太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元及太陽能熱水器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，包括全玻璃真空集熱管和換熱管，所述全玻璃真空集熱管空套在所述換熱管的外側(cè)；所述換熱管設(shè)有用于與外部管道連接的進(jìn)水口和出水口；所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁與所述換熱管的外壁具有空隙，所述空隙設(shè)有溫差發(fā)電片；所述溫差發(fā)電片的冷端與所述換熱管的外壁接觸；所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁與所述溫差發(fā)電片的熱端導(dǎo)熱連接。本發(fā)明的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，在儲(chǔ)熱的過程中，通過溫差發(fā)電片發(fā)電得到電能，提高太陽能的利用率。本發(fā)明還提供一種使用該太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元的太陽能熱水器。
【專利說明】太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元及太陽能熱水器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種帶太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元及太陽能熱水器。

【背景技術(shù)】
[0002]全球化石能源供應(yīng)緊張，影響著各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而使用化石能源產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w等影響氣候，嚴(yán)重威脅著人們的生活和身體健康，節(jié)能減排已成為世界各國的重大國策。太陽能光熱利用受到世界各國的高度重視。在我國近二十多年來，隨著太陽能全玻璃真空集熱管制造技術(shù)的成熟，太陽能熱水器迅速地發(fā)展，甚至在很多地區(qū)得到了普及應(yīng)用。目前，全世界接近80%的太陽能熱水器的制造和使用在我國，我國是名符其實(shí)的太陽能熱水器第一大國，為國家的節(jié)能減排事業(yè)做出來重要貢獻(xiàn)。
[0003]日常生活中，人們除了對(duì)太陽能熱水器的熱能有需求外，對(duì)于電能也在較大的需求，特別是現(xiàn)代大屏手機(jī)的普及，對(duì)于電能的需求進(jìn)一步增大?，F(xiàn)在的真空集熱管式太陽能熱水器只能產(chǎn)生熱能，不能產(chǎn)生電能。因此，太陽能的光熱利用和溫差發(fā)電綜合為一體，將是未來太陽能熱水器發(fā)展的趨勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具有發(fā)電功能的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，利用太陽能在儲(chǔ)熱過程中熱傳導(dǎo)的較大溫差發(fā)電；同時(shí)，提供一種太陽能熱水器。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，包括全玻璃真空集熱管和換熱管，所述全玻璃真空集熱管空套在所述換熱管的外側(cè)；所述換熱管設(shè)有用于與外部管道連接的進(jìn)水口和出水口 ；所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁與所述換熱管的外壁具有空隙，所述空隙設(shè)有溫差發(fā)電片；所述溫差發(fā)電片的冷端與所述換熱管的外壁接觸；所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁與所述溫差發(fā)電片的熱端導(dǎo)熱連接。
[0008]其中，所述溫差發(fā)電片與所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁之間設(shè)有導(dǎo)熱片，所述導(dǎo)熱片的一面與所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁接觸，另一面與所述溫差發(fā)電片的熱端接觸。
[0009]其中，所述導(dǎo)熱片具有彈性。
[0010]其中，所述溫差發(fā)電片通過導(dǎo)線與外部蓄電池連接。
[0011]其中，該太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元設(shè)有基座，所述換熱管和全玻璃真空集熱管設(shè)置在所述基座上，且所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁與所述換熱管的外壁具有的空隙為封閉空間。
[0012]其中，所述換熱管為不銹鋼管。
[0013]其中，所述溫差發(fā)電片為多塊，多塊所述溫差發(fā)電片周向布置在所述換熱管的外壁。
[0014]本發(fā)明還提供一種太陽能熱水器，該太陽能熱水器包括至少2個(gè)上述所述的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，所述太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元之間依次串聯(lián)。
[0015](三)有益效果
[0016]本發(fā)明提供的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，在儲(chǔ)熱的過程中，通過溫差發(fā)電片發(fā)電得到電能，提高太陽能的利用率，儲(chǔ)存起來的電能可以用以提供手機(jī)充電或者直流小功率電器的使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元實(shí)施例的剖視示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明太陽能儲(chǔ)水器實(shí)施例的示意圖。
[0019]圖中，1:全玻璃真空集熱管；2:換熱管；3:空隙；4:溫差發(fā)電片；5:導(dǎo)熱片；6:蓄電池；7:導(dǎo)線；8:基座；9:密封圈；10:水箱；11:外玻璃管;12:內(nèi)玻璃管；21:進(jìn)水口 ；22:出水口。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0021 ] 如圖1所示，本發(fā)明的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，包括全玻璃真空集熱管1、換熱管2和基座8。全玻璃真空集熱管包括內(nèi)玻璃管12和外玻璃管11，內(nèi)玻璃管12和外玻璃管11均為類似試管狀，內(nèi)玻璃管12和外玻璃管11之間同軸設(shè)置，且兩者之間形成真空空間。在內(nèi)玻璃管12上涂有吸熱材料。基座8具有一個(gè)平面安裝面，換熱管2為具有空腔的密封管，換熱管2通過焊接、法蘭連接或者其他固定方式，將設(shè)有進(jìn)水口 21和出水口 22的一端安裝在基座8的安裝面上。換熱管2設(shè)有用于與外部管道連接的進(jìn)水口 21和出水口 22，進(jìn)水口21和出水口 22通過連接管穿出基座，與外部管道連接。全玻璃真空集熱管I倒扣在基座8上，空套在換熱管2的外側(cè)，全玻璃真空集熱管I的內(nèi)壁與換熱管2的外壁具有空隙3，通過一個(gè)密封圈9密閉全玻璃真空集熱管I的開口位置，全玻璃真空集熱管I的內(nèi)壁與換熱管2的外壁具有的空隙3為封閉空間?？障?中設(shè)有溫差發(fā)電片4 ;溫差發(fā)電片4的冷端與換熱管2的外壁接觸；全玻璃真空集熱管I的內(nèi)壁與溫差發(fā)電片4的熱端導(dǎo)熱連接。具體的，溫差發(fā)電片4與全玻璃真空集熱管I的內(nèi)壁之間設(shè)有導(dǎo)熱片5，導(dǎo)熱片5的一面與全玻璃真空集熱管I的內(nèi)壁接觸，另一面與溫差發(fā)電片4的熱端接觸。溫差發(fā)電片4通過導(dǎo)線7與外部蓄電池6連接。通過導(dǎo)熱片5將全玻璃真空集熱管I吸收的熱能從全玻璃真空集熱管I的內(nèi)壁傳導(dǎo)到溫差發(fā)電片4，溫差發(fā)電片4的熱端和冷端之間具有較大的溫差，一小部分的熱能(大約在I %?5%之間)被溫差發(fā)電片4轉(zhuǎn)化成電能,并向外輸出電能，由外部蓄電池6將電能統(tǒng)一儲(chǔ)存起來，以便于使用；另外的大部分熱能由溫差發(fā)電片4向換熱管2傳導(dǎo)，換熱管2的內(nèi)腔由進(jìn)水口 21流入低溫水，通過換熱后，水的溫度提高，并從出水口 22流出換熱管2，從而保證換熱管2的溫度始終較低，溫差發(fā)電片4的熱端與冷端之間的溫差較大，穩(wěn)定地輸出電能。
[0022]優(yōu)選的，導(dǎo)熱片5具有彈性，使用彈性的導(dǎo)熱片5能夠卡在全玻璃真空集熱管I與導(dǎo)熱管2的間隙3之間。優(yōu)選的，導(dǎo)熱片5為波紋彈簧導(dǎo)熱片，通過波紋彈簧導(dǎo)熱片將溫差發(fā)電片4緊固在換熱管2上，不需要附加固定安裝結(jié)構(gòu)安裝溫差發(fā)電片，使得結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
[0023]優(yōu)選的，換熱管2采用不銹鋼管制成，不銹鋼管具有較好的導(dǎo)熱效應(yīng)，且價(jià)格便宜，使用壽命長。
[0024]優(yōu)選的，溫差發(fā)電片4可以有多塊，多塊溫差發(fā)電片4周向布置在換熱管2的外壁。在現(xiàn)實(shí)中，全玻璃真空集熱管I僅有部分能夠受到太陽光的直接照射，被直接照射的部分溫度高，其他部分溫度較低。因此，既可以僅在全玻璃真空集熱管朝向太陽光的一側(cè)安裝溫差發(fā)電片4，也可以在整個(gè)換熱管外壁四周均設(shè)置溫差發(fā)電片。
[0025]優(yōu)選的，在溫差發(fā)電片4與換熱管2之間涂有導(dǎo)熱物質(zhì)，使熱能能夠較好地從溫差發(fā)電片4向換熱管2傳導(dǎo)。
[0026]需要說明的是，本實(shí)施例中，全玻璃真空集熱管I的開口部分通過密封圈9與基座8密閉，防止全玻璃真空集熱管I內(nèi)玻璃管12吸收的熱能散失，熱能也能夠從空隙3的空氣傳導(dǎo)到換熱管2的外壁。全玻璃真空集熱管I空套在換熱管2時(shí)，全玻璃真空集熱管I開口部分不進(jìn)行封閉，而采用敞開結(jié)構(gòu)也能夠使用。
[0027]本發(fā)明還提供一種太陽能熱水器，該太陽能熱水器包括2個(gè)上述所述的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，2個(gè)太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元之間依次串聯(lián)，如圖2所示，第一級(jí)太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元的進(jìn)水口 21與外部冷水管連接，其出水口 22與第二級(jí)太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元的進(jìn)水口21連接；第二級(jí)太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元的出水口與水箱10連接。經(jīng)過兩級(jí)太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元加熱后的水由水箱存儲(chǔ)，以備人們需求時(shí)使用。太陽能熱水器還可以由3個(gè)以上的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元串聯(lián)形成。
[0028]在太陽能熱水器中，由全玻璃真空集熱管吸收并被水吸收的熱能約占太陽能的30%左右，全玻璃真空集熱管與換熱管之間的溫差較大，在全玻璃真空集熱管與換熱管之間設(shè)置溫差發(fā)電片，熱能在傳遞的過程中，部分轉(zhuǎn)換成電能。當(dāng)然溫差發(fā)電片的轉(zhuǎn)化的熱能占有的比例很小，大約在熱能的I?5%左右，因此，在太陽能熱水器的太陽能儲(chǔ)熱單元中安裝溫差發(fā)電片，將熱能部分轉(zhuǎn)化成電能，并不會(huì)對(duì)太陽能熱水器的儲(chǔ)熱能力產(chǎn)生大的影響，具有實(shí)用性。使用具有本發(fā)明的太陽能熱水器，在儲(chǔ)熱的過程中，通過溫差發(fā)電片發(fā)電得到電能，提高太陽能的利用率，儲(chǔ)存起來的電能可以用以提供手機(jī)充電或者直流小功率電器的使用。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，包括全玻璃真空集熱管和換熱管，所述全玻璃真空集熱管空套在所述換熱管的外側(cè)；所述換熱管設(shè)有用于與外部管道連接的進(jìn)水口和出水口 ；其特征在于，所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁與所述換熱管的外壁具有空隙，所述空隙中設(shè)有溫差發(fā)電片；所述溫差發(fā)電片的冷端與所述換熱管的外壁接觸；所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁與所述溫差發(fā)電片的熱端導(dǎo)熱連接。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，其特征在于，所述溫差發(fā)電片與所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁之間設(shè)有導(dǎo)熱片，所述導(dǎo)熱片的一面與所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁接觸，另一面與所述溫差發(fā)電片的熱端接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，其特征在于，所述導(dǎo)熱片具有彈性力。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，其特征在于，所述溫差發(fā)電片通過導(dǎo)線與外部蓄電池連接。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，其特征在于，該太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元設(shè)有基座，所述換熱管和全玻璃真空集熱管設(shè)置在所述基座上，且所述全玻璃真空集熱管的內(nèi)壁與所述換熱管的外壁具有的空隙為封閉空間。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，其特征在于，所述換熱管為不銹鋼管。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，其特征在于，所述溫差發(fā)電片為多塊，多塊所述溫差發(fā)電片周向布置在所述換熱管的外壁。
8.一種太陽能熱水器，該太陽能熱水器包括至少2個(gè)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元，所述太陽能儲(chǔ)熱發(fā)電單元之間依次串聯(lián)。
【文檔編號(hào)】H02N11/00GK104165466SQ201410384201
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】張端橋, 劉啟家, 張德敏 申請(qǐng)人:東晨陽光(北京)太陽能科技有限公司