基于太阳能的微小型冷热电联供系统技术方案

本实用新型专利技术属于新能源技术领域，尤其为基于太阳能的微小型冷热电联供系统，包括由太阳能收集转化模块、涡轮机发电模块、热水器、制冷器和循环供应模块构成的闭环回路，所述太阳能收集转化模块包括用于聚集太阳能的光学聚光镜和将太阳能转化为内能的蒸汽发生器，所述光学聚光镜的焦点聚集在所述蒸汽发生器上，所述涡轮机发电模块包括热气缸、涡轮和发电机；该系统以太阳能为基础，对环境污染小，可使用年限长，未来发展潜力大，同时装置结构简单，安装方便，易运输，对于偏远山区等用电困难地区，可为其发电制冷等满足正常生活能量需求，可应用前景广泛，也可用于单个家庭能量利用或太阳能利用效率等领域的研究课题。

Micro combined cooling and heating power system based on solar energy

【技术实现步骤摘要】
基于太阳能的微小型冷热电联供系统
本技术属于新能源
，具体涉及基于太阳能的微小型冷热电联供系统。
技术介绍
随着化石燃料的大量消耗以及环境污染问题的日益加剧，加快能源结构的调整，大力发展新能源已成为当今能量利用的主旋律,而新能源中的太阳能作为一种优质能源，利用效率并不高,我国的太阳能利用大多是单一的能量利用形式，且以太阳能发电厂居多。但是由于建设成本，地理位置，利用效率等问题的制约，还存在严重的浪费现象。基于此现状，从能量梯级利用的角度出发，以小规模用户作为端，提出了基于太阳能的微小型冷热电联供系统。
技术实现思路
为解决上述
技术介绍
中提出的问题。本技术提供了基于太阳能的微小型冷热电联供系统，具有以清洁能源太阳能为输入能源，实现了冷热电联产和能量的梯级利用，排放物污染小，并节省了化石燃料的使用，符合绿色环保的理念。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：基于太阳能的微小型冷热电联供系统，包括由太阳能收集转化模块、涡轮机发电模块、热水器、制冷器和循环供应模块构成的闭环回路，所述太阳能收集转化模块包括用于聚集太阳能的光学聚光镜和将太阳能转化为内能的蒸汽发生器，所述光学聚光镜的焦点聚集在所述蒸汽发生器上，所述涡轮机发电模块包括热气缸、涡轮和发电机，所述蒸汽发生器的输出端分别与所述热气缸和涡轮连接，所述热气缸的输出端连接所述发电机，所述热气缸的输出端连接有所述热水器，所述热水器的输出端连接有所述制冷器，所述循环供应模块包括电机和水泵，所述制冷器和所述涡轮输出工质作用至所述水泵的输入端，所述水泵的输出端与所述蒸汽发生器连接形成闭环回路。优选的，所述光学聚光镜为菲涅尔透镜，且所述光学聚光镜的直径为D＝360mm，厚度为2mm，材质PMMA，透光率92％的透镜，所述蒸汽发生器至少由用于盛放工质的密封黑箱和附着在所述黑箱表面的石蜡储热器组成，所述工质为水。优选的，所述涡轮机发电模块为斯特林发动机。优选的，所述蒸汽发生器的外壁还缠绕有一层用于输送工质的铜质导热管，所述热水器包覆在所述导热管的外部。优选的，所述制冷器采用采用吸收式制冷器。优选的，所述水泵的能量由工质带动所述涡轮提供，所述电机与外部电源电性连接，且所述电机的输出端与所述水泵的输入端连接。优选的，所述电机与所述水泵之间设有用于断开、连接的联轴器，且所述回路内设有用于检测所述工质压力的压力传感器，同时所述压力传感器用于控制所述电机的启停。优选的，所述光学聚光镜上设有用于检测太阳光位置的光感传感器，且设有用于驱动所述光学聚光镜跟随太阳转动的驱动装置。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本系统以水为循环工质，利用菲涅尔透镜进行聚光，作为整个系统的能量来源，随后加热工质，进行三个梯度的能量利用；第一梯度为电能的输出，由高温高压工质带动斯特林涡轮机输出轴功，从而带动小型发电机进行发电，实现机械能到电能的转化；第二梯度为热水利用部分，利用斯特林涡轮机排出的高温工质的热量加热低温水实现的热能的输出；第三梯度为制冷利用，利用高温工质剩余热量，引入吸收式制冷系统进行制冷，实现冷量的输出；该系统以太阳能为基础，对环境污染小，可使用年限长，未来发展潜力大，同时装置结构简单，安装方便，易运输，对于偏远山区等用电困难地区，可为其发电制冷等满足正常生活能量需求，可应用前景广泛，也可用于单个家庭能量利用或太阳能利用效率等领域的研究课题。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1为本技术的系统图。图中：1、太阳能收集转化模块；11、光学聚光镜；12、蒸汽发生器；2、涡轮机发电模块；21、热气缸；22、涡轮；23、发电机；3、热水器；4、制冷器；5、循环供应模块；51、电机；52、水泵。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，本技术提供以下技术方案：基于太阳能的微小型冷热电联供系统，包括由太阳能收集转化模块1、涡轮机发电模块2、热水器3、制冷器4和循环供应模块5构成的闭环回路，太阳能收集转化模块1包括用于聚集太阳能的光学聚光镜11和将太阳能转化为内能的蒸汽发生器12，光学聚光镜11的焦点聚集在蒸汽发生器12上，涡轮机发电模块2包括热气缸21、涡轮22和发电机23，蒸汽发生器12的输出端分别与热气缸21和涡轮22连接，热气缸21的输出端连接发电机23，热气缸21的输出端连接有热水器3，热水器3的输出端连接有制冷器4，循环供应模块5包括电机51和水泵52，制冷器4和涡轮22输出工质作用至水泵52的输入端，水泵52的输出端与蒸汽发生器12连接形成闭环回路。本实施例中，整个系统一共分为五个部分，包括太阳能收集转化模块1、涡轮机发电模块2、热水器3、制冷器4和循环供应模块5，具体工作过程为：利用太阳能追踪系统，使用菲涅尔透镜进行聚光，在焦点处形成光斑聚集区，利用光斑的高温加热工质，同时利用石蜡集热装置将太阳能储存，留以备用，将被加热工质加压后喷入斯特林涡轮机，输出轴功用以发电，实现对能量的第一级利用；将上一级中的高温工质引入热水器3，加热冷水，实现能量的第二级利用，最后将还有余热的工质作为吸收式制冷的热源导入制冷器4进行制冷，实现能量的第三级利用，最后利用蒸汽发生器12中引出的部分工质带动小型涡轮22，从而带动水泵52将利用完的工质引回太阳能收集与转化区，重新被加热，实现反复循环。具体的，光学聚光镜11为菲涅尔透镜，且光学聚光镜11的直径为D＝360mm，厚度为2mm，材质PMMA，透光率92％的透镜，蒸汽发生器12至少由用于盛放工质的密封黑箱和附着在黑箱表面的石蜡储热器组成，工质为水，光学聚光镜11上设有用于检测太阳光位置的光感传感器，且设有用于驱动光学聚光镜11跟随太阳转动的驱动装置，使菲涅尔透镜正对太阳时，此时透镜吸收光照达到最大值，根据已选定的透镜几何参数，太阳光会经过透镜折射在焦距处形成一块温度大约为300℃，面积16平方cm的光斑，忽略光斑不同位置的能量差异，将一装有工质的黑箱放置于焦距处，利用光斑加热工质使之温度升高，实现太阳能到热能的转变，同时附着在箱体表面的石蜡储热器可以吸收太箱体表面能量进行蓄热，作为储备能源。具体的，涡轮机发电模块2为斯特林发动机，斯特林发动机是通过气缸内工作介质(氢气或氦气)经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力，因此又被称为热气机，斯特林发动机是一种外燃发动机，其有效效率一般介于汽油机与柴油机之间。具体的，蒸汽发生器12的外壁还缠绕有一层用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于太阳能的微小型冷热电联供系统，其特征在于：包括由太阳能收集转化模块(1)、涡轮机发电模块(2)、热水器(3)、制冷器(4)和循环供应模块(5)构成的闭环回路，所述太阳能收集转化模块(1)包括用于聚集太阳能的光学聚光镜(11)和将太阳能转化为内能的蒸汽发生器(12)，所述光学聚光镜(11)的焦点聚集在所述蒸汽发生器(12)上，所述涡轮机发电模块(2)包括热气缸(21)、涡轮(22)和发电机(23)，所述蒸汽发生器(12)的输出端分别与所述热气缸(21)和涡轮(22)连接，所述热气缸(21)的输出端连接所述发电机(23)，所述热气缸(21)的输出端连接有所述热水器(3)，所述热水器(3)的输出端连接有所述制冷器(4)，所述循环供应模块(5)包括电机(51)和水泵(52)，所述制冷器(4)和所述涡轮(22)输出工质作用至所述水泵(52)的输入端，所述水泵(52)的输出端与所述蒸汽发生器(12)连接形成闭环回路。/n

【技术特征摘要】
1.基于太阳能的微小型冷热电联供系统，其特征在于：包括由太阳能收集转化模块(1)、涡轮机发电模块(2)、热水器(3)、制冷器(4)和循环供应模块(5)构成的闭环回路，所述太阳能收集转化模块(1)包括用于聚集太阳能的光学聚光镜(11)和将太阳能转化为内能的蒸汽发生器(12)，所述光学聚光镜(11)的焦点聚集在所述蒸汽发生器(12)上，所述涡轮机发电模块(2)包括热气缸(21)、涡轮(22)和发电机(23)，所述蒸汽发生器(12)的输出端分别与所述热气缸(21)和涡轮(22)连接，所述热气缸(21)的输出端连接所述发电机(23)，所述热气缸(21)的输出端连接有所述热水器(3)，所述热水器(3)的输出端连接有所述制冷器(4)，所述循环供应模块(5)包括电机(51)和水泵(52)，所述制冷器(4)和所述涡轮(22)输出工质作用至所述水泵(52)的输入端，所述水泵(52)的输出端与所述蒸汽发生器(12)连接形成闭环回路。


2.根据权利要求1所述的基于太阳能的微小型冷热电联供系统，其特征在于：所述光学聚光镜(11)为菲涅尔透镜，且所述光学聚光镜(11)的直径为D＝360mm，厚度为2mm，材质PMMA，透光率92％的透镜，所述蒸汽发生器(12)至少由用于盛放工质的密封黑箱和附着在所述黑箱表面的石蜡储热器组成，所述工质为水。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽邦，程强，白杨，胡齐胜，林迎彬，
申请(专利权)人：刘泽邦，程强，白杨，胡齐胜，林迎彬，
类型：新型
国别省市：辽宁;21