太阳池

摘要

公开了一种太阳池，太阳池包括太阳池主体、流道，换热器，磁体正负极。主体于第一侧和第二侧之间朝向底面的方向上依次布置聚光透射板、上对流层、非对流层和下储热层。太阳光经聚光透射板聚光后射入太阳池中，经过上对流层与非对流层的散射与吸收，部分可见光以及红外光的能量于下储热层转化为热能储存。布置在所述流道中的换热器中的换热流体依次经过非对流层与下储热层，磁体正负极分别布置在所述第一侧和第二侧以形成磁场方向垂直于第一侧和/或第二侧的磁场。

权利要求

1.一种太阳池，其包括，

太阳池主体，其包括底面、第一侧和第二侧，

流道，其布置在所述第一侧和第二侧的中下部以及布置在所述底面，所述流道具有螺旋状且其环绕太阳池主体的侧壁，第一侧和第二侧之间朝向底面的方向上依次布置聚光透射板、上对流层、非对流层和下储热层，其中，太阳光经聚光透射板聚光后射入太阳池中，经过上对流层与非对流层的散射与吸收，一部分可见光以及红外光的能量于下储热层转化为热能储存，换热器，其布置在所述流道中的换热器，换热器中的换热流体依次经过非对流层与下储热层，磁体正负极，其分别布置在所述第一侧和第二侧以形成磁场方向垂直于第一侧和/或第二侧的磁场，其中，太阳池内包括含氯化钠的溶液，流体微团流动时切割磁场的磁感线以产生磁感力 ，其中， 为导电率， 为速度场，B0为微团垂直磁场强度，所述磁感力F方向与流体微团流动方向相反以阻碍流体微团流动。

2.根据权利要求1所述的太阳池，其中，太阳池还包括设在所述底面、第一侧和第二侧的隔热层。

3.根据权利要求2所述的太阳池，其中，隔热层的厚度为太阳池深度的1/2。

4.根据权利要求2所述的太阳池，其中，隔热层的外表面设有防漏集热膜。

5.根据权利要求4所述的太阳池，其中，防漏集热膜为黑色耐高温塑料膜。

6.根据权利要求1所述的太阳池，其中，聚光透射板由多个半球型高透光减反有机玻璃板组成。

7.根据权利要求1所述的太阳池，其中，太阳池主体的第一侧和第二侧对称布置。

8.根据权利要求1所述的太阳池，其中，所述太阳池主体为倒梯形结构，所述倒梯形结构具有预定倾斜角度以保证不同纬度下的阳光直射。

9.根据权利要求1所述的太阳池，其中，沿着上对流层、非对流层和下储热层方向，所述溶液的浓度递增。

说明书

太阳池

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳池集热技术领域，特别是一种太阳池。

背景技术

[0002] 随着传统化石能源储量及其环境问题的日益加剧，清洁、环保的可再生能源在国家扶持，相关机构不断探索下，在能源架构占比中保持稳定的增长。可再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等，是清洁、安全的新兴能源，在能源供应体系中占有重要地位。其中太阳能作为其主要种类和利用形式之一，具有储量无限、分布广泛、清洁低碳等特点。然而，由于太阳能存在能量密度分散与时空非连续性等特点，使得太阳能的利用存在低效率、高成本和不稳定的技术难点。较低的热力学效率，独立的太阳辐射收集和储存系统导致了太阳能光热、光电系统的高成本，因此建立更经济的太阳能利用系统，研究在集成太阳能辐射收集和储存的同时提高系统效率，具有很大的研究价值。太阳池便是太阳能利用系统中，集收集和储存为一体的典型系统。

[0003] 典型的太阳池即为内含盐水的池塘，在自然和人工的干预下形成了三层，太阳池最顶层被称为上对流区，盐浓度较低，自然对流强烈，因此温度、盐度梯度较小；其下为非对流层，温度和盐浓度随深度的增加而增加，因浓度梯度对盐水纵向流动抑制，无浮力驱动对流混合，可能存在剪切力驱动的横向混合；其下为下对流层，是盐浓度和温度最高的区域，为能源吸收与储存区。太阳池被用于储热系统源于其非对流层中浓度梯度对自然对流的抑制作用，然而随着上下对流层自然对流的加剧，一部分流体微团将越过非对流层的上下边界对非对流层造成一系列扰动，侵蚀非对流层，从而导致太阳池隔热能力下降，最终不具有储热隔热能力。

[0004] 在大型太阳池构建过程中，太阳池类型换热性能优化以及日常维护问题极为突出。二十世纪末以及二十一世纪初国内外几个典型大型太阳池均因热水泄露、盐浓度梯度的破坏而停止运行，故而太阳池内稳定性问题极为重要。然而纵观国内外专利、文献，均未有有效、成本低廉的方法提高太阳池内部的稳定性。

[0005] 在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

[0006] 鉴于上述问题，本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单高效、稳定可靠且能够广泛适用的一种太阳池。

[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

[0008] 一种太阳池包括，

[0009] 太阳池主体，其包括底面、第一侧和第二侧，

[0010] 流道，其布置在所述底面、第一侧和第二侧的中下部，所述流道具有螺旋状环绕侧壁，

[0011] 第一侧和第二侧之间朝向底面的方向上依次布置聚光透射板、上对流层、非对流层和下储热层，其中，太阳光经聚光透射板聚光后射入太阳池中，经过上对流层与非对流层的散射与吸收，一部分可见光以及红外光的能量于下储热层转化为热能储存，[0012] 换热器，其布置在所述流道中的换热器，换热器中的换热流体依次经过非对流层与下储热层，

[0013] 磁体正负极，其分别布置在所述第一侧和第二侧以形成磁场方向垂直于第一侧和/或第二侧的磁场。

[0014] 所述的太阳池中，太阳池内包括含氯化钠的溶液，流体微团流动时切割磁场的磁感线以产生磁感力 其中，σ为导电率， 为速度场，B0为微团垂直磁场强度，所述磁感力F方向与流体微团流动方向相反以阻碍流体微团流动。

[0015] 所述的太阳池中，太阳池还包括设在所述底面、第一侧和第二侧的隔热层。

[0016] 所述的太阳池中，隔热层的厚度为太阳池深度的1/2。

[0017] 所述的太阳池中，隔热层的外表面设有防漏集热膜。

[0018] 所述的太阳池中，防漏集热膜为黑色耐高温塑料膜。

[0019] 所述的太阳池中，聚光透射板由半球型高透光减反有机玻璃板组成。

[0020] 所述的太阳池中，太阳池主体的第一侧和第二侧对称布置。

[0021] 所述的太阳池中，所述太阳池主体为倒梯形结构，所述倒梯形结构具有预定倾斜角度以保证不同纬度下的阳光直射。

[0022] 所述的太阳池中，沿着上对流层、非对流层和下储热层方向，所述溶液的浓度递增。

[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0024] 所述的太阳池通过外加磁场抑制太阳池内自然对流，大大提高太阳池运行的稳定性，将整块聚光透射板离散成多个半球型高透光减反有机玻璃板，增强了聚光透射板的适用性与使用寿命，通过太阳池内流道设计，实施梯度换热，大大提高换热效率，具有显著社会效益和循环经济效益，可广泛应用于太阳池集热领域。

[0025] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

[0026] 通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

[0027] 在附图中：

[0028] 图1是根据本发明一个实施例的太阳池的侧视结构示意图；

[0029] 图2是根据本发明一个实施例的太阳池的俯视结构示意图。

[0030] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

[0031] 下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0032] 需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

[0033] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

[0034] 为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的太阳池的结构示意图，一种太阳池包括，

[0035] 太阳池主体10，其包括底面、第一侧和第二侧，

[0036] 流道9，其布置在所述底面、第一侧和第二侧的中下部，所述流道具有螺旋状环绕侧壁，

[0037] 第一侧和第二侧之间朝向底面的方向上依次布置聚光透射板3、上对流层4、非对流层5和下储热层6，其中，太阳光经聚光透射板3聚光后射入太阳池中，经过上对流层4与非对流层5的散射与吸收，一部分可见光以及红外光的能量于下储热层6转化为热能储存，[0038] 换热器7，其布置在所述流道9中的换热器7，换热器7中的换热流体依次经过非对流层5与下储热层6，

[0039] 磁体正负极8，其分别布置在所述第一侧和第二侧以形成磁场方向垂直于第一侧和/或第二侧的磁场。

[0040] 为了进一步理解本发明，一种新型稳定太阳池包括隔热层1，防漏集热膜2，聚光透射板3，上对流层4，非对流层5，下储热层6，换热器7，磁体正负极8，流道9。太阳光经聚光透射板3聚光后射入池中，经过上对流层4与非对流层5的散射与吸收，一部分可见光以及红外光的能量于下储热层6转化为热能储存。隔热层1降低与潮湿土壤等环境漏热，厚度约为太阳池深度的1/2。防漏集热膜2为黑色耐高温塑料膜，收集太阳能热量的同时防止太阳池内热水泄露。聚光透射板3由半球型高透光减反有机玻璃板组成。

[0041] 本专利将磁体正负极8布置于太阳池两侧，产生的磁场方向垂直于侧面，太阳池内流体为含氯化钠的盐水，流体流动时将切割磁感线，产生磁感洛伦兹力 为感生电场密度， 为磁场强度，因磁场以及感生电场无旋，感生电场可化 σ为导电率， 为速度场，B0为微团垂直磁场强度，故磁场力化简为 磁感力F方向与流体微团流动速度方向相反，阻碍流体微团流动，抑制太阳池的自然对流。

[0042] 流道9布置于太阳池侧部与底部，用于放置换热器7，换热器冷端换热流体依次经过非对流层5与下储热层6，与太阳池内热水充分换热，再于热端排出。

[0043] 本发明与现有技术相比，通过外加磁场抑制太阳池内自然对流，大大提高太阳池运行的稳定性，将整块聚光透射板离散成多个半球型高透光减反有机玻璃板，增强了聚光透射板的适用性与使用寿命，通过太阳池内流道设计，实施梯度换热，大大提高换热效率，具有显著社会效益和循环经济效益，可广泛应用于太阳池集热领域。

[0044] 所述的太阳池优选实施例中，太阳池内包括含氯化钠的溶液，流体微团流动时切割磁场的磁感线以产生磁感力 其中，σ为导电率， 为速度场，B0为微团垂直磁场强度，所述磁感力F方向与流体微团流动方向相反以阻碍流体微团流动。

[0045] 所述的太阳池优选实施例中，太阳池还包括设在所述底面、第一侧和第二侧的隔热层1。

[0046] 所述的太阳池优选实施例中，隔热层1的厚度为太阳池深度的1/2。

[0047] 所述的太阳池优选实施例中，隔热层1的外表面设有防漏集热膜2。

[0048] 所述的太阳池优选实施例中，防漏集热膜2为黑色耐高温塑料膜。

[0049] 所述的太阳池优选实施例中，聚光透射板由半球型高透光减反有机玻璃板组成。

[0050] 所述的太阳池优选实施例中，太阳池主体10的第一侧和第二侧对称布置。

[0051] 所述的太阳池优选实施例中，所述太阳池主体10为倒梯形结构，所述倒梯形结构具有预定倾斜角度以保证不同纬度下的阳光直射。

[0052] 所述的太阳池优选实施例中，沿着上对流层4、非对流层5和下储热层6方向，所述溶液的浓度递增。

[0053] 所述的太阳池优选实施例中，新型稳定太阳池包括隔热层1，防漏集热膜2，聚光透射板3，上对流层4，非对流层5，下储热层6，换热器7，磁体正负极8，流道9。太阳光经聚光透射板3聚光后射入池中，经过上对流层4与非对流层5的散射与吸收，一部分可见光以及红外光的能量于下储热层6转化为热能储存。隔热层1降低与潮湿土壤等环境漏热，厚度约为太阳池深度的1/2。防漏集热膜2位黑色耐高温塑料膜，收集太阳能热量的同时防止太阳池内热水泄露。聚光投射板3由半球型高透光减反有机玻璃板组成。

[0054] 图2是根据本发明一个实施例的新型稳定太阳池的俯视结构示意图，如图2所示，磁体正负极8布置于太阳池两侧，产生的磁场方向垂直于侧面，太阳池内流体为含氯化钠的盐水，流体流动时将切割磁感线，产生磁感力 σ为导电率，磁感力F方向与流体微团流动方向相反，阻碍流体微团流动。

[0055] 流道9布置于太阳池侧部与底部，用于放置换热器7，换热器冷端换热流体依次经过非对流层5与下储热层6，与太阳池内热水充分换热，再于热端排出。

[0056] 工业实用性

[0057] 本发明所述的太阳池可以在太阳集热技术领域制造并使用。

[0058] 以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

[0059] 为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。