CN111854190B - 一种太阳能利用设备的积木式通用承载基座 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能利用设备的积木式通用承载基座，包括支架底座组件和转接支架组件，二者组合安装，太阳能利用设备安装在转接支架组件上；支架底座组件分为I型、II型、III型、IV型及V型支架底座；转接支架组件分为I型及II型转接支架；I型转接支架主体结构支柱采用直杆形式；II型转接支架主体结构支柱采用V杆形式，V杆夹角为170°。本发明具有结构简单、安装方便、成本低廉的特点，能够根据纬度特征和季节因素以多种形式进行组合，与采用了定日追踪机构的太阳能利用设备相比，本发明的太阳能利用率可以达后者的75％～80％，可替代传统的45°固定倾角形式的支架基座，并且在不增加制造成本的前提下，有效提高了太阳能利用设备在全年的太阳能利用率。

Description

一种太阳能利用设备的积木式通用承载基座
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，特别是涉及一种太阳能利用设备的积木式通用承载基座。
背景技术
目前，人类在利用太阳能的过程中，产生了光热利用、光伏利用、太阳光照明等几大技术门类，而这些太阳能利用技术想要实现太阳能的高效利用，基本上都会配置定日追踪机构，由于地球绕太阳公转，需要借助定日追踪机构使太阳能利用设备能够在不同季节都比较准确的对准太阳，保证太阳光能够垂直照射在太阳能利用设备上。
但是，定日追踪机构的结构复杂且成本高昂，为了控制制造成本和运行成本，许多太阳能利用设备都不配置定日追踪机构，从而导致这些太阳能利用设备只能在某一个季节可以较为充分的接收太阳光，而在其他季节的太阳能利用效率会明显降低。另外，对于使用最为广泛的光伏发电板和太阳能热水器来说，设备所配套的支架基座普遍采用的是45°的固定倾角形式，在纬度一定时，随着四季的交替，太阳的高度角也会发生明显的周期性变化，而45°固定倾角形式下的太阳能利用率必然受到季节因素的限制，经估算，采用了传统的45°固定倾角形式支架基座的光伏发电板和太阳能热水器等设备，与采用了定日追踪机构的光伏发电板和太阳能热水器等设备相比，其太阳能利用率不足后者的一半。因此，受到成本因素的制约，绝大多数的光伏发电板和太阳能热水器等设备是无法配置上定日追踪机构的，那么寻找一种既可以维持低成本优势又可以克服季节因素来提高太阳能利用率的可行性方案十分必要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种太阳能利用设备的积木式通用承载基座，具有结构简单、安装方便、成本低廉的特点，能够根据纬度特征和季节因素以多种形式进行组合，本发明与采用了定日追踪机构的太阳能利用设备相比，其太阳能利用率可以达到后者的75％～80％，完全可以替代传统的45°固定倾角形式的支架基座，并且在不增加制造成本的前提下，有效提高了太阳能利用设备在全年的太阳能利用率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种太阳能利用设备的积木式通用承载基座，包括支架底座组件和转接支架组件；所述支架底座组件与转接支架组件进行组合安装，支架底座组件通过法兰构件和螺栓与转接支架组件进行连接，太阳能利用设备通过法兰构件和螺栓与转接支架组件进行连接；所述支架底座组件分为I型支架底座、II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座及V型支架底座；所述转接支架组件分为I型转接支架及II型转接支架；所述I型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈90°夹角；所述II型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈60°夹角；所述III型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈52°夹角；所述IV型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈48°夹角；所述V型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈40°夹角；所述I型转接支架的主体结构支柱采用直杆形式；所述II型转接支架的主体结构支柱采用V杆形式，且V杆夹角为170°。
在南纬30°至北纬30°区域内，选用所述I型支架底座；在南纬30°至南纬38°区域及北纬30°至北纬38°区域内，选用所述II型支架底座；在南纬38°至南纬42°区域及北纬38°至北纬42°区域内，选用所述III型支架底座；在南纬42°至南纬50°区域及北纬42°至北纬50°区域内，选用所述IV型支架底座；在南纬50°至南纬90°区域及北纬50°至北纬90°区域内，选用所述V型支架底座。
在北半球的春季和夏季时，且在赤道0°至南纬30°区域内，由所述I型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的秋季和冬季时，且在赤道0°至南纬30°区域内，由所述I型支架底座与I型转接支架进行组合安装；在北半球的春季和夏季时，且在赤道0°至北纬30°区域内，由所述I型支架底座1与I型转接支架进行组合安装；在北半球的秋季和冬季时，且在赤道0°至北纬30°区域内，由所述I型支架底座1与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方。
在北半球的春季和秋季时，且在南纬30°至南纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向北方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与I型转接支架进行组合安装；在北半球的夏季时，且在南纬30°至南纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向北方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在南纬30°至南纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向北方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方。
在北半球的春季和秋季时，且在北纬30°至北纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向南方，由II型支架底座与I型转接支架进行组合安装；在北半球的夏季时，且在北纬30°至北纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向南方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在北纬30°至北纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向南方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方。
本发明的有益效果：
本发明的太阳能利用设备的积木式通用承载基座，具有结构简单、安装方便、成本低廉的特点，能够根据纬度特征和季节因素以多种形式进行组合，本发明与采用了定日追踪机构的太阳能利用设备相比，其太阳能利用率可以达到后者的75％～80％，完全可以替代传统的45°固定倾角形式的支架基座，并且在不增加制造成本的前提下，有效提高了太阳能利用设备在全年的太阳能利用率。
附图说明
图1为I型支架底座与I型转接支架的装配图(北半球的秋季和冬季时在赤道0°至南纬30°区域内使用，北半球的春季和夏季时在赤道0°至北纬30°区域内使用)；
图2为II型支架底座与I型转接支架的装配图(北半球的春季和秋季时在南纬30°至南纬38°区域内以及北纬30°至北纬38°区域内使用)；
图3为III型支架底座与I型转接支架的装配图(北半球的春季和秋季时在南纬38°至南纬42°区域内以及北纬38°至北纬42°区域内使用)；
图4为IV型支架底座与I型转接支架的装配图(北半球的春季和秋季时在南纬42°至南纬50°区域内以及北纬42°至北纬50°区域内使用)；
图5为V型支架底座与I型转接支架的装配图(北半球的春季和秋季时在南纬50°至南纬90°区域内以及北纬50°至北纬90°区域内使用)；
图6为I型支架底座与II型转接支架的装配图(北半球的春季和夏季时在赤道0°至南纬30°区域内使用，北半球的秋季和冬季时在赤道0°至北纬30°区域内使用)；
图7为II型支架底座与II型转接支架的装配图(北半球的夏季时在南纬30°至南纬38°区域内使用，北半球的冬季时在北纬30°至北纬38°区域内使用)；
图8为II型支架底座与II型转接支架的装配图(北半球的冬季时在南纬30°至南纬38°区域内使用，北半球的夏季时在北纬30°至北纬38°区域内使用)；
图9为III型支架底座与II型转接支架的装配图(北半球的夏季时在南纬38°至南纬42°区域内使用，北半球的冬季时在北纬38°至北纬42°区域内使用)；
图10为III型支架底座与II型转接支架的装配图(北半球的冬季时在南纬38°至南纬42°区域内使用，北半球的夏季时在北纬38°至北纬42°区域内使用)；
图11为IV型支架底座与II型转接支架的装配图(北半球的夏季时在南纬42°至南纬50°区域内使用，北半球的冬季时在北纬42°至北纬50°区域内使用)；
图12为IV型支架底座与II型转接支架的装配图(北半球的冬季时在南纬42°至南纬50°区域内使用，北半球的夏季时在北纬42°至北纬50°区域内使用)；
图13为V型支架底座与II型转接支架的装配图(北半球的夏季时在南纬50°至南纬90°区域内使用，北半球的冬季时在北纬50°至北纬90°区域内使用)；
图14为V型支架底座与II型转接支架的装配图(北半球的冬季时在南纬50°至南纬90°区域内使用，北半球的夏季时在北纬50°至北纬90°区域内使用)；
图中，1—I型支架底座，2—II型支架底座，3—III型支架底座，4—IV型支架底座，5—V型支架底座，6—I型转接支架，7—II型转接支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～14所示，一种太阳能利用设备的积木式通用承载基座，包括支架底座组件和转接支架组件；所述支架底座组件与转接支架组件进行组合安装，支架底座组件通过法兰构件和螺栓与转接支架组件进行连接，太阳能利用设备通过法兰构件和螺栓与转接支架组件进行连接；所述支架底座组件分为I型支架底座1、II型支架底座2、III型支架底座3、IV型支架底座4及V型支架底座5；所述转接支架组件分为I型转接支架6及II型转接支架7；所述I型支架底座1的主体结构支柱与地面之间呈90°夹角；所述II型支架底座2的主体结构支柱与地面之间呈60°夹角；所述III型支架底座3的主体结构支柱与地面之间呈52°夹角；所述IV型支架底座4的主体结构支柱与地面之间呈48°夹角；所述V型支架底座5的主体结构支柱与地面之间呈40°夹角；所述I型转接支架6的主体结构支柱采用直杆形式；所述II型转接支架7的主体结构支柱采用V杆形式，且V杆夹角为170°。
在南纬30°至北纬30°区域内，选用所述I型支架底座1；在北半球的春季和夏季时，且在赤道0°至南纬30°区域内，由所述I型支架底座1与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的秋季和冬季时，且在赤道0°至南纬30°区域内，由所述I型支架底座1与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的春季和夏季时，且在赤道0°至北纬30°区域内，由所述I型支架底座1与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的秋季和冬季时，且在赤道0°至北纬30°区域内，由所述I型支架底座1与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方。
在南纬30°至南纬38°区域及北纬30°至北纬38°区域内，选用所述II型支架底座2；在北半球的春季和秋季时，且在南纬30°至南纬38°区域内，所述II型支架底座2的主体结构支柱朝向北方，由II型支架底座2与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的夏季时，且在南纬30°至南纬38°区域内，所述II型支架底座2的主体结构支柱朝向北方，由II型支架底座2与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在南纬30°至南纬38°区域内，所述II型支架底座2的主体结构支柱朝向北方，由II型支架底座2与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方；在北半球的春季和秋季时，且在北纬30°至北纬38°区域内，所述II型支架底座2的主体结构支柱朝向南方，由II型支架底座2与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的夏季时，且在北纬30°至北纬38°区域内，所述II型支架底座2的主体结构支柱朝向南方，由II型支架底座2与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在北纬30°至北纬38°区域内，所述II型支架底座2的主体结构支柱朝向南方，由II型支架底座2与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方。
在南纬38°至南纬42°区域及北纬38°至北纬42°区域内，选用所述III型支架底座3；在北半球的春季和秋季时，且在南纬38°至南纬42°区域内，所述III型支架底座3的主体结构支柱朝向北方，由III型支架底座3与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的夏季时，且在南纬38°至南纬42°区域内，所述III型支架底座3的主体结构支柱朝向北方，由III型支架底座3与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在南纬38°至南纬42°区域内，所述III型支架底座3的主体结构支柱朝向北方，由III型支架底座3与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方；在北半球的春季和秋季时，且在北纬38°至北纬42°区域内，所述III型支架底座3的主体结构支柱朝向南方，由III型支架底座3与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的夏季时，且在北纬38°至北纬42°区域内，所述III型支架底座3的主体结构支柱朝向南方，由III型支架底座3与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在北纬38°至北纬42°区域内，所述III型支架底座3的主体结构支柱朝向南方，由III型支架底座3与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方。
在南纬42°至南纬50°区域及北纬42°至北纬50°区域内，选用所述IV型支架底座4；在北半球的春季和秋季时，且在南纬42°至南纬50°区域内，所述IV型支架底座4的主体结构支柱朝向北方，由IV型支架底座4与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的夏季时，且在南纬42°至南纬50°区域内，所述IV型支架底座4的主体结构支柱朝向北方，由IV型支架底座4与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在南纬42°至南纬50°区域内，所述IV型支架底座4的主体结构支柱朝向北方，由IV型支架底座4与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方；在北半球的春季和秋季时，且在北纬42°至北纬50°区域内，所述IV型支架底座4的主体结构支柱朝向南方，由IV型支架底座4与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的夏季时，且在北纬42°至北纬50°区域内，所述IV型支架底座4的主体结构支柱朝向南方，由IV型支架底座4与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在北纬42°至北纬50°区域内，所述IV型支架底座4的主体结构支柱朝向南方，由IV型支架底座4与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方。
在南纬50°至南纬90°区域及北纬50°至北纬90°区域内，选用所述V型支架底座5；在北半球的春季和秋季时，且在南纬50°至南纬90°区域内，所述V型支架底座5的主体结构支柱朝向北方，由V型支架底座5与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的夏季时，且在南纬50°至南纬90°区域内，所述V型支架底座5的主体结构支柱朝向北方，由V型支架底座5与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在南纬50°至南纬90°区域内，所述V型支架底座5的主体结构支柱朝向北方，由V型支架底座5与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方；在北半球的春季和秋季时，且在北纬50°至北纬90°区域内，所述V型支架底座5的主体结构支柱朝向南方，由V型支架底座5与I型转接支架6进行组合安装；在北半球的夏季时，且在北纬50°至北纬90°区域内，所述V型支架底座5的主体结构支柱朝向南方，由V型支架底座5与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在北纬50°至北纬90°区域内，所述V型支架底座5的主体结构支柱朝向南方，由V型支架底座5与II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方。
上文中提及的春季、夏季、秋季和冬季均采用天文划分法，即将太阳直射点由赤道移动到北回归线的时间段记为春季，将太阳直射点由北回归线移动到赤道的时间段记为夏季，将太阳直射点由赤道移动到南回归线的时间段记为秋季，将太阳直射点由南回归线移动到赤道的时间段记为冬季。
以北半球为例，在春季和秋季时，无论选用II型支架底座2、III型支架底座3、IV型支架底座4及V型支架底座5的任何一种时，当其与I型转接支架6进行组合安装后，I型转接支架6相对于地面的倾角与支架底座的主体结构支柱相对于地面的倾角相同，当处于夏季时，更换为II型转接支架7进行组合安装，且II型转接支架7的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方，此时太阳能利用设备相对于地面的安装倾角相当于增加了10°；反之，在处于冬季时，太阳能利用设备相对于地面的安装倾角相当于减小了10°，这种安装倾角的改变直接好处就是可以提高太阳能利用设备的太阳能利用率，与采用了定日追踪机构的太阳能利用设备相比，其太阳能利用率可以达到后者的75％～80％，而且不用增加制造成本。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种太阳能利用设备的积木式通用承载基座，其特征在于：包括支架底座组件和转接支架组件；所述支架底座组件与转接支架组件进行组合安装，支架底座组件通过法兰构件和螺栓与转接支架组件进行连接，太阳能利用设备通过法兰构件和螺栓与转接支架组件进行连接；所述支架底座组件分为I型支架底座、II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座及V型支架底座；所述转接支架组件分为I型转接支架及II型转接支架；所述I型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈90°夹角；所述II型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈60°夹角；所述III型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈52°夹角；所述IV型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈48°夹角；所述V型支架底座的主体结构支柱与地面之间呈40°夹角；所述I型转接支架的主体结构支柱采用直杆形式；所述II型转接支架的主体结构支柱采用V杆形式，且V杆夹角为170°；
在南纬30°至北纬30°区域内，选用所述I型支架底座；在南纬30°至南纬38°区域及北纬30°至北纬38°区域内，选用所述II型支架底座；在南纬38°至南纬42°区域及北纬38°至北纬42°区域内，选用所述III型支架底座；在南纬42°至南纬50°区域及北纬42°至北纬50°区域内，选用所述IV型支架底座；在南纬50°至南纬90°区域及北纬50°至北纬90°区域内，选用所述V型支架底座；
在北半球的春季和夏季时，且在赤道0°至南纬30°区域内，由所述I型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的秋季和冬季时，且在赤道0°至南纬30°区域内，由所述I型支架底座与I型转接支架进行组合安装；在北半球的春季和夏季时，且在赤道0°至北纬30°区域内，由所述I型支架底座1与I型转接支架进行组合安装；在北半球的秋季和冬季时，且在赤道0°至北纬30°区域内，由所述I型支架底座1与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方；
在北半球的春季和秋季时，且在南纬30°至南纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向北方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与I型转接支架进行组合安装；在北半球的夏季时，且在南纬30°至南纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向北方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在南纬30°至南纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向北方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方；
在北半球的春季和秋季时，且在北纬30°至北纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向南方，由II型支架底座与I型转接支架进行组合安装；在北半球的夏季时，且在北纬30°至北纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向南方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向南方；在北半球的冬季时，且在北纬30°至北纬90°区域内，所述II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座的主体结构支柱朝向南方，由II型支架底座、III型支架底座、IV型支架底座或V型支架底座与II型转接支架进行组合安装，且II型转接支架的主体结构支柱的V杆尖端朝向北方。
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