一种太阳能多向跟踪热管利用系统技术方案

本实用新型专利技术公布了一种太阳能多向跟踪热管利用系统，采用多个反射镜、菲涅尔镜、平面镜组成的一组太阳能光学镜，将每一个镜的转轴设置在一个可具有不同形状的太阳能镜支架上，每一个太阳能光学镜可以绕轴进行转动，同时太阳能镜支架还可以运动，这样实现了太阳镜绕起轴转和跟随太阳能镜支架运动的多向跟踪；由于多向跟踪减少了单轴跟踪的难度，同时可以减少聚焦的圆柱区的范围，提高聚焦的倍数，提高使用的温度；由于太阳能热管利用设备被设置在一个圆柱体区间内并且在地面或建筑物上，在太阳能镜运动时保持不动，因而其焦距是变化的变焦跟跟踪，太阳能热管利用设备设置在圆柱体内就实现了聚焦跟踪的太阳能的利用。利用热管作为太阳能转换器件，将热管技术完美的与光学镜系统结合起来，实现太阳能的热发电、供暖、制冷、热水、开水等应用。本实用新型专利技术提供了其阵列结构，适合于不同规模的系统，同时也适合于大规模的利用太阳能，特别是太阳能的热能利用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能利用，特别是太阳能聚焦跟踪焦点为直线的线性跟踪以及组成阵列跟踪实现太阳能的热发电、供暖、制冷、热水、开水等综合应用。
技术介绍
太阳能的热应用主要采用玻璃真空管热管技术，实现温度为60度的热水应用，太 阳能的高温热利用主要是采用槽式、塔式和蝶式三种太阳能采集技术，实现高温的太阳能 热发电应用。现有的低温60度的热水应用是家庭型的小规模应用，由于没有跟踪系统因而 温度不能提高，无法实现高温的利用，而槽式、塔式和蝶式三种太阳能高温采集技术，无法 实现小规模的家庭型应用，因而限制了技术的应用。 结合低温真空管技术的现有的工业基础，以及高温太阳能的采集技术就可以实现 高温的太阳能采集及利用，特别是采用真空管技术以及槽式太阳能采集技术相结合的技 术，可以实现家庭型的太阳能热发电利用。 国际上的槽式系统的主要的跟踪方式采用将一个换真空管设置在槽式系统的焦 线位置，在换真空管内充入导热油，由电机驱动导热油流动从而实现热能的采集。在跟踪太 阳能的过程中导热油在管道内一起运动，在导热油管道与流出端采用波纹管的方式实现运 动的管道与不运动的管之间的连接；由于波纹管需要耐高温、可靠性高等要求，因而成为关 键器件，同时该种连接无法保证保温性要求，因而系统的热损高、成本高。因而需要降低成 本，提供效能、增加可靠性的技术与产品。 能否将热管技术与高温采集技术结合，就可以结合热管技术的现有的工业基础， 利用高温太阳能的采集技术就可以实现高温的太阳能采集及利用，特别是采用热管以及槽 式太阳能采集技术相结合的技术，可以实现家庭型的太阳能热发电、供暖、制冷、热水、开水 等利用。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种太阳能多向跟踪热管利用系统，采用多个反射镜、菲涅尔镜、平面镜组成的一组太阳能光学镜，将每一个镜的转轴设置在一个可具有不同形状的太阳能镜支架上，每一个太阳能光学镜可以绕轴进行转动，同时太阳能镜支架还可以运动，这样实现了太阳镜绕起轴转和跟随太阳能镜支架运动的多向跟踪；由于多向跟踪减少了单轴跟踪的难度，同时可以减少聚焦的圆柱区的范围，提高聚焦的倍数，提高使用的温度；由于太阳能热管利用设备被设置在一个圆柱体区间内并且在地面或建筑物上，在太阳能镜运动时保持不动，因而其焦距是变化的变焦跟跟踪，太阳能热管利用设备设置在圆柱体内就实现了聚焦跟踪的太阳能的利用。利用热管作为太阳能转换器件，将热管技术完美的与光学镜系统结合起来，实现太阳能的热发电、供暖、制冷、热水、开水等应用。 本技术提供了其阵列结构，适合于不同规模的系统，同时也适合于大规模的利用太阳能，特别是太阳能的热能利用。 具体
技术实现思路
如下 —种太阳能多向跟踪热管利用系统，包括至少一个太阳能热管利用设备、至少一 组光学镜其中每组光学镜由多个太阳能线性聚焦光学镜组成、用于支撑光学镜组的太阳能 镜支架，使太阳能线性聚焦光学镜能跟踪太阳运动的太阳能跟踪装置、动力驱动装置、以及 电子控制系统，每组光学镜共同聚焦于一个圆柱区域内，至少有一个太阳能热管利用设备 设置在该圆柱区域内并保持不动，其特征是每个太阳能线性聚焦光学镜上固定设置有至 少一个转轴，所述转轴的两端设置在太阳能镜支架上，通过动力驱动装置驱动线性聚焦光 学镜沿转轴转动和跟随太阳能镜支架运动，使每组线性聚焦光学镜的焦线始终保持在太阳 能热管利用设备所在的区域内，通过热管实现对热能的热发电、供暖、制冷、热水、开水应 用。 根据需要可以选择不同类型的支架系统，这样可以适合于任何的形式的太阳能镜的使用，可以根据需要选择适合的太阳能镜，同时可以为每组光学镜的运动提供更灵活和方便的支撑与运动轨迹，可以降低成本、提高跟踪效率，太阳能镜支架通常可以选择下列至少一种形状的器件 A、抛物线型； B、弧形； C、圆形器件； D、多边形支架； E、复合抛物线型； F、直线、斜线、曲线型。 由于线聚焦系统不动，可以将任何的热管利用系统设置在此区域内，甚至可以将大重量的设备设置在焦线区域，在焦线与太阳能镜的焦距范围内，都可以设置热管利用系统，根据温度与空间等要求，可以选择任何不大于焦距的范围设置热管利用系统。 所述的热管的蒸发端设置在太阳能线聚焦的焦线区域内，热管的冷凝端设置在焦线区域之外，冷凝端与换热器相连接，通过换热器实现热能的采集，进而可以将热能应用于热发电、供暖、制冷、热水、开水应用。从而实现了将热管技术完美的与光学镜系统结合起来，实现利用热管技术实现高效的热能采集及传输，减少了系统的采集及传输热损。 跟踪装置包括用于支撑整个系统的跟踪支架、动力传输机构。为了实现动力驱动装置(6)驱动动力传输机构，实现光学镜对太阳能的跟踪，所述动力传输装置(10) —端与驱动装置进行连接，至少另外一端设置在转轴、太阳能镜支架或者太阳能线性聚焦光学镜上，通过动力驱动装置(6)驱动动力传输机构，实现对太阳能的跟踪。跟踪支架为太阳能利用设备、太阳能光学镜、跟踪系统、太阳能线聚焦光学镜支架全部组件提供支撑。跟踪支架可以设置在上述系统的任何部位，只要符合本技术的要求，可以任意的设置支架的位置与结构。 任何通过动力驱动系统(6)驱动动力传输机构，都可以用于本技术的太阳能 跟踪，所述的动力传输机构选择下列之一 齿轮机构(10)、链条机构、涡轮蜗杆机构、铰链 机构。 其中当动力传输装置(10)的另一端设置在太阳能线性聚焦光学镜的转轴上时， 转轴与光学镜固定连接，通过动力驱动装置驱动传输装置的齿轮或者链条或者铰链机构，使转轴转动，从而带动太阳能线性聚焦光学镜围绕转轴转动；当动力传输装置设置在太阳 能镜支架上时，可以驱动太阳能镜支架进行运动；当动力传输装置直接设置在太阳能线性 聚焦光学镜上时，可以直接驱动太阳能线性聚焦光学镜进行运动。 太阳能镜支架设置在跟踪支架上，并且通过动力驱动装置和动力传输装置太阳能 镜支架可以在跟踪支架上进行运动，与太阳能镜的延转轴的运动共同组成了多向的运动， 主要达到跟踪的目的和要求，太阳能镜支架的运动方式可以采用任何可能的形式，但是优 选的运动的轨迹可以选择下列之一 A、抛物线或弧形或圆形器件与地平面平行运动； B、抛物线或弧形或圆形器件延两个抛物线或弧形或圆形进行抛物线或弧形或圆 形运动。 C、沿直线、斜线、曲线的运动。 线性跟踪系统由南北方向与东西方向两种跟踪方式，主要采用与地平面平行放 置，根据在地球表面的不同的经度与纬度，优先选择与太阳光照射垂直或夹角最小的方向 设置，太阳能线性聚焦光学镜焦线、太阳能光学镜的长度方向的对称轴线与地球自转轴平 行，这样使得集热效率最高，太阳能线性聚焦光学镜的焦线选择下列方式之一进行放置与 地球自转轴平行、与地球自转轴平行夹角最小、与地面平行、与水平面平行，优选为与地球 自转轴平行放置。 在进行对太阳能的跟踪过程中，可能出现跟踪的误差，或者部分的太阳光由于散射等原因，经过第一次的太阳能光学镜线聚焦后太阳光处于热管利用系统之外的区域，为了减少此部分的损失，采用了二次聚焦，即在热管利用系统上设置一个二次聚焦的太阳能镜，将一次聚焦损失的太阳能光经二次聚焦后将太阳能光聚焦到热管利用系统上，通常可以选择至少下列一种二次聚焦光学镜(8)，在热管利用系统的周围，还设置有二次反射镜，太阳能线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能多向跟踪热管利用系统，包括至少一个太阳能热管利用设备、至少一组光学镜其中每组光学镜由多个太阳能线性聚焦光学镜组成、用于支撑光学镜组的太阳能镜支架，使太阳能线性聚焦光学镜能跟踪太阳运动的太阳能跟踪装置、动力驱动装置、以及电子控制系统，每组光学镜共同聚焦于一个圆柱区域内，至少有一个太阳能热管利用设备设置在该圆柱区域内并保持不动，其特征是：每个太阳能线性聚焦光学镜上固定设置有至少一个转轴，所述转轴的两端设置在太阳能镜支架上，通过动力驱动装置驱动线性聚焦光学镜沿转轴转动和跟随太阳能镜支架运动，使每组线性聚焦光学镜的焦线始终保持在太阳能热管利用设备所在的区域内。

【技术特征摘要】
一种太阳能多向跟踪热管利用系统，包括至少一个太阳能热管利用设备、至少一组光学镜其中每组光学镜由多个太阳能线性聚焦光学镜组成、用于支撑光学镜组的太阳能镜支架，使太阳能线性聚焦光学镜能跟踪太阳运动的太阳能跟踪装置、动力驱动装置、以及电子控制系统，每组光学镜共同聚焦于一个圆柱区域内，至少有一个太阳能热管利用设备设置在该圆柱区域内并保持不动，其特征是每个太阳能线性聚焦光学镜上固定设置有至少一个转轴，所述转轴的两端设置在太阳能镜支架上，通过动力驱动装置驱动线性聚焦光学镜沿转轴转动和跟随太阳能镜支架运动，使每组线性聚焦光学镜的焦线始终保持在太阳能热管利用设备所在的区域内。2. 根据权利要求1所述的太阳能多向跟踪热管利用系统，其特征是所述太阳能镜支 架选择下列至少一种形状的器件A、 抛物线型；B、 弧形；C、 圆形器件；D、 多边形支架；E、 复合抛物线型；F、 直线、斜线、曲线型。3. 根据权利要求1或2所述的太阳能多向跟踪热管利用系统，其特征是所述跟踪装 置包括用于支撑整个系统的跟踪支架、动力传输机构，所述动力传输装置一端与驱动装置 进行连接，至少另外一端设置在转轴、太阳能镜支架、太阳能线性聚焦光学镜上，通过动力 驱动装置驱动动力传输机构，实现对太阳能的跟踪。4. 根据权利要求3所述的太阳能多向跟踪热管利用系统，其特征是所述动力传输机 构选择下列之一 齿轮机构、链条机构、涡轮蜗杆机构、铰链机构。5. 根据权利要求3所述的太阳能多向跟踪热管利用系统，其特征是所述太阳能镜支 架设置在跟踪支架上，太阳能镜支架进行运动的轨迹可以选择下列之一 A、 抛物线或弧形或圆形器件与地平面平行运动；B、 抛物线或弧形或圆形器件延两个抛物线或弧形或圆形进行抛物线或弧形或圆形运动；c、沿直线、斜线、曲线的运动。6. 根据权利要求1或2所述的任一太阳能多向跟踪热管利用系统，其特征是所述的热管的蒸发端设置在太阳能线聚焦的焦线区域内，热管的冷凝端设置在焦线区域之外，冷 凝端与换热器相连接，通过换热器实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建民，
申请(专利权)人：北京智慧剑科技发展有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]