CN205901675U - 定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏及热水装置 - Google Patents

定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏及热水装置 Download PDF

Info

Publication number
CN205901675U
CN205901675U CN201620082836.5U CN201620082836U CN205901675U CN 205901675 U CN205901675 U CN 205901675U CN 201620082836 U CN201620082836 U CN 201620082836U CN 205901675 U CN205901675 U CN 205901675U
Authority
CN
China
Prior art keywords
guide rod
manual adjustment
heat
hot water
water tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201620082836.5U
Other languages
English (en)
Inventor
黄金
王海
蔡明臻
刘宇航
李晓朋
卢梓健
谢上子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN201620082836.5U priority Critical patent/CN205901675U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN205901675U publication Critical patent/CN205901675U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60Thermal-PV hybrids

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,包括菲涅尔透镜聚光器、砷化镓聚光太阳能电池组以及热水箱,所述热水箱由热水箱主体(17)和镶嵌在热水箱主体上的吸热窗(18)组成,所述热水箱主体(17)的侧面安装有进水管(22)、出水管(16),菲涅尔透镜聚光器的固定焦点对准所述吸热窗(18),砷化镓聚光太阳能电池组(19)安装在吸热窗(18)内。本实用新型通过菲涅尔透镜的固定焦点聚光,对吸热窗中的砷化镓聚光太阳能电池组进行聚光发电,同时利用吸热窗中的强化传热器对砷化镓聚光太阳能电池组进行散热,所散热量对热水箱中的水进行加热,既能保证砷化镓聚光太阳能电池组聚光发电所需工作温度,又能生产热水。

Description

定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏及热水装置
技术领域
本实用新型属于太阳能开发利用技术领域,涉及一种太阳能热水装置,尤其涉及一种采用极轴式跟踪,能实现固定焦点聚光的菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置。
背景技术
全球化石能源供应紧张,影响着各国经济发展,而且目前急需解决的雾霾问题日益严重,传统的化石能源产生的废气不仅影响气候,而且严重威胁着人们的生活和身体健康,节能减排已成为世界各国的重大国策。目前,人类虽然已经采用了多种方式对太阳能加以利用,但这些方式大都是单纯的太阳能发电或太阳能热水,缺乏综合利用太阳能的家庭应用方法。如太阳能热水器虽在家庭中得到一定的程度的使用,但仅作为一个独立的部分实施。这样不仅会降低设备的利用率,造成重复投资,而且不利于提高能源的转化率。
针对上述问题,很多聚光光伏发电集热装置专利提出了解决办法,采用低成本的聚光镜进行聚光以及由其构成的热水器就是其中一种,中国专利号201410163249.4,名称为“一种太阳能动力发电及热水系统”公开了一种太阳能动力发电及热水系统,它包括聚光镜、斯特林发动机、发电机、螺旋金属管和保温储水箱组成,该装置既能利用太阳能发电,又可制备生活热水,但无法实现固定焦点聚光,聚光镜、斯特林发动机、发电机、螺旋金属管等需要跟随聚光装置转动,导致底座上挂载太多设备,从而使装置本身需要更多外接电能供给,而且由于装置在室外环境中工作,自重过大且重心位置偏高易导致装置的不稳定性,并且这对于要求在聚焦点安装比较大而复杂、与外界连通的设备的太阳能聚光系统来说就受到限制。为此,能实现焦点固定,太阳轨迹跟踪,装置本身自重较轻且重心贴近地面就显得非常重要和有实际应用价值,因为采用定焦点聚光后,可实现太阳能光电池组与热水箱等设备外接且固定。
上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本实用新型的各个方面相关的技术的各个方面,相信该论述内容有助于为读者提供背景信息,以有利于更好地理解本实用新型的各个方面,因此,应了解是以这 个角度来阅读这些论述,而不是承认现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏及热水装置,其通过菲涅尔透镜的固定焦点聚光,提高入射阳光能量密度,对吸热窗内的砷化镓聚光太阳能电池组进行聚光发电,同时利用吸热窗中的强化传热器对砷化镓聚光太阳能电池组进行散热,所散热量对热水箱中的水进行加热,既能保证砷化镓聚光太阳能电池组聚光发电所需工作温度,又能生产热水,不仅大大提高了太阳能综合热利用效率,而且明显降低了生产成本。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现:
提供一种定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,包括菲涅尔透镜聚光器、砷化镓聚光太阳能电池组以及热水箱,所述热水箱由热水箱主体和镶嵌在热水箱主体上的吸热窗所组成,所述热水箱主体的侧面安装有进水管、出水管,所述菲涅尔透镜聚光器的固定焦点对准所述吸热窗,所述砷化镓聚光太阳能电池组安装在吸热窗内。
其中,所述的热水箱主体外包保温层,底部安装有排污阀,顶部安装有泄压阀,热水箱主体放置在底座上。
其中,所述吸热窗由防尘罩、吸热底板和强化传热器组成;所述的防尘罩外包高反射率反射膜,所述的吸热底板上涂有高吸收率吸热涂层,所述的强化传热器设置于热水箱主体内且与吸热底板紧密结合,强化传热器上带有若干根肋片。
其中,所述砷化镓聚光太阳能电池组的陶瓷板贴合在吸热底板上。
其中,所述菲涅尔透镜聚光器包括菲涅尔透镜、第一季节性手动调节导杆、第二季节性手动调节导杆、第三季节性手动调节导杆、三根撑杆、横轴、极轴、极轴跟踪转动控制系统以及底座支架;所述极轴跟踪转动控制系统安装在底座支架上,所述极轴可转动地安装在底座支架上,极轴一端与极轴跟踪转动控制系统的转动轴连接,另一端垂直固定在横轴的中点处;所述三根撑杆的一端分别固定在横轴的两端及中点处,另一端分别与第一季节性手动调节导杆、第二季节性手动调节导杆、第三季节性手动调节导杆固定连接;所述菲涅尔透镜边 框上设置有可分别滑动并定位卡在第一季节性手动调节导杆、第二季节性手动调节导杆、第三季节性手动调节导杆上的三个卡子。
其中,所述第一季节性手动调节导杆、第二季节性手动调节导杆、第三季节性手动调节导杆上分别设有根据季节变化而设置的卡位槽,所述卡位槽供卡子卡位和固定。
其中,所述第一季节性手动调节导杆、第二季节性手动调节导杆为弧形杆,所述卡位槽设置在弧形杆的侧面上。
其中,所述第三季节性手动调节导杆为弧形杆,所述卡位槽设置在弧形杆的内圈上。
其中,所述菲涅尔透镜为圆形,向下聚光,菲涅尔透镜边缘由金属框架包裹,三个卡子设置在金属框架上。
其中,所述极轴由轴承、支撑安装在底座支架上,极轴通过联轴器与极轴跟踪转动控制系统的转动轴连接。
由于采用了上述的结构,本实用新型的有益效果:
1.与大多数聚光热水装置相比,该装置实现了固定焦点聚光,特别是实现了菲涅尔透镜的固定焦点聚光,砷化镓聚光太阳能电池组以及热水箱等无需跟随聚光装置转动,在大大提高太阳能收集效率的情况下,实现砷化镓聚光太阳能电池组的固定发电和和热水箱的固定吸热和储热;
2.与大多数碟式和槽式向上聚光相比,该菲涅尔透镜向下聚光,能克服碟式和槽式聚光弧形内凹面向上反射聚光时,焦点处较大的吸热装置遮挡太阳光线的缺点;
3.与大多数温差发电装置相比,该装置利用砷化镓聚光太阳能电池组进行聚光发电,同时利用吸热窗中的强化传热器对砷化镓聚光太阳能电池组进行散热,所散热量对热水箱中的水进行加热,既能保证砷化镓聚光太阳能电池组聚光发电所需工作温度,又能生产热水,大大提高了太阳能综合热利用效率。
4.本实用新型通过季节性手动调节和步进转动装置相结合,将复杂的二维跟踪转化为一维的相对简单且易于控制的步进调节,便于计算机控制,调和了跟踪精度与运行成本之间的矛盾。由于只需转动聚光装置,故其转动控制只需要一个小功率的步进电机,大大降低了该装置的生产成本。
附图说明
利用附图对本实用新型作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置的结构示意图。
图2为菲涅尔聚光透镜卡子位置及结构示意图。
图3为第一、第二季节性手动调节导杆的结构示意图。
图4为第三季节性手动调节导杆的结构示意图。
图5为吸热窗安装在热水箱主体上的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述,需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1至图5所示,本实用新型所述的定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,包括菲涅尔透镜聚光器、砷化镓聚光太阳能电池组以及热水箱,所述热水箱由热水箱主体17和镶嵌在热水箱主体17上的吸热窗18所组成,所述菲涅尔透镜聚光器的固定焦点对准热吸热窗18,所述砷化镓聚光太阳能电池组19安装在吸热窗内,其中砷化镓聚光太阳能电池组19的陶瓷板贴合在吸热窗18底部吸热底板29上。所述的热水箱主体17外包保温层,其侧面安装有进水管22、出水管16,底部安装有排污阀20,顶部安装有泄压阀15,热水箱17放置在底座21上。所述吸热窗18由防尘罩28、吸热底板29和强化传热器30组成;所述的防尘罩28外包高反射率反射膜;所述的吸热底板29上涂有高吸收率吸热涂层;所述的强化传热器30设置于热水箱主体17内且与吸热底板29紧密结合,强化传热器30上带有若干根肋片,以将吸热底板29聚集的热量传入热水箱底部。所述的聚光器在跟踪太阳转动时,所述的砷化镓聚光太阳能电池组19以及热水箱17等无需跟随聚光器转动,通过聚光器的固定焦点聚光,聚集的阳光始终对准热水箱17的吸热窗18,以提高入射阳光能量密度和阳光利用效率。所述砷化镓聚光太阳能电池组19安装在吸热窗内,其中砷化镓聚光太阳能电池组19的陶瓷板贴合在吸热窗18底部吸热底板29上, 利用导线将其所发电能导出,既能保证砷化镓聚光太阳能电池组组聚光发电所需工作温度,又能生产热水,大大提高了太阳能综合热利用效率。
所述菲涅尔透镜聚光器包括菲涅尔透镜1、第一季节性手动调节导杆2、第二季节性手动调节导杆3、第三季节性手动调节导杆4、三根撑杆5、6、7、横轴8、极轴9、极轴跟踪转动控制系统13以及底座支架14;所述极轴跟踪转动控制系统13安装在底座支架14上,所述极轴9可转动地安装在底座支架14上,极轴9由轴承10、11支撑安装在底座支架14上。极轴9一端通过联轴器12与极轴跟踪转动控制系统13的转动轴连接,另一端垂直固定在横轴8的中点处;所述三根撑杆5、6、7的一端分别固定在横轴8的两端及中点处,另一端分别与第一季节性手动调节导杆2、第二季节性手动调节导杆3、第三季节性手动调节导杆4固定连接;所述菲涅尔透镜1边框上设置有可分别滑动并定位卡在第一季节性手动调节导杆2、第二季节性手动调节导杆3、第三季节性手动调节导杆4上的三个卡子25、26、27。所述第一季节性手动调节导杆2、第二季节性手动调节导杆3、第三季节性手动调节导杆4上分别设有根据季节变化而设置的卡位槽31,卡位槽31沿导杆的长度方向设置,所述卡位槽31供卡子卡位和固定。所述菲涅尔透镜1为圆形,向下聚光,菲涅尔透镜1边缘由金属框架24包裹,三个卡子25、26、27设置在金属框架24上。三个卡子25、26、27与菲涅尔透镜1中心的三根连线中,相邻连线形成的角度为90度。所述第一季节性手动调节导杆2、第二季节性手动调节导杆3为弧形杆,所述卡位槽31设置在弧形杆的侧面上,卡位槽31分布的形状为弧形,与弧形杆的中心弧形线重合。所述第三季节性手动调节导杆4为弧形杆,所述卡位槽31设置在弧形杆的内圈上,卡位槽31分布的形状为弧形,与弧形杆的中心弧形线共圆心。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型,但是,本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
总之,本实用新型虽然例举了上述优选实施方式,但是应该说明,虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型,除非这样的变化和改型偏离了本实用新型的范围,否则都应该包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:包括菲涅尔透镜聚光器、砷化镓聚光太阳能电池组以及热水箱,所述热水箱由热水箱主体(17)和镶嵌在热水箱主体上的吸热窗(18)组成,所述热水箱主体(17)的侧面安装有进水管(22)、出水管(16),所述菲涅尔透镜聚光器的固定焦点对准所述吸热窗(18),所述砷化镓聚光太阳能电池组(19)安装在吸热窗(18)内。
2.根据权利要求1所述的定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:所述的热水箱主体(17)外包保温层,底部安装有排污阀(20),顶部安装有泄压阀(15),热水箱主体(17)放置在底座(21)上。
3.根据权利要求1所述的定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:所述吸热窗(18)由防尘罩(28)、吸热底板(29)和强化传热器(30)组成;所述的防尘罩(28)外包高反射率反射膜,所述的吸热底板(29)上涂有高吸收率吸热涂层,所述的强化传热器(30)设置于热水箱主体(17)内且与吸热底板(29)紧密结合,强化传热器(30)上带有若干根肋片。
4.根据权利要求3所述的定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:所述砷化镓聚光太阳能电池组(19)的陶瓷板贴合在吸热底板(29)上。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:所述菲涅尔透镜聚光器包括菲涅尔透镜(1)、第一季节性手动调节导杆(2)、第二季节性手动调节导杆(3)、第三季节性手动调节导杆(4)、三根撑杆(5、6、7)、横轴(8)、极轴(9)、极轴跟踪转动控制系统(13)以及底座支架(14);所述极轴跟踪转动控制系统(13)安装在底座支架(14)上,所述极轴(9)可转动地安装在底座支架(14)上,极轴(9)一端与极轴跟踪转动控制系统(13)的转动轴连接,另一端垂直固定在横轴(8)的中点处;所述三根撑杆(5、6、7)的一端分别固定在横轴(8)的两端及中点处,另一端分别与第一季节性手动调节导杆(2)、第二季节性手动调节导杆(3)、第三季节性手动调节导杆(4)固定连接;所述菲涅尔透镜(1)边框上设置有可分别滑动并定位卡在第一季节性手动调节导杆(2)、第二季节性手动调节导杆(3)、第三季节性手动调节导杆(4)上的三个卡子 (25、26、27)。
6.根据权利要求5所述定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:所述第一季节性手动调节导杆(2)、第二季节性手动调节导杆(3)、第三季节性手动调节导杆(4)上分别设有根据季节变化而设置的卡位槽(31),所述卡位槽(31)供卡子卡位和固定。
7.根据权利要求6所述定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:所述第一季节性手动调节导杆(2)、第二季节性手动调节导杆(3)为弧形杆,所述卡位槽(31)设置在弧形杆的侧面上。
8.根据权利要求6所述定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:所述第三季节性手动调节导杆(4)为弧形杆,所述卡位槽(31)设置在弧形杆的内圈上。
9.根据权利要求5所述定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:所述菲涅尔透镜(1)为圆形,向下聚光,菲涅尔透镜(1)边缘由金属框架(24)包裹,三个卡子(25、26、27)设置在金属框架(24)上。
10.根据权利要求5所述定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏发电及热水装置,其特征在于:所述极轴(9)由轴承(10、11)支撑安装在底座支架(14)上,极轴(9)通过联轴器(12)与极轴跟踪转动控制系统(13)的转动轴连接。
CN201620082836.5U 2016-01-27 2016-01-27 定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏及热水装置 Expired - Fee Related CN205901675U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201620082836.5U CN205901675U (zh) 2016-01-27 2016-01-27 定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏及热水装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201620082836.5U CN205901675U (zh) 2016-01-27 2016-01-27 定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏及热水装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN205901675U true CN205901675U (zh) 2017-01-18

Family

ID=57764602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201620082836.5U Expired - Fee Related CN205901675U (zh) 2016-01-27 2016-01-27 定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏及热水装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN205901675U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107195925A (zh) * 2017-06-21 2017-09-22 广东工业大学 一种基于相变材料的生物质燃料电池
CN106762208B (zh) * 2017-02-20 2018-09-04 广东工业大学 一种野外发电装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106762208B (zh) * 2017-02-20 2018-09-04 广东工业大学 一种野外发电装置
CN107195925A (zh) * 2017-06-21 2017-09-22 广东工业大学 一种基于相变材料的生物质燃料电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101769643B (zh) 追踪式大型菲涅耳透镜点聚焦太阳能系统
CN102103258B (zh) 基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频方法及其装置
CN205119523U (zh) 菲涅耳透射聚光式太阳能高温集热装置
JP2008523593A5 (zh)
CN102563908B (zh) 一种太阳能集热装置
CN203869343U (zh) 固定焦点聚光热水装置
CN205596038U (zh) 定焦点菲涅尔太阳能聚光相变储能温差发电及热水装置
CN205901675U (zh) 定焦点菲涅尔太阳能聚光光伏及热水装置
Kalogirou Recent patents in solar energy collectors and applications
WO2012107605A1 (es) Elemento, y panel de captación y concentración de la radiación solar directa
CN205316704U (zh) 一种太阳能线聚焦菲涅尔热利用系统
Singh et al. A review on solar energy collection for thermal applications
CN105698402A (zh) 太阳能线聚焦菲涅尔中高温热利用系统
CN205878647U (zh) 一种聚光热水装置
CN102162684A (zh) 一种固定焦点线的太阳能槽式聚光装置
CN103470460B (zh) 池面蒸发型太阳能热发电系统
TWI360635B (zh)
CN102914064A (zh) 反射塔底式太阳能聚焦集热装置
CN202792602U (zh) 大容量高聚光比复合菲涅尔线聚光反射装置
JP2011129847A (ja) 反射集光型太陽発電モジュール
CN201166473Y (zh) 一种新型太阳能聚光集热器
CN201583011U (zh) 活动式复合抛物面聚光器
CN105577032A (zh) 单元式太阳能全光谱利用的光电-热电-热水复合系统
CN103644658B (zh) 太阳能槽式聚光系统
US20090126718A1 (en) Method and device for utilizing solar energy

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170118

Termination date: 20190127

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee