專利名稱：山坡溫室太陽能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用太陽能發(fā)電方法。
目前世界各國都很重視利用太陽能進行發(fā)電的研究，并取得到了許多成果。但由于太陽光的間斷性和儲能裝置的復雜性，致使現(xiàn)有的太陽能發(fā)電方法都難以廣泛推廣應用，更不可能取代大量消耗礦物資源，污染嚴重的常規(guī)發(fā)電方法。
本發(fā)明的目的是找到一種不僅能夠大規(guī)模開發(fā)，而且在夜間也能工作的太陽能發(fā)電方法，并且這種方法單位發(fā)電能力的投資和單位電量的生產(chǎn)成本均低于目前礦物燃料發(fā)電方法。
實現(xiàn)上述目的的技術方法是在向陽的山坡或丘陵坡地上建造太陽能溫室，并在該坡地的高處建造抽風高塔，高塔下部有數(shù)條風道與溫室連通，高塔內風道進口上方安裝風輪，風輪下方安裝發(fā)電機。該系統(tǒng)工作原理是太陽光透過溫室上部的透明履蓋層加熱溫室地面，地面一方面加熱地表空氣，一方面將多余熱量儲存起來。熱空氣利用自身浮力沿傾斜溫室向上運動，在運動中被溫室繼續(xù)加熱并逐漸匯聚成較高速度氣流，氣流經(jīng)數(shù)條風道進入抽風高塔被進一步加速。這種高速氣流作用于風輪葉片，帶動發(fā)電機工作。
為使上述方案效果更好，本發(fā)明還提出以下幾項具體技術措施為增強溫室更有效吸收、儲存太陽光熱能，在溫室內堆放一層石頭或筑起上埂以增加換熱面積，并在地面、石頭或土埂上噴涂黑漆之類的吸熱涂層或選擇涂層，以提高吸熱能力，減少熱幅射。
為便于更好地對進入高塔的氣流進行控制、增速和導向，在抽風高塔和溫室之間用多條風道連通，并在風道進入高塔之前的適當部位安裝電動卷閘門，用計算機控制，通過卷閘門的啟閉程度來調節(jié)風量大小。在風道的末端安裝風柵，風柵橫截面積沿氣流方向由大逐漸變小，使氣流進一步增速。風柵的圓滑曲面起引導氣流作用，使氣流能均勻分布且垂直作用于葉片。風柵既可以用金屬材料制造，也可以用玻璃鋼制作。
由于高塔外部較大的風力會影響塔內氣流順利排出，為此，可在高塔上端部圓環(huán)面上安裝電動卷閘門，用計算機控制，當風力達到一定強度時，迎風面的卷閘門關閉，塔內氣體較容易從背風面未關閉的卷閘門中逸出。
溫室是收集太陽能的，它是整個發(fā)電系統(tǒng)的基礎。它的布局、形狀、透明蓋層都要因地理緯度不同、氣候條件不同、地貌特征不同酌情進行設計。對一個較大的山坡溫室太陽能發(fā)電系統(tǒng)，整個溫室是由十幾個或幾十個單元溫室組成。單元溫室進氣口在山坡下方，出氣口在山坡上方與風道相連，兩側封閉。這些獨立的溫室可以因山溝，山梁相分離，也可相鄰或相連。單元溫室又由許多連通的間溫室組成。間溫室上部透明蓋層的橫截面應為拱形，以方便排水。兩個間溫室之間應有排水槽，透明蓋層應履蓋排水槽上沿。排水槽應有足夠的強度，以便更換透明蓋層時人員行走，排水槽和拱形鋼架都固定在支架上，支架因地形可高可低，以能滿足氣流向上或局部水平流動為標準。在兩個間溫室之間局部也可以不相通。排水槽達到一定長度應設泄水孔，泄水孔用閘門控制閉合。該閘門上邊用轉軸水平安裝在下一段水槽的底面上。閘門將呈傾斜斷面的水槽蓋嚴，有水時靠水的沖力把閘門打開，水流入溫室內，無水時閘門靠其重力自動閉合，防止熱空氣大量外逸。溫室上部的透明蓋層，在無冰雹的地區(qū)可選用高透明度的玻璃，以減少日常維護工作量，在有冰雹的地區(qū)，可用塑料簿膜。在溫室的上部風速較強的地方及風道上蓋可用高強度玻璃。為保持透明材料的清潔，可考慮采用農(nóng)業(yè)噴灌的方式清除污物。在嚴寒地區(qū)，溫室內應備燃煤，在有積雪時及時用煤火除雪。
抽氣高塔是提高氣流速度，提高發(fā)電效率的關鍵環(huán)節(jié)。塔體可用鋼筋混凝土澆注而成。塔體內徑和高度應根據(jù)發(fā)電功率確定。塔體外形為底部稍大的圓柱體，底部圓周風孔與風道相連。塔內中央為圓臺形機房，增速器、發(fā)電機置子其中，經(jīng)一地道與外面相通。風輪固定在通過機房房頂?shù)陌l(fā)電機主軸上，在風輪位置的高塔內壁圓周設有增速環(huán)，即在高塔內壁凸起一圈半圓柱體，通過高塔橫截面積減少來增大氣流速度。如果用風柵引導氣流，則風柵縮口就起到增速環(huán)的作用。風柵縮口可以是固定的，也可以是可調的?？烧{風柵縮口，是在風柵口部安裝液壓伸縮節(jié)，使其與高塔半徑方向垂直，在氣流較小時，通過液壓裝置使縮口更小，以便獲得較高速度氣流。
風道連通溫室與抽風高塔，它不僅要把來自各單元溫室的氣流均勻地分送給高塔內的風柵，而且還起氣流調節(jié)作用，當陽光充足氣流較強時，可將風道的閘門關小一些，減小氣流流量，溫室可多儲存一些熱量。如果系統(tǒng)需要停機，將風道閘門全部關閉即可。風道既可向下挖掘而成，也可從地表壘砌墻體上封蓋頂而成。通道的蓋頂可以在金屬骨架上裝玻璃或玻璃鋼，也可以用混凝土材料。
風輪設計不僅要依據(jù)現(xiàn)有理論，還要結合該系統(tǒng)的實際環(huán)境與要求，對葉片數(shù)目、葉片任一截面的角度，都應認真計算。材料以碳纖維玻璃鋼復合材料為佳，也可以用金屬材料。
山坡溫室發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)越性是顯著的。首先利用山坡自然高度以增加溫室進氣口與抽風高塔出氣口的高度差，可將發(fā)電效率提高很多倍；其次山坡有利于氣流向上匯聚和加速，這樣可擴大這種溫室發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模，而規(guī)模越大，發(fā)電效率儲能效果相應越好；第三、向陽山坡與平地相比可提高單位面積采光效率；第四、可利用沿山坡上升的氣流提高發(fā)電效果，在陰雨氣候條件下也能低功率發(fā)電。第五、山坡有足夠的石頭來做儲能材料，使系統(tǒng)造價大為降低；第六、利用山坡可節(jié)約耕地，提高土地利用率；第七、有利于透明蓋層的養(yǎng)護，山坡既遠離污染區(qū)，又利于除污噴水的排放，收集和重復利用。
附圖
給出了這種山坡溫室發(fā)電系統(tǒng)原理示意圖，圖中1為山地，2為溫室，3為卷閘門，4為風道，5為抽風高塔，6為風輪，7為機房，8為發(fā)電機。
實施例，在緯度為35°的一個山包上，在坡度為30°的山坡上建有總面積為35萬平方米的十二個單元溫室，山包最高處建有內徑為12米，高為100米的抽風高塔，風輪直徑為9米，溫室進氣口與高塔出口垂直高度為320米。該系統(tǒng)在有陽光時額定發(fā)電功率1.2萬KW，晴天日落4小時內發(fā)電功率不減，深夜平均發(fā)電率為0.4萬KW。
權利要求
1.一種山坡溫室太陽能發(fā)電系統(tǒng),由太陽能溫室，抽風高塔、引風道、風輪和發(fā)電機等部分組成，其特征是在向陽山坡或丘陵坡地上依坡向上建造太陽能溫室，在該坡地的上部建造抽風高塔，高塔下部有多條風道與溫室連通，塔內風道上方安裝風輪，風輪下方連接發(fā)電機。
2.根據(jù)權利要求1所述的溫室太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征是在溫室內堆放一層石頭或筑起土埂，并在溫室地面及石頭、土埂上面噴涂黑漆或選擇涂料，以增強對太陽光的吸收、儲存能力。
3.根據(jù)權利要求1所述的溫室太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征是在所有風道中安裝電動卷閘門，并用計算機控制，通過卷閘門的啟閉程度來調節(jié)風量大小。
4.根據(jù)權利要求1所述的溫室太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征是在風道未端安裝風柵，風柵橫截面積沿氣流方向由大逐漸變小，使氣流進一步增速，風柵的圓滑曲面起引導氣流作用，使氣流均勻分布且垂直作用于風輪葉片。
5.根據(jù)權利要求1所述的溫室太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征是在抽風高塔上端圓環(huán)面上安裝電動卷閘門，用計算機控制，當塔外自然界風力達到一定強度，迎風面卷閘門關閉，使塔內氣體較容易從背風面未關閉的卷閘門中逸出。
全文摘要
本發(fā)明提出的山坡溫室太陽能發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能進行發(fā)電的一種方法。該系統(tǒng)由山坡溫室、抽風高塔、引風道、風輪和發(fā)電機組成。太陽光照到山坡溫室的地面上,轉化為熱量并加熱空氣,同時把多余的熱量儲存起來,以便在無太陽光時繼續(xù)加熱空氣。熱空氣沿山坡溫室向上運動,并匯聚成有一定速度的氣流,該氣流經(jīng)風道進入抽風高塔而被加速,然后作用于風輪葉片,風輪帶動發(fā)電機發(fā)電。
文檔編號F03G6/00GK1215798SQ97101259
公開日1999年5月5日 申請日期1997年3月11日 優(yōu)先權日1997年3月11日
發(fā)明者趙松奇 申請人:趙松奇