專利名稱：一種太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能利用，特別是太陽(yáng)能聚焦跟蹤焦點(diǎn)的跟蹤以及其分布式利用。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能跟蹤主要由槽式、塔式和蝶式三種，由于槽式系統(tǒng)為單向跟蹤相對(duì)技術(shù)難 度比較低，同時(shí)由于太陽(yáng)能選擇涂層以及真空管技術(shù)在100-400度的溫度區(qū)間具備產(chǎn)業(yè)化 生產(chǎn)能力，因而可以迅速的被批量生產(chǎn)，在國(guó)際上被最早的商業(yè)化應(yīng)用的就是槽式系統(tǒng)。國(guó)際上的槽式系統(tǒng)的主要的跟蹤方式采用將一個(gè)換熱管設(shè)置在槽式系統(tǒng)的焦點(diǎn) 位置，在換熱管內(nèi)充入導(dǎo)熱油或者直接將水加熱為蒸汽，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)熱油或蒸汽流動(dòng)從 而實(shí)現(xiàn)熱能的采集。在跟蹤太陽(yáng)能的過(guò)程中導(dǎo)熱油在管道內(nèi)一起運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)熱油管道與流 出端采用波紋管的方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的管道與不運(yùn)動(dòng)的管之間的連接；由于波紋管需要耐高 溫、可靠性高等要求，因而成為關(guān)鍵器件，同時(shí)該種連接無(wú)法保證保溫性要求，因而系統(tǒng)的 熱損非常高。同時(shí)，槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要是大規(guī)模的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，其規(guī)模發(fā)電 量為30-100麗，其1麗發(fā)電站就需要占地60畝，通常每組的槽式系統(tǒng)長(zhǎng)100米，鏡寬5-8 米，要求土地平整度誤差小于1-3度，因而對(duì)于土地有比較嚴(yán)格的要求。這種技術(shù)主要適合 于大規(guī)模的發(fā)電，不適合于小規(guī)模的區(qū)域應(yīng)用，特別是不適合于在城市進(jìn)行太陽(yáng)能的發(fā)電 以及熱電、冷聯(lián)產(chǎn)發(fā)電，因而限制了其應(yīng)用。中國(guó)專利200710176966提供了一種組合的跟蹤系統(tǒng)，可以用于槽式、塔式結(jié)合的 跟蹤系統(tǒng)，其跟蹤的方式采用將焦線不動(dòng)而太陽(yáng)能鏡系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的方式，主要是采用在 地面上設(shè)置兩個(gè)軌道進(jìn)行跟蹤，而槽式系統(tǒng)點(diǎn)聚焦系統(tǒng)，利用其線性軸與地球自傳軸平行 放置，因而可以采用一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)跟蹤，但是該方案采用在地面上的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)槽 式跟蹤，顯然不能實(shí)現(xiàn)跟蹤，因而發(fā)明者在方案中進(jìn)一步設(shè)置了俯仰跟蹤，這樣槽式系統(tǒng)就 不是單向跟蹤，而成為雙向的跟蹤，因而發(fā)明者沒(méi)有解決槽式單向跟蹤時(shí)焦點(diǎn)不運(yùn)動(dòng)的跟 蹤問(wèn)題?，F(xiàn)有的聚焦太陽(yáng)能利用技術(shù)，主要是應(yīng)用于大規(guī)模的發(fā)電，通常IWM的發(fā)電站，就 需要60畝的占地，這樣的占地要求很難在城市進(jìn)行推廣，因而需要根據(jù)城鎮(zhèn)的土地要求， 提供一種適合于城鎮(zhèn)土地要求的太陽(yáng)能聚焦利用系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，可以 根據(jù)城鎮(zhèn)區(qū)域的土地情況進(jìn)行分布的布置，為此將至少一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置、太陽(yáng)能 跟蹤系統(tǒng)、點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡、跟蹤支架組成一組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)，多組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦 利用系統(tǒng)分布在不同的區(qū)域，多組的太陽(yáng)能利用設(shè)備可以相互連接共同構(gòu)成太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦 利用系統(tǒng)。通過(guò)將現(xiàn)有的槽式太陽(yáng)能系統(tǒng)的陣列模式改變?yōu)榉植寄Ｊ?，從而可以將太?yáng)能 槽式太陽(yáng)能利用技術(shù)適合于不同的區(qū)域和城市應(yīng)用，減少了其對(duì)場(chǎng)地的要求和限制，可以 方便的在不同的區(qū)域和建筑一體化的進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)拓寬了太陽(yáng)能利用的種類和方式，使
4其可以進(jìn)行多種的太陽(yáng)能的利用。本發(fā)明將現(xiàn)有的槽式跟蹤技術(shù)由太陽(yáng)能鏡和太陽(yáng)能利用設(shè)備同時(shí)跟蹤太陽(yáng)能運(yùn) 動(dòng)的單一模式改變?yōu)樘?yáng)能鏡和太陽(yáng)能利用設(shè)備至少有一個(gè)不運(yùn)動(dòng)的跟蹤模式，這樣解決 了分布式系統(tǒng)需要根據(jù)不同的場(chǎng)地采用不同的跟蹤技術(shù)的要求，從而可以將槽式系統(tǒng)進(jìn)行 分布采集；同時(shí)在太陽(yáng)能利用設(shè)備上，采用多種的利用設(shè)備，如將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能的熱 管、換熱管應(yīng)用，以及在其外部增加真空管的技術(shù)，從而可以跟蹤分布槽式系統(tǒng)的要求，采 用多種太陽(yáng)能利用器件，從而實(shí)現(xiàn)分布式的太陽(yáng)能利用的布局；采用焦點(diǎn)不運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)，使得熱管可以被應(yīng)用于系統(tǒng)傳熱，同時(shí)由于焦點(diǎn)不動(dòng)，可以在焦點(diǎn)上設(shè)置其他太陽(yáng)能利 用設(shè)備，如太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備、斯特林發(fā)電機(jī)等重量比較大的設(shè)備，可以采用小的驅(qū)動(dòng)力 就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能跟蹤和驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明提供了的分布式結(jié)構(gòu)，適合于不同規(guī)模的多種太陽(yáng)能的綜合利用，同時(shí)也 適合于大規(guī)模的利用太陽(yáng)能，特別是太陽(yáng)能的光伏發(fā)電、熱發(fā)電、高溫蒸汽、供暖、烹飪、制 冷等，可以在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)提供不同功能的太陽(yáng)能利用。具體發(fā)明內(nèi)容如下一種太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，包括至少有一個(gè)設(shè)置在一個(gè)圓 柱區(qū)域的太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)、至少一個(gè)點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡(2)和至少一個(gè)跟蹤系統(tǒng)(4)，其 特征是至少一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備、太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)、點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡、跟蹤支架組成一組 太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)，太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡的焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，多組太陽(yáng) 能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)分布在不同的區(qū)域，并通過(guò)每組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)中的太陽(yáng)能利用 設(shè)備相互連接，多組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)的太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/ 或強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)的流體進(jìn)行換熱或者直接利用。太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡的焦點(diǎn)區(qū)域，太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)采用下列方 式之一跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)A、太陽(yáng)能利用設(shè)備與地面或建筑物固定連接，太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)點(diǎn) 聚焦太陽(yáng)能鏡運(yùn)動(dòng)，并保持其焦點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于太陽(yáng)能利用設(shè)備區(qū)域內(nèi)；這是一種股 東太陽(yáng)能利用設(shè)備的跟蹤方式，主要針對(duì)太陽(yáng)能利用設(shè)備需要不運(yùn)動(dòng)的情況下采用的跟蹤 方式，特別是針對(duì)熱管、外部設(shè)置有真空管的熱管、斯特林機(jī)、太陽(yáng)能灶等需要太陽(yáng)能利用 設(shè)備不便于運(yùn)動(dòng)以及笨重不適合于運(yùn)動(dòng)的太陽(yáng)能利用設(shè)備。B、點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡與地面或建筑物固定連接，太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)線性太陽(yáng)能利 用設(shè)備運(yùn)動(dòng)，并保持其焦點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于太陽(yáng)能利用設(shè)備區(qū)域內(nèi)；此種跟蹤方式適合 于采用玻璃等大重量的太陽(yáng)能鏡采用的跟蹤方式，如果將太陽(yáng)能利用設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，比將 太陽(yáng)能鏡系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)需要更小的能好與成本。C、太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡的焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)并進(jìn)行固定連接，太陽(yáng)能 跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置及點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡共同運(yùn)動(dòng)，使得點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡保持 與太陽(yáng)光垂直或夾角最小。此種跟蹤方式是采用較多的跟蹤方式，但是將其分布化的布局， 每一組進(jìn)行獨(dú)立的跟蹤，適合于分布式的要求。所述太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)包括用于支撐點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡或同時(shí)為點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡的 運(yùn)動(dòng)提供軌道的太陽(yáng)能鏡支架、用于支撐整個(gè)系統(tǒng)的跟蹤支架、以及與驅(qū)動(dòng)裝置連接使點(diǎn) 聚焦太陽(yáng)能鏡運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)。
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多個(gè)點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡共同聚焦于一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備區(qū)域內(nèi)，每個(gè)點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能 鏡上設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡可以沿著轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，多個(gè)轉(zhuǎn)軸設(shè)置在同一個(gè)太陽(yáng)能 鏡支架上。所述太陽(yáng)能鏡支架可以為任何的形式和結(jié)構(gòu)，但是優(yōu)選的為平行、弧、環(huán)、拋物線 型器件。將太陽(yáng)能鏡設(shè)置在平行、弧、環(huán)、拋物線型可以成為太陽(yáng)能鏡運(yùn)動(dòng)的軌道。太陽(yáng)能鏡支架上設(shè)置有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置使得太陽(yáng)能鏡支架可以運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)太陽(yáng) 能鏡、轉(zhuǎn)軸、支架運(yùn)動(dòng)將太陽(yáng)能鏡設(shè)置在平行、弧、環(huán)、拋物線型太陽(yáng)能鏡支架上，驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能鏡的軸進(jìn) 行轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的聚焦跟蹤，通過(guò)每一個(gè)太陽(yáng)能鏡的軸的轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能鏡的 轉(zhuǎn)動(dòng)的跟蹤實(shí)現(xiàn)的單向跟蹤，同時(shí)根據(jù)需要可以將平行、弧、環(huán)、拋物線型支架提供驅(qū)動(dòng)，從 而實(shí)現(xiàn)多向的跟蹤，太陽(yáng)能鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)與不同的支架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成了太陽(yáng)能的多種跟蹤 方式，從而可以將線性聚焦的系統(tǒng)進(jìn)行分布的布置，適合于不同的地理位置以及建筑的不 同的位置，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的一體化的設(shè)計(jì)和太陽(yáng)能一體化的利用。所述動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)選擇下列之一齒輪機(jī)構(gòu)(10)、鏈條機(jī)構(gòu)、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈 機(jī)構(gòu)。所述動(dòng)力傳輸裝置(10) —端與驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行連接，至少另一端設(shè)置在下列位置 之一A、設(shè)置在每個(gè)太陽(yáng)能鏡的轉(zhuǎn)軸上，通過(guò)轉(zhuǎn)軸提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí) 現(xiàn)跟蹤運(yùn)動(dòng)；B、設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡兩端的平行、弧、環(huán)、拋物線型器件上，驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)；C、設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡上。一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置可以與多個(gè)動(dòng)力傳輸裝置進(jìn)行連接，一個(gè)動(dòng)力傳輸裝置可以與 多個(gè)轉(zhuǎn)軸、平行或弧或環(huán)或拋物線器件、點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡進(jìn)行連接。點(diǎn)聚焦跟蹤系統(tǒng)由南北方向與東西方向兩種跟蹤方式，主要采用與地平面平行放 置，根據(jù)在地球表面的不同的經(jīng)度與緯度，優(yōu)先選擇與太陽(yáng)光照射垂直或夾角最小的方向 設(shè)置，太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡焦點(diǎn)、太陽(yáng)能光學(xué)鏡的長(zhǎng)度方向的對(duì)稱軸線與地球自轉(zhuǎn)軸平行， 這樣使得集熱效率最高，太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡的焦點(diǎn)選擇下列方式之一進(jìn)行放置與地球 自轉(zhuǎn)軸平行、與地球自轉(zhuǎn)軸平行夾角最小、與地面平行、與水平面平行，優(yōu)選為與地球自轉(zhuǎn) 軸平行放置。任何的可以點(diǎn)聚焦的光學(xué)鏡都可以用于太陽(yáng)能的采集，太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦的光學(xué)鏡選 擇自下列一種A、點(diǎn)聚焦透鏡；包括玻璃透鏡、菲涅爾透鏡、非金屬透鏡；B、點(diǎn)聚焦反射鏡包括金屬、玻璃、非金屬的反射鏡；C、曲面點(diǎn)聚焦鏡包括雙曲拋物、復(fù)合拋物線的點(diǎn)聚焦拋物線鏡；D、多鏡系統(tǒng)，由多個(gè)平面的反射或透射鏡組成的拋物面、復(fù)合拋物面或多個(gè)菲涅 爾透鏡或反射鏡組成的多鏡系統(tǒng)，共同聚焦于一個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域。由于采用太陽(yáng)能利用設(shè)備不動(dòng)、太陽(yáng)能利用設(shè)備與太陽(yáng)能鏡同時(shí)運(yùn)動(dòng)、太陽(yáng)能設(shè) 備自己運(yùn)動(dòng)三種方式進(jìn)行跟蹤；特別是采用太陽(yáng)能設(shè)備不動(dòng)的跟蹤方式，可以將任何的太 陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在此區(qū)域內(nèi)，甚至可以將大重量的設(shè)備設(shè)置在焦點(diǎn)區(qū)域，在焦點(diǎn)與太陽(yáng)
6能鏡的焦距范圍內(nèi)，都可以設(shè)置太陽(yáng)能利用設(shè)備，根據(jù)溫度與空間等要求，可以選擇任何不 大于焦距的范圍設(shè)置太陽(yáng)能利用設(shè)備，通常太陽(yáng)能利用設(shè)備可以選擇自下列至少一種A、太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能設(shè)備；如單晶硅、多晶硅、薄膜等將太陽(yáng)能直接 轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備，由于其采用跟蹤技術(shù)后可以降低成本，提高效率，因而可以將其設(shè)置在 點(diǎn)聚焦的焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，從而可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的綜合的利用。B、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能的熱管，或者在熱管外部設(shè)置有真空管系統(tǒng)并且與熱管進(jìn) 行密閉連接的熱管真空管系統(tǒng)；C、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為流體的熱能流體換熱器；或者在流體換熱器外部設(shè)置有真空管 系統(tǒng)并且與流體換熱器進(jìn)行密閉連接的流體換熱器真空管系統(tǒng)。任何形式的熱管、換熱器都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的采集以及利用，可以采用普通太 陽(yáng)能熱水器的單通、雙通的真空管以及在其內(nèi)部設(shè)置的熱管、換熱管等實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的光熱 轉(zhuǎn)換，也可以采用其他形式的光熱轉(zhuǎn)換器件實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的光熱轉(zhuǎn)換，但是由于普通的單通 以及雙通的真空管技術(shù)在中國(guó)具備產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和成本優(yōu)勢(shì)，可以選擇耐高溫的玻璃真空管實(shí) 現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)化。D、太陽(yáng)灶；E、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能并且通過(guò)熱能進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備；F、太陽(yáng)能干燥、裂解設(shè)備。通過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(6)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的跟蹤，采用的動(dòng)力驅(qū) 動(dòng)裝置，選自下列至少一種A、機(jī)械驅(qū)動(dòng)器件；B、相變驅(qū)動(dòng)裝置，采用密閉在一個(gè)空間的物質(zhì)，隨著溫度的增大使其壓力的增大， 來(lái)推動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跟蹤；C、利用電能帶動(dòng)電機(jī)或液壓裝置驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)(10)來(lái)實(shí)現(xiàn)跟蹤；D、通過(guò)電或光的傳感器的信號(hào)，通過(guò)比較不同部位的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化器件的電流、電 壓值和/或光亮度值，由計(jì)算機(jī)或單片機(jī)來(lái)調(diào)整電機(jī)(6)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的跟蹤。每組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)設(shè)置在一個(gè)地面區(qū)域上和/或一個(gè)建筑物的區(qū)域?？?以分布的將每組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)設(shè)置在不同的區(qū)域，因而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能利用系 統(tǒng)的適合于區(qū)域、建筑物的特點(diǎn)和要求、不同的平面區(qū)域進(jìn)行分別的布局，因而可以適合于 城鎮(zhèn)特別是城市內(nèi)，根據(jù)不同的地點(diǎn)以及建筑進(jìn)行選擇的實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的利用。多個(gè)太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)的太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制 循環(huán)流動(dòng)的流體進(jìn)行換熱或者直接利用。本發(fā)明選擇的方案是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的優(yōu)選方案，任何符合本發(fā)明的原理的方案 和技術(shù)、產(chǎn)品，都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。此種跟蹤利用系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為1、采用本發(fā)明公布的太陽(yáng)能的跟蹤利用系統(tǒng)，可以根據(jù)城鎮(zhèn)的要土地情況進(jìn)行分 組的布置，可以因地制宜的進(jìn)行太陽(yáng)能的利用，減少了對(duì)土地平整度、寬度等一些列的要 求，從而可以在城鎮(zhèn)推廣和應(yīng)用太陽(yáng)能聚焦利用技術(shù)；2、減少器件的運(yùn)動(dòng)范圍，減少跟蹤的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分的能耗，實(shí)現(xiàn)高效、高可靠、低 成本的跟蹤以及太陽(yáng)能的利用。
3、可以便于實(shí)現(xiàn)陣列的太陽(yáng)能的利用，實(shí)現(xiàn)不同的太陽(yáng)能產(chǎn)品的高效的大規(guī)模的 利用；4、可以利用本發(fā)明的方案，實(shí)現(xiàn)利用熱管技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效的熱能采集及傳輸，減少 了系統(tǒng)的采集及傳輸熱損；5、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)多種的太陽(yáng)能利用，太陽(yáng)能的發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、蒸汽、供暖、制 冷、熱水、烹飪等，包括對(duì)大重量的設(shè)備的應(yīng)用，克服了現(xiàn)有的槽式系統(tǒng)的載重小、可靠性 差、應(yīng)用范圍有限的缺點(diǎn)。6、可以適合于小型區(qū)域及家庭的綜合利用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)供暖、發(fā)電、烹飪、等多種應(yīng) 用，實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源供應(yīng)。說(shuō)明書附圖


圖1 單軸跟蹤多拋物線反射鏡太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦跟蹤及利用系統(tǒng)(側(cè)視圖)， 圖2 雙軸跟蹤多拋物線反射鏡太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦跟蹤及利用系統(tǒng)(側(cè)視圖)， 圖3 熱管傳熱點(diǎn)聚焦跟蹤陣列跟蹤， 圖4 流體傳熱點(diǎn)聚焦跟蹤陣列跟蹤。圖中標(biāo)號(hào)含義1 太陽(yáng)能利用設(shè)備，2 太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡，3 太陽(yáng)能鏡支架，4 跟蹤系統(tǒng)支架， 5 轉(zhuǎn)軸，6 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置(電機(jī))，7 齒輪，8 二次太陽(yáng)能反射鏡，9 動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，10 熱 管傳熱系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一單軸跟蹤多拋物線反射鏡太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦跟蹤及利用系統(tǒng)(側(cè)視圖)本圖1為一個(gè)側(cè)視圖，太陽(yáng)能鏡為四個(gè)拋物面反射鏡(2)、太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)，太 陽(yáng)能鏡支架等組成的一組太陽(yáng)能利用系統(tǒng)；該系統(tǒng)設(shè)置在一個(gè)建筑物上，與建筑物進(jìn)行一 體化設(shè)計(jì)；太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)為一個(gè)熱管，熱管的外部設(shè)置有真空管進(jìn)行保溫盒隔熱；熱 管設(shè)置在建筑物上并保持不動(dòng)；拋物面鏡設(shè)置在一個(gè)拋物線型的器件上(3)，在每一個(gè)拋 物線鏡上設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)軸(5)，太陽(yáng)能鏡可以沿著轉(zhuǎn)軸(5)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，多個(gè)太陽(yáng)能鏡通過(guò)不 同的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的跟蹤，同時(shí)將太陽(yáng)能光聚焦到熱管上，四個(gè)拋物線鏡采用同一個(gè) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳遞機(jī)構(gòu)為齒輪組，不同的太陽(yáng)能鏡的齒輪齒數(shù)不同，從而可以采用不同的轉(zhuǎn)速 有驅(qū)動(dòng)不同的太陽(yáng)能鏡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)?？梢栽诓煌慕ㄖ锷显O(shè)置分布的太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，從 而可以實(shí)現(xiàn)在城鎮(zhèn)進(jìn)行太陽(yáng)能的綜合利用。實(shí)施例二 雙軸跟蹤多拋物線反射鏡太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦跟蹤及利用系統(tǒng)(側(cè)視圖)本圖2為一個(gè)側(cè)視圖，太陽(yáng)能鏡為四個(gè)拋物面反射鏡(2)、太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)，太 陽(yáng)能鏡支架等組成的一組太陽(yáng)能利用系統(tǒng)；該系統(tǒng)設(shè)置在一個(gè)建筑物上，與建筑物進(jìn)行一
8體化設(shè)計(jì)；太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)為一個(gè)熱管，熱管的外部設(shè)置有真空管進(jìn)行保溫盒隔熱；熱 管設(shè)置在建筑物上并保持不動(dòng)；拋物面鏡設(shè)置在一個(gè)拋物線型的器件上(3)，在每一個(gè)拋 物線鏡上設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)軸(5)，太陽(yáng)能鏡可以沿著轉(zhuǎn)軸(5)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，多個(gè)太陽(yáng)能鏡通過(guò)不 同的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的跟蹤，同時(shí)將太陽(yáng)能光聚焦到熱管上，四個(gè)拋物線鏡采用同一個(gè) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳遞機(jī)構(gòu)為齒輪組，不同的太陽(yáng)能鏡的齒輪齒數(shù)不同，從而可以采用不同的轉(zhuǎn)速 有驅(qū)動(dòng)不同的太陽(yáng)能鏡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。整體的跟蹤系統(tǒng)設(shè)置在一個(gè)平板上，平板設(shè)置在地面上， 在平板上設(shè)置有兩個(gè)軸承，并由驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這樣實(shí)現(xiàn)雙軸的跟蹤，在整個(gè)跟蹤 過(guò)程中，太陽(yáng)能利用設(shè)備與地面固定連接，實(shí)現(xiàn)在太陽(yáng)能鏡跟蹤太陽(yáng)的光的過(guò)程中，始終將 處于不動(dòng)的位置，實(shí)現(xiàn)了變焦跟蹤的太陽(yáng)能的利用。可以在不同的建筑物上設(shè)置分布的太 陽(yáng)能利用系統(tǒng)，從而可以實(shí)現(xiàn)在城鎮(zhèn)進(jìn)行太陽(yáng)能的綜合利用。實(shí)施例三、熱管傳熱點(diǎn)聚焦跟蹤陣列跟蹤如圖3，本案例為在建筑物上設(shè)置的多個(gè)點(diǎn)聚焦反射鏡構(gòu)成的太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，太 陽(yáng)能鏡⑵采樣點(diǎn)聚焦的拋物線反射鏡，每個(gè)點(diǎn)聚焦的反射鏡設(shè)置在跟蹤系統(tǒng)⑶上，跟蹤 系統(tǒng)設(shè)置在跟蹤支架(4)上，每個(gè)太陽(yáng)能鏡將太陽(yáng)能聚焦于一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)，太陽(yáng) 能利用設(shè)備為熱管傳熱系統(tǒng)(10)，多個(gè)熱管蒸發(fā)端設(shè)置在不同的點(diǎn)聚焦系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)光熱轉(zhuǎn) 換，整體的熱管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)餓了熱能的傳輸和利用。將多個(gè)組的太陽(yáng)能利用設(shè)置在不同的建 筑及地面區(qū)域，就可以實(shí)現(xiàn)在城鎮(zhèn)不同區(qū)域的太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用。實(shí)施例四、流體熱管傳熱點(diǎn)聚焦跟蹤陣列跟蹤如圖4，本案例為在建筑物上設(shè)置的多個(gè)點(diǎn)聚焦菲涅爾反射鏡(2)構(gòu)成的太陽(yáng)能 利用系統(tǒng)，每個(gè)點(diǎn)聚焦的反射鏡設(shè)置在跟蹤系統(tǒng)⑶上，跟蹤系統(tǒng)設(shè)置在跟蹤支架⑷上， 每個(gè)太陽(yáng)能鏡將太陽(yáng)能聚焦于一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)，太陽(yáng)能利用設(shè)備采樣石英轉(zhuǎn)換器 將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換熱能，分布在不同區(qū)域的太陽(yáng)能采集系統(tǒng)通過(guò)流體通道進(jìn)行連接，流體采樣 相變材料組成的多相化的工作介質(zhì)，將熱能進(jìn)行傳輸后實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的利用。
9
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，包括至少有一個(gè)設(shè)置在一個(gè)圓柱區(qū)域的太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)、至少一個(gè)點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡(2)和至少一個(gè)跟蹤系統(tǒng)(4)，其特征是至少一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備、太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)、點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡、跟蹤支架組成一組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)，太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡的焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，多組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)分布在不同的區(qū)域，并通過(guò)每組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)中的太陽(yáng)能利用設(shè)備相互連接，多組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)的太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)的流體(13)進(jìn)行換熱或者直接利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是太 陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)采用下列方式之一跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)A、太陽(yáng)能利用設(shè)備與地面或建筑物固定連接，太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)聚焦 太陽(yáng)能鏡運(yùn)動(dòng)，并保持其焦點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于太陽(yáng)能利用設(shè)備區(qū)域內(nèi)；B、點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡與地面或建筑物固定連接，太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能利用設(shè)備運(yùn) 動(dòng)，并保持其焦點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于太陽(yáng)能利用設(shè)備區(qū)域內(nèi)；C、太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡的焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)并進(jìn)行固定連接，太陽(yáng)能跟蹤 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置及點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡共同運(yùn)動(dòng)，使得點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡保持與太 陽(yáng)光垂直或夾角最小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是所 述太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)包括用于支撐點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡或同時(shí)為點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡的運(yùn)動(dòng)提供軌 道的太陽(yáng)能鏡支架、用于支撐整個(gè)系統(tǒng)的跟蹤支架、以及與驅(qū)動(dòng)裝置連接使點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能 鏡運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是 多個(gè)點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡共同聚焦于一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備區(qū)域內(nèi)，每個(gè)點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡上設(shè)置 有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡可以沿著轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，多個(gè)轉(zhuǎn)軸設(shè)置在同一個(gè)太陽(yáng)能鏡支架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3、4所述的太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是 所述太陽(yáng)能鏡支架為至少兩個(gè)設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡兩端的平行、弧、環(huán)、拋物線型器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4所述的太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是 太陽(yáng)能鏡支架上設(shè)置有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置使得太陽(yáng)能鏡支架可以運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能鏡、轉(zhuǎn) 軸、支架運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是所 述動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)選擇下列之一齒輪機(jī)構(gòu)(10)、鏈條機(jī)構(gòu)、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是所 述動(dòng)力傳輸裝置(10) —端與驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行連接，至少另一端設(shè)置在下列位置之一A、設(shè)置在每個(gè)太陽(yáng)能鏡的轉(zhuǎn)軸上，通過(guò)轉(zhuǎn)軸提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)跟 蹤運(yùn)動(dòng)；B、設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡兩端的平行、弧、環(huán)、拋物線型器件上，驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)；C、設(shè)置在點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡上。一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置可以與多個(gè)動(dòng)力傳輸裝置進(jìn)行連接，一個(gè)動(dòng)力傳輸裝置可以與多個(gè) 轉(zhuǎn)軸、平行或弧或環(huán)或拋物線器件、點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡進(jìn)行連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡選擇自下列一種A、點(diǎn)聚焦透鏡；包括玻璃透鏡、菲涅爾透鏡、非金屬透鏡；B、點(diǎn)聚焦反射鏡包括金屬、玻璃、非金屬的反射鏡；C、曲面點(diǎn)聚焦鏡包括雙曲拋物、復(fù)合拋物線的點(diǎn)聚焦拋物線鏡；D、多鏡系統(tǒng)，由多個(gè)平面的反射或透射鏡組成的拋物面、復(fù)合拋物面或多個(gè)菲涅爾透 鏡或反射鏡組成的多鏡系統(tǒng)，共同聚焦于一個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦光學(xué)鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是 所采用的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，選自下列之一A、機(jī)械驅(qū)動(dòng)器件；B、相變驅(qū)動(dòng)裝置，采用密閉在一個(gè)空間的物質(zhì)，隨著溫度的增大使其壓力的增大，來(lái)推 動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跟蹤；C、利用電能帶動(dòng)電機(jī)或液壓裝置驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)(10)來(lái)實(shí)現(xiàn)跟蹤；D、通過(guò)電或光的傳感器的信號(hào)，通過(guò)比較不同部位的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化器件的電流、電壓值 和/或光亮度值，由計(jì)算機(jī)或單片機(jī)來(lái)調(diào)整電機(jī)(6)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的跟蹤。
全文摘要
本發(fā)明的目的就是提供一種太陽(yáng)能分布式點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，可以根據(jù)城鎮(zhèn)區(qū)域的土地情況進(jìn)行分布的布置，為此將至少一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置、太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)、點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能鏡、跟蹤支架組成一組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)，多組太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)分布在不同的區(qū)域，多組的太陽(yáng)能利用設(shè)備可以相互連接共同構(gòu)成太陽(yáng)能點(diǎn)聚焦利用系統(tǒng)。通過(guò)將現(xiàn)有的槽式太陽(yáng)能系統(tǒng)的陣列模式改變?yōu)榉植寄Ｊ?，從而可以將太?yáng)能槽式太陽(yáng)能利用技術(shù)適合于不同的區(qū)域和城市應(yīng)用，減少了其對(duì)場(chǎng)地的要求和限制，可以方便的在不同的區(qū)域和建筑一體化的進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)拓寬了太陽(yáng)能利用的種類和方式，使其可以進(jìn)行多種的太陽(yáng)能的利用。
文檔編號(hào)F24J2/52GK101922803SQ20091030275
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者李建民 申請(qǐng)人:北京智慧劍科技發(fā)展有限責(zé)任公司