自行高效發電的太陽能熱水器制造技術

自行高效發電的太陽能熱水器屬太陽能利用領域。為了提高太陽能熱能利用率，將已廣泛使用的單功能太陽能熱水器變為能首先保證一定量洗浴用熱水后，不須人工操作，自行將熱能用于高效發電，存儲于蓄電池中，可用于水溫不高或夜晚無太陽時加熱水箱水外，還可用于家庭照明，電視、電腦等供電，夏天一般可發一度多電，特別是對流動的牧區人民更是喜從天降。可使用通水的真空集熱管，也可為不通水型，為了提高溫差發電效率，溫差要大，將水箱內分為一大一小兩部分，由溫度記憶合金推桿推動隔離擋板而開啟或關閉兩部分之間的水流通道，使小部的少量水快速升溫，熱量由渠氏無機熱超導管引出，若全國推廣，其發電潛力將遠大于三峽大壩。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于太陽能利用領域，是利用太陽能熱輻射高效發電及加 熱水的裝置。
技術介紹
節能環保是當前全世界人民普遍關注的重大問題，可持續發展循 環經濟模式特別重視可再生能源的利用，而其中又首推處處都有的太 陽能的開發研究。現今我國太陽能的開發利用，大多集中在太陽能熱水器上，我國是太陽能熱水器生產大國和應用大國，據2006年底統 計，全國約有5000多家生產廠，總產量達9000萬平方米，但絕大多 數是各家各戶獨立安裝使用，僅生產日常生活用熱水。雖然近20年 來，熱水器生產工藝質量得到不斷改善，成本也在降低，但太陽能熱 水器熱能利用率以及推廣中存在的很多缺陷一直未能引起國內外同 行業的重視和改進。眾所周知，夏天氣溫高，生活用熱水需求少，而 夏天日照時間長，太陽輻射能量大，這是一個很尖銳很突出的矛盾。 說明現有熱水器只生產生活用熱水，不能使太陽能得到充分有效利 用，熱能利用率很低；其二我國幅員廣闊，各地太陽能分布差異較大， 太陽能充足的一二類地區，大多在欠發達地區，如西藏、新疆、青海、 寧夏等地，陰雨天少，太陽能開發潛力很大，急待發掘，特別是要適 應無電網供電的流動牧區人群，而太陽能相對不充分，陰雨天多，日 照時間少的四五類地區，如四川貴州和部分黃梅雨多的江南地區，連 日陰雨，熱水供應不足，如何解決已習慣于使用熱水家庭的緩解調劑 措施也應作為研究對象；第三，我國現在使用的熱水器，絕大多數是 使用通水的真空集熱管，太陽光的熱能通過緊靠集熱管內上部聚熱膜 壁的水加熱上升進入水箱，涼水下降補充而循環，利用這些大量的己 有部件資源配置，物盡其用，開發新用途，應視為重中之重。本專利技術 的目的就是全面的系統解決上述問題，尋求充分高效利用太陽能的方 法和裝備。以及對現有已安裝使用的大量單功能太陽能熱水器的改造 方法，其核心為用低價位的半導體溫差發電克服高價位光伏電池發電 難于普及的困惑，提出了新的提高發電效率的方法，為千家萬戶自動 節能減排提供設備，為國家為人民開辟新能源，預計其發電潛力將遠 大于三峽大壩。太陽能直接用于發電， 一般有兩種方法 一是直接用 光伏電池，太陽光直接照射到硅光電池表面即可發電，安裝簡單方便， 效率也高，但硅光電池成本很高，與太陽能熱水器毫無關連，設備 部件也無從共用，第二就是利用集熱器將太陽輻射能轉換成熱能，通過熱力循環過程，推動發電機發電，是當前太陽能熱能利用的主導方 向，本專利技術中的發電方法與上述不同，而是可共用太陽能熱水器部份 部件的半導體溫差發電，利用太陽光輻射熱能形成溫差，溫差發電是 利用塞貝爾效應將熱能直接轉換為電能的方法。發電效率與溫差發電 半導體模塊的兩面溫差直接相關，允許條件下，模塊兩面溫差越大， 發電量越大，所以首要的是提高溫度，本專利技術采用下述獨特的方法， 因為用普通熱水器的水溫去發電，溫差太低是行不通的，將水箱內的 水分為一大一小兩部份，當阻斷其水流交換通道時，小部的少量水能快速升溫至較高溫度，而要在模塊薄薄的3-6mm的厚度上保持大的 溫差，沒有高效的導熱和散熱裝置是辦不到的，而且必須是無能耗的 散熱裝置才能保證熱電轉換的高效益。也就是說解決高效溫差發電的 根本途徑除提高溫度外，還必須同時掌握高效的熱傳導器件和機制， 能夠將熱最迅速最高效地傳導至盡可能大的散熱面積上，從而保證發 電半導體模塊兩面盡可能大的溫差值。可喜的是華裔美國科學家渠玉 芝先生專利技術的"無機高效熱管"技術，獲得美國、歐共體、日本、澳 大利亞等27個國家和地區的專利技術專利，該無機熱管導熱性能經美國 斯坦福研究院(SRI)測試后證實，其最高等效導熱系數是金屬銀的 32500倍，熱阻趨于零。眾所周知，銀的導熱系數是金屬中最高的， 故被美稱為"熱超導"，相對于"電超導"電阻趨于零而得名，將熱 超導管用于溫差發電的導熱和散熱過程是本專利技術的完美結合，當然用 有機熱管也行，如重力型熱管，效率差一些，安裝不方便。另外本發 明要求加熱水和高效發電自行轉換，不須人工干預或操作，即要求自 動開啟和關閉水箱大小兩部份之間的水流通道。不宜使用常規控制用 的在水中易出故障的部件，還要免維護，低成本，最合適的是溫度記 憶合金桿，低于某一居里點溫度時，桿呈螺旋狀，達到居里點時，恢 復原始記憶形狀伸直自行推動隔離檔板，關斷水箱內大小兩部份之間 的水流通道，而使小部水溫快速升高，這是本專利技術中的重要創新。
技術實現思路
本專利技術涉及三部分， 一為由通水的真空集熱管組成的能首先提供 一定量洗浴用熱水后，無須人工干預或操作，自行將太陽光熱能用于 高效發電的"太陽能熱水器"，此方法又可對現在已安裝的普通單功 能熱水器改造為熱水發電兩用熱水器；二是使用不通水的真空集熱管 組成的使用無機熱超導管的高效發電熱水器；三是提供連日陰雨，熱 水供應不足時的緩解調劑措施，總的目標就是提高太陽能的熱能利用 率，共用某些部件，提高現有廣泛使用熱水器已有部件資源(太陽能 真空集熱管，水箱、支架等)的利用率，為節約型社會的千家萬戶自 動節能減排開辟和發展清潔能源作貢獻。本專利技術的主體結構由下列主要部件組成太陽能真空集熱管陣列、支架、水箱、進出水管路、安全放氣閥，裝于水箱內外的發電部 件及支架下部的儲能蓄電池。此水箱和現在廣泛使用的熱水器水箱不 同，內部由隔離檔板分隔為一大一小兩部份，通水的真空集熱管的出 水口及將熱能引出的熱超導管都在小部，隔離檔板由溫度記憶合金桿 推動。熱超導管從水箱一端伸出后接到水箱外部的多個溫差發電模塊 的熱端，而其對應的冷端也由另一散熱用熱超導管接到由薄鋁片組成 的散熱器，各發電模塊的電壓輸出端按蓄電池充電電壓要求，并聯或串聯適配組合，經二極管向蓄電池充電。當水箱水溫低于42"C時， 記憶合金推桿為螺旋狀，水箱內大小兩部的隔離檔板受重力下垂敞 開，整個水箱的水由于溫差密度不同，可互相交換流動，隨著太陽能 不斷加熱，升溫到42'C時，溫度記憶合金達到其居里點，晶相結構 轉變，恢復其原始形狀而伸直，推動隔離檔板，關閉水箱兩部份的交 換流動通道，真空集熱管出水口的水只能在很小的空間內部流動，熱 量只能留在此小空間，由于其水量不到總水量的十五分之一，很快就 會由42'C升到9(TC以上，這時溫差發電電壓才可有效充電，而且效 率也較高。現在我國絕大多數熱水器都是使用通水的真空集熱管，只 須將水箱按上述結構改造，就可共用不少部件，而改造為發電熱水兩 用熱水器。當使用真空集熱管不通水的結構時，將熱超導管伸入各真 空集熱管內，各導熱管伸出端通過銅接頭，分別接各溫差發電模塊熱 面，其對應冷面接散熱器，從銅接頭伸出的熱超導管另一端合并后， 從一側進水箱，水箱也要分為一大一小兩部分，也同樣由記憶合金桿 推動，不過由于小部內只簡單的一束熱超導管，沒有真空集熱管出水 口，體積小，隔離檔板小，開啟關閉更方便。本專利技術可用電池的電量 進行加熱水，水箱內置電熱絲， 一般功率在500 800W左右，另設開 關人工控制。當水溫低或夜間無太陽時，都可洗浴。為太陽能熱水器 開辟了發電儲能的延伸服務。至于電能的利用，如家庭照明、電視、 電腦、防盜保安等用途是很廣泛的，自家有電更為方便，不怕停電， 對于牧區更是喜從天降。但由于蓄電池所儲電能是直流低壓，要配備 逆變器就可轉為穩定的220V50本文檔來自技高網...

【技術保護點】
自行高效發電的太陽能熱水器，由通水的真空集熱管、水箱、支架及溫差發電部件組成，其特征在于：　（１）水箱內部分的一大一小兩部分，由隔離檔板開啟或關閉兩部份之間的水流通道；　（２）水箱內水溫達某設定溫度時，記憶合金推桿推動隔離檔板； 　（３）真空集熱管進出水口及將熱量引出的熱超導管（或熱管）在水箱內小部；　（４）溫差發電模塊組熱面緊貼熱超導管（或熱管），其冷面接散熱器；　（５）水箱內有用所發電存儲在蓄電池內的電量加熱的電熱絲。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭映斌，彭有有，
申請(專利權)人：彭映斌，
類型：發明
國別省市：89[中國|沈陽]