[实用新型]一种家庭贮热式太阳能炊暖炕浴四功能系统

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种清洁能源太阳能应用技术，尤其涉及一种家庭贮热式太阳能炊、暖、炕、浴四功能系统。 

背景技术

大量化石能源消耗，使大气中二氧化碳浓度提高，带来全球气候变暖，严重危及人类生存。2009年12月令世界嘱目的联合国哥本哈根气候大会上，温家宝总理代表中国政府率先提出，到2020年单位GDP的碳排放比2005年下降40-45％的目标。为实现这一目标，我国政府把发展低碳经济，特别是把大力发展太阳能作为重要举措。在这一大背景下，从每个家庭作起，从生活用能作起，普及太阳能应用技术具有重大意义。 

党的惠民政策使广大农民生活得以改善，吃穿用问题基本解决。但农民生活并没有得到根本提高，原因就在于生活能源滞后拖了后腿。“秸秆茅草大灶坑，烟熏火燎过一生”的传统生活方式仍未改变(尤其东北农村)。冬季用火炕取暖，靠“炕热屋子暖”，实际是无取暖。城镇的土暖气也只是半取暖，晚上一封炉子暖气便凉，夜间无取暖。 

现在可再生能源的太阳能专利及产品很多，但只限于某种单一太阳能技术产品的应用，如太阳灶、太阳能热水器等，实现不了农村必须生活能源结构的改变和对传统生活能源的否定。太阳能解决不了北方农村(城镇)烧火炕问题。冬季家庭洗浴更是奢望。 

目前一种新型超导太阳能采暖系统问世。它把太阳能热水器中的热水引入室内“保温贮水箱”中。以此为热源，驱动超导暖气片及冷暖空调运行，从而实现太阳能采暖，将太阳能采暖技术向前推进了一步。但此法实际应用比较困难，原因有二：一是成本偏高。光太阳能热水器投资在3000元左右，再加上暖气片、管线路等投资，一般家庭难以承受。二是贮能量不足。太阳能热水器输出不足100℃热水，为低温贮热，既使保温贮水箱体积足够大，保温性能足够好，也很难满足冬季短期贮能需要。 

发明内容

本实用新型采用聚光式太阳灶提供光源，通过光电转换器即集热器4将从室外所采光能转化为热能并传输到贮热炉10内贮存。有太阳时边贮边用，夜间或阴天用所贮能量带动负载运行，实现炊、暖、炕、浴各项功能。见附图： 

本实用新型包括热源及负载两部分。热源部分包括聚热系统、贮热系统；负载部分包括：炊事系统(称A系统)，居室暖气系统(称B系统)、火炕系统(称C系统)、水箱暖气系统(称D系统)。 

本实用新型所要解决的技术问题是：使热源部分摄取并贮存较多能量，使负载部分消耗较少能量，以满足24-36小时短期贮能需要，为此采取如下技术方案与措施： 

所述聚热系统，采用强力聚光太阳灶。2m²聚光面积夏季最高聚热温度可达600°以上。集热器4置于太阳灶锅架1聚焦光斑中心位置，使其获得最大转换能量。并随太阳方位角和高度角的调整(人工或自动)，始终获得采光量的最大值。 

如何提高光电转换效率，对提高聚热效果至关重要。在上液管6的炉内端设计一环形加热管12。利用触头向下深入到导热介质13和贮热介质14内，以加快冷热介质交换速度。在 回液管7上设一高温管道泵9进行强制热循环，代替自然循环，使光电转换效率提高数十倍。 

所述贮热炉，要有足够容量。因为贮热量同导热介质与贮热介质的数量成正比。要根据负载的总耗能量计算确定贮热炉容积。增加贮热介质14。本技术采用沸石。因为沸石在较高温度(200-300℃)有一叚水平吸热曲线，可大量吸热贮热。它与导热介质13共同作用，冬季可提供100-200℃的负荷能量，达到中温贮热水平；夏季可提供200℃以上的负荷能量，达到高温贮热水平。加强贮热炉的保温措施，炉外壁敷设2-3cm厚的有机硅酸盐绝热保温层11，把热量损失降至最低限度。 

工程设计时还要考虑“一低一高”的特定情况。就是高纬地区冬至前后的一个月。如北纬45°地区此时有效光照时间不足5小时，为全年幅射太阳能的最低值；相反，此时正是数九隆冬，是全年用能量的高峰期。本实用新型主要采取“增能”和“减负”两项措施。所谓增能即增设1-2套聚热系统。在室外，采用并联方法，将上液管6并接在一起输入到室内贮热炉。这样一天等于2-3天的贮热量。2-3台太阳灶可采取南低北高错落排列，这种半地下向阳布置，既利于挡风又利于采光。所谓“减负”即减掉次要负荷量。A系统耗能量最大，在“一低一高”期间可停止使用，暂用其它能源代替。D系统此间可减至每周运行一次。以减轻贮热炉负担。 

为把负载能耗降至最低水平，在采暖期确保B系统单独运行率达到80％以上，本实用新型采取以下技术措施：