太阳能综合利用系统技术方案

一种太阳能综合利用系统，包括温差热发电器件、与半导体温差热发电器件的冷端接触的散热装置，该系统还包括稳热装置，该稳热装置包括热源和一个以上蓄热芯，所述蓄热芯与温差热发电器件的热端接触。本发明专利技术具有能源利用效率高，安装方便、能源利用成本低等特点，在大部分情况下，供热与发电可同步进行，而且不需要任何机械动力，即可廉价获得电能。该太阳能综合利用系统尺寸可大可小，经过适当的外观设计，可与建筑屋顶融合。此外，本发明专利技术适用面非常广泛，可以广泛安装在建筑、桥梁、公路、沙漠、牧区、大规模农田、荒岛、泳池上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能源利用系统，特别涉及一种太阳能综合利用系统。
技术介绍
随着地球环境日益恶化，地球资源面临枯竭，人类的环保意识日益增强，人们对各 种新能源开发正如火如荼。但目前新能源中，核电投资大、安装周期长，水电、风电等存在适 用面窄、发电条件要求苛刻等问题。虽然太阳能是无处不在的清洁能源，但目前对太阳能的 利用还是比较单一，如太阳能热水器只能供应热水，而光伏发电只能发电，并且成本较高， 难以推广普及，能源利用效率十分有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种最经济、适用面最广的太阳能综合利用系统，以解决 现有技术发电条件要求苛刻，能源利用效率低、成本高等技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是该太阳能综合利用系统包括半导体 温差热发电器件、与半导体温差热发电器件的冷端接触的散热装置，该系统还包括稳热装 置，该稳热装置包括热源和一个以上蓄热芯，所述蓄热芯与半导体温差热发电器件的热端 接触。作为优选，所述蓄热芯包括储热介质和包裹储热介质的外壳，储热介质通过导热 体与热源接触，热源为太阳能集热器或聚热器。作为优选，所述散热装置的散热面一侧设有蒸发器，蒸发器经压缩机与设置在储 热介质内的冷凝器形成回路。作为优选，所述散热装置为水箱，该水箱壳体直接与温差发电器件冷端接触。作为优选，所述散热装置为上窄下阔的烟囱状风洞，该风洞壁与温差发电器件的 冷端接触。作为优选，所述散热装置为热管式换热器，该热管式换热器的蒸发段与温差发电 器件冷端接触，所述热管式换热器的冷凝段设有大面积散热鳍片，该冷凝段设置在常温或 低于常温的环境中。作为优选，所述蓄热芯与半导体温差热发电器件之间还设有导热体，该导热体与 蓄热芯之间设有隔热活动门。 作为优选，所述风洞底部设有进风口，风洞的上部设有带叶轮的发电机，风洞的顶 部设有出风口，太阳能集热器设置在风洞的顶部，太阳能集热装置通过导热体与蓄热芯内 的储热介质连接。作为优选，所述蓄储热介质为重油。作为优选，所述导热体下部具有很多梳齿，该梳齿伸入至储热介质中。本专利技术具有能源利用效率高，安装方便、能源利用成本低等特点，在大部分情况 下，供热与发电可同步进行，而且不需要任何机械动力，即可廉价获得电能。该太阳能综合利用系统尺寸可大可小，经过适当的外观设计，可与建筑屋顶融合。此外，本专利技术适用面非 常广泛，可以广泛安装在建筑、桥梁、公路、沙漠、牧区、大规模农田、荒岛、泳池上。附图说明图1是本专利技术一种实施方式的结构示意图；图2是图1所示实施方式增设一级蓄热芯后的结构示意图；图3是图2所示优选实施方式增设热泵后的结构示意图；图4是本专利技术另一种实施方式的结构示意图；图5是本专利技术又一种实施方式的结构示意图；图6是图5所示实施方式增设风力发电机后的结构示意图；图7是图5所示实施方式增设一级蓄热芯后的结构示意图；图8是本专利技术又一种优选实施方式的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术一种实施方式的结构示意图；其主要由半导体温差热发电器件8、散 热装置9、稳热装置10构成，稳热装置10包括热源和一个以上蓄热芯6，其中蓄热芯6主要 由外壳7，被外壳7包裹的储热介质61等构成。热源为太阳能集热器或聚热器2 (也不排除地热等自然热源)，最好是高效集热 器。集热器2的上部设有玻璃4，底部设有板状导热体5 (即吸热板体)，导热体5采用铜、 铝等金属材料制成，或采用热管、气泡泵等高热导器件中的一种或多种组合制成，导热体5 下部具有很多梳齿51，该梳齿伸入至储热介质61中。导热体的板面上涂有吸热涂层3，以吸收太阳辐射热41。吸热涂层3可以是无光 黑板漆或铝-氮-铝太阳选择吸收涂层或干涉膜或高选择性钛基涂层等，尤其高选择性钛 基涂层是基于钛基和石英的蓝色涂层，采用了 一次性电离涂层工艺，这种涂层是首先钛在 真空环境中汽化，汽化物在加入氮和氧后发生化学反应成为氮氧化钛并在金属带上沉积冷 凝，此外石英在被汽化后形成第二层抗反射层并起到保护作用。这种涂层不仅是一种高吸 收率涂层，而且可以在减少反射的同时将热能存在吸收体的内部(低发射率)。其日光吸收 率超过95%，而热量的发射率(100°C)小于5%。本实施方式中的储热介质61为固相、液相或气相等大比热蓄热物质。如重油、水、 储热沙、高分子蓄热材料等。储热介质61通过导热体5与太阳能集热器2接触。在外壳7 外表面，除与半导体温差热发电器件8、太阳能集热器2接触的地方之外均设有保温层1，该 保温层1可采用玻璃棉加苯板复合或采用玻璃棉加聚氨脂整体发泡制成。外壳7底部可涂 导热硅脂，与多块半导体温差热发电器件8的热端直接、完全接触，将热直接传至发电器件 8的热端。散热装置9可以为铜、铝金属散热片等热的良好导体。但优选金属热管式换热器， 该热管式换热器的蒸发段90与温差发电器件8冷端接触，所述热管式换热器的冷凝段91 设有大面积散热鳍片92，该冷凝段91设置在常温或低于常温的环境中、如空气、河流、沙 土、冰层或其它自然物质等自然冷源中。有了蓄热芯后，整个系统可以实现白天、晴天吸热储热，夜晚、阴天按一定放热曲 线放出热量方式工作，使得半导体温差热发电器件8始终有电发出。 图2是图1所示实施方式增设一级蓄热芯后的结构示意图。该系统顶部是太阳能 集热器2，太阳能集热器2下面是一级蓄热芯6的外壳7，外壳7内的储热介质61是重油。 蓄热芯6的底部与一级半导体温差热发电器件8的热端面接触，半导体温差热发电器件8 的冷端面与二级蓄热芯60的外壳71顶部接触。该二级蓄热芯60的储热介质62是水，二 级蓄热芯60的外壳71底部与二级半导体温差热发电器件81的热端面接触，而二级半导体 温差热发电器件81的冷端面与热管式换热器的蒸发段90接触。外壳71上还设有进水管 111和出水管11，以便于热水循环利用。由此可见，该系统具有二级半导体温差热发电器件8和81 (当然以此类推，可以根 据热面温度递减规律安排多级半导体温差热发电器件叠合，以尽量吸热，将热能转换成电 能)。这样可以确保半导体温差热发电器件拥有足够的温差(单块半导体半导体温差热发 电器件两面温差只要能达到摄氏60度，则发电电压可达到3. 5V，电流可达到3-5A)，并最大 限度将太阳热能转化为电能和热能，从而获得较优的太阳能利用效果。为了保证本系统在没有阳光的阴、雨、雪天能为用户提供热水等热源，如图3所 示，系统的散热装置(热管式换热器)9散热面一侧，即热管式换热器的冷凝段91的外围还 环设有一圈螺旋形蒸发器13，该蒸发器13的一管路经压缩机16与设置在储热介质内的冷 凝器15的输入管端连接；蒸发器13另一管路经膨胀阀12、过滤器121、储液罐14等与冷凝 器15的输出管端连接，形成一回路结构，这样的结构实际上与我们熟知的热泵相似。热泵 能够将自身所耗电能的5到8倍的热能从低温环境传送到高温环境中。由于安装了以上热 泵结构，当本系统工作时，蒸发器中的R22(还可以以C02作为热媒)就会吸收热管式换热 器的冷凝段的余热(使用时实际上可以加速热管式换热器的冷凝段散热)，经过少量电能 (压缩机的电能消耗)做功，冷凝器向二级蓄热芯中的储热介质(水)的不断输送高品位 热能，提高或维持了蓄热芯的温度(100°C)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能综合利用系统，包括温差热发电器件、与半导体温差热发电器件的冷端接触的散热装置，其特征是该系统还包括稳热装置，该稳热装置包括热源和一个以上蓄热芯，所述蓄热芯与温差热发电器件的热端接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛柏力，冯玉珠，
申请(专利权)人：武汉市天下春商贸有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]