一種太陽能供暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能供暖系統(tǒng)，其包括：太陽能采集系統(tǒng)；儲能系統(tǒng)，其與太陽能采集系統(tǒng)形成儲能循環(huán)管路，儲能循環(huán)管路上設(shè)有儲能罐，儲能介質(zhì)吸收熱能并沿循環(huán)流動；供暖系統(tǒng)，其具有熱儲存箱和散熱設(shè)備，熱儲存箱和散熱設(shè)備經(jīng)由供暖循環(huán)管路相連，儲能循環(huán)管路貫通穿過熱儲存箱；其中，儲能罐和熱儲存箱的外表面均設(shè)有一保溫層，其包括如下重量份材料：75～85份的聚氨酯、15～20份的ABS、3～8份的起泡劑、8～10份的短纖維、4～6份的納米氧化鎂、5～8份的納米碳酸鈣以及3～5份的納米氧化鈰。本發(fā)明設(shè)計合理，對太陽能的光熱利用效率高，保溫層的設(shè)計可保證系統(tǒng)在寒冷冬季的安全運行以及意外停電情況下的防凍。
【專利說明】
一種太陽能供暖系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能利用領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種節(jié)能、環(huán)保、高效的太 陽能供暖系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 當前，能源問題已經(jīng)成為制約世界各國發(fā)展的主要因素之一，我國作為能源消費 大國，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展及人口的增加，能源和環(huán)境問題日漸突出。一方面我國人均能源 擁有量較低，另一方面以煤炭為主的不合理能源結(jié)構(gòu)以及建筑的高能耗所帶來的環(huán)境破壞 為可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大的壓力，由此，節(jié)能降耗以及可再生能源的利用引起了人們的廣 泛重視。
[0003] 太陽能供暖系統(tǒng)是指以太陽能作為供暖系統(tǒng)的熱源，利用太陽能集熱器將太陽能 轉(zhuǎn)換成熱能，供給工廠、居民住宅、學校等建筑物冬季取暖和全年其他用熱的系統(tǒng)。太陽能 系統(tǒng)是利用無污染、可再生的太陽能為資源，使用壽命一般在20年以上，環(huán)保和經(jīng)濟效益均 非常明顯，且不會產(chǎn)生傳統(tǒng)燒煤采暖爐二氧化碳中毒的危險，也不會發(fā)生燙傷等意外，供暖 清潔安全，滿足節(jié)能減排的需求。
[0004] 但是，太陽能供暖系統(tǒng)也有不足之處：1)能量密度低，晴朗白晝的正午，在垂直于 太陽光方向的地面，lm2面積接受的太陽能平均只有l(wèi)kw左右作為一種能源，這樣的能量密 度是很低的，因此在實際利用時，往往需要一套面積相當大的太陽能收集設(shè)備，這就使得設(shè) 備占地面積大，用料多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，影響了推廣使用；2)隨機性，到達某一地面的太 陽直接輻射能由于受氣候季節(jié)等因素的影響，是極不穩(wěn)定的，這就給大規(guī)模的利用增加了 不少困難;3)間歇性，到達地面的太陽直接輻射能因隨晝夜的交替而變化，這就使大多數(shù)太 陽能設(shè)備在夜間無法工作，為研究夜間沒有太陽直接輻射、散射也很微弱，所造成的困難， 就需要研究和配備儲能設(shè)備，以便在晴天時把太陽能收集并存起來，供夜晚或陰雨天使用， 但目前的儲能設(shè)備多存在熱量損失大、熱量儲存時間短等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu) 點。
[0006] 本發(fā)明還有一個目的是提供一種太陽能系統(tǒng)，其能夠獲得集中的、具有高熱流量 密度的高品位能量，且與太陽能采集系統(tǒng)進行熱交換的儲能罐和與散熱器熱交換的熱儲存 箱均具有高保溫性能，可實現(xiàn)24h的連續(xù)熱能供應(yīng)。
[0007] 為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種太陽能供暖系統(tǒng)，其包 括：
[0008] 太陽能采集系統(tǒng)，其將分散的太陽能輻射聚集起來并轉(zhuǎn)化成熱能；
[0009] 儲能系統(tǒng)，其與所述太陽能采集系統(tǒng)形成儲能循環(huán)管路，所述儲能循環(huán)管路上設(shè) 有儲能罐，儲能介質(zhì)吸收所述熱能并沿所述儲能循環(huán)管路流動；
[0010] 供暖系統(tǒng)，其具有熱儲存箱和散熱設(shè)備，所述熱儲存箱和散熱設(shè)備經(jīng)由供暖循環(huán) 管路相連，所述儲能循環(huán)管路貫通穿過所述熱儲存箱，用以加熱所述熱儲存箱內(nèi)的供暖介 質(zhì)；
[0011] 其中，所述儲能罐和所述熱儲存箱的外表面均設(shè)有一保溫層，所述保溫層包括如 下重量份材料:75~85份的聚氨酯、15~20份的ABS(丙烯腈-丁二烯苯丙烯接枝共聚物）、3 ~8份的起泡劑、8~10份的短纖維、4~6份的納米氧化鎂、5~8份的納米碳酸|丐以及3~5份 的納米氧化鈰；
[0012] 其中由聚氨酯制備得到的泡沫保溫材料具有絕熱效果好、質(zhì)量輕、比強度大等優(yōu) 良特性，同時還具有隔聲、防震、電絕緣、耐溶劑等特點，但也存在著耐高溫性能差、泡沫骨 架強度和韌性偏低、易老化等問題，丙烯腈-丁二烯苯丙烯接枝共聚物與聚氨酯的共混可顯 著提高保溫材料的韌性、耐老化性能和尺寸穩(wěn)定性，高剛性短纖維與高彈性的聚氨酯配合 使用可明顯改善保溫材料的力學性能，提高其抵抗形變的能力，此外，儲能介質(zhì)吸收熱能后 溫度可達200~600°C，聚氨酯保溫材料長期處于高溫環(huán)境下易變形，影響保溫層的保溫和 機械性能，納米氧化鎂、納米碳酸鈣以及納米氧化鈰可有效提高聚氨酯保溫層的耐熱形變 和阻燃性能，維持保溫層的隔熱持久性和穩(wěn)定性。
[0013] 優(yōu)選的是，其中，所述太陽能采集系統(tǒng)具有支架和連接于所述支架上的蝶式聚光 鏡，其中蝶式聚光鏡采用拋物面，可把分散的低能量密度聚集到鏡面的焦點處，從而獲得集 中的、具有高熱流密度的高品位能量。
[0014] 優(yōu)選的是，其中，所述支架由質(zhì)量輕、可塑性強和硬度高的鋁釔合金制備而成。
[0015] 優(yōu)選的是，其中，所述儲能循環(huán)管路和供暖循環(huán)管路的材質(zhì)選自不銹鋼、鋁、銅或 碳鋼的任意一種。
[0016] 優(yōu)選的是，其中，暴露于外界環(huán)境中的所述儲能循環(huán)管路和供暖循環(huán)管路的外層 均設(shè)置一層所述保溫層。
[0017] 優(yōu)選的是，其中，所述儲能介質(zhì)為導(dǎo)熱油，具有加熱均勻、節(jié)能和輸送方便的優(yōu)點。
[0018] 優(yōu)選的是，其中，所述導(dǎo)熱油選自氫化三聯(lián)苯、芐基甲苯或二芐基甲苯中的任意一 種，具有較好的熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和分散均一性。
[0019] 優(yōu)選的是，其中，所述供暖介質(zhì)選自溴化鑭超導(dǎo)液、溴化釤超導(dǎo)液、溴化釔超導(dǎo)液、 溴化鈰超導(dǎo)液、溴化鐠超導(dǎo)液和溴化銪的任意一種或幾種，其熱傳導(dǎo)效率高，達到25~35°C 即可開始進行溫度的快速傳遞并通過暖氣片表面向外輻射散熱，僅需數(shù)分鐘就可將暖氣片 加熱。
[0020] 優(yōu)選的是，其中，所述短纖維包括10~30wt %的玻璃纖維、20~40wt %的芳綸纖維 和40~55wt%的石棉纖維，三種纖維的加入可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，既可增強泡孔壁，提高保溫層 的抗壓、抗拉性，又可提高保溫層的耐霜凍、耐化學試劑尤其是耐高溫性能，提高保溫層的 持續(xù)保溫效果。
[0021] 優(yōu)選的是，其中，所述短纖維的長度為40~60mm，纖維的長度不能過長，否則易彼 此纏繞，不易分散于聚氨酯保溫材料中。
[0022]本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0023] (1)本發(fā)明采用蝶式聚光鏡將太陽能輻射匯聚起來，并轉(zhuǎn)化成熱能，其聚焦比高， 焦點溫度可達1500度；
[0024] (2)本發(fā)明的保溫層導(dǎo)熱系數(shù)小，穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的耐熱形變和阻燃性能，設(shè) 有此保溫層的儲罐的溫度損失在24h內(nèi)小于10% ;
[0025] (3)本發(fā)明設(shè)計合理，系統(tǒng)對太陽能的光熱利用效率高，保溫層的設(shè)計可保證系統(tǒng) 在寒冷冬季的安全運行以及意外停電情況下的防凍。
[0026] 本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本 發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明的一個實施例中太陽能采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明的另一個實施例中太陽能供暖系統(tǒng)的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文 字能夠據(jù)以實施。
[0030] 應(yīng)當理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術(shù)語并不配出一個或多 個其它元件或其組合的存在或添加。
[0031] 圖1~圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實現(xiàn)形式，其中包括:太陽能采集系統(tǒng)，其將分 散的太陽能輻射聚集起來并轉(zhuǎn)化成熱能；
[0032] 儲能系統(tǒng)，其與所述太陽能采集系統(tǒng)形成儲能循環(huán)管路，所述儲能循環(huán)管路上設(shè) 有儲能罐，儲能介質(zhì)導(dǎo)熱油吸收所述熱能并沿所述儲能循環(huán)管路流動；
[0033] 供暖系統(tǒng)，其具有熱儲存箱和散熱設(shè)備，所述熱儲存箱和散熱設(shè)備(諸如暖氣片） 經(jīng)由供暖循環(huán)管路相連，所述儲能循環(huán)管路貫通穿過所述熱儲存箱，高溫導(dǎo)熱油加熱儲存 箱內(nèi)的供暖介質(zhì)使其升溫后，回到導(dǎo)熱油箱，導(dǎo)熱油的余溫可利用中低溫發(fā)電機組滿足太 陽能系統(tǒng)的其他設(shè)備供電、照明或生活用電的需求。
[0034] 其中，所述儲能罐和所述熱儲存箱的外表面均設(shè)有一保溫層，所述保溫層包括如 下重量份材料:75~85份的聚氨酯、15~20份的丙烯腈-丁二烯苯丙烯接枝共聚物、3~8份 的起泡劑、8~10份的短纖維、4~6份的納米氧化鎂、5~8份的納米碳酸|丐以及3~5份的納 米氧化鋪。
[0035] 參照圖1，上述實例中所述太陽能采集系統(tǒng)具有支架1和連接于所述支架1上的蝶 式聚光鏡2,所述支架1由質(zhì)量輕、可塑性強和硬度高的鋁釔合金制備而成。
[0036] 上述實例中，所述儲能循環(huán)管路和供暖循環(huán)管路的材質(zhì)選自不銹鋼、鋁、銅或碳鋼 的任意一種，為減少導(dǎo)熱油和供暖介質(zhì)在循環(huán)過程中的熱量損失，暴露于外界環(huán)境中的所 述儲能循環(huán)管路和供暖循環(huán)管路的外層均設(shè)置一層所述保溫層。
[0037]上述實例中，所述導(dǎo)熱油選自氫化三聯(lián)苯、芐基甲苯或二芐基甲苯中的任意一種， 所述供暖介質(zhì)選自溴化鑭超導(dǎo)液、溴化釤超導(dǎo)液、溴化釔超導(dǎo)液、溴化鈰超導(dǎo)液、溴化鐠超 導(dǎo)液和溴化銪的任意一種或幾種。
[0038] 上述實例中，所述短纖維包括10~30wt%的玻璃纖維、20~40wt%的碳纖維和40 ~55wt %的石棉纖維，所述短纖維的長度為40~60mm。
[0039] 在另一實例中，保溫材料各具體組成及其相應(yīng)對比例的的性能參數(shù)如下表所示：
[0042] 其中，上表中保溫材料的性能測定均在常溫下進行測定。
[0043] 從上表可以看出：
[0044] 對比例1和實例1相比，可以看出短纖維和ABS(丙烯腈-丁二烯苯丙烯接枝共聚物） 的添加可有效提高保溫層的抗壓性能，泡沫骨架的加強也可在一定程度上提高保溫層的保 溫效果尤其是保溫持久性；
[0045] 對比例2和實例2相比，可以看出，短纖維僅選用單一的玻璃纖維，保溫層的耐高溫 性能降低，24h后對比例2儲罐內(nèi)介質(zhì)溫度的降低幅度明顯高于實例2;
[0046] 對比例3和實例3相比，可以看出納米粒子的添加了有效提高保溫層的抗壓性能及 隔熱持久性；
[0047] 對比例4和實例4相比，可以看出僅添加單一的納米氧化鎂，在8h時儲罐內(nèi)介質(zhì)的 溫度降低幅度和實例4差別不大，但在16h和24h時溫度發(fā)生了明顯的降低，保溫層的保溫持 久性和穩(wěn)定性降低。
[0048]這里說明的設(shè)備數(shù)量和處理規(guī)模是用來簡化本發(fā)明的說明的。對本發(fā)明的太陽能 供暖系統(tǒng)的應(yīng)用、修改和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0049]盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列 運用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地 實現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項】
1. 一種太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，包括： 太陽能采集系統(tǒng)，其將分散的太陽能輻射聚集起來并轉(zhuǎn)化成熱能； 儲能系統(tǒng)，其與所述太陽能采集系統(tǒng)形成儲能循環(huán)管路，所述儲能循環(huán)管路上設(shè)有儲 能罐，儲能介質(zhì)吸收所述熱能并沿所述儲能循環(huán)管路流動； 供暖系統(tǒng)，其具有熱儲存箱和散熱設(shè)備，所述熱儲存箱和散熱設(shè)備經(jīng)由供暖循環(huán)管路 相連，所述儲能循環(huán)管路貫通穿過所述熱儲存箱，用以加熱所述熱儲存箱內(nèi)的供暖介質(zhì)； 其中，所述儲能罐和所述熱儲存箱的外表面均設(shè)有一保溫層，所述保溫層包括如下重 量份材料:75~85份的聚氨酯、15~20份的ABS、3~8份的起泡劑、8~10份的短纖維、4~6份 的納米氧化鎂、5~8份的納米碳酸|丐以及3~5份的納米氧化鋪。2. 如權(quán)利要求1所述的太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能采集系統(tǒng)具有支架和 連接于所述支架上的蝶式聚光鏡。3. 如權(quán)利要求2所述的太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述支架由鋁釔合金制備而成。4. 如權(quán)利要求1所述的太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能循環(huán)管路和供暖循環(huán)管 路的材質(zhì)選自不銹鋼、鋁、銅或碳鋼的任意一種。5. 如權(quán)利要求1所述的太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，暴露于外界環(huán)境中的所述儲能循 環(huán)管路和供暖循環(huán)管路的外層均設(shè)置一層所述保溫層。6. 如權(quán)利要求1所述的太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能介質(zhì)為導(dǎo)熱油。7. 如權(quán)利要求6所述的太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)熱油選自氫化三聯(lián)苯、芐 基甲苯或二芐基甲苯中的任意一種。8. 如權(quán)利要求1所述的太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述供暖介質(zhì)選自溴化鑭超導(dǎo) 液、溴化釤超導(dǎo)液、溴化釔超導(dǎo)液、溴化鈰超導(dǎo)液、溴化鐠超導(dǎo)液和溴化銪的任意一種或幾 種。9. 如權(quán)利要求1所述的太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述短纖維包括10~30wt %的玻 璃纖維、20~40wt%的碳纖維和40~55wt%的石棉纖維。10. 如權(quán)利要求1所述的太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述短纖維的長度為40~60mm。
【文檔編號】F24D3/00GK106091424SQ201610426131
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】王夢圓, 豐俊
【申請人】內(nèi)蒙古旭力恒新能源開發(fā)有限公司