CN104567026B - 太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的方法 - Google Patents

太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能集热器,包括集热管、框架、反射板和反射板旋转控制装置;反射板位于集热管背面并且发射板的焦点轴与集热管的轴线重合;反射板用于将太阳能通过反射聚集到集热管的吸热体上;反射板旋转控制装置用于驱动发射板以焦点轴为中心旋转,以使发射板跟随太阳光线的变化而旋转。本发明还公开了一种利用太阳能集热器将太阳能转化为中温热能的方法,本发明能够实现对太阳光的自跟踪,解决了一般槽式、塔式、蝶式、菲涅尔式集热模式成本高、无法与工厂建筑结合的问题以及非跟踪聚焦模式聚焦比小的问题,可以实现4~20倍的太阳光聚焦比,将太阳能高效的转化为中温热能,获得稳定100℃~300℃的中温热源。

Description

太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的方法
技术领域
本发明涉及一种平板聚焦式中温太阳能集热器及制备中温热源的方法,尤其是涉及一种太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的方法。
背景技术
中温太阳能热利用技术是未来太阳能热利用技术的主要发展趋势。其主要工作主要在100℃~300℃之间。可广泛应用于食品、化工、干燥、发电、服装、印染等诸多行业,具有广泛的市场前景。目前太阳能热利用技术主要集中在低温热利用(80℃以下)和高温发电应用(400℃以上)。低温太阳能热利用技术,因其工作温度在80℃以下,当工作温度在100℃以上时效率很低,性价比差而无法实现中温集热应用。高温太阳能热利用技术。其工作温度主要集中400℃以上,成本高昂,系统复杂庞大。而无法在工业领域推广。因此,需要开发一种适合工作温度在100℃~300℃,能够满足工业厂区安装要求的中温太阳能集热器。能够实现中温太阳能集热要求的集热器形式主要有槽式、塔式、蝶式、菲涅尔式和CPC结构等。槽式、塔式、蝶式、菲涅尔式集热模式都能够提供10倍以上的聚光比,可以实现中温太阳能集热要求,该类结构一般都需要较大的钢构,只能满足于工厂平屋顶结构厂房安装,自重也较大,成本高而严重限制了推广使用。CPC结构聚焦集热模式一般提供4倍以下的聚光比。可以和现有的全玻璃真空太阳集热管配合,形成中温太阳能集热器。如专利201220197631.3,所述中温太阳能集热器则是采用U型管太阳集热管作为集热管,集热管外采用CPC反射板实现太阳能聚光,提高太阳能集热温度和集热效率。专利 201310143967.0提出了一种类似结构的中温集热器,与专利201220197631.3本质差异在于采用的圆形反射板,反射板和集热管复合形成集热板芯结构。为降低系统热损,集热器采用了必要的保温措施。
上述两个专利所述两种集热器均采用的是固定式反射板(如CPC或圆形)结构和平板式集热器模式。与槽式、塔式、蝶式、菲涅尔式集热模式比较,实现了系统小型化,并更利于与建筑结合。上述两个专利均存在聚焦比低问题,或存在换热效率低、或保温效果不理想等问题吗,导致集热系统在中温段集热效率低问题。
发明内容
本发明的目的针对上述现有技术的不足提供一种太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的方法,本太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的方法能够实现对太阳光的自跟踪,本发明解决了一般槽式、塔式、蝶式、菲涅尔式集热模式成本高,无法与工厂建筑结合的问题,以及非跟踪聚焦模式聚焦比小的问题,可以实现4~20倍的太阳光聚焦比,通过本发明,可以将太阳能高效的转化为中温热能,获得稳定100℃~300℃的中温热源。
为实现上述技术目的,本发明采取的技术方案为:太阳能集热器,包括集热管,其特征在于:还包括反射板和反射板旋转控制机构;所述反射板位于集热管背面并且反射板的焦点轴与集热管的轴线重合;所述反射板用于将太阳能通过反射聚集到集热管的吸热体上,以形成热能;所述反射板旋转控制机构用于驱动反射板以焦点轴为中心旋转,以使反射板跟随太阳光线的变化而旋转。
作为本发明进一步改进的技术方案,每一支集热管的背面都设置有一片反射板。
作为本发明进一步改进的技术方案,所述反射板旋转控制装置包括控制器、外部传感器、光电开关和反射板旋转控制机构;所述光电开关用于确定反射板的初始位置;所述外部传感器用于通过GPS信号检测实时时间和当地经纬;所述控制器根据实时时间、当地经纬和反射板的初始位置,通过反射板旋转控制机构控制反射板的旋转。
作为本发明进一步改进的技术方案,所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动齿轮、支架、齿条、传动杆、电机和电机转盘;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动齿轮固定连接;连杆的轴线和传动齿轮的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动齿轮转动安装在支架上;所述电机转盘固定安装在电机的传动轴上,所述传动杆一端与电机转盘连接,另一端与齿条连接;所述齿条位于传动齿轮下方并且与传动齿轮啮合;所述电机通过电机转盘驱动传动杆沿传动杆的轴线作来回往复运动,使所述传动杆驱动齿条沿齿条的长度方向作来回往复运动,所述齿条驱动传动齿轮旋转,传动齿轮通过连杆带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动齿轮上,所述控制器通过光电开关检测传动齿轮的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。
作为本发明进一步改进的技术方案,所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动齿轮、支架、齿条、电机、电机齿轮;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动齿轮固定连接;连杆的轴线和传动齿轮的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动齿轮转动安装在支架上;所述电机齿轮固定安装在电机的传动轴上,所述电机齿轮与齿条啮合;所述齿条位于传动齿轮下方并且与传动齿轮 啮合;所述电机通过电机齿轮驱动齿条沿齿条的长度方向作来回往复运动,所述齿条驱动传动齿轮旋转,传动齿轮带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动齿轮上,所述控制器通过光电开关检测传动齿轮的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。
作为本发明进一步改进的技术方案,所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动齿轮、支架、电机、电机齿轮和链条;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动齿轮固定连接;连杆的轴线和传动齿轮的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动齿轮转动安装在支架上;所述电机齿轮固定安装在电机的传动轴上,所述电机齿轮与链条啮合;所述链条与传动齿轮啮合;所述电机通过电机齿轮和链条驱动传动齿轮旋转,传动齿轮带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动齿轮上,所述控制器通过光电开关检测传动齿轮的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。
作为本发明进一步改进的技术方案,所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动转盘、支架、电机、电机转盘和传送带;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动转盘固定连接;连杆的轴线和传动转盘的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动转盘转动安装在支架上;所述电机转盘固定安装在电机的传动轴上,所述电机通过电机转盘和传送带带动传动转盘旋转,传动转盘旋转带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动转盘上,所述控制器通过光电开关检测 传动转盘的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。
作为本发明进一步改进的技术方案,所述反射板为金属反射板、玻璃反射板或者非金属反射板;所述反射板的截面形状为抛物线、双曲线或者复合曲线;所述反射板的开口宽度为40mm~400mm;所述反射板的反射率不低于0.75。
作为本发明进一步改进的技术方案,还包括框架;所述框架主要由上玻璃盖板、下背板和边框构成;上玻璃盖板为普通钙钠玻璃、高透玻璃、带有增透膜玻璃、布纹玻璃或者钢化玻璃;上玻璃盖板的厚度为3.0~5.0mm,透光率不低于0.75;所述边框为一体式结构或者组合式框架结构;所述边框为铝合金边框、碳钢边框、不锈钢边框或者非金属边框;所述边框厚度为40mm~400mm;所述边框内部或者外部设置有保温层;所述下背板位于框架下面;所述下背板为碳钢板或者压花铝板;所述下背板上面设置有厚度为0~100mm的保温层;所述下背板或者边框上设有排气孔,以利于内部水蒸气的排出。
为实现上述技术目的,本发明采取的另一种技术方案为:一种采用上述的太阳能集热器将太阳能转化为中温热能的方法,包括以下步骤:
反射板定位:通过光电开关检测传动齿轮或者传动转盘的初始位置,控制器根据传动齿轮或者传动转盘的初始位置确定反射器的初始位置;
反射板跟踪与集热:外部传感器通过GPS信号检测到实时时间和当地经纬,控制器根据实时时间和当地经纬获取实时太阳的方位角,然后控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号,通过反射板旋转控制机构反射板的旋转角度。
本发明解决了一般槽式、塔式、蝶式、菲涅尔式集热模式成本高,无法与工厂建筑结合的问题,以及非跟踪聚焦模式聚焦比小的问题,可以实现4~20倍的太阳光聚焦比,通过本发明,可以将太阳能高效的转化为中温热能,获得稳定100℃~300℃的中温热源。本发明可以确保集热器具有优良的透光、防尘、防雨、防水蒸汽、保温及机械防护等功能。
本发明通过反射板旋转控制机构驱动反射板旋转,确保每一根集热管背面的反射板实时跟踪太阳光,将太阳能通过反射板聚集到集热管吸热体上,形成热能。换热工质由集热器进出口之一进入集热器联箱集管内,流经集热管,通过集热管,提升换热工质的温度,并回到联箱集管内,从集热器进出口一侧出口流出,使平板式中温太阳能集热器实现将太阳能转化为中温热能的目的。
联箱位于框架内部一侧,由集管和保温层构成。集管两端为进出管,集热管通过联箱集管排孔连接到集管上。联箱集管与集热管内管道连接可采用并联结构、串联结构或串并联结构。联箱集管可采用单支铜管、同轴套管或平行铜管结构,与集热管的连接可采用固定焊接连接或卡套连接等方式。联箱保温层厚度为0~100mm。联箱长度为500~5000mm。
集热管开口端与联箱集管相连。集热管可以采用全玻璃真空集热管、全玻璃真空集热管内置U型管、全玻璃真空太阳集热管内置金属热管、玻璃金属封接式集热管、直通式集热管、无罩玻璃管集热管、罩玻璃管带有增透涂层集热管等。集热管管间距为40~400mm,集热管吸热体直径为5~70mm,集热管吸热体长度为800~2500mm。集热管吸热体基体可以是玻璃材质或金属材质。集热管吸热体涂层为选择性吸收涂层。所采用集热管数量为5~50支。
反射板位于集热管背面,每一支集热管背面都设置一片反射板,反射板之间 独立运动。可采用金属反射板、玻璃反射板、非金属反射板。截面形状为抛物线,双曲线,或复合曲线。开口宽度为40mm~400mm。焦点轴与集热管轴线重合。反射板反射率不低于0.75。
反射板旋转控制机构中连杆与反射板和传动齿轮连接,传动齿轮与连杆连接与齿条相配。传动齿轮轴线与集热管轴线重合。所采用传动齿轮模数为0.25~4.0,直径为10~20mm。所采用齿条模数与传动齿轮相匹配。传动齿轮上设置光电开关,以确定反射板的初始位置。传动齿轮和齿条固定在支架上,支架则固定在集热器框架外框和底板上。传动杆与齿条相连。传动杆与电机上的电机转盘相连。电机也可以固定在支架上。电机与控制器相连接,控制器和外部传感器相连,通过外部传感器控制电机转动。
本发明通过光电开关检测传动齿轮或者传动转盘的初始位置,以确定反射板初始位置;外部传感器通过GPS信号检测到实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角,通过控制器控制电机的旋转角度,通过反射板旋转控制机构驱动反射板旋转,确保每一根集热管背面的反射板实时跟踪太阳光,将太阳能通过反射板聚集到集热管吸热体上,形成热能。换热工质由集热器进出口之一进入集热器联箱集管内,流经集热管,通过集热管,提升换热工质的温度,并回到联箱集管内,从集热器进出口一侧出口流出,使平板式中温太阳能集热器实现将太阳能转化为中温热能的目的。本发明可以去掉集热器中的传动杆,将电机上的电机转盘更换为电机齿轮,使该电机齿轮与齿条相配合,实现电机通过电机齿轮、齿条、连杆对反射板的驱动。还可采用带传动、链条传动等方式,实现对反射板的驱动。
总之,本发明能够实现对太阳光的自跟踪,解决了一般槽式、塔式、蝶式、 菲涅尔式集热模式成本高,无法与工厂建筑结合的问题,以及非跟踪聚焦模式聚焦比小的问题,可以实现4~20倍的太阳光聚焦比,通过本发明,可以将太阳能高效的转化为中温热能,获得稳定100℃~300℃的中温热源。本发明可以确保集热器具有优良的透光、防尘、防雨、防水蒸汽、保温及机械防护等功能。本发明集成了大型槽式集热器、平板式集热器的优点,实现槽式集热器平板化,降低了系统成本,提高了系统可靠性,通过大聚焦比聚光,使太阳能集热器稳定工作在100~300℃之间,提供稳定的中温热源,并有利于与实际工厂建筑的结合和一体化。
说明书附图
图1为本发明的结构示意图;图2为本发明反射板旋转控制装置的电路结构示意图。
1框架、2联箱、3进出管、4反射板、5集热管、6连杆、7传动齿轮、8支架、9齿条、10传动杆、11电机、12电机转盘
具体实施方式
实施例1
参见图1,本太阳能集热器,包括集热管,还包括反射板和反射板旋转控制机构;所述反射板位于集热管背面并且反射板的焦点轴与集热管的轴线重合;所述反射板用于将太阳能通过反射聚集到集热管的吸热体上,以形成热能;所述反射板旋转控制机构用于驱动反射板以焦点轴为中心旋转,以使反射板跟随太阳光线的变化而旋转。每一支集热管的背面都设置有一片反射板。所述反射板旋转控制装置包括控制器、外部传感器、光电开关和反射板旋转控制机构;所述光电开关用于确定反射板的初始位置;所述外部传感器用于通过GPS信号检测实时时间和当地经纬;所述控制器根据实时时间、当地经纬和反射板的初 始位置,通过反射板旋转控制机构控制反射板的旋转。
所述反射板为金属反射板、玻璃反射板或者非金属反射板;所述反射板的截面形状为抛物线、双曲线或者复合曲线;所述反射板的开口宽度为40mm~400mm;所述反射板的反射率不低于0.75。还包括框架;所述框架主要由上玻璃盖板、下背板和边框构成;上玻璃盖板为普通钙钠玻璃、高透玻璃、带有增透膜玻璃、布纹玻璃或者钢化玻璃;上玻璃盖板的厚度为3.0~5.0mm,透光率不低于0.75;所述边框为一体式结构或者组合式框架结构;所述边框为铝合金边框、碳钢边框、不锈钢边框或者非金属边框;所述边框厚度为40mm~400mm;所述边框内部或者外部设置有保温层;所述下背板位于框架下面;所述下背板为碳钢板或者压花铝板;所述下背板上面设置有厚度为0~100mm的保温层;所述下背板或者边框上设有排气孔,以利于内部水蒸气的排出。
实施例2
本实施例2中,所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动齿轮、支架、齿条、传动杆、电机和电机转盘;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动齿轮固定连接;连杆的轴线和传动齿轮的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动齿轮转动安装在支架上;所述电机转盘固定安装在电机的传动轴上,所述传动杆一端与电机转盘连接,另一端与齿条连接;所述齿条位于传动齿轮下方并且与传动齿轮啮合;所述电机通过电机转盘驱动传动杆沿传动杆的轴线作来回往复运动,使所述传动杆驱动齿条沿齿条的长度方向作来回往复运动,所述齿条驱动传动齿轮旋转,传动齿轮通过连杆带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动齿轮上,所述控制器通过光电开关检测传动齿轮的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获 取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。其他部分与实施例1相同,不再详述。
实施例3
本实施例2中,所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动齿轮、支架、齿条、电机、电机齿轮;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动齿轮固定连接;连杆的轴线和传动齿轮的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动齿轮转动安装在支架上;所述电机齿轮固定安装在电机的传动轴上,所述电机齿轮与齿条啮合;所述齿条位于传动齿轮下方并且与传动齿轮啮合;所述电机通过电机齿轮驱动齿条沿齿条的长度方向作来回往复运动,所述齿条驱动传动齿轮旋转,传动齿轮带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动齿轮上,所述控制器通过光电开关检测传动齿轮的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。其他部分与实施例1相同,不再详述。
实施例4
本实施例4中,所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动齿轮、支架、电机、电机齿轮和链条;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动齿轮固定连接;连杆的轴线和传动齿轮的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动齿轮转动安装在支架上;所述电机齿轮固定安装在电机的传动轴上,所述电机齿轮与链条啮合;所述链条与传动齿轮啮合;所述电机通过电机齿轮和链条驱动传动齿轮旋转,传动齿轮带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动齿轮上,所述控 制器通过光电开关检测传动齿轮的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。其他部分与实施例1相同,不再详述。
实施例5
本实施例5中,所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动转盘、支架、电机、电机转盘和传送带;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动转盘固定连接;连杆的轴线和传动转盘的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动转盘转动安装在支架上;所述电机转盘固定安装在电机的传动轴上,所述电机通过电机转盘和传送带带动传动转盘旋转,传动转盘旋转带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动转盘上,所述控制器通过光电开关检测传动转盘的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。
实施例6
参见图1,本实施例6中可以采用实施例1、2、3、4或5中任一所述的太阳能集热器实现,重复部分不再详述。本利用太阳能集热器将太阳能转化为中温热能的方法,包括以下步骤:
反射板定位:通过光电开关检测传动齿轮或者传动转盘的初始位置,控制器根据传动齿轮或者传动转盘的初始位置确定反射器的初始位置;
反射板跟踪与集热:外部传感器通过GPS信号检测到实时时间和当地经纬,控制器根据实时时间和当地经纬获取实时太阳的方位角,然后控制器根据太阳 的方位角和反射板的初始位置发出控制信号,通过反射板旋转控制机构反射板的旋转角度。

Claims (7)

1.一种太阳能集热器,包括集热管,还包括反射板和反射板旋转控制机构;所述反射板位于集热管背面并且反射板的焦点轴与集热管的轴线重合;所述反射板用于将太阳能通过反射聚集到集热管的吸热体上,以形成热能;所述反射板旋转控制机构用于驱动反射板以焦点轴为中心旋转,以使反射板跟随太阳光线的变化而旋转;每一支集热管的背面都设置有一片反射板;控制器、外部传感器、光电开关和反射板旋转控制机构构成反射板旋转控制装置;所述光电开关用于确定反射板的初始位置;所述外部传感器用于通过GPS信号检测实时时间和当地经纬;所述控制器根据实时时间、当地经纬和反射板的初始位置,通过反射板旋转控制机构控制反射板的旋转;
其特征在于:所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动齿轮、支架、齿条、传动杆、电机和电机转盘;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动齿轮固定连接;连杆的轴线和传动齿轮的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动齿轮转动安装在支架上;所述电机转盘固定安装在电机的传动轴上,所述传动杆一端与电机转盘连接,另一端与齿条连接;所述齿条位于传动齿轮下方并且与传动齿轮啮合;所述电机通过电机转盘驱动传动杆沿传动杆的轴线作来回往复运动,使所述传动杆驱动齿条沿齿条的长度方向作来回往复运动,所述齿条驱动传动齿轮旋转,传动齿轮通过连杆带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动齿轮上,所述控制器通过光电开关检测传动齿轮的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。
2.一种太阳能集热器,包括集热管,还包括反射板和反射板旋转控制机构;所述反射板位于集热管背面并且反射板的焦点轴与集热管的轴线重合;所述反射板用于将太阳能通过反射聚集到集热管的吸热体上,以形成热能;所述反射板旋转控制机构用于驱动反射板以焦点轴为中心旋转,以使反射板跟随太阳光线的变化而旋转;每一支集热管的背面都设置有一片反射板;控制器、外部传感器、光电开关和反射板旋转控制机构构成反射板旋转控制装置;所述光电开关用于确定反射板的初始位置;所述外部传感器用于通过GPS信号检测实时时间和当地经纬;所述控制器根据实时时间、当地经纬和反射板的初始位置,通过反射板旋转控制机构控制反射板的旋转;
其特征在于:所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动齿轮、支架、齿条、电机、电机齿轮;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动齿轮固定连接;连杆的轴线和传动齿轮的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动齿轮转动安装在支架上;所述电机齿轮固定安装在电机的传动轴上,所述电机齿轮与齿条啮合;所述齿条位于传动齿轮下方并且与传动齿轮啮合;所述电机通过电机齿轮驱动齿条沿齿条的长度方向作来回往复运动,所述齿条驱动传动齿轮旋转,传动齿轮带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动齿轮上,所述控制器通过光电开关检测传动齿轮的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。
3.一种太阳能集热器,包括集热管,还包括反射板和反射板旋转控制机构;所述反射板位于集热管背面并且反射板的焦点轴与集热管的轴线重合;所述反射板用于将太阳能通过反射聚集到集热管的吸热体上,以形成热能;所述反射板旋转控制机构用于驱动反射板以焦点轴为中心旋转,以使反射板跟随太阳光线的变化而旋转;每一支集热管的背面都设置有一片反射板;控制器、外部传感器、光电开关和反射板旋转控制机构构成反射板旋转控制装置;所述光电开关用于确定反射板的初始位置;所述外部传感器用于通过GPS信号检测实时时间和当地经纬;所述控制器根据实时时间、当地经纬和反射板的初始位置,通过反射板旋转控制机构控制反射板的旋转;
其特征在于:所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动齿轮、支架、电机、电机齿轮和链条;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动齿轮固定连接;连杆的轴线和传动齿轮的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动齿轮转动安装在支架上;所述电机齿轮固定安装在电机的传动轴上,所述电机齿轮与链条啮合;所述链条与传动齿轮啮合;所述电机通过电机齿轮和链条驱动传动齿轮旋转,传动齿轮带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动齿轮上,所述控制器通过光电开关检测传动齿轮的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。
4.一种太阳能集热器,包括集热管,还包括反射板和反射板旋转控制机构;所述反射板位于集热管背面并且反射板的焦点轴与集热管的轴线重合;所述反射板用于将太阳能通过反射聚集到集热管的吸热体上,以形成热能;所述反射板旋转控制机构用于驱动反射板以焦点轴为中心旋转,以使反射板跟随太阳光线的变化而旋转;每一支集热管的背面都设置有一片反射板;控制器、外部传感器、光电开关和反射板旋转控制机构构成反射板旋转控制装置;所述光电开关用于确定反射板的初始位置;所述外部传感器用于通过GPS信号检测实时时间和当地经纬;所述控制器根据实时时间、当地经纬和反射板的初始位置,通过反射板旋转控制机构控制反射板的旋转;
其特征在于:所述反射板旋转控制机构包括连杆、传动转盘、支架、电机、电机转盘和传送带;所述连杆一端与反射板固定连接,另一端与传动转盘固定连接;连杆的轴线和传动转盘的轴线均与集热管的轴线重合;所述传动转盘转动安装在支架上;所述电机转盘固定安装在电机的传动轴上,所述电机通过电机转盘和传送带带动传动转盘旋转,传动转盘旋转带动反射板旋转;所述光电开关安装在传动转盘上,所述控制器通过光电开关检测传动转盘的初始位置,以确定反射板的初始位置;所述控制器根据外部传感器检测到的实时时间和当地经纬,获取实时太阳的方位角;所述控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号给电机,以控制电机的旋转角度。
5.权利要求1-4中任一项所述的太阳能集热器,其特征在于:所述反射板为金属反射板或者非金属反射板;所述反射板的截面形状为抛物线、双曲线或者复合曲线;所述反射板的开口宽度为40mm~400mm;所述反射板的反射率不低于0.75。
6.根据权利要求5所述的太阳能集热器,其特征在于:还包括框架;所述框架主要由上玻璃盖板、下背板和边框构成;上玻璃盖板为普通钙钠玻璃、高透玻璃、带有增透膜玻璃、布纹玻璃或者钢化玻璃;上玻璃盖板的厚度为3.0~5.0mm,透光率不低于0.75;所述边框为一体式结构或者组合式框架结构;所述边框为铝合金边框、碳钢边框、不锈钢边框或者非金属边框;所述边框厚度为40mm~400mm;所述边框内部或者外部设置有保温层;所述下背板位于框架下面;所述下背板为板碳钢板或者压花铝板;所述下背板上面设置有厚度为0~100mm的保温层;所述下背板或者边框上设有排气孔,以利于内部水蒸气的排出。
7.一种采用权利要求1-6中任一项所述的太阳能集热器将太阳能转化为中温热能的方法,其特征在于包括以下步骤:
反射板定位:通过光电开关检测传动齿轮或者传动转盘的初始位置,控制器根据传动齿轮或者传动转盘的初始位置确定反射板的初始位置;
反射板跟踪与集热:外部传感器通过GPS信号检测到实时时间和当地经纬,控制器根据实时时间和当地经纬获取实时太阳的方位角,然后控制器根据太阳的方位角和反射板的初始位置发出控制信号,通过反射板旋转控制机构控制反射板的旋转角度。
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