CN116007204A - 一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风能、太阳能多种能源联合的一体化装置，解决能源利用不充分及能源综合利用系统占用空间大的问题，揭示了一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置，其包括：太阳能热水器、垂直轴风力机组、跟踪调节单元。该装置的风力发电机是水平安装的垂直轴风力机，其风轮里面安置有太阳能热水器的热水箱，通过跟踪调节单元改变集热器的倾斜角度和方位，调整装置进行对光或者迎风的效果。该装置既有太阳能热水器的功用，又有风力发电机的功能，可实现风能发电和太阳能光热利用，最大可能地充分利用能源，整个系统占用空间小。
Description
技术领域
本发明涉及风能、太阳能多种能源联合的一体化装置，尤其涉及内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置。
背景技术
太阳能热水器通过集热器收集太阳辐射能，转化为居民生活需要的热能，具有节能环保、经济实惠等优点，但太阳能热水器在连续阴雨雪雾等缺少光照的天气中，或在冬日阳光产热量较低的情况下，不能提供足够的热能。自然界中阴雨天、夜间和冬季的风较大，若将此时的风能采集，尤其是城市风的利用转化成热能或电能，即可产生更多可利用的能量。
现有太阳能热水器与风能结合的方案主要分为两种，第一种是将风力机放置在太阳能热水器周围，或安装至底座及热水箱上，利用风力机产生的电加热水，但此方案占用较大空间，且风力机性能容易受到环境因素的影响。第二种是利用风力机底部的风力制热器摩擦产热，通过传热器导热给热水箱，或直接将风力致热器插入热水箱中将水加热，但此方案在光照充足和水温已达到需求情况下，不能合理利用富余电能，造成能源浪费。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置，以解决上述太阳能热水器产能受天气变化以及夜晚光能较弱导致太阳能综合利用率低，而此时风能较强却未利用的状况，还可解决上述热水器与风能结合系统中占用空间大的问题，该装置可提供风电能和水热能，最大可能地充分利用能源。
为实现上述发明目的，本发明采用了一种风电与光热联合利用的技术方案：一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置，其包括：太阳能热水器、垂直轴风力机组、跟踪调节单元。所述太阳能热水器包括集热器、热水箱、冷水管、热水管及汇流箱，用于将太阳能转换成水热能；所述垂直轴风力机组包括垂直轴风力机、发电机和风轮，用于将风能转换成电能；所述跟踪调节单元包括支架、推杆、导轨滑块组及水平面转向器，支架连接太阳能热水器与垂直轴风力机组，推杆安装在集热器下方，导轨滑块组安装在集热器底部汇流箱下方，推杆及导轨滑块组用于改变集热器倾斜角度与位置，水平面转向器用于改变装置的朝向，通过控制装置的方位、角度与位置，可改变对光角度与集热器接受的太阳能辐射总量，还可改变集热器对垂直轴风力机产生的聚风导流作用，并配合导流弯板，增强侧向导流聚风效果，进而提高太阳能与风能的利用的方法。
此外，本发明还提供如下技术方案：
所述垂直轴风力机水平安装，所述风轮里面包含太阳能热水器的热水箱，风轮中心与热水箱中心同轴，发电机安放在热水箱的一侧，通过水平安装的垂直轴风力机利用风能进行发电。
所述热水箱安装在水平放置的垂直轴风力机风轮里面。
所述集热器可采用真空管集热器或者平板式集热器，以及可实现侧向导流聚风效果的平板和弧板类型，所述集热器的顶部汇流箱上安装有导流弯板，通过跟踪调节单元改变装置的倾角与底部位置，使得集热器吸收太阳能进行集热。
所述的导流弯板安装在顶部汇流箱上，用于增强所述集热器对风的导流作用。
相比于现有技术，本发明的优势在于：
1. 本发明实现光热利用与风能利用一体化，并非简单地将风力机放置在太阳能热水器周围，而是将热水箱置于水平放置的垂直轴风力机的风轮里面，将两种能源利用装置结合在一起，减少占用空间，节约材料。
2. 本发明可根据天气情况与昼夜变化等因素，按生产需求调节装置的主要能源利用方式，系统多能互补，提高总产能量。
3. 本发明可利用推杆改变太阳能集热器的倾斜角度，利用导轨滑块组改变太阳能集热器的位置，使太阳能集热器不仅最大化进行太阳能集热，而且实现对垂直轴风力机产生侧向导流聚风的作用，并使用导流弯板增强集热器的导流效果；搭配水平面转向器，实现三维跟踪功能，加强装置的太阳能跟踪及垂直轴风力机的迎风效果，提高能源的综合利用。
4. 本发明所采用的太阳能集热器种类及大小，可根据实际情况进行确定和选择，适用范围广。
附图说明
图1是本发明的内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置的结构示意图。
图2是图1中的热水箱和垂直轴风力机的风轮及发电机的示意图。
图3是本发明内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置的侧视图。
图4是本发明的内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置的导轨滑块组结构示意图。
图中各标号说明：11-集热器，12-热水箱，13-冷水管，14-热水管，15-冷水出口，16-热水入口，17-底部汇流箱，18-顶部汇流箱，21-风轮，22-发电机，3-支架，4-推杆，5-导流弯板，61-滑块，62-导轨，63-电机，64-铰链孔，65-限位板。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
参照图1，一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置主要包括太阳能热水器、垂直轴风力机组、支架3、推杆4（图1中未显示）、导流弯板5和导轨滑块组（图1中未显示）。其中，太阳能热水器包括集热器11、热水箱12、冷水管13、热水管14、冷水出口15、热水入口16、底部汇流箱17及顶部汇流箱18。由图1可看出，本实施例中，集热器11安装在支架3上，用于收集太阳能，将太阳能转化为热能，加热冷水；热水箱12安装在支架3顶部，用于储存热水并保温；热水箱12一侧端面设有冷水出口15，通过冷水管13与集热器11的底部汇流箱17连接；热水箱12另一侧端面设有热水入口16，通过热水管14与集热器11的顶部汇流箱18连接，用于冷水及热水在太阳能热水器内的循环。
结合图2，垂直轴风力机组包括风轮21和发电机22。风轮21里面包含热水箱12，用于收集风能，并将风能转化为机械能；由图2可看出，本实施例中，发电机22安装在热水箱一侧，用于将机械能转化为电能。
参照图3，支架3用于固定太阳能热水器和垂直轴风力机组。本实施例中，推杆4安装在集热器11下方，用于改变集热器11的倾斜角度，给水平放置的垂直轴风力机组的风轮21进行导流聚风；导流弯板5安装在顶部汇流箱18上，用于增强风轮21的侧向导流聚风效果。
如图4所示，本实施例中，导轨滑块组安装在底部汇流箱上，包括滑块61，导轨62，电机63，铰链孔64，限位板65，用于改变集热器11的位置。参照图4，滑块61置于导轨62中，通过电机63控制滑块61的移动距离，铰链孔64与集热器底部汇流箱17连接，滑块61滑动即可带动集热器位置移动，限位板65安装在导轨62一侧用于防止滑块61脱位。
本发明提供的一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置，在太阳能光辐射作用下，太阳能热水器内的冷水，经过集热器11吸收太阳能并转化为水热能，将冷水加热产生热水，由顶部汇流箱18汇集后，通过热水管14及热水入口16存入热水箱12，供用户使用；当有风的情况下，足够的风能带动垂直轴风力机转动，风能转化为机械能，再通过发电机转化为电能。此时，跟踪调节单元根据情况进行跟踪调节，水平面转向器（未画出）可以改变装置的朝向，跟踪光源及风源；推杆4和导轨滑块组可改变集热器11的倾斜角度和位置，恰当位置和倾角的集热器11和导流弯板5可以促进垂直轴风力机对风的导流聚风作用，增强水平放置的垂直轴风力机的侧向聚风效果，提高垂直轴风力机的推动力，增加内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置的产能总量。
特殊工作状态下：当环境产生过高风速情况时，推杆4和导轨滑块组将集热器11抬起，遮挡部分来风，降低进入风轮21的风速，防止垂直轴风力机超速破坏。一般此特殊工况状态很少会发生。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置，其特征在于其包括：太阳能热水器、垂直轴风力机组、跟踪调节单元，其中，
所述太阳能热水器包括集热器、热水箱、冷水管、热水管及汇流箱，用于将太阳能转换成水热能；
所述垂直轴风力机组包括垂直轴风力机、发电机和风轮，用于将风能转换成电能；
所述跟踪调节单元包括支架、推杆、导轨滑块组及水平面转向器，支架连接太阳能热水器与垂直轴风力机组，推杆安装在集热器下方，导轨滑块组安装在集热器底部汇流箱下方，推杆及导轨滑块组用于改变集热器倾斜角度与位置，水平面转向器用于改变装置的朝向。
2.根据权利要求1所述的内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置，其特征在于：所述垂直轴风力机水平安装，所述风轮里面安置太阳能热水器的热水箱，风轮中心与热水箱中心同轴，所述发电机安放在热水箱的一侧。
3.根据权利要求1所述的内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置，其特征在于：所述热水箱安装在水平放置的垂直轴风力机风轮里面。
4.根据权利要求1所述的内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置，其特征在于：所述集热器可采用真空管集热器或者平板式集热器，以及可实现侧向导流聚风效果的平板和弧板类型，所述集热器的顶部汇流箱上安装有导流弯板。
5.根据权利要求4所述的内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置，其特征在于：所述的导流弯板安装在顶部汇流箱上，用于增强所述集热器对风的导流作用。
Priority Applications (1)
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| CN202111230069.XA CN116007204A (zh) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | 一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置 |
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| CN202111230069.XA CN116007204A (zh) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | 一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置 |
Publications (1)
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| CN116007204A true CN116007204A (zh) | 2023-04-25 |
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| CN202111230069.XA Pending CN116007204A (zh) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | 一种内置太阳能热水箱且水平放置的垂直轴风力机装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN116007204A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117703667A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 东北电力大学 | 基于光伏板导流增效的水平垂直轴风力机及控制方法 |
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2021
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117703667A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 东北电力大学 | 基于光伏板导流增效的水平垂直轴风力机及控制方法 |
| CN117703667B (zh) * | 2024-02-06 | 2024-05-07 | 东北电力大学 | 基于光伏板导流增效的水平垂直轴风力机及控制方法 |
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