[發(fā)明專利]太陽(yáng)能與建筑一體化的熱氣流發(fā)電通風(fēng)與供熱系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410088460.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103835447A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王克振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E04D13/18
• 分類(lèi)號(hào): E04D13/18;E04F17/04;F03G6/06;F24J2/26;F24J2/30;F24J2/34
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電和太陽(yáng)能暖通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能與建筑一體化的熱氣流發(fā)電與建筑儲(chǔ)熱供暖相結(jié)合的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

從太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)看，現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)與建筑的結(jié)合僅限于太陽(yáng)能集熱器或太陽(yáng)能煙囪安裝在屋頂上或高層建筑外墻上，而沒(méi)有與建筑在功能上進(jìn)行有效結(jié)合。其中有代表性的文章有：2008年華中科技大學(xué)博士研究生論文“基于西部太陽(yáng)能煙囪熱氣流發(fā)電及應(yīng)用研究”提出了三種山體復(fù)合式太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，2010年青島科技大學(xué)碩士研究生論文“立式集熱板太陽(yáng)能熱氣流電站理論分析與數(shù)值模擬研究”提出了與城市高層建筑相結(jié)合的太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)。這些文獻(xiàn)主要基于太陽(yáng)能熱氣流系統(tǒng)與山體或高層建筑的結(jié)合，沒(méi)有能夠與農(nóng)村單層獨(dú)體房屋結(jié)合，因此不能將熱氣流發(fā)電與建筑供暖相結(jié)合。檢索太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電的專利文獻(xiàn)，有1項(xiàng)成為與本專利技術(shù)最為接近的技術(shù)，其專利名稱是“建筑屋頂式太陽(yáng)能熱氣流和風(fēng)力聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)”的實(shí)用新型專利技術(shù)，其專利申請(qǐng)?zhí)枮?01120029443.5。該技術(shù)提出將太陽(yáng)能空氣集熱器安裝在建筑的人字形屋頂上，在屋脊平面位置上安裝熱氣流煙囪及風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置可將熱氣流發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電聯(lián)運(yùn)行，也可單獨(dú)運(yùn)行，但的功能上沒(méi)有與建筑供暖相結(jié)合，這些文獻(xiàn)與技術(shù)都存在著低效率利用太陽(yáng)能的問(wèn)題。該項(xiàng)技術(shù)明顯存在著以下問(wèn)題：1.?目前太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電效率低于1%，而太陽(yáng)能低溫光熱轉(zhuǎn)換效率高于50%，如果在冬季將太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱空氣用于發(fā)電而不供暖，則存在太陽(yáng)能的低效率利用問(wèn)題；2.?僅利用建筑屋頂安裝太陽(yáng)能空氣集熱器，太陽(yáng)能空氣集熱器安裝面積小，系統(tǒng)效率較低；3.?該裝置將太陽(yáng)能儲(chǔ)熱裝置安裝在屋頂，增加了建筑承重負(fù)荷，不利于大容量?jī)?chǔ)熱；?4.?太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)與建筑用能需求之間不能產(chǎn)生較好結(jié)合。

從太陽(yáng)能儲(chǔ)熱供暖技術(shù)看，以熱風(fēng)為主的太陽(yáng)能供暖與通風(fēng)技術(shù)是一種新型技術(shù)。檢索已公開(kāi)的文獻(xiàn)資料，有代表性的文章有2011年江蘇大學(xué)碩士研究生論文“太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)的研制”，研究了一種主被動(dòng)結(jié)合的無(wú)儲(chǔ)熱的南墻外立面太陽(yáng)能空氣集熱供暖系統(tǒng)，采用直接向房間供熱風(fēng)的模式實(shí)現(xiàn)供暖，該文主要研究的是集熱器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)的性能，該系統(tǒng)以空氣為傳熱介質(zhì)，無(wú)儲(chǔ)熱系統(tǒng)，也無(wú)通風(fēng)系統(tǒng)。2013年大連理工大學(xué)碩士研究生論文“熱風(fēng)式太陽(yáng)能地板儲(chǔ)熱系統(tǒng)熱性能研究”，建立了一種地板混凝土儲(chǔ)熱供暖系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并對(duì)熱氣流濕度及流速對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了研究。檢索專利文獻(xiàn)，有兩項(xiàng)技術(shù)與本專利技術(shù)較為類(lèi)似。

第一項(xiàng)是已授權(quán)的“農(nóng)村住房太陽(yáng)能供暖裝置”的實(shí)用新型專利技術(shù)，其專利申請(qǐng)?zhí)枮?009201010823。該技術(shù)也是以空氣作為傳熱介質(zhì)，以設(shè)置在地下的卵石作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，兼有主動(dòng)式和被動(dòng)式集熱模式，其方法是在建筑物朝陽(yáng)屋頂上再設(shè)置太陽(yáng)能空氣集熱器，與設(shè)置在地下的兩個(gè)卵石儲(chǔ)熱池之間聯(lián)通，通過(guò)主動(dòng)方式進(jìn)行儲(chǔ)熱和供熱，并在南墻外立面設(shè)置熱虹吸式空氣集熱器作為被動(dòng)式采暖模式，通過(guò)太陽(yáng)能主被動(dòng)結(jié)合加電輔助加熱的模式實(shí)現(xiàn)建筑物的供暖。第二項(xiàng)是已公開(kāi)的“一種利用太陽(yáng)能蓄熱形式的太陽(yáng)能供暖及通風(fēng)系統(tǒng)”的發(fā)明專利技術(shù)，其專利申請(qǐng)?zhí)枮?012104710621。該技術(shù)提出以空氣作為傳熱介質(zhì)，以相變儲(chǔ)熱材料作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，通過(guò)主被動(dòng)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的供暖與通風(fēng)，其方法通過(guò)蓄熱空間內(nèi)的玻璃頂采光，太陽(yáng)能光直接照射到相變儲(chǔ)熱材料上將其加熱，相變儲(chǔ)熱材料再將周?chē)目諝饧訜幔枰獣r(shí)通過(guò)風(fēng)機(jī)將蓄熱空間內(nèi)的熱空氣吹入室內(nèi)實(shí)現(xiàn)供暖的目標(biāo)，在需要通風(fēng)時(shí)打開(kāi)蓄熱空間兩側(cè)的通風(fēng)口實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)或風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫通風(fēng)，該項(xiàng)技術(shù)利用相變儲(chǔ)熱材料進(jìn)行儲(chǔ)熱供暖，因建筑耗能量大，因此需要大體量的儲(chǔ)熱材料，其相變材料儲(chǔ)熱成本較高，該技術(shù)采用自然通風(fēng)或風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫方式通風(fēng)，在無(wú)風(fēng)無(wú)電時(shí)不能實(shí)現(xiàn)有效通風(fēng)，并且依靠風(fēng)機(jī)通風(fēng)需要消耗額外的電能。在兩項(xiàng)技術(shù)中明顯存在著以下問(wèn)題：1.?太陽(yáng)能資源浪費(fèi)問(wèn)題。在采暖期太陽(yáng)能集熱器收集的熱量用于建筑供暖，而在非采暖期，太陽(yáng)能集熱器收集的熱量無(wú)法利用，集熱器溫度過(guò)高，反而對(duì)集熱器不利；2.?太陽(yáng)能空氣集熱器只能產(chǎn)生熱能，不能滿足建筑對(duì)電能的需求；3.?太陽(yáng)能空氣集熱器與建筑一體化程度差，存在重復(fù)建造問(wèn)題。

所以無(wú)論是太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)還是太陽(yáng)能供暖技術(shù)都明顯存在著以下不足和問(wèn)題：