太陽光電光熱一體式超導(dǎo)熱水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種太陽光電光熱一體式超導(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；本實(shí)用新型利用自動跟蹤太陽控制系統(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)電聚熱同時加熱產(chǎn)生熱水的系統(tǒng)，同時光伏發(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水。
【專利說明】
太陽光電光熱一體式超導(dǎo)熱水系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及太陽能綜合利用領(lǐng)域，具體為一種通過自動跟蹤太陽聚熱，光伏發(fā)電加熱，真空集熱管保溫，超導(dǎo)換熱為一體產(chǎn)生熱水的自動控制系統(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)度會隨著時間而變化，這對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)換為電能儲存，陰雨天時，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，本發(fā)明提供了一種太陽光電光熱一體式超導(dǎo)熱水系統(tǒng)，共包括四個系統(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)。本發(fā)明需在各個控制系統(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，支架，步進(jìn)電機(jī)B，支撐輪，支撐輪軌道，底座，驅(qū)動齒輪A，步進(jìn)電機(jī)A，驅(qū)動齒輪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表面，多個太陽光電光熱一體機(jī)平鋪在支架平臺上組成太陽光電光熱一體機(jī)陣列，支架支撐支架平臺，驅(qū)動齒輪A固定于支架上，支撐軸固定在底座上且與驅(qū)動齒輪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)入光電檢測跟蹤模式，光電檢測跟蹤是利用光電傳感器檢測太陽光線是否偏離支架平臺法線，當(dāng)太陽光線偏離法線時，光電傳感器發(fā)出偏差信號，使跟蹤裝置重新對準(zhǔn)太陽，光電檢測跟蹤能讓太陽光電光熱一體機(jī)陣列隨時正對太陽。太陽光電光熱一體機(jī)陣列調(diào)整位置正對太陽是在微電腦控制箱的控制下通過步進(jìn)電機(jī)A帶動驅(qū)動齒輪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帶動驅(qū)動齒輪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停止充電。當(dāng)外界電網(wǎng)短時間停電時，蓄電池可以為整個系統(tǒng)供電，確保各個系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)外界電網(wǎng)來電時，微電腦控制箱自動轉(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)液溫度傳感器測出的超導(dǎo)液溫度達(dá)到50°C時，微電腦控制箱才會啟動超導(dǎo)液循環(huán)和水循環(huán)，低于50°C時超導(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，光電傳感器檢測是晴天時，光電跟蹤控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，自動跟蹤太陽，同時熱交換系統(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)光電傳感器檢測是陰天時，光電跟蹤控制系統(tǒng)不工作，微電腦控制箱控制繼電器B啟動交流加熱棒從國家電網(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;交流加熱棒通過電纜與微電腦控制箱、繼電器B連接家用電源。
[0009]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明利用自動跟蹤太陽控制系統(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)電聚熱同時加熱產(chǎn)生熱水的系統(tǒng)，同時光伏發(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。本發(fā)明是由超導(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超導(dǎo)熱水系統(tǒng)運(yùn)行時的流程圖
[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，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)動齒輪A，10、步進(jìn)電機(jī)A，11、驅(qū)動齒輪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、交流加熱棒，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]—種太陽光電光熱一體式超導(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)電尚并網(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、鋁合金外殼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3上，通過太陽自動跟蹤系統(tǒng)自動定位跟蹤太陽，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。
[0018]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自動停止充電。當(dāng)外界電網(wǎng)短時間停電時，蓄電池37可以為整個系統(tǒng)供電，確保各個系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)外界電網(wǎng)來電時，微電腦控制箱13自動轉(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)。
[0019]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;交流加熱棒33通過電纜與微電腦控制箱13、繼電器B34連接家用電源。
[0020]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，光電傳感器I檢測是晴天時，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自動跟蹤太陽，同時熱交換系統(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檢測是陰天時，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啟動交流加熱棒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)安裝在太陽自動跟蹤控制支架平臺上，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，交流加熱棒通過電纜與微電腦控制箱、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】F24J2/24GK205561309SQ201620158394
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月3日
【發(fā)明人】劉靜福, 薛麗梅, 劉怡睿
【申請人】劉靜福