高效集热太阳能转换器的制造方法
【专利摘要】为了克服在实际应用中出现难以克服的问题，根据太阳能发展状况，研发一种高效集热太阳能转换器，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是利用太阳光能直接转换为热空气能的一项新型发明，开拓太阳光能源的第三种应用模式。发明的目的不仅能弥补现有太阳能能源的缺点，还将开发太阳能技术潜在的市场，使太阳能科技水平向更先进的方向前进，从而使太阳能能源不再依靠于光伏板技术支撑，替代了传统高科技，推动了太阳能能源商业利益的最大化。
【专利说明】高效集热太阳能转换器
[0001]【技术领域】:本实用发明专利涉及一种高效集热太阳能转换器，所属【技术领域】是太阳能新能源
【背景技术】
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[0002]2007年I月26日，联合国环境规划署举行的联合国气候变化大会上宣布，中国太阳能产业规模占世界55%，位居世界第一。我国成为全球太阳能技术应用和生产第一大国，且拥有完全自主知识产权，技术居国际领先水平。这种迹象表明，我国正在向太阳能时代迈进。
[0003]在全球能源形势紧张、全球气候变暖严重威胁经济发展的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展及在今后的的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、持续、稳定及安全等显著优势，成为当今关注重点。
[0004]在可再生资源产业的发展中，太阳能的利用转换技术无疑是最为成熟的。近年来，北京大气污染严重，雾霾天多，推进太阳能的利用转换技术，降低空气中细颗粒物(PM2.5)含量，推广应用太阳能转换技术是减少煤炭能源消耗、保护环境、实现可持续发展的最佳措施。在城镇推广应用太阳能热水系统，可以替代燃煤、燃气和电热水系统，有效减少常规化煤炭能源消耗；在农村地区推广应用太阳能热水系统，可以替代秸杆、薪柴等生物燃料，改善农村生活条件，提高农民生活水平。
[0005]目前，太阳能主要在三个方面得到了应用，首先是太阳能直接加热，比如太阳能热水器，太阳灶等，利用太阳的热效应。其次就是太阳能发电，有几种模式，一种是通过反射镜整列把阳光汇聚到一点，产生高温，再将热能转化成电能，另一种是利用多晶硅太阳能板把光能直接转化成电能，现在发展的还有一种光电转换涂层，制作成薄薄的带状产品，附物体表面，进行发电。这些应用就是直接收集利用光能，经转换后重新分配，解决了煤炭能源污染改善人民生活条件，提高生活水平。
[0006]在实际应用中出现难以克服的问题，太阳能直接加热过程中，具有以下缺点:(I)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向I平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。(2)不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。(3)效率低和成本高:目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高。
[0007]为了克服在实际应用中出现难以克服的问题，根据太阳能发展状况，研发一种高效集热太阳能转换器，本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是利用太阳光能直接转换为热空气能的一项新型发明，开拓太阳光能源的第三种应用模式。发明的目的不仅能弥补现有太阳能能源的缺点，还将开发太阳能技术潜在的市场，使太阳能科技水平向更先进的方向前进，从而使太阳能能源不再依靠于光伏板技术支撑，替代了传统高科技，推动了太阳能能源商业利益的最大化。
【专利附图】
【附图说明】
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[0008]图中，图1是高效集热太阳能转换器剖面图，图2是高效集热太阳能转换器正面图。
[0009]图中:1.第一进风口2.第二进风口
[0010]3.空气净化室4.集热室
[0011]5.骨架6.保温罩
[0012]7.吸热散热板8.集光反射板
[0013]9.透光膜10.压力调节器
[0014]11.角度调示仪12.热能风机
[0015]13.支撑架
【发明内容】
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[0016]发明设计的一种高效集热太阳能转换器，通过利用太阳光能直接转换为热空气能的一项新型技术，由空气净化装置、集热室和自动旋转装置三部分组成。空气净化装置由第一进风口、第二进风口透光膜、空气净化室以及压力调节器组装而成。集热室由透光膜、集光反射板、吸热散热板、骨架、保温罩和热能风机组装而成。自动旋转装置由支撑架和角度调示仪组装而成。
[0017]1.第一进风口:在外的冷空气从空气净化室的管道口进入，该管道口称为第一进风口，具有外界空气只进不出功能。
[0018]2.第二进风口:冷空气在空气净化室预热后，经过第二进风口进入集热室，该风口控制并连接空气净化室和集热室之间的空间。
[0019]3.空气净化室:外界冷空气含有的杂质进入集热室影响集热效果，内含的水分遇到热空气会凝结水滴也影响集热效果，为了满足集热效果，设有的空气净化室具有除去杂质、预热和除湿的功能。空气净化室是特制的管道围绕在集热室外壁，该管道由集热保温材料和透光膜组成，可提高空气净化室内部温度，外界的空气进入管道遇到热空气进行预热除湿。
[0020]4.集热室:透光膜和骨架形成的封闭环境，通过吸热散热板和集光反射板把太阳能转换为热空气能，在其内部形成高温环境，预热后的空气经过集热室便可加热储存。
[0021]5.骨架:骨架是集热室的基础结构，稳固的半包围形状。
[0022]6.保温罩:包裹在骨架外表层的保温层，防止集热室的热量散失。
[0023]7.吸热散热板:一种新型吸热材料，水平排列在集热室中，外层可直接吸收太阳光，内层的吸收集光反射板聚集反射太阳光的热能。
[0024]8.集光反射板:集光反射板贴附在骨架内壁，将进入集热室内的太阳光聚集发射在吸热散热板背部，并吸收再次反射回来的太阳光。
[0025]9.透光膜:特制的双层透光膜间距平铺在骨架的卡槽上，太阳光直射穿过透光膜，双层的膜结构具有保温功能，隔绝集热室与外界的空气交换。空气净化室使用的透光膜具有以上同样的功能。
[0026]10.压力调节器:一种具有调压的膜结构，与集热室的透光膜相通，缓冲双层膜之间热胀冷缩的空气。
[0027]11.角度调示仪:不同纬度、不同地区的太阳高度角不同，未调试的集热太阳能转换器不能满足当地的需要，设计的角度调示仪根据当地气象数据调节，满足集热太阳能转换器的转换率。设置并调节转换器在日出日落两个极限时的夹角，根据太阳自动转动转换器，使太阳光垂直摄入透光膜。
[0028]12.热能风机:集热室预留出风口，太阳光转换的热空气通过热能风机从出风口抽出，热能风机调整集热室内的气压，控制第一进风口和第二进风口的风速。
[0029]13.支撑架:支撑架上装有角度调示仪，并与骨架相连接，支撑转换器正常运转，使太阳光至始至终垂直照进集热室内部，保证转换器具有自动追光的作用，从而持续实现高效率的转换，保证了稳定的转换率。
[0030]太阳光平行直射穿过双层透光膜，通过透光膜在集热室内部几次反射后，由吸热散热板和集光反射板吸收太阳光能形成高温环境，压力调节器调节双层膜之间的压力差。通过透光膜在空气净化室内部形成预热环境。
[0031]外界的冷空气从第一进风口进入，在空气净化室的预热环境内经过除杂、除湿和预热后，通过第二进风口进入集热室，经过集热室的高温环境加热空气，即:能量完成了由太阳光能向热空气能的转换。热空气由双层膜和保温罩隔绝，只能通过骨架上的热能风机运送到需要的空间进行散热，实现热空气能的利用价值。
[0032]支撑架上装有角度调示仪，调节转换器在日出日落两个极限时的夹角，保证转换器具有自动追光的作用，使太阳光至始至终垂直照进集热室内部，满足集热太阳能转换器的高效转换率。
[0033]该高效集热太阳能转换器直接将太阳能转换成有效的热空气能，满足不统一太阳高度角和不同太阳位置的太阳光能转换要求，实现了太阳能的高效利用，替代了传统太阳能能量间接转换所损耗的能量。
【具体实施方式】
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[0034]该新型太阳能技术市场方向很广，结构简化、加工方便、转换效率提高、应用广泛、减少环境污染等，故推广乐观。空间空气的置换以及工厂烘干将应用广泛，例如幼畜孵化、食品加工、牲畜养殖、空气除湿、农业育苗等等。
[0035]首先，是将在农业上实现价值，以北京农业为例，因农作物面积少，高效利用土地资源和高科技技术的形势迫在眉睫，日光温室技术的利用解决了土地资源的匮乏，而高科技技术的使用还在摸索实践中，尤其是冬季为了日光温室的保温效果而燃烧煤炭，使环境污染问题更加严重，同时也增加了农作物的种植成本，通过该高效集热太阳能转换器的应用，不仅节约了煤炭资源，减少了煤炭能源消耗，还有效利用了用之不竭的太阳能，新型高效集热太阳能转换器保证了日光温室内部适合农作物生长温度的供给，节约了农作物种植的成本，减少了大量人力物力的投入。
[0036]其次，将该新型太阳能能源实践在办公场所中，政府公务员或企业员工在办公大楼内办公都在白天，太阳升起的时候也是该太阳能发挥作用的时候，满足了办公的环境温度，代替空调，保证热量源源不断地供给。太阳能热空气系统，便可以替代燃煤、燃气和电热水系统，有效减少常规化煤炭能源的消耗。
[0037]最后，可将应用在民居取暖计划中，设计结构简单，适合家庭取暖使用，例如，可研制一款冬季加温后恒温释放热能的储热炕，代替需要每天生火控制热量的火炉抗，省时省力省能源，同时将办公室热空气系统改造用来加热农村居民房间或窑洞。在农村地区推广应用太阳能热空气系统，可以替代秸杆、薪柴等燃料燃烧释放热能。改善农村生活条件，提高农民生活水平。
[0038]通过以上几方面的市场需求，该太阳能热量转换器随着东出日落，高强转换热能后，自动追光系统将极大程度的吸收太阳光能量，提高太阳能转换率。改善环境，方便适用，成本低廉，增加了太阳能在生活中的优势，大大的拓宽了太阳能能源领域。
【权利要求】
1.太阳能转换模式:通过太阳能转换器直接将太阳能转换成热空气能的第三种太阳能应用模式，利用吸热材料加热空气形成负压，将外界空气滤化后加热成高温的空气能，通过热空气能对空间的空气置换得以应用。要求保护一体化太阳能直接转换热空气能设计思路的模式。
2.集热室:透光膜和骨架形成的封闭环境，由透光膜、集光反射板、吸热散热板、骨架、保温罩和热能风机组装而成，通过吸热散热板和集光反射板把太阳能转换为热空气能，在其内部形成高温环境，预热后的空气经过集热室便可加热储存。要求保护集热室整体构架以及集热室各组件之间的运行配合。
3.支撑架上装有角度调示仪，能够自动调节太阳能转换器与太阳光线角度，具有自动追光的作用，使太阳光至始至终垂直照进集热室内部，满足集热室持续高效集热。要求保护具有调节当地太阳高度角自动追光特制而成的支撑架。
4.集光反射板:设置在骨架内壁上的集光反射板能够聚焦太阳光并反射至吸热散热板，为了满足各种集热需要，该集光反射板设有平板、弧形以及不规则曲面的功能性膜结构。要求保护集热室内集光反射板多种类型的膜结构。
5.集热室和空气净化器向阳处都设有太阳光可直射穿过的双层透光膜，用来阻止集热室与外界的空气交换，双层的膜结构具有保温功能，与内层膜相连接的压力调节器具有调节双层膜之间空气的压力。要求保护双层膜的功能和结构以及压力调节器在双层膜上应用。
【文档编号】F24J2/46GK104390372SQ201410610326
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】李长清 申请人:李长清, 杨学儒