專利名稱：一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)人類創(chuàng)造清潔、可再生能源的競爭越來越激烈時，太陽能產(chǎn)業(yè)將注意力集中在 了新技術(shù)“聚光光伏(CPV)太陽能”上，并希望通過這項技術(shù)生產(chǎn)具有規(guī)模效應(yīng)的電力。CPV 技術(shù)通過透鏡或鏡面將接收到的太陽能放大到成百上千倍，然后將放大的能量聚焦于效率 極高的小光電池上。通過放大太陽能，該技術(shù)有效地減少了光電池中半導(dǎo)體材料的用量。將太陽能轉(zhuǎn)化為電能已得到普遍應(yīng)用，但是將太陽能轉(zhuǎn)化為水的熱能，或轉(zhuǎn)化為 電能的同時也轉(zhuǎn)化為水的熱能，目前尚未有更好的技術(shù)，還未得到普遍應(yīng)用。尤其對于空調(diào) 負(fù)載，以前多以電為能源換熱，而很少用熱水來驅(qū)動吸呼式空調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。該系統(tǒng) 通過菲涅爾透鏡將太陽光聚焦在高效太陽能芯片上，產(chǎn)生電能；同時將太陽能芯片自身產(chǎn) 生的熱量用于加熱水，高品質(zhì)的熱水用來驅(qū)動吸呼式空調(diào)或作為生活用水，出來的冷水循 環(huán)利用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)， 它包括太陽能發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組、保溫蓄水箱、熱泵系統(tǒng)、空調(diào)負(fù)載、各種用水及用電設(shè) 備，所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括一固定支架，在固定支架上安裝有電機、電機帶動的擺動架， 以及數(shù)根并排設(shè)置的吸熱管，所述吸熱管的上方罩設(shè)有菲涅爾透鏡，所述吸熱管為一空心 管，在吸熱管的上表面、對應(yīng)菲涅爾透鏡聚焦點位置粘結(jié)有太陽能芯片，太陽能芯片與所述 蓄電池組連接，在吸熱管的內(nèi)部設(shè)置有散熱片并填充有水，還插設(shè)有溫度傳感器，吸熱管的 上、下兩端分別設(shè)有進水口和出水口 ；所述出水口通過管路連接到保溫蓄水箱，所述儲水箱 通過熱泵系統(tǒng)連接到空調(diào)負(fù)載進水口，空調(diào)負(fù)載的出水口通過管路連接到所述吸熱管的進 水口 ；所述儲水箱同時連接到所述用水設(shè)備；所述蓄電池組同時連接所述電機、熱泵及所 述用電設(shè)備；所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)控制。所述擺動架上設(shè)置有限位開關(guān)。所述菲涅爾透鏡可以為分塊連體的集裝式結(jié)構(gòu)，每一小塊菲涅爾透鏡分別對應(yīng)一 小塊太陽能芯片。所述菲涅爾透鏡也可以為一整塊結(jié)構(gòu)，一整塊所述透鏡對應(yīng)的一整塊太陽能芯 片。在所述保溫層外側(cè)、避讓開所述太陽能芯片的位置，包圍有保溫層。所述散熱片與所述吸熱管一體成型，且散熱片靠近吸熱管上壁的位置。在連接所述吸熱管的進、出水管路上分別設(shè)置有閥門。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于在太陽能發(fā)
3電系統(tǒng)的吸熱管上方設(shè)置了聚焦型透鏡，并且透鏡安裝在一擺動架上能跟隨太陽光轉(zhuǎn)動， 因而使得太陽能能夠更多更好地被吸熱管吸收，能量利用率高。2、本發(fā)明由于在吸熱管上 設(shè)置了太陽能集成芯片，并且設(shè)置在透鏡的聚焦點上，因此它既能更好地吸收太陽光，也能 更有效地轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化率達35%以上，轉(zhuǎn)化的電能可以隨時儲存到與之連接的蓄電池 中。3、本發(fā)明的吸熱管為中空管，在管中設(shè)置有散熱片并注有水，因為當(dāng)太陽能芯片工作 時，自身會產(chǎn)生大量的熱，因此，這部分熱量會通過吸熱管管壁和散熱片傳遞出去，將管中 的水加熱，從而產(chǎn)生了熱水。因此本發(fā)明太陽能系統(tǒng)既能產(chǎn)生電也能產(chǎn)生水。4、太陽能發(fā) 電系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水通過熱泵進一步加熱后，可以作為吸呼式空調(diào)的動力源，供給空調(diào)工作。 因此通過空調(diào)工作可使得室內(nèi)制冷，循環(huán)過空調(diào)的水降溫后流回吸熱管中可繼續(xù)加熱循環(huán) 利用。5、太陽能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能除供給設(shè)備自身用電外，還可以供給任何生活用電，太 陽能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能除供給吸呼式空調(diào)制冷外，還可以供給任何生活用水。因此，本發(fā) 明是集冷、熱、電一體的聯(lián)供系統(tǒng)，完全可作為獨立住宅的能源解決方案。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)布置2是本發(fā)明太陽能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意3是圖2的A向視4是圖3的結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化示意5是圖2的A-A剖視示意6是圖2的B-B剖視示意7是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的吸熱管局部放大示意8是太陽能發(fā)電系統(tǒng)通過熱泵驅(qū)動空調(diào)負(fù)載工作的示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1所示，聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)是一種CPV技術(shù)的改進型，它通過菲涅 爾透鏡將太陽光聚焦在高效太陽能芯片上，產(chǎn)生電能；同時將太陽能芯片自身產(chǎn)生的熱量 予以吸收、利用，產(chǎn)生熱水，通過系統(tǒng)將熱水的品質(zhì)提高，高品質(zhì)的熱水用來驅(qū)動吸呼式空 調(diào)，從空調(diào)出來的冷水循環(huán)利用。太陽能芯片產(chǎn)生的電能儲存起來解決各種用電所需。聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)主要包括有幾大部分太陽能發(fā)電系統(tǒng)1、蓄電池 組2、保溫蓄水箱3、熱泵系統(tǒng)4、空調(diào)負(fù)載5、用電設(shè)備6、水暖及生活用水設(shè)備7。如圖2 6所示，太陽能發(fā)電系統(tǒng)1包括一固定支架11，在固定支架11上固定有 電機12、數(shù)根并排設(shè)置的吸熱管13，以及安裝用的軸座14。電機12帶動一擺動架15擺動， 在擺動架15上安裝有菲涅爾透鏡16，菲涅爾透鏡16罩設(shè)在吸熱管15的上方。伴隨擺動 架15的擺動，菲涅爾透鏡16隨之?dāng)[動，在擺動架15上同時設(shè)置有由PLC系統(tǒng)控制的限位 開關(guān)(圖中未示出)，使擺動架能隨太陽的位移而轉(zhuǎn)動，限位開關(guān)保證系統(tǒng)啟動時可以準(zhǔn)確 找到追蹤的聚焦基準(zhǔn)點，并保證太陽光能隨時垂直照射到透鏡表面，極大限度地吸收光能。對于電機12、吸熱管13、擺動架15和菲涅爾透鏡16的設(shè)置，可以是在固定支架11 上分別設(shè)置多個電機12，一個電機分別帶動一小的擺動架15，擺動架15安裝在軸座14上。
4每一擺動架15只帶動一組菲涅爾透鏡16，這組菲涅爾透鏡只罩設(shè)在一根吸熱管13的上方。 當(dāng)然，這種方法的成本會很高，經(jīng)濟效益低。一般地，如圖2 4所示，是只用一個電機12帶動一大的擺動架15，在大的擺動架 上設(shè)置多組菲涅爾透鏡16，每一組菲涅爾透鏡16分別對應(yīng)一根吸熱管13，當(dāng)擺動架15擺 動時，所有的菲涅爾透鏡16均能一起擺動。此時擺動架15的具體設(shè)置可以是電機12的 輸出軸上連接一擺動軸17，擺動軸17由軸座14支撐。在擺動軸的上、下兩端分別固定連接 一擺動桿18，每一擺動桿18的上端鉸接一長的連桿19，在連桿19上同時又間隔地鉸接數(shù) 個透鏡支架20，透鏡支架20的下端轉(zhuǎn)動地連接在軸座14上。上、下兩根連桿19上對應(yīng)設(shè) 置有多對透鏡支架20，每一對透鏡支架20支撐一組菲涅爾透鏡16，每一組菲涅爾透鏡16 罩設(shè)一根吸熱管13。這種設(shè)置方式可以使得一個電機帶動多組菲涅爾透鏡16旋轉(zhuǎn)。如圖4、圖7所示，吸熱管13為一空心管，由輕質(zhì)的良性導(dǎo)熱材料制成，比如鋁或鋁 合金管。在吸熱管13的上表面，菲涅爾透鏡16透鏡的聚焦點上，用導(dǎo)熱硅膠粘結(jié)有太陽能 芯片21，太陽能芯片21為集成芯片，與蓄電池組2連接，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能儲存起來，轉(zhuǎn) 換效率可以達到35%以上。在吸熱管13的外層，除去太陽能芯片21的位置，還整體包圍有 保溫層22，保溫層22以確保進入吸熱管的熱量可以最大限度的被保存。在吸熱管13的內(nèi) 部布置有散熱片23，并且在散熱片之間充有水；吸熱管13內(nèi)還插設(shè)有溫度傳感器24，溫度 傳感器24與PLC系統(tǒng)相連，可以實時傳遞管內(nèi)水溫。當(dāng)菲涅爾透鏡16將太陽光聚集到吸 熱管13上的太陽能芯片21上時，太陽能芯片21將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的同時，它自身工作 也會產(chǎn)生大量的熱，這部分熱量由吸熱管管壁吸收并通過內(nèi)部的散熱片散發(fā)出去，使管內(nèi) 水溫升高。吸熱管13的上、下端分別有進水口 25和出水口 26，分別連接進水管路和出水管 路，并在管路上安裝有控制閥門(圖中未示出)，控制進水和出水，當(dāng)溫度傳感器達到設(shè)定 值時，出水閥門打開，將加熱后的水放走，水放完后，出水閥門關(guān)閉，進水閥門打開，注入冷 水進行加溫，重復(fù)循環(huán)。上述實施例中，每一組菲涅爾透鏡16可以為分塊連體的集裝式結(jié)構(gòu)，每一小塊菲 涅爾透鏡16都對應(yīng)一太陽能芯片21，如圖2所示，在一根吸熱管13的上方，集裝有5塊菲 涅爾透鏡16，對應(yīng)地在吸熱管13上表面粘貼有5塊太陽能芯片21，這樣可以最大限度地利 用透鏡的接收面積，并且最好角度地接收太陽光。上述實施例中，每一組菲涅爾透鏡16也可以為一整塊結(jié)構(gòu)，在吸熱管13上，對應(yīng) 于整塊的透鏡，粘貼有一整塊太陽能芯片21 (圖中未示出)。上述實施例中，吸熱管13的內(nèi)部布置有散熱片23，散熱片23要能保證熱量快速均 勻地傳遞到介質(zhì)中。因此，要盡可能地增大散熱片23與吸熱管13管壁的接觸面積，尤其是 增大靠近太陽能芯片21 —側(cè)的接觸面積，一般地將吸熱管13與散熱片21制作成一體(如 圖7所示)。如圖7所示，從吸熱管13中出來的熱水存放在保溫蓄水箱3中，保溫蓄水箱3連 著熱泵系統(tǒng)4。熱泵的動力電源由蓄電池組2通過逆變單元提供，經(jīng)過熱泵處理的水，溫度 進一步升高，高溫水進入吸呼式空調(diào)負(fù)載5，作為動力介質(zhì)驅(qū)動空調(diào)工作產(chǎn)生冷氣，為夏季 提供舒適的環(huán)境。從空調(diào)出來的水溫度已經(jīng)降低，再循環(huán)到太陽能發(fā)電系統(tǒng)1使用。如圖1所示，太陽能芯片21發(fā)出來的電由蓄電池儲存起來使用，除驅(qū)動電機12、熱
5泵系統(tǒng)4工作外，還可用于供給生活用電設(shè)備6，或風(fēng)力發(fā)電機工作。從吸熱管13出來的水 除用于供給空調(diào)負(fù)載5工作外，還用于供給水暖及生活用水設(shè)備7。
此系統(tǒng)的太陽能綜合利用率較高，整體能耗接近于零，可以作為單獨的住宅能源， 與其它應(yīng)用設(shè)備組合成為冷、熱、電聯(lián)供系統(tǒng)。
權(quán)利要求
一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于它包括太陽能發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組、保溫蓄水箱、熱泵系統(tǒng)、空調(diào)負(fù)載、各種用水及用電設(shè)備，所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括一固定支架，在固定支架上安裝有電機、電機帶動的擺動架，以及數(shù)根并排設(shè)置的吸熱管，所述吸熱管的上方罩設(shè)有菲涅爾透鏡，所述吸熱管為一空心管，在吸熱管的上表面、對應(yīng)菲涅爾透鏡聚焦點位置粘結(jié)有太陽能芯片，太陽能芯片與所述蓄電池組連接，在吸熱管的內(nèi)部設(shè)置有散熱片并填充有水，還插設(shè)有溫度傳感器，吸熱管的上、下兩端分別設(shè)有進水口和出水口；所述出水口通過管路連接到保溫蓄水箱，所述儲水箱通過熱泵系統(tǒng)連接到空調(diào)負(fù)載進水口，空調(diào)負(fù)載的出水口通過管路連接到所述吸熱管的進水口；所述儲水箱同時連接到所述用水設(shè)備；所述蓄電池組同時連接所述電機、熱泵及所述用電設(shè)備；所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于所述擺動架 上設(shè)置有限位開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于所述菲涅爾 透鏡為分塊連體的集裝式結(jié)構(gòu)，每一小塊菲涅爾透鏡分別對應(yīng)一小塊太陽能芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于所述菲涅爾 透鏡為一整塊結(jié)構(gòu)，一整塊所述透鏡對應(yīng)的一整塊太陽能芯片。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于 在所述保溫層外側(cè)、避讓開所述太陽能芯片的位置，包圍有保溫層。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于 所述散熱片與所述吸熱管一體成型，且散熱片靠近吸熱管上壁的位置。
7.如權(quán)利要求5所述的一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于所述散熱片 與所述吸熱管一體成型，且散熱片靠近吸熱管上壁的位置。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征 在于連接所述吸熱管的進、出水管路上分別設(shè)置有閥門。
9.如權(quán)利要求5所述的一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于連接所述吸 熱管的進、出水管路上分別設(shè)置有閥門。
10.如權(quán)利要求6所述的一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于連接所述吸 熱管的進、出水管路上分別設(shè)置有閥門。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚焦型太陽能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括太陽能發(fā)電系統(tǒng)及各應(yīng)用設(shè)備。太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括一固定支架，在固定支架上安裝有電機、電機帶動的擺動架，以及數(shù)根并排設(shè)置的吸熱管，吸熱管的上方罩設(shè)有菲涅爾透鏡，吸熱管的上表面、菲涅爾透鏡聚的焦點位置粘結(jié)有太陽能芯片，太陽能芯片與蓄電池組連接，吸熱管的內(nèi)部設(shè)置有散熱片并充有水，還插設(shè)有溫度傳感器，吸熱管的兩端分別有進水口和出水口，出水流入保溫蓄水箱，儲水箱通過熱泵系統(tǒng)連接到空調(diào)負(fù)載，空調(diào)負(fù)載的出水流回吸熱管；儲水箱可同時供給生活用水；蓄電池組同時連接電機、熱泵及用電設(shè)備。本發(fā)明太陽能利用率高，可以作為單獨的住宅能源，與其它設(shè)備組合成冷、熱、電聯(lián)供系統(tǒng)。
文檔編號H02N6/00GK101860275SQ20101017160
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者孫云權(quán), 湯青, 甘中學(xué), 靳海濤 申請人:新奧光伏能源有限公司