專利名稱：與建筑一體化外遮陽拋物反射鏡追日太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
與建筑一體化外遮陽拋物反射鏡追日太陽能集熱器(—)技術(shù)領(lǐng)域:與建筑一體化外遮陽拋物反射鏡追日太陽能集熱器，夏季外遮陽節(jié)能、冬季太陽能利用與建筑一體化上的結(jié)合，具有聚焦元件的反射鏡并采用對日跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
:太陽能集熱器最早使用平板式，由于效率低、成本高等諸多缺點，發(fā)展很慢。真空管式的出現(xiàn)以熱井的特點提高了熱效率，其實用價值，使太陽能利用迅速發(fā)展，成為一個巨大的產(chǎn)業(yè)。由于真空管式的結(jié)構(gòu)，很難在建筑物的立墻上使用，而隨著城市樓房的增高立墻面所占的比重越來越大，在急需解決建筑節(jié)能的今天，人們不得不返回使用平板式與建筑一體化。但是平板式的結(jié)構(gòu)性缺點依然存在，特別是在冬季氣溫低、太陽光弱、很難產(chǎn)生較大的溫差以吸收太陽能，而且成本較高。無論真空管式或平板式日均吸收率最高只能達(dá)到45%至 55%。夏季太陽對建筑物的直射是空調(diào)能耗的主要部分，目前尚無為夏季空調(diào)節(jié)能而設(shè)置的建筑物外遮陽設(shè)施，并與太陽能利用相結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容:(I)要解決的技術(shù)問題:本實用新型的目的是在克服平板式、真空管式兩種集熱器的不足，設(shè)計出第三種新的太陽能集熱器，以最科學(xué)、最簡單、最經(jīng)濟(jì)的方法擴(kuò)大受照面積、聚集太陽光、提高加熱管的加熱溫度，以較大幅度的提高太陽能集熱器的日均熱效率，這也是提高太陽能集熱器性能的唯一途徑。改善太陽能集熱器冬季的性能，向北推進(jìn)使用區(qū)域。并以反射鏡包圍整個建筑物受照面，形成外遮陽，降低建筑物夏季太陽直射引發(fā)的空調(diào)主要能耗，以本身的雙性能逐步取代原有的兩種集熱器。
本實用新型的集熱器可與住宅及公共建筑一起設(shè)計使用，可對原有的建筑物進(jìn)行系統(tǒng)改造使其成為節(jié)能綠色建筑。也可單機(jī)使用在原有的平房、分散的小建筑、原建筑上無法使用真空管集熱器的中間樓層也可安裝使用，其中‘窗罩型’可單獨(dú)的安裝在窗上即遮陽又熱水。這方便了本集熱器的市場進(jìn)入，擴(kuò)大了市場范圍和價值。與建筑一體化外遮陽反射鏡追日太陽能集熱器以下簡稱集熱器，包含用于加熱水的太陽能熱水器以下簡稱熱水器和用于采暖的太陽能采暖器以下簡稱采暖器，是外遮陽使建筑物節(jié)能并利用這些太陽能的設(shè)備。(2)技術(shù)方案:本實用新型集熱器總的技術(shù)方案是，使用拋物柱形反射鏡41接收太陽光，當(dāng)其對日時，向其焦線上的受熱管40聚焦太陽光，受熱管40完成光熱轉(zhuǎn)換，其內(nèi)的傳熱工質(zhì)受熱后，經(jīng)保溫軟管導(dǎo)入室內(nèi)的儲水箱59，或其它用熱裝置。當(dāng)反射鏡41不對日時，安裝在其上的光電池組47傳感，并產(chǎn)生光伏電，控制三位四通換向閥56從中位換向，向雙出缸44的一側(cè)供水，使用供水壓力推動雙出活塞桿33移動，固定在雙出活塞桿33兩端的軟拉軸或鋼絲繩，經(jīng)傳動，牽動反射鏡41追日至對日，相鄰集熱器的反射鏡41間，用聯(lián)動鋼絲繩76相連接，實現(xiàn)同步追日。 軟拉軸牽動反射鏡41追日的技術(shù)方案是:圖6，雙出缸44固定在室內(nèi)的控制箱30中，其雙出活塞桿33左端固定兩根后軟拉軸34，兩根后軟拉軸34的另一端，一根向左經(jīng)支架及調(diào)緊組件32、定位組件19、固定在左繩輪46的后外緣，另一根通過反向輪29轉(zhuǎn)180度、向右經(jīng)支架及調(diào)緊組件32、定位組件19、固定在右繩輪38的后外緣，雙出活塞桿33右端固定兩根前軟拉軸43，兩根前軟拉軸43的另一端，一根向右經(jīng)支架及調(diào)緊組件32、定位組件
19、固定在右繩輪38的前外緣，另一根通過反向輪29轉(zhuǎn)180度、向左經(jīng)支架及調(diào)緊組件32、定位組件19、固定在左繩輪46的前外緣，左繩輪46、右繩輪38分別固定在反射鏡41的左右兩端。廢水由排水口 20排出。鋼絲繩牽動反射鏡41追日的技術(shù)方案是:圖5，固定在室內(nèi)控制箱30中的雙出缸44，其雙出活塞桿33左端，固定兩根下鋼絲繩82，兩根下鋼絲繩82的另一端，一根經(jīng)左側(cè)的下滑輪71，轉(zhuǎn)90度、固定在左繩輪46的下外緣，另一根經(jīng)左側(cè)下滑輪71，轉(zhuǎn)180度、再經(jīng)右側(cè)的下滑輪71，轉(zhuǎn)90度，固定在右繩輪38的下外緣，雙出活塞桿33右端，固定兩根上鋼絲繩81，兩根上鋼絲繩81的另一端，經(jīng)兩個升高滑輪72升高后，一根經(jīng)左側(cè)的上滑輪73，轉(zhuǎn)90度，固定在左繩輪46的上外緣，另一根經(jīng)左側(cè)的上滑輪73，轉(zhuǎn)180度、再經(jīng)右側(cè)的上滑輪73，轉(zhuǎn)90度，固定在右繩輪38的上外緣。多集熱器列裝的反射鏡41間，同步追日的技術(shù)方案是:圖5，反射鏡41的左繩輪46的外緣，固定兩根聯(lián)動鋼絲繩76，每一根和相鄰一側(cè)反射鏡41的左繩輪46的外緣相固定，反射鏡41右繩輪38的外緣，同樣固定兩根聯(lián)動鋼絲繩76，每一根和相鄰一側(cè)反射鏡41的右繩輪38的外緣相固定，聯(lián)動鋼絲繩76，傳動相鄰兩側(cè)反射鏡41的同步追日。使多個集熱器反射鏡41的追日，僅使用一套控制系統(tǒng)，簡化設(shè)備、降低成本、提高可靠性。反射鏡的結(jié)構(gòu)技術(shù)方案是:圖1、2，通過地腳螺栓31固定在立墻、屋頂或地面上兩條支腿35，從兩端支撐受熱管40，和左繩輪46、右繩輪38，左繩輪46、右繩輪38通過鏡輻42固定反射鏡41兩端，并使受熱管40在其焦線上的。反射鏡41由兩片相同的拋物柱面半鏡，通過幾個背筋39連接加固而成，兩片半鏡底部中間留有和受熱管40直徑相同的縫隙，以減小風(fēng)載。光電池組47傳感反射鏡41追日的技術(shù)方案是:圖3,光電池組47由兩片相同的光電池片背對背組成，安裝在反射鏡41上，其受照面與反射鏡41過焦線的對稱平面平行，光電池組47每一片光電池的輸出，與三位四通換向閥56的一側(cè)的吸引線圈相連接。(2)有益效果1.開發(fā)太陽能的利用:太陽能是一種能量密度低的能源，擴(kuò)大太陽能的利用，唯一途徑是擴(kuò)大受照面積，使用反射鏡這種最經(jīng)濟(jì)的擴(kuò)大受照面積的方式，與建筑一體化，以建筑物為依托，安裝并包圍建筑物除窗之外龐大的立墻面和屋頂上。可獲突破性的擴(kuò)大利用。2.開發(fā)冬季采暖:由于反射鏡可聚焦，十倍太陽直射的光強(qiáng)于受熱管上，使冬季較弱的太陽光對受熱管的聚射，高于傳統(tǒng)集熱器夏季太陽對受熱管的直射，足夠的溫差，可提供冬季采暖，大幅擴(kuò)大使用地域。3.外遮陽:由于反射鏡的端面為長方形，緊密排列的反射鏡可為建筑物的外墻及屋頂提供嚴(yán)密的外遮陽屏障，且反射鏡與墻面有流通空氣的空間，反射鏡的熱不會傳入建筑物。夏季太陽的直射是建筑物空調(diào)的主要能耗，外遮陽可省去這主要的能耗。4.夏、冬的雙季效果:由于本實用新型的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了夏季外遮陽空調(diào)節(jié)能和冬季利用太陽能采暖的雙季效果。


:圖1.單機(jī)集熱器主視圖:圖2.單機(jī)集熱器右視圖:圖3:集熱器水、電控制系統(tǒng)圖:圖4.集熱器在建筑物外檐的布置示意圖:本圖僅表示了建筑物一小部分的局部。圖中:(I)的部分為反射鏡41豎裝的情況。(2)的部分為反射鏡41橫裝在窗戶4上(窗罩型)。(3)的部分為反射鏡橫裝在立墻的情況。本圖選作摘要附圖。圖5.集熱器鋼絲繩傳動及聯(lián)動結(jié)構(gòu)圖:圖6:集熱器軟拉軸傳動結(jié)構(gòu)圖。是圖1.2控制箱30內(nèi)的結(jié)構(gòu)詳圖。各圖中的件號是:4.窗戶，19.定位組件，20.排水口，21.墻面，29.反向輪，30.控制箱，31.地腳螺栓，32.支架及調(diào)緊組件，33.雙出活塞桿，34.后軟拉軸，35.支腿，36.冷水口，37.熱水口，38.右繩輪，39.背筋，40.受熱管，41.反射鏡，42.鏡輻，43.前軟拉軸，44.雙出缸，46.左繩輪，47.光電池組，48.透明套管，49傳動付，50.進(jìn)水管，51.過濾器，52.混水閥，53.用水器，54.單向節(jié)流閥，56.三位四通換向閥，59.儲水箱，60.波紋管穩(wěn)壓器，61.換熱盤管，62.排氣單向閥，63.溫控開關(guān)，64.控位開關(guān)，71.下滑輪，72.升高滑輪，73.上滑輪，76.聯(lián)動鋼絲繩，81.上鋼絲繩，82.下鋼絲繩。
具體實施方式
:1.基本型(單機(jī)):主要由置于室內(nèi)和室外的兩部分組成。室外部分主要有，反射鏡41及支撐結(jié)構(gòu)、受熱管40、光電池組47等。室內(nèi)部分主要有，儲水箱59，控制箱30及其內(nèi)的雙出缸44、三位四通換向閥56、傳動的軟拉軸或鋼絲繩及其附件等。室內(nèi)外通過穿墻孔連接。反射鏡41的追日動作是這樣完成的，上午:太陽升高照射到光電池組47左面的光電池片，并產(chǎn)生電壓吸引三位四通換向閥向雙出缸44左側(cè)供水，供水壓力推動雙出活塞桿33向右運(yùn)動，拉動兩根后軟拉軸34，通過左繩輪46、右繩輪38同步使反射鏡41上揚(yáng)追日。下午:太陽下降照射到光電池組47右面的光電池片，并產(chǎn)生電壓吸引三位四通換向閥向雙出缸44右側(cè)供水，供水壓力推動雙出活塞桿33向左運(yùn)動，拉動兩根前軟拉軸43，通過左繩輪46、右繩輪38同步使反射鏡41下降追日。在使用鋼絲繩傳動時過程相同。.水路是圖3所示，壓力水由進(jìn)水管50經(jīng)過濾器51分四路進(jìn)入系統(tǒng)，①做冷水源進(jìn)入混水閥52、用水器53供用戶使用。②進(jìn)入儲水箱59的底部，初次運(yùn)行時給系統(tǒng)充水，在儲水箱頂部的排氣單向閥62排出系統(tǒng)內(nèi)的空氣，當(dāng)空氣排凈時水浮力使其關(guān)閉。③進(jìn)入受熱管40，在受熱管40中經(jīng)太陽能加熱后輸入儲水箱59上部，使水在儲水箱59和受熱管40間形成熱循環(huán)。④經(jīng)三位四通換向閥56的控制進(jìn)入雙出缸44推動其活塞運(yùn)動，經(jīng)傳動使反射鏡追日。單向節(jié)流閥54可控制追日速度，防止氣縛。[0031]對于熱水器為了滿足冬天的需要就要高功率，其結(jié)果會使夏天儲水箱59的溫度過高，所以在控制電路中串接溫控常閉觸點開關(guān)63，并把溫控開關(guān)63放在儲水箱59的頂部，傳感儲水箱59的溫度。如果所選溫控開關(guān)63的動作溫度是80度，此時電路被斷開，拋物柱鏡不再追日，受熱管40不受反射鏡41的聚射僅受太陽直射不會過熱。溫控開關(guān)63的復(fù)位溫度與動作溫度差20—30度較宜。復(fù)位后反射鏡會繼續(xù)追日。.2.凍損地區(qū)集熱器:見圖3虛線部分在高緯度地區(qū)冬夜會凍損受熱管40，故切斷受熱管40進(jìn)水口，接入虛線表示的換熱器換熱器可有多樣，此處以換熱盤管為例換熱盤管61的下口。受熱管40的另一端出水口，接通換熱盤管61的上口，受熱管40與換熱盤管61形成一封閉系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)裝的是根據(jù)最低溫度選擇的防凍液，受熱管40在冬季白天受到反射鏡聚集的太陽光的加熱，內(nèi)部的工質(zhì)升溫向上運(yùn)動，進(jìn)入換熱盤管61與儲水箱59內(nèi)的水進(jìn)行熱交換，變冷后向下運(yùn)動流入下部受熱管40形成熱循環(huán)。防凍液在工作中溫度變化很大，連接在管路中的波紋管穩(wěn)壓器60或隔膜式穩(wěn)壓閥為了穩(wěn)定系統(tǒng)壓力而設(shè)置的。3.多集熱器列裝:多集熱器反射鏡41，橫或豎比鄰排列在，建筑物向陽的立墻和屋頂上，各反射鏡41間，使用聯(lián)動鋼絲繩76相互串聯(lián)，這樣一套控制系統(tǒng)，可驅(qū)動多個相鄰的反射鏡41同步追日，此時受照面積最大，遮陽效果最好，并簡化設(shè)備，降低成本。4.窗罩型:集熱器的反射鏡41，單個或上下成列，橫裝在窗4上檐，由于太陽冬、夏季入射角有47度變化，夏季反射鏡41擋住陽光射入室內(nèi)，冬季絲毫不影響陽光射入室內(nèi)。上下成列安裝時，使用一套控制系統(tǒng)，對上下多個反射鏡41進(jìn)行同步驅(qū)動，簡化設(shè)備，降低成本。5.地?zé)峁苄筒膳?用樓房預(yù)埋的地?zé)峁芴娲療崞鞯膬λ?9，與受熱管40進(jìn)行熱循環(huán)采暖，由于地?zé)峁軣釅櫺源?，室溫會較穩(wěn)定。
權(quán)利要求1.與建筑一體化外遮陽拋物反射鏡追日太陽能集熱器，具有聚焦元件的反射鏡并采用對日跟蹤裝置的太陽能光熱利用產(chǎn)品，其特征是包含雙出缸(44)固定在室內(nèi)的控制箱(30)中，其雙出活塞桿(33)左端固定兩根后軟拉軸(34)，兩根后軟拉軸(34)的另一端，一根向左經(jīng)支架及調(diào)緊組件(32)、定位組件(19)、固定在左繩輪(46)的后外緣，另一根通過反向輪(29)轉(zhuǎn)180度，向右經(jīng)支架及調(diào)緊組件(32)、定位組件(19)、固定在右繩輪(38)的后外緣，雙出活塞桿(33)右端固定兩根前軟拉軸(43)，兩根前軟拉軸(43)的另一端，一根向右經(jīng)支架及調(diào)緊組件(32)、定位組件(19)、固定在右繩輪(38)的前外緣，另一根通過反向輪(29)轉(zhuǎn)180度，向左經(jīng)支架及調(diào)緊組件(32)、定位組件(19)、固定在左繩輪(46)的前外緣，左繩輪(46)、右繩輪(38)分別固定在反射鏡(41)的左右兩端。
專利摘要與建筑一體化外遮陽拋物反射鏡追日太陽能集熱器，具有聚焦元件的反射鏡并采用對日跟蹤裝置的太陽能光熱利用產(chǎn)品。端面為長方形的反射鏡固定并密排在建筑物立墻和屋頂上，遮陽并接受太陽能。安裝在反射鏡上的光電池組，傳感對日，并控制室內(nèi)控制箱中的換向閥。換向閥改變雙出缸的供水方向，從而使靠自來水壓力驅(qū)動的雙出活塞桿運(yùn)動。雙出活塞桿兩端各固定兩根軟拉軸或鋼絲繩，通過滑輪等附件分別傳遞到室外，并安裝在反射鏡兩端的兩個繩輪上，活塞桿運(yùn)動使兩根軟拉軸或鋼絲繩同步拉動兩個繩輪，使反射鏡追日。左、右繩輪上各有四根聯(lián)動鋼絲繩，可牽動相鄰集熱器的反射鏡同步追日，系統(tǒng)不使用外電源?？捎糜诙静膳?。
文檔編號E04D13/18GK203022243SQ201220034329
公開日2013年6月26日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者張福隆 申請人:張福隆