CN206647016U - 一种线聚光太阳能光热复合利用通风装置 - Google Patents

一种线聚光太阳能光热复合利用通风装置 Download PDF

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李鹏
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Abstract

本实用新型公开了一种线聚光太阳能光热复合利用通风装置,主要包括两侧的窗框、叶片、转轴。两个窗框之间连接有多个附着在类似百叶窗叶片上的小型长方形柔性太阳能电池,百叶窗叶片的两端固设有转轴,转轴上套有齿轮与蜗杆相啮合,保证各叶片相互平行运动。装置可以根据外界实际环境进行开启、闭合以及叶片的倾斜角度的自动调节,在透光通风的同时能够实现发电、发热、储热等多种功能。该装置不仅可以满足通风换气的需求,还可达到提高太阳能复合利用的目的,存储的电能和热能可用于家居生活。

Description

一种线聚光太阳能光热复合利用通风装置
技术领域
本实用新型属于太阳能应用领域,尤其涉及一种线聚光太阳能光热复合利用通风装置。
背景技术
太阳能作为清洁、无污染的可再生能源,越来越受到能源领域的关注,其应用范围也越来越广泛。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术;通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术。
建筑换气口一般设置于建筑物的楼顶,常用于用于地下车库、厨房或者卫生间的通风换气,确保空气质量。传统的换气口只能满足换气功能,但对于该处的闲置资源利用不够,浪费了一定资源。
百叶窗是现代生活中常见的遮阳装置,美观节能,简洁利落。不使用时可完全收起,窗外景色一览无余,窗户简约大方。现在的百叶窗功能略显单一,无法满足人们日益增长的需求。所以,将太阳能发电技术应用在百叶窗上,可以提高百叶窗的综合使用能力,节能环保。现在应用较多的太阳能百叶窗大多是平面式,通过在其平面上设置光伏电池,从而达到光电转换的目的。由于平面式的叶片,导致不能吸收的太阳光被反射,造成了光能的浪费;没有考虑到热能的收集利用,从而浪费了热能,降低了太阳能的总体利用效率。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中的问题,提供一种线聚光太阳能光热复合利用通风装置,在日常使用的同时,利用太阳能发电发热,并将电能和热能存储起来用于其他方面。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种线聚光太阳能光热复合利用通风装置,包括叶片、转轴、窗框、传动机构、蓄电池、蓄热器、管道,若干条转轴平行设置,每条转轴上固定一个叶片,各个叶片相互平行,转轴的两端分别安装在两侧窗框内,传动机构安装在两侧窗框内,转轴的两端通过齿轮与传动机构相配合,保证各个叶片相互平行并保持联动。叶片包括上表面、下表面、叶片根部设置的三角形区域,三角形区域的表面设置常照面、背光面,叶片的上表面设置上表面光伏电池、下表面设置下表面光伏电池、常照面设置常照面光伏电池,上表面光伏电池、下表面光伏电池、常照面光伏电池分别通过导线与蓄电池连接,三角形区域的常照面、背光面的内部均设置有传热板,传热板的内侧设置若干个换热管,蓄热器通过管道与换热管相连接。电机减速器与传动机构相连接,开关控制电机减速器的工作。
按上述技术方案,叶片的上表面为线聚光反射面结构,叶片的上表面涂覆有反射材料,相邻叶片之间的距离为线聚光反射面的焦距。
按上述技术方案,上表面光伏电池、下表面光伏电池、常照面光伏电池均采用柔性非晶硅太阳能光伏电池。
按上述技术方案,传热板采用铝板或铜板或铜铝合金板,优点是导热性能好,传热速度快。
按上述技术方案,各换热管之间填充隔热层,隔热层采用泡沫玻璃保温板或者聚苯乙烯泡沫板或者聚氨酯保温板。这些保温隔热性能较好的材料,减缓热量散失速率,提高传热板上热能的利用率。
按上述技术方案,叶片采用铝合金材质。优点是轻便,散热。
按上述技术方案,叶片与转轴之间通过花键配合。能够保证各个叶片联动时的转动精度。
按上述技术方案,蓄电池采用太阳能胶体储能电池,蓄热器采用的是太阳能蓄热水箱。
按上述技术方案,转轴的两端通过齿轮与不同的传动机构相配合,使各个叶片相互平行,保持高精度的同步率。传动机构为立式悬浮蜗轮蜗杆结构或自动张紧式链轮结构或磁性轮齿条结构,适用于不同室内室外场合。立式悬浮蜗轮蜗杆结构由驱动轮、悬浮蜗杆、从动轮组成,窗框的上端、下端分别设置有圆形卡槽和轴承组合,用于固定悬浮蜗杆。驱动轮和从动轮套在转轴的两端,与悬浮蜗杆配合,驱动轮与电机减速器相连,传递动力。自动张紧式链轮结构由驱动轮、从动轮、传动链、自动张紧机构组成,各个从动轮套在转轴上,驱动轮带动整个自动张紧式链轮结构联动,由自动张紧机构保证整个自动张紧式链轮结构的稳定性,驱动轮和电机减速器配合。磁性轮齿条结构由驱动轮、从动轮、磁性齿条组成,驱动轮转动带动磁性齿条上下运动,磁性齿条将若干从动轮吸附并保证从动轮同时联动,从动轮套在转轴上。驱动轮与电机减速器相连接。
按上述技术方案,换热管采用直管或弯曲管的形状,换热管内部填充传热介质,传热介质为液态水或者导热油。有利于热量的传递。
本实用新型产生的有益效果是:提高太阳能的利用效率,满足通风换气的需求,存储的电能和热能同时可以用于家居生活。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:
图1是本实用新型实施例线聚光太阳能光热复合利用通风装置的总体结构示意图;
图2是本实用新型实施例的叶片结构示意图;
图3是本实用新型实施例的应用示意图;
图4是本实用新型实施例的立式悬浮蜗杆蜗轮联动机构示意图;
图5是本实用新型实施例的自动张紧式链轮联动机构示意图;
图6是本实用新型实施例的磁性轮齿条联动机构开启时示意图;
图7是本实用新型实施例的百叶窗开启时聚光示意图;
图8是本实用新型实施例的百叶窗闭合时聚光示意图;
图9是本实用新型实施例的磁性轮齿条联动机构闭合时示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例中,提供一种线聚光太阳能光热复合利用通风装置,如图1-图6、图9所示,包括叶片1、转轴2、窗框3、传动机构4、蓄电池7、蓄热器8、管道13,若干条转轴平行设置,每条转轴上固定一个叶片,各个叶片相互平行,转轴的两端分别安装在两侧窗框内,传动机构安装在两侧窗框内,转轴的两端通过齿轮与传动机构相配合,保证各个叶片相互平行并保持联动。叶片包括上表面108、下表面109、叶片根部设置的三角形区域,三角形区域的表面设置常照面100、背光面107,叶片的上表面设置上表面光伏电池110、下表面设置下表面光伏电池111、常照面设置常照面光伏电池101,上表面光伏电池、下表面光伏电池、常照面光伏电池分别通过导线与蓄电池连接,三角形区域的常照面、背光面的内部均设置有传热板102,传热板的内侧设置若干个换热管103,蓄热器通过管道与换热管相连接。电机减速器9与传动机构4相连接,开关10控制电机减速器9的工作。
进一步地,叶片的上表面为线聚光反射面结构,叶片的上表面涂覆有反射材料,相邻叶片之间的距离为线聚光反射面的焦距。
进一步地,上表面光伏电池、下表面光伏电池、常照面光伏电池均采用柔性非晶硅太阳能光伏电池。
进一步地,传热板106采用铝板或铜板或铜铝合金板,优点是导热性能好,传热速度快。
进一步地,各换热管之间填充隔热层105,隔热层采用泡沫玻璃保温板或者聚苯乙烯泡沫板或者聚氨酯保温板。这些保温隔热性能较好的材料,减缓热量散失速率,提高传热板上热能的利用率。
进一步地,叶片采用铝合金材质。优点是轻便,散热。
进一步地,叶片与转轴之间通过花键104配合。能够保证各个叶片联动时的转动精度。
进一步地,蓄电池采用太阳能胶体储能电池,蓄热器采用的是太阳能蓄热水箱。
进一步地,转轴的两端通过齿轮与不同的传动机构相配合,使各个叶片相互平行,保持高精度的同步率。传动机构为立式悬浮蜗轮蜗杆结构4或自动张紧式链轮结构5或磁性轮齿条结构6,适用于不同室内室外场合。立式悬浮蜗轮蜗杆结构由驱动轮401、悬浮蜗杆403、从动轮403组成,窗框的上端、下端分别设置有圆形卡槽和轴承组合,用于固定悬浮蜗杆。驱动轮和从动轮套在转轴的两端,与悬浮蜗杆配合,驱动轮与电机减速器相连,传递动力。自动张紧式链轮结构由驱动轮、从动轮502、传动链503、自动张紧机构组成,各个从动轮套在转轴上,驱动轮带动整个自动张紧式链轮结构联动,由自动张紧机构保证整个自动张紧式链轮结构的稳定性,驱动轮501和电机减速器配合。磁性轮齿条结构由驱动轮、从动轮603、磁性齿条602组成,驱动轮转动带动磁性齿条上下运动,磁性齿条将若干从动轮吸附并保证从动轮同时联动,从动轮套在转轴上。驱动轮601与电机减速器9相连接。
进一步地,换热管采用直管或弯曲管的形状,换热管内部填充传热介质,传热介质为液态水或者导热油。有利于热量的传递。
通风装置工作时,叶片1的运动位置通过电机减速器9进行调整,电机减速器9由开关10控制,开关10有多个档位,可实现电机减速器9的正转和反转。
本实用新型通风装置可以自动控制,原理是自动控制系统11通过导线12采集数据。本实用新型线聚光太阳能光热复合利用通风装置可以手动控制,通风装置工作时,叶片1的运动位置通过电机减速器9进行调整,电机减速器9由开关10控制,开关10有多个档位,可实现电机减速器9的正转和反转。通过开关10,调节通风装置到合适的倾角,保证理想的室内采光为前提,依然能够工作发电发热。
本实用新型有两个降低光伏电池温度提高效率的方法。首先,光伏电池101正常工作时,其温度会上升,此时,传热板102能够将光伏电池101热量吸收并传递给换热管103,从而降低温度,提高光电转换效率。其次,当通风装置工作时,空气在流动的同时也能将光伏电池的温度降低,既满足了通风要求,又能够提高光电转换效率。
当需要采光或者需要换气时,将通风装置开启,如图7所示,光伏电池101、110、111正常工作。启动开关10,调整叶片的角度,满足日常光照需求或者通过自动控制系统调节倾角达到最高发电状态。太阳光平行照射在叶片1的正面的光伏电池110上,由于叶片是曲面的,未被利用的太阳光会被反射并且汇聚到光伏电池111上,提高了太阳光发电的效率。
当不需要采光或者遮挡大风时,将通风装置闭合,如图8所示,光伏电池101、110正常工作,光伏电池111停止工作。太阳光平行照射在叶片1正面,曲面的叶片可以将太阳光反射并聚光在传热板106上,换热管103将吸收该热能。
叶片1上的光伏电池101、110、111产生的电能通过导线传递到蓄电池7中存储。叶片1中的换热管103将热量通过传热介质存储在蓄热器8中。
蓄电池7采用的是太阳能胶体储能电池。在日常生活中,LED灯、饮水机、一些充电设备都是小功率电器。因此存储的电能可以用于家居照明、加热饮用水或者是充当设备充电站。
蓄热器8采用的是太阳能蓄热水箱。蓄热器中的热水可以直接供给家庭用水,也可以通过管道输送至散热片为房间提供热源。当外界环境温度极低时,叶片上可能会存在冰雪影响通风装置正常工作,蓄热器8还可以将存储的热能返还至换热管,融化通风装置的冰雪。
通风装置开启时,流动的空气可以带走光伏电池上的温度,从而提高光电转换效率。换热管103可以吸收101的热量达到降温的目的。
本实用新型装置能够将高效太阳能发电发热和百叶窗结合装置。该装置可以达到提高太阳能的利用效率,满足通风换气的需求,存储的电能和热能同时可以用于家居生活。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,包括叶片、转轴、窗框、传动机构、蓄电池、蓄热器、管道,若干条转轴平行设置,每条转轴上固定一个叶片,各个叶片相互平行,转轴的两端分别安装在两侧窗框内,传动机构安装在两侧窗框内,转轴的两端通过齿轮与传动机构相配合,叶片包括上表面、下表面、叶片根部设置的三角形区域,三角形区域的表面设置常照面、背光面,叶片的上表面设置上表面光伏电池、下表面设置下表面光伏电池、常照面设置常照面光伏电池,上表面光伏电池、下表面光伏电池、常照面光伏电池分别通过导线与蓄电池连接,三角形区域的常照面、背光面的内部均设置有传热板,传热板的内侧设置若干个换热管,蓄热器通过管道与换热管相连接。
2.根据权利要求1所述的线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,叶片的上表面为线聚光反射面结构,叶片的上表面涂覆有反射材料,相邻叶片之间的距离为线聚光反射面的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,上表面光伏电池、下表面光伏电池、常照面光伏电池均采用柔性非晶硅太阳能光伏电池。
4.根据权利要求1或2所述的线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,传热板采用铝板或铜板或铜铝合金板。
5.根据权利要求1或2所述的线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,各换热管之间填充隔热层,隔热层采用泡沫玻璃保温板或者聚苯乙烯泡沫板或者聚氨酯保温板。
6.根据权利要求1或2所述的线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,叶片采用铝合金材质。
7.根据权利要求1或2所述的线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,叶片与转轴之间通过花键配合。
8.根据权利要求1或2所述的线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,蓄电池采用太阳能胶体储能电池,蓄热器采用的是太阳能蓄热水箱。
9.根据权利要求1或2所述的线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,转轴的两端通过齿轮与不同的传动机构相配合,传动机构为立式悬浮蜗轮蜗杆结构或自动张紧式链轮结构或磁性轮齿条结构,立式悬浮蜗轮蜗杆结构由驱动轮、悬浮蜗杆、从动轮组成,窗框的上端、下端分别设置有圆形卡槽和轴承组合,用于固定悬浮蜗杆,驱动轮和从动轮套在转轴的两端,与悬浮蜗杆配合,自动张紧式链轮结构由驱动轮、从动轮、传动链、自动张紧机构组成,各个从动轮套在转轴上,驱动轮带动整个自动张紧式链轮结构联动,由自动张紧机构保证整个自动张紧式链轮结构的稳定性,磁性轮齿条结构由驱动轮、从动轮、磁性齿条组成,驱动轮转动带动磁性齿条上下运动,磁性齿条将若干从动轮吸附并保证从动轮同时联动,从动轮套在转轴上。
10.根据权利要求1或2所述的线聚光太阳能光热复合利用通风装置,其特征在于,换热管采用直管或弯曲管的形状,换热管内部填充传热介质,传热介质为液态水或者导热油。
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