专利名称：与建筑一体化外遮阳抛物反射镜追日太阳能集热器的制作方法
技术领域：
与建筑一体化外遮阳抛物反射镜追日太阳能集热器(—)技术领域:与建筑一体化外遮阳抛物反射镜追日太阳能集热器，夏季外遮阳节能、冬季太阳能利用与建筑一体化上的结合，具有聚焦元件的反射镜并采用对日跟踪装置。
背景技术：
:太阳能集热器最早使用平板式，由于效率低、成本高等诸多缺点，发展很慢。真空管式的出现以热井的特点提高了热效率，其实用价值，使太阳能利用迅速发展，成为一个巨大的产业。由于真空管式的结构，很难在建筑物的立墙上使用，而随着城市楼房的增高立墙面所占的比重越来越大，在急需解决建筑节能的今天，人们不得不返回使用平板式与建筑一体化。但是平板式的结构性缺点依然存在，特别是在冬季气温低、太阳光弱、很难产生较大的温差以吸收太阳能，而且成本较高。无论真空管式或平板式日均吸收率最高只能达到45%至 55%。夏季太阳对建筑物的直射是空调能耗的主要部分，目前尚无为夏季空调节能而设置的建筑物外遮阳设施，并与太阳能利用相结合。
发明内容:(I)要解决的技术问题:本实用新型的目的是在克服平板式、真空管式两种集热器的不足，设计出第三种新的太阳能集热器，以最科学、最简单、最经济的方法扩大受照面积、聚集太阳光、提高加热管的加热温度，以较大幅度的提高太阳能集热器的日均热效率，这也是提高太阳能集热器性能的唯一途径。改善太阳能集热器冬季的性能，向北推进使用区域。并以反射镜包围整个建筑物受照面，形成外遮阳，降低建筑物夏季太阳直射引发的空调主要能耗，以本身的双性能逐步取代原有的两种集热器。
本实用新型的集热器可与住宅及公共建筑一起设计使用，可对原有的建筑物进行系统改造使其成为节能绿色建筑。也可单机使用在原有的平房、分散的小建筑、原建筑上无法使用真空管集热器的中间楼层也可安装使用，其中‘窗罩型’可单独的安装在窗上即遮阳又热水。这方便了本集热器的市场进入，扩大了市场范围和价值。与建筑一体化外遮阳反射镜追日太阳能集热器以下简称集热器，包含用于加热水的太阳能热水器以下简称热水器和用于采暖的太阳能采暖器以下简称采暖器，是外遮阳使建筑物节能并利用这些太阳能的设备。(2)技术方案:本实用新型集热器总的技术方案是，使用抛物柱形反射镜41接收太阳光，当其对日时，向其焦线上的受热管40聚焦太阳光，受热管40完成光热转换，其内的传热工质受热后，经保温软管导入室内的储水箱59，或其它用热装置。当反射镜41不对日时，安装在其上的光电池组47传感，并产生光伏电，控制三位四通换向阀56从中位换向，向双出缸44的一侧供水，使用供水压力推动双出活塞杆33移动，固定在双出活塞杆33两端的软拉轴或钢丝绳，经传动，牵动反射镜41追日至对日，相邻集热器的反射镜41间，用联动钢丝绳76相连接，实现同步追日。 软拉轴牵动反射镜41追日的技术方案是:图6，双出缸44固定在室内的控制箱30中，其双出活塞杆33左端固定两根后软拉轴34，两根后软拉轴34的另一端，一根向左经支架及调紧组件32、定位组件19、固定在左绳轮46的后外缘，另一根通过反向轮29转180度、向右经支架及调紧组件32、定位组件19、固定在右绳轮38的后外缘，双出活塞杆33右端固定两根前软拉轴43，两根前软拉轴43的另一端，一根向右经支架及调紧组件32、定位组件
19、固定在右绳轮38的前外缘，另一根通过反向轮29转180度、向左经支架及调紧组件32、定位组件19、固定在左绳轮46的前外缘，左绳轮46、右绳轮38分别固定在反射镜41的左右两端。废水由排水口 20排出。钢丝绳牵动反射镜41追日的技术方案是:图5，固定在室内控制箱30中的双出缸44，其双出活塞杆33左端，固定两根下钢丝绳82，两根下钢丝绳82的另一端，一根经左侧的下滑轮71，转90度、固定在左绳轮46的下外缘，另一根经左侧下滑轮71，转180度、再经右侧的下滑轮71，转90度，固定在右绳轮38的下外缘，双出活塞杆33右端，固定两根上钢丝绳81，两根上钢丝绳81的另一端，经两个升高滑轮72升高后，一根经左侧的上滑轮73，转90度，固定在左绳轮46的上外缘，另一根经左侧的上滑轮73，转180度、再经右侧的上滑轮73，转90度，固定在右绳轮38的上外缘。多集热器列装的反射镜41间，同步追日的技术方案是:图5，反射镜41的左绳轮46的外缘，固定两根联动钢丝绳76，每一根和相邻一侧反射镜41的左绳轮46的外缘相固定，反射镜41右绳轮38的外缘，同样固定两根联动钢丝绳76，每一根和相邻一侧反射镜41的右绳轮38的外缘相固定，联动钢丝绳76，传动相邻两侧反射镜41的同步追日。使多个集热器反射镜41的追日，仅使用一套控制系统，简化设备、降低成本、提高可靠性。反射镜的结构技术方案是:图1、2，通过地脚螺栓31固定在立墙、屋顶或地面上两条支腿35，从两端支撑受热管40，和左绳轮46、右绳轮38，左绳轮46、右绳轮38通过镜辐42固定反射镜41两端，并使受热管40在其焦线上的。反射镜41由两片相同的抛物柱面半镜，通过几个背筋39连接加固而成，两片半镜底部中间留有和受热管40直径相同的缝隙，以减小风载。光电池组47传感反射镜41追日的技术方案是:图3,光电池组47由两片相同的光电池片背对背组成，安装在反射镜41上，其受照面与反射镜41过焦线的对称平面平行，光电池组47每一片光电池的输出，与三位四通换向阀56的一侧的吸引线圈相连接。(2)有益效果1.开发太阳能的利用:太阳能是一种能量密度低的能源，扩大太阳能的利用，唯一途径是扩大受照面积，使用反射镜这种最经济的扩大受照面积的方式，与建筑一体化，以建筑物为依托，安装并包围建筑物除窗之外庞大的立墙面和屋顶上。可获突破性的扩大利用。2.开发冬季采暖:由于反射镜可聚焦，十倍太阳直射的光强于受热管上，使冬季较弱的太阳光对受热管的聚射，高于传统集热器夏季太阳对受热管的直射，足够的温差，可提供冬季采暖，大幅扩大使用地域。3.外遮阳:由于反射镜的端面为长方形，紧密排列的反射镜可为建筑物的外墙及屋顶提供严密的外遮阳屏障，且反射镜与墙面有流通空气的空间，反射镜的热不会传入建筑物。夏季太阳的直射是建筑物空调的主要能耗，外遮阳可省去这主要的能耗。4.夏、冬的双季效果:由于本实用新型的结构，产生了夏季外遮阳空调节能和冬季利用太阳能采暖的双季效果。
:图1.单机集热器主视图:图2.单机集热器右视图:图3:集热器水、电控制系统图:图4.集热器在建筑物外檐的布置示意图:本图仅表示了建筑物一小部分的局部。图中:(I)的部分为反射镜41竖装的情况。(2)的部分为反射镜41横装在窗户4上(窗罩型)。(3)的部分为反射镜横装在立墙的情况。本图选作摘要附图。图5.集热器钢丝绳传动及联动结构图:图6:集热器软拉轴传动结构图。是图1.2控制箱30内的结构详图。各图中的件号是:4.窗户，19.定位组件，20.排水口，21.墙面，29.反向轮，30.控制箱，31.地脚螺栓，32.支架及调紧组件，33.双出活塞杆，34.后软拉轴，35.支腿，36.冷水口，37.热水口，38.右绳轮，39.背筋，40.受热管，41.反射镜，42.镜辐，43.前软拉轴，44.双出缸，46.左绳轮，47.光电池组，48.透明套管，49传动付，50.进水管，51.过滤器，52.混水阀，53.用水器，54.单向节流阀，56.三位四通换向阀，59.储水箱，60.波纹管稳压器，61.换热盘管，62.排气单向阀，63.温控开关，64.控位开关，71.下滑轮，72.升高滑轮，73.上滑轮，76.联动钢丝绳，81.上钢丝绳，82.下钢丝绳。
具体实施方式
:1.基本型(单机):主要由置于室内和室外的两部分组成。室外部分主要有，反射镜41及支撑结构、受热管40、光电池组47等。室内部分主要有，储水箱59，控制箱30及其内的双出缸44、三位四通换向阀56、传动的软拉轴或钢丝绳及其附件等。室内外通过穿墙孔连接。反射镜41的追日动作是这样完成的，上午:太阳升高照射到光电池组47左面的光电池片，并产生电压吸引三位四通换向阀向双出缸44左侧供水，供水压力推动双出活塞杆33向右运动，拉动两根后软拉轴34，通过左绳轮46、右绳轮38同步使反射镜41上扬追日。下午:太阳下降照射到光电池组47右面的光电池片，并产生电压吸引三位四通换向阀向双出缸44右侧供水，供水压力推动双出活塞杆33向左运动，拉动两根前软拉轴43，通过左绳轮46、右绳轮38同步使反射镜41下降追日。在使用钢丝绳传动时过程相同。.水路是图3所示，压力水由进水管50经过滤器51分四路进入系统，①做冷水源进入混水阀52、用水器53供用户使用。②进入储水箱59的底部，初次运行时给系统充水，在储水箱顶部的排气单向阀62排出系统内的空气，当空气排净时水浮力使其关闭。③进入受热管40，在受热管40中经太阳能加热后输入储水箱59上部，使水在储水箱59和受热管40间形成热循环。④经三位四通换向阀56的控制进入双出缸44推动其活塞运动，经传动使反射镜追日。单向节流阀54可控制追日速度，防止气缚。[0031]对于热水器为了满足冬天的需要就要高功率，其结果会使夏天储水箱59的温度过高，所以在控制电路中串接温控常闭触点开关63，并把温控开关63放在储水箱59的顶部，传感储水箱59的温度。如果所选温控开关63的动作温度是80度，此时电路被断开，抛物柱镜不再追日，受热管40不受反射镜41的聚射仅受太阳直射不会过热。温控开关63的复位温度与动作温度差20—30度较宜。复位后反射镜会继续追日。.2.冻损地区集热器:见图3虚线部分在高纬度地区冬夜会冻损受热管40，故切断受热管40进水口，接入虚线表示的换热器换热器可有多样，此处以换热盘管为例换热盘管61的下口。受热管40的另一端出水口，接通换热盘管61的上口，受热管40与换热盘管61形成一封闭系统。系统内装的是根据最低温度选择的防冻液，受热管40在冬季白天受到反射镜聚集的太阳光的加热，内部的工质升温向上运动，进入换热盘管61与储水箱59内的水进行热交换，变冷后向下运动流入下部受热管40形成热循环。防冻液在工作中温度变化很大，连接在管路中的波纹管稳压器60或隔膜式稳压阀为了稳定系统压力而设置的。3.多集热器列装:多集热器反射镜41，横或竖比邻排列在，建筑物向阳的立墙和屋顶上，各反射镜41间，使用联动钢丝绳76相互串联，这样一套控制系统，可驱动多个相邻的反射镜41同步追日，此时受照面积最大，遮阳效果最好，并简化设备，降低成本。4.窗罩型:集热器的反射镜41，单个或上下成列，横装在窗4上檐，由于太阳冬、夏季入射角有47度变化，夏季反射镜41挡住阳光射入室内，冬季丝毫不影响阳光射入室内。上下成列安装时，使用一套控制系统，对上下多个反射镜41进行同步驱动，简化设备，降低成本。5.地热管型采暖器:用楼房预埋的地热管替代集热器的储水器59，与受热管40进行热循环采暖，由于地热管热堕性大，室温会较稳定。
权利要求1.与建筑一体化外遮阳抛物反射镜追日太阳能集热器，具有聚焦元件的反射镜并采用对日跟踪装置的太阳能光热利用产品，其特征是包含双出缸(44)固定在室内的控制箱(30)中，其双出活塞杆(33)左端固定两根后软拉轴(34)，两根后软拉轴(34)的另一端，一根向左经支架及调紧组件(32)、定位组件(19)、固定在左绳轮(46)的后外缘，另一根通过反向轮(29)转180度，向右经支架及调紧组件(32)、定位组件(19)、固定在右绳轮(38)的后外缘，双出活塞杆(33)右端固定两根前软拉轴(43)，两根前软拉轴(43)的另一端，一根向右经支架及调紧组件(32)、定位组件(19)、固定在右绳轮(38)的前外缘，另一根通过反向轮(29)转180度，向左经支架及调紧组件(32)、定位组件(19)、固定在左绳轮(46)的前外缘，左绳轮(46)、右绳轮(38)分别固定在反射镜(41)的左右两端。
专利摘要与建筑一体化外遮阳抛物反射镜追日太阳能集热器，具有聚焦元件的反射镜并采用对日跟踪装置的太阳能光热利用产品。端面为长方形的反射镜固定并密排在建筑物立墙和屋顶上，遮阳并接受太阳能。安装在反射镜上的光电池组，传感对日，并控制室内控制箱中的换向阀。换向阀改变双出缸的供水方向，从而使靠自来水压力驱动的双出活塞杆运动。双出活塞杆两端各固定两根软拉轴或钢丝绳，通过滑轮等附件分别传递到室外，并安装在反射镜两端的两个绳轮上，活塞杆运动使两根软拉轴或钢丝绳同步拉动两个绳轮，使反射镜追日。左、右绳轮上各有四根联动钢丝绳，可牵动相邻集热器的反射镜同步追日，系统不使用外电源。可用于冬季采暖。
文档编号E04D13/18GK203022243SQ201220034329
公开日2013年6月26日 申请日期2012年2月3日 优先权日2012年2月3日
发明者张福隆 申请人:张福隆