CN1089154C - 能定向的金字塔形太阳能收集装置 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能收集装置，特征在于它有一个带了3个或更多个侧面(1、2、3)及一个底座(4)的金字塔形结构。上面装有各种太阳能收集装置的那个侧面(1)，仅是用作太阳能栅板的一个侧面，而其余几个侧面(2、3)仅用来保护该组件免受风吹坏。该装置还配有两个不同的跟踪系统，即使金字塔结构围绕着一条垂直轴线(V)转动以使上述侧面(1)朝阳的定方位的第一系统，以及致使围绕着一条水平轴线(H)转动以使上述侧面与太阳光保持适当角度的定高度的第二系统。

Description

能定向的金字塔形太阳能收集装置
本发明涉及跟踪式光电太阳能收集装置，其形状与机构优良地结合，以便消除这类跟踪式太阳能收集器通常显出的缺点。
太阳能收集器是装有太阳能收集装置例如光伏电池的装置。
平面太阳能收集器由通常为矩形的结构构成，光电组件安装在这种结构上，并由已知的跟踪机构使其按方位及高度运动。
这类装置已有说明，尤其是在专利文献FR-A-2415271号及FR-A-2418912号中有说明。
这些太阳能收集器有许多缺点。例如，已观察到，平面跟踪式太阳能收集器经不住风吹，即使当它们装在所谓“安全位置”-装在水平位置上或配以不会像旗子一样摆动的栅板而装在竖直位置上，也是如此，因为这些位置不会保护它们免受乱风吹袭。
专利文献EP-0384839号所说明的太阳能收集装置，消除了这些缺点。
该跟踪装置由两块长栅板构成，栅板装在一个顶盖形结构的前面与后面，并铰接在与该结构的脊线重合的一条共用水平转轴上。这种由按方位运行的定向机构所操纵的结构，围着一条垂直轴线转动以保持前面朝阳，而在组合了的前栅板与后栅板上建成的平面太阳能收集器，由按高度运行的定向机构所操纵，则围着一条水平轴线转动以保持与太阳光成垂直的倾斜度。
这种平面太阳能收集器的抗风性能，是靠把前后栅板折叠得贴着与表面对应的顶盖形结构这个动作来保证的。
如果这种装置的功能形状，其抗风性能很好且便于安装工商业项目通常要求的大功率跟踪式太阳能收集器的话，那么，另一方面，当该装置安装在住宅上则可能引起建筑上的问题，且正是为了解决这些问题，本发明者已着手找到了一种其跟踪机构与一种调整得与住宅项目传统建筑更相宜的形状合用的装置。
这个目的，已由本发明的装置完全实现。
本发明的太阳能收集装置，由一个金字塔形结构组成，该结构包括一个最好限于3个表面的金字塔，装置仅仅支承在一个表面上，在这个表面上安装了用作平面太阳能收集器的各种太阳能收集装置，其他两个表面则仅供保护整个装置免遭风刮坏之用。
该金字塔形装置最好配有两套不同的跟踪系统。
按方位运行且最为有效的第一套系统，能使由金字塔及其支承组成的活动组件，靠着围绕其垂直轴线转动，使金字塔的受阳面保持朝着太阳。
按高度运行的第二套系统，靠着围绕一条水平轴线转动，使金字塔的受阳面与太阳光保持成垂直的倾斜度。
光电太阳能收集器曾经被安装在固定的金字塔形结构上，跟踪系统也曾被装在光电太阳能收集器上以增大电的生产，但迄今为止还从未有人把光电太阳能收集器与跟踪系统二者合装在金字塔结构上，而正是这种结合构成了本发明的基本思想。
现在要涉及的，就是下述这种新颖的金字塔形装置，要强调的是，本文中最好采纳的三面型金字塔，不能认为是非限定性例子。采纳了这种类型的金字塔是因为有明显的优点：结构较简单且表面较大，最终使得能把较大的平面太阳能收集器装在朝阳面上，当然，如果必要，也总可以增加金字塔表面的数目。
关于本文所用跟踪系统的类型，也同样要予以说明，且也仅以举例方式说明。
图1是三面型金字塔的鸟瞰图；
图2是各个表面以虚线表示的金字塔下方那个装置的平视略图，显示该装置的定向机构；
图3是与图2中垂直平面C对应的装置横截面略图，垂直显示装置的活动组件及固定部件；
图4是图3中细部D的放大图。
图1。此图大略显示装在一个有利的等边三角形底座(4)上的三面型金字塔装置，它的一个表面(1)用作平面太阳能收集器，另外两个表面(2、3)仅用于保护整个装置免受风刮坏。上述表面(1、2、3)由于它们的45°底角，使得更便于把光电组件安装在朝阳面(1)上而有了正交等腰三角形的有利形状。
此图也大略显示了两套跟踪系统，这两套分别按方位与高度运行的系统，使得金字塔能围着其垂直轴线(V)转动，并使朝阳面(1)围着水平轴线(H)转动。
图2、3、4。这些图以平面及垂直剖面，大略显示金字塔底座(4)及确保装置支承及动作的那些装置机构，它们包括属于活动组件的零部件及固定在平台上的零部件。
金字塔底座(4)。该结构最好由组合在同一水平面上的4个相同的等腰三角形构成。这种组合有两个优点：
首先，它允许使用同样尺寸、长度减短且最终成本减少的铁构件，从而更容易运输、保存与安装；
它还允许在底座(4)的中央形成一个支撑结构(5)，此结构的三角形使得该底座(4)能在固定它的环(9)上获得很平衡的支架。
属于活动组件的机构。V球轴承轮有利地配于三条金字塔轴线上并装在底座(4)下表面上。这3个轮用于在支承环(9)之外减短金字塔的托架。
电动千斤顶(7)，例如千斤顶底座铰接在底座(4)的纵向跨件(8)上，千斤顶杆一端则铰接在金字塔表面(1)上，千斤顶在金字塔水平转动轴线(H)下方能围着该轴线(H)倾斜与平衡，以便减小该千斤顶(7)的运动。因此，由于千斤顶(7)围着水平转动轴线(H)运动，金字塔表面(1)就保持与太阳光成垂直的倾斜度，或又使金字塔的其他表面采取固定的倾斜度，这通常是在白天完结时出现的情况，或由适当的仪器监测到风力大得可能危及上述表面(1)的安全-危及安全运行时出现的情况。
最好如图4所示由一U形铁构件构成的环(9)，金字塔底座(4)的中央三角形支撑结构(5)，可如图2所示牢牢地在6个位置上固定于此环上。此环(9)构成装置活动组件的最底端部件。
固定在平台上的机构。
其球轴承轮确保支承并允许环(9)转动的角形装置(10)，如图4所示。
以其驱动轮确保环(9)转动的电机(11)，如图4所示。
与电机驱动轮构成有利的三角形安装，从而确保环(9)对准中心的两个定心轮(12)，如图2所示。
对这些图纸的说明表明，把光电太阳能收集器与跟踪系统均安装在金字塔形结构上，最好是兼容的，这种兼容性正是本发明的基础。
由于使形状与机构结合，本发明的太阳能收集装置显示出如下明显的优点：
其跟踪系统能使光电组件所产的电与它们的最大功率相对应；
其的形状抗风性能优良；
可毫无问题地把它安装在住宅上，这对于光电太阳能收集装置来说是极不寻常的，这是由于它的顶盖式形状调整得适合传统的住宅建筑的缘故。

Claims (6)

1.以金字塔形结构为特征的太阳能收集装置，该结构包括一个底座(4)及至少3个表面(1、2、3)，只有一个上述表面(1、2、3)是上面装了太阳能收集装置例如光伏电池而提供一个平面太阳能收集器的受阳面(1)，上述至少两个其他表面(2、3)仅用于保护整个装置免受风吹坏，该装置还配设有按方位运行、能使上述金字塔形结构靠围着一条垂直轴线(V)转动以保持上述受阳面(1)朝阳的第一跟踪系统。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上述第一跟踪系统，包括上面固定了金字塔形结构的底座(4)并由电机(11)驱动而在角形装置的球轴承轮(10)上转动的一个环(9)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：配设有第二跟踪系统，按高度运行的该系统，能使金字塔形结构的上述受阳面(1)，靠着围绕一条水平轴线(H)的转动，保持与太阳光成垂直的倾斜度。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：上述第二跟踪系统，包括一个两端被铰接在上述金字塔底座(4)与受阳面(1)二者上的电动千斤顶(7)。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：上述水平转动轴线(H)，是用来平衡上述受阳面(1)的上部与下部，因而使上述可倾斜的受阳面更容易受上述千斤顶(7)的操纵。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上述金字塔形结构包括具有等边三角形形式的一个底座(4)，以及具有正交等腰三角形形式的3个表面(1、2、3)。
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