CN202004006U - 低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可控制方位角方向上自动跟踪太阳光线入射角度、并能以最大限度地高效吸收太阳能的机电一体化装置。低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统采用水管对聚光的光伏组件进行冷却，冷却水在冷却管道中冷却预加热后送输入到正面的分体式太阳能集热器，使其高效制热后传输至水箱。本实用新型的跟踪系统具有结构简单、机械强度好、运行可靠、安装方便、系统适用范围广、阳光辐射能利用效率高，是一个从跟踪系统到远程监控、从屋顶到地面的完整的新型机电系统，在整合解决太阳能集热器系统方面，具有很好的光伏产业应用前景和全领域的应用空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种既可作为太阳能集热器高效集热装置，又可同时实现在单轴自动跟踪太阳光线入射角度时最大限度地吸收低倍聚光太阳光照的机电一体化发电装置。
背景技术
随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们在追求更加舒适的居住环境的同时，也在消耗着越来越多的能源。据报道，在发达国家，建筑能耗约占总能耗的40％，在我国，这一比例为25％左右，居各种能耗首位，其中50％以上消耗在冬季采暖和夏季制冷空调上。随着世界范围内能源供应紧张状况日益加剧，能源将成为制约各国经济的主要因素。为此，我国提出了社会经济和能源可持续发展的战略，建设节约型社会，在实现国民经济快速发展的同时努力降低单位GDP的能源消耗。而建筑行业作为耗能大户，节能潜力巨大，大力发展和推广外墙保温、太阳能光热和光电、地源热泵、热管和相变蓄热材料等新型建筑节能技术，在不断提高人们居住环境舒适度的同时，降低建筑耗能总量，有效缓解能源的供需矛盾，既具有实际经济意义，又具有重要的社会意义和环保价值。
光热一体式太阳能集热器，是将太阳能光伏发电与光热集于一体，在没有外来供电和光照强度较弱的情况下，同样能够进行使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种单轴跟踪系统，使得低倍聚光光伏组件与太阳能集热器能有效地集合为一体。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统, 包括支架系统、低倍聚光结构、集热系统和旋转方位角调整装置，低倍聚光结构由反光平台、光伏组件组成，集热系统包括冷却管道和太阳能集热管，冷却管道安装在光伏组件的背面，太阳能集热管安装在光伏组件的正面上，所述冷却管道与所述太阳能集热管的进水口连接。
本发明的系统通过特殊角度的反光镀膜玻璃，实现反射阳光达到低倍聚光的目的，更加有效地增加了光伏能量密度，减少了光伏组件的数量，同时极大的降低结构成本；光伏组件背面的管路设计，为低倍聚光的组件进行散热，同时可以起到为太阳能集热器加热前的预热作用；系统采用强制流动控制，并且使用单向阀控制，让散热管道始终处于相对低温状态，同时极大地增加了热转换效率；整个系统通过双向GSM短信方式或者以太网进行通信，不仅可远程监控其相关运行状态的数据，而且同时还可进行远程调整和控制其运行状态。
附图说明
图1是本发明跟踪系统的结构示意图。
图2是本发明旋转平台方位角调整装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示的低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统，低倍聚光结构由反光平台2-1、光伏组件平台2-2组成；集热系统由光伏组件平台2-2、冷却管道2-3和太阳能集热管2-4组成；光伏组件的背面设计冷却管道2-3，冷却管道2-3首先对低倍聚光组件进行散热，同时对管道中的水进行预热，然后通过单向阀进入太阳能集热器，当达到预定温度后，导入到热水水箱中。系统采用强制流动控制，对太阳能集热管2-4的水温进行监测，达到预定温度后采用强制流动，同时太阳能集热器的进水口与光伏组件的散热管道使用单向阀控制，始终让散热管道处于相对低温状态，同时极大的增加了热转换效率。
在系统的支架结构中，支架的低端部阵列设置反光平台2-1，支架的高端部设置阵列光伏组件，同时在光伏组件的正面上放置太阳能集热管2-4，整个支架系统由前支撑架1-1、后支撑架1-2与圆管支撑架1-3组成，同时在支架系统上阵列设置有旋转平台2，旋转平台2末端设置有驱动旋转平台2作左右偏转调节的旋转平台方位角调整装置。
如图2所示，旋转方位角调整装置由旋转平台2、后支撑架1-2和工业直线推杆3组成，工业直线推杆3的一端与旋转平台2连接，工业直线推杆3的另一端与后支撑架1-2连接。在方位角的跟踪方面，采用电机驱动工业直线推杆3线性运动，通过驱动工业直线推杆3展开和收缩带动旋转平台2翻转，以实现光伏组件安装平面在东西方向上的跟踪，其运动控制采用高精度的传感器和高精密反馈式工业推杆作为执行单元的反馈以控制其跟踪角度。工业推杆采用高精度线性电压输出，使执行单元实现了高精度的角度跟踪，可确保整套系统的稳定运转，从而使得整套系统长期运行的可靠性更高。
本发明系统的机械结构简单新颖、强度高，可承受很大的动载荷，可适应大部分屋顶的安装使用环境。其基本结构参数为：南北距离5.6m，东西距离4.2m，方位角跟踪角度范围为±60°，可承受最大风速为145km/h，单个最大功率为1.6kw；所采用的光伏组件安装平面可以安装目前光伏厂家生产的大多数组件（简单的改造），其安装底座无需预置平台，可直接与房屋框架连接安装，制造装配容易、安装维修方便，组件灵活度大，整套系统的性价比更高；采用基于双向GSM短信的方式或者以太网实现监测，不仅具有广泛的适应性，可快速实现超远距离的监测功能，而且还实现了远程控制功能，可随时调整其运行状态。
Claims (5)
1. 低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统, 包括支架系统、低倍聚光结构、集热系统和旋转方位角调整装置，低倍聚光结构由反光平台（2-1）、光伏组件（2-2）组成，集热系统包括冷却管道（2-3）和太阳能集热管（2-4），其特征在于，冷却管道（2-3）安装在光伏组件（2-2）的背面，太阳能集热管（2-4）安装在光伏组件（2-2）的正面上，所述冷却管道（2-3）与所述太阳能集热管（2-4）的进水口连接。
2.根据权利要求1所述的低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统，其特征在于：所述支架系统由前支撑架（1-1）、后支撑架（1-2）和圆管支撑架（1-3）组成，所述后支撑架（1-2）高于前支撑架（1-1），所述圆管支撑架（1-3）连接前支撑架（1-1）和后支撑架（1-2）。
3.根据权利要求2所述的低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统，其特征在于：所述支架系统上设置有旋转平台（2），所述旋转方位角调整装置位于旋转平台（2）的末端，并由旋转平台（2）、后支撑架（1-2）和工业直线推杆（3）组成，工业直线推杆（3）的一端与所述旋转平台（2）连接，另一端与所述后支撑架（1-2）连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统，其特征在于：所述冷却管道（2-3）与太阳能集热管（2-4）的连接采用单向阀控制。
5.根据权利要求4所述的低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统，其特征在于：所述跟踪系统采用基于双向GSM短信的方式或者以太网实现监测。
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