CN203657244U - 一种太阳能采集装置和自然能高效采集储存应用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能采集装置和自然能高效采集储存应用系统，太阳能采集装置包括固定支架（1）和若干个太阳能采集器（2），固定支架（1）上铰接有随动支架（3），各太阳能采集器（2）分别转动安装在随动支架（3）上。自然能高效采集储存应用系统太阳能采集装置、热能储存应用装置和冷能储存应用装置。太阳能采集装置对太阳能的采集采取随动跟踪方式，可以最大限度的高效采集。自然能高效采集储存应用系统将太阳能等自然能源进行全方位采集、储存和系统应用，可以将太阳能、自然冷能进行采集并利用存储装置对其进行储存，再对其进行应用。

Description

一种太阳能采集装置和自然能高效采集储存应用系统

技术领域

本实用新型涉及能源，具体涉及一种太阳能采集装置和自然能的采集、储存、应用系统。

背景技术

随着社会的发展和人类文明的不断进步，对能源的需求量也在日益增加。由于煤炭、石油和天然气等化石资源都要经过千百万年才能形成，多年以来由于人们对这些资源的大量开采使得这些资源已经日渐紧张。科学家们早已意识到这个问题，也在研究和利用新能源上下足了功夫，但目前还没有研究出任何一种可以替代化石资源的新型人造能源，新能源的探索之路还相当漫长。太阳能做为一种已知的绿色环保能源早已受到人们的重视，现有太阳能采集装置虽然也能够实现太阳能的采集，但一般都是固定安装的，不能跟随太阳的移动实现随动采集，无法实现最大限度的高效采集太阳能。在制冷方面，目前制冷技术都是利用电能将其它能源转化为冷能，制冷的同时，又向大气中释放热能和污染臭氧层的物质。太阳能和自然界四季更替所形成的气候冷热变化都蕴含着自然能源，这些自然能源是取之不尽、用之不竭的，目前虽然有分别应用太阳能、风能的装置，但是还没有可以将这些能源进行综合应用的完整系统，无法对这些自然能源进行全方位的采集、储存和系统应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够跟随太阳的移动实现随动采集的太阳能采集装置和能够将太阳能等自然能源进行全方位采集、储存和系统应用的自然能高效采集储存应用系统。

本实用新型的技术解决方案是：

一种太阳能采集装置，它包括固定支架和若干个太阳能采集器，固定支架上设有上边沿水平方向铰接在固定支架的上边部的随动支架，固定支架前下部的一侧或两侧设有弧形齿条，随动支架的下边部设有与弧形齿条相啮合、以随动支架上方的铰接轴线为圆心带动随动支架随季节变化做俯仰摆动的驱动齿轮一，随动支架上安装有直流减速电机一，驱动齿轮一安装在直流减速电机一的输出轴上，各太阳能采集器分别相平行沿随动支架的上下方向转动安装在随动支架上，随动支架上沿水平方向滑动安装有直齿条，各太阳能采集器上分别设有与直齿条相啮合、带动各太阳能采集器来回翻转的翻转齿轮，随动支架上转动安装有与直齿条相啮合带动直齿条往复滑动的驱动齿轮二，随动支架上安装有直流减速电机二，驱动齿轮二安装在直流减速电机二的输出轴上。

自然能高效采集储存应用系统，它包括上述太阳能采集装置、热能储存应用装置和冷能储存应用装置，热能储存应用装置由储热床、储热沙发、散热空调器、太阳能炒锅、太阳能闷锅和淋浴器组成，太阳能采集装置太阳能采集器的各集热管的上端和下端分别通过热介质管道相并联，储热床、储热沙发、散热空调器、太阳能炒锅、太阳能闷锅和淋浴器分别通过热介质管道和阀门连接在各集热管的上端和下端之间，与各集热管的上端相连的热介质管道上设有导热管道泵，热介质管道和集热管内填充有液体导热介质；冷能储存应用装置由半导体制冷装置、冷能收集器、集冷箱和制冷空调器构成，半导体制冷装置与太阳能采集装置太阳能采集器背面的太阳能电源板通过导线相连接，半导体制冷装置安装在集冷箱内，冷能收集器安装在太阳能采集装置固定支架的背侧通过集冷管道与集冷箱相连通，制冷空调器通过集冷管道、导冷管道泵和阀门与集冷箱相连通，集冷箱腔体、制冷空调器管道和集冷管道内填充有液体导冷介质。

本实用新型的技术效果是：太阳能采集装置对太阳能的采集采取随动跟踪方式，可以最大限度的高效采集，并可以根据太阳光四季照射角度的不同自动调节采集的倾斜角度，适应性更强。自然能高效采集储存应用系统将太阳能等自然能源进行全方位采集、储存和系统应用，可以将太阳能、自然冷能进行采集并利用存储装置对其进行储存，再对其进行应用，可以达到替代化石能源的目标。它节能环保，不会产生污染环境的废弃物和排放物，使用起来更加清洁卫生。它采用更加节能环保的能源应用装置，可以使能源应用更加高效、节约。它结构简单造价低，使用起来经济实惠，一改现有能源领域装置结构复杂繁锁，不便于使用和操作的缺陷，真正做到经济适用。

附图说明  

图1为本实用新型实施例太阳能采集装置立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例太阳能采集器剖面结构图一；

图3为本实用新型实施例太阳能采集器剖面结构图二；

图4为本实用新型实施例日同步太阳能天窗立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例太阳能采集装置控制原理图；

图6为本实用新型实施例自然能高效采集储存应用系统结构示意图；

图7为本实用新型实施例万向逆止阀结构示意图；

图8为本实用新型实施例太阳能炒锅剖视结构示意图；

图9为本实用新型实施例太阳能闷锅剖视结构示意图；

图10为本实用新型实施例遮阳装置结构示意图一；

图11为本实用新型实施例遮阳装置结构示意图二。          

具体实施方式

一种太阳能采集装置，如图1所示，它包括固定支架1和若干个太阳能采集器2，固定支架1上设有上边沿水平方向铰接在固定支架1的上边部的随动支架3，固定支架1前下部的一侧或两侧设有弧形齿条11，随动支架3的下边部设有与弧形齿条11相啮合、以随动支架3上方的铰接轴线为圆心带动随动支架3随季节变化做俯仰摆动的驱动齿轮一31，随动支架3上安装有直流减速电机一32，驱动齿轮一31安装在直流减速电机一32的输出轴上，各太阳能采集器2分别相平行沿随动支架3的上下方向转动安装在随动支架3上，随动支架3上沿水平方向滑动安装有直齿条33，各太阳能采集器2上分别设有与直齿条33相啮合、带动各太阳能采集器2来回翻转的翻转齿轮21，随动支架3上转动安装有与直齿条33相啮合带动直齿条33往复滑动的驱动齿轮二34，随动支架3上安装有直流减速电机二35，驱动齿轮二34安装在直流减速电机二35的输出轴上。

如图2、图3所示，太阳能采集器2由壳体22和集热管23构成，壳体22的本体为大口上设有透明罩的梯形长槽状体，集热管23沿壳体22的长轴方向贯穿壳体22并与壳体22转动配合，壳体22的下端设有转动安装在随动支架3上并转动套装在集热管23外的转轴24，翻转齿轮21设于壳体22的上端部并套装在集热管23的外部与集热管23转动配合。壳体22的大口内设有位于透明罩后部向集热管23聚光的凸透镜25，或壳体22内部设有向集热管23聚光的弧形凹面镜26。壳体22本体由外层27、中层28和内层29构成，外层27和中层28之间填充有保温材料30，中层28和内层29之间为真空结构。各太阳能采集器2集热管23的上端和下端分别相并联。

各太阳能采集器2壳体23的背面分别设有太阳能电池板4。

如图4、图5所示它还包括四季跟踪控制装置和日跟踪控制装置，四季跟踪控制装置由可编程控制器5构成，可编程控制器5的电源端与系统电源相连，可编程控制器5的控制输出正端和负端分别与直流减速电机一32的电源正端和负端分别相连；日跟踪控制装置由光控开关6、日同步太阳能天窗7、若干个天窗继电器71、延时继电器8、中间继电器9和触发换向延时空气开关10构成，日同步太阳能天窗7由两块100-180度的扇形板72和沿扇形板72径向连接在两扇形板72之间将扇形板72之间均匀分隔成若干个扇形采光槽73的隔板74构成，各采光槽73的底部分别设有一块太阳能电池板75，各太阳能电池板74的正负极分别与其相对应的天窗继电器71的线圈相连，直流减速电机一32的输出转轴上安装有碳刷76，随动支架3上设有若干条与日同步太阳能天窗7的各采光槽73位置相对应、相间隔并呈弧形分布、与碳刷76滑动接触的弧形导电滑环77，光控开关6的正负电源输入端分别与系统电源相连，各天窗继电器71的常闭触点的一端分别与光控开关6的负输出端相连、另一端分别与相对应的弧形导电滑环77相连，延时继电器8线圈的一端与光控开关6的正输出端相连、另一端与碳刷76相连，延时继电器8的动合常开触点与中间继电器9线圈相串联后连接在延时继电器8线圈的两端之间，直流减速电机二35的电源正端通过中间继电器9常开触点和触发换向延时空气开关10常闭触点一与光控开关6的电源输出正端相连、通过触发换向延时空气开关10常开触点一与碳刷76相连，直流减速电机二35的电源负端通过触发换向延时空气开关10常开触点二与光控开关6的电源输出正端相连、通过触发换向延时空气开关10常闭触点二与碳刷76相连。

当早晨太阳光照射到光控开关6时，光控开关6打开接通电源。若此时太阳光直射到日同步太阳能天窗7东侧第一格底部的太阳能电池板75，与该太阳能电池板75相对应的天窗继电器71常闭触点打开，直流减速电机二35电源电路呈开路状态。此时直流减速电机二35不转动，太阳能采集器2也不转动，正对着阳光吸收热量。随着阳光西行，同步太阳能天窗7东侧第一格底部的太阳能电池板75接收到的阳光逐渐变弱，与该太阳能电池板75相对应的天窗继电器71常闭触点闭合，光控开关6的负输出端通过天窗继电器71常闭触点、导电滑环77和碳刷76接通控制电路负端，延时继电器8线圈得电、其动合常开触点闭合后延时再断开。在延时继电器8动合常开触点闭合的过程中，中间继电器9线圈得电，中间继电器9常开触点闭合，直流减速电机二35转动，太阳能采集器2随之转动。碳刷76随直流减速电机二35的转动也滑到与日同步太阳能天窗7下一格相对应的导电滑环77相接触。随着太阳能采集器2的转动，当太阳光直射到日同步太阳能天窗7东侧第二格底部的太阳能电池板75时，与该太阳能电池板75相对应的第二格天窗继电器71常闭触点打开，直流减速电机二35电源电路又呈开路状态，直流减速电机二35又停止转动，太阳能采集器2也停止转动，正对着阳光采集太阳能。随着阳光的西行，以上过程周而复始，直到傍晚阳光减弱光控开关6关闭电源。早晨光控开关6再次合闸，直流减速电机二35或太阳能采集器2触动到触发换向延时空气开关10的一个触头使直流减速电机二35的电源正负相变换，直流减速电机二35持续反转，直到回到东侧始发位置又再次触发到触发换向延时空气开关10的另一个触头，直流减速电机二35的电源正负相再次变换，系统回到初始状态开始新一天的工作。

自然能高效采集储存应用系统，如图6所示，它包括上述太阳能采集装置、热能储存应用装置和冷能储存应用装置，热能储存应用装置由储热床12、储热沙发13、散热空调器14、太阳能炒锅15、太阳能闷锅16和淋浴器17组成，太阳能采集装置太阳能采集器2的各集热管23的上端和下端分别通过热介质管道18相并联，储热床12、储热沙发13、散热空调器14、太阳能炒锅15、太阳能闷锅16和淋浴器17分别通过热介质管道18和阀门19连接在各集热管23的上端和下端之间，与各集热管23的上端相连的热介质管道18上设有导热管道泵20，热介质管道18和集热管23内填充有液体导热介质；冷能储存应用装置由半导体制冷装置36、冷能收集器37、集冷箱38和制冷空调器39构成，半导体制冷装置36与太阳能采集器2背面的太阳能电源板4通过导线相连接，半导体制冷装置36安装在集冷箱38内，冷能收集器37安装在太阳能采集装置固定支架1的背侧通过集冷管道40与集冷箱38相连通，制冷空调器39通过集冷管道40、导冷管道泵41和阀门19与集冷箱38相连通，集冷箱38腔体、制冷空调器39管道和集冷管道40内填充有液体导冷介质。

储热床12和储热沙发13内分别存储有储热水并在储热水内分别设有上下两层储热盘管42，两层储热盘管42的一端分别通过热介质管道18与各集热管23下端回液口相连通、另一端分别通过万向逆止阀43和热介质管道18与各集热管23上端出液口相连通。

如图7所示，万向逆止阀43由阀体44、球阀45和手柄46构成，球阀45以手柄46为轴转动安装在阀体44内，手柄46的外端位于阀体44外、内端与球阀45相连，球阀45的通孔内设有一侧固定在球阀45上的单向软阀片47。

热介质管道18上还连接有管内压力缓冲器48，管内压力缓冲器48由杯形上套49和下套50构成，上套49开口向下、下套50开口向上，上套49可伸缩滑动密封套装在下套50的外部，下套50的底部与热介质管道18相连通。

与储热床12和储热沙发13相连通的热介质管道18上的两个阀门19相并联，分别为室内温度高于20℃时打开的温控阀和室外无光时打开的光敏阀。与散热空调器14相连通的阀门19为室内温度低于20℃时打开的温控阀。与散热空调器14相连通的热介质管道18上还设有相并联的空调泵51和空调泵51工作时自动关闭的联锁阀52。空调泵51在室内温度低于20℃、室外无光时自动工作。

导热管道泵20受热介质管道18的温度控制，高于16℃时打开工作。

导冷管道泵41以室内温度高于25℃时自动工作。

散热空调器14的器身上设有带散热翅片的散热管53和向散热管53上吹风辅助散热的散热风扇54，散热管53一端通过阀门19和热介质管道18与各集热管23上端出液口相连通、另一端通过热介质管道18与各集热管23下端回液口相连通。

如图8、图9所示，太阳能炒锅15和太阳能闷锅16分别由锅体和锅盖构成，锅体分别由内锅壁、中锅壁和外锅壁构成，中锅壁和外锅壁之间填充有保温材料，内锅壁和中锅壁之间中空用于流通液体导热介质，锅体上沿锅体中轴对称的两侧分别设有穿透中锅壁和外锅壁、与内锅壁和中锅壁之间的中空腔体相连通的导热介质管55。

冷能收集器37的器身上设有集冷管56、向集冷管56上吹风辅助制冷的集冷风扇57和向集冷管56上淋水的淋水管58，集冷管56一端通过集冷管道40、导冷管道泵41和阀门19与集冷箱38的出液口相连通、另一端通过集冷管道40与集冷箱38的回液口相连通。

制冷空调器39的器身上设有带散冷翅片的制冷管59和向制冷管59上吹风辅助散冷的制冷风扇60，制冷管59一端通过阀门19和集冷管道40与集冷箱38的出液管相连通、另一端通过集冷管道40与集冷箱38的出液口相连通。

它还包括遮阳装置61，

方案一，如图10所示，遮阳装置61由支架一62、主动槽轮总成63、换向槽轮一总成64、换向槽轮二总成65、从动槽轮总成66、两个绳环67、遮阳帘68和减速电机一69构成，主动槽轮总成63由主动槽轮轴70和安装在主动槽轮轴70两端的主动槽轮71构成，减速电机一69安装在支架一62上与主动槽轮轴70相连，换向槽轮一总成64由换向槽轮轴一72和转动安装在换向槽轮轴一72两端的两个换向槽轮一73构成，换向槽轮二总成65由换向槽轮轴二74和转动安装在换向槽轮轴二74两端的两个换向槽轮二75构成，从动槽轮总成66由从动槽轮轴76和转动安装在从动槽轮轴76两端的两个从动槽轮78构成，主动槽轮轴70转动安装在支架一62上，换向槽轮轴一72、换向槽轮轴二74、从动槽轮轴77分别与主动槽轮轴70轴向相平行安装在支架一62上，两个绳环67分别安装在一侧的主动槽轮71、换向槽轮一73、换向槽轮二75和从动槽轮78之间，遮阳帘68相对的两条边分别安装在两个绳环67上。

方案二，如图11所示，遮阳装置由支架二79、滑套一80、滑套二81、滑杆一82、滑杆二83、齿轮轴84、遮阳帘68和减速电机二85构成，滑套一80和滑套二81相平行分别安装在支架二79上，滑杆一82和滑杆二83分别滑动安装在滑套一80和滑套二81上，滑杆一82和滑杆二83的一端分别设有一段齿条，齿轮轴84转动安装在支架二79上，齿轮轴84两端的齿轮分别与滑杆一82和滑杆二83上的齿条相啮合，减速电机二85安装在支架二79上，减速电机二85输出齿轮安装在齿轮轴84上，遮阳帘68相对的两条边分别连接在滑杆一82和滑杆二83设有齿条以外的另一段之间。

Claims (10)

1.一种太阳能采集装置，它包括固定支架（1）和若干个太阳能采集器（2），其特征在于：固定支架（1）上设有上边沿水平方向铰接在固定支架（1）的上边部的随动支架（3），固定支架（1）前下部的一侧或两侧设有弧形齿条（11），随动支架（3）的下边部设有与弧形齿条（11）相啮合、以随动支架（3）上方的铰接轴线为圆心带动随动支架（3）随季节变化做俯仰摆动的驱动齿轮一（31），随动支架（3）上安装有直流减速电机一（32），驱动齿轮一（31）安装在直流减速电机一（32）的输出轴上，各太阳能采集器（2）分别相平行沿随动支架（3）的上下方向转动安装在随动支架（3）上，随动支架（3）上沿水平方向滑动安装有直齿条（33），各太阳能采集器（2）上分别设有与直齿条（33）相啮合、带动各太阳能采集器（2）来回翻转的翻转齿轮（21），随动支架（3）上转动安装有与直齿条（33）相啮合带动直齿条（33）往复滑动的驱动齿轮二（34），随动支架（3）上安装有直流减速电机二（35），驱动齿轮二（34）安装在直流减速电机二（35）的输出轴上。

2.如权利要求1所述的一种太阳能采集装置， 其特征在于所述太阳能采集器（2）由壳体（22）和集热管（23）构成，壳体（22）的本体为大口上设有透明罩的梯形长槽状体，集热管（23）沿壳体（22）的长轴方向贯穿壳体（22）并与壳体（22）转动配合，壳体（22）的下端设有转动安装在随动支架（3）上并转动套装在集热管（23）外的转轴（24），翻转齿轮（21）设于壳体（22）的上端部并套装在集热管（23）的外部与集热管（23）转动配合。

3.如权利要求2所述的一种太阳能采集装置， 其特征在于所述壳体（22）的大口内设有位于透明罩后部向集热管（23）聚光的凸透镜（25），或壳体（22）内部设有向集热管（23）聚光的弧形凹面镜（26）。

4.如权利要求2所述的一种太阳能采集装置， 其特征在于所述壳体（22）本体由外层（27）、中层（28）和内层（29）构成，外层（27）和中层（28）之间填充有保温材料（30），中层（28）和内层（29）之间为真空结构。

5.如权利要求2所述的一种太阳能采集装置， 其特征在于各所述太阳能采集器（2）壳体（23）的背面分别设有太阳能电池板（4）。

6.如权利要求1所述的一种太阳能采集装置， 其特征在于它还包括四季跟踪控制装置和日跟踪控制装置，四季跟踪控制装置由可编程控制器（5）构成，可编程控制器（5）的电源端与系统电源相连，可编程控制器（5）的控制输出正端和负端分别与直流减速电机一（32）的电源正端和负端分别相连；日跟踪控制装置由光控开关（6）、日同步太阳能天窗（7）、若干个天窗继电器（71）、延时继电器（8）、中间继电器（9）和触发换向延时空气开关（10）构成，日同步太阳能天窗（7）由两块100-180度的扇形板（72）和沿扇形板（72）径向连接在两扇形板（72）之间将扇形板（72）之间均匀分隔成若干个扇形采光槽（73）的隔板（74）构成，各采光槽（73）的底部分别设有一块太阳能电池板（75），各太阳能电池板（74）的正负极分别与其相对应的天窗继电器（71）的线圈相连，直流减速电机一（32）的输出转轴上安装有碳刷（76），随动支架（3）上设有若干条与日同步太阳能天窗（7）的各采光槽（73）位置相对应、相间隔并呈弧形分布、与碳刷（76）滑动接触的弧形导电滑环（77），光控开关（6）的正负电源输入端分别与系统电源相连，各天窗继电器（71）的常闭触点的一端分别与光控开关（6）的负输出端相连、另一端分别与相对应的弧形导电滑环（77）相连，延时继电器（8）线圈的一端与光控开关（6）的正输出端相连、另一端与碳刷（76）相连，延时继电器（8）的动合常开触点与中间继电器（9）线圈相串联后连接在延时继电器（8）线圈的两端之间，直流减速电机二（35）的电源正端通过中间继电器（9）常开触点和触发换向延时空气开关（10）常闭触点一与光控开关（6）的电源输出正端相连、通过触发换向延时空气开关（10）常开触点一与碳刷（76）相连，直流减速电机二（35）的电源负端通过触发换向延时空气开关（10）常开触点二与光控开关（6）的电源输出正端相连、通过触发换向延时空气开关（10）常闭触点二与碳刷（76）相连。

7.使用权利要求1所述太阳能采集装置的自然能高效采集储存应用系统， 其特征在于：它包括权利要求1所述太阳能采集装置、热能储存应用装置和冷能储存应用装置，热能储存应用装置由储热床（12）、储热沙发（13）、散热空调器（14）、太阳能炒锅（15）、太阳能闷锅（16）和淋浴器（17）组成，太阳能采集装置太阳能采集器（2）的各集热管（23）的上端和下端分别通过热介质管道（18）相并联，储热床（12）、储热沙发（13）、散热空调器（14）、太阳能炒锅（15）、太阳能闷锅（16）和淋浴器（17）分别通过热介质管道（18）和阀门（19）连接在各集热管（23）的上端和下端之间，与各集热管（23）的上端相连的热介质管道（18）上设有导热管道泵（20），热介质管道（18）和集热管（23）内填充有液体导热介质；冷能储存应用装置由半导体制冷装置（36）、冷能收集器（37）、集冷箱（38）和制冷空调器（39）构成，半导体制冷装置（36）与太阳能采集器（2）背面的太阳能电源板（4）通过导线相连接，半导体制冷装置（36）安装在集冷箱（38）内，冷能收集器（37）安装在太阳能采集装置固定支架（1）的背侧通过集冷管道（40）与集冷箱（38）相连通，制冷空调器（39）通过集冷管道（40）、导冷管道泵（41）和阀门（19）与集冷箱（38）相连通，集冷箱（38）腔体、制冷空调器（39）管道和集冷管道（40）内填充有液体导冷介质。

8.如权利要求7所述的自然能高效采集储存应用系统， 其特征在于所述储热床（12）和储热沙发（13）内分别存储有储热水并在储热水内分别设有上下两层储热盘管（42），两层储热盘管（42）的一端分别通过热介质管道（18）与各集热管（23）下端回液口相连通、另一端分别通过万向逆止阀（43）和热介质管道（18）与各集热管（23）上端出液口相连通。

9.如权利要求8所述的一种太阳能采集装置， 其特征在于所述万向逆止阀（43）由阀体（44）、球阀（45）和手柄（46）构成，球阀（45）以手柄（46）为轴转动安装在阀体（44）内，手柄（46）的外端位于阀体（44）外、内端与球阀（45）相连，球阀（45）的通孔内设有一侧固定在球阀（45）上的单向软阀片（47）。

10.如权利要求7所述的一种太阳能采集装置， 其特征在于所述热介质管道（18）上还连接有管内压力缓冲器（48），管内压力缓冲器（48）由杯形上套（49）和下套（50）构成，上套（49）开口向下、下套（50）开口向上，上套（49）可伸缩滑动密封套装在下套（50）的外部，下套（50）的底部与热介质管道（18）相连通。

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