专利名称：一种无线控制的聚光型集热器级联型太阳能系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能利用技术，具体来说，是一种太阳能高能供热系统。
背景技术：
能源的相对短缺及其在能源开发与利用过程中的低效率及所造成的环境污 染正成为我国经济与社会可持续发展的重要制约因素。目前就全国而言，急需 发展低成本的、方便的新技术来利用新能源，以适应不同地区的需要，节约能 源，减少污染。新能源要同时符合两个条件一是蕴藏丰富，不会枯竭二是安全、 干净，不会威胁人类和破坏环境。科学研究表明，照射在地球上的太阳能非常
巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。 可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源r而且太阳能发电绝对千净， 不产生公害，完全符合当前全球能源危机下新能源的选择标准。
太阳能的应用在发达国家已经发展得比较成熟了，我国更应该大力推行太 阳能在日常生活中的使用，以便节约化石燃料，节约电力满足正常的生产、生 活需求。太阳能利用和电能、核能、天然气利用等相比，虽然所占的份额不高， 但它却是最经济实惠的，也是中国乃至世界面临能源危机的最佳解决方案。
我国地域辽阔，地处北纬阳光充沛的亚热带地区。大部分地区的太阳辐射 量都比较大，陆地面积每年接收的太阳辐射总量在3.3xl03 8.4xlOU/"一断之间， 相当于2.4xl0M乙吨标准煤，属太阳能资源丰富的国家之一。全国总面积2/3以上 地区年日照时数大于2000小时。在有些地区如西北地区、西藏地区日照时间超 过3000小时。如此丰富的太阳能资源对开发利用太阳能提供了良好的条件。
太阳能系统从集热器角度分为平板型集热器和聚光型集热器。平板型集热器吸收太阳辐射能的吸热面积与采集太阳辐射的面积相等的集热器。当吸热面 积大于采集太阳辐射的面积时，称为聚光型集热器。与聚光型集热器相比，平 板型集热器具有结构简单、可固定安装、不需要跟踪太阳、故障少、维护管理 方便以及成本较低等优点，己广泛用于太阳能热水系统。但因其不具备聚光功
能，热流密度较低，所以工作温度限于iocrc以下。目前得到广泛应用的平板型 集热器， 一般只能满足人们的洗浴要求，属于太阳的低温热利用，无法提供工 业应用上的高温热水和蒸汽等。同时，低温运行的太阳能集热系统不利于蓄热， 大大降低了采暖期的太阳能保证率。
为了满足人们对太阳能利用更高的要求，使太阳能集热器更有效的吸收太 阳辐射能和获得高温热能，集热器须采用聚焦、跟踪等技术。
现有的聚光型集热器须必须采用太阳跟踪技术，但是太阳跟踪系统的造价 较为昂贵，这将制约在近距离内的多个无机械连接关系的聚光型集热器的大面 积应用。另一方面，现有的聚光型集热器的机械装置较为复杂，不利于实现多 个聚光型集热器的级联控制。本实用新型针对现有基于聚光型集热器的太阳能 供热系统的缺陷提出一种无线控制的聚光型集热器级联型太阳能系统。以经济 性和环境效益为目标，力求充分利用太阳能这种可再生能源，从而保护环境、 减少污染，提供健康、适用、高效的太阳能供热系统。 发明内容
为了克服现有基于聚光型集热器的太阳能供热系统的缺陷，本实用新型提 出一种无线控制的聚光型集热器级联型太阳能系统，该系统可以实现多个聚光 型集热器的级联，实现利用单一电机传动系统完成对多个聚光型集热器的偏转 角度的姿态控制，并结合无线控制实现在射频信号在可接收范围内的多个电机 传动系统的步调同步，从而实现在一定空间区域内一套太阳跟踪系统对多个电机传动系统的控制，每个电机传动系统乂可带动多个聚光型集热器，实现大量 聚光型集热器同步太阳跟踪，在节约成本的条件下大大提高太阳采光面积。
本实用新型解决其技术问题所:聚用的技术方案是该系统由太阳跟踪系统、 射频信号控制系统、电机传动系统、太阳能集热系统、热能交换系统组成。系 统框图如图l所示。
其中太阳跟踪系统是主要由光强传感装置、中央控制器组成。其光强传感 装置设置在本实用新型—— 一种无线控制的聚光型集热器级联型太阳能系统 中任一个聚光型集热器上。光强传感装置下方设置一挡板，阻挡来自抛物反光 面的发射光对其十扰.光强传感装置可对任意时刻的太阳照射角度进行检测， 并将检测信号传输至中央控制器，中央控制器完成对该时刻太阳照射角度的判 断，然后将电机传动系统中步进电机的步进电机控制信号传输至射频信号控制 系统。
射频信号控制系统主要由一个射频信号发射器和多个射频信号接收器组 成。射频信号发射器其主要功能就是将中央控制器给出的歩进电机控制信号通 过编码调制以无线射频通信方式将射频信号发射至该射频信号有效区域内的多 个射频信号接收器。射频信号接收器解码完该射频信号后将歩进电机控制信号 发送至电机传动系统中的步进电机。完成对歩进电机的歩进控制。
电机传动系统主要由步进电机、拉绳装置、拉簧装置、转动装置组成。如 图2、图3所示，拉绳装置包括主拉绳和一个以上的辅拉绳，各个辅拉绳一端通 过卡扣连接在主拉绳上，另一端连接在太阳能集热系统的主支撑架的一侧，主 支撑架的另一侧通过拉簧连接至机械固定面上，拉簧逐渐拉伸的过程即是拉绳 拉力逐渐加大的过程。步进电机通过射频信号控制系统在太阳跟踪系统的控制 下，对主拉绳进行拉伸和收縮控制，进而实现各个辅拉绳的拉伸和收縮控制。通过控制拉绳的伸缩量进而控制太阳能集热系统的偏转角度。通过以上方式最 终实现对多个聚光型集热器的转动角度的姿态控制。
太阳能集热系统即是聚光型集热器。主要由主支撑架、抛物反光面、集热 管组成。抛物反光面贴合在主支撑架上，集热管设置在抛物面的焦点线上。
热能交换系统主要由集热管热交换装置、高温泵、室内储热装置、室内热 交换装置。
系统运行时，太阳跟踪系统将步进电机的步进电机控制信号通过射频信号 控制系统传递给电机传动系统，电机传动系统中的步进电机的步进转动完成对 多个聚光型集热器的转动角度的姿态控制。实现各个聚光型集热器正对太阳。 通过抛物反光面反射完成对太阳光线的聚焦。然后通过设置在焦点线上的集热 管完成对太阳輻射能的接收。最终在热能交换系统的控制下将热量传递给室内 储热装置，实现对室内供暖。
本实用新型的主耍特征是l.太阳跟踪系统将根据其判断得出的跟踪太阳 的步进电机控制信号通过无线射频通信方式对至少一个电机传动系统中的步进 电机进行控制，再由歩进电机对拉绳装置进行拉伸和收縮控制进而完成对至少 一个太阳能集热系统的偏转角度的姿态控制。2.电机传动系统中至少有一个辅 拉绳与主拉绳连接，辅拉绳一端通过主拉绳、辅拉绳间卡扣连接在主拉绳上， 另一端连接在太阳能集热系统的主支撑架的一侧，主支撑架的另一侧通过拉簧 连接至机械固定面上。
本实用新型的有益效果是实现在较大区域内多个电机传动系统带动下多
个聚光型集热器的实时太阳跟踪，在有限成本的条件下大大提高太阳采光面积， 明显地提高了接收能量。为太阳能在供热系统中的应用提供了新的技术手段。
图l : 一种无线控制的聚光型集热器级联型太阳能系统的系统框图。
其中一个射频信号发射器无线连接多个射频信号接收器， 一个射频信号接
收器连接一个步进电机， 一个步进电机控制多套太阳能集热系统。
图2:机械结构示意图。
图中1:抛物反光面，2:集热管，3:主支撑架支座，4:主支撑架轴承，5: 主拉绳，6:辅拉绳，7:主拉绳、辅拉绳间卡扣，8:拉箦，9:机械固定 面，10:射频信号接收器.11:歩进电机，12:绕线主轴，13:绕线主轴 固定轴承，14:射频信兮接收天线，15:定滑轮。
图3: —种无线控制的聚光型集热器级联型太阳能系统构造示意图。
图中1:抛物反光面(多个)，10:射频信号接收器(多个)，11:步进电 机(多个)，12:绕线主轴f多个)，i3:绕线主轴固定轴承(多个)， 14:射频信号接收天线(多个)，16:光强传感装置，17:档板，18:中 央控制器，19:射频信号发射器，20:射频信号发射天线。
具体实施方式
为了更好地说明本实用新型，
以下结合附图和具体实施例的来详细说明。
如说明书附图所示，光强传感装置(16)安置在一种无线控制的聚光型集 热器级联型太阳能系统中仟一个聚光型集热器—匕完成对太阳照射角度的检测， 并将检测信号输入至中央控制器(18)进行运算和判断，中央控制器(18)将 运算得出的步进电机控制信号通过射频信号发射器(19)发送至各个射频信号 接收器(10)，各个射频信号接收器(10)将射频信号转化成歩进电机控制信 号传递给步进电机(11)，步进电机(11)通过旋转绕线主轴(12)来控制主 拉绳(5)的伸縮量，进而同时控制各个辅拉绳(6)的伸縮量，在拉簧(8)的配合下，完成对太阳能集热系统的偏转角度的姿态控制。通过角度的调整，使 得太阳能集热系统正对太阳。太阳光通过抛物反光面(1)的发射将汇聚到设置
在焦点的集热管(2)上，由集热管(2)完成对太阳光的集热。最终通过高温 泵抽送导热介质将集热管内的热量转化到室内储热装置，通过室内热交换装置 完成对供暖设备供暖。
权利要求1.一种无线控制的聚光型集热器级联型太阳能系统，包括太阳跟踪系统、射频信号控制系统、电机传动系统、太阳能集热系统、热能交换系统，其特征在于太阳跟踪系统将根据其判断得出的跟踪太阳的步进电机控制信号通过无线射频通信方式对至少一个电机传动系统中的步进电机进行控制，由步进电机对拉绳装置进行拉伸和收缩控制进而完成对至少一个太阳能集热系统的偏转角度的姿态控制。
2. 根据权利要求]所述的一种无线控制的聚光型集热器级联型太阳能系统， 其特征在于电机传动系统中至少有一个辅拉绳与主拉绳连接，辅拉绳一端通 过主拉绳、辅拉绳间卡扣连接在主拉绳上，另一端连接在太阳能集热系统的主 支撑架的一侧，主支撑架的另一侧通过拉簧连接至机械固定面。
专利摘要为了克服现有基于聚光型集热器的太阳能供热系统的缺陷，本实用新型提出一种无线控制的聚光型集热器级联型太阳能系统，该系统可以实现多个聚光型集热器的级联，实现利用单一电机传动系统完成对多个聚光型集热器的偏转角度的姿态控制，并结合无线控制实现在射频信号在可接收范围内的多个电机传动系统的步调同步，从而实现在一定空间区域内一套太阳跟踪系统对多个电机传动系统的控制，每个电机传动系统又可带动多个聚光型集热器，实现大量聚光型集热器同步太阳跟踪，在节约成本的条件下大大提高太阳采光面积。
文档编号F24J2/38GK201352020SQ200920095440
公开日2009年11月25日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者韦守良 申请人:韦守良