聚能式戶外集群太陽能制熱裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)為一種聚能式戶外集群太陽能制熱裝置，屬太陽能真空超導(dǎo)傳熱技術(shù)新領(lǐng)域。該裝置包括由支座支撐的儲(chǔ)熱罐和與儲(chǔ)熱罐密封連通的聚能式真空反應(yīng)釜以及置于聚能式真空反應(yīng)釜聚焦處的聚光鏡和控制聚光鏡隨太陽同步運(yùn)動(dòng)的定日調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中儲(chǔ)熱罐頂部連接溢流管和安全閥，中部連接補(bǔ)水閥、回水閥，下部連接用于采暖、洗浴、飲水、發(fā)電、制冷一機(jī)多用的供熱閥。該裝置具有熱效率高，全天候供熱的優(yōu)點(diǎn)，適用于城鄉(xiāng)單元樓、居民小區(qū)、自然村、廠礦、別墅、兵營等集中供熱的一機(jī)多用場所。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)為一種聚能式戶外集群太陽能制熱裝置，屬太陽能真空超導(dǎo)傳熱技術(shù)新領(lǐng)域。技術(shù)背景2010年12月192個(gè)國家的環(huán)境部長和其他官員在丹麥哥本哈根召開聯(lián)合國全球氣候大會(huì)之后，在全球掀起了低碳經(jīng)濟(jì)風(fēng)暴。風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮埽绕涫翘柲艿难芯块_發(fā)面臨前所未有的機(jī)遇。資料顯示太陽直徑139. 3X 104km，是地球直徑的109倍，質(zhì)量I.989X 103°kg，為地球質(zhì)量的33 X IO4倍。太陽中心區(qū)不停地進(jìn)行熱核反應(yīng) ，其核心溫度156X 105°C，表面溫度5800°C，并每秒鐘向宇宙空間輻射約3. 83 X IO26J/s的能量，雖然日地平均距離15 X 107km，但地球表面仍能接收到其中22億分之一的輻射能量，僅此22億分之一，就相當(dāng)于太陽每年無償饋送給地球I億座100億度的核電廠。正是由于太陽輻射到地球的光和熱，才有了地球萬物的休養(yǎng)生息，才有了人類的智慧和文明。因此，積極開發(fā)和利用太陽能，較之地球上各種生物加化石能源的總和，太陽能是取之不盡，用之不竭的可再生清潔能源。我國幅員遼闊，地處陽光充沛的亞熱帶地區(qū)，陸地面積每年接收的太陽輻射總量在3. 3 X IO3 8. 4X 106kJ/m2a之間，相當(dāng)于2. 4X IO4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。全國總面積2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)，日照在5X106kJ/m2a以上。著名美國華裔科學(xué)家朱棣文博士經(jīng)論證后說“即使全用太陽能發(fā)電來滿足全球能源需求，所需的面積也不過才占全部海洋面積2. 3%或全部沙漠的51. 4%。如此豐富的太陽能資源，對(duì)開發(fā)利用太陽能提供了得天獨(dú)厚的物質(zhì)條件。人類對(duì)太陽能的開發(fā)利用由來已久，采用冷、熱水密度差自然循環(huán)換熱的玻璃真空管太陽能熱水器廣泛應(yīng)用于居室采暖、洗浴，是迄今為止開發(fā)利用最成功，應(yīng)用范圍最廣的太陽能產(chǎn)品。但該種換熱方式雖然較好地利用了太陽的輻射能量，但存在需要戶外或樓頂安裝空間，受到樓層多用戶的限制；另外由于太陽能能流密度低，制熱效率低，單臺(tái)太陽能熱水器無法滿足洗浴、采暖、飲用的多種需求，且不能實(shí)現(xiàn)全天候連續(xù)供熱。光伏發(fā)電規(guī)模越來越大，但由于占地面積大，耗材多，成本居高不下，難以形成更大的商業(yè)規(guī)模。自上世紀(jì)以來，太陽能碟式、槽式、塔式熱發(fā)電方興未艾，但同樣受到發(fā)電成本的制約。影響太陽能熱發(fā)電技術(shù)的制約瓶頸一是太陽能能流密度低，需要大面積光學(xué)反射裝置和接收裝置；二是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率低，年太陽能凈發(fā)電效率不超過15% ；三是太陽能供應(yīng)不連續(xù)、不穩(wěn)定。上述三點(diǎn)制約都需要在系統(tǒng)中增加龐大的聚能、接受、蓄熱裝置和管路系統(tǒng)，導(dǎo)致太陽能熱發(fā)電投資成本是天然氣電站投資成本的7倍。在兩者價(jià)格體系相差懸殊的情況下，太陽能熱發(fā)電技術(shù)難以沖破利益的誘惑，形成商業(yè)化開發(fā)規(guī)模。因此，只有攻克低成本高效聚能和熱電轉(zhuǎn)化的技術(shù)瓶頸，才能加快太陽能熱發(fā)電的商業(yè)化發(fā)展。上述制約因素影響了太陽能制熱裝置的普及和推廣，家家戶戶都分散安裝太陽能熱水器又極大地浪費(fèi)了資源和空間，亟待開發(fā)一種聚能式戶外集群太陽能制熱裝置，解決人們的采暖、洗浴、飲用、發(fā)電、制冷的需求，開創(chuàng)太陽能利用的里程碑。近年來，一項(xiàng)“死亡射線”試驗(yàn)引起社會(huì)和太陽能研究人員廣泛關(guān)注。美國19歲少年Eric Jacqmain在普通42英寸衛(wèi)星信號(hào)接收盤上黏滿5800多塊小玻璃鏡面，其焦點(diǎn)溫度可達(dá)3000-360(TC，該溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出自然界中常見的大部分物體的熔點(diǎn)，足以熔化鋼鐵、煮沸水泥、瞬間摧毀任何有機(jī)材料，被稱為“死亡射線”。進(jìn)一步研究表明一個(gè)直徑lm，面積O. 78m2，溫度在2000°C左右的太陽能聚能光斑，其光熱發(fā)電量可供2萬戶人家使用I年。上述太能能技術(shù)和產(chǎn)品的工業(yè)性開發(fā)及“聚能光斑”理論和“死亡射線”試驗(yàn)，為標(biāo)新立異，研發(fā)更具創(chuàng)新性和實(shí)用性的太陽能技術(shù)產(chǎn)品奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。·
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是設(shè)計(jì)一種聚能式戶外集群太陽能制熱裝置，取代安裝高度分散的太陽能熱水器，變分散采暖為集中供熱，實(shí)現(xiàn)洗浴、采暖、飲用、發(fā)電、制冷一機(jī)多用，最大限度地減少資源浪費(fèi)，方便維護(hù)管理，以規(guī)模化節(jié)約能源、降低成本、綠色環(huán)保，便于在城鄉(xiāng)居民和邊遠(yuǎn)山區(qū)廣泛推廣普及，開創(chuàng)太陽能真空超導(dǎo)傳熱技術(shù)里程碑。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)設(shè)計(jì)思路改常規(guī)的分散小規(guī)模為聚能規(guī)模化，利用碟式、槽式、菲涅耳高倍聚光鏡群焦共聚，產(chǎn)生熾熱光斑，加之真空超導(dǎo)傳熱技術(shù)高效換熱，與常規(guī)玻璃真空管太陽能熱水器利用冷熱水的密度差自然循環(huán)換熱制熱效率跨躍式提高上百倍。一是在正常光照條件下，裝置即啟動(dòng)真空管內(nèi)的超導(dǎo)介質(zhì)，在真空無熱阻條件下，急劇汽化的超導(dǎo)介質(zhì)以1000倍于銅的傳熱速度快速與儲(chǔ)熱罐內(nèi)的冷水換熱，實(shí)現(xiàn)一次常規(guī)加溫；二是高倍聚光鏡超千度的聚能光斑，直接炙烤真空管內(nèi)超導(dǎo)介質(zhì)，誘發(fā)超導(dǎo)介質(zhì)發(fā)生高能理化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)二次超常規(guī)加溫，與儲(chǔ)熱罐內(nèi)的加溫水極速換熱；三是無日照天候，預(yù)置在真空管內(nèi)的電熱棒以較小的功率，啟動(dòng)超導(dǎo)介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)全天候連續(xù)供熱。本技術(shù)的技術(shù)解決方案是本技術(shù)所述的聚能式戶外集群太陽能制熱裝置包括由支座支撐的儲(chǔ)熱罐(I)和與儲(chǔ)熱罐(I)密封連通的聚能式真空反應(yīng)釜以及置于聚能式真空反應(yīng)釜聚焦處的聚光鏡和控制聚光鏡隨太陽同步運(yùn)動(dòng)的定日調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17)，其中儲(chǔ)熱罐(I)頂部連接溢流管(2)和安全閥(6)，中部連接回水閥(3)、補(bǔ)水閥(4)，下部連接用于采暖、洗浴、飲水、發(fā)電、制冷一機(jī)多用的供熱閥(5)。所述的與儲(chǔ)熱罐⑴密封連通的聚能式真空反應(yīng)釜受熱部位為內(nèi)置電熱棒(11)的管式真空聚能反應(yīng)釜(9)和球形真空聚能反應(yīng)釜(10)，其上密封焊接真空管束(7)和真空管排(8)，真空管束(7)和真空管排(8)的另一端按高低層次放射狀密封連通于儲(chǔ)熱罐(I)內(nèi)，真空管束(7)和真空管排(8)其中一根單管上焊接向反應(yīng)釜內(nèi)充裝超導(dǎo)介質(zhì)(12)的抽氣充液閥，供熱管線從反應(yīng)釜中間通過。所述的置于聚能式真空反應(yīng)釜聚焦處的聚光鏡為高倍聚光鏡，其結(jié)構(gòu)形式為多鏡群焦共聚組合式，其中在管式真空聚能反應(yīng)釜(9)受陽面腹背雙向組合式設(shè)置雙焦共聚線型菲涅爾聚光鏡(13)和槽式聚光鏡(14);在球形真空聚能反應(yīng)釜(10)周邊三維組合式設(shè)置群焦共聚直射點(diǎn)聚焦菲涅耳聚光鏡群(16)和碟式聚光鏡群(15);在支座豎向受陽面設(shè)置柱形拋物面槽式聚光鏡。所述的控制聚光鏡隨太陽同步運(yùn)動(dòng)的定日調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17)包括微型電機(jī)及減速器、聚光鏡萬向轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)、沿供熱管線中心柱聚焦半徑的圓形軌道、定日傳感器和由定日傳感器信號(hào)同步指令運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的微機(jī)控制器。所述的聚能式戶外集群太陽能制熱裝置結(jié)構(gòu)形式至少為以下六種類型之一第一種為適于樓頂安裝的臥式長筒形三組或多組聚能式真空反應(yīng)釜全能組合式結(jié)構(gòu)，其儲(chǔ)熱罐(I)橫向中部設(shè)置管式真空聚能反應(yīng)釜(9)，該反應(yīng)釜受熱部位聚焦處腹背雙向設(shè)置由陽光直射和反射雙焦共聚制熱的線型菲涅爾聚光鏡(13)和槽式聚光鏡(14)；儲(chǔ)熱罐(I)兩端對(duì)稱設(shè)置球形真空聚能反應(yīng)釜(10)，供熱管線從兩球形真空聚能反應(yīng)釜(10)中間通過匯流外供，該反應(yīng)釜受熱部位聚焦處周邊設(shè)置由陽光直射和反射三維群焦共 聚制熱的直射點(diǎn)聚焦菲涅耳聚光鏡群(16)和碟式聚光鏡群(15)；第二種為在第一種的基礎(chǔ)上，簡化其兩端的球形真空聚能反應(yīng)釜(10)和中部管式真空聚能反本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種聚能式戶外集群太陽能制熱裝置，其特征在于：該裝置包括由支座支撐的儲(chǔ)熱罐(1)和與儲(chǔ)熱罐(1)密封連通的聚能式真空反應(yīng)釜以及置于聚能式真空反應(yīng)釜聚焦處的聚光鏡和控制聚光鏡隨太陽同步運(yùn)動(dòng)的定日調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17)，其中儲(chǔ)熱罐(1)頂部連接溢流管(2)和安全閥(6)，中部連接回水閥(3)、補(bǔ)水閥(4)，下部連接用于采暖、洗浴、飲水、發(fā)電、制冷一機(jī)多用的供熱閥(5)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王剛，王建武，王穎，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：王剛，王建武，王穎，
類型：實(shí)用新型
國別省市：