專(zhuān)利名稱(chēng)：基于聚光集電的有限場(chǎng)地面積下高效晝夜供暖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集中供暖裝置，具體地指一種基于聚光集電的有限場(chǎng)地面積下高效晝夜供暖裝置。
背景技術(shù)：
目前，能源越來(lái)越緊張，人們逐漸把目光轉(zhuǎn)移到可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用上，其中，廉價(jià)無(wú)污染的太陽(yáng)能受到人們的青睞。目前，太陽(yáng)能利用技術(shù)已經(jīng)迅速發(fā)展，利用太陽(yáng)能取暖的技術(shù)也日趨成熟，但受到地理位置、空間等安裝條件的約束，現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱器的效率仍然不足以滿(mǎn)足供暖需要；同時(shí)，單獨(dú)使用太陽(yáng)能也無(wú)法實(shí)現(xiàn)晝夜不間斷供暖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種基于聚光集電的有限場(chǎng)地面積下高效晝夜供暖裝置，能夠在例如房頂?shù)扔邢迗?chǎng)地面積下通過(guò)提高太陽(yáng)能真空管的集熱效率減小對(duì)安裝場(chǎng)地面積的要求，并利用空氣源熱泵實(shí)現(xiàn)夜間供暖，從而實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷供暖，且成本低、能效高。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種基于聚光集電的有限場(chǎng)地面積下高效晝夜供暖裝置包括:
聚光型高效太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，由聚光型太陽(yáng)能集熱器及其循環(huán)水管道上的集熱循環(huán)泵構(gòu)成，所述聚光型太陽(yáng)能集熱器包括設(shè)置于安裝基礎(chǔ)上的平板型太陽(yáng)能集熱器，平板型太陽(yáng)能集熱器上端設(shè)有聚光反射集電板，聚光反射集電板由覆蓋有選擇性反射外表面層的太陽(yáng)能集電板構(gòu)成，其 外表面層用于將陽(yáng)光中的長(zhǎng)波反射到平板型太陽(yáng)能集熱器表面；
一次恒溫式換熱系統(tǒng)，包括恒溫水箱和分別通過(guò)循環(huán)水管道與恒溫水箱連接的集熱水箱、空氣源熱泵；所述集熱水箱與平板型太陽(yáng)能集熱器通過(guò)循環(huán)水管道連接，所述恒溫水箱與集熱水箱連接的循環(huán)水管道上設(shè)有溫差循環(huán)泵；
二次交換式晝夜換熱系統(tǒng)，包括供暖設(shè)備和溫差循環(huán)泵，所述供暖設(shè)備與恒溫水箱通過(guò)循環(huán)水管道連接，所述溫差循環(huán)泵設(shè)置于供暖設(shè)備的進(jìn)水管道上；
智能光伏供電系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組和不間斷電源，所述不間斷電源分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)、市電和蓄電池組連接，用于實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)或市電對(duì)蓄電池組的充電以及不間斷電源的對(duì)外供電；不間斷電源通過(guò)變頻啟動(dòng)裝置與所述空氣源熱泵連接，用于空氣源熱泵的供電。上述技術(shù)方案中，所述聚光反射集電板的外表面層是以球形吸熱體為基圓的旋轉(zhuǎn)漸開(kāi)面。上述技術(shù)方案中，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的聚光反射集電板太陽(yáng)能集電板部分、光伏匯流箱和光伏逆變器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:在普通平板型太陽(yáng)能集熱器上安裝了聚光反射集電板，能夠?qū)㈥?yáng)光反射到平板型太陽(yáng)能集熱器上，其中的長(zhǎng)波被吸收，從而提高了平板型太陽(yáng)能集熱器的集熱效率，短波則用于發(fā)電，并經(jīng)蓄電池蓄電。經(jīng)過(guò)安慶石化鍋爐實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)用聚光反射集電板的平板型太陽(yáng)能集熱器，其集熱效率平均提高了 3(Γ50%，非常適宜在例如屋頂?shù)扔邢迗?chǎng)地面積下的鋪設(shè)；空氣源熱泵作為輔助供暖裝置，能夠確保陰雨天或晚間的供暖，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的24小時(shí)不間斷供暖；利用光伏發(fā)電系統(tǒng)作為空氣源熱泵的輔助電源，更有效的利用了低廉環(huán)保的太陽(yáng)能，且保證了空氣源熱泵在斷電情況下的穩(wěn)定運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)暨工作原理示意圖。圖2為圖1中聚光型太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1中智能光伏供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1 一聚光型高效太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，2—一次恒溫式換熱系統(tǒng)，3—二次交換式晝夜換熱系統(tǒng)，4一智能光伏供電系統(tǒng)，5—聚光型太陽(yáng)能集熱器(其中:5.1—平板型太陽(yáng)能集熱器、5.2一支架、5.3一聚光反射集電板)，6—集熱循環(huán)泵，7—集熱水箱，8、11 一溫差循環(huán)泵，9 一恒溫水箱，10—空氣源熱泵，12—暖氣片，13—光伏匯流箱，14 一光伏逆變器，15-畜電池組，16 一變頻啟動(dòng)裝置，17 一不間斷電源，18 一電磁閥?！?br> 具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明的一種基于聚光集電的有限場(chǎng)地面積下高效晝夜供暖裝置，包括聚光型高效太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)1、一次恒溫式換熱系統(tǒng)2、二次交換式晝夜換熱系統(tǒng)3和智能光伏供電系統(tǒng)4，具體來(lái)說(shuō)。聚光型高效太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)I由聚光型太陽(yáng)能集熱器5及其循環(huán)水管道上的集熱循環(huán)泵6構(gòu)成。聚光型太陽(yáng)能集熱器5如圖2所示，包括用支架5.2支撐于安裝基礎(chǔ)上的平板型太陽(yáng)能集熱器5.1，平板型太陽(yáng)能集熱器5.1上端設(shè)有聚光反射集電板5.3，聚光反射集電板5.3由覆蓋有選擇性反射外表面層的太陽(yáng)能集電板構(gòu)成，該外表面層是以球形吸熱體為基圓的旋轉(zhuǎn)漸開(kāi)面，這種結(jié)構(gòu)不但能利用直射太陽(yáng)光線(xiàn)，而且能充分利用四周的散射光線(xiàn)，使平板型太陽(yáng)能集熱器5.1的集熱效率大幅度提高。聚光反射集電板5.3還可以在太陽(yáng)入射角度不好時(shí)，將原本散射出去的太陽(yáng)光線(xiàn)重新聚合起來(lái)，其中的長(zhǎng)波反射到平板型太陽(yáng)能集熱器5.1上，從而提高了單位安裝面積下的集熱量和保溫效果，減少散熱損失。同時(shí)，其太陽(yáng)能集電板具有集電效應(yīng)，吸收短波用于發(fā)電，能夠?qū)⑹Ｓ嗟奶?yáng)能以集電的方式儲(chǔ)存起來(lái)。安裝時(shí)，平板型太陽(yáng)能集熱器5.1朝向陽(yáng)光輻射方向設(shè)置，根據(jù)當(dāng)?shù)靥?yáng)輻射角度，聚光反射集電板5.3選擇合適的角度安裝，以最大限度的反射陽(yáng)光。一次恒溫式換熱系統(tǒng)2包括恒溫水箱9和分別通過(guò)循環(huán)水管道與恒溫水箱9連接的集熱水箱7、空氣源熱泵10。集熱水箱7與上述平板型太陽(yáng)能集熱器5.1通過(guò)循環(huán)水管道連接，以獲得平板型太陽(yáng)能集熱器5.1加熱后的熱水。集熱水箱7與恒溫水箱9連接的循環(huán)水管道上設(shè)有溫差循環(huán)泵8，在陽(yáng)光充足的條件下，聚光型高效太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)I加熱的水由集熱水箱7循環(huán)到恒溫水箱9 ;在陰雨天或者晚間情況下，由空氣源熱泵10加熱恒溫水箱9內(nèi)的水。集熱水箱7還連接水源，用于冷水的供應(yīng)，冷水供水管道上設(shè)有電磁閥18，實(shí)現(xiàn)供水控制。
二次交換式晝夜換熱系統(tǒng)3包括如暖氣片12等供暖設(shè)備和溫差循環(huán)泵11。恒溫水箱9引出一根進(jìn)水管通過(guò)溫差循環(huán)泵11與暖氣片12進(jìn)水端連接，暖氣片12回水端口引出一根回水管與恒溫水箱9組成一個(gè)回路。暖氣片12安裝于用戶(hù)處，用于實(shí)現(xiàn)供暖。智能光伏供電系統(tǒng)4如圖3所示，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組15和不間斷電源
17。光伏發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的聚光反射集電板5.3太陽(yáng)能集電板部分、光伏匯流箱13和光伏逆變器14。不間斷電源17分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)、市電和蓄電池組15連接，用于實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)或市電對(duì)蓄電池組15的充電以及不間斷電源17的對(duì)外供電。不間斷電源17通過(guò)變頻啟動(dòng)裝置16與上述空氣源熱泵10連接，用于空氣源熱泵10的供電。本實(shí)施例的整個(gè)供暖裝置采用電控系統(tǒng)進(jìn)行各設(shè)備的控制，例如:集熱水箱7內(nèi)設(shè)液位計(jì)和溫度傳感器，當(dāng)集熱水箱7的水溫大于輔助加熱設(shè)定溫度，且水位小于設(shè)定值時(shí)，電磁閥19打開(kāi)上冷水，當(dāng)集熱水箱7的水溫小于或等于輔助加熱設(shè)定溫度，且水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，補(bǔ)水停止。集熱水箱7與恒溫水箱9之間的溫度傳感器將控制溫差循環(huán)泵8的啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱量由集熱水箱7轉(zhuǎn)移到恒溫水箱9的效果。本實(shí)施例的工作原理為:陽(yáng)光照射下，平板型太陽(yáng)能集熱器5.1吸收太陽(yáng)輻射以及聚光反射集電板5.3反射部分中的長(zhǎng)波，聚光反射集電板5.3中的選擇性吸收涂層則則吸收短波發(fā)電作為備用電源存儲(chǔ)于蓄電池組15中以滿(mǎn)足斷電情況下空氣源熱泵10的運(yùn)行。聚光型高效太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)I作為主要能源，空氣源熱泵10及其智能光伏供電系統(tǒng)4作為輔助供暖系統(tǒng)，僅在陰雨天或晚間使用，市電正常時(shí)，利用市電作為空氣源熱泵10的電源，斷電情況下，利用蓄電池組16為空氣源熱泵10供電。本發(fā)明的核心在于在普通平板型太陽(yáng)能集熱器5.1上安裝了聚光反射集電板
5.3，顯著提高了平板型太陽(yáng)能集熱器5.1的集熱效率，能夠在有限場(chǎng)地面積下滿(mǎn)足供暖需求，同時(shí)利用了其太陽(yáng)能集電板吸收陽(yáng)光中的短波發(fā)電；空氣源熱泵10作為輔助供暖裝置，并利用光伏發(fā)電系統(tǒng)作為空氣源熱泵10的輔助電源，進(jìn)一步提高了太陽(yáng)能的利用效率，并確保整個(gè)裝置的晝夜供暖。所以其保護(hù)范圍并不限于上述實(shí)施例。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神，例如:聚光反射集電板5.3的外表面層選用以球形吸熱體為基圓的旋轉(zhuǎn)漸開(kāi)面是本實(shí)施例的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，采用平面反射鏡等其他結(jié)構(gòu)也能夠在一定程度上提高平板型太陽(yáng)能集熱器5.1的集熱效率；供暖設(shè)備也不限于暖氣片12，采用其他常規(guī)熱水供暖設(shè)備也是可行的；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，光伏發(fā)電系統(tǒng)也可利用其他現(xiàn)有結(jié)構(gòu)代替等。倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于聚光集電的有限場(chǎng)地面積下高效晝夜供暖裝置，其特征在于，它包括: 聚光型高效太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)(1)，由聚光型太陽(yáng)能集熱器(5)及其循環(huán)水管道上的集熱循環(huán)泵(6)構(gòu)成，所述聚光型太陽(yáng)能集熱器(5)包括設(shè)置于安裝基礎(chǔ)上的平板型太陽(yáng)能集熱器(5.1)，平板型太陽(yáng)能集熱器(5.1)上端設(shè)有聚光反射集電板(5.3)，聚光反射集電板(5.3)由覆蓋有選擇性反射外表面層的太陽(yáng)能集電板構(gòu)成，其外表面層用于將陽(yáng)光中的長(zhǎng)波反射到平板型太陽(yáng)能集熱器(5.1)表面； 一次恒溫式換熱系統(tǒng)(2)，包括恒溫水箱(9)和分別通過(guò)循環(huán)水管道與恒溫水箱(9)連接的集熱水箱(7)、空氣源熱泵(10);所述集熱水箱(7)與平板型太陽(yáng)能集熱器(5.1)通過(guò)循環(huán)水管道連接，所述恒溫水箱(9)與集熱水箱(7)連接的循環(huán)水管道上設(shè)有溫差循環(huán)泵(8)； 二次交換式晝夜換熱系統(tǒng)(3)，包括供暖設(shè)備和溫差循環(huán)泵(11)，所述供暖設(shè)備與恒溫水箱(9)通過(guò)循環(huán)水管道連接，所述溫差循環(huán)泵(11)設(shè)置于供暖設(shè)備的進(jìn)水管道上；智能光伏供電系統(tǒng)(4)，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組(15)和不間斷電源(17)，所述不間斷電源(17)分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)、市電和蓄電池組(15)連接，用于實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)或市電對(duì)蓄電池組(15)的充電以及不間斷電源(17)的對(duì)外供電；不間斷電源(17)通過(guò)變頻啟動(dòng)裝置(16)與所述空氣源熱泵(10)連接，用于空氣源熱泵(10)的供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚光集電的有限場(chǎng)地面積下高效晝夜供暖裝置，其特征在于:所述聚光反射集電板(5.3)的外表面層是以球形吸熱體為基圓的旋轉(zhuǎn)漸開(kāi)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于聚光集電的有限場(chǎng)地面積下高效晝夜供暖裝置，其特征在于:所述光伏發(fā)電系 統(tǒng)包括依次連接的聚光反射集電板(5.3)太陽(yáng)能集電板部分、光伏匯流箱(13)和光伏逆變器(14)。
全文摘要
一種基于聚光集電的有限場(chǎng)地面積下高效晝夜供暖裝置，包括聚光型高效太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，由聚光型太陽(yáng)能集熱器及集熱循環(huán)泵構(gòu)成，聚光型太陽(yáng)能集熱器包括平板型太陽(yáng)能集熱器，其上端設(shè)有聚光反射集電板，由覆蓋有選擇性反射外表面層的太陽(yáng)能集電板構(gòu)成；一次恒溫式換熱系統(tǒng)，包括恒溫水箱和分別與恒溫水箱連接的集熱水箱、空氣源熱泵；集熱水箱與平板型太陽(yáng)能集熱器通過(guò)循環(huán)水管道連接；二次交換式晝夜換熱系統(tǒng)，包括供暖設(shè)備和溫差循環(huán)泵，供暖設(shè)備與恒溫水箱通過(guò)循環(huán)水管道連接；智能光伏供電系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組和不間斷電源，不間斷電源分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)、市電和蓄電池組連接，不間斷電源通過(guò)變頻啟動(dòng)裝置與空氣源熱泵連接。
文檔編號(hào)F24D12/02GK103244987SQ20131016010
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
發(fā)明者周劍秋, 葉志雄, 胡文波, 江娥, 楊俠, 戎劍暉 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué), 江蘇新世紀(jì)光電科技有限公司