跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统技术方案

本发明专利技术申请涉及太阳能供热供暖领域，特别涉及跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统，包括：外保温系统(含反光器)、透光系统、集热系统、供热供暖系统、蓄热材料、蓄热系统、泵、用热需求端、采暖需求端等。建设蓄热系统，在蓄热系统上面铺设密闭透光系统，在有太阳光照的时候，外保温系统打开，从天空直射和散射的太阳辐射能以及从反光器反射的太阳辐射能被集热系统和蓄热材料吸收并储存在蓄热系统中；在夜晚或没有太阳光照的时候，外保温系统闭合，最大程度减少蓄热系统的热量损失。该系统蓄热效率高、单位有效集热量投资低、经济社会效益好，全年可为农、工、商领域供热，冬季可为建筑供暖，可以大规模替代化石能源，节能环保。

Interseasonal High Efficiency Solar Regenerative Heating System

【技术实现步骤摘要】
跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统
本专利技术申请涉及太阳能供热供暖领域，特别涉及跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统。
技术介绍
我国以煤为主的能源消费导致生态环境破坏加剧、大气污染严重，特别是大量采暖用煤导致冬季雾霾频发，成为制约我国经济社会健康平稳发展的重要瓶颈，因此，大规模开发利用清洁可再生能源特别是利用太阳能供热供暖的技术势在必行。我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约50x1012吉焦，折合1.7万亿吨标准煤，相当于2016年全国能源消费总量的400倍。目前，我国太阳能开发利用量不足1亿吨标准煤，还有很大开发利用空间，这其中，太阳能跨季节蓄热供热供暖系统清洁环保，越来越受到重视，但由于受到能量密度低、昼夜变化和阴晴雨雪天气的影响，大规模开发利用太阳能进行供热供暖面临挑战。
技术实现思路
目前，国内外对太阳能跨季蓄热供热系统开展了大量研究和实践，取得了一定进展，但还有很多不足之处，主要是：设计理念需要进一步提升，现有太阳能季节蓄热供热供暖工程中间环节多、工艺流程复杂，造成了不必要的浪费，大规模推广应用成本高；跨季节太阳能蓄热供热供暖整体能源利用效率低，冬季供暖需要使用补充热源，难以实现全部利用太阳能进行供暖；现有太阳能蓄热工程单位集热面积投资大，总投资回收周期偏长；维护成本高，户外特别是屋顶安装的太阳能集热管(板)风吹雨打、容易损坏，需要不定期维修更换。本专利技术的目的是提供新型跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统，以解决目前跨季节太阳能蓄热整体效率低、投资成本高、辅助设备装置多、工艺流程复杂等问题，实现四季蓄热，全年供热、冬季供暖。为实现上述目的，本专利技术的太阳能蓄热供热供暖系统的关键技术在于：其包括外保温系统(含太阳光反光器)、透光系统、集热系统、供热供暖系统、蓄热材料、蓄热系统等，并对各个部分进行了一系列创新设计。所述外保温系统(含反光器)包括上表面和侧面，其在水平面的横截面可以为三角形、多边形或曲线图形；所述透光系统包括上表面和侧面，透光系统上表面倾斜或水平放置，倾斜角度根据本专利技术的系统所在地区纬度而确定；通过优化设计透光面积与蓄热系统容积，透光系统与蓄热系统连接在一起。在有太阳光照时，外保温系统打开，可旋转保温盖(含反光器)旋转的角度根据所在地区纬度和季节而调整，太阳辐射能(含反射光)被集热系统和蓄热材料吸收并储存在蓄热系统中；在夜晚、没有太阳光照或太阳光照强度比较弱的时候，外保温系统闭合，尽量减少蓄热系统的热量损失；换热器中的流体在蓄热系统中吸收热量，温度提高后，被泵提送至供热、供暖管网，制冷系统，用于供热、供暖或制冷。(1)本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的外保温系统(含反光器)第一种技术方案为：所述反光器铺设在可旋转保温盖内表面，保温反光一体化设计，反光器整体为曲面(抛物面)或平面。在有太阳光照射时，所述可旋转保温盖通过滑轮组或吊运提升机或液压装置提升到一定位置并固定，或者依据太阳高度角、太阳方位角的变化进行调整，朝东可旋转保温墙和朝南可旋转保温墙旋转至水平位置，当地正午时间前，朝西可旋转保温墙保持在竖直位置，当地正午(当地真太阳时的正午)时间后，朝西可旋转保温墙旋转至水平位置，朝东可旋转保温墙旋转至竖直位置；在夜晚、没有太阳光照、光照强度比较弱或雨雪冰雹天气时，可旋转保温盖、朝东可旋转保温墙、朝南可旋转保温墙、朝西可旋转保温墙均闭合，与朝北固定保温墙形成密闭的外保温系统。可旋转保温盖转动的角度或提升的高度依据系统所在地的纬度和季节而确定。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的外保温系统(含反光器)第二种技术方案为：在第一种技术方案的基础上，朝东可旋转保温墙和朝西可旋转保温墙上面分别安装可折叠反光装置。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的外保温系统(含反光器)第三种技术方案为：在第一种技术方案或第二种技术方案的基础上，朝东可旋转保温墙、朝西可旋转保温墙和朝南可旋转墙内表面分别安装反光器，朝东可旋转保温墙、朝西可旋转保温墙和朝南可旋转墙旋转的角度根据所在地的纬度、季节和太阳高度角的变化而确定。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的外保温系统(含反光器)第四种技术方案为：在第一种技术方案或第二种技术方案或第三种技术方案的基础上，当冬季来临、室外天气较冷时，在外保温系统(含反光器)和透光系统之间再安装一层密闭高透光系统，进一步加强保温，当春季来临、室外天气转暖时，再拆除。(2)本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的透光系统第一种技术方案为：在有太阳光照的时候，打开外保温系统，从天空直射和散射的太阳辐射能以及从反光器反射的太阳辐射能透过所述透光系统，被集热系统和蓄热材料吸收并储存在蓄热系统中，透光系统上表面水平放置，透光系统北面可采用保温玻璃系统，也可利用朝北固定保温墙，透光系统可采用单层或多层中空玻璃、真空玻璃、有机玻璃、聚碳酸酯、阳光板、凸透镜等，保持整体良好的透光性能、密闭性能和保温性能。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的透光系统第二种技术方案为：在第一种技术方案的基础上，透光系统上表面倾斜放置，倾斜的角度根据所在地的纬度而确定。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的透光系统第三种技术方案为：在第一种技术方案或第二种技术方案的基础上，透光系统高度整体下调，朝南方向不再设置透光面。(3)本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的集热系统第一种技术方案为：所述集热系统吸收透过透光系统的太阳辐射能，并把热量传递给蓄热材料。可采用金属集热板吸收太阳辐射能，金属集热板表面为太阳选择性吸收涂层，金属集热板水平或倾斜放置，固定在蓄热系统中，金属集热板温度升高后，通过热传导和对流传热将热量传递给上层蓄热材料(上层蓄热材料也会吸收部分太阳辐射能)，上层蓄热材料再通过热传导的方式将热量传递至下层蓄热材料。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的集热系统第二种技术方案为：在第一种技术方案的基础上，金属集热板设置循环液系统，通过循环液将金属集热板和上层蓄热材料的热量传递至下层蓄热材料。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的集热系统第三种技术方案为：在第一种技术方案的基础上，设置搅拌器，通过搅拌，促进蓄热系统内热量的传递。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的集热系统第四种技术方案为：在第一种技术方案的基础上，蓄热材料与金属集热板之间设置密闭保温层，通过循环液将金属集热板的热量传递给蓄热材料。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的集热系统第五种技术方案为：在第一种技术方案或第二种技术方案或第四种技术方案的基础上，在透光玻璃上表面安装集热管，或者集热管与透光玻璃上表面一体化设计安装，集热管东西方向或南北方向放置，通过循环水自循环或者加压循环方式吸收集热管的热量，并传递给蓄热材料，储存在蓄热系统中。本专利技术的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统中的集热系统第六种技术方案为：在第一种技术方案或第二种技术方案或第四种技术方案的基础上，在透光玻璃上表面安装聚光型太阳能集热器，或者聚光型太阳能集热器与透光玻璃上表面一体化设计安装，集热器东西方向或南北方向放置，同时可选择安装太阳光跟踪装置，以获取更高温度，通过循环水自循环或者加压循环方式吸收集热器的热量，并传递本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统，其特征在于，包括：外保温系统(含反光器)、透光系统、集热系统、蓄热材料、供热和供暖系统、蓄热系统。

【技术特征摘要】
1.跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统，其特征在于，包括：外保温系统(含反光器)、透光系统、集热系统、蓄热材料、供热和供暖系统、蓄热系统。2.根据权利要求1所述的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统，其特征在于：所述外保温系统(含反光器)，包括上表面和侧面：可旋转保温盖(1)、反光器(12)、朝东可旋转保温墙(15)、朝南可旋转保温墙(14)、朝西可旋转保温墙(13)、朝北固定保温墙(11)、滑轮组或提升机(16)；所述外保温系统(含反光器)水平面的横截面为三角形、多边形或曲线图形；在有太阳光照射时，所述可旋转保温盖(1)、朝东可旋转保温墙(15)、朝南可旋转保温墙(14)、朝西可旋转保温墙(13)分别旋转到一定角度后固定，旋转的角度依据所在地的纬度、季节而定，或安装太阳光追踪装置，旋转的角度随太阳高度角、太阳方位角而变化；所述反光器(12)铺设在可旋转保温盖(1)内表面，可旋转保温盖(1)内表面可以是曲面(抛物面)也可以是平面，形成保温反光一体化设计，所述朝东可旋转保温墙(15)、朝南可旋转保温墙(14)、朝西可旋转保温墙(13)内表面也可选择铺设反光器；在夜晚、雨雪冰雹天气或者光照强度比较弱时，所述可旋转保温盖(1)、朝东可旋转保温墙(15)、朝南可旋转保温墙(14)、朝西可旋转保温墙(13)均闭合，与朝北固定保温墙(11)形成封闭的外保温系统。3.根据权利要求1所述的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统，其特征在于：所述透光系统(2)包括上表面和侧面，上表面倾斜或水平放置，上表面倾斜的角度根据所在地区的纬度而确定。4.根据权利要求1所述的跨季节高效太阳能蓄热供热供暖系统，其特征在于：所述集热系统包括金属集热板(3)、集热换热器(31)、集热管(33)、聚光器(35)、集热器(36)、阀门；所述金属集热板(3)固定在蓄热系统(6)中，水平或倾斜放置，金属集热板(3)吸收太阳辐射能后温度升高，一部分热量被蓄热材料直接吸收，另一部分热量被循环液体吸收，循环液体将部分金属集热板(3)的热量和上层蓄热材料的热量传递至下层蓄热材料，促进蓄热系统温度场的均匀；所述循环液体可以是水或者导热油；所述集热管(33)吸收从天空直射和散射的太阳辐射能以及从所述反光器(12)反射的部分太阳辐射能，循环液体在所述集热管(33)内自循环或者加压循环吸收其热量，并传递给蓄热材料，储存在蓄热系统(6)中；部分太阳能辐射能透过透光系统(2)，被金属集热板(3)和蓄热材料吸收，储存在蓄热系统(6)中；所述循环液体可以是水或者导热油；所述集热器(36)吸收从天空直射和散射的太阳辐射能以及从所述聚光器(35)、反光器(12)反射的太阳辐射能，循环液体在所述集热器(36)内自循环或者加压循环吸收其热量，并传递给蓄热...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴良柏，么新，苏欣纺，
申请(专利权)人：吴良柏，
类型：发明
国别省市：北京,11