跟踪立式储热－采热结合型太阳能热水器聚光集热系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种跟踪立式储热－采热结合型太阳能热水器聚光集热系统，该系统被安装在带有被动式光感应传动系统的旋转托盘上，其特征在于包括由立式采热－储热结合式水箱，主光子晶体聚光板，辅助光子晶体聚光板，太阳能电池板以及若干数量的金属玻璃封接式真空热管和环状绝热水管组成；主光子晶体聚光板，金属玻璃封接式真空热管和环状绝热水管均与立式采热－储热结合式水箱连接，太阳能电池板与辅助光子晶体聚光板连接。通过本实用新型专利技术可大幅度的节省太阳能热水器所占用的空间，能长时间的接收太阳能，能避免传统聚光板对光的吸收，从而最大程度的利用太阳能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能热水器聚光集热系统，尤其是一种应用在光热转换系统中 的跟踪立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统，属于太阳能集热

技术介绍
跟踪立式储热_采热结合型太阳能热水器聚光集热系统是一种太阳能聚光集热 系统。该系统利用光子晶体聚光板把将入射光聚焦在聚焦线上，使位于聚焦线的太阳能接 收器位于较高的温度，利用自然循环的方式用水进行冷却太阳能接收器，从而达到对水加 热目的。据申请人了解，目前使用的卧式太阳能热水器，虽然加热效果好，但是存在以下几 方面的问题1.占用面积大，尤其是对于在城市高层建筑上使用的太阳能热水器，由于所有用 户都是用顶层有限面积放置太阳能热水器，所以有限面积势必不足以满足用户的要求。2.有效利用太阳能时间短，由于大部分热水器都的集热板都是固定不动的，所以 势必会造成有效利用太阳能时间短的缺点。3.利用太阳能效率低，集热板都存在集热的同时会部分反射太阳能而造成部分的 能量损耗，这也就造成了利用太阳能低的缺点。本技术在技术和材料上克服了以上卧式太阳能热水器存在的不足，可以更好 更有效的利用太阳能。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种跟踪立式储热_采热结合型太阳能热水器聚光 集热系统，并使用新型材料来确保更好的利用太阳能的聚光集热。使用太阳能电池板来 部分或完全替代传统的太阳能为本技术所涉及的被动式光感应传动系统供电，从而更 好，更全面，更有效率的利用太阳能。本技术的技术方案为一种跟踪立式储热_采热结合型太阳能热水器聚光集 热系统，该系统被安装在带有被动式光感应传动系统的旋转托盘上，其特征在于包括由立 式采热_储热结合式水箱，主光子晶体聚光板，辅助光子晶体聚光板，太阳能电池板以及若 干数量的金属玻璃封接式真空热管和环状绝热水管组成；以上六大组成部分的安装结构 为，主光子晶体聚光板，金属玻璃封接式真空热管和环状绝热水管均与立式采热_储热结 合式水箱连接，太阳能电池板与辅助光子晶体聚光板连接。所述的立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统，其特征在于所述的 主光子晶体聚光板紧密附着于立式采热_储热结合式水箱外侧；所述的辅助光子晶体聚光板以分布于附着在立式采热-储热结合式水箱周围的 块状绝热材料中间金属玻璃封接式真空热管为聚焦线位于立式采热-储热结合式水箱的 外围。所述的立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统，其特征在于所述的太阳能电池板被放置于辅助光子晶体聚光板的聚光面周围(包括顶部和侧面)并与辅助光 子晶体聚光板同时转动。所述的金属玻璃封接式真空热管放置于主光子晶体聚光板的聚焦线和位于立式 采热_储热结合式水箱侧面的保温材料结合处，所述的金属玻璃封接式真空热管的冷却端 均插入与立式采热-储热结合式水箱底部相连接的环状绝热水管内，在冷却金属玻璃封接 式真空热管内工作介质的同时使水加热。本技术跟踪立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统的工作原理 为在本技术所涉及的被动式光感应传动系统的驱动下，本技术的跟踪立式储 热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统就会整体调整为接收太阳能的最好角度，主光 子晶体聚光板和辅助光子晶体聚光板把太阳能聚光聚焦到位于聚光板聚焦线位置的金属 玻璃封接式真空热管上，金属玻璃封接式真空热管的冷却端均插入与立式采热_储热结合 式水箱底部相连接的环状绝热水管内，在冷却金属玻璃封接式真空热管内工作介质的同时 使水加热。本技术跟踪立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统中光子晶体 聚光板吸收聚焦的原理为光子晶体即光子带隙材料，从材料结构上看，光子晶体是一类在 光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。与半导体晶格对电子波函数的 调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波一当电磁波在光子带隙材料 中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出 现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。光子晶体和半导 体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及 其器件，达到控制光子运动的目的。光子晶体(又称光子禁带材料)的出现，使人们操纵和 控制光子的梦想成为可能。由于光子晶体光子禁带的出现，使得利用光子晶体制作聚光板成为可能，同时也 使在光吸收阶段最大程度利用太阳能成为可能。本技术所使用的光子晶体材料是宽禁 带的，从而在可见光范围内的光子能够被聚焦到太阳能集热器上。本技术跟踪立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统光学聚焦的 几何光学原理为圆弧形聚光面可以把光线聚焦到圆弧的焦点上，圆弧如果在空间上形成 圆弧面，则圆弧面就可以把光线聚焦在一条位于圆弧面所在圆的圆心线上。与现有的大范围使用的卧式储热-采热分离性结构的太阳能热水器相比本本实 用新型会产生以下三方面有益效果1.本技术由于采用立式储热-采热结合型结构所以能大幅度的节省太阳能 热水器所占用的空间。2.本技术由于是跟踪式太阳能热水器的采热集热系统，所以本技术能在 本技术所涉及的被动式光感应传动系统的驱动下，根据光强的变化自动调整接收太阳 能的角度，所以能长时间的接收太阳能。3.本技术由于采用由光子晶体材料制作聚光板，所以能避免传统聚光板对光 的吸收，从而最大程度的利用太阳能。4.本技术采用太阳能电池板的设计，可以部分或全部代替现有传统电能为本 技术所涉及的被动式光感应传动系统供电，从而最大程度的利用太阳能。附图说明图1为本技术的整体结构的三维线框构成图；图2为本技术的整体结构的三维线框三视图；图3为本技术的整体结构的三维实体三视图；图4为本技术的立式采热_储热结合式水箱三维实体图；图5为本技术的立式采热_储热结合式水箱三维线框图；图6为本技术的立式采热_储热结合式水箱三维线框图三视图；图7为本技术的光子晶体聚光板示例(一)；图8为本技术的光子晶体聚光板示例(二)；图9为本技术的光子晶体聚光板的光学原理图；图10为本技术的太阳能电池板三维实体图示例；图11为本技术的太阳能电池板的三维实体图三视图；图12为本技术的太阳能电池板的三维线框图三视图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步的说明。对照图1可以看出本实施例的跟踪立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集 热系统中，带有主光子晶体聚光板6的立式采热-储热结合式水箱1，辅助光子晶体聚光板 2以及连在辅助光子晶体聚光板聚光面周围的太阳能电池板3被固定在带有被动式光感应 传动系统的旋转托盘上，并随着带有被动式光感应传动系统的旋转托盘同时转动，主光子 晶体聚光板6和辅助光子晶体聚光板2把太阳能聚焦到金属玻璃封接式真空热管5上，金 属玻璃封接式真空热管5的冷却端均插入与立式采热-储热结合式水箱1底部相连接的环 状绝热水管4内，在冷却金属玻璃封接式真空热管5内工作介质的同时使水加热。对照图 2，图3可以看到本实施例的跟踪立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统的整体 结构的三维线框三视图和本技术整体结构的三维实体三视图。对照图4可以清楚看出本实施例的跟踪立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光 集热系统在图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跟踪立式储热－采热结合型太阳能热水器聚光集热系统，该系统被安装在带有被动式光感应传动系统的旋转托盘上，其特征在于包括由立式采热－储热结合式水箱，主光子晶体聚光板，辅助光子晶体聚光板，太阳能电池板以及若干数量的金属玻璃封接式真空热管和环状绝热水管组成；主光子晶体聚光板，金属玻璃封接式真空热管和环状绝热水管均与立式采热－储热结合式水箱连接，太阳能电池板与辅助光子晶体聚光板连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓东，郭康贤，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]