真空太阳能砖风道井发电站、加气站及其它多功能设备

真空太阳能砖风道井发电站、加气站及其它多功能设备

本发明涉及一种利用太阳能真空砌块(简称太阳能砖)制成的风道井以及利用经过特别设计的真空太 阳能管制成的风道井和应用以上设备制成的人造风力发电系装置(用于替代现有的燃煤电站、水力电站、 核电站等)；风力高压空压机(适用于气动汽车加气站等)；及各种动力来源。

21世纪是空气的世界和风的海洋，各种空动力汽车和人造风力发电系统应运而生。气动车在法国、澳 大利亚、美国、印度等很多国家已投入使用，有些国家在公路两侧已经建起了太阳能加气站，和风能加气 站从而形成整个绿产业链条，太阳能和风能你不用他也不会增加你用它也不会减少。气动车在美国跑一 百公里仅需6元人民币，并且该车不存在燃油车的废气环境污染，也不存在电动轿车频繁更换和拆解电瓶 造成的环境污染和电机电子设备长期运转造成的电磁环境污染，和危及人身健康。气动风动产品成本低、 无污染、安全可靠更适合中国的国情。当我们还在争论空气动力到底行不行的通时，国外已将它大力推出 产品啦！不只是汽车还有美国德克萨斯的气动火车；日本的气动火车。美国人说：我们最喜欢这种火车！ 行驶平稳、动力特强、非常环保。伴随着各种空气动力设备的发展，这几年人造风力发电设备在世界各国 也应运而生，国内也有相关的多项发明。像人造龙卷风发电系统、风道井发电系统、下拽式风力发电系统 等。例如某种风道井发电技术要建造600米高、直径60米、墙厚一至两米的风塔，才能使塔内外有7摄 氏度的温差，使管道内产生五级劲风可驱动20台60万千瓦涡轮发电机组。又如某风塔项目要投资9亿人 民币才能建成直径9米每小时发电量为3.5万千瓦的电站。

由以上事例中对人造风塔发电设备(也可称作人造龙卷风发电设备)的多个技术方案介绍中可以看出， 现在的人造风力发电技术投资巨大并且要建数百米高的风塔，有的要建一千米高，才能产生仅7摄氏度的 内外温差，建站难度大、成本高、投资回收周期长、风险大。很显然这些以提高高度为主，加热为辅的方 案南辕北辙啦！而本发明反其道而行之，打破常规国际首创，已加热为主以增加高度为辅，采用与太阳能 真空管热水器的真空管近似的材料和发热原理，制成的整体风道井(主要适用于超小型或称风塔)和真空 太阳能砖(也可称作真空太阳能砌块主要适用于大中小各种风塔)制成的整体风道井。风道井和太阳能热 水器的真空管不同，上下两端均为开口设计，制成的风塔一般也要十几米甚至几十米，(当然也可以做成 更高的)考虑到运输、吊装、制造、建塔等环节的方便，把整体太阳能管风道井分解为由一块块真空太阳 能砖组成，具体砖的形状大小由风塔根据实际需要和建筑施工方便来进行设计决定，真空太阳能砖的施工 端面上可制造出凹凸槽以利于见建塔时扦插垒砌，砖与砖之间可用胶黏剂水泥等固定，中间同时还可加弹 性材料，同时也可在每块砖上打上序号，以方便工人按顺序施工。该太阳能发电装置同样可安装各种避雷 设备。风道井内和整体太阳能管以及太阳能砖均可设有或不设有各种导流板、整流装置、热交换装置。太 阳能真空管和太阳能砖可在管内和砖块内设有能伸入到风道内的导热板和热交换器等，以利于散热(热传 递)，当然也可没有该装置，其具体结构和形式根据需要制作。本风道井除了可制成传统单孔风道井外， 也可制成多孔管状缠绕螺旋上升的、直线并列的、直线环绕的各种风道井。该太阳能砖和太阳能管风道井 可制成任何结构形状、形状、大小、样式。太阳能砖同样可制成太阳能块砖和太阳能管砖。其太阳能热源 部分可以是风道井的全部或部分。

下面是关于传统真空管太阳能热水器的一些数据：太阳能真空管国家标准需要经过空晒试验。若是真 空管内无水，在晴天的太阳辐照下，真空管处于空晒状态，这个温度一般是250‑300度(国标190度)。长 期处于高温下，真空管的真空性能便大不如以前，真空管热损变大，热量吸收了容易散失，这样的管子影 响整体热水水温就不好了。(上面说到的真空太阳能管，是不能长期空晒的，恰恰相反太阳能风道井是专 门用来空晒的，但是风道里的风却是高速流动，所以也不会产生几百度的高温，至多也就几十度罢了，应 该比水温最高时还要低，所以这一点可放心使用绝对没问题)建议用遮盖物遮盖住真空管，并检查排气孔 是否通畅。下雨的时候也不会爆裂，真空管外管的温度本来就不高。最容易炸的情况是在夏天中午真空管 水箱内无水，上水的时候真空管的温度自300度急速降低到20度左右，容易炸裂，希望楼主再次上水的时 候注意。真空管可以单独换成新的，真空管单管现在很便宜，一般的出厂价17元左右，单买的话维修商可 能要加上路费什么的。但是千万不要让他给忽悠了。太阳能真空管的原理是将太阳能转换为热能，它的功 率完全取决于当时的太阳辐照度。一般太阳辐照度在地面上平均数可以看做是600‑700W/m2阴天需要看阴 道什么程度。晴天需要看是不是有云等。阴天可以平均数取为300，晴天可以取800。真空管的吸收比是 97％。除去真空管外管的反射、除去自身的热量散失。还需要系数是0.8。也就是说阴天是0.23KW，晴天 是0.62KW。(此数据仅供参考)

皇明太阳能数据：(一)太阳能集热系统1、所选用型号的三高集热站技术参数如下：产品型号 真 空管 支数 角度 集热面积(m²) 内胆材料 外壳 材料 保温 材料 支架材料 外形尺寸 东西 南北 高 JPS‑30TX 21‑33°2.1m 30 33 5.4SUS304镀锌板聚氨脂角钢热镀锌2930 1965 1367 2、集热部件：产 品选用皇明集团最新专利产品“UTLE”极地超寒管真空管技术指标：1)、采用干涉膜工艺，吸收率可达 96％，散射率低于4％。2)、空晒温度不低于400℃、抗高寒‑40度。3)、真空度低于5.0×10‑4Pa。4)、 材质为3.3高硼硅玻璃，抗直径2.5cm以下冰雹正面冲击。采用世界上最先进的真空管镀膜技术—干涉膜工 艺，淘汰了传统的渐变膜工艺，三靶镀膜—铝、铜、不锈钢。传统的渐变选择性吸收膜层由于其反射曲线 不陡峭，发射比随温度上升在加大，导致工作在300——500℃时发射比增加很多。而“三高”管所采用的干 涉吸收型超低发射比选择性吸收膜层可以解决上述矛盾，由于两陶瓷金属层分别有合适的金属体积比，相 互干涉的作用加上反射层的功能，使其具有较高的太阳能吸收比和较低的发射比，同时传统的渐变膜在 300～400℃高温下容易发生变形、飘逸、失效等现象，严重影响后期集热效果，而先进的干涉膜就不会出 现类似情况，因为它采用三靶磁溅射镀膜技术，吸收层、减反层和金属层，三高管通过对光波的干涉吸收， 提高集热性能。金属层为镀铜，耐高温，抗老化，反射性能好，可经受空晒温度达400℃以上。得热量比 同型号热水器能够提高15％左右，集热能力非凡，在阴雨天气仍具有一定的集热功效，被称为“太阳王”。

全玻璃真空集热管技术参数表：类型 结构 干涉膜 渐变膜 高温特效管 高寒管 高效管 普通管  粘结层 铝氮化合物 铝氮化合物 无 无 底层 铜(低发射) 铜(低发射) 铝 铝 吸收层 不锈钢和铝氮 化合物 铝和铝氮化合物 铝和铝氮化合物 纯净铝氮化合物 减反层 纯净铝氮化合物 纯净铝氮化合物 纯 净铝氮化合物 无 工艺 三靶 双靶 单靶 单靶 吸收比 0.93≤α≤0.96 (国家标准：α≥0.86) 0.86≤α≤0.90  发射比 0.04≤ε≤0.07 (国家标准：ε≤0.09) 0.07≤ε≤0.09 空晒 250～270m²·℃/kw (国家标准：Y≥175 m²·℃/kw) 220～260m²·℃/kw 闷晒 3.0～3.2MJ/m² (国家标准：H≤3.8MJ/m²) 3.2～3.6MJ/m² 热损 0.50～0.55W/(m²℃) (国家标准：ULT≤0.90W/(m²℃)) 0.65～0.75W/(m²℃)

标准状态下，水的比热容为4.1850*10^3J/kg*k空气的比热容为1.006*10^3J/kg*k静止的空气导热系 数0.023流动的空气导热系数最高可以乘以五十倍的增加。由此看来空气的比热比水小的多啦！因此晒空 气会比晒水晒的温度更高。

由以上太阳能的数据可知，太阳能要经过空晒实验其空晒温度高达250至400摄氏度，由以上数据也更 既充分的证明了我们已将风道井发电装置的热量产生功率成数十数百倍的提升，具体提升多少倍，由风道 井的具体直径和有效采光高度决定。太阳能热水器只进行空晒实验，而太阳能风道井是长期的空晒使用， 所以其工艺配方可以不同。空气在风道井内边上升边被加热，最终风道井内外温差由塔的高度和风的速度 决定。由于该技术将风道井产热的功率成百、成千、上万倍的提升，因此该风道井装置仅需现有风道井装 置高度的几十分之一，便可以形成高于现有风道井设备许多倍的内外温差，因此该风道井在高度下降到原 风道井高度的几十分之一时效率却在大幅度的提高。因此该技术具有低成本、容易建造、安全、高效率、 绿、环保、无污染的特点。是取代传统煤电、风电、光伏的理想换代产品，该技术可与水电并驾齐驱， 并且也没有核电的高危险性。

该技术可作为单独的风力发电设备带动涡轮发电机等发电使用，也可作为单独的动力机械使用，例如 用该设备产生的动力直接驱动高压空压机向储气罐中打气将压力能存储起来，为气动车加气，当然也可不 储存直接加气，这样一来使得其动车整个使用环节连用电的高压空压机都不用了，使得气动车项目所有生 产使用环节连电磁污染都不存在了(因为没使用电机)。使气动车成为了最绿环保的项目。因此该项目 也可作为气动加气站装置使用。当然也可同时既是发电站也是加气站。并且该电站由于储存了大量的高压 空气，因此可白天晴天时使用太阳能，阴天和夜间则使用存储的高压空气来继续发电，从而实现24小时不 间断向电网发电。(将来有一天实现了超导传输，还可以建成全球联网电站，哪个半球是白天时就发电为 自己和黑夜的那半球供电。)没有阳光时使用气动发动机带动发电机向电网供电，气动发动机等温膨胀的 热量可以来自传统太阳能热水器的热量，该热水器除了装水外最好是装比热最小的油，因为油的温度可以 晒到更高，(当然装油的话其配方工艺应作以调整，来保证使用寿命)更利于气体吸收膨胀。

真空太阳能砖太阳能管装置效率为百分之96，每平米晴天有八百瓦的加热功率。以直径9米的太阳能 风道井为例，按阳光照射面积为半周计算，每一米高度上的加热功率为12.4千瓦，以60米高太阳能真空砖 风道井为例，其加热功率可达756千瓦。除了以上说明的结构外也可铺设一个大面积的(具体面积可大可 小根据需要而定)顶棚(空气加热棚)，棚体由四周向中心逐渐升高，连接中心的本发明之风道井，两者 同时对空气进行加热，当然也可由其它非加热材料制作风道井，只用该太阳能真空砖棚加热。棚子是越大 越好，空气从此经过时，速度慢加热时间长，到了风道井里速度就快了，但是它很占地方。以上所说的本 发明之装置除可靠自身设计强度建造外，也可采用其他任何材料制作框架来承担载荷(主要是重量和横 风)，这样太阳能加热器的材料就可以很薄很轻啦！除了上诉方法还可以在整个风道井系统中的任何部位， 加装任何形式结构的真空太阳能砖和真空太阳能管加热装置。也可在其形式风道井系统中的任何部位以任 何结构形式安装各种形式的本发明之真空太阳能砖和真空太阳能管装置用来加热空气。以上所有方法结构 形式可单一使用也可两种或多种以及全部使用。

气体的进入可以是正方向的也可以是斜向的等等任何方式都可以，斜向的气流可以使风塔(风道井) 内产生旋转气流产生龙卷风。关于风道井系统其它部分如涡轮机、避雷装置等与其它类型发电系统动力系 统都差不多，大家可以参照相关资料。

本发明之太阳能砖还可用于各种结构的屋顶、墙壁等用于冬季取暖之用，如用作民房、厂房、蔬菜大 棚、公共建筑等，通过调节照射面积来调节温度，一般100平米的家庭房屋，冬季安装十几块足以保证室 内温暖如春了，不用时可将其遮盖；用于采暖的太阳能砖也可做成各种形状、结构的。