專利名稱：太陽能飲水、集熱裝置及太陽能光伏發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能裝置，特別涉及一種太陽能飲水、集熱裝置及太陽能光伏
發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
太陽能是一種無污染的清潔能源，在人類面臨能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)兩大生存課題的今天受到人們極大的重視。目前市售的利用太陽能的裝置大多為太陽能熱水器，其中大多是單體熱水器，屬于慢增溫式集熱，集熱溫度不高，特別是在冬季的實用價值較低。
目前的太陽能熱水器所采用的加熱方式多為通過傳熱介質(zhì)吸收光能，并對加熱管中的冷水進(jìn)行加熱，熱水在加熱管中滯留時間很長，有部分熱水會長期停留在加熱管中而不進(jìn)行循環(huán)，長期進(jìn)行加熱的水會產(chǎn)生大量的亞硝酸鹽等對人體有害的物質(zhì)，因此，目前的太陽能熱水器所產(chǎn)生的熱水只能用于洗浴、供暖等生活用水，而不能供人們直接飲用。
另外，目前市售的太陽能熱水器多采用固定的角度和位置，不能自動跟隨太陽的移動，在大部分時間里太陽光都是傾斜地照射在集熱裝置上，因此，太陽能光的利用率較低。雖然在有些裝置中也安裝了收集太陽光的跟蹤裝置，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且本身消耗的能量多，也影響了太陽能集熱裝置的有效效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了避免上述問題，本發(fā)明提供一種具有提供直飲水、供暖等功能的太陽能飲水、集熱裝置。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
—種太陽能飲水、集熱裝置，包括
支架； 裝設(shè)于支架的聚光器； 固定于聚光器上方、可接收聚光器反射光線的真空集熱管； 所述真空集熱管包括多個平行設(shè)置的真空集熱直管和用于將相鄰兩個真空集熱直管連通的U型真空彎頭，所述U型真空彎頭在相鄰兩個真空集熱直管的兩端左右間隔設(shè)置； 所述真空集熱管的入口和出口分別位于所述聚光器的上下兩端； 所述支架進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括垂直方向轉(zhuǎn)向
機(jī)構(gòu)和軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下調(diào)整支架及聚
光器的傾斜度，所述軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下使所述支架及聚光器沿其
中心軸轉(zhuǎn)動。 優(yōu)選地，所述真空集熱直管包括具有第一直徑的第一外管和具有第二直徑的第一內(nèi)管，所述第一外管分別在真空集熱直管的兩端收縮至與第一內(nèi)管貼合、形成第一連接端口，所述第一外管和第一內(nèi)管之間形成封閉的第一真空腔；
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所述第一直徑大于第二直徑。 優(yōu)選地，所述第一外管和第一 內(nèi)管由水晶制成。 優(yōu)選地，所述第一內(nèi)管的外表面具有不銹鋼_氮化鋁、銅的金屬鍍膜。
優(yōu)選地，所述第一真空腔內(nèi)具有吸汽劑。 優(yōu)選地，所述U型真空彎頭包括具有第一直徑的第二 U型外管和具有第二直徑的第二 U型內(nèi)管，所述第二 U型內(nèi)管分別在U型真空彎頭的兩端放大至與第二 U型外管貼合、形成第二連接端口，所述第二 U型外管和第二 U型內(nèi)管之間形成封閉的第二真空腔；
所述第一連接端口可插入至第二連接端口中，并與第二連接端口的內(nèi)表面密封貼合。 優(yōu)選地，所述第二 U型外管和第二 U型內(nèi)管由不銹鋼制成。 優(yōu)選地，所述聚光器包括多個平行設(shè)置的拋物柱面聚光板； 每個所述真空集熱直管設(shè)置在所述拋物柱面聚光板的聚焦軸線處。 優(yōu)選地，所述拋物柱面聚光板的聚光軸線為平行于每個所述真空集熱直管的長度
方向的兩條直線。 優(yōu)選地，所述真空集熱管的入口和出口處分別具有一旋轉(zhuǎn)接頭。 優(yōu)選地，所述太陽能飲水、集熱裝置進(jìn)一步包括水質(zhì)凈化器，所述水質(zhì)凈化器的出
水管與所述真空集熱管入口處的旋轉(zhuǎn)接頭連通。 優(yōu)選地，所述真空集熱管出口處的旋轉(zhuǎn)接頭與真空輸送管連通，所述真空輸送管包括多個首尾相連的真空輸送直管； 所述真空輸送直管包括具有第三直徑的第三外管和具有第四直徑的第三內(nèi)管，所述第三內(nèi)管在真空輸送直管的一端放大至與第三外管貼合、形成第三連接端口，所述第三外管在真空輸送直管的另一端收縮至與第三內(nèi)管貼合、形成第四連接端口，所述第三外管和第三內(nèi)管之間形成封閉的第三真空腔； —個真空輸送直管的第四連接端口可插入至另一個真空輸送直管的第三連接端
口中，并與第三連接端口的內(nèi)表面密封貼合； 所述第三直徑大于所述第四直徑。 優(yōu)選地，所述第三外管和第三內(nèi)管由不銹鋼制成； 所述第三內(nèi)管包括一段不銹鋼伸縮波紋管。 優(yōu)選地，所述不銹鋼伸縮波紋管的長度為所述真空輸送直管長度的3%。 優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)包括光電檢測裝置、控制電路和驅(qū)動裝置， 所述光電檢測裝置包括長方體檢測柱和四組分別設(shè)置于檢測柱四個側(cè)面的光敏
傳感器，檢測柱的中心軸線垂直于所述聚光器的表面； 所述控制電路包括四個分別接受所述四組光敏傳感器信號的光敏檢測電路和四個分別與光敏檢測電路連接的比較運算放大電路； 所述比較運算放大電路的輸出可控制驅(qū)動裝置以驅(qū)動所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運動。
優(yōu)選地，所述太陽能飲水、集熱裝置包括多個支架， 每個支架均裝設(shè)有聚光器和固定于聚光器上方、可接收聚光器反射光線的真空集熱管； 每個集熱管的入口均并聯(lián)連接至同一入水管，每個集熱管的出口均并聯(lián)連接至同一真空輸送管； 所述真空輸送直管包括具有第三直徑的第三外管和具有第四直徑的第三內(nèi)管，所述第三內(nèi)管在真空輸送直管的一端放大至與第三外管貼合、形成第三連接端口，所述第三外管在真空輸送直管的另一端收縮至與第三內(nèi)管貼合、形成第四連接端口，所述第三外管和第三內(nèi)管之間形成封閉的第三真空腔； —個真空輸送直管的第四連接端口可插入至另一個真空輸送直管的第三連接端
口中，并與第三連接端口的內(nèi)表面密封貼合； 所述第三直徑大于所述第四直徑。 優(yōu)選地，所述第三外管和第三內(nèi)管由不銹鋼制成； 所述第三內(nèi)管包括一段不銹鋼伸縮波紋管。 本發(fā)明還提供了一種太陽能光伏發(fā)電裝置，包括支架、裝設(shè)于支架的太陽能光伏電池板、蓄電池組、太陽能控制器和逆變器， 所述支架進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下調(diào)整支架及太陽能光伏電池板的傾斜度，所述軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下使所述支架及太陽能光伏電池板沿其中心軸轉(zhuǎn)動； 所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)還包括分別設(shè)置于所述太陽能光伏電池板兩端的轉(zhuǎn)向軸承。
優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)包括光電檢測裝置、控制電路和驅(qū)動裝置，
所述光電檢測裝置包括長方體檢測柱和四組分別設(shè)置于檢測柱四個側(cè)面的光敏傳感器，檢測柱的中心軸線垂直于所述聚光器的表面； 所述控制電路包括四個分別接受所述四組光敏傳感器信號的光敏檢測電路和四個分別與光敏檢測電路連接的比較運算放大電路； 所述比較運算放大電路的輸出可控制驅(qū)動裝置以驅(qū)動所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運動。
優(yōu)選地，所述太陽能光伏發(fā)電裝置包括多個支架，每個支架均裝設(shè)有太陽能光伏電池板，所述多個太陽能光伏電池板均與所述蓄電池組并聯(lián)連接。 本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置通過采用水晶制成的金屬鍍膜的真空集熱管，能夠快速有效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能，且真空集熱管的承壓能力高，不易爆裂，經(jīng)久耐用。
本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置所采用的真空輸送管，不僅膨脹系數(shù)低，而且通過采用全金屬真空絕熱管進(jìn)行飲用水的傳輸，其保溫性能優(yōu)越，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。
本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置通過自動跟蹤器對太陽的跟蹤，可以在太陽光不是垂直照射集熱裝置時，由光敏傳感器產(chǎn)生阻值變化，控制電機(jī)驅(qū)動電路輸出不同方向的電壓驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并帶動聚光系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，直到太陽光垂直照射的位置為止。由于陽光直射，可增強(qiáng)太陽光的照射強(qiáng)度。本裝置可以全天跟蹤太陽8-10小時，比同樣面積和結(jié)構(gòu)的固定式太陽能集熱裝置的光能利用率增加兩倍以上，提高了太陽能集熱裝置的熱效率。
經(jīng)試驗證明，本發(fā)明的太陽能集熱裝置的加熱功率可以相當(dāng)于三千瓦的電加熱器的加熱功率，可在7 8分鐘之內(nèi)煮沸3. 2公斤水。 本發(fā)明的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電的優(yōu)點，且建設(shè)周期短。另外，通過設(shè)置自動跟蹤器對太陽的跟蹤，比同樣面積和結(jié)構(gòu)的固定式太陽能光伏發(fā)電裝置的光能利用率增加兩倍以上，提高了太陽能光伏發(fā)電裝置的效率。


圖1是本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的真空集熱直管的截面圖。
圖3是本發(fā)明的U型真空彎頭的截面圖。
圖4是本發(fā)明的聚光器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明的一個拋物柱面聚光板和對應(yīng)的真空集熱直管的側(cè)視圖。
圖6為本發(fā)明的真空輸送管的截面示意圖。
圖7為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置的組裝示意圖。
圖9為本發(fā)明的太陽能光伏發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的目的在于提供一種具有提供直飲水、供暖等功能的太陽能飲水、集熱裝置。 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖1所示，本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置包括支架101，裝設(shè)于支架101的聚光器102，固定于聚光器102上方、可接收聚光器102反射光線的真空集熱管103。
其中，真空集熱管103包括多個平行設(shè)置的真空集熱直管201和用于將相鄰兩個真空集熱直管201連通的U型真空彎頭202， U型真空彎頭202在相鄰兩個真空集熱直管201的兩端左右間隔設(shè)置。 真空集熱管103的入口 131和出口 132分別位于聚光器102的上下兩端。
即，U型真空彎頭202將相鄰兩個真空集熱直管201依序首尾相連，以使真空集熱管103形成一直通腔。供用戶直接飲用的冷水可自真空集熱管103的入口 131進(jìn)入真空集熱管103中，通過真空集熱管103的加熱形成熱水，并從真空集熱管103的出口 132引出而直接可被人飲用。 支架101進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，其中，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下調(diào)整支架101及聚光器102的傾斜度。如圖1所示，支架101可如現(xiàn)有的太陽能熱水器的支架一樣朝向太陽方向傾斜地放置，而垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下、調(diào)整支架101的背離地面一側(cè)的支架高度，從而調(diào)整支架101及聚光器102的傾斜度。 軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下使支架101及聚光器102沿其中心軸轉(zhuǎn)動。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下，分別通過調(diào)整支架101和聚光器102的傾斜度和旋轉(zhuǎn)角度，使聚光器102始終朝向太陽光強(qiáng)最強(qiáng)的方向，從而最大限度地提高太陽光能的利用率。
由于真空集熱管103隨支架101和聚光器102 —起可在聚光器102的平面內(nèi)沿其中心軸線轉(zhuǎn)動，因此，真空集熱管103的入口 131和出口 132處分別設(shè)有旋轉(zhuǎn)接頭141，以通過該旋轉(zhuǎn)接頭141與進(jìn)水管和出水管連接。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)接頭141可采用球墨合金旋轉(zhuǎn)接頭。 為了使真空集熱管103中加熱的水能夠直接飲用，本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置還包括水質(zhì)凈化器104，水質(zhì)凈化器104的出水管151與真空集熱管的入口 131處的旋轉(zhuǎn)接頭141連通。 該水質(zhì)凈化器104可采用現(xiàn)有的任意一種水質(zhì)凈化器，用于過濾自來水中對人體健康造成威脅的氯和重金屬元素，同時吸附水中的異色、異味，確保過濾后的自來水的安全健康飲用。 本發(fā)明的這種直通式太陽能飲水、集熱裝置能夠使飲用水在真空集熱管103中快
速循環(huán)，直接飲用，不會由于長期在集熱管中滯留而產(chǎn)生對人體健康不利的重金屬等物質(zhì)。
圖2是本發(fā)明的真空集熱直管的截面圖。如圖2所示，真空集熱直管201包括具有第一直徑的第一外管211和具有第二直徑的第一內(nèi)管212。第一外管211分別在真空集熱直管201的兩端收縮至與第一內(nèi)管212貼合、形成第一連接端口 213，第一外管211和第一內(nèi)管212之間形成封閉的第一真空腔214。 其中，第一直徑大于第二直徑。優(yōu)選地，第一直徑為52mm，第二直徑為32mm。
優(yōu)選地，第一外管211和第一內(nèi)管212由水晶制成。由于水晶的膨脹系數(shù)極低，大約只有高硼硅玻璃的四十分之一，因此，當(dāng)冷水進(jìn)入真空集熱直管201中時，不會由于熱脹冷縮而導(dǎo)致真空集熱直管201爆裂。且水晶具有良好的光學(xué)性能，不僅可見光透光度好，而且還可通過紫外線、紅外線等不可見光，因此它的導(dǎo)熱能力和透光度都比普通的高硼硅太陽能玻璃管高出許多。 太陽光照射至真空集熱直管201表面時，可直接透過第一外管211和第一內(nèi)管212而對真空集熱直管201內(nèi)的飲用水進(jìn)行加熱，且由于第一真空腔214的隔熱作用，該熱量不會很快地逸散。 優(yōu)選地，第一內(nèi)管212的外表面具有不銹鋼-氮化鋁、銅的金屬鍍膜，其具有耐高溫、保溫性好的特點，從而進(jìn)一步地加強(qiáng)導(dǎo)熱性能。 優(yōu)選地，第一真空腔214內(nèi)具有吸汽劑，從而長時間地保持第一真空腔214內(nèi)的真空狀態(tài)。 圖3是本發(fā)明的U型真空彎頭的截面圖。U型真空彎頭202包括具有第一直徑的第二 U型外管221和具有第二直徑的第二 U型內(nèi)管222。第二 U型內(nèi)管222分別在U型真空彎頭202的兩端放大至與第二 U型外管221貼合、形成第二連接端口 223，第二 U型外管221和第二 U型內(nèi)管222之間形成封閉的第二真空腔224。 真空集熱直管201的第一連接端口 213可插入至U型真空彎頭202的第二連接端口 223中，并與第二連接端口 223的內(nèi)表面密封貼合，從而實現(xiàn)整個真空集熱管103的密封連通。 優(yōu)選地，第二U型外管221和第二U型內(nèi)管222由304不銹鋼制成。第二真空腔
224內(nèi)也可具有吸汽劑，從而長時間地保持第二真空腔224內(nèi)的真空狀態(tài)。 圖4是本發(fā)明的聚光器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，聚光器102包括多個平行設(shè)置的拋物柱面聚光板301。 圖5是一個拋物柱面聚光板和對應(yīng)的真空集熱直管的側(cè)視圖。如圖5所示，每個真空集熱直管201均設(shè)置在對應(yīng)的拋物柱面聚光板301的聚焦軸線處。
優(yōu)選地，拋物柱面聚光板301的聚光軸線為平行于每個真空集熱直管201的長度方向的兩條直線312。拋物柱面聚光板301的聚光軸線的位置可通過以下公式計算得出。
X2 = 2pY 其中，P為拋物線的聚焦焦點。 經(jīng)過拋物柱面聚光板301的兩條直線的聚焦，能夠使真空集熱直管201內(nèi)的溫度迅速上升，使采光效率由現(xiàn)有的25%迅速提升至50% 75%左右。 為了實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸熱能，真空集熱管出口 132處的旋轉(zhuǎn)接頭141可與真空輸送管161連通。圖6為本發(fā)明的真空輸送管的截面示意圖。 如圖6所示，真空輸送管包括多個首尾相連的真空輸送直管601。真空輸送直管601包括具有第三直徑的第三外管611和具有第四直徑的第三內(nèi)管612，第三內(nèi)管612在真空輸送直管601的一端放大至與第三外管611貼合、形成第三連接端口 613，第三外管611在真空輸送直管601的另一端收縮至與第三內(nèi)管612貼合、形成第四連接端口 614，第三外管611和第三內(nèi)管612之間形成封閉的第三真空腔615。 —個真空輸送直管601的第四連接端口 614可插入至另一個真空輸送直管601的第三連接端口 613中，并與第三連接端口 613的內(nèi)表面密封貼合，從而形成密封的真空輸送管161。其中，第三直徑大于第四直徑。 優(yōu)選地，第三外管611和第三內(nèi)管612由304不銹鋼制成，且，第三內(nèi)管612包括一段不銹鋼伸縮波紋管616。 不銹鋼伸縮波紋管616的伸縮率在3%。左右，其用于補(bǔ)償?shù)谌齼?nèi)管612由于熱脹冷縮而產(chǎn)生的長度變化，從而避免第三內(nèi)管612的爆裂，保證真空輸送直管601的性能。優(yōu)選地，不銹鋼伸縮波紋管616的長度為真空輸送直管601長度的3%。 這種真空輸送直管601利用其第三真空腔615的隔熱作用，實現(xiàn)熱水的遠(yuǎn)距離傳遞。將其組成的真空輸送管161與真空集熱管出口 132處的旋轉(zhuǎn)接頭141連通，可將自真空集熱管出口 132流出的熱水輸送至室內(nèi)的終端換能器上，從而實現(xiàn)太陽能的有效利用，減小遠(yuǎn)距離傳輸所帶來的熱量的散失。 如圖1所示，轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)包括光電檢測裝置105、控制電路和驅(qū)動裝置。 其中，光電檢測裝置105包括長方體檢測柱和四組分別設(shè)置于檢測柱四個側(cè)面的
光敏傳感器，檢測柱的中心軸線垂直于聚光器102的表面。 圖7為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)示意圖?？刂齐娐钒ㄋ膫€分別接受四組光敏傳感器701的信號的光敏檢測電路702和四個分別與光敏檢測電路702連接的比較運算放大電路703。 比較運算放大電路703的輸出可控制驅(qū)動裝置704以驅(qū)動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運動。該轉(zhuǎn)
向機(jī)構(gòu)可由現(xiàn)有的各種能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向功能的機(jī)構(gòu)組成，例如旋轉(zhuǎn)接頭、軸承等。 利用光敏檢測裝置105和光敏檢測電路702，能夠檢測出太陽光強(qiáng)最大的方向，并
將控制信號輸出至比較運算放大電路703，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運動，使本發(fā)明的太陽能飲
水、集熱裝置始終對準(zhǔn)太陽焦點，把傳統(tǒng)的太陽能光熱轉(zhuǎn)換效率提高了 30%以上。
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且這種轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，造價低廉，可工廠化生產(chǎn)、模塊化組裝。 另外，本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置還可以進(jìn)行系列化組裝。圖8為本廢液的太陽能飲水、集熱裝置的組裝示意圖。如圖8所示，可將如圖l所示的太陽能飲水、集熱裝置組合，其包括多個支架101，每個支架101均裝設(shè)有聚光器102和固定于聚光器102上方、可接收聚光器102反射光線的真空集熱管103。 通過將每個集熱管103的入口 131均并聯(lián)連接至同一入水管151，每個集熱管103的出口 141均并聯(lián)連接至同一真空輸送管161。從而構(gòu)成中大型供熱水(汽)系統(tǒng)，產(chǎn)生的高溫?zé)崴?汽)，可供紡織印染、鍋爐電廠、集體單位、學(xué)校、浴池及中央空調(diào)使用。
另外，本發(fā)明還提供了一種太陽能光伏發(fā)電裝置，圖9為本發(fā)明的太陽能光伏發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括支架801、裝設(shè)于支架801的太陽能光伏電池板802、蓄電池組、太陽能控制器和逆變器(均未示出)。 其中，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下調(diào)整支架801及太陽能光伏電池板802的傾斜度。如圖8所示，支架801可如現(xiàn)有的太陽能光伏發(fā)電裝置的支架一樣朝向太陽方向傾斜地放置，而垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下、調(diào)整支架801的背離地面一側(cè)的支架高度，從而調(diào)整支架801及太陽能光伏電池板802的傾斜度。
軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下使支架801及太陽能光伏電池板802沿其中心軸轉(zhuǎn)動。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下，分別通過調(diào)整支架801和太陽能光伏電池板802的傾斜度和旋轉(zhuǎn)角度，使太陽能光伏電池板802始終朝向太陽光強(qiáng)最強(qiáng)的方向，從而最大限度地提高太陽光能的利用率。 其中，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)還包括分別設(shè)置于太陽能光伏電池板802兩端的轉(zhuǎn)向軸承803。轉(zhuǎn)向軸承803可使用現(xiàn)有的各種能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向功能的裝置來實現(xiàn)，例如轉(zhuǎn)向接頭、渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)等。 優(yōu)選地，本發(fā)明的太陽能光伏發(fā)電裝置還包括太陽能跟蹤系統(tǒng)，該太陽能跟蹤系
統(tǒng)與太陽能飲水、集熱裝置中所使用的轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的原理相同，在此不再贅述。 另外，本發(fā)明的太陽能光伏發(fā)電裝置還可與本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置一樣
進(jìn)行組裝，如圖9所示，組裝的太陽能光伏發(fā)電裝置包括多個支架801，每個支架均裝設(shè)有
太陽能光伏電池板802，多個太陽能光伏電池板802均與蓄電池組并聯(lián)連接，以儲存電能。 本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置通過采用水晶制成的金屬鍍膜的真空集熱管，能
夠快速有效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能，且真空集熱管的承壓能力高，不易爆裂，經(jīng)久耐用。 本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置所采用的真空輸送管，不僅膨脹系數(shù)低，而且通過
采用全金屬真空絕熱管進(jìn)行飲用水的傳輸，其保溫性能優(yōu)越，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。 本發(fā)明的太陽能飲水、集熱裝置通過自動跟蹤器對太陽的跟蹤，可以在太陽光不
是垂直照射集熱裝置時，由光敏傳感器產(chǎn)生阻值變化，控制電機(jī)驅(qū)動電路輸出不同方向的
電壓驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并帶動聚光系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，直到太陽光垂直照射的位置為止。由于陽光直
射，可增強(qiáng)太陽光的照射強(qiáng)度。本裝置可以全天跟蹤太陽8-10小時，比同樣面積和結(jié)構(gòu)的
固定式太陽能集熱裝置的光能利用率增加兩倍以上，提高了太陽能集熱裝置的熱效率。
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經(jīng)試驗證明，本發(fā)明的太陽能集熱裝置的加熱功率可以相當(dāng)于三千瓦的電加熱器的加熱功率，可在7 8分鐘之內(nèi)煮沸3. 2公斤水。 本發(fā)明的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電的優(yōu)點，且建設(shè)周期短。另外，通過設(shè)置自動跟蹤器對太陽的跟蹤，比同樣面積和結(jié)構(gòu)的固定式太陽能光伏發(fā)電裝置的光能利用率增加兩倍以上，提高了太陽能光伏發(fā)電裝置的效率。 以上所述，只是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
一種太陽能飲水、集熱裝置，包括支架；裝設(shè)于支架的聚光器；固定于聚光器上方、可接收聚光器反射光線的真空集熱管；其特征在于，所述真空集熱管包括多個平行設(shè)置的真空集熱直管和用于將相鄰兩個真空集熱直管連通的U型真空彎頭，所述U型真空彎頭在相鄰兩個真空集熱直管的兩端左右間隔設(shè)置；所述真空集熱管的入口和出口分別位于所述聚光器的上下兩端；所述支架進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下調(diào)整支架及聚光器的傾斜度，所述軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下使所述支架及聚光器沿其中心軸轉(zhuǎn)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述真空集熱直管包括具有第一直徑的第一外管和具有第二直徑的第一內(nèi)管，所述第一外管分別在真空集熱直管的兩端收縮至與第一內(nèi)管貼合、形成第一連接端口，所述第一外管和第一內(nèi)管之間形成封閉的第一真空腔；所述第一直徑大于第二直徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述第一外管和第一內(nèi)管由水晶制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述第一內(nèi)管的外表面具有不銹鋼_氮化鋁、銅的金屬鍍膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述第一真空腔內(nèi)具有吸汽劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述U型真空彎頭包括具有第一直徑的第二 U型外管和具有第二直徑的第二 U型內(nèi)管，所述第二 U型內(nèi)管分別在U型真空彎頭的兩端放大至與第二 U型外管貼合、形成第二連接端口 ，所述第二 U型外管和第二 U型內(nèi)管之間形成封閉的第二真空腔；所述第一連接端口可插入至第二連接端口中，并與第二連接端口的內(nèi)表面密封貼合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述第二 U型外管和第二U型內(nèi)管由不銹鋼制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述聚光器包括多個平行設(shè)置的拋物柱面聚光板；每個所述真空集熱直管設(shè)置在所述拋物柱面聚光板的聚焦軸線處。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述拋物柱面聚光板的聚光軸線為平行于每個所述真空集熱直管的長度方向的兩條直線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述真空集熱管的入口和出口處分別具有一旋轉(zhuǎn)接頭。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述太陽能飲水、集熱裝置進(jìn)一步包括水質(zhì)凈化器，所述水質(zhì)凈化器的出水管與所述真空集熱管入口處的旋轉(zhuǎn)接頭連通。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述真空集熱管出口 處的旋轉(zhuǎn)接頭與真空輸送管連通，所述真空輸送管包括多個首尾相連的真空輸送直管；所述真空輸送直管包括具有第三直徑的第三外管和具有第四直徑的第三內(nèi)管，所述第 三內(nèi)管在真空輸送直管的一端放大至與第三外管貼合、形成第三連接端口，所述第三外管 在真空輸送直管的另一端收縮至與第三內(nèi)管貼合、形成第四連接端口，所述第三外管和第 三內(nèi)管之間形成封閉的第三真空腔；一個真空輸送直管的第四連接端口可插入至另一個真空輸送直管的第三連接端口中， 并與第三連接端口的內(nèi)表面密封貼合；所述第三直徑大于所述第四直徑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述第三外管和第三 內(nèi)管由不銹鋼制成；所述第三內(nèi)管包括一段不銹鋼伸縮波紋管。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述不銹鋼伸縮波紋 管的長度為所述真空輸送直管長度的3%。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制機(jī) 構(gòu)包括光電檢測裝置、控制電路和驅(qū)動裝置，所述光電檢測裝置包括長方體檢測柱和四組分別設(shè)置于檢測柱四個側(cè)面的光敏傳感 器，檢測柱的中心軸線垂直于所述聚光器的表面；所述控制電路包括四個分別接受所述四組光敏傳感器信號的光敏檢測電路和四個分 別與光敏檢測電路連接的比較運算放大電路；所述比較運算放大電路的輸出可控制驅(qū)動裝置以驅(qū)動所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運動。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述太陽能飲 水、集熱裝置包括多個支架，每個支架均裝設(shè)有聚光器和固定于聚光器上方、可接收聚光器反射光線的真空集熱管；每個集熱管的入口均并聯(lián)連接至同一入水管，每個集熱管的出口均并聯(lián)連接至同一真 空輸送管；所述真空輸送直管包括具有第三直徑的第三外管和具有第四直徑的第三內(nèi)管，所述第 三內(nèi)管在真空輸送直管的一端放大至與第三外管貼合、形成第三連接端口，所述第三外管 在真空輸送直管的另一端收縮至與第三內(nèi)管貼合、形成第四連接端口，所述第三外管和第 三內(nèi)管之間形成封閉的第三真空腔；一個真空輸送直管的第四連接端口可插入至另一個真空輸送直管的第三連接端口中， 并與第三連接端口的內(nèi)表面密封貼合；所述第三直徑大于所述第四直徑。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能飲水、集熱裝置，其特征在于，所述第三外管和第三 內(nèi)管由不銹鋼制成；所述第三內(nèi)管包括一段不銹鋼伸縮波紋管。
18. —種太陽能光伏發(fā)電裝置，包括支架、裝設(shè)于支架的太陽能光伏電池板、蓄電池組、太陽能控制器和逆變器，其特征在于，所述支架進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下調(diào)整支架及太陽能光伏電池板的傾斜度，所述軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下使所述支架及太陽能光伏電池板沿其中心軸轉(zhuǎn)動；所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)還包括分別設(shè)置于所述太陽能光伏電池板兩端的轉(zhuǎn)向軸承。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽能光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)包括光電檢測裝置、控制電路和驅(qū)動裝置，所述光電檢測裝置包括長方體檢測柱和四組分別設(shè)置于檢測柱四個側(cè)面的光敏傳感器，檢測柱的中心軸線垂直于所述聚光器的表面；所述控制電路包括四個分別接受所述四組光敏傳感器信號的光敏檢測電路和四個分別與光敏檢測電路連接的比較運算放大電路；所述比較運算放大電路的輸出可控制驅(qū)動裝置以驅(qū)動所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運動。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的太陽能光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述太陽能光伏發(fā)電裝置包括多個支架，每個支架均裝設(shè)有太陽能光伏電池板，所述多個太陽能光伏電池板均與所述蓄電池組并聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能飲水、集熱裝置，包括支架；裝設(shè)于支架的聚光器；固定于聚光器上方、可接收聚光器反射光線的真空集熱管；真空集熱管包括多個平行設(shè)置的真空集熱直管和用于將相鄰兩個真空集熱直管連通的U型真空彎頭，U型真空彎頭在相鄰兩個真空集熱直管的兩端左右間隔設(shè)置；真空集熱管的入口和出口分別位于聚光器的上下兩端；支架進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，垂直方向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下調(diào)整支架及聚光器的傾斜度，軸向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于在轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)的控制下使支架及聚光器沿其中心軸轉(zhuǎn)動。本發(fā)明還提供了一種可用于該太陽能飲水、集熱裝置的太陽能光伏發(fā)電裝置。
文檔編號F24J2/05GK101776328SQ20101011714
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者許長河 申請人:許長河