太陽能煙囪電站溫室建筑的制作方法
【專利摘要】一種太陽能煙囪電站溫室建筑，其特征為：溫室建筑的向陽面設(shè)有側(cè)集熱棚，頂部設(shè)有頂集熱棚，頂集熱棚頂部連接煙囪，煙囪內(nèi)設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)，側(cè)集熱棚的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)門，側(cè)集熱棚內(nèi)設(shè)可調(diào)百葉，溫室建筑的房間向陽面為多層透明板全采光落地墻窗，多層透明板全采光落地墻窗內(nèi)設(shè)內(nèi)保溫簾，冬季陽光時(shí)，將可調(diào)百葉立起與陽光平行，讓陽光射入房間，陽光退卻后，將可調(diào)百葉放平，變成一層薄板保溫房間，同時(shí)拉上內(nèi)保溫簾、關(guān)閉窗戶和進(jìn)風(fēng)門進(jìn)行四重保溫；夏季陽光時(shí)，將可調(diào)百葉調(diào)至與陽光成直角的位置一方面遮擋陽光，一方面導(dǎo)流一部分來自進(jìn)風(fēng)門的上升氣流，為室內(nèi)通風(fēng)降溫。另一部分來自進(jìn)風(fēng)門的上升氣流則流向屋頂?shù)臒焽柰苿訙u輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
【專利說明】太陽能煙囪電站溫室建筑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種溫室建筑。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，能源短缺、溫室效應(yīng)和環(huán)境污染已成為全球性問題。尋求清潔能源利用新技術(shù)已成為世界上研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一。太陽能作為一種清潔的可再生能源對人類來說幾乎是取之不盡，用之不竭的。在各種可再生能源中，太陽能是最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能、潮汐能都是來自于太陽能。比如生物質(zhì)能是生物將太陽能儲存在體內(nèi)，再通過物理、化學(xué)方法就可以將儲存在生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化為我們所需的能源。與其他可再生能源相比，太陽能具有很多其它能源所不能具備的優(yōu)點(diǎn):
[0003]①儲量的“無限性”
[0004]太陽每秒鐘放射的能量大約是16X1023kW，一年內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤約1892X1013千億噸，是目前世界主要能源已探明儲量的一萬倍。相對于常規(guī)能源的有限性，太陽能具有儲量的“無限性”，取之不盡，用之不竭。
[0005]②存在的普遍性
[0006]相對于其它能源來說，太陽能對于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。這就為常規(guī)能源缺乏的國家和地區(qū)解決能源問題提供了美好前景。
[0007]③利用的清潔性
[0008]太陽能同風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染。
[0009]④利用的經(jīng)濟(jì)性
[0010]可以從兩個(gè)方面看太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性。一是太陽能取之不盡，用之不竭，而且在接收太陽能時(shí)不征收任何“稅”，可以隨地取用；二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，太陽能利用不僅可能而且可行。因此，太陽能必將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換中擔(dān)當(dāng)重任，將成為理想的替代能源。
[0011]目前太陽能熱利用技術(shù)成熟，并已形成產(chǎn)業(yè)的當(dāng)屬太陽能熱水器和太陽能熱發(fā)電。在世界范圍內(nèi)，太陽能熱水器技術(shù)已很成熟，并已形成行業(yè)，正在以優(yōu)良的性能不斷地沖擊電熱水器市場和燃?xì)鉄崴魇袌?。隨著世界范圍內(nèi)環(huán)保意識和節(jié)能意識的普遍提高，太陽能熱水器必將逐步替代電熱水器和燃?xì)鉄崴?。雖然太陽能熱水器目前仍存在市場價(jià)格高、受季節(jié)和天氣影響的不利因素，但太陽能熱水器具有低成本運(yùn)行、安全、無污染等優(yōu)勢，而且隨著技術(shù)的發(fā)展其經(jīng)濟(jì)性也逐漸顯露出來。
[0012]在太陽能熱發(fā)電方面，目前應(yīng)用比較廣泛的有三種，即線聚焦拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)(簡稱拋物面槽式)、點(diǎn)聚焦中央接收式太陽能熱發(fā)電技術(shù)(簡稱塔式)及點(diǎn)聚焦拋物面盤式太陽能熱發(fā)電技術(shù)(簡稱拋物面盤式)。這三種技術(shù)的發(fā)電原理都是利用一種類似接受器的設(shè)備——定日鏡，連續(xù)不斷的接受太陽輻射的能量，然后將吸收接受到的能量通過流體吸收，產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動渦輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。上述的幾種太陽能熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)比較成熟了，但它們設(shè)備昂貴且易損壞，使得它們的投資及維護(hù)費(fèi)用相當(dāng)高，在我國推廣目前應(yīng)該說是不太實(shí)際的。另外一種目前研究的較多的太陽能發(fā)電技術(shù)是太陽能光伏電池，但是由于太陽能電池的核心一光伏轉(zhuǎn)換功能材料的價(jià)格太貴而阻礙了其推廣應(yīng)用。太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)具有設(shè)備簡單、投資費(fèi)用低、占地面積大的特點(diǎn)，正好適合我國西部經(jīng)濟(jì)不是很寬松、太陽能資源豐富、荒地多的情況，所以這種太陽能發(fā)電技術(shù)被許多國內(nèi)外能源專家所看好。
[0013]太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)(也叫太陽能煙囪電站)由太陽能集熱棚、太陽能煙囪以及渦輪發(fā)電機(jī)組3個(gè)基本部分所構(gòu)成。太陽能集熱棚在一塊太陽輻照強(qiáng)、絕熱性能比較好的地面上，集熱棚和地面有一定間隙，可以讓周圍空氣進(jìn)入系統(tǒng):集熱棚中間離地面一定距離處裝著煙?，在煙?底部裝有渦輪機(jī)，太陽光照射集熱棚，集熱棚下面的地面吸收透過覆蓋層的太陽輻射能，并加熱地面和集熱棚覆蓋層之間的空氣，使集熱棚內(nèi)空氣溫度升高，密度下降，從而引起空氣沿著煙囪上升，同時(shí)集熱棚周圍的冷空氣不斷進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充，從而形成空氣循環(huán)流動。當(dāng)集熱棚內(nèi)的空氣流到煙囪底部的時(shí)候，由于煙囪效應(yīng)在煙囪內(nèi)將形成強(qiáng)大的氣流，利用這股強(qiáng)大的氣流推動裝在煙囪底部的渦輪機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。在空氣流動過程中，伴隨著三個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程，首先空氣被加熱，太陽能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能:由于空氣在煙囪內(nèi)的上升流動，內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?；?dāng)空氣流到渦輪機(jī)時(shí)，氣流推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，動能又轉(zhuǎn)化成我們所需的電能。
[0014]太陽煙囪發(fā)電系統(tǒng)綜合了三種效應(yīng):溫室效應(yīng)、煙囪壓差風(fēng)力效應(yīng)和熱能風(fēng)力渦輪機(jī)氣動效應(yīng)。這類系統(tǒng)是在一片廣闊的平地上，用塑料或玻璃建成一個(gè)巨型溫室(直徑約5000m)，在陽光照射下，溫室內(nèi)空氣被加熱。加熱了的空氣徑向運(yùn)動從外周向中心流動，并通過一根超高(大約1000 m)煙囪迅速上升，排向大氣。在大尺寸這類電廠中，進(jìn)入熱能風(fēng)力渦輪機(jī)的氣流速度可達(dá)14?15 m/s，溫升可達(dá)30?35°C。在煙囪底部周向安裝一圈熱能風(fēng)力渦輪機(jī)，將熱空氣的動能、熱能、壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再繼而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> [0015]太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)具有以下特點(diǎn):
[0016]①設(shè)備較其它發(fā)電技術(shù)簡單，而且運(yùn)行費(fèi)用低
[0017]太陽能煙囪發(fā)電設(shè)備簡單，只需太陽能集熱棚和太陽能煙囪，以及渦輪機(jī)組。太陽能煙囪發(fā)電的效率隨著集熱棚面積的增加和煙囪的增高而提高，所以為了得到更好的效率和經(jīng)濟(jì)性，修建大規(guī)模的電站是必須的。一旦電站建成，這種電站將運(yùn)行很長時(shí)間。煙囪本身將用100年或更長的時(shí)間。由于運(yùn)動部件很少，所以這種電站的維修費(fèi)用很低。作為主要運(yùn)動組件的渦輪將安裝在穩(wěn)定的空氣流中，因此比安裝在不能預(yù)期的陣陣狂風(fēng)中的風(fēng)力渦輪機(jī)所承受的應(yīng)力小的多。當(dāng)?shù)氐墓こ碳夹g(shù)人員不需要外國顧問的幫助就應(yīng)該能夠運(yùn)行和維護(hù)這種電站[2]。
[0018]②太陽能來源廣泛，更適合于人口稀少的地區(qū)
[0019]地球上的太陽能資源一般以全年總輻射量[kj/m2.a]和全年日照總時(shí)數(shù)表示，就全球而言，美國西南部、非洲、澳大利亞、中國西藏、中東等地區(qū)的全年總輻射量或目照總時(shí)數(shù)最大，為世界太陽能資源最豐富地區(qū)。我國陸地面積每年接收的太陽輻射總量在
3.3xl03?8.4xl06 [kj/m2.a ]之間,相當(dāng)于2.4X IO4億t標(biāo)準(zhǔn)煤,屬太陽能資源車富的國家之一。全國總面積2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000h，太阻輻射量在5X IO6 kj/(m2 -a)以上。我國西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古高原的總輻射量和日照時(shí)數(shù)據(jù)為全國最高，屬太陽能資源豐富地區(qū)；除四川盆地、貴州資源稍差外，東部、南部及東北等其它地區(qū)為資源較富和中等區(qū)。
[0020]③良好的環(huán)境效應(yīng)，不會污染環(huán)境
[0021]太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)具有良好的環(huán)境效應(yīng)，不會產(chǎn)生化石能源所帶來的S02、NOx等氣體物，并且也不會產(chǎn)生C02、CH4等溫室效應(yīng)氣體。
[0022]④改善與調(diào)節(jié)樓房建筑的通風(fēng)環(huán)境[17]
[0023]在城市人口密集的地區(qū)，可以將太陽能煙囪建立在建筑物的頂部，用于改善和調(diào)節(jié)建筑物通風(fēng)，消除局部污染物的聚集。試驗(yàn)表明，當(dāng)使用太陽能煙囪通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，房間溫度接近于周圍環(huán)境的溫度。這表示太陽能煙囪在減少房間的熱吸收和保證熱舒適度方面有很好的性能。開窗和門的效果比用太陽能煙囪的效果要差，并且房間和周圍環(huán)境的溫差比用太陽能煙囪的房間和周圍環(huán)境的溫差要大。
[0024]與普通太陽能熱氣流電站相比，建筑表面及頂部太陽能熱氣流電站具有如下優(yōu)點(diǎn)。[0025]①不再審批占用新的土地，在現(xiàn)有的建筑上固定輕薄金屬架鋪裝玻璃即可，且成本低廉。
[0026]②不用建造占主要成本、維護(hù)費(fèi)用高、存在倒塌危險(xiǎn)的的高大煙囪，使建造、維護(hù)成本更低，運(yùn)行更安全。
[0027]③無論大小建筑都可以鋪裝
[0028]④維護(hù)簡單
[0029]檢索中外專利，關(guān)于建筑表面及頂部太陽能熱氣流電站的設(shè)計(jì)有一些，像中國專利2011103396740具有降溫結(jié)構(gòu)的節(jié)能樓房等，通風(fēng)方面設(shè)計(jì)的很好，但對建筑的保溫、遮陽，以及對太陽能的充分利用方面還不很到位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0030]本實(shí)用新型即是提供一種在建筑的通風(fēng)、保溫、遮陽，以及對太陽能的充分利用等多方面都近乎完美的建筑表面及頂部太陽能熱氣流電站。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種太陽能煙囪電站溫室建筑，包括問溫室建筑1，側(cè)集熱棚2，頂集熱棚3，煙囪4，渦輪發(fā)電機(jī)5，進(jìn)風(fēng)門6，可調(diào)百葉7，多層透明板全采光落地墻窗8，內(nèi)保溫簾9，通風(fēng)道10，其特征為:溫室建筑I的向陽面設(shè)有側(cè)集熱棚2，頂部設(shè)有頂集熱棚3，頂集熱棚3頂部連接煙囪4，煙囪4內(nèi)設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)5，側(cè)集熱棚2的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)門6，側(cè)集熱棚2內(nèi)設(shè)可調(diào)百葉7，溫室建筑I的房間向陽面為多層透明板全采光落地墻窗8，多層透明板全采光落地墻窗8內(nèi)設(shè)內(nèi)保溫簾9(冬暖地區(qū)可省略)，溫室建筑I的背陽面設(shè)通風(fēng)道10。冬季陽光時(shí)，將可調(diào)百葉立起與陽光平行，讓陽光射入房間，陽光退卻后，將可調(diào)百葉放平，變成一層薄板保溫房間，同時(shí)拉上內(nèi)保溫簾、關(guān)閉窗戶和進(jìn)風(fēng)門進(jìn)行四重保溫；夏季陽光時(shí)，將可調(diào)百葉調(diào)至與陽光成直角的位置一方面遮擋陽光，一方面導(dǎo)流一部分來自進(jìn)風(fēng)門的上升氣流，為室內(nèi)通風(fēng)降溫。另一部分來自進(jìn)風(fēng)門的上升氣流則流向屋頂?shù)臒焽柰苿訙u輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0031]本實(shí)用新型的有益效果是:把設(shè)備最簡單、成本最低廉的太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)嫁接到常規(guī)的建筑上，同時(shí)把常規(guī)建筑變成了能夠蓄積太陽能的溫室建筑，它彌補(bǔ)了常規(guī)建筑對陽光利用不足的缺憾，使建筑在冷天能敞開胸懷最大限度地收集這最廉價(jià)最綠色的能源太陽能！(注:常規(guī)建筑只南面墻上部分面積開窗采光，冷天陽光射入量很有限，而溫室建筑卻可以南立面全采光，充分加溫屋內(nèi)，且陽光退卻后，又能拉合整面內(nèi)保溫簾充分保溫)基本上省略了暖氣；不僅如此，它還融合了太陽能煙囪通風(fēng)降溫技術(shù)、建筑外遮陽技術(shù)，使建筑實(shí)現(xiàn)了熱天無動力降溫，完全省略了空調(diào)，它超強(qiáng)的保溫、遮陽、充分收集陽光、自發(fā)電性能，給人們帶來節(jié)能、產(chǎn)能、舒適的同時(shí)將有效地緩解地球的能源危機(jī)！
[0032]【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明:
[0034]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2是本實(shí)用新型的太陽能煙囪通風(fēng)降溫技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖中1.溫室建筑，2.側(cè)集熱棚，3.頂集熱棚，4.煙囪，5.渦輪發(fā)電機(jī)，6.進(jìn)風(fēng)門，7.可調(diào)百葉，8.多層透明板全采光落地墻窗，9.內(nèi)保溫簾，10.通風(fēng)道，11.通風(fēng)口，12.灌裝相變儲能材料的金屬(陶瓷)容器地板。
【具體實(shí)施方式】
[0037]在圖1中，溫室建筑I的南、西兩個(gè)向陽面設(shè)有側(cè)集熱棚2，頂部設(shè)有頂集熱棚3，頂集熱棚3頂部連接煙囪4，接煙囪4內(nèi)設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)5，側(cè)集熱棚2的下部設(shè)有進(jìn)風(fēng)門6，側(cè)集熱棚2內(nèi)設(shè)可調(diào)百葉7，溫室建筑I的房間向陽面為3-4層透明板全采光落地墻窗8，多層透明板全采光落地墻窗8內(nèi)設(shè)內(nèi)保溫簾9 (冬暖地區(qū)可省略)，溫室建筑I的背陽面設(shè)通風(fēng)道10。冬季陽光時(shí)，將可調(diào)百葉立起與陽光平行，讓陽光射入房間，陽光退卻后，將可調(diào)百葉放平，變成一層薄板保溫房間，同時(shí)拉上內(nèi)保溫簾、關(guān)閉窗戶和進(jìn)風(fēng)門進(jìn)行四重保溫；夏季陽光時(shí)，將可調(diào)百葉調(diào)至與陽光成直角的位置一方面遮擋陽光，一方面導(dǎo)流一部分來自進(jìn)風(fēng)門的上升氣流，為室內(nèi)通風(fēng)降溫。另一部分來自進(jìn)風(fēng)門的上升氣流則流向屋頂?shù)臒焽柰苿訙u輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0038]溫室建筑內(nèi)可以采用全熱交換通風(fēng)系統(tǒng)以及鋪設(shè)灌裝相變儲能材料的金屬(陶瓷)容器地板12。溫室建筑彌補(bǔ)了常規(guī)建筑(向陽面一半是不透光的墻)對陽光利用不足的缺憾，使建筑在冷天能敞開胸懷最大限度地收集這最廉價(jià)最綠色的能源一一太陽能！但溫室建筑的一個(gè)最大的問題就是冬季中午陽光充足時(shí)，屋外零下幾度，屋內(nèi)卻可以達(dá)到零上30度，而凌晨時(shí)又降到10幾度，晝夜溫差太大！而采用灌裝相變儲能材料的金屬(陶瓷)容器地板，高效吸收中午陽光的熱量使屋內(nèi)的溫度不至于過熱，并且把中午儲存的熱量轉(zhuǎn)移到晚上釋放出來，使夜晚、凌晨不至于太冷，從而有效地解決了這個(gè)問題！象這樣的一個(gè)溫室建筑，在北京地區(qū)這種日照率的冬季，幾乎不用額外的取暖設(shè)備，靠太陽的光能、大溫室中套小溫室這種自身超強(qiáng)的保溫性能、全熱交換通風(fēng)系統(tǒng)的低損耗通風(fēng)性能和灌裝相變儲能材料的金屬(陶瓷)容器地板的無動力調(diào)溫性能，即可維持屋內(nèi)的溫度在18°C以上，可以完全省略龐雜的采暖和空調(diào)系統(tǒng)。
[0039]在圖2中，上升氣流在可調(diào)百葉的導(dǎo)風(fēng)作用以及太陽能煙囪的煙囪效應(yīng)下通過可調(diào)百葉進(jìn)入房間，然后穿過房間進(jìn)入背陽面進(jìn)風(fēng)道10的屋內(nèi)進(jìn)風(fēng)口 11，然后又被抽到頂部煙囪，使建筑實(shí)現(xiàn)了熱天無動力降溫。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能煙囪電站溫室建筑，包括問溫室建筑(1)，側(cè)集熱棚(2)，頂集熱棚(3)，煙囪(4)，渦輪發(fā)電機(jī)(5)，進(jìn)風(fēng)門(6)，可調(diào)百葉(7)，多層透明板全采光落地墻窗(8)，內(nèi)保溫簾(9)，通風(fēng)道(10)，其特征為:溫室建筑(I)的向陽面設(shè)有側(cè)集熱棚(2)，頂部設(shè)有頂集熱棚(3)，頂集熱棚(3)頂部連接煙囪(4)，煙囪(4)內(nèi)設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)(5)，側(cè)集熱棚(2)的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)門(6)，側(cè)集熱棚(2)內(nèi)設(shè)可調(diào)百葉(7)，溫室建筑(I)的房間向陽面為多層透明板全采光落地墻窗(8)，多層透明板全采光落地墻窗(8)內(nèi)設(shè)內(nèi)保溫簾(9)，溫室建筑(I)的背陽面設(shè)通風(fēng)道(10)。
【文檔編號】E04H14/00GK203640382SQ201320565847
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】田國 申請人:田國