CN213687324U - 具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，每个真空管后面设置光伏及反射片，光伏及反射片通过竖向固定绳、上端、端横向固定绳绑定以及维持平衡，光伏及反射片上下两端分别设有导轨，竖向固定绳上下端分别连接一条牵引绳，牵引绳两端分别连接转轴，并置于导轨中，转轴连接手动摇杆或电机，由手动摇杆或电机驱动转轴带动牵引绳，从而使光伏及反射片在导轨中随着牵引绳的转动而转动。本实用新型安装简单，可在原模型基础上进行改造，也可用于新制造的复合装置。在供暖季节时利用漫反射材料进行反射集热，在非供暖季节时采用光伏材料遮阳保护且兼具光伏发电的作用，有效增加了能源的利用率，提高了装置的能效。

Description

具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能热利用和光伏发电技术，具体涉及一种具有过热遮阳保护和利用过剩太阳能光伏发电作用的真空管太阳集热器。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的物质基础。近几十年来，能源问题一直是举世瞩目的重大问题之一。无论短时期内常规能源供求关系发生什么变化，从未来较长的时期考虑，目前储量有限的常规能源毫无疑问会逐步趋于衰竭。为了生存和可持续发展，必须寻求可代替常规能源的新的能源。而太阳能作为一种环保、安全、无污染的新型能源，其利用方法和系统就在不断地完善，但是目前有关太阳能利用系统仍存在诸多问题。

本实用新型涉及的太阳能利用途径有光-热转换和光-电转换。其中光-热转换是通过物体(本实用新型中的太阳能真空集热管)把吸收的太阳能辐射直接转换为热能，然后输送到某一场所加以利用。从公元前十一世纪的“阳燧取火”到现在的太阳灶、太阳能热水器，我们的光-热转换技术水平已经发展到相当成熟的底地步，而且成本较为低廉、普及性广、工业化程度较高。

现在光-热转换技术还存在一些尚未完美解决的问题，比如本实用新型中所针对解决的太阳能热利用系统的过热问题。在太阳能热利用系统的实际应用中，为了满足系统全年使用，系统的参数选择一般是根据冬季的参数确定的，由于太阳能冬、夏季节的不平衡,导致夏季产热量大于需求量，产生过剩的热量，给太阳能热利用系统带来一些问题。如果太阳能热利用系统长时间处于过热状态时间，且没有有效的散热设备和防过热措施，往往会导致热水系统管路发生汽化、压力过高，甚至管道、设备爆裂，将严重影响太阳能热水系统的运行。因此如何避免系统过热，是太阳能热水系统设计中不可忽视的问题。只有尽可能解决太阳能集热系统过热问题，才能延长太阳能集热系统的使用寿命，使其正常工作，发挥其节能效果。当前，解决太阳能热水系统过热问题的方法主要有增加排热装置、承压系统采用T/P阀、排出热水来降低水箱温度、采用遮阳措施等方法，以上几种方法各有利弊。

采用排热装置是大型太阳能集热系统经常采用的防止过热的一种方法，但投资较高，而且要求集热系统必须处于运行状态，需要消耗较多的电能，而且会给周围环境带来热污染。承压系统采用的T/P阀是实现真空管式太阳能热水系统防“过热”的成本较低的可行手段，但是有两个前提条件的：一是该太阳能热水系统不能断水，显然这一点是难以做到绝对的可靠，系统内缺水是有可能发生的(房屋长时间空置是要断开水路)；二是该太阳能热水系统要求集热器的热量能够可靠的转移到水箱内，这对太阳能热水系统的组件要求很高。排出热水来降低水箱温度的方式实际就是排出热水再补充冷水，而在对热水需求低时排出的热水没有及时被使用，会造成热能、水资源浪费，不值得提倡。

采用遮阳装置进行遮阳是降低水温最为直接和有效过热保护方式，遮阳即为在集热器的表面用一覆盖物档住阳光，防止真空管继续吸热，以防止太阳能热水系统“过热”，其缺点是操作不便，尤其是对放置在屋顶的大型集热器组，而且采用遮光装置后，集热器承受的风荷载大幅增加，大风时存在较大的安全隐患，所以本实用新型采取简便、风载荷低的遮阳装置，来降低操作的难度和安全隐患。

此外，光-电转换对于太阳能的利用方式是利用某些器件(本实用新型中的光伏板)把收集到的太阳辐射能直接转换为电能再加以利用的。光-电转换的工作原理是光伏效应，是利用半导体界面的光伏效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其转化率在13％-18％，我国太阳能光伏发电技术也在不断发展和完善，相信以后其转化率会不断提高、应用成本也会降低。

发明内容

本实用新型是要提供一种具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，用于供暖季节集热用于供暖，在其他季节对真空管进行遮阳，防止其过热并进行光伏发电。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，由若干真空管、上下端牵引绳、转轴、导轨、若干光伏及反射片组合而成，每个真空管后面设置一个光伏及反射片，所述光伏及反射片通过竖向固定绳、上端横向固定绳、下端横向固定绳绑定以及维持平衡，所述光伏及反射片上下两端分别设有导轨，所述竖向固定绳的上下端分别连接一条牵引绳，所述牵引绳的两端分别连接转轴，并置于导轨中，所述转轴连接手动摇杆或电机，由手动摇杆或电机驱动转轴带动牵引绳，从而使光伏及反射片在导轨中随着牵引绳的转动而转动。

进一步，相邻的所述光伏及反射片之间通过导线相连。

进一步，所述牵引绳采用抗拉性能强的钢丝绳，所述导轨采用铝合金材料制作。

进一步，所述光伏及反射片由光伏材料、结构支撑材料、外层保护结构、漫反射材料叠合而成。

进一步，所述光伏材料为具有优良发电性能的光伏材料，所述漫反射材料采用抗拉弯且耐温耐腐蚀的材料。

进一步，当集热工况：在供暖用热季节，人工摇动摇杆，拉动牵引绳开始沿着轨道转动，直到光伏及反射片位于真空管的正下方后，所述漫反射材料位于上表面，光伏材料位于下表面，反射面起到将太阳光反射到真空管，收集的热量用于供暖。

进一步，当发电工况：在非供暖季节，人工摇动摇杆，牵引绳沿着轨道反向转动，直到光伏及反射片位于真空管的正上方后，所述光伏及反射片位于上表面，漫反射材料位于下表面，光伏材料起到过热遮阳保护并且同时利用太阳能进行光伏发电的作用。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的光伏及反射片安装简单，可在原模型基础上进行改造。

2.本实用新型的光伏及反射片随着牵引绳绕装置转动，操作便捷，节约材料。

3.本实用新型中在非供暖季节时通过光伏材料进行遮阳和发电，既有效的利用了资源，提高了太阳能的吸收利用率，又可以有效延长真空管的使用寿命。

4.本实用新型中在供暖季节又通过漫反射材料进行充分利用太阳能，有效的增加的集热器的受光面积，提高了装置的集热效率。

附图说明

图1本实施例中的真空管集热器光伏及反射板光伏材料发电遮阳时结构平面示意图；

图2本实施例中的光伏及反射片漫反射材料反射集热时的结构剖面示意图；

图3本实施例中的光伏及反射片光伏材料发电时的结构剖面示意图；

图4本实施例中绳与光伏及反射片的内部连接方式示意图；

图5本实施例中的光伏及反射片的结构剖面图；

图中：1.联箱，2.固定装置，3.上端导轨，4.上端牵引绳，5.上端横向固定绳，6.转轴一，7.转轴二，8.光伏及反射片，9.真空管，10.底板，11.下端横向固定绳，12.下端牵引绳，13.下端导轨，14.导轨凹槽，15.光伏材料，16结构支撑材料，17.外层保护结构(EVA)，18.漫反射材料，19.导线，20.竖向固定绳，21.手动摇杆。

具体实施方式

下面结合附图和绳板传动装置对本新型实用发明进行说明。

如图1至图5所示，一种具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，光伏及反射片8是由光伏材料15、结构支撑材料16、外层保护结构(EVA)、漫反射材料18叠合而成，每个相邻的光伏材料15之间由导线19相接，光伏及反射片8通过竖向固定绳20、上端横向固定绳5、下端横向固定绳11绑定以及维持平衡，并且在竖向固定绳20的上端头部连接上端牵引绳4，竖向固定绳20的下端头部连接下端牵引绳12，在本例中还设计了导轨结构，导轨通过焊接的方式固定在上下两端，以上端导轨3为例，导轨凹槽14之中可以通过上端牵引绳4，上端牵引绳4可以带动光伏及反射片8绕着绳索轨道进行滑动，在牵引绳的两端头部连接转轴一6和转轴二7，人工手摇摇杆21，控制转轴一6和转轴二7的转动，光伏及反射片8在导轨中随着牵引绳的转动而转动，即通过上端牵引绳4和下端牵引绳12的转动来实现不同工况下光伏及反射片8的移动。

本装置有两种工况：集热工况和发电工况。发电工况：在非供暖季节：人工手摇摇杆，控制转轴一6和转轴二7开始逆时针转动，转轴带动上端牵引绳4和下端牵引绳12开始转动，牵引绳带动光伏及反射片8转动，直到转至真空管9的正上方，此时光伏材料15位于上方，漫反射材料18位于下方，光伏材料起到了光伏发电的作用，并且在温度过高时可以对真空管9起到过热遮阳保护的作用。集热工况，在供暖用热季节：人工手摇摇杆21，控制转轴一6和转轴二7开始顺时针方向转动，转轴带动上端牵引绳4和下端牵引绳12开始转动，牵引绳带动光伏及反射片8转动，直到转至相邻两真空管9的空格之间，此时漫反射材料18位于上方，光伏材料15位于下方，漫反射材料18可以把太阳光反射到真空管的背部，使得真空管9的受光面积增大，起到了反射以及集热的作用。

本实用新型发明中，牵引绳采用抗拉性能强的钢丝绳，绳板固定装置可采用铝合金材料进行制作，光伏面采用光伏发电性能良好的材料，反射面采用抗拉弯且耐温耐腐蚀的材料。保证结构可以长期稳定。本例中在装置处于供暖季节时采用漫反射材料进行反射集热，当装置处于非供暖季节时采用光伏材料遮阳保护且兼具光伏发电的作用，有效地增加了能源的利用率，提高了装置的能效。

Claims (7)

1.一种具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，由若干真空管、上下端牵引绳、转轴、导轨、若干光伏及反射片组合而成，其特征在于：每个真空管后面设置一个光伏及反射片，所述光伏及反射片通过竖向固定绳、上端横向固定绳、下端横向固定绳绑定以及维持平衡，所述光伏及反射片上下两端分别设有导轨，所述竖向固定绳的上下端分别连接一条牵引绳，所述牵引绳的两端分别连接转轴，并置于导轨中，所述转轴连接手动摇杆或电机，由手动摇杆或电机驱动转轴带动牵引绳，从而使光伏及反射片在导轨中随着牵引绳的转动而转动。

2.根据权利要求1所述的具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，其特征在于：相邻的所述光伏及反射片之间通过导线相连。

3.根据权利要求1所述的具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，其特征在于：所述牵引绳采用抗拉性能强的钢丝绳，所述导轨采用铝合金材料制作。

4.根据权利要求1所述的具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，其特征在于：所述光伏及反射片由光伏材料、结构支撑材料、外层保护结构、漫反射材料叠合而成。

5.根据权利要求4所述的具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，其特征在于：所述光伏材料为具有优良发电性能的光伏材料，所述漫反射材料采用抗拉弯且耐温耐腐蚀的材料。

6.根据权利要求4所述的具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，其特征在于：当集热工况：在供暖用热季节，人工摇动摇杆，拉动牵引绳开始沿着轨道转动，直到光伏及反射片位于真空管的正下方后，所述漫反射材料位于上表面，光伏材料位于下表面，反射面起到将太阳光反射到真空管，收集的热量用于供暖。

7.根据权利要求4所述的具有过热遮阳保护的真空管太阳集热与光伏发电复合装置，其特征在于：当发电工况：在非供暖季节，人工摇动摇杆，牵引绳沿着轨道反向转动，直到光伏及反射片位于真空管的正上方后，所述光伏及反射片位于上表面，漫反射材料位于下表面，光伏材料起到过热遮阳保护并且同时利用太阳能进行光伏发电的作用。

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