太阳能导热介质自动调节循环驱动方法技术

一种太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，对在太阳能集热器至水箱之间连接管道中的导热介质施加电场和磁场，根据水箱温度调节电场和磁场强度的大小或方向，以改变导热介质获得的洛伦兹力大小或方向，使导热介质的流动方向和速度发生变化，以此加强或抑制导热介质的循环。该方法通过磁力驱动改变太阳能导热介质的循环方式，根据太阳能光照强度和太阳能热水器水箱温度判断是否需要对导热介质循环加强或抑制，过程简单，实现了自动调节，解决太阳能热利用存在的不热或过热问题。同时保护储水箱，提高太阳能热水系统寿命。

The driving method of solar energy heat conduction medium automatic regulation cycle

【技术实现步骤摘要】
太阳能导热介质自动调节循环驱动方法
本专利技术涉及一种用于驱动太阳能导热介质循环、改善太阳能热水器因循环不畅导致不热或因光照过强导致过热现象的方法，属于太阳能热利用

技术介绍
随着太阳能热利用技术的普及以及节能减排的需要，高层建筑的太阳能热利用项目越来越多，不少省市推广实施高层建筑强制安装太阳能热水器政策。但是由于气堵、反坡等原因导致导热介质循环不畅，引发太阳能不热问题频发。为解决上述问题，行业内经常使用循环泵强制导热介质循环，如中国专利文献CN2308054Y公开的一种被动循环导热介质的太阳能热水器，但是机械部件长期运转，容易损坏，并且伴随有噪音和振动，影响居民日常生活，并且不能根据导热介质的温度自动调节循环过程。此外，当日照强度过强时，易出现太阳能过热现象，危及系统安全及人身健康。针对上述问题，需要对现有太阳能导热介质循环系统进行改进，实现对导热介质循环流动的控制。
技术实现思路
本专利技术针对现有太阳能导热介质循环技术存在的不足，提供一种控制过程简单、可自动调节的太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，该方法能够根据太阳能光照强度、太阳能热水器水箱温度，判断是否需要对导热介质循环加强或抑制。本专利技术的太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，是：对在太阳能集热器至水箱之间连接管道中的导热介质施加电场和磁场，根据水箱温度调节电场和磁场强度的大小或方向，以改变导热介质获得的洛伦兹力大小或方向，使导热介质的流动方向和速度发生变化，以此加强或抑制导热介质的循环。所述导热介质施加电场和磁场的电源为光伏发电装置。光伏发电装置为现有技术，直接将太阳光照转变为电能，其光伏组件放置于太阳能热水器集热器采光面的一侧，与太阳能集热器共同接收太阳辐照。所述电场和磁场由电磁耦合装置提供，该电磁耦合装置包括导热介质通道、通过磁感线圈产生磁场的磁场发生装置以及通过正负电极产生电场的电场发生装置，正负电极加载在导热介质通道两侧壁面上，磁感线圈加载在导热介质通道另外两侧壁面，使得产生的磁场垂直于电场方向。所述根据水箱温度调节电场和磁场强度的大小或方向的具体过程是：①水箱温度Thank(单位为℃)未达到设定温度Tset(单位为℃)时，如果太阳辐照度Gt(单位为W/m2)满足要求，则使处于自然循环的导热介质获取电磁场产生的正向洛伦兹力，产生加速流动，改善循环效果；②水箱温度Thank达到设定温度Tset，并且已达到设定的水箱过热保护温度Tprotect(单位为℃)时，如果太阳辐照度Gt满足要求，则使处于自然循环的导热介质获取电磁场产生的反向洛伦兹力，抑制导热介质的自然循环流动，抑制循环效果；③如果太阳能辐照度Gt不满足要求，停止提供电流。所述太阳辐照度状况依据通过光伏发电产生的电能判断，按以下公式计算：其中：Gt：t时刻计算太阳辐照度，W/m2；Ut：t时刻系统控制器读取到的光伏系统电压，V；It：t时刻系统控制器读取到的光伏系统电流，A；S：光伏发电装置面积，m2；η：光伏发电的综合发电效率，无量纲；所述洛伦兹力的计算公式为：其中：N：线圈匝数，无量纲；q/m：导热介质中带电粒子荷质比，可通过试验测得；μ0：真空磁导率；I1：线圈电流；R：线圈当量半径；U1：电极板两端电势差。所述太阳辐照度Gt满足要求是指Gt≥100，不满足要求是指Gt＜100。本专利技术通过磁力驱动改变太阳能导热介质的循环方式，根据太阳能光照强度和太阳能热水器水箱温度判断是否需要对导热介质循环加强或抑制，过程简单，实现了自动调节，解决太阳能热利用存在的不热或过热问题。同时保护储水箱，提高太阳能热水系统寿命。附图说明图1是本专利技术方法实现太阳能导热介质自动调节循环驱动的原理示意图。图2是本专利技术中电磁耦合装置的结构原理示意图。图中：1.磁感线圈；2.导热介质通道；3.电极；4.温度控制器；5.水箱；6.光伏发电装置；7.太阳能集热器；8.电磁耦合装置。具体实施方式本专利技术的太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，是对在太阳能集热器7至水箱5之间连接管道中的导热介质通过电磁耦合装置8施加电场和磁场，根据温度控制器4检测的水箱4内的温度调节电场和磁场强度的大小或方向，以改变导热介质获得的洛伦兹力大小或方向，使导热介质的流动方向和速度发生变化，以此加强或抑制导热介质的循环。电磁耦合装置8以光伏发电装置6为电源产生电场和磁场。光伏发电装置6为现有技术，直接将太阳光照转变为电能，其光伏组件放置于太阳能热水器集热器7采光面的一侧，与太阳能集热器7共同接收太阳辐照。光伏发电装置受太阳辐照强弱变化可改变供电量，也可实现电场和磁场的调节。参见图2，电磁耦合装置8包括导热介质通道2、通过磁感线圈1产生磁场的磁场发生装置以及通过正负电极3产生电场的电场发生装置，正负电极加载在导热介质通道两侧壁面上，磁感线圈1加载在导热介质通道另外两侧壁面，使得产生的磁场垂直于电场方向。导热介质通道2安装于太阳能集热器7的导热介质出口至水箱5的导热介质入口之间的管路上。光伏发电装置6通过电压或电流调节电路与磁感线圈1和电极3(正负电极)连接，用于向磁感线圈1和电极3提供正向或负向电流，以及改变输入的电流大小，调节电场、磁场强度大小或方向，改变导热介质获得的洛伦兹力大小或方向，作出加强导热介质循环或抑制导热循环的控制动作。根据太阳能热水器运行状况分为以下工作模式。1.加速循环模式太阳能热水器水箱温度Thank(t时刻的的水箱内温度)未达到设定温度Tset时，依据光伏发电装置6产生的电能，判断太阳辐照度Gt的状况，Gt的计算公式为：其中：Gt：t时刻计算太阳辐照度，W/m2；Ut：t时刻系统控制器读取到的光伏系统电压，V；It：t时刻系统控制器读取到的光伏系统电流，A；S：光伏发电装置面积，m2；η：光伏发电装置6综合发电效率，无量纲。当太阳辐照度Gt满足要求(Gt≥100)时，向磁感线圈1和正负电极3提供正向电流(如图2所示，左侧磁感线圈及电极接正极，右侧磁感线圈及电极接负极)，此时处于自然循环的导热介质获取电磁场产生的正向洛伦兹力，产生加速流动，改善循环效果。即：Gt≥100且Ttank＜Tset时，电磁耦合装置8中输入电压U和电流I，电流为正向。洛伦兹力F的计算公式是：其中：N：线圈匝数，无量纲；q/m：导热介质中带电粒子荷质比，可通过试验测得；μ0：真空磁导率；I1：线圈电流；R：线圈当量半径；U1：电极板两端电势差。2.抑制循环模式当水箱5的温度Thank达到设定温度Tset，并且已达到设定的水箱过热保护温度Tprotect(单位为℃)时，如果太阳辐照度满足要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，其特征是：/n对在太阳能集热器至水箱之间连接管道中的导热介质施加电场和磁场，根据水箱温度调节电场和磁场强度的大小或方向，以改变导热介质获得的洛伦兹力大小或方向，使导热介质的流动方向和速度发生变化，以此加强或抑制导热介质的循环。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，其特征是：
对在太阳能集热器至水箱之间连接管道中的导热介质施加电场和磁场，根据水箱温度调节电场和磁场强度的大小或方向，以改变导热介质获得的洛伦兹力大小或方向，使导热介质的流动方向和速度发生变化，以此加强或抑制导热介质的循环。


2.根据权利要求1所述的太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，其特征是：所述导热介质施加电场和磁场的电源为光伏发电装置。


3.根据权利要求1所述的太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，其特征是：所述光伏发电装置的光伏组件放置于太阳能热水器集热器采光面的一侧，与太阳能集热器共同接收太阳辐照。


4.根据权利要求1所述的太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，其特征是：所述电场和磁场由电磁耦合装置提供，该电磁耦合装置包括导热介质通道、通过磁感线圈产生磁场的磁场发生装置以及通过正负电极产生电场的电场发生装置，正负电极加载在导热介质通道两侧壁面上，磁感线圈加载在导热介质通道另外两侧壁面，使得产生的磁场垂直于电场方向。


5.根据权利要求1所述的太阳能导热介质自动调节循环驱动方法，其特征是：所述根据水箱温度调节电场和磁场强度的大小或方向的具体过程是：
①水箱温度Thank未达到设定温度Tset时，如果太阳辐照度Gt满足要求，则使处于自然循环的导热介质获取电磁场产生的正向洛伦兹力，产生加速流动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋登辉，刘华凯，刘宁，孙玉泉，
申请(专利权)人：山东省产品质量检验研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37