自行高效发电的太阳能热水器制造技术

自行高效发电的太阳能热水器属太阳能利用领域。为了提高太阳能热能利用率，将已广泛使用的单功能太阳能热水器变为能首先保证一定量洗浴用热水后，不须人工操作，自行将热能用于高效发电，存储于蓄电池中，可用于水温不高或夜晚无太阳时加热水箱水外，还可用于家庭照明，电视、电脑等供电，夏天一般可发一度多电，特别是对流动的牧区人民更是喜从天降。可使用通水的真空集热管，也可为不通水型，为了提高温差发电效率，温差要大，将水箱内分为一大一小两部分，由温度记忆合金推杆推动隔离挡板而开启或关闭两部分之间的水流通道，使小部的少量水快速升温，热量由渠氏无机热超导管引出，若全国推广，其发电潜力将远大于三峡大坝。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能利用领域，是利用太阳能热辐射高效发电及加 热水的装置。
技术介绍
节能环保是当前全世界人民普遍关注的重大问题，可持续发展循 环经济模式特别重视可再生能源的利用，而其中又首推处处都有的太 阳能的开发研究。现今我国太阳能的开发利用，大多集中在太阳能热水器上，我国是太阳能热水器生产大国和应用大国，据2006年底统 计，全国约有5000多家生产厂，总产量达9000万平方米，但绝大多 数是各家各户独立安装使用，仅生产日常生活用热水。虽然近20年 来，热水器生产工艺质量得到不断改善，成本也在降低，但太阳能热 水器热能利用率以及推广中存在的很多缺陷一直未能引起国内外同 行业的重视和改进。众所周知，夏天气温高，生活用热水需求少，而 夏天日照时间长，太阳辐射能量大，这是一个很尖锐很突出的矛盾。 说明现有热水器只生产生活用热水，不能使太阳能得到充分有效利 用，热能利用率很低；其二我国幅员广阔，各地太阳能分布差异较大， 太阳能充足的一二类地区，大多在欠发达地区，如西藏、新疆、青海、 宁夏等地，阴雨天少，太阳能开发潜力很大，急待发掘，特别是要适 应无电网供电的流动牧区人群，而太阳能相对不充分，阴雨天多，日 照时间少的四五类地区，如四川贵州和部分黄梅雨多的江南地区，连 日阴雨，热水供应不足，如何解决已习惯于使用热水家庭的缓解调剂 措施也应作为研究对象；第三，我国现在使用的热水器，绝大多数是 使用通水的真空集热管，太阳光的热能通过紧靠集热管内上部聚热膜 壁的水加热上升进入水箱，凉水下降补充而循环，利用这些大量的己 有部件资源配置，物尽其用，开发新用途，应视为重中之重。本专利技术 的目的就是全面的系统解决上述问题，寻求充分高效利用太阳能的方 法和装备。以及对现有已安装使用的大量单功能太阳能热水器的改造 方法，其核心为用低价位的半导体温差发电克服高价位光伏电池发电 难于普及的困惑，提出了新的提高发电效率的方法，为千家万户自动 节能减排提供设备，为国家为人民开辟新能源，预计其发电潜力将远 大于三峡大坝。太阳能直接用于发电， 一般有两种方法 一是直接用 光伏电池，太阳光直接照射到硅光电池表面即可发电，安装简单方便， 效率也高，但硅光电池成本很高，与太阳能热水器毫无关连，设备 部件也无从共用，第二就是利用集热器将太阳辐射能转换成热能，通过热力循环过程，推动发电机发电，是当前太阳能热能利用的主导方 向，本专利技术中的发电方法与上述不同，而是可共用太阳能热水器部份 部件的半导体温差发电，利用太阳光辐射热能形成温差，温差发电是 利用塞贝尔效应将热能直接转换为电能的方法。发电效率与温差发电 半导体模块的两面温差直接相关，允许条件下，模块两面温差越大， 发电量越大，所以首要的是提高温度，本专利技术采用下述独特的方法， 因为用普通热水器的水温去发电，温差太低是行不通的，将水箱内的 水分为一大一小两部份，当阻断其水流交换通道时，小部的少量水能快速升温至较高温度，而要在模块薄薄的3-6mm的厚度上保持大的 温差，没有高效的导热和散热装置是办不到的，而且必须是无能耗的 散热装置才能保证热电转换的高效益。也就是说解决高效温差发电的 根本途径除提高温度外，还必须同时掌握高效的热传导器件和机制， 能够将热最迅速最高效地传导至尽可能大的散热面积上，从而保证发 电半导体模块两面尽可能大的温差值。可喜的是华裔美国科学家渠玉 芝先生专利技术的"无机高效热管"技术，获得美国、欧共体、日本、澳 大利亚等27个国家和地区的专利技术专利，该无机热管导热性能经美国 斯坦福研究院(SRI)测试后证实，其最高等效导热系数是金属银的 32500倍，热阻趋于零。众所周知，银的导热系数是金属中最高的， 故被美称为"热超导"，相对于"电超导"电阻趋于零而得名，将热 超导管用于温差发电的导热和散热过程是本专利技术的完美结合，当然用 有机热管也行，如重力型热管，效率差一些，安装不方便。另外本发 明要求加热水和高效发电自行转换，不须人工干预或操作，即要求自 动开启和关闭水箱大小两部份之间的水流通道。不宜使用常规控制用 的在水中易出故障的部件，还要免维护，低成本，最合适的是温度记 忆合金杆，低于某一居里点温度时，杆呈螺旋状，达到居里点时，恢 复原始记忆形状伸直自行推动隔离档板，关断水箱内大小两部份之间 的水流通道，而使小部水温快速升高，这是本专利技术中的重要创新。
技术实现思路
本专利技术涉及三部分， 一为由通水的真空集热管组成的能首先提供 一定量洗浴用热水后，无须人工干预或操作，自行将太阳光热能用于 高效发电的"太阳能热水器"，此方法又可对现在已安装的普通单功 能热水器改造为热水发电两用热水器；二是使用不通水的真空集热管 组成的使用无机热超导管的高效发电热水器；三是提供连日阴雨，热 水供应不足时的缓解调剂措施，总的目标就是提高太阳能的热能利用 率，共用某些部件，提高现有广泛使用热水器已有部件资源(太阳能 真空集热管，水箱、支架等)的利用率，为节约型社会的千家万户自 动节能减排开辟和发展清洁能源作贡献。本专利技术的主体结构由下列主要部件组成太阳能真空集热管阵列、支架、水箱、进出水管路、安全放气阀，装于水箱内外的发电部 件及支架下部的储能蓄电池。此水箱和现在广泛使用的热水器水箱不 同，内部由隔离档板分隔为一大一小两部份，通水的真空集热管的出 水口及将热能引出的热超导管都在小部，隔离档板由温度记忆合金杆 推动。热超导管从水箱一端伸出后接到水箱外部的多个温差发电模块 的热端，而其对应的冷端也由另一散热用热超导管接到由薄铝片组成 的散热器，各发电模块的电压输出端按蓄电池充电电压要求，并联或串联适配组合，经二极管向蓄电池充电。当水箱水温低于42"C时， 记忆合金推杆为螺旋状，水箱内大小两部的隔离档板受重力下垂敞 开，整个水箱的水由于温差密度不同，可互相交换流动，随着太阳能 不断加热，升温到42'C时，温度记忆合金达到其居里点，晶相结构 转变，恢复其原始形状而伸直，推动隔离档板，关闭水箱两部份的交 换流动通道，真空集热管出水口的水只能在很小的空间内部流动，热 量只能留在此小空间，由于其水量不到总水量的十五分之一，很快就 会由42'C升到9(TC以上，这时温差发电电压才可有效充电，而且效 率也较高。现在我国绝大多数热水器都是使用通水的真空集热管，只 须将水箱按上述结构改造，就可共用不少部件，而改造为发电热水两 用热水器。当使用真空集热管不通水的结构时，将热超导管伸入各真 空集热管内，各导热管伸出端通过铜接头，分别接各温差发电模块热 面，其对应冷面接散热器，从铜接头伸出的热超导管另一端合并后， 从一侧进水箱，水箱也要分为一大一小两部分，也同样由记忆合金杆 推动，不过由于小部内只简单的一束热超导管，没有真空集热管出水 口，体积小，隔离档板小，开启关闭更方便。本专利技术可用电池的电量 进行加热水，水箱内置电热丝， 一般功率在500 800W左右，另设开 关人工控制。当水温低或夜间无太阳时，都可洗浴。为太阳能热水器 开辟了发电储能的延伸服务。至于电能的利用，如家庭照明、电视、 电脑、防盗保安等用途是很广泛的，自家有电更为方便，不怕停电， 对于牧区更是喜从天降。但由于蓄电池所储电能是直流低压，要配备 逆变器就可转为稳定的220V50本文档来自技高网...

【技术保护点】
自行高效发电的太阳能热水器，由通水的真空集热管、水箱、支架及温差发电部件组成，其特征在于：　（１）水箱内部分的一大一小两部分，由隔离档板开启或关闭两部份之间的水流通道；　（２）水箱内水温达某设定温度时，记忆合金推杆推动隔离档板； 　（３）真空集热管进出水口及将热量引出的热超导管（或热管）在水箱内小部；　（４）温差发电模块组热面紧贴热超导管（或热管），其冷面接散热器；　（５）水箱内有用所发电存储在蓄电池内的电量加热的电热丝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭映斌，彭有有，
申请(专利权)人：彭映斌，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]