专利名称：一种太阳能储能式冷热电联供装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能家用电器领域，尤其是一种太阳能储能式冷 热电联供装置二、背景技术现在市场常见的太阳能装置均为平板型真空集热管式热水器，仅 能在晴天把光能变为热能供洗澡、做饭、烧水用热水。因为阳光密度较低，水温一般只有60 摄氏度左右，不能满足饮水、蒸、煮等民生更广泛的需要。能跟踪太阳或固定平板型光电产 生装置，根据目前每瓦近30元硅光电池价格估算，一个35千瓦的太阳能光电装至少需要10 多万元，太过昂贵，一般人家望而生畏。三、发明内容本实用新型的目的是提供产水温度高到开水可饮用水平；发电效 率可提高7. 5倍左右的一种太阳能储能式冷热电联供装置，它克服现有太阳能产品热水温 度相对低；发电价格高；应用范围小等缺点，本实用新型的目的是这样实现的它是由它由 散热光电阻件、组合槽型抛物柱面、上平面反射镜、下平面反射镜、开关和倒U多通弯管6大 部分组成的采能器；连接自来水的高位水箱；并联咖啡开关；比高位水箱最高水位稍高的 倒U多通弯管；储热器；热量测控机连接而成；光电组件；蓄电池组件；逆变器组件；用电计 量控制组件共同组成留做自用或分配给以外用户的太阳能电能产供装置；蓄电池输出与半 导体或压缩机制冷组件，储冷器及冷能计量配给共同组成冷能产、储、供装置；地下三个储 热储冷箱设计成双层封闭，最外层环抱的是隔热材料，内表层涂以防腐层(喷塑或搪瓷) 的金属箱。组合槽型抛物柱面是半收集角等于23. 5度东西稍坡放置的槽型组合抛物柱型 镀银或抛光铝采光曲面；上平面反射镜、下平面反射镜分别与组合槽型抛物柱面平行紧连 接放置，且上下宽度和东西长度都分别与组合槽型抛物柱面总宽和长度完全相等；光电组 件放置在组合槽型抛物柱面小焦面上由吸热管及其附着在方管向阳面上偏下部分；开关两 边分别连接光电组件和U形底稍高于高位水箱最高水位的咖啡开关，倒U多通弯管上底有 细管连接大气；倒U多通弯管上端开口连大气下端多口并接连储热箱。发明效果本实用新型能以比较便宜的价格由大自然中高效获取清洁的电能.热 能和冷能。可以自成一体在全国各大火车站.汽车站建立夏天加冷能、冬天加热能、一年 四季可把多余电能并网送出的附加充能站。也可以和各种规格饭店、宾馆、居民小区、规划 中的新型农村乡镇等结合为我国绝大多数安装本专利产品的居民不但享受到廉价提供冷、 热及电能，而且还可以利用相关电器进行蒸、煮、煎、炸、炖等食品加工。这不但意味着减少 我国对矿物燃料电力能源的依赖，因为矿物燃料发电厂和使用矿物燃料的千家万户是温室 气体主要来源之一。是导致温室效应的重要原因。而且也意味减少矿物燃料产生有害气 体如N0. SO等的排放，这非常有利于保护耕地、森林、水域、大气等人类赖以生存的环境， 从而也保护了人类自己的健康。以一个仅有20平米口径的小型本专利产品为例，按郑州地 区年晴天为200天，每个晴天8小时，每个平米1千瓦计算，每年可获得冷、热、电总计为 200*20*1*8 = 32000千瓦时即3. 2万度电，也即收益1. 6万元，只用几年即可收回全部投 资。
图1是本专利外形布置图图2是本专利槽形聚光反射面IAJ ；吸收组件IGD ；咖啡开关IKK 一个部分横向视图；图3是本实用新型光电逆变及电源控制图图4是本实用新型冷热联供的原理图图5是本专利工作原理方框图图1中1AJ是具有半收集角等于23. 5度东西稍坡放置的槽型组合抛物柱型镀银 或抛光铝采光曲面。1FS. IFX分别是与IAJ平行紧连接放置，且上下宽度和东西长度都分别与IAJ总宽 和长度完全相等的两个平面反射镜组件。IOT是放置在IAJ小焦面上由吸热管及其附着在方管向阳面上偏下部分硅光电池 组组成的组件。IKK是两边分别连接IOT和倒U形底稍高于9SX最高水位的ISG的咖啡开关，由直 径为D的比重稍大于水的球和周围与粘接在球下管壁上的中心穿有比球径稍小孔的仅让 沸水单向向上冲过U型底自动流入储热箱IOCR中，因为倒U上底有细管连接大气，所以避 免虹吸现象的产生。IffK是上端开口连大气下端多口并接连储热箱的倒U多通器。ICN-—完成太阳光采集、汇聚、能量转换并1AJ、1FS、1⑶、1FX、IKK、IffK等6大部分 组成的采能器。2XD-—储存电能的蓄电池。3ZL—由电致温差的半导体组件或压缩机组成，当Kl由蓄电池供电时半导体制 冷，优点是冬季在环温有利工况下省去逆变所降的效率；其它季节在效率较高时可选用由 逆变器供电的压缩机制冷。类似分体空调室外机，对制冷块和压缩机都能配合使用。4TG—特高温储热箱，由搪瓷双层真空隔热桶，置于周围有低价隔热层的地下室 内，温度在105-150摄氏度间。5NB-—把2XD蓄电池12/24伏直流电能逆变成220V交流市电。6DK—供电计量接口，可供本身和用户廉价使用，也可为公用电网低价输电。7RK—类似汽车加油站中以体积为单位的机柜；而本供热计量接口是以开水的 温度质量计算出的能量为单位的机柜。8LK—供冷计量接口，与上基本相同，只是冷能是以入回温差及不冻循环液流量 计算的冷能计量的。9SX—用作水箱和小于沸腾温度的最后余热回收的储热箱用。10CR--放在地下室类似冷库内由双层真空特殊加工成型铝塑圆柱桶，桶围与地 下室壁间有很厚低价隔热层。IlCL一一外壳同上，不同之处是内部有储能取能盘管及公用肋片组成的主机芯。12ZK—真空抽机。以保持三个双层桶层间真空度的抽真空组件。13TK—以特高温液体介质(如食油)为能量载体的特高温能量的计量和配送接□。14DW—温差制电组件。它利用7RK和8LK输出的温差在无阳光的白天或夜里取 代阳光蓄电变为温差制电，通过6DK供用户使用，当用户停止使用，温差制电即刻停止。电源组件CZ1-—市电电源插座；FXl-—保险丝 Bl-—变压器
4D1-D4—桥式整流晶体二极管 Cl. C2—滤波电容储水箱水控制电路W1—调压电位器 BG1、2—晶体三极管Jl—水位控制 继电器 D5—BGl. 2保护晶体二极管 Rl、LEDl-显示Jl是否工作的降压电阻、发光
二极管市电或太阳光电切换电路及自动逆变器电路J2--继电器，晴天有光电，蓄电池 2XD有充电电流，J2工作，系统自动切换到自发电状态，否则为市电状态；5NB—输入输出 均受J2控制的逆变器。水位显示报警电路IC1. IC2-—2*2003，两个达林顿放大器；Rl_7 ；R14-21—输入 降压电阻；CZ1-8、CZ8-14-—探头座；R8-13、R22-28-—2*6LED—发光二极管及其降压电 阻。受控部件FA1—在9SX中水位低于B点时；断开Jl自保，接通自来水的电磁阀； BNl. 2. 3. 4. 5—分别受加热7RK ；加冷8LK ；4TK ； JWK (冬季储能；平常一般晴天补充冷能) 管道泵；YSl—压缩机 STl—三通阀冬季节接通LY1，非冬季节接通LY2 ；LYl—空气 冷凝盘管 LY2—水冷凝盘管 GL—干燥过滤器 PF—膨胀阀 ZFl—水蒸 发器ZL--制冷块 DK--冬季开关 DJ---继电器图2是图1中1AJ、1⑶、IKK横向剖面图；图中DA和CB为互相对称的两段抛物 线，在侧抛物线CB的轴为AX，焦点位于A点，轴AX与阴影线DB平行，收集器主光轴与两条 阴影线角均为半收集角，反映聚光器IAJ对阳光会聚能力的聚光比C=采光面积A/吸收面 积AE = 1/半收集角正弦SINB，当根据目前GPS测知当地地理纬度F ；采光面EFGH作为北 屋部分屋顶采光面倾角A = F ；参照张嵩英等“太阳能热水器”一书中的有关章节可以得到 在采光面半收集角采用地球赤道平面和黄道平面夹角23度27分时，可实现一年四季在采 光面完全不动情况下聚光比C = 2. 513即在吸收面IOT上光通量提高2. 5倍多；又在我们 适当选取两个平面反射镜1FS、IFX的相关参数后，吸收面光通量有望提高7倍多，这是能够 提高采热温度达到沸腾且又减低电价的重要理论设计依据。参照图3结合图1 由变压器Bi、晶体二极管D1、D2、D3、D4及电容Cl等组成的桥 式整流滤波成直流12V供给由9SX中由电位器W1、水位探测器A、B、C;晶体三极管BG1、BG2、 电阻Rl、发光二极管LED1、保护二极管D5、继电器Jl等元器件组成的达林顿水位控制器，控 制与连接自来水的管道相通电磁阀FAl的通断使高位水箱9SX的水位始终保持在C点以下 B点以上——》与9SX下部连接的管道并联连接的N个如图2所示的咖啡开关IKK——》再 分别通过相应的吸热器管道N个IGD及其连接的具有稍高于9SX最高水平的U形弯汇管进 入到上端开口而下端连接储热器IOCR管道——》储热器IOCR其下端通过管道连接热水分 配计量控制组件7RK等共同组成本专利热量制分支路；通过本回路自来水不断的一年四季 晴天中在经上下反射面IFSUFX反射进入EFGH多个组合槽型抛物拄面聚焦在多个由光电 池和吸热管组成吸热组件1DG，由于相应每户东西宽度EH设定为8米，由组合抛物面和上 下反射面共同组成的太阳光吸收口径宽为2. 5米，则口径面积为2. 5*8 = 20平米；晴天时 产生的热电总能量按每年200天晴天；每天8小时计算按每平米1千瓦年产总能量(包 括热能、冷能及电能)为=Q(kw) = 20*200*8 = 32000千瓦时，折算成电能；相当于3. 2万 度电，经济收益估算为1.6元。在如上U型管路中，只有太阳光足够强时，1⑶中水温才能沸 腾——》单向咖啡开关IKK才能工作——》9SX中水才能不断变成开水流入IOCR中进行存储；而在应用时才可通过7RK计量后送出。应当特别指出的是由于光电池仅贴在IGD的 前半部分，所以光电池温度应远低于水沸腾温度100摄氏度。这也满足了光电池的散热要 求。参照图4结合图1、图3 由室外机3ZL中的压缩机YSl三通阀ST1/3 冬季时回路 中充的高效环保制冷剂ZCI-10通过ST1、3/1连接本机由风机盘管组成的冷凝器LY2、干燥 过滤器GL1、膨胀阀PF1、储冷箱IlCL中的蒸发器ZF1、室外机中压缩机旁的储液器CY1、压 缩机YSl吸气口进入压缩机完成一个制冷循环；如此往复使在开机的时间内非常高效的完 成储冷；又因为IlCL保温性能特好，所以除去补充对用户加冷损耗外自身损耗很少，只要 在其它季节如春、夏、秋STl的3/1连接即可此时9SX中的冷凝器LYl代替LY2 ；以下通过 与上完全相同的回路GL1、PFU ZFU CYU YSl完成冷量补充。应当说明的是，在晴天由聚 光器IYG产生电能达到要求时由蓄电池2XD及逆变器5NB自动供给制冷组件3ZL电源；否 则自动换为市电供电。冬季晴白天蓄电池2XD经温控开关连接带动制冷块ZL，同时上板制 热回路由BN4带动ZL上板中热量由LY2散入空气中。而BN5带动ZL下板管路中的冷能经 蒸发器ZFl被吸收，储存在IlCL中。用户可以通过配送冷能的计量控制接口 8LK方便的使 用这些冷能。如上由蒸发器ZFl产生储存在储冷箱IlCL中的冷能温度达零下20多度冷冰，其 与ZFl盘管相间的管道GD2、输冷泵BN2、冷能计量控制柜8LK出管接头C;用户受冷负载YH、 8LK回液接头H、8LK中陶氏载冷液箱TY下段管道进入⑶入口。由于BN2的受控工作冷能 不断传给用户，满足要求时停止。参照图3结合图1、图4 当晴天蓄电池有电J2工作J2_4断开市电插头市电； J2-1接通逆变器5NB，除本身用电外对外可以有表计量或插卡控制的计控插座6DK。五具体实施方式
在图1、图2、图3、图4和图5中，本实用新型是由散热光电阻 件IOT ；组合槽型抛物柱面IAJ ；上下平面反射镜IFS及IFX等光电阻件；连接自来水的高 位水箱9SX ；N个并联咖啡开关IKK ；N个比9SX最高水位稍高的倒U多通弯管IWK ；储热器 IOCR ；热量测控机7RK等部分连接而成；光电组件IOT ；蓄电池组件2XD ；逆变器组件5NB ； 用电计量控制组件6DK等共同组成留做自用或分配给以外用户的太阳能电能产供装置；蓄 电池2XD输出与半导体或压缩机制冷组件3ZL，储冷器IlCL及冷能计量配给8LK等共同组 成冷能产、储、供装置；地下三个储热储冷箱10CR、4TG、11CL设计成双层封闭，最外层环抱 的是隔热材料，内表层涂以防腐层(喷塑或搪瓷)的金属箱。组合槽型抛物柱面是半收集 角等于23. 5度东西稍坡放置的槽型组合抛物柱型镀银或抛光铝采光曲面；上平面反射镜、 下平面反射镜分别与组合槽型抛物柱面平行紧连接放置，且上下宽度和东西长度都分别 与组合槽型抛物柱面总宽和长度完全相等；光电组件放置在组合槽型抛物柱面小焦面上由 吸热管及其附着在方管向阳面上偏下部分；开关两边分别连接光电组件和U形底稍高于高 位水箱最高水位的咖啡开关，倒U多通弯管上底有细管连接大气；倒U多通弯管上端开口连 大气下端多口并接连储热箱。在图1中1AJ是半收集角等于23. 5度东西稍坡放置的槽型组合抛物柱型镀银或 抛光铝采光曲面。1FS. IFX分别与IAJ平行紧连接放置，且上下宽度和东西长度都分别与IAJ总宽和 长度完全相等。[0042]IOT放置在IAJ小焦面上由吸热管及其附着在方管向阳面上偏下部分。IKK两边分别连接IOT和倒U多通弯管底稍高于9SX最高水位的ISG的咖啡开关， 倒U多通弯管倒上底有细管连接大气。IffK上端开口连大气下端多口并接连储热箱。在ICN太阳光采集、汇聚、能量转换器上连接认、明5、10)、明乂、11 、111(等6大部
分组成的采能器。3ZL由电致温差的半导体组件或压缩机组成，对制冷块和压缩机都能配合使用。IOCR放在地下室由双层真空特殊加工成型铝塑圆柱桶，桶围与地下室壁间有很厚 低价隔热层。IlCL外壳是双层真空特殊加工成型铝塑圆柱桶，内部有储能取能盘管及公用肋 片组成的主机芯。13TK以特高温液体介质(如食油)为能量载体。14WD是温差制电组件。电源组件包括CZl-—市电电源插座、FXl-—保险丝、Bl-—变压器D1-D4-—桥式 整流晶体二极管、Cl. C2---滤波电容。储水箱水控制电路包括Wl--调压电位器、BG1、2—晶体三极管Jl-水位控制 继电器、D5—BG1、2保护晶体二极管、R1、LED1-显示Jl是否工作的降压电阻.发光二极管。市电或太阳光电切换电路及自动逆变器电路包括J2—继电器、蓄电池2XD、J2、 5NB。水位显示报警电路包括ICl、IC2-—2*2003、两个达林顿放大器、Rl_7、 R14-21—输入降压电阻、CZ1-8、CZ8-14-—探头座、RS_13、R22_28-—2*6LED—发光二极管 及其降压电阻。受控部件包括FAl-—9SX、Jl、Bm、2、3、4、5、7RK、8LK、4TK、JWK 管道泵；YSl-—压 缩机、STl---三通阀、LYl、LY2、LYl-—空气冷凝盘管、LY2-—水冷凝盘管、GL-—干燥过滤 器、PF-膨胀阀、ZF1--水蒸发器、ZL-制冷块、DK-冬季开关、DJ-继电器。图2是图1中1AJ、1⑶、IKK横向剖面图；图中DA和CB为互相对称的两段抛物线， 左侧抛物线CB的轴为AX，焦点位于A点，轴AX与阴影线DB平行，收集器主光轴与两条阴 影线角均为半收集角，反映聚光器IAJ对阳光会聚能力的聚光比C=采光面积A/吸收面积 AE = 1/半收集角正弦SINB。参照图3结合图1 由变压器Bi、晶体二极管Dl、D2、D3、D4及电容Cl等组成的 桥式整流滤波成直流12V供给由9SX中由电位器W1、水位探测器A、B、C ；晶体三极管BG1、 BG2、电阻R1、发光二极管LED1、保护二极管D5、继电器Jl等元器件组成的达林顿水位控制 器；储热器IOCR其下端通过管道连接热水分配计量控制组件7RK等共同组成热量制分支路。参照图4结合图1、图3 室外机3ZL中的压缩机YS1、三通阀ST1/3 冬季时回路中 充的高效环保制冷剂ZCI-10通过STl. 3/1连接本机由风机盘管组成的冷凝器LY2、干燥过 滤器GL1、膨胀阀PF1、储冷箱IlCL中的蒸发器ZF1、室外机中压缩机旁的储液器CY1、压缩 机YSl吸气口进入压缩机完成一个制冷循环。
7[0059]蓄电池2XD经温控开关连接带动制冷块ZL，同时上板制热回路由BN4带动ZL上板 中热量由LY2散入空气中。温差制电组件14分别与逆变器5、机柜7和供冷计量接口 8连接。
权利要求一种太阳能储能式冷热电联供装置，它由散热光电阻件、组合槽型抛物柱面、上平面反射镜、下平面反射镜、开关和倒U多通弯管6大部分组成的采能器；光电阻件、连接自来水的高位水箱；并联咖啡开关；比高位水箱最高水位稍高的倒U多通弯管；储热箱和热量测控机连接而成；其特征是光电组件、蓄电池组件、逆变器组件、用电计量控制组件共同组成留做自用或分配给以外用户的太阳能电能产供装置；蓄电池输出与半导体或压缩机制冷组件、储冷器及冷能计量配给件共同组成冷能产、储、供装置；地下储热箱、特高温储热箱、储冷箱设计成双层封闭，最外层环抱的是隔热材料，内表层涂以防腐层的金属箱；组合槽型抛物柱面是半收集角等于23.5度东西稍坡放置的槽型组合抛物柱型镀银或抛光铝采光曲面；上平面反射镜、下平面反射镜分别与组合槽型抛物柱面平行紧连接放置，且上下宽度和东西长度都分别与组合槽型抛物柱面总宽和长度完全相等；光电组件放置在组合槽型抛物柱面小焦面上由吸热管及其附着在方管向阳面上偏下部分；开关两边分别连接光电组件和U形底稍高于高位水箱最高水位的咖啡开关；倒U多通弯管上底有细管连接大气；倒U多通弯管上端开口连大气下端多口并接连储热箱。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能储能式冷热电联供装置，其特征是制冷组件由 电致温差的半导体组件或压缩机组成。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能储能式冷热电联供装置，其特征是储热箱放在 地下室由双层真空加工成型铝塑圆柱桶，桶围与地下室壁间有隔热层；储冷水箱外壳是双 层真空加工成型铝塑圆柱桶，内部有储能取能盘管及公用肋片组成的主机芯。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能储能式冷热电联供装置，其特征是由变压器 (Bi)、晶体二极管(D1、D2、D3、D4)、变压器(Bi)、晶体二极管(Dl、D2、D3、D4)及电容(Cl) 组成的桥式整流滤波成直流供给由高位水箱中由电位器、水位探测器；晶体三极管、电阻、 发光二极管、保护二极管和继电器组成的达林顿水位控制器；储热箱其下端通过管道连接 热水分配计量控制组件共同组成热量制分支路。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能储能式冷热电联供装置，其特征是蓄电池经温 控开关连接带动制冷块，同时上板制热回路由输冷泵带动制冷块上板中热量由水冷凝盘管 散入空气中。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能储能式冷热电联供装置，其特征是温差制电组 件分别与逆变器、机柜和供冷计量接口连接。
专利摘要一种太阳能储能式冷热电联供装置是一种新型节能环保电器设备，它由散热光电阻件、组合槽型抛物柱面、上平面反射镜、下平面反射镜、开关和倒U多通弯管6大部分组成的采能器；光电阻件、连接自来水的高位水箱；并联咖啡开关；比高位水箱最高水位稍高的倒U多通弯管；储热箱和热量测控机连接而成；本实用新型能以比较便宜的价格由大自然中高效获取清洁的电能、热能和冷能。
文档编号F25B27/00GK201652840SQ20092022388
公开日2010年11月24日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者周子末, 孟宪军, 董国仓, 董耀祥 申请人:董耀祥