一种高效三碟二次反射太阳光聚-储热熔盐供暖系统技术方案

一种三碟式聚光器将太阳光聚集，输送，储存为一体的太阳能利用装置，聚光器将太阳光聚焦后形成一定直径的太阳光斑反射到导光管入口，光沿着导光管输送到地下熔盐储热池的集热器上,导光管输送聚焦后太阳光线，而非热介质，因光线在导光管中传播能量损失小，沿程损失大幅减少，以光的传输代替工质的传输,从而降低系统的能量损失、提高太阳能利用效率；这一发明专利技术将太阳光的能量收集并储存起来作为供暖热源，根据天气状况控制辅助电加热系统进行夜间谷电加热熔盐箱来满足建筑供暖热负荷，实现建筑供暖成本最低化和太阳能的热利用。筑供暖成本最低化和太阳能的热利用。

【技术实现步骤摘要】
190mm，该三面聚光器圆心与焦点均在同一水平线上，且旋转双曲面聚光器中心设置为镂空圆孔，太阳光线平行照射到旋转抛物面聚光器上反射到远焦旋转双曲面聚光器上。
[0016]所述三碟式二次反射太阳能聚光器系统是由三面碟式聚光器组成，最外侧由抛物面旋转得到，中间聚光器由双曲线旋转得到，最内侧聚光器由椭圆面旋转得到。每一块聚光器都由六块三角形曲面铝板组装拼接成一体，每一块曲面铝板都是压制成型，在聚光反射面首先进行抛光再进行真空镀铝，然后在镀层的表面涂上一层有机桂树脂保护层,保护纯铝层不受氧化，以达到高反射率的效果，选用铝制材料的原因在于综合材料强度和质量以及成型难易来进行综合考虑的结果。
[0017]所述导光管导光系统，材质选用标准直径为DN150厚度为4.5mm的碳素钢管，在管内进行高温铝粉热喷涂并用氮气保护，铝粉粒径为16～30μm，在管内壁形成坚固光亮的铝涂层即成反光表面，以确保光线在管内传播的顺畅性。导光管外表面进行防锈喷涂处理。导光管在弯折处设置柔性角度可调弯折导光管，以确保接口处的平顺性。整体导光管高度按照房屋高度确定，保证三碟式聚光器无遮挡采光性好。
[0018]所述太阳能双轴跟踪系统包括水平方向旋转轴电机以及仰俯轴液压杆进行太阳跟踪，旋转轴电机设置在到导光管入口段与竖直方向导光管弯折处竖直向下方向1000mm处设置旋转轴电机箱，电机箱内设置竖向放置的电机，电机与竖直导光管通过齿轮连接驱动导光管的转动。该位置考虑到电机箱位置处的竖直方向的荷载和三碟式聚光器处水平方向的荷载，该位置选取向下造成竖直方向荷载过大，选取向上造成水平方向荷载过大。仰俯轴液压杆，一端连接在水平导光管侧面，另一端连接在竖直导光管的侧面，通过液压杆的伸缩控制仰俯方向的调节，导光管两侧对称设置液压杆。以上所述水平旋转轴电机和仰俯液压杆均通过太阳双轴跟踪自动控制装置控制驱动。
[0019]所述太阳能集热系统包括，双层玻璃入口部分和空心圆台集热器部分，聚集光线在导光管出口穿过到太阳能集热器的双层玻璃入口，照射到空心圆台状集热器内部时因光热效应产生热量。双层玻璃选用高透射率玻璃，双层玻璃夹层进行抽真空处理，防止集热器内部产生的热量外溢到导光管，又能使光线高效的进入到集热器内部。空心圆台状集热器内部涂高吸收率黑色涂料，阳光照射产生热量，且该部分材料选用纯铜材质，该金属材料导热效果好且耐腐蚀，使得熔盐储热池获得更多的热量。在空心圆台集热器外部焊接导热翅片，使产生的热量导入熔盐储热池的效率更高。
[0011]所述熔盐储热系统包括熔盐储热材料、温度传感器、熔盐箱、箱体保温材料，熔盐传热蓄热材料选用二元混合熔盐，硝酸盐具有熔点低、热容量大、热稳定性高、腐蚀性相对较低等优点，特别是硝酸钾、硝酸钠的熔融盐，混合比例设置为65wt％NaNO3－35wt％KNO3，该配合比例的熔盐熔点在210℃左右，在温度为680℃以下有良好的热稳定性。在箱体内部设置温度传感器，监测储热熔盐箱实时温度，温度探头分为八个均匀监测箱体内熔盐温度，将温度信号转化为电信号传递到中央控制系统。熔盐箱采用钢板焊接，线切割预留孔洞，在箱体上部设置检查口，箱体内部喷涂防火漆，外部喷涂防锈漆，防止箱体内外部的腐蚀现象发生。在箱体外部进行保温贴附处理，箱体的六个面均需保温，在保温层外侧还要进行防水处理，防止地下水渗透进保温层造成热量损失。
[0012]所述电辅助制热系统在熔盐储热箱内温度到不到供暖要求时，采用电加热进行热量存储，采用两根大功率电加热棒制热，在夜间采用谷价电进行加热熔盐，削峰填谷，节省
运行费用。谷电一般指第一天晚上到第二天早晨时段电，此时段电价下浮50％，高峰时段(峰电)电价上浮50％。充分利用谷电可以平衡电网，减少峰值时的电网负荷，有利于充分平衡电网，实现全天供暖费用最低化。
[0013]所述供暖管供回水系统，将供回水管管径30mm，螺旋均匀排布在熔盐储热箱中，各管间距80mm。供水管设置在箱体上侧，回水管设置在箱体下侧，供水管上安装电磁控制单向阀，根据所需热量控制阀门开度进行热量调节。电磁单向阀通过中央控制系统控制。供回水管均需保温处理。在回水管端还需加一个加压泵，当自然循环流动不能满足室内供暖温度时，加压泵打开进行机械循环以满足供暖需求。
[0014]所述中央控制系统由温度控制模块、流量控制模块、太阳跟踪模块组成。由温度传感器获得的信号传递到中央控制器，当室内温度较低时，中央控制系统控制流量调节模块，控制电磁阀开大，水流量增加，当此阀门全部打开仍不能满足室内所需温度时将泵打开。当室内温度过高时控制方案相反。太阳控制模块根据太阳辐射强度光信号控制太阳能聚光器的转动。
[0015]本专利技术的设计思想是：
[0016]利用碟式聚光器将太阳光聚焦，然后沿着导光管将太阳光输送到地下熔盐储热池。其中管中输送太阳光线，而非热介质，光线在导光管中传播损失小，沿程损失大幅减少。以光的传输代替工质的传输,从而降低系统的能量损失、提高太阳能利用效率。将白天获得的能量储存起来，按需供热。根据天气状况控制辅助电加热系统进行夜间谷电加热熔盐箱来满足建筑供暖热负荷。实现建筑供暖成本最低化。
[0017]本专利技术的优点及有益效果是：
[0018]本专利技术提供一种新型冬季三碟式二次反射太阳能聚光系统，设置三面聚光器式是基于几何聚光比和碟式聚光器面积的综合考虑。普通单碟式聚光器面积越大所需的反射镜面积相应越大，反射镜面积越大被遮挡部分相应越大，集热效率越低。所以设计了聚光器中心开孔的双路二次反射连接导光管的聚光系统。设置三个碟式聚光器几何聚光比越大在接收器上获得的单位面积的辐射热量密度越大。实现了在增大聚光比的同时节省材料的特点。同时聚光器随着供暖负荷的变化匹配相应台数或增大采光面积实现太阳能取暖的分布式能源的特点。
[0019]本专利技术提供一种新型导光管系统，圆形管径为DN150的内壁面喷涂铝膜的碳素钢管，喷涂铝膜反射率高且圆形截面有利于光线传播，利用光线在管道内传播将聚集的太阳能实现跨距离输送，克服了传热工质在输运过程中的热量损失提高了太阳能利用率，为太阳能光热利用提供了新思路，为太阳能利用实现了更多的可能性。
[0020]本专利技术提供一种新型熔盐蓄热储热系统，通过熔盐箱内的温度传感器监测实时温度，既能利用太阳光产生热量蓄热又能利用夜间谷电进行蓄热，且熔盐供暖不仅效率高而且整个系统均为常压系统运行安全可靠，使用寿命长没有任何污染。
[0021]本专利技术提供一种新型供暖控制系统，采用双级调节的方法进行供暖温度的调节，第一级为控制电磁流量阀的的调节，第二级调节为控制泵的调节，当供暖室内温度达不到要求时，通过中央控制器控制电磁流量阀的开度，当电磁流量阀全部打开仍达不到所需温度时，打开泵开关进行机械循环。中央控制系统根据未来几天的天气状况自动判断是否需要夜间电辅助制热进行热量的补充。温度传感器监测熔盐温度，保持温度恒定以满足室内
供暖需求。
(五)附图说明
[0022]图1是本专利技术提供的高效三碟二次反射太阳光聚
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储热熔盐供暖系统的三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效三碟二次反射太阳光聚
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储热能熔盐供暖系统，其特征在于，包括三碟式二次反射太阳能聚光器系统(25)、导光管导光系统(26)、太阳能双轴跟踪系统(27)、太阳能集热系统(28)、熔盐储热系统(29)、电辅助制热系统(30)、供暖管供回水系统(31)。所述三碟式二次反射太阳能聚光器系统(25)为整个系统聚集太阳光线，收集的太阳光线传输到导光管导光系统(26)传输太阳光线。所述导光管导光系统(26)将收集到的太阳光线传输到太阳能集热系统(28)中获取热量。所述太阳能双轴跟踪系统(27)为该系统保证时刻收集到垂直入射的太阳光线。所述太阳能集热系统(28)为系统接收太阳光能量使其收集到的光能量转化为热量储存在熔盐储热系统(29)中。所述熔盐储热系统(29)为系统储存收集到的太阳能热量作为热源通过供暖管供回水系统(31)为建筑物供暖。所述电辅助制热系统(30)为系统在太阳能热量无法满足热量需求时提供辐射辅助热源。所述供暖管供回水系统(31)为建筑物供暖提供供回水。2.如权利要求1所述一种高效三碟二次反射太阳光聚
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储热能熔盐供暖系统，其特征在于，所述三碟式二次反射太阳能聚光器系统(25)包括旋转抛物面聚光镜(1)旋转双曲面聚光器(2)旋转椭圆面聚光器(3)聚光镜挖孔(5)镜面连接支撑杆(6)。所述旋转抛物面聚光镜(1)旋转双曲面聚光器(2)旋转椭圆面聚光器(3)通过聚集和反射太阳光为系统提供能量。3.如权利要求1所述一种高效三碟二次反射太阳光聚
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储热能熔盐供暖系统，其特征在于，所述导光管导光系统(26)包括导光管入口(4)导光管内壁反射膜(7)导光管管壁(8)。所述导光管入口(4)内进入的太阳光线因为光管管壁(8)的导光管内壁反射膜(7)有高反射率，太阳光线得以在管内传播。4.如权利要求1所述一种高效...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，刘玮瑶，贾玉斌，徐严，何颖，王孟柔，田劲夫，曹霁，韩蕊，韩树国，杨国忠，赵大春，吴静宜，孟凡康，张树光，齐兆东，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
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