CN109458656A - 一种基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站 - Google Patents

一种基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站 Download PDF

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CN109458656A CN201811435099.2A CN201811435099A CN109458656A CN 109458656 A CN109458656 A CN 109458656A CN 201811435099 A CN201811435099 A CN 201811435099A CN 109458656 A CN109458656 A CN 109458656A
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曹宏州
徐晖
肖维广
黎志萍
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Abstract

本发明公开了一种基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,包括太阳能集热设备、水箱、热水使用设备、太阳能真空集热管和光伏发电板,所述太阳能集热设备左侧设置水箱,太阳能集热设备包括底座和底板,所述底板底部固定安装支架,底板底部设置底座,底座顶部固定安装支撑柱,支撑柱内转动安装支架,底板顶部固定安装支撑座,支撑座之间设置太阳能真空集热管,底板顶部固定安装光伏发电板,底板顶部固定安装钢化玻璃罩,钢化玻璃罩顶部固定安装光线传感器,底座内开设电池仓,底座左侧固定安装水泵,底座顶部左侧固定安装控制器,该热水供应站能够在阳光直射下利用光电转换和光热转换在加热热水,提高了热水转换效率。

Description

一种基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站
技术领域
本发明涉及一种热水供应站,具体是一种基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站。
背景技术
太阳能是一种可以自由利用、无污染、能量密度 不高的持久能源,它是人类可以利用的最丰富的能源,也是最洁净、最廉价和 最有发展前途的能源,现基于太阳能光伏发电的热水供应站在制造热水时,往往只通过光电转换或光热转换一种太阳能转换途径制造热水,太阳在天空中一天之中的光照角度不同,太阳能光伏设备往往不能够智能调节角度,使阳光时刻直射,从而无法让太阳能利用率尽可能达到最大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,包括太阳能集热设备、水箱、热水使用设备、光线传感器、太阳能真空集热管、光伏发电板、转动电机和电加热器,所述太阳能集热设备左侧设置有水箱,太阳能集热设备包括底座和底板,所述底板底部固定安装有支架,支架内前后贯穿开设有通孔并固定安装有转动轴,底板底部设置有底座,底座顶部固定安装有支撑柱,支撑柱内开设有弧形槽,支架的底部设置在弧形槽内,支撑柱内前后贯穿开设有通孔,转动轴转动安装在支撑柱上的通孔中,所述转动轴位于支撑柱前表面的一端固定安装有从动皮带轮,支撑柱前表面固定安装有减速机,减速机的输入轴和输出轴均固定安装有传动皮带轮,支撑柱右侧固定安装有转动电机,转动电机的传动轴固定安装有主动皮带轮,所述主动皮带轮和位于减速机输入轴上的传动皮带轮之间套设安装有皮带,所述从动皮带轮和位于减速机输出轴上的传动皮带轮之间套设安装有皮带,底板顶部固定安装有支撑座,支撑座有两个,支撑座之间设置有太阳能真空集热管,太阳能真空集热管有若干根,且每根太阳能真空集热管之间通过弧形连接管固定连接,所述每根太阳能真空集热管之间固定安装有两个光伏发电板,并对称分布在集热管真空接口两侧,光伏发电板的顶部高于太阳能真空集热管的顶部,所述底板顶部固定安装有钢化玻璃罩,钢化玻璃罩顶部固定安装有光线传感器,光线传感器有三个,且沿钢化玻璃罩顶部均匀分布,支撑座、太阳能真空集热管和光伏发电板位于钢化玻璃罩内,所述太阳能真空集热管包括外玻璃管和内玻璃管,外玻璃管套设在内玻璃管上,外玻璃管和内玻璃管之间抽成真空,内玻璃管外覆盖套设有光能吸收膜,外玻璃管为高透光不反光材质制作,所述太阳能真空集热管外固定安装有集热管真空接口,集热管真空接口和太阳能真空集热管内真空部位连通,每个集热真空接口之间通过集热管连接管固定连接并相互连通,所述底座内开设有电池仓,电池仓内侧底部固定安装有蓄电池,底座左侧固定安装有水泵,水泵的出水端通过第二进水管和内玻璃管内部进水端连通,所述底座顶部左侧固定安装有控制器,所述水箱包括蓄水箱本体,蓄水箱本体左侧内壁上固定安装有匀温隔板的一端,匀温隔板的另一端固定安装在蓄水箱本体的右侧内壁上,匀温隔板上方蓄水箱本体内部空间设为蓄水腔,匀温隔板下方位于蓄水箱本体内部空间设为加热腔,所述蓄水箱本体顶部开设有进水口,所述加热腔内侧顶部固定安装有电加热器,电加热器有若干个,并通过导线串联连接,水泵的进水端通过第一进水管和蓄水腔内部连通,内玻璃管内部出水端通过出水管和蓄水腔内部连通,所述水箱左侧设置有热水使用设备。
作为本发明进一步的方案:所述蓄水箱本体底部固定安装有支撑腿。
作为本发明再进一步的方案:所述热水使用设备包括冷水进水管和热水进水管,所述热水进水管进水端和蓄水腔内部连通,热水进水管出水端和冷水进水管的出水端固定连接并连通,且在连接处底部固定连通有混合水管,混合水管内部设置有水温计,混合水管上固定安装有水温显示器,混合水管底部开设有出水口,所述混合水管内纵向贯穿并固定安装有匀温板,匀温板内开设有匀温腔并和混合水管内部连通。
作为本发明再进一步的方案:所述冷水进水管上设置有冷水节流阀,热水进水管上设置有热水节流阀。
作为本发明再进一步的方案:所述底板底部固定安装有抽真空设备,抽真空设备通过连接管和太阳能集热真空管内真空部位连通。
作为本发明再进一步的方案:所述控制器的控制输入端和光线传感器电性连接,控制器的控制输出端和转动电机电性连接。
作为本发明再进一步的方案:所述支架两侧均固定安装有缓冲弹簧的一端,缓冲弹簧的另一端固定安装在弧形槽的内侧底部。
作为本发明再进一步的方案:所述转动轴上套设安装有扭簧,扭簧有两个,且扭簧分别位于支架和弧形槽内部前表面和内部后表面之间。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过光伏发电板将太阳能利用光电转换将太阳能转换为电能并存储至蓄电池内作为热水供应站热水加热的辅助动力来源,通过光线传感器检测周围阳光光照强度,并通过控制器控制转动电机工作朝光照强度大的光线传感器的方位转动底板,使阳光光线能够尽可能地直射在底板上,从而使光电转换效率和光热转换效率达到最大值,水泵通过蓄电池供能,将水箱内的水泵入太阳能真空集热管内循环流动,使用太阳能真空集热管将太阳能转换为热能对水流进行循环往复加热,在阴雨天太阳能真空集热管无法有效吸收太阳能进行光热转换加热水,这时启用充满电的蓄电池为电加热器供能,加热水箱内的水,使得该热水供应站在阴雨天时同样能够供应热水,在室内人们需要使用热水时,通过热水进水管内热水和冷水进水管内冷水混合,通过热水节流阀和冷水节流阀调节冷水和热水的流量和流速,从而控制最终出水的水温,满足人们日常生活中对不同水温的热水的需求。
附图说明
图1为基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站的结构示意图。
图2为基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站中热水使用设备的结构示意图。
图3为基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站中太阳能集热设备的结构示意图。
图4为基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站中水箱的结构示意图。
图5为基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站中太阳能真空集热管的俯视图。
图6为基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站中光伏发电板的侧视图。
图7为基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站中太阳能真空集热管的局部剖视图。
图8为基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站中太阳能集热设备的侧视图。
图中:太阳能集热设备1、水箱2、热水使用设备3、第一进水管4、第二进水管5、出水管6、冷水节流阀7、混合水管8、水温计9、水温显示器10、出水口11、冷水进水管12、热水进水管13、热水节流阀14、匀温板15、光线传感器16、钢化玻璃罩17、太阳能真空集热管18、弧形连接管19、集热管真空接口20、集热管连接管21、光伏发电板22、抽真空设备23、支架24、支撑柱25、转动电机26、底座27、电池仓28、蓄电池29、主动皮带轮30、减速器31、传动皮带轮32、从动皮带轮33、弧形槽34、水泵35、控制器36、转动轴37、支撑座38、底板39、导线40、电加热器41、匀温隔板42、支撑腿43、蓄水箱本体44、进水口45、蓄水腔46、扭簧47、加热腔48、光能吸收膜49、内层玻璃管50和外层玻璃管51。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~8,本发明实施例中,一种基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,包括太阳能集热设备1、水箱2、热水使用设备3、第一进水管4、第二进水管5、出水管6、冷水节流阀7、混合水管8、水温计9、水温显示器10、出水口11、冷水进水管12、热水进水管13、热水节流阀14、匀温板15、光线传感器16、钢化玻璃罩17、太阳能真空集热管18、弧形连接管19、集热管真空接口20、集热管连接管21、光伏发电板22、抽真空设备23、支架24、支撑柱25、转动电机26、底座27、电池仓28、蓄电池29、主动皮带轮30、减速器31、传动皮带轮32、从动皮带轮33、弧形槽34、水泵35、控制器36、转动轴37、支撑座38、底板39、导线40、电加热器41、匀温隔板42、支撑腿43、蓄水箱本体44、进水口45、蓄水腔46、扭簧47、加热腔48、光能吸收膜49、内层玻璃管50和外层玻璃管51,所述太阳能集热设备1左侧设置有水箱2,太阳能集热设备包括底座27和底板39,所述底板39底部固定安装有支架24,支架24内前后贯穿开设有通孔并固定安装有转动轴37,底板39底部设置有底座27,底座27顶部固定安装有支撑柱25,支撑柱25内开设有弧形槽34,支架24的底部设置在弧形槽34内,支撑柱25内前后贯穿开设有通孔,转动轴37转动安装在支撑柱25上的通孔中,所述转动轴37位于支撑柱25前表面的一端固定安装有从动皮带轮33,支撑柱25前表面固定安装有减速机31,减速机31的输入轴和输出轴均固定安装有传动皮带轮32,支撑柱25右侧固定安装有转动电机26,转动电机26的传动轴固定安装有主动皮带轮30,所述主动皮带轮30和位于减速机31输入轴上的传动皮带轮之间套设安装有皮带,所述从动皮带轮33和位于减速机31输出轴上的传动皮带轮32之间套设安装有皮带,底板39顶部固定安装有支撑座38,支撑座38有两个,支撑座38之间设置有太阳能真空集热管18,太阳能真空集热管18有若干根,且每根太阳能真空集热管18之间通过弧形连接管19固定连接,所述每根太阳能真空集热管18之间固定安装有两个光伏发电板22,并对称分布在集热管真空接口20两侧,光伏发电板22的顶部高于太阳能真空集热管18的顶部,所述底板39顶部固定安装有钢化玻璃罩17,钢化玻璃罩17的材质为高透光无遮挡材质,钢化玻璃罩17顶部固定安装有光线传感器16,光线传感器16有三个,且沿钢化玻璃罩17顶部均匀分布,支撑座38、太阳能真空集热管18和光伏发电板22位于钢化玻璃罩17内,所述太阳能真空集热管18包括外玻璃管51和内玻璃管50,外玻璃管51套设在内玻璃管50上,外玻璃管51和内玻璃管50之间抽成真空,内玻璃管50外覆盖套设有光能吸收膜49,外玻璃管51为高透光不反光材质制作,所述太阳能真空集热管18外固定安装有集热管真空接口20,集热管真空接口20和太阳能真空集热管18内真空部位连通,每个集热真空接口20之间通过集热管连接管18固定连接并相互连通,所述底座27内开设有电池仓28,电池仓28内侧底部固定安装有蓄电池29,底座27左侧固定安装有水泵35,水泵35的出水端通过第二进水管5和内玻璃管50内部进水端连通,所述底座27顶部左侧固定安装有控制器36,所述水箱2包括蓄水箱本体44,蓄水箱本体44左侧内壁上固定安装有匀温隔板42的一端,匀温隔板42的另一端固定安装在蓄水箱本体44的右侧内壁上,匀温隔板42上方蓄水箱本体44内部空间设为蓄水腔46,匀温隔板42下方位于蓄水箱本体44内部空间设为加热腔48,所述蓄水箱本体44顶部开设有进水口45,所述加热腔48内侧顶部固定安装有电加热器41,电加热器41有若干个,并通过导线40串联连接,水泵35的进水端通过第一进水管4和蓄水腔46内部连通,内玻璃管50内部出水端通过出水管6和蓄水腔46内部连通,所述水箱2左侧设置有热水使用设备3,所述蓄水箱本体44底部固定安装有支撑腿43,所述热水使用设备3包括冷水进水管12和热水进水管13,所述热水进水管13进水端和蓄水腔46内部连通,热水进水管13出水端和冷水进水管12的出水端固定连接并连通,且在连接处底部固定连通有混合水管8,混合水管8内部设置有水温计9,混合水管8上固定安装有水温显示器10,混合水管8底部开设有出水口11,所述混合水管8内纵向贯穿并固定安装有匀温板15,匀温板15内开设有匀温腔并和混合水管8内部连通,所述冷水进水管12上设置有冷水节流阀7,热水进水管13上设置有热水节流阀14,所述底板39底部固定安装有抽真空设备23,抽真空设备23通过连接管和太阳能集热真空管18内真空部位连通,所述控制器36的控制输入端和光线传感器16电性连接,控制器36的控制输出端和转动电机26电性连接,所述支架24两侧均固定安装有缓冲弹簧的一端,缓冲弹簧的另一端固定安装在弧形槽34的内侧底部,所述转动轴37上套设安装有扭簧47,扭簧47有两个,且扭簧47分别位于支架24和弧形槽34内部前表面和内部后表面之间,使用该基于太阳能光伏发电的智能型热水供电站时,使用太阳能集热设备1对户外的太阳能进行收集,通过光伏发电板22将照射在光伏发电板22上的太阳能利用光电转换将太阳能转换为电能并存储至蓄电池29内,通过光线传感器16检测周围阳光光照强度,并将检测结果传入控制器36,控制器36分析判断三个光线传感器16的光照强度的大小并为其从大到小排序,控制器36再控制转动电机26工作朝光照强度大的光线传感器16的方位转动底板39,使阳光光线能够尽可能地直射在底板39上,从而使光电转换效率和光热转换效率达到该时间段的最大值,蓄电池充电后为水泵35供电,水泵35将蓄水腔46内的清水泵入太阳能真空集热管18内循环流动,通过太阳能真空集热管18将太阳能转换为热能对水流进行循环往复加热,从而加热水箱2内的水,通过太阳能光电转换,作为辅助动力装置为水泵35供电,从而无需额外提供水循环的动力,从而进一步地节省了能源,同时在阴雨天太阳能真空集热管18无法有效吸收太阳能进行光热转换加热水,这时启用在阳光良好的天气利用光电转换充满电的蓄电池29为电加热器41供能,加热水箱2内的水,从而使得该热水供应站在阴雨天时同样能够供应热水,在室内人们需要使用热水时,通过热水进水管13将热水导出,并通过冷水进水管12内冷水流出和热水混合,通过使用热水节流阀14和冷水节流阀7调节冷水和热水的流量和流速,从而控制最终出水的水温,满足人们日常生活中对不同水温的热水的需求,通过水温计9测量水温并通过水温显示器显示混合后的水温,从而能够更加直观地供人们选择和控制水温。
本发明的工作原理是:使用该基于太阳能光伏发电的智能型热水供电站时,使用太阳能集热设备1对户外的太阳能进行收集,通过光伏发电板22将照射在光伏发电板22上的太阳能利用光电转换将太阳能转换为电能并存储至蓄电池29内,通过光线传感器16检测周围阳光光照强度,并将检测结果传入控制器36,控制器36分析判断三个光线传感器16的光照强度的大小并为其从大到小排序,控制器36再控制转动电机26工作朝光照强度大的光线传感器16的方位转动底板39,使阳光光线能够尽可能地直射在底板39上,从而使光电转换效率和光热转换效率达到该时间段的最大值,蓄电池充电后为水泵35供电,水泵35将蓄水腔46内的清水泵入太阳能真空集热管18内循环流动,通过太阳能真空集热管18将太阳能转换为热能对水流进行循环往复加热,从而加热水箱2内的水,通过太阳能光电转换,作为辅助动力装置为水泵35供电,从而无需额外提供水循环的动力,从而进一步地节省了能源,同时在阴雨天太阳能真空集热管18无法有效吸收太阳能进行光热转换加热水,这时启用在阳光良好的天气利用光电转换充满电的蓄电池29为电加热器41供能,加热水箱2内的水,从而使得该热水供应站在阴雨天时同样能够供应热水,在室内人们需要使用热水时,通过热水进水管13将热水导出,并通过冷水进水管12内冷水流出和热水混合,通过使用热水节流阀14和冷水节流阀7调节冷水和热水的流量和流速,从而控制最终出水的水温,满足人们日常生活中对不同水温的热水的需求,通过水温计9测量水温并通过水温显示器显示混合后的水温,从而能够更加直观地供人们选择和控制水温。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,包括太阳能集热设备(1)、水箱(2)、热水使用设备(3)、光线传感器(16)、太阳能真空集热管(18)、光伏发电板(22)、转动电机(26)和电加热器(41),其特征在于,所述太阳能集热设备(1)左侧设置有水箱(2),太阳能集热设备包括底座(27)和底板(39),所述底板(39)底部固定安装有支架(24),支架(24)内前后贯穿开设有通孔并固定安装有转动轴(37),底板(39)底部设置有底座(27),底座(27)顶部固定安装有支撑柱(25),支撑柱(25)内开设有弧形槽(34),支架(24)的底部设置在弧形槽(34)内,支撑柱(25)内前后贯穿开设有通孔,转动轴(37)转动安装在支撑柱(25)上的通孔中,所述转动轴(37)位于支撑柱(25)前表面的一端固定安装有从动皮带轮(33),支撑柱(25)前表面固定安装有减速机(31),减速机(31)的输入轴和输出轴均固定安装有传动皮带轮(32),支撑柱(25)右侧固定安装有转动电机(26),转动电机(26)的传动轴固定安装有主动皮带轮(30),所述主动皮带轮(30)和位于减速机(31)输入轴上的传动皮带轮之间套设安装有皮带,所述从动皮带轮(33)和位于减速机(31)输出轴上的传动皮带轮(32)之间套设安装有皮带,底板(39)顶部固定安装有支撑座(38),支撑座(38)有两个,支撑座(38)之间设置有太阳能真空集热管(18),太阳能真空集热管(18)有若干根,且每根太阳能真空集热管(18)之间通过弧形连接管(19)固定连接,所述每根太阳能真空集热管(18)之间固定安装有两个光伏发电板(22),并对称分布在集热管真空接口(20)两侧,光伏发电板(22)的顶部高于太阳能真空集热管(18)的顶部,所述底板(39)顶部固定安装有钢化玻璃罩(17),钢化玻璃罩(17)顶部固定安装有光线传感器(16),光线传感器(16)有三个,且沿钢化玻璃罩(17)顶部均匀分布,支撑座(38)、太阳能真空集热管(18)和光伏发电板(22)位于钢化玻璃罩(17)内,所述太阳能真空集热管(18)包括外玻璃管(51)和内玻璃管(50),外玻璃管(51)套设在内玻璃管(50)上,外玻璃管(51)和内玻璃管(50)之间抽成真空,内玻璃管(50)外覆盖套设有光能吸收膜(49),外玻璃管(51)为高透光不反光材质制作,所述太阳能真空集热管(18)外固定安装有集热管真空接口(20),集热管真空接口(20)和太阳能真空集热管(18)内真空部位连通,每个集热真空接口(20)之间通过集热管连接管(18)固定连接并相互连通,所述底座(27)内开设有电池仓(28),电池仓(28)内侧底部固定安装有蓄电池(29),底座(27)左侧固定安装有水泵(35),水泵(35)的出水端通过第二进水管(5)和内玻璃管(50)内部进水端连通,所述底座(27)顶部左侧固定安装有控制器(36),所述水箱(2)包括蓄水箱本体(44),蓄水箱本体(44)左侧内壁上固定安装有匀温隔板(42)的一端,匀温隔板(42)的另一端固定安装在蓄水箱本体(44)的右侧内壁上,匀温隔板(42)上方蓄水箱本体(44)内部空间设为蓄水腔(46),匀温隔板(42)下方位于蓄水箱本体(44)内部空间设为加热腔(48),所述蓄水箱本体(44)顶部开设有进水口(45),所述加热腔(48)内侧顶部固定安装有电加热器(41),电加热器(41)有若干个,并通过导线(40)串联连接,水泵(35)的进水端通过第一进水管(4)和蓄水腔(46)内部连通,内玻璃管(50)内部出水端通过出水管(6)和蓄水腔(46)内部连通,所述水箱(2)左侧设置有热水使用设备(3)。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,其特征在于,所述蓄水箱本体(44)底部固定安装有支撑腿(43)。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,其特征在于,所述热水使用设备(3)包括冷水进水管(12)和热水进水管(13),所述热水进水管(13)进水端和蓄水腔(46)内部连通,热水进水管(13)出水端和冷水进水管(12)的出水端固定连接并连通,且在连接处底部固定连通有混合水管(8),混合水管(8)内部设置有水温计(9),混合水管(8)上固定安装有水温显示器(10),混合水管(8)底部开设有出水口(11),所述混合水管(8)内纵向贯穿并固定安装有匀温板(15),匀温板(15)内开设有匀温腔并和混合水管(8)内部连通。
4.根据权利要求3所述的基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,其特征在于,所述冷水进水管(12)上设置有冷水节流阀(7),热水进水管(13)上设置有热水节流阀(14)。
5.根据权利要求1所述的基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,其特征在于,所述底板(39)底部固定安装有抽真空设备(23),抽真空设备(23)通过连接管和太阳能集热真空管(18)内真空部位连通。
6.根据权利要求1所述的基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,其特征在于,所述控制器(36)的控制输入端和光线传感器(16)电性连接,控制器(36)的控制输出端和转动电机(26)电性连接。
7.根据权利要求1所述的基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,其特征在于,所述支架(24)两侧均固定安装有缓冲弹簧的一端,缓冲弹簧的另一端固定安装在弧形槽(34)的内侧底部。
8.根据权利要求1所述的基于太阳能光伏发电的智能型热水供应站,其特征在于,所述转动轴(37)上套设安装有扭簧(47),扭簧(47)有两个,且扭簧(47)分别位于支架(24)和弧形槽(34)内部前表面和内部后表面之间。
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