一种低损耗高效率的太阳能供暖系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低损耗高效率的太阳能供暖系统，其包括：太阳能采集系统，其聚集分散的太阳能并转化成热能；储能系统，其与太阳能采集系统形成储能循环管路，储能介质吸收热能；供暖系统，其具有热储存箱和散热设备，储能循环管路贯通穿过热储存箱，用以加热热储存箱内的供暖介质；中低温发电系统，其具有低沸点介质，低沸点介质吸收储能介质的热量；其中，供暖介质包括30～50wt％的溴化镧、20～40wt％的溴化钐、20～40wt％的溴化铈、0.3～0.8wt％的聚乙二醇和0.2～0.5wt％的甘露醇。本发明专利技术设计合理，节能效果明显，效率高，且保温层的设计可保证系统在寒冷冬季的安全运行以及意外停电情况下的防冻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能利用领域。更具体地说，本专利技术涉及一种低损耗、高效率的太阳能供暖系统。
技术介绍
当前，能源问题已经成为制约世界各国发展的主要因素之一，我国作为能源消费大国，随着我国经济的发展及人口的增加，能源和环境问题日渐突出。一方面我国人均能源拥有量较低，另一方面以煤炭为主的不合理能源结构以及建筑的高能耗所带来的环境破坏为可持续发展带来了巨大的压力，由此，节能降耗以及可再生能源的利用引起了人们的广泛重视。太阳能供暖系统是指以太阳能作为供暖系统的热源，利用太阳能集热器将太阳能转换成热能，供给工厂、居民住宅、学校等建筑物冬季取暖和全年其他用热的系统。太阳能系统是利用无污染、可再生的太阳能为资源，使用寿命一般在20年以上，环保和经济效益均非常明显，且不会产生传统烧煤采暖炉二氧化碳中毒的危险，也不会发生烫伤等意外，供暖清洁安全，满足节能减排的需求。但是，太阳能供暖系统也有不足之处，主要有：(1)到达地面的太阳直接辐射能因随昼夜的交替而变化，使得大多数太阳能设备在夜间无法工作，为研究夜间没有太阳直接辐射、散射也很微弱，所造成的困难，就需要研究和配备储能设备，以便在晴天时把太阳能收集并存起来，供夜晚或阴雨天使用，但目前的储能设备多存在热量损失大、热量储存时间短等问题；(2)目前太阳能多采用水作为供暖介质，通过水在散热器腔体中的循环来提高室内的温度，但水的启动温度高，水的强传递必须超过或达到100℃，一般水暖的启动升温经过近2h才能达到室温，锅炉需要对管路中大量的循环水进行加热，能源消耗大，且供暖系统中的循环水流经的路径长，高温水在流动中易因蒸发产生损失，需经常补充管道内水份。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种低损耗高效率的太阳能系统，其能够获得集中的、具有高热流量密度的高品位能量，与太阳能采集系统进行热交换的储能罐和与散热器热交换的热储存箱均具有高保温性能，可实现24h的连续热能供应，且供暖介质的启动温度低，热传递速率快，显著提高了太阳供暖的能源利用效率和便利性。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种低损耗高效率的太阳能供暖系统，其包括：太阳能采集系统，其将分散的太阳能辐射聚集起来并转化成热能；储能系统，其与所述太阳能采集系统形成储能循环管路，所述储能循环管路上设有储能罐，储能介质吸收所述热能并沿所述储能循环管路流动；供暖系统，其具有热储存箱和散热设备，所述热储存箱和散热设备经由供暖循环管路相连，所述储能循环管路贯通穿过所述热储存箱，用以加热所述热储存箱内的供暖介质；中低温发电系统，其具有低沸点介质，所述中低温发电系统与所述储能罐形成发电循环管路，所述低沸点介质吸收所述发电循环管路内所述储能介质的热量；其中，所述供暖介质包括30～50wt％的溴化镧、20～40wt％的溴化钐、20～40wt％的溴化铈、0.3～0.8wt％的聚乙二醇和0.2～0.5wt％的甘露醇，由合适比例的溴化镧、溴化钐和溴化铈组成的超导液，彼此之间可产生协同作用，25℃即开始温度的传质，温度传导速度快，聚乙二醇和甘露醇的添加可进一步强化超导液的热传质过程，其中，小分子多羟基甘露醇的加入与聚乙二醇配合使用，可明显降低超导液的表面张力，提高超导液的流动性和热传导性能。优选的是，其中，所述低沸点介质选自正戊烷、异戊烷、氯乙烷中的任意一种，低沸点介质通过吸收储能介质的余热，产生具有较高压力的蒸汽推动汽轮机做功发电。优选的是，其中，所述储能介质进入所述中低温发电系统的温度高于60℃，以确保中低温发电系统的运行效率。优选的是，其中，所述储能罐、所述热储存箱、暴露于外界环境中的所述储能循环管路、供暖循环管路及发电循环管路的外层均设有一保温层，所述保温层包括如下重量份材料：75～85份的聚氨酯、15～20份的ABS、3～8份的起泡剂、8～10份的短纤维、4～6份的纳米氧化镁、5～8份的纳米碳酸钙以及3～5份的纳米氧化铈；其中由聚氨酯制备得到的泡沫保温材料具有绝热效果好、质量轻、比强度大等优良特性，同时还具有隔声、防震、电绝缘、耐溶剂等特点，但也存在着耐高温性能差、泡沫骨架强度和韧性偏低、易老化等问题，丙烯腈-丁二烯苯丙烯接枝共聚物与聚氨酯的共混可显著提高保温材料的韧性、耐老化性能和尺寸稳定性，高刚性短纤维与高弹性的聚氨酯配合使用可明显改善保温材料的力学性能，提高其抵抗形变的能力，此外，储能介质吸收热能后温度可达200～600℃，聚氨酯保温材料长期处于高温环境下易变形，影响保温层的保温和机械性能，纳米氧化镁、纳米碳酸钙以及纳米氧化铈可有效提高聚氨酯保温层的耐热形变和阻燃性能，维持保温层的隔热持久性和稳定性。优选的是，其中，所述太阳能采集系统具有支架和连接于所述支架上的蝶式聚光镜，其中蝶式聚光镜采用抛物面，可把分散的低能量密度聚集到镜面的焦点处，从而获得集中的、具有高热流密度的高品位能量。优选的是，其中，所述支架由质量轻、可塑性强和硬度高的铝钇合金制备而成。优选的是，其中，所述储能介质为导热油，具有加热均匀、节能和输送方便的优点。优选的是，其中，所述导热油选自氢化三联苯、苄基甲苯或二苄基甲苯中的任意一种，具有较好的热稳定性、导热性和分散均一性。优选的是，其中，所述短纤维包括10～30wt％的玻璃纤维、20～40wt％的芳纶纤维和40～55wt％的石棉纤维，三种纤维的加入可产生协同效应，既可增强泡孔壁，提高保温层的抗压、抗拉性，又可提高保温层的耐霜冻、耐化学试剂尤其是耐高温性能，提高保温层的持续保温效果。优选的是，其中，所述短纤维的长度为40～60mm，纤维的长度不能过长，否则易彼此缠绕，不易分散于聚氨酯保温材料中。本专利技术至少包括以下有益效果：(1)本专利技术采用蝶式聚光镜将太阳能辐射汇聚起来，并转化成热能，其聚焦比高，焦点温度可达1500度；(2)本专利技术集成供暖系统和中低温发电系统，采用高温储能介质用于供暖，中低温储能介质余热用于供电的能量梯级利用模式，有效提高了对太能能的利用效率；(3)本专利技术的保温层导热系数小，稳定性好，具有优良的耐热形变和阻燃性能，设有此保温层的储罐的温度损失在24h内小于10％；(4)本专利技术采用的供暖介质启动温度低，25℃即开始温度的传质，热传导速度快，五分钟左右即可将暖气片加热，显著提高了太阳供暖的能源利用效率和便利性；(5)本专利技术设计合理，节能效果明显，效率高，且保温层的设计可保证系统在寒冷冬季的安全运行以及意外停电情况下的防冻。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的一个实施例中太阳能采集系统的结构示意图；图2为本专利技术的另一个实施例中太阳能供暖系统的流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1～图2示出了根据本专利技术的一种实现形式，其中包括：太阳能采集系统，其将分散的太阳能辐射聚集起来并转化成热能；储能系统，其与所述太阳能采集系统形成储能循环管路，所述储能循环管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低损耗高效率的太阳能供暖系统，其特征在于，包括：太阳能采集系统，其将分散的太阳能辐射聚集起来并转化成热能；储能系统，其与所述太阳能采集系统形成储能循环管路，所述储能循环管路上设有储能罐，储能介质吸收所述热能并沿所述储能循环管路流动；供暖系统，其具有热储存箱和散热设备，所述热储存箱和散热设备经由供暖循环管路相连，所述储能循环管路贯通穿过所述热储存箱，用以加热所述热储存箱内的供暖介质；中低温发电系统，其具有低沸点介质，所述中低温发电系统与所述储能罐形成发电循环管路，所述低沸点介质吸收所述发电循环管路内所述储能介质的热量；其中，所述供暖介质包括30～50wt％的溴化镧、20～40wt％的溴化钐、20～40wt％的溴化铈、0.3～0.8wt％的聚乙二醇和0.2～0.5wt％的甘露醇。

【技术特征摘要】
1.一种低损耗高效率的太阳能供暖系统，其特征在于，包括：太阳能采集系统，其将分散的太阳能辐射聚集起来并转化成热能；储能系统，其与所述太阳能采集系统形成储能循环管路，所述储能循环管路上设有储能罐，储能介质吸收所述热能并沿所述储能循环管路流动；供暖系统，其具有热储存箱和散热设备，所述热储存箱和散热设备经由供暖循环管路相连，所述储能循环管路贯通穿过所述热储存箱，用以加热所述热储存箱内的供暖介质；中低温发电系统，其具有低沸点介质，所述中低温发电系统与所述储能罐形成发电循环管路，所述低沸点介质吸收所述发电循环管路内所述储能介质的热量；其中，所述供暖介质包括30～50wt％的溴化镧、20～40wt％的溴化钐、20～40wt％的溴化铈、0.3～0.8wt％的聚乙二醇和0.2～0.5wt％的甘露醇。2.如权利要求1所述的低损耗高效率的太阳能供暖系统，其特征在于，所述低沸点介质选自正戊烷、异戊烷、氯乙烷中的任意一种。3.如权利要求1所述的低损耗高效率的太阳能供暖系统，其特征在于，所述储能介质进入所述中低温发电系统的温度高于60℃。4.如权利要求1所述的低损耗高效率的太阳能供暖系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梦圆，丰俊，
申请(专利权)人：内蒙古旭力恒新能源开发有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15