CN201087807Y - 绿色能源生活机 - Google Patents

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Abstract

绿色能源生活机，尤其涉及一种开发利用可再生洁净能源的绿色能源生活机。包括能源收集系统与基座、热能储存系统与输出、电能储存与转换系统；所述能源收集系统与基座包括在前支架、后支架上安装光热能收集箱，逐日系统驱动马达，太阳轨迹校正马达等；所述光热能收集箱包括箱状的外壳，在其顶面安装菲涅耳放大镜，在箱内的底壁安装太阳能芯片组及铝热交换器与水管；热能储存系统与输出包括总进水管、水过滤器、送水马达、热水储存槽，再加热器，在热水储存槽的输入端连接水温感应器，并与送水马达具有水温讯息连接；所述电能储存与转换系统包括基座、电池储能组、变频器。具有突出优点：将光能与风能结合；光能、热能利用效率高；采用完备的储能措施。

Description

绿色能源生活机
技术领域
本实用新型涉及日用生活机具，尤其涉及一种开发利用可再生洁净能源的绿色能源生活机。
背景技术
在全球气候日渐暖化，不可再生能源面临枯竭的严峻形势下，必须减少废气排放，减低空气污染，降低对大自然环境的破坏。
提高能源利用率，增加对可再生洁净能源的开发，已成为当今人类如何维持永续发展最重要的课题之一。
因此，必须加强对可再生洁净能源的设备的设计与开发，使可再生洁净能源的广泛利用成为现实。
实用新型内容
本实用新型旨在针对上述人类可持续发展所需，推出一种利用可再生洁净能源的新设备-绿色能源生活机。
本实用新型绿色能源生活机是利用光能、风能之互补性来撷取大自然赋予人类之可再生资源，高效率的利用，生成电能及热能。
再利用转换器将电能转换为交流家用电源；利用热交换器，将热能转变为热水以供应家庭沐浴取暖之用。
更具体地讲，本实用新型有以下三方面的目的，即本实用新型要具备以下三方面的主要特点：
①、将光能与风能结合，以适应各种天气，达到风光互补效应。
②、利用聚光效应取得大量的紫外线供应太阳能板，并生成电能，取得大量的红外线，供应热交换器以生成大量的热水。既散热又提高太阳能板的效率。(因对太阳能板而言，温度越高效率越低，经试验，每升高1℃，太阳能板总效率降低0.5％)，并热水储存于热水箱中，以供夜间使用。
③、将太阳能板所取得之电能储存于电池组，经变频器供应家庭轻电力设备(如照明)，并以开关作自动切换：若电池组能量充足，则家用供电自动切换为太阳能供电；若电池组剩下1/2储电量，则再转换为市电供电；若遇夜间热水不足，或温度过低，则电池组之电能可供应再加热系统，以提升热水温度。
故上述“电池组”可当成家庭用UPS系统(不断电系统)，若遇停电限电则可发挥救急系统的作用。
本实用新型绿色能源生活机这样实现。
构造本实用新型绿色能源生活机，其结构中包括能源收集系统与基座、热能储存系统与输出、电能储存与转换系统。
所述能源收集系统与基座包括前支架、后支架。在前支架、后支架上通过万向轴承安装光热能收集箱，所述前支架或/和后支架安装逐日系统驱动马达及太阳轨迹校正马达。所述光热能收集箱的上顶面四周缘分别安装逐日左侦测装置、逐日右侦测装置、校正前侦测装置、校正后侦测装置，还包括外加风力发电辅助架。
所述光热能收集箱包括由热绝缘材料制作的箱状的外壳，在箱状外壳的顶面安装菲涅耳放大镜；在箱状外壳的箱内的底壁设置铝热交换器，铝热交换器内有水管连接管，铝热交换器还分别连通进水管、出水管，且其进水管连通热能存储系统与输出之送水马达的输出端，出水管连通热能存储系统与输出之热水储存槽；及安装在铝热交换器上的太阳能芯片组，并将太阳能芯片组安装于菲涅耳放大镜的被设计的聚焦倍率上，太阳能芯片组将太阳能转换成电能，太阳能芯片组的输出端与电池储能组的输入端电连接。
热能储存系统与输出包括总进水管与水过滤器连通，水过滤器的输出端与送水马达的输入端连通，送水马达的输出端与上述铝热交换器的进水管连通，上述铝热交换器的出水管与热水储存槽连通，铝热交换器与热水储存槽之间连接水温感应器，水温感应器与送水马达具有水温讯息连接，以控制送水马达的停、转。热水储存槽还与再加热器连通，再加热器的输出端与用水管连通。
所述电能储存与转换系统包括基座、电池储能组、变频器。所述电池储能组、变频器安装在基座上，电池储能组的输入端与太阳能芯片组的输出端电连接，变频器与电池储能组的输出端电连接，变频器将DC(直流)电压转换成AC(交流)电压。
本实用新型具有突出优点：其一，将光能与风能结合，通过风、光互补以适应各种天气；其二，利用聚光效应取得大量的紫外线供应太阳能板，并生成电能，取得大量的红外线，供应热交换器以生成大量的热水，光能、热能利用效率高；其三，采用完备的储能措施，如将热交换器取得之热能以热水的型态存储于热水槽中，，以供夜间使用，又如将太阳能板经转换之电能储存于电池组等。
附图说明
图1为本实用新型能源收集系统与基座结构示意图；
图2为光热能收集箱结构示意图；
图3为电能储存与转换系统结构图；
图4为热能储存系统与输出结构示意图；
图5为本实用新型结构方块图。
图中：
1、前支架，2、后支架，3、万向轴承，4、追日系统驱动马达，5、太阳轨迹校正马达，6、光热能收集箱，7、追日左侦测装置，8、追日右侦测装置，9、校正前侦测装置，10、校正后侦测装置，11、外加风力发电辅助架；
21、菲涅耳放大镜，22、外壳，24、太阳能芯片组，25、进水管，26、铝热交换器，27、出水管，28、水管连接管；
31、基座，32、电池储能组，33、变频器；
41、总进水管，42、水过滤器，43、送水马达，46、热水储存槽，47、再加热器，48、水温感应器，49、用水管。
具体实施方式
下面，结合附图进一步介绍本实用新型的具体实施方式，并对本实用新型的工作原理加以说明。
图1、图5所示，构造本实用新型绿色能源生活机，其结构中包括能源收集系统与基座、热能储存系统与输出、电能储存与转换系统。
所述能源收集系统与基座包括前支架1、后支架2，在前支架1、后支架2上通过万向轴承3安装光热能收集箱6，所述前支架1或/和后支架2安装逐日系统驱动马达4及太阳轨迹校正马达5，所述光热能收集箱6的上顶面四周缘分别安装逐日左侦测装置7、逐日右侦测装置8、校正前侦测装置9、校正后侦测装置10，还包括外加风力发电辅助架11。
如图2所示，所述光热能收集箱6包括由热绝缘材料制作的箱状的外壳22，在箱状外壳22的顶面安装菲涅耳放大镜21；在箱状外壳22的箱内的底壁设置铝热交换器26，铝热交换器26内有水管连接管28，铝热交换器26还分别连通进水管25、出水管27，且其进水管25连通热能存储系统与输出之送水马达43的输出端，出水管27连通热能存储系统与输出之热水储存槽46；及安装在铝热交换器26上的太阳能芯片组24，并将太阳能芯片组24安装于菲涅耳放大镜21的被设计的聚焦倍率上，太阳能芯片组24将太阳能转换成电能，太阳能芯片组24的输出端与电池储能组32的输入端电连接。
如图3所示，所述电能储存与转换系统包括基座31、电池储能组32、变频器33。所述电池储能组32、变频器33安装在基座31上，电池储能组32的输入端与太阳能芯片组24的输出端电连接，变频器33与电池储能组32的输出端电连接，变频器33将DC电压转换成110V/60HZ、或220V/50HZ、或240V/50HZ的AC电压。
如图4所示，热能储存系统与输出包括总进水管41与水过滤器42连通，水过滤器42的输出端与送水马达43的输入端连通，送水马达43的输出端与上述铝热交换器26的进水管连通，上述铝热交换器26的出水管27与热水储存槽46连通，铝热交换器26与热水储存槽46之间连接水温感应器48，水温感应器48与送水马达43具有水温讯息连接，以控制送水马达43的停、转。热水储存槽46还与再加热器47连通，再加热器47的输出端与用水管49连通。
本实用新型变频器33的输出端连接配电箱，其配电箱的输入端还与市电电源连接。
本实用新型的电池储能组32的输出端还电连接直流分电盘，以输出直流电。
本实用新型的工作原理介绍如下：
①、如图2，本实用新型利用菲涅耳放大镜(Fresnel Lens)21制成光热收集箱6，由于本实用新型必须暴露在户外阳光充足之下，压克力材质的菲涅耳放大镜会因高温变形而无法使用。故本实用新型设计的菲涅耳放大镜为压克力胶合玻璃的复合材质，来达到高温下不变形的状态。本实用新型利用菲涅耳放大镜(Fresnel Lens)21作N倍阳光放大聚光投射于太阳能芯片组24，
将得到：N×EP×0.9之电能，
并得到：N×Hp×0.9之热能。
注：EP为一个全太阳所得之电能，Hp为为一个全太阳所得之热能，0.9为常数(光损失)。
依实验，热、电转换得Hp≥4EP
故聚光后所得之总功率＝(N×5EP×0.9)Watts
而热能方面籍由出水管27散热引出，藉由水温感应器48设定温度，若水温到达设定值则启动进水马达43，将热水压缩至热水槽46储存，此同时在太阳能芯片组24之电流输出至电池储能组32储存。
②、为达成此高效率之运作，必需将菲涅耳放大镜21正对太阳，为完成此工作，遂以追日左侦测装置7、追日右侦测装置8为侦测器，利用光度感测来完成。当正对太阳时SR＝SL，则追日系统驱动马达4停止；当SR＞SL，则则追日系统驱动马达4需向R方转动，以驱使SR＝SL；当SR＜SL，则追日系统驱动马达4需向L方转动，以驱使SR＝SL，达到正对太阳之目的。如此即可在一天之中从AM-08时至PM-05时，皆可运作正对太阳。
③、又一年四季太阳之直射地球之南、北半球差异，遂以校正前侦测装置9、校正后侦测装置10为侦测器，当正对太阳时SF＝SB，太阳轨迹校正马达5停止；当SF＞SB，则太阳轨迹校正马达5动作，光热能收集箱6往前倾，以使SF＝SB，太阳轨迹校正马达5停止；当SF＜SB，则太阳轨迹校正马达5动作，电热收集箱6往后倾以使SF＝SB，太阳轨迹校正马达5停止。
④、为解决连续阴雨天时无法收集光能，遂以外加风力发电辅助架11，将外加辅助风力发电机与太阳能系统并联输入运转，在有风力之时可作为24小时运转，以弭补光能不足。
⑤、电能输出
Figure Y20072012176100111
当电池储能组32电能充满，则由直流分电盘输出直流。以+-电流型式输出。再籍由变频器33转换为各种电压型式如：100V、50Hz，110V、60Hz，220V、50/60Hz，240V 50/60Hz输出至家用分电盘，取代市电供应，直到电池储能组32剩余1/2能量，即停止变频器33运作，再自动转换为市电供应。如此可节约电费，又可作为家用不停电系统供电，以防停电限电。
⑥、热能输出
将水引至总进水管41，再籍由过滤器42，去除杂质。经由送水马达43送到四组铝热交换器26作加热，并由水温感应器48设定所需水温之温度。
当水温到达额定值即启动送水马达43，将水压缩到热水储存槽46中；若水温降低至水温感应器48设定，此时送水马达43即停止运作。
为防止冬天或夜间水温过低，遂以再加热器47的内置直流电热管进行低压加热，其安全性高，不漏电，可供夜间及冬天水温过低之时采用。

Claims (8)

1.绿色能源生活机，其特征在于：结构中包括能源收集系统与基座、热能储存系统与输出、电能储存与转换系统。
2.根据权利要求1所述的绿色能源生活机，其特征在于：所述能源收集系统与基座包括前支架(1)、后支架(2)，在前支架(1)、后支架(2)上通过万向轴承(3)安装光热能收集箱(6)，所述前支架(1)或/和后支架(2)安装逐日系统驱动马达(4)及太阳轨迹校正马达(5)，所述光热能收集箱(6)的上顶面四周缘分别安装逐日左侦测装置(7)、逐日右侦测装置(8)、校正前侦测装置(9)、校正后侦测装置(10)，还包括外加风力发电辅助架(11)。
3.根据权利要求2所述的绿色能源生活机，其特征在于：所述光热能收集箱(6)包括由热绝缘材料制作的箱状的外壳(22)，在箱状外壳(22)的顶面安装菲涅耳放大镜(21)；在箱状外壳(22)的箱内的底壁设置铝热交换器26，铝热交换器(26)内有水管连接管(28)，铝热交换器(26)还分别连通进水管(25)、出水管(27)，且其进水管(25)连通热能存储系统与输出之送水马达(43)的输出端，出水管(27)连通热能存储系统与输出之热水储存槽(46)；及安装在铝热交换器(26)上的太阳能芯片组(24)，并将太阳能芯片组(24)安装于菲涅耳放大镜(21)的被设计的聚焦倍率上，将太阳能转换成电能的太阳能芯片组(24)的输出端与电池储能组(32)的输入端电连接。
4.根据权利要求1所述的绿色能源生活机，其特征在于：所述电能储存与转换系统包括基座(31)、电池储能组(32)、变频器(33)；所述电池储能组(32)、将电池储能组(32)的直流转换成交流输出的变频器(33)安装在基座(31)上，电池储能组(32)的输入端与太阳能芯片组(24)的输出端电连接，变频器(33)与电池储能组(32)的输出端电连接。
5.根据权利要求1所述的绿色能源生活机，其特征在于：热能储存系统与输出包括总进水管(41)与水过滤器(42)连通，水过滤器(42)的输出端与送水马达(43)的输入端连通，送水马达(43)的输出端与上述铝热交换器(26)的进水管连通，上述铝热交换器(26)的出水管(27)与热水储存槽(46)连通，铝热交换器(26)与热水储存槽(46)之间连接水温感应器(48)，水温感应器(48)与送水马达(43)具有水温讯息连接，以控制送水马达(43)的停、转；热水储存槽(46)还与再加热器(47)连通，再加热器(47)的输出端与用水管(49)连通。
6.根据权利要求4所述的绿色能源生活机，其特征在于：变频器(33)的输出端连接配电箱，其配电箱的输入端还与市电电源连接。
7.根据权利要求4所述的绿色能源生活机，其特征在于：电池储能组(32)的输出端还电连接以输出直流电的直流分电盘。
8.根据权利要求3所述的绿色能源生活机，其特征在于：光热收集箱(6)中安装的菲涅耳放大镜(21)为长期工作在高温环境下耐变形的压克力胶合玻璃复合材质菲涅耳放大镜(21)的结构。
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