技术领域
[0001] 本实用新型属于新
能源技术领域，具体涉及基于太阳能的微小型冷热电联供系统。
背景技术
[0002] 随着化石
燃料的大量消耗以及环境污染问题的日益加剧，加快能源结构的调整，大
力发展新能源已成为当今
能量利用的主旋律,而新能源中的太阳能作为一种优质能源，利用效率并不高,我国的太阳能利用大多是单一的能量利用形式，且以太阳能
发电厂居多。
[0003] 但是由于建设成本，地理
位置，利用效率等问题的制约，还存在严重的浪费现象。
[0004] 基于此现状，从能量
梯级利用的
角度出发，以小规模用户作为端，提出了基于太阳能的微小型冷热电联供系统。实用新型内容
[0005] 为解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供了基于太阳能的微小型冷热电联供系统，具有以清洁能源太阳能为输入能源，实现了冷
热电联产和能量的梯级利用，排放物污染小，并节省了
化石燃料的使用，符合绿色环保的理念。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于太阳能的微小型冷热电联供系统，包括由太阳能收集转化模
块、
涡轮机发电模块、
热水器、制冷器和循环供应模块构成的闭环回路，所述太阳能收集转化模块包括用于聚集太阳能的光学聚光镜和将太阳能转化为内能的
蒸汽发生器，所述光学聚光镜的焦点聚集在所述
蒸汽发生器上，所述
涡轮机发电模块包括热
气缸、涡轮和发
电机，所述蒸汽发生器的输出端分别与所述热气缸和涡轮连接，所述热气缸的输出端连接所述发电机，所述热气缸的输出端连接有所述热水器，所述热水器的输出端连接有所述制冷器，所述循环供应模块包括电机和水
泵，所述制冷器和所述涡轮输出工质作用至所述水泵的输入端，所述水泵的输出端与所述蒸汽发生器连接形成闭环回路。
[0007] 优选的，所述光学聚光镜为菲涅尔透镜，且所述光学聚光镜的直径为D＝360mm，厚度为2mm，材质PMMA，透光率92％的透镜，所述蒸汽发生器至少由用于盛放工质的密封黑箱和附着在所述黑箱表面的
石蜡储热器组成，所述工质为水。
[0008] 优选的，所述涡轮机发电模块为斯特林
发动机。
[0009] 优选的，所述蒸汽发生器的外壁还缠绕有一层用于输送工质的
铜质导
热管，所述热水器包覆在所述导热管的外部。
[0010] 优选的，所述制冷器采用采用吸收式制冷器。
[0011] 优选的，所述水泵的能量由工质带动所述涡轮提供，所述电机与外部电源电性连接，且所述电机的输出端与所述水泵的输入端连接。
[0012] 优选的，所述电机与所述水泵之间设有用于断开、连接的
联轴器，且所述回路内设有用于检测所述工质压力的压力
传感器，同时所述
压力传感器用于控制所述电机的启停。
[0013] 优选的，所述光学聚光镜上设有用于检测太阳光位置的光感传感器，且设有用于驱动所述光学聚光镜跟随太阳转动的驱动装置。
[0014] 与
现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0015] 本系统以水为循环工质，利用菲涅尔透镜进行聚光，作为整个系统的能量来源，随后加热工质，进行三个梯度的能量利用；
[0016] 第一梯度为
电能的输出，由高温高压工质带动斯特林涡轮机
输出轴功，从而带动小型发电机进行发电，实现机械能到电能的转化；
[0017] 第二梯度为热水利用部分，利用斯特林涡轮机排出的高温工质的热量加热低温水实现的
热能的输出；
[0018] 第三梯度为制冷利用，利用高温工质剩余热量，引入吸收式制冷系统进行制冷，实现冷量的输出；
[0019] 该系统以太阳能为
基础，对环境污染小，可使用年限长，未来发展潜力大，同时装置结构简单，安装方便，易运输，对于偏远山区等用电困难地区，可为其发电制冷等满足正常生活能量需求，可应用前景广泛，也可用于单个家庭能量利用或太阳能利用效率等领域的研究课题。
附图说明
[0020] 附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与本实用新型的
实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0021] 图1为本实用新型的系统图。
[0022] 图中：1、太阳能收集转化模块；11、光学聚光镜；12、蒸汽发生器；2、涡轮机发电模块；21、热气缸；22、涡轮；23、发电机；3、热水器；4、制冷器；5、循环供应模块；51、电机；52、水泵。
具体实施方式
[0023] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024] 请参阅图1，本实用新型提供以下技术方案：基于太阳能的微小型冷热电联供系统，包括由太阳能收集转化模块1、涡轮机发电模块2、热水器3、制冷器4和循环供应模块5构成的闭环回路，太阳能收集转化模块1包括用于聚集太阳能的光学聚光镜11和将太阳能转化为内能的蒸汽发生器12，光学聚光镜11的焦点聚集在蒸汽发生器12上，涡轮机发电模块2包括热气缸21、涡轮22和发电机23，蒸汽发生器12的输出端分别与热气缸21和涡轮22连接，热气缸21的输出端连接发电机23，热气缸21的输出端连接有热水器3，热水器3的输出端连接有制冷器4，循环供应模块5包括电机51和水泵52，制冷器4和涡轮22输出工质作用至水泵52的输入端，水泵52的输出端与蒸汽发生器12连接形成闭环回路。
[0025] 本实施例中，整个系统一共分为五个部分，包括太阳能收集转化模块1、涡轮机发电模块2、热水器3、制冷器4和循环供应模块5，具体工作过程为：利用太阳能追踪系统，使用菲涅尔透镜进行聚光，在焦点处形成光斑聚集区，利用光斑的高温加热工质，同时利用石蜡集热装置将太阳能储存，留以备用，将被加热工质加压后喷入斯特林涡轮机，输出轴功用以发电，实现对能量的第一级利用；将上一级中的高温工质引入热水器3，加热冷水，实现能量的第二级利用，最后将还有余热的工质作为吸收式制冷的热源导入制冷器4进行制冷，实现能量的第三级利用，最后利用蒸汽发生器12中引出的部分工质带动小型涡轮22，从而带动水泵52将利用完的工质引回太阳能收集与转化区，重新被加热，实现反复循环。
[0026] 具体的，光学聚光镜11为菲涅尔透镜，且光学聚光镜11的直径为D＝360mm，厚度为2mm，材质PMMA，透光率92％的透镜，蒸汽发生器12至少由用于盛放工质的密封黑箱和附着在黑箱表面的石蜡储热器组成，工质为水，光学聚光镜11上设有用于检测太阳光位置的光感传感器，且设有用于驱动光学聚光镜11跟随太阳转动的驱动装置，使菲涅尔透镜正对太阳时，此时透镜吸收光照达到最大值，根据已
选定的透镜几何参数，太阳光会经过透镜折射在焦距处形成一块
温度大约为300℃，面积16平方cm的光斑，忽略光斑不同位置的能量差异，将一装有工质的黑箱放置于焦距处，利用光斑加热工质使之温度升高，实现太阳能到热能的转变，同时附着在
箱体表面的石蜡储热器可以吸收太箱体表面能量进行蓄热，作为储备能源。
[0027] 具体的，涡轮机发电模块2为
斯特林发动机，斯特林发动机是通过气缸内工作介质(氢气或氦气)经
过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力，因此又被称为
热气机，斯特林发动机是一种外燃发动机，其有效效率一般介于
汽油机与柴油机之间。
[0028] 具体的，蒸汽发生器12的外壁还缠绕有一层用于输送工质的铜质导热管，热水器3包覆在导热管的外部，当高温工质流经导热管时，工质热量会通过导热管及水箱外壁将热量传给热水，由于整个装置循环工作，高温工质会不间断的对冷水进行加热，因此可获得持续的热量输出，实现能量的第二级的利用。
[0029] 具体的，制冷器4采用采用吸收式制冷器，吸收式制冷曾经是
空调和生产过程中常用的以热源为动力的冷源设备，效率可观，这一部分利用加热热水后流出的工质，因其仍具有一定温度，所以可作为吸收式制冷的能源供给，在菲涅尔透镜提供的能量不够的情况下使用石蜡集热器中储存的能量辅助加热，使制冷剂完成
蒸发分离、冷凝、节流、蒸发的工作循环，对能量进行第三级利用。
[0030] 具体的，水泵52的能量由工质带动涡轮22提供，电机51与外部电源电性连接，且电机51的输出端与水泵52的输入端连接，电机51与水泵52之间设有用于断开、连接的联轴器，且回路内设有用于检测工质压力的压力传感器，同时压力传感器用于控制电机51的启停，水泵52将工质带回水箱中，并对工质加压，而水泵52所需能量则由第一部分的水箱中引出部分工质带动小型涡轮22提供，当整个系统初始启动时，则由启动电机51带动水泵52，当工质压力足够时，电机51则由联轴器断开，实现整个系统的连续运行。
[0031] 本实用新型的工作原理及使用流程：利用太阳能追踪系统，使用菲涅尔透镜进行聚光，在焦点处形成光斑聚集区，利用光斑的高温加热工质，同时利用石蜡集热装置将太阳能储存，留以备用，将被加热工质加压后喷入斯特林涡轮机，输出轴功用以发电，实现对能量的第一级利用；将上一级中的高温工质引入热水器3，加热冷水，实现能量的第二级利用，最后将还有余热的工质作为吸收式制冷的热源导入制冷器4进行制冷，实现能量的第三级利用，最后利用蒸汽发生器12中引出的部分工质带动小型涡轮22，从而带动水泵52将利用完的工质引回太阳能收集与转化区，重新被加热，实现反复循环。
[0032] 最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
