一種太陽能多向跟蹤熱管利用系統技術方案

本實用新型專利技術公布了一種太陽能多向跟蹤熱管利用系統，采用多個反射鏡、菲涅爾鏡、平面鏡組成的一組太陽能光學鏡，將每一個鏡的轉軸設置在一個可具有不同形狀的太陽能鏡支架上，每一個太陽能光學鏡可以繞軸進行轉動，同時太陽能鏡支架還可以運動，這樣實現了太陽鏡繞起軸轉和跟隨太陽能鏡支架運動的多向跟蹤；由于多向跟蹤減少了單軸跟蹤的難度，同時可以減少聚焦的圓柱區的范圍，提高聚焦的倍數，提高使用的溫度；由于太陽能熱管利用設備被設置在一個圓柱體區間內并且在地面或建筑物上，在太陽能鏡運動時保持不動，因而其焦距是變化的變焦跟跟蹤，太陽能熱管利用設備設置在圓柱體內就實現了聚焦跟蹤的太陽能的利用。利用熱管作為太陽能轉換器件，將熱管技術完美的與光學鏡系統結合起來，實現太陽能的熱發電、供暖、制冷、熱水、開水等應用。本實用新型專利技術提供了其陣列結構，適合于不同規模的系統，同時也適合于大規模的利用太陽能，特別是太陽能的熱能利用。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及太陽能利用，特別是太陽能聚焦跟蹤焦點為直線的線性跟蹤以及組成陣列跟蹤實現太陽能的熱發電、供暖、制冷、熱水、開水等綜合應用。
技術介紹
太陽能的熱應用主要采用玻璃真空管熱管技術，實現溫度為60度的熱水應用，太 陽能的高溫熱利用主要是采用槽式、塔式和蝶式三種太陽能采集技術，實現高溫的太陽能 熱發電應用。現有的低溫60度的熱水應用是家庭型的小規模應用，由于沒有跟蹤系統因而 溫度不能提高，無法實現高溫的利用，而槽式、塔式和蝶式三種太陽能高溫采集技術，無法 實現小規模的家庭型應用，因而限制了技術的應用。 結合低溫真空管技術的現有的工業基礎，以及高溫太陽能的采集技術就可以實現 高溫的太陽能采集及利用，特別是采用真空管技術以及槽式太陽能采集技術相結合的技 術，可以實現家庭型的太陽能熱發電利用。 國際上的槽式系統的主要的跟蹤方式采用將一個換真空管設置在槽式系統的焦 線位置，在換真空管內充入導熱油，由電機驅動導熱油流動從而實現熱能的采集。在跟蹤太 陽能的過程中導熱油在管道內一起運動，在導熱油管道與流出端采用波紋管的方式實現運 動的管道與不運動的管之間的連接；由于波紋管需要耐高溫、可靠性高等要求，因而成為關 鍵器件，同時該種連接無法保證保溫性要求，因而系統的熱損高、成本高。因而需要降低成 本，提供效能、增加可靠性的技術與產品。 能否將熱管技術與高溫采集技術結合，就可以結合熱管技術的現有的工業基礎， 利用高溫太陽能的采集技術就可以實現高溫的太陽能采集及利用，特別是采用熱管以及槽 式太陽能采集技術相結合的技術，可以實現家庭型的太陽能熱發電、供暖、制冷、熱水、開水 等利用。
技術實現思路
本技術的目的就是提供一種太陽能多向跟蹤熱管利用系統，采用多個反射鏡、菲涅爾鏡、平面鏡組成的一組太陽能光學鏡，將每一個鏡的轉軸設置在一個可具有不同形狀的太陽能鏡支架上，每一個太陽能光學鏡可以繞軸進行轉動，同時太陽能鏡支架還可以運動，這樣實現了太陽鏡繞起軸轉和跟隨太陽能鏡支架運動的多向跟蹤；由于多向跟蹤減少了單軸跟蹤的難度，同時可以減少聚焦的圓柱區的范圍，提高聚焦的倍數，提高使用的溫度；由于太陽能熱管利用設備被設置在一個圓柱體區間內并且在地面或建筑物上，在太陽能鏡運動時保持不動，因而其焦距是變化的變焦跟跟蹤，太陽能熱管利用設備設置在圓柱體內就實現了聚焦跟蹤的太陽能的利用。利用熱管作為太陽能轉換器件，將熱管技術完美的與光學鏡系統結合起來，實現太陽能的熱發電、供暖、制冷、熱水、開水等應用。 本技術提供了其陣列結構，適合于不同規模的系統，同時也適合于大規模的利用太陽能，特別是太陽能的熱能利用。 具體
技術實現思路
如下 —種太陽能多向跟蹤熱管利用系統，包括至少一個太陽能熱管利用設備、至少一 組光學鏡其中每組光學鏡由多個太陽能線性聚焦光學鏡組成、用于支撐光學鏡組的太陽能 鏡支架，使太陽能線性聚焦光學鏡能跟蹤太陽運動的太陽能跟蹤裝置、動力驅動裝置、以及 電子控制系統，每組光學鏡共同聚焦于一個圓柱區域內，至少有一個太陽能熱管利用設備 設置在該圓柱區域內并保持不動，其特征是每個太陽能線性聚焦光學鏡上固定設置有至 少一個轉軸，所述轉軸的兩端設置在太陽能鏡支架上，通過動力驅動裝置驅動線性聚焦光 學鏡沿轉軸轉動和跟隨太陽能鏡支架運動，使每組線性聚焦光學鏡的焦線始終保持在太陽 能熱管利用設備所在的區域內，通過熱管實現對熱能的熱發電、供暖、制冷、熱水、開水應 用。 根據需要可以選擇不同類型的支架系統，這樣可以適合于任何的形式的太陽能鏡的使用，可以根據需要選擇適合的太陽能鏡，同時可以為每組光學鏡的運動提供更靈活和方便的支撐與運動軌跡，可以降低成本、提高跟蹤效率，太陽能鏡支架通常可以選擇下列至少一種形狀的器件 A、拋物線型； B、弧形； C、圓形器件； D、多邊形支架； E、復合拋物線型； F、直線、斜線、曲線型。 由于線聚焦系統不動，可以將任何的熱管利用系統設置在此區域內，甚至可以將大重量的設備設置在焦線區域，在焦線與太陽能鏡的焦距范圍內，都可以設置熱管利用系統，根據溫度與空間等要求，可以選擇任何不大于焦距的范圍設置熱管利用系統。 所述的熱管的蒸發端設置在太陽能線聚焦的焦線區域內，熱管的冷凝端設置在焦線區域之外，冷凝端與換熱器相連接，通過換熱器實現熱能的采集，進而可以將熱能應用于熱發電、供暖、制冷、熱水、開水應用。從而實現了將熱管技術完美的與光學鏡系統結合起來，實現利用熱管技術實現高效的熱能采集及傳輸，減少了系統的采集及傳輸熱損。 跟蹤裝置包括用于支撐整個系統的跟蹤支架、動力傳輸機構。為了實現動力驅動裝置(6)驅動動力傳輸機構，實現光學鏡對太陽能的跟蹤，所述動力傳輸裝置(10) —端與驅動裝置進行連接，至少另外一端設置在轉軸、太陽能鏡支架或者太陽能線性聚焦光學鏡上，通過動力驅動裝置(6)驅動動力傳輸機構，實現對太陽能的跟蹤。跟蹤支架為太陽能利用設備、太陽能光學鏡、跟蹤系統、太陽能線聚焦光學鏡支架全部組件提供支撐。跟蹤支架可以設置在上述系統的任何部位，只要符合本技術的要求，可以任意的設置支架的位置與結構。 任何通過動力驅動系統(6)驅動動力傳輸機構，都可以用于本技術的太陽能 跟蹤，所述的動力傳輸機構選擇下列之一 齒輪機構(10)、鏈條機構、渦輪蝸桿機構、鉸鏈 機構。 其中當動力傳輸裝置(10)的另一端設置在太陽能線性聚焦光學鏡的轉軸上時， 轉軸與光學鏡固定連接，通過動力驅動裝置驅動傳輸裝置的齒輪或者鏈條或者鉸鏈機構，使轉軸轉動，從而帶動太陽能線性聚焦光學鏡圍繞轉軸轉動；當動力傳輸裝置設置在太陽 能鏡支架上時，可以驅動太陽能鏡支架進行運動；當動力傳輸裝置直接設置在太陽能線性 聚焦光學鏡上時，可以直接驅動太陽能線性聚焦光學鏡進行運動。 太陽能鏡支架設置在跟蹤支架上，并且通過動力驅動裝置和動力傳輸裝置太陽能 鏡支架可以在跟蹤支架上進行運動，與太陽能鏡的延轉軸的運動共同組成了多向的運動， 主要達到跟蹤的目的和要求，太陽能鏡支架的運動方式可以采用任何可能的形式，但是優 選的運動的軌跡可以選擇下列之一 A、拋物線或弧形或圓形器件與地平面平行運動； B、拋物線或弧形或圓形器件延兩個拋物線或弧形或圓形進行拋物線或弧形或圓 形運動。 C、沿直線、斜線、曲線的運動。 線性跟蹤系統由南北方向與東西方向兩種跟蹤方式，主要采用與地平面平行放 置，根據在地球表面的不同的經度與緯度，優先選擇與太陽光照射垂直或夾角最小的方向 設置，太陽能線性聚焦光學鏡焦線、太陽能光學鏡的長度方向的對稱軸線與地球自轉軸平 行，這樣使得集熱效率最高，太陽能線性聚焦光學鏡的焦線選擇下列方式之一進行放置與 地球自轉軸平行、與地球自轉軸平行夾角最小、與地面平行、與水平面平行，優選為與地球 自轉軸平行放置。 在進行對太陽能的跟蹤過程中，可能出現跟蹤的誤差，或者部分的太陽光由于散射等原因，經過第一次的太陽能光學鏡線聚焦后太陽光處于熱管利用系統之外的區域，為了減少此部分的損失，采用了二次聚焦，即在熱管利用系統上設置一個二次聚焦的太陽能鏡，將一次聚焦損失的太陽能光經二次聚焦后將太陽能光聚焦到熱管利用系統上，通常可以選擇至少下列一種二次聚焦光學鏡(8)，在熱管利用系統的周圍，還設置有二次反射鏡，太陽能線性本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能多向跟蹤熱管利用系統，包括至少一個太陽能熱管利用設備、至少一組光學鏡其中每組光學鏡由多個太陽能線性聚焦光學鏡組成、用于支撐光學鏡組的太陽能鏡支架，使太陽能線性聚焦光學鏡能跟蹤太陽運動的太陽能跟蹤裝置、動力驅動裝置、以及電子控制系統，每組光學鏡共同聚焦于一個圓柱區域內，至少有一個太陽能熱管利用設備設置在該圓柱區域內并保持不動，其特征是：每個太陽能線性聚焦光學鏡上固定設置有至少一個轉軸，所述轉軸的兩端設置在太陽能鏡支架上，通過動力驅動裝置驅動線性聚焦光學鏡沿轉軸轉動和跟隨太陽能鏡支架運動，使每組線性聚焦光學鏡的焦線始終保持在太陽能熱管利用設備所在的區域內。

【技術特征摘要】
一種太陽能多向跟蹤熱管利用系統，包括至少一個太陽能熱管利用設備、至少一組光學鏡其中每組光學鏡由多個太陽能線性聚焦光學鏡組成、用于支撐光學鏡組的太陽能鏡支架，使太陽能線性聚焦光學鏡能跟蹤太陽運動的太陽能跟蹤裝置、動力驅動裝置、以及電子控制系統，每組光學鏡共同聚焦于一個圓柱區域內，至少有一個太陽能熱管利用設備設置在該圓柱區域內并保持不動，其特征是每個太陽能線性聚焦光學鏡上固定設置有至少一個轉軸，所述轉軸的兩端設置在太陽能鏡支架上，通過動力驅動裝置驅動線性聚焦光學鏡沿轉軸轉動和跟隨太陽能鏡支架運動，使每組線性聚焦光學鏡的焦線始終保持在太陽能熱管利用設備所在的區域內。2. 根據權利要求1所述的太陽能多向跟蹤熱管利用系統，其特征是所述太陽能鏡支 架選擇下列至少一種形狀的器件A、 拋物線型；B、 弧形；C、 圓形器件；D、 多邊形支架；E、 復合拋物線型；F、 直線、斜線、曲線型。3. 根據權利要求1或2所述的太陽能多向跟蹤熱管利用系統，其特征是所述跟蹤裝 置包括用于支撐整個系統的跟蹤支架、動力傳輸機構，所述動力傳輸裝置一端與驅動裝置 進行連接，至少另外一端設置在轉軸、太陽能鏡支架、太陽能線性聚焦光學鏡上，通過動力 驅動裝置驅動動力傳輸機構，實現對太陽能的跟蹤。4. 根據權利要求3所述的太陽能多向跟蹤熱管利用系統，其特征是所述動力傳輸機 構選擇下列之一 齒輪機構、鏈條機構、渦輪蝸桿機構、鉸鏈機構。5. 根據權利要求3所述的太陽能多向跟蹤熱管利用系統，其特征是所述太陽能鏡支 架設置在跟蹤支架上，太陽能鏡支架進行運動的軌跡可以選擇下列之一 A、 拋物線或弧形或圓形器件與地平面平行運動；B、 拋物線或弧形或圓形器件延兩個拋物線或弧形或圓形進行拋物線或弧形或圓形運動；c、沿直線、斜線、曲線的運動。6. 根據權利要求1或2所述的任一太陽能多向跟蹤熱管利用系統，其特征是所述的熱管的蒸發端設置在太陽能線聚焦的焦線區域內，熱管的冷凝端設置在焦線區域之外，冷 凝端與換熱器相連接，通過換熱器實現...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李建民，
申請(專利權)人：北京智慧劍科技發展有限責任公司，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]