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基本信息

項(xiàng)目名稱：
多功能柱狀太陽能綜合利用裝置
小類：
能源化工
簡介：
該產(chǎn)品外形為柱狀，其內(nèi)部有筒狀透光隔熱體、吸熱體、導(dǎo)光照明系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、導(dǎo)熱管路、介質(zhì)循環(huán)及儲熱系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等。 通過多種先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化和組合，實(shí)現(xiàn)了多種功能太陽能應(yīng)用技術(shù)的高度集成，能夠提供雙熱（熱水、熱風(fēng)）、雙電能、雙照明， 能夠調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量、溫度和濕度，功能齊全，結(jié)構(gòu)緊湊，突破目前太陽能功能單一的技術(shù)瓶頸。
詳細(xì)介紹：
該產(chǎn)品是一種外形為柱狀，其內(nèi)部有筒狀透光隔熱體、吸熱體、導(dǎo)光照明系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、導(dǎo)熱管路、介質(zhì)循環(huán)及儲熱系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等。透光隔熱體是可以透過外界的太陽能（以光能形式），阻攔內(nèi)部的紅外線（即熱能）外泄的透明材料，形成溫室效應(yīng)；吸熱體是鍍有太陽能選擇性吸收涂層的導(dǎo)熱材料，具有高吸收、低發(fā)射功能，實(shí)現(xiàn)太陽能的吸收和光熱高效轉(zhuǎn)換；導(dǎo)光照明系統(tǒng)有兩套：一是（白天）陽光照明系統(tǒng)，通過光導(dǎo)管道（內(nèi)表面帶有高反光材料的管道）將太陽光由室外導(dǎo)入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)陽光照明。二是（夜間）LED照明系統(tǒng)，利用自身儲存的電能供使燈具發(fā)光，為庭院或房間提供光明；氣體受熱產(chǎn)生熱虹吸現(xiàn)象，具有煙囪效應(yīng)，使氣體受熱流動，通過通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的輸氣管道（將室內(nèi)氣體）持續(xù)排出，室外新鮮的空氣通過房間某處過濾、降溫、負(fù)離子等處理裝置補(bǔ)充進(jìn)來，形成對流風(fēng)，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度和空氣質(zhì)量（適于夏季）；若將熱空氣導(dǎo)入室內(nèi)，參與室內(nèi)的空氣循環(huán)，則可實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)供暖（適于冬季）；光導(dǎo)管和輸氣管道為同一個物體，光線進(jìn)入和空氣流出（方向相反）可以同時進(jìn)行，互不干擾，各行其事；導(dǎo)熱管路是與吸熱體緊密結(jié)合的介質(zhì)通道，用于的熱能傳導(dǎo)和輸出；循環(huán)和儲熱系統(tǒng)為帶有強(qiáng)制循的微型直流泵和保溫容器，實(shí)現(xiàn)熱能的傳輸和儲存，為熱水或供暖儲備熱能；發(fā)電系統(tǒng)有兩套：一是光伏系統(tǒng)，在光導(dǎo)管出口處安裝小型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。二是在輸氣管末端安裝立軸式微型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，利用氣體流動發(fā)電。所得電能儲蓄于電瓶備用或直接用于驅(qū)動集熱介質(zhì)循環(huán)。 當(dāng)太陽光照射吸熱體表面時，使輸氣管內(nèi)的氣體被加熱而流動起來，啟動微風(fēng)發(fā)電裝置工作，發(fā)出的電能直接供給微型直環(huán)泵，使工質(zhì)循環(huán)，將熱能儲存在保溫水箱內(nèi)；其中發(fā)電和用電是同步進(jìn)行的，因此不需要控制；當(dāng)儲熱溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，溫控開關(guān)將循環(huán)泵電路自動關(guān)閉，自動切換到儲電電路上；此時該太陽能裝置繼續(xù)加熱輸氣管里的空氣，形成“定向風(fēng)”，用來調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境；輸氣管在排氣的同時也將太陽光引入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)陽光照明并發(fā)電；夜晚，通過光控開關(guān)，聯(lián)通LED燈電路，使柱體發(fā)光，為庭院提供照明，或在輸氣管內(nèi)壁暗藏LED燈具，將燈光傳至室內(nèi)。

作品圖片

  • 多功能柱狀太陽能綜合利用裝置
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的：能源緊缺成為制約著中國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。太陽能是未來人類最綠色、最理想的替代能源。 思路：通過多種先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化和組合，實(shí)現(xiàn)了多種功能太陽能應(yīng)用技術(shù)的高度集成，能夠提供雙熱（熱水、熱風(fēng)）、雙電能、雙照明， 能夠調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，功能齊全，結(jié)構(gòu)緊湊，突破目前太陽能功能單一的技術(shù)瓶頸。 創(chuàng)新點(diǎn)：本產(chǎn)品不僅能夠提供生活熱水、還能提供發(fā)電、陽光照明、驅(qū)使通風(fēng)、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度等多項(xiàng)功能，而且突破目前太陽能降溫的技術(shù)瓶頸。在夏季，氣體受熱產(chǎn)生熱虹吸現(xiàn)象，使氣體受熱流動，通過輸氣管道（將室內(nèi)氣體）持續(xù)排出，室外新鮮的空氣通過過濾、降溫、負(fù)離子等處理裝置補(bǔ)充進(jìn)來，形成對流風(fēng)，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度和空氣質(zhì)量。 技術(shù)關(guān)鍵：太陽能選擇性吸收涂層技術(shù)指標(biāo)要達(dá)到吸收比不小于94%、紅外發(fā)射比不大于7%，確保太陽能轉(zhuǎn)化高效率；性能和參數(shù)需要在理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上優(yōu)化，確保各功能的合理匹配，滿足各功能的使用效果；優(yōu)化各種與建筑結(jié)合方案，確保建筑美觀不受影響； 指標(biāo)：在太陽能輻照度800w/㎡條件下，本太陽能裝置能夠?qū)崿F(xiàn)： (1).太陽能集熱效率不低于45%； (2).排氣流速度達(dá)到不低于0.6～2 m∕s、換氣量0.5～2m3∕min; (3).氣流發(fā)電量約為1～5w； (4).陽光導(dǎo)入強(qiáng)度損失不大于20%； (5).用0.5立方米建筑模型做對比試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)同比溫度相差5～8℃，濕度下降20～40%。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本發(fā)明的產(chǎn)品通過緊湊的結(jié)構(gòu)，合理的設(shè)計(jì)，巧妙地實(shí)現(xiàn)了多種功能的高度集成。吸熱體既可用于加流道熱循環(huán)介質(zhì)，也可以加熱空氣，使氣體產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，驅(qū)動氣體流動，形成對流風(fēng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)空氣溫度、濕度和清新度；內(nèi)涂高反光材料的管道既是光導(dǎo)管，也是輸氣管，在管的室外末端安裝微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，室內(nèi)末端放置光伏電池，兩者同時輸出電能；電能作為介質(zhì)循環(huán)動力實(shí)現(xiàn)熱能儲備或儲備用于照明。這樣集多種功能于一身，提高了太陽能綜合利用，從根本上滿足了建筑節(jié)能的多種要求。 從實(shí)用性角度講，本發(fā)明的太陽能裝置一機(jī)多用，南北皆宜，四季好用。春分至秋至，太陽輻照強(qiáng)度高，太陽能充足，然而此時段人們對熱水需求大大減少，使用單一功能的太陽能熱水裝置往往造成太陽能資源嚴(yán)重過剩。若采用本發(fā)明的技術(shù)，則可以將集熱為主的狀態(tài)自動切換成排氣為主，驅(qū)動室內(nèi)氣體流動，通過自然通風(fēng)降低室內(nèi)溫度，帶走潮濕氣體，同時也可以把處理后的新風(fēng)補(bǔ)充到室內(nèi)。裝置所產(chǎn)電能除照明外，還可以給電腦、手機(jī)充電等。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

本發(fā)明屬于首次公開亮相，尚未參加有關(guān)技術(shù)評審、鑒定、評比、展示等活動，尚無鑒定結(jié)果及獎勵。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

技術(shù)入股、合作建廠或一次性買斷，與有意者議定。

作品可展示的形式

模型現(xiàn)場演示

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

優(yōu)勢：本設(shè)計(jì)巧妙的將多種功能高度集成，實(shí)現(xiàn)了以太陽能為唯一動力源，為家庭提供雙熱、雙電、雙照明、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度和空氣質(zhì)量，各功能之間互補(bǔ)互換，是太陽能利用技術(shù)的重大突破。 適用范圍：本太陽能裝置適合安裝在公共建筑上。尤其在人口密集、經(jīng)濟(jì)繁榮且節(jié)能減排壓力巨大的東南部沿海有著廣闊的市場前景。 前景：從市場需求角度分析，本太陽能技術(shù)具有卓越的技術(shù)性能和完備的功能優(yōu)勢，可以最大限度的滿足社會需求，會得到市場的青睞，將以較迅猛的增勢異軍突起，成為太陽能行業(yè)的新亮點(diǎn)。 效益：本裝置的材料成本低，利潤大。經(jīng)初步估算和市場調(diào)研，一臺∮500×4000的多功能柱狀太陽能綜合利用裝置成本約3800元，預(yù)定售價6800元，扣除代理利潤及推廣、安裝費(fèi)用等（1500元，單機(jī)利潤約1500元，利潤率40%。假設(shè)設(shè)計(jì)產(chǎn)能10萬臺/年，利潤為1.5億/年。

同類課題研究水平概述

世界上建筑耗能是社會總能耗的三分之一，使用太陽能是降低建筑能耗的首選的最佳方案。但是 “零碳建筑”投入很大，經(jīng)濟(jì)性很差，我國目前乃至以后很長時間內(nèi)都難以推廣。若利用太陽能解決部分生活能耗，理論上可以使建筑能耗降低75%。 高效利用太陽能是“零能耗住宅”技術(shù)的關(guān)鍵。國外推崇以下三項(xiàng)技術(shù)：一是被動式太陽房技術(shù)，不借助任何機(jī)械裝置，直接利用太陽能減少房屋降溫或供暖所需的能源消耗；二是房屋采用太陽能熱水系統(tǒng)；三是在屋頂安裝光伏電池，來實(shí)現(xiàn)電能自給自足。 上述三項(xiàng)主要技術(shù)所涉及的太陽能熱水系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)都是相互獨(dú)立的。 目前常見太陽能產(chǎn)品分為光熱和光伏兩大類。其中太陽能光熱產(chǎn)品有民用和工用之分：民用產(chǎn)品主要用于洗浴或供暖熱水制備，屬于太陽能低溫應(yīng)用，比較普及；太陽能光熱主要用于太陽能熱發(fā)電或制冷，投資巨大，適于公共建筑使用。光伏類產(chǎn)品主要提供電能和照明。作為光伏核心材料的高純度晶硅的制備過程高能耗、高污染，制造成本高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展被受爭議。 我國太陽能產(chǎn)能和產(chǎn)量均已成為世界第一，年產(chǎn)量達(dá)到4750萬平方米，保有量超過1.5億平方米，產(chǎn)量和保有量都遙遙領(lǐng)先，為我國節(jié)能減排事業(yè)作出突出貢獻(xiàn)。但由于光伏的核心技術(shù)和關(guān)鍵材料主要在國外，所以太陽能光熱產(chǎn)品技術(shù)含量較低，功能單一，推廣受局限。 目前利用太陽能制冷主要有兩大途徑：1)利用光電轉(zhuǎn)換器等實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，以電制冷。即先把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電來制冷，成本太高。2)利用太陽能集熱器等實(shí)現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換，以熱制冷。目前利用太陽能的熱來實(shí)現(xiàn)制冷，主要方式有：吸收式制冷、吸附式制冷。 太陽能吸收式（或吸附式）制冷技術(shù)深受科學(xué)家熱衷，投入大量科研資源，目前雖然不斷有所突破，但由于投資高，能效比低，占用空間大，對輔助能源有依賴性，使用效果欠佳，難以推廣。 建造太陽能煙囪，強(qiáng)化太陽能自然通風(fēng)也是一熱門課題。通過利用太陽能來加熱房間的排風(fēng)，提高排風(fēng)溫度和增加熱壓，增強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)，從而達(dá)到降低室溫的目的。比較典型的太陽能煙囪主要有3種：Trombe墻體式、豎直集熱板屋頂式和傾斜集熱板屋頂式。其通風(fēng)量受到太陽輻射強(qiáng)度、煙囪進(jìn)出口寬度和高度等諸多因素的影響，實(shí)施起來比較復(fù)雜，有待于進(jìn)一步研究。 國內(nèi)外陽光照明設(shè)備種類不少，只是通過聚光或?qū)Ч獾妊b置將陽光導(dǎo)入室內(nèi)，沒有其他功能。 本作品無論外觀設(shè)計(jì)、內(nèi)在結(jié)構(gòu)，還是功能方面都屬于重大技術(shù)創(chuàng)新。
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