跨季节太阳能储能供热系统的制作方法

本实用新型实施例涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种跨季节太阳能储能供热系统。

背景技术：

目前太阳能供热系统，为了实现全天候热能的使用，需要配合以电辅加热的形式提供热源，并且一般都需要全天候打开电源，以保障太阳能用户可以随时使用热量，例如电辅式太阳能热水器；在太阳能不充足的季节里，太阳能用户所获取的热量更多的是依赖于电辅加热源所提供的热量，而不是直接由太阳能转换所供给的热量。

故一个能将夏季大量的、过剩的太阳能进行存储，并跨季节释放的太阳能储能供热系统成为了目前能源利用的焦点研究方向。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种跨季节太阳能储能供热系统，通过高效的储能箱将能量存储，并利用换能装置释放所存储的能量，从而实现太阳能的跨季节存储与利用。

本实用新型提供一种跨季节太阳能储能供热系统，包括：

太阳能集热器、储能箱、用能装置和动力装置；

贯穿于上述储能箱、上述太阳能集热器和上述用能装置的一闭合的第一导热管，上述第一导热管的管腔内部容纳有导热介质；其中上述太阳能集热器用于加热上述导热介质，上述导热介质在上述动力装置的驱动下流动；

上述储能箱包含有与上述第一导热管热接触的储热模块和包裹在上述储热模块外表面的岩棉保温层，上述储热模块是包含有玄武岩、河砂、石墨、钢纤维、稀土氧化物和硅酸盐水泥的固体储热模块。

可选地，上述用能装置包含有：

被上述第一导热管贯穿的热交换模块；

用能模块；

贯穿于上述热交换模块和上述用能模块的第二导热管，在上述第二导热管的管腔内容纳有受热介质；其中上述热交换模块用于加热上述受热介质，上述受热介质用于加热用能模块。

可选地，上述系统还包括：

第一旁路支管，上述第一旁路支管的两端与上述第一导热管相连接，和上述第一旁路支管跨越上述用能装置；以及

在上述第一旁路支管端口和上述用能装置之间的第一导热管上安装有第一止液阀门，其中上述第一止液阀门的合闭以控制上述导热介质是否流经上述用能装置。

可选地，上述系统还包括：

第二旁路支管，上述第二旁路支管的两端与上述第一导热管相连接，和上述第二旁路支管跨越上述储能箱；以及

在上述第二旁路支管端口和上述储能箱之间的第一导热管上安装有第二止液阀门，其中上述第二止液阀门的合闭以控制上述导热介质是否流经上述储能箱。

可选地，上述热交换模块是由相互连通的多个热交换单元所组成，其中各热交换单元分别与具有不同热能需求级别的用能单元相连接。

可选地，上述动力装置为动力可调泵，上述动力可调泵用于调节上述导热管内导热介质的容量大小。

可选地，上述太阳能集热器与上述第一导热管活动连接，上述太阳能集热器适于以上述第一导热管为轴心旋转

可选地，上述太阳能集热器具有一用于收集太阳光线的集热器开口，其特征在于，上述系统还包括：

用于测量上述储热模块温度的温度传感器；

与上述动力可调泵、温度传感器和上述太阳能集热器分别连接的中央控制器；

上述中央控制器用于根据上述储热模块的温度控制上述动力可调泵调节上述第一导热管内导热介质的容量大小，以及

上述中央控制器用于根据上述太阳能集热器所处的光强环境控制上述太阳能集热器以上述第一导热管为轴心旋转，以使上述集热器开口的方向朝向太阳。

可选地，上述第一导热管盘旋弯曲贯穿上述储能箱；和上述太阳能集热器为太阳能碟式集热器、槽式集热器或菲涅尔反射镜集热器。

可选地，上述导热介质为苯醚或硅油，上述受热介质为水。

通过本实用新型的太阳能储能系统，能够以较低成本实现太阳能热量的高效率的收集和利用，并能够实现太阳能的跨季节高效存储。本实用新型系统的应用可以达到减少环境污染物排放，减少化石能源消耗，降低能源消费成本，改善大气环境等社会经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。

图1示出的是本实用新型实施例1所提供的跨季节太阳能储能供热系统的结构示意图。

图2示出的是图1中的储能箱102的详细结构示意图；

图3示出的是本实用新型实施例2所提供的跨季节太阳能储能供热系统的结构示意图；

图4示出的是本实用新型跨季节太阳能储能供热系统一具体实施例应用的实施效果示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

参见图1为本实施例所提供的跨季节太阳能储能供热系统10，包括：

太阳能集热器101、储能箱102、用能装置103和动力可调泵104；

贯穿于太阳能集热器101、储能箱102和用能装置103的一闭合的第一导热管，该第一导热管在本实施例中为真空导热管105，真空导热管105的管腔内部容纳有苯醚106；其中太阳能集热器101用于加热苯醚106，苯醚106在动力装置104驱动下流动以加热储能箱102和用能装置103。苯醚的沸点能到259℃，是一种导热性能优良的液体，可选地，本实施例中的苯醚也可以由同样具有优良导热性能的硅油所替代。

动力可调泵104用于调节真空导热管105内导热介质的容量大小。以此可以进一步调节导热介质的温度，能满足太阳能用户的个性化需求。

太阳能集热器101为太阳能碟式集热器、槽式集热器或菲涅尔反射镜集热器。

可选地，真空导热管105的数量为多个。由此可增大储能模块的吸热效率。

由此，当太阳光经过太阳能集热器101时，可将太阳光聚焦在真空导热管处，真空导热管105的吸收层吸收太阳光后，将光能转换为热能，温度升高至350℃以上；真空导热管105内的管腔中填充有液态的苯醚106，真空导热管105温度升高后，将热量传导给苯醚106，使苯醚的温度升高，并在动力可调泵104的驱使下，将热量从真空导热管105传输至储能箱102和用能装置103。

参见图2示出的是图1中的储能箱102的结构示意图，在储能箱102包含有与真空导热管105热接触的储热模块1021和包裹在储热模块外表面的岩棉保温层1022。岩棉保温层1022除了包含有岩棉层外还可以包含有在岩棉层外的多孔红外反射涂料层、壳层等功能层。储热模块1021是由包含有玄武岩和河砂的刚性结晶材料层、石墨导热层、钢纤维增强层、稀土氧化物膨化层和硅酸盐水泥粘结层所组成的固体储热模块，其中上述硅酸盐水泥粘结层用于粘结上述刚性结晶材料层、石墨导热层、钢纤维增强层和稀土氧化物膨化层(未图示)。本实用新型使用全固态的层状结构的储能模块进行能量的存储，并在储热模块外侧设置保温性能良好的岩棉复合保温层，减少储热模块向外部的热辐射损失，使储热模块在不经导热管向用能装置输出热量时，可以长时间保持模块温度；由此实现了储热模块的高品质的储能特性，更能保障本系统在实际应用中高效率的太阳能跨季节存储。

在储热模块1021中还插入有温度传感器1023，温度传感器1023用于采集该储热模块1021的温度；与动力可调泵104、温度传感器1021和太阳能集热器101分别连接的中央控制器(未图示)；该中央控制器用于根据温度传感器1023所采集的储热模块1021的温度控制动力可调泵104调节真空导热管105内导热介质的容量大小。更具体地，该中央控制器为单片机或中央处理计算芯片。由此实现了可根据生产需要调解真空导热管内的导热介质的容量，增大了本系统的应用领域。太阳能集热器101具有用于收集太阳光线的集热器开口1011，太阳能集热器101与真空导热管105活动连接，并适于以真空导热管105为轴心进行转动；中央控制器用于根据太阳能集热器101所处的光强环境控制太阳能集热器101以真空导热管105为轴心旋转，以使集热器开口1011的方向朝向太阳。由此实现了太阳能集热器集热器的角度可以跟随太阳的方向，保障太阳能集热器能获取足够的太阳光能。

实施例2：

参见图3示出的是本实施例所提供的跨季节太阳能储能供热系统20的结构示意图，包括：

太阳能集热器201、储能箱202、用能装置203和动力可调泵204；

贯穿于太阳能集热器201、储能箱202和用能装置203的一闭合的第一导热管205，第一导热管205的管腔内部容纳有苯醚206；其中太阳能集热器201用于加热苯醚206，苯醚206在动力装置204驱动下流动。该用能装置包含有被第一导热管205贯穿的热交换模块2031；用能模块2032；贯穿于热交换模块2031和用能模块2032的第二导热管2033，在第二导热管2033的管腔内容纳有水2034；其中热交换模块2031用于加热水2034，受热介质水2034用于加热用能模块2032。应当说明的是，水作为最常见的受热介质，故在本实施例中以水作为示例进行说明，当然该受热介质也不应限定于是水。由此，将由热交换模块将吸自第一导热管205内的苯醚的热量传输给第二导热管2033的水，实现了系统的储能供热。由于苯醚的加热温度很高，能将第二导热管2033中的水加热至沸腾，使得本系统具有更广的应用领域范围。

作为进一步的优化，在用能装置203中具有用于驱动受热介质水流动的动力可调模块(未图示)，该动力可调模块可以是集成在动力可调泵204中的，也可以是单独集成在用能装置中，在此应不加以限定。

可选地，第二导热管2033的数量为多个。由此可增大用能模块的吸热效率。

与第一导热管205连接的旁路支管207，旁路支管207跨越用能装置203；在旁路支管207和用能装置203之间的第二导热管上安装有止液阀门2051，其中止液阀门2051的合闭以控制苯醚206是否流经用能装置203。由此实现了当不需要使用太阳能时，可以通过旁路支管将用能装置隔离，以保障储能箱可以充分吸收太阳能以储存能量。

第一导热管205盘旋弯曲贯穿储能箱202。由此增大了第一导热管和储能箱的接触面积，提高了太阳能的储能效率。

参见图4示出的是本实用新型跨季节太阳能储能供热系统一具体实施例应用的实施效果示意图，本实施例中的跨季节太阳能储能供热系统包含有安装在导热管上的太阳能集热器301，太阳能集热器301适于在该导热管上旋转，以保障该导热管能吸收充足的热量，使得导热管能加热导热管内的导热油；参见图4，在导热管上的不同位置安装有电动止液阀门3021、电动止液阀门3022、电动止液阀门3023、电动止液阀门3024、电动止液阀门3025和电动电动止液阀门3026；该系统中的用能装置包含有一级换热器3051、二级换热器3052、三级换热器3053和四级换热器3054，与一级换热器3051连接的汽轮机306和发电机307，可用于高温发电；与发电机307相连接的冷凝器309，与二级换热器3052连接的溴化锂热泵308，并在溴化锂热泵308和冷凝器309之间设置有电动止液阀门，与三级换热器3053连接的第三用能单元(未图示)，用于将常温水转换为高温蒸汽，与四级换热器3054连接的第四用能单元(未图示)，用于将20℃的常温水加热至80℃的高温水。由此采用本系统的结构设计，能实现能量的梯级利用，减少太阳能系统的能量损失。在靠近储能箱303的进液口的导热管上设置有第二旁路支管，该第二旁路支管跨越储能箱303，且在储能箱303的两端设置有电动止液阀门3021和3026，该电动止液阀门3021和3026的合闭以控制导热介质是否流经储能箱303。

在本跨季节太阳能储能供热系统实际应用的过程中，当集热器收集的热量大于系统所消耗能量时，将电动阀3021和3026打开，并调节太阳能集热器301的集热器开口方向和张开度，打开动力泵3042，以实现系统对外供热的同时进行储能；当太阳能集热器所收集的热量小于系统耗能时，启动第一动力泵3041，调节电动止液阀门3025和3023的开度，使系统输出的热量与用户需求匹配；当本储能供热系统处于夜间和阴雨天气，太阳能集热器无法提供能量时，关闭电动止液阀门3022和3024，增大电动止液阀门3025和3023的开度，并打开动力泵3041，完全使用储能箱所存储的热量进行供热，以满足不同能量梯级需求的用能设备。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。