太陽光電光熱一體式空氣能超導(dǎo)熱水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種太陽光電光熱一體式空氣能超導(dǎo)熱水系統(tǒng)，共包括四個(gè)系統(tǒng)：光電跟蹤控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電離并網(wǎng)控制系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型利用自動(dòng)跟蹤太陽控制系統(tǒng)，把太陽光聚熱、太陽能發(fā)電和空氣能熱泵相結(jié)合，發(fā)明了一種太陽光聚熱、光伏發(fā)電加熱和空氣能熱泵加熱產(chǎn)生熱水的系統(tǒng)，同時(shí)光伏發(fā)電的余電可以并入國家電網(wǎng)，提高太陽能利用率，并且在陰雨天無陽光的情況下熱水系統(tǒng)可以從國家電網(wǎng)取電用空氣能熱泵加熱水箱中的水。本實(shí)用新型是由超導(dǎo)液將聚熱的熱量直接帶走，超導(dǎo)液零下40℃不會(huì)結(jié)冰，沒有設(shè)備凍結(jié)的隱患。
【專利說明】
太陽光電光熱一體式空氣能超導(dǎo)熱水系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能綜合利用領(lǐng)域，具體為一種通過自動(dòng)跟蹤太陽聚熱，光伏發(fā)電加熱，真空集熱管保溫，超導(dǎo)換熱，空氣能熱補(bǔ)償為一體產(chǎn)生熱水的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽是天然的核反應(yīng)堆，作為一種清潔無污染的能源，開發(fā)前景十分廣闊。然而由于太陽光直射角度與光照強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間而變化，這對(duì)太陽能的收集和利用裝置提出了更高的要求。目前很多太陽能熱水產(chǎn)品基本都是固定的，不能充分利用太陽能資源，效率低下，也無法把多余太陽能轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存，陰雨天時(shí)，傳統(tǒng)太陽能熱水器不熱；冬天零下十幾度，普通的太陽能熱水器無法正常使用或使用中水管容易發(fā)生結(jié)冰凍裂的情況等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種太陽光電光熱一體式空氣能超導(dǎo)熱水系統(tǒng)，共包括四個(gè)系統(tǒng):光電跟蹤控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電離并網(wǎng)控制系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型需在各個(gè)控制系統(tǒng)的配合下才能正常運(yùn)行。
[0004]光電跟蹤控制系統(tǒng)包括，光電傳感器，太陽光電光熱一體機(jī)，太陽光電光熱一體機(jī)陣列，支架平臺(tái)，支架，步進(jìn)電機(jī)B，支撐輪，支撐輪軌道，底座，驅(qū)動(dòng)齒輪A，步進(jìn)電機(jī)A，驅(qū)動(dòng)齒輪B，支撐軸，微電腦控制箱和箱體。光電傳感器固定在支架平臺(tái)表面，多個(gè)太陽光電光熱一體機(jī)平鋪在支架平臺(tái)上組成太陽光電光熱一體機(jī)陣列，支架支撐支架平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)齒輪A固定于支架上，支撐軸固定在底座上且與驅(qū)動(dòng)齒輪B相連，支撐輪與箱體連接并固定在圓形支撐輪軌道上，微電腦控制箱與支撐輪軌道固定在底座上，底座用混凝土固定于地面。光電傳感器感受光線，反饋信息到微電腦控制箱，使電腦控制程序進(jìn)入光電檢測(cè)跟蹤模式，光電檢測(cè)跟蹤是利用光電傳感器檢測(cè)太陽光線是否偏離支架平臺(tái)法線，當(dāng)太陽光線偏離法線時(shí)，光電傳感器發(fā)出偏差信號(hào)，使跟蹤裝置重新對(duì)準(zhǔn)太陽，光電檢測(cè)跟蹤能讓太陽光電光熱一體機(jī)陣列隨時(shí)正對(duì)太陽。太陽光電光熱一體機(jī)陣列調(diào)整位置正對(duì)太陽是在微電腦控制箱的控制下通過步進(jìn)電機(jī)A帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪A調(diào)節(jié)支架上的太陽光電光熱一體機(jī)陣列實(shí)現(xiàn)縱向跟蹤太陽，通過步進(jìn)電機(jī)B帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪B調(diào)節(jié)箱體上連接的支撐輪在支撐輪軌道上實(shí)現(xiàn)橫向跟蹤太陽，通過橫向跟蹤和縱向跟蹤的結(jié)合，可使太陽光垂直照射在太陽光電光熱一體機(jī)陣列上。
[0005]太陽光電光熱一體機(jī)包括，光伏板，真空管集熱器，反光鏡面，聚光面，光伏板接線盒，招合金外殼，超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)出口，超導(dǎo)液溫度傳感器和超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)入口。光伏板是兩塊長方形板，光伏板吸收太陽光將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電從光伏板接線盒接線，鋁合金外殼為弧形曲面，光伏板與反光鏡面無縫密閉連接，鋁合金外殼包裹的弧形曲面為反光鏡面，反光鏡面能把太陽光束聚焦在真空管集熱器上的聚光面上，加熱聚光面，使聚光面的溫度急劇升高，真空管集熱器為柱形，內(nèi)部有超導(dǎo)液，真空管集熱器一端聯(lián)通超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)入口與另一端聯(lián)通超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)出口，超導(dǎo)液由超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)入口進(jìn)入從超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)出口流出帶走聚光面上的熱量。真空管集熱器中心裝有超導(dǎo)液溫度傳感器，超導(dǎo)液溫度傳感器可以測(cè)出真空管集熱器中的超導(dǎo)液溫度，超導(dǎo)液有一定的啟動(dòng)溫度，只需35°C即可開始傳溫，它的熱量傳遞速度是水的數(shù)倍以上，大大提高了傳熱效率。
[0006]光伏發(fā)電離并網(wǎng)發(fā)電控制系統(tǒng)的功能主要是，微電腦控制箱把光伏板發(fā)的電充入蓄電池中，蓄電池充滿后，微電腦控制箱控制蓄電池自動(dòng)停止充電。當(dāng)外界電網(wǎng)短時(shí)間停電時(shí)，蓄電池可以為整個(gè)系統(tǒng)供電，確保各個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)外界電網(wǎng)來電時(shí)，微電腦控制箱自動(dòng)轉(zhuǎn)換變?yōu)橛呻娋W(wǎng)供電，余電通過交流逆變器并入國家電網(wǎng)。
[0007]熱交換系統(tǒng)包括超導(dǎo)液循環(huán)和水循環(huán)，當(dāng)超導(dǎo)液溫度傳感器測(cè)出的超導(dǎo)液溫度達(dá)到50°C時(shí)，微電腦控制箱才會(huì)啟動(dòng)超導(dǎo)液循環(huán)和水循環(huán)，低于50°C時(shí)超導(dǎo)液循環(huán)栗和水循環(huán)栗都不運(yùn)轉(zhuǎn)。超導(dǎo)液循環(huán)通過超導(dǎo)液循環(huán)栗提供動(dòng)力，從真空管集熱器流出的超導(dǎo)液被加熱后由超導(dǎo)液換熱器入口進(jìn)入換熱器，從超導(dǎo)液換熱器出口流出換熱器再流向聚光面，形成超導(dǎo)液循環(huán)。水循環(huán)通過水循環(huán)栗提供動(dòng)力，從保溫水箱流出的水由入水口進(jìn)入換熱器，從出水口流出換熱器，交換熱量后，熱水重新回到保溫水箱形成水循環(huán)。
[0008]溫度控制系統(tǒng)中通過水箱溫度傳感器檢測(cè)保溫水箱的溫度，并顯示在微電腦控制箱的屏幕上，通過微電腦控制箱可以設(shè)定溫度，當(dāng)保溫水箱實(shí)際溫度小于設(shè)定溫度時(shí)，光電傳感器檢測(cè)是晴天時(shí)，光電跟蹤控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，自動(dòng)跟蹤太陽，同時(shí)熱交換系統(tǒng)正常運(yùn)行加熱保溫水箱內(nèi)的水，光伏板通過光伏板接線盒連接直流加熱棒直接加熱保溫水箱內(nèi)的水，直到保溫水箱內(nèi)的水實(shí)際溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，微電腦控制箱會(huì)控制光電跟蹤控制系統(tǒng)停止跟蹤太陽，微電腦控制箱控制繼電器A停止直流加熱棒加熱，光伏板發(fā)的余電通過交流逆變器并入國家電網(wǎng)；當(dāng)光電傳感器檢測(cè)是陰天時(shí)，光電跟蹤控制系統(tǒng)不工作，微電腦控制箱控制繼電器B啟動(dòng)空氣能熱栗從國家電網(wǎng)取電加熱保溫水箱內(nèi)的水。光伏板接線盒通過電纜與微電腦控制箱、繼電器A、直流加熱棒連接;空氣能熱栗通過電纜與微電腦控制箱、繼電器B連接家用電源。
[0009]本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型利用自動(dòng)跟蹤太陽控制系統(tǒng)，把太陽光聚熱和太陽能發(fā)電合二為一，發(fā)明了一種太陽光聚熱與光伏發(fā)電聚熱同時(shí)加熱產(chǎn)生熱水的系統(tǒng)，同時(shí)光伏發(fā)電的余電可以并入國家電網(wǎng)，提高太陽能利用率，并且在陰雨天無陽光的情況下熱水系統(tǒng)可以從家用電源取電加熱保溫水箱中的水。本實(shí)用新型是由超導(dǎo)液將集熱器的熱量直接帶走，超導(dǎo)液零下40°C不會(huì)結(jié)冰，排除設(shè)備凍結(jié)的隱患。
【附圖說明】
[0010]圖1為光電跟蹤控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為太陽光電光熱一體機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖3為太陽光電光熱一體機(jī)的剖面圖。
[0013]圖4為太陽光電光熱一體式空氣能超導(dǎo)熱水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的流程圖。
[0014]圖5為換熱器和保溫水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖6為太陽光束照射到反光鏡面再反射到聚光面上的原理圖。
[0016]1、光電傳感器，2、太陽光電光熱一體機(jī)，3、支架平臺(tái)，4、支架，5、步進(jìn)電機(jī)B，6、支撐輪，7、支撐輪軌道，8、底座，9、驅(qū)動(dòng)齒輪A，10、步進(jìn)電機(jī)A，11、驅(qū)動(dòng)齒輪B，12、支撐軸，13、微電腦控制箱，14、箱體，15、超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)入口，16、超導(dǎo)液溫度傳感器，17、光伏板，18、反光鏡面，19、真空管集熱器支架，20超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)出口，21、聚光面，22、真空管集熱器，23、光伏板接線盒，24、超導(dǎo)液循環(huán)栗，25、超導(dǎo)液換熱器出口，26、出水口，27、水循環(huán)栗，28、保溫水箱，29、超導(dǎo)液換熱器入口，30、換熱器，31、入水口，32、水箱溫度傳感器，33、空氣能熱栗，34、繼電器B，35、直流加熱棒，36、繼電器A 37、蓄電池，38、太陽光電光熱一體機(jī)陣列，39、鋁合金外殼40、太陽光束。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了能更清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0018]參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，一種太陽光電光熱一體式空氣能超導(dǎo)熱水系統(tǒng)，通過微電腦控制箱13控制光電跟蹤控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電離并網(wǎng)控制系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行。太陽光電光熱一體機(jī)2由光伏板17、反光鏡面18、招合金外殼39、真空管集熱器支架19和真空管集熱器22組成，多個(gè)太陽光電光熱一體機(jī)2組成太陽光電光熱一體機(jī)陣列38，安裝在支架平臺(tái)3上，通過太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)定位跟蹤太陽，使太陽光束40始終匯聚在真空管集熱器22的聚光面21保持不變。光伏板17是長為2m寬為Im的長方形，光伏板17下端連接光伏板接線盒23，光伏板17吸收太陽光將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電從光伏板接線盒23接線，光伏板17與反光鏡面18無縫密閉連接，鋁合金外殼39包裹的弧形曲面為反光鏡面18，真空管集熱器22通過真空管集熱器支架19與光伏板17連接，真空管集熱器22中心裝有超導(dǎo)液溫度傳感器16，反光鏡面18能把太陽光束40聚焦在真空管集熱器22的聚光面21上，加熱聚光面21，使聚光面21的溫度急劇升高，真空管集熱器22為柱形，內(nèi)部有超導(dǎo)液，超導(dǎo)液由超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)入口 15進(jìn)入從超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)出口 20流出帶走聚光面21上的熱量。
[0019]光伏發(fā)電離并網(wǎng)發(fā)電控制系統(tǒng)的功能主要是，把光伏板17發(fā)的電充入蓄電池37中，蓄電池37充滿后，在微電腦控制箱13的控制下蓄電池37自動(dòng)停止充電。當(dāng)外界電網(wǎng)短時(shí)間停電時(shí)，蓄電池37可以為整個(gè)系統(tǒng)供電，確保各個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)外界電網(wǎng)來電時(shí)，微電腦控制箱13自動(dòng)轉(zhuǎn)換變?yōu)橛呻娋W(wǎng)供電，余電通過交流逆變器并入國家電網(wǎng)。
[0020]熱交換系統(tǒng)包括超導(dǎo)液循環(huán)和水循環(huán)，超導(dǎo)液循環(huán)通過超導(dǎo)液循環(huán)栗24提供動(dòng)力，從真空管集熱器22流出的超導(dǎo)液被加熱后由超導(dǎo)液換熱器入口 29進(jìn)入換熱器30，從超導(dǎo)液換熱器出口 25流出換熱器30再流向聚光面21，形成超導(dǎo)液循環(huán)。水循環(huán)通過水循環(huán)栗27提供動(dòng)力，從保溫水箱28流出的水由入水口 31進(jìn)入換熱器30，從出水口 26流出換熱器30，交換熱量后，熱水重新回到保溫水箱28形成水循環(huán)。光伏板接線盒23通過電纜與微電腦控制箱13、繼電器A36、直流加熱棒35連接;空氣能熱栗33與微電腦控制箱13、繼電器B34連接家用電源。
[0021]微電腦控制箱13可以設(shè)定溫度，當(dāng)保溫水箱實(shí)際溫度小于設(shè)定溫度時(shí)，光電傳感器I檢測(cè)是晴天時(shí)，光電跟蹤控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，太陽光電光熱一體機(jī)陣列38自動(dòng)跟蹤太陽，同時(shí)熱交換系統(tǒng)正常運(yùn)行加熱保溫水箱28內(nèi)的水，光伏板17通過光伏板接線盒23連接直流加熱棒35直接加熱保溫水箱28內(nèi)的水，直到保溫水箱28內(nèi)的水實(shí)際溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，微電腦控制箱13會(huì)控制光電跟蹤控制系統(tǒng)停止跟蹤太陽，微電腦控制箱13控制繼電器A36停止直流加熱棒35加熱，光伏板17發(fā)的余電通過交流逆變器并入國家電網(wǎng)；當(dāng)光電傳感器I檢測(cè)是陰天時(shí)，光電跟蹤控制系統(tǒng)不工作，微電腦控制箱13控制繼電器B34啟動(dòng)空氣能熱栗33從國家電網(wǎng)取電加熱保溫水箱28內(nèi)的水。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽光電光熱一體式空氣能超導(dǎo)熱水系統(tǒng)，包括光電跟蹤控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電離并網(wǎng)控制系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，通過微電腦控制箱控制光電跟蹤控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電離并網(wǎng)控制系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行， 光電跟蹤控制系統(tǒng)中，太陽光電光熱一體機(jī)組成太陽光電光熱一體機(jī)陣列，太陽光電光熱一體機(jī)安裝在太陽自動(dòng)跟蹤控制支架平臺(tái)上，太陽光電光熱的光伏板下端連接光伏板接線盒，光伏板與反光鏡面無縫密閉連接，鋁合金外殼包裹的弧形曲面為反光鏡面，真空管集熱器通過真空管集熱器支架與光伏板連接，真空集熱器內(nèi)部有超導(dǎo)液，真空管集熱器通有超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)入口與超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)出口，真空集熱器中心裝有超導(dǎo)液溫度傳感器， 光伏發(fā)電離并網(wǎng)控制系統(tǒng)中，光伏板接線盒用線纜通過微電腦控制箱與蓄電池、直流加熱棒、國家電網(wǎng)連接， 熱交換系統(tǒng)中，包括超導(dǎo)液循環(huán)和水循環(huán)，超導(dǎo)液循環(huán)中，超導(dǎo)液由超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)入口進(jìn)入真空集熱器，從超導(dǎo)液太陽光電光熱一體機(jī)出口流出，超導(dǎo)液循環(huán)栗提供動(dòng)力，從集熱器流出的超導(dǎo)液被加熱后由超導(dǎo)液換熱器入口進(jìn)入換熱器，從超導(dǎo)液換熱器出口流出換熱器再流向聚焦點(diǎn)，形成超導(dǎo)液循環(huán)，水循環(huán)中，水循環(huán)栗提供動(dòng)力，從保溫水箱流出的水由入水口進(jìn)入換熱器，從出水口流出換熱器，熱水重新回到保溫水箱形成水循環(huán)， 溫度控制系統(tǒng)中，光伏板接線盒通過電纜與微電腦控制箱、繼電器A、直流加熱棒連接，空氣能熱栗與微電腦控制箱、繼電器B連接家用電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光電光熱一體式空氣能超導(dǎo)熱水系統(tǒng)，其特征是所述光伏板為長為2m寬為Im的長方形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光電光熱一體式空氣能超導(dǎo)熱水系統(tǒng)，其特征是所述反光鏡面為弧形曲面。
【文檔編號(hào)】F24J2/24GK205536588SQ201620174763
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年3月8日
【發(fā)明人】劉靜福, 薛鳳梅, 王興國
【申請(qǐng)人】劉靜福