲存在儲能轉(zhuǎn)化裝置中的熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)中；當(dāng)變量熱能的輸入量減少到小于耗能裝置所需熱交換量時，儲存在熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)中的熱能釋放，實現(xiàn)對耗能裝置所需熱能的補充供給。
所述控制裝置由三個溫度傳感器、兩個流量傳感器、壓力傳感器、流量控制元件和數(shù)據(jù)采集處理控制單元構(gòu)成，第一個溫度傳感器和第一個流量傳感器設(shè)在采能裝置上，其信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理控制單元的輸入端連接；第二個溫度傳感器和壓力傳感器設(shè)在儲能轉(zhuǎn)化裝置上，其信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理控制單元的輸入端連接；第三個溫度傳感器和第二個流量傳感器設(shè)在耗能裝置上，其信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理控制單元的輸入端連接；數(shù)據(jù)采集處理控制單元的控制端分別與流量控制元件和給料泵聯(lián)接。
所述儲能轉(zhuǎn)化裝置包括保溫防腐殼體、輸入端交換器、導(dǎo)流冷凝板、陶瓷罐體、熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)給料系統(tǒng)和輸出交換器；陶瓷罐體設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的下半部且與保溫防腐殼體之間相隔一定距離形成集液槽，導(dǎo)流冷凝板設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的中間并位于陶瓷罐體的上面，保溫防腐殼體內(nèi)的上部為輻射交換區(qū)，導(dǎo)流冷凝板與陶瓷罐體形成的空間為熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)，輸入端交換器設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的一邊，其一部分位于輻射交換區(qū)中，另一部分位于熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)中，輸出交換器設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的另一邊且位于輻射交換區(qū)中，熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)給料系統(tǒng)中的給料管設(shè)在熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)的上部并位于設(shè)在該區(qū)中的輸入端交換器的上方。
所述熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)為無機類輕金屬氧化物化學(xué)介質(zhì)，其最佳熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)為氧化鈣或氧化鎂中的任意一種。
所述保溫防腐殼體由金屬外殼、保溫材料和陶瓷內(nèi)襯構(gòu)成，金屬外殼設(shè)在保溫防腐殼體的外邊，陶瓷內(nèi)襯設(shè)在保溫防腐殼體的里邊，保溫材料設(shè)在金屬外殼和陶瓷內(nèi)襯之間。
所述熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)給料系統(tǒng)由液體介質(zhì)給料箱、給料泵、分配器和給料管構(gòu)成，給料泵的輸入端與液體介質(zhì)給料箱連接，給料泵的輸出端與分配器的入口連接，分配器的出口與給料管連接。
本發(fā)明采用化學(xué)物質(zhì)為儲能介質(zhì)，并配置了供料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，能使太陽能在高峰時的熱能儲存在儲能介質(zhì)中，并在太陽能的熱能低谷時加以補充，實現(xiàn)削峰補平。因此與背景技術(shù)相比，具有供熱穩(wěn)定和使用不受環(huán)境溫度限制等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)流程圖；圖2是本發(fā)明的控制裝置的方框圖；圖3是本發(fā)明的儲能轉(zhuǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，本實施例中的太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，它包括太陽能采能裝置1和耗能裝置3，其中它還包括儲能轉(zhuǎn)化裝置2、熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)4和控制裝置27，熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)4設(shè)在儲能轉(zhuǎn)化裝置2中，太陽能采能裝置1與儲能轉(zhuǎn)化裝置2的輸入端聯(lián)接，耗能裝置3與儲能轉(zhuǎn)化裝置2的輸出端聯(lián)接，控制裝置27分別與太陽能采能裝置1、耗能裝置3和儲能轉(zhuǎn)化裝置2相聯(lián)接；該系統(tǒng)從太陽能采能裝置1中采集變量熱能，當(dāng)變量熱能的輸入量大于耗能裝置3所需熱交換量時，一部分熱能直接供給耗能裝置3，另一部分熱能儲存在儲能轉(zhuǎn)化裝置2中的熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)4中；當(dāng)變量熱能的輸入量減少到小于耗能裝置3所需熱交換量時，儲存在熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)4中的熱能釋放，實現(xiàn)對耗能裝置3所需熱能的補充供給。溫度傳感器21和流量傳感器22設(shè)在采能裝置1上，流量傳感器23和溫度傳感器24設(shè)在耗能裝置3上，它們的信號輸出端與控制裝置27連接以便于采集控制信號。圖中26為流量控制元件。
如圖2所示，上述控制裝置由三個溫度傳感器21、17和24、兩個流量傳感器22和23、壓力傳感器20、流量控制元件26和數(shù)據(jù)采集處理控制單元25構(gòu)成，第一個溫度傳感器21和第一個流量傳感器22設(shè)在采能裝置1上，其信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理控制單元25的輸入端連接；第二個溫度傳感器17和壓力傳感器20設(shè)在儲能轉(zhuǎn)化裝置2上，其信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理控制單元25的輸入端連接；第三個溫度傳感器24和第二個流量傳感器23設(shè)在耗能裝置3上，其信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理控制單元25的輸入端連接；數(shù)據(jù)采集處理控制單元25的控制端分別與流量控制元件26和給料泵15聯(lián)接。
如圖3所示，上述儲能轉(zhuǎn)化裝置包括由彩鋼外殼5、石棉10和陶瓷內(nèi)襯11構(gòu)成的保溫防腐殼體、輸入端交換器8、導(dǎo)流冷凝板7、陶瓷罐體12、由液體介質(zhì)給料箱14、給料泵15、分配器18和給料管19構(gòu)成的熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)給料系統(tǒng)和輸出交換器16。彩鋼外殼5設(shè)在保溫防腐殼體的外邊，陶瓷內(nèi)襯11設(shè)在保溫防腐殼體的里邊，石棉10設(shè)在彩鋼外殼5和陶瓷內(nèi)襯11之間。陶瓷罐體12設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的下半部且與保溫防腐殼體之間相隔5～100mm距離形成集液槽13，導(dǎo)流冷凝板7設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的中間并位于陶瓷罐體12的上面，保溫防腐殼體內(nèi)的上部為輻射交換區(qū)6，導(dǎo)流冷凝板7與陶瓷罐體12形成的空間為熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)9，輸入端交換器8設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的一邊，其一部分位于輻射交換區(qū)6中，另一部分位于熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)9中，輸出交換器16設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的另一邊且位于輻射交換區(qū)6中；給料泵15的輸入端與液體介質(zhì)給料箱14連接，給料泵15的輸出端與分配器18的入口連接，分配器18的出口與給料管19連接，給料管19設(shè)在熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)9的上部并位于設(shè)在該區(qū)中的輸入端交換器8的上方，給料箱14與集液槽13相連接。溫度傳感器17和壓力傳感器20設(shè)在儲能轉(zhuǎn)化裝置保溫防腐殼體的頂部。金屬氧化物化學(xué)介質(zhì)(氧化鈣)設(shè)在熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)9中。輸入端交換器8與太陽能采能裝置聯(lián)接，輸出交換器16與耗能裝置聯(lián)接。
上述熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)為無機類輕金屬氧化物化學(xué)介質(zhì)，其最佳熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)為氧化鈣或氧化鎂中的任意一種。
本發(fā)明的工作原理為當(dāng)輸入熱量未達(dá)到耗能裝置熱交換量需求時，多數(shù)輸入熱能不經(jīng)過化學(xué)儲能過程直接和耗能裝置進(jìn)行熱交換，少數(shù)輸入熱能經(jīng)化學(xué)介質(zhì)吸收儲存在儲能轉(zhuǎn)化裝置中。當(dāng)輸入熱量達(dá)到或超過耗能裝置的熱交換量時，多余輸入熱能由化學(xué)介質(zhì)吸收儲存在儲能轉(zhuǎn)化裝置中，待輸入熱能不足時，儲存在儲能轉(zhuǎn)化裝置中的化學(xué)介質(zhì)釋放熱能，補充輻射交換區(qū)的熱能，以供給耗能裝置熱量，實現(xiàn)削峰補平的目的。
本發(fā)明的化學(xué)介質(zhì)吸熱前是球狀氫氧化物，在吸熱過程中不斷分解為氧化物和水，高溫環(huán)境下水的蒸汽經(jīng)導(dǎo)流冷凝板冷凝后流入集液槽降溫后排入液體介質(zhì)給料箱中，此時，氧化物儲入大量的熱能。當(dāng)輸入熱能不足時，儲能轉(zhuǎn)化裝置上的溫度和壓力信號向下波動，控制裝置發(fā)出指令至給料泵，給料泵將液體介質(zhì)給料箱內(nèi)的水經(jīng)分配器和給料管噴淋進(jìn)熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)，使水和氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氧化物并釋放出大量的熱能補充輻射交換區(qū)的熱能，以供給耗能裝置熱量。
權(quán)利要求
1.一種太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，它包括太陽能采能裝置和耗能裝置，其特征是它還包括儲能轉(zhuǎn)化裝置、熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)和控制裝置，熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)設(shè)在儲能轉(zhuǎn)化裝置中，太陽能采能裝置與儲能轉(zhuǎn)化裝置的輸入端聯(lián)接，耗能裝置與儲能轉(zhuǎn)化裝置的輸出端聯(lián)接，控制裝置分別與太陽能采能裝置、耗能裝置和儲能轉(zhuǎn)化裝置相聯(lián)接；該系統(tǒng)從太陽能采能裝置中采集變量熱能，當(dāng)變量熱能的輸入量大于耗能裝置所需熱交換量時，一部分熱能直接供給耗能裝置，另一部分熱能儲存在儲能轉(zhuǎn)化裝置中的熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)中；當(dāng)變量熱能的輸入量減少到小于耗能裝置所需熱交換量時，儲存在熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)中的熱能釋放，實現(xiàn)對耗能裝置所需熱能的補充供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，其特征是所述控制裝置由三個溫度傳感器、兩個流量傳感器、壓力傳感器、流量控制元件和數(shù)據(jù)采集處理控制單元構(gòu)成，第一個溫度傳感器和第一個流量傳感器設(shè)在采能裝置上，其信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理控制單元的輸入端連接；第二個溫度傳感器和壓力傳感器設(shè)在儲能轉(zhuǎn)化裝置上，其信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理控制單元的輸入端連接；第三個溫度傳感器和第二個流量傳感器設(shè)在耗能裝置上，其信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理控制單元的輸入端連接；數(shù)據(jù)采集處理控制單元的控制端分別與流量控制元件和給料泵聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，其特征是所述儲能轉(zhuǎn)化裝置包括保溫防腐殼體、輸入端交換器、導(dǎo)流冷凝板、陶瓷罐體、熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)給料系統(tǒng)和輸出交換器；陶瓷罐體設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的下半部且與保溫防腐殼體之間相隔一定距離形成集液槽，導(dǎo)流冷凝板設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的中間并位于陶瓷罐體的上面，保溫防腐殼體內(nèi)的上部為輻射交換區(qū)，導(dǎo)流冷凝板與陶瓷罐體形成的空間為熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)，輸入端交換器設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的一邊，其一部分位于輻射交換區(qū)中，另一部分位于熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)中，輸出交換器設(shè)在保溫防腐殼體內(nèi)的另一邊且位于輻射交換區(qū)中，熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)給料系統(tǒng)中的給料管設(shè)在熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)儲能區(qū)的上部并位于設(shè)在該區(qū)中的輸入端交換器的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，其特征是所述熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)為無機類輕金屬氧化物化學(xué)介質(zhì)，其最佳熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)為氧化鈣或氧化鎂中的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，其特征是所述保溫防腐殼體由金屬外殼、保溫材料和陶瓷內(nèi)襯構(gòu)成，金屬外殼設(shè)在保溫防腐殼體的外邊，陶瓷內(nèi)襯設(shè)在保溫防腐殼體的里邊，保溫材料設(shè)在金屬外殼和陶瓷內(nèi)襯之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，其特征是所述熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)給料系統(tǒng)由液體介質(zhì)給料箱、給料泵、分配器和給料管構(gòu)成，給料泵的輸入端與液體介質(zhì)給料箱連接，給料泵的輸出端與分配器的入口連接，分配器的出口與給料管連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，它屬于一種將熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的變量輸入均衡輸出儲能裝置。本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有太陽能存在的供熱不穩(wěn)定和使用受環(huán)境溫度限制的技術(shù)難點。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是太陽能熱能變量輸入均衡輸出儲能系統(tǒng)，它包括太陽能采能裝置和耗能裝置，其中它還包括儲能轉(zhuǎn)化裝置、熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)和控制裝置，熱能轉(zhuǎn)化介質(zhì)設(shè)在儲能轉(zhuǎn)化裝置中，太陽能采能裝置與儲能轉(zhuǎn)化裝置的輸入端聯(lián)接，耗能裝置與儲能轉(zhuǎn)化裝置的輸出端聯(lián)接，控制裝置分別與太陽能采能裝置、耗能裝置和儲能轉(zhuǎn)化裝置相聯(lián)接。本發(fā)明具有供熱穩(wěn)定和使用不受環(huán)境溫度限制等優(yōu)點。
文檔編號F24J2/00GK1719153SQ200510012618
公開日2006年1月11日 申請日期2005年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月18日
發(fā)明者宋建軍, 李一菲, 宋博陽 申請人:宋建軍