[實用新型]一種太陽能發電及集熱裝置

有效

• 申請號: 201420198170.0
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN203939637U
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 劉尚坤;唐貴基;龐彬;何玉靈;范孝良
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F24J2/12;F24J2/10
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術領域

本實用新型涉及一種利用太陽能發電和制備生活熱水的裝置，屬于太陽能應用技術領域。

背景技術

太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的綠色能源。其開發利用是解決常規能源（特別是化石能源）短缺、環境污染和溫室效應等問題的有效途徑之一。目前，人類雖然已經采用了多種方式對太陽能加以利用，但這些方式大都是單純的太陽能發電或太陽能熱水，缺乏綜合利用太陽能的家庭應用方法。如太陽能熱水器雖在家庭中得到一定的程度的使用，但僅作為一個獨立的部分實施。這樣不僅會降低設備的利用率，造成重復投資，而且不利于提高能源的轉化率。例如光伏發電設備的光電轉化率一般都在8%—15%左右，而目前應用較多的太陽能槽式、塔式光熱發電，其光電轉化率只有10%左右，造成了能源的巨大浪費。

此外，光伏發電設備的生產過程本身是一個高污染、高排放、高耗能的過程，成本回收周期較長；太陽能光熱發電設備的建設規模大，費用高，不適合家庭使用。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術之弊端，提供一種太陽能發電及集熱裝置，以提高設備的利用率和太陽能的轉化率，避免重復投資和資源浪費。

本實用新型所述問題是以下述技術方案實現的：

一種太陽能發電及集熱裝置，構成中包括聚光鏡、斯特林發動機、發電機、螺旋金屬管和保溫儲水箱，所述聚光鏡、斯特林發動機和發電機通過支撐板連接后再通過立柱連接在底座上，斯特林發動機的熱腔位于聚光鏡的焦點附近，設置在發電機轉子中心軸兩端的曲柄相位相差90°，且分別通過連桿與斯特林發動機冷腔內的動力活塞和熱腔內的配氣活塞連接，所述螺旋金屬管環繞并焊接在冷腔外部，其兩端管道分別通過保溫儲水箱底部的冷水電磁閥和熱水電磁閥與保溫儲水箱連通。

上述太陽能發電及集熱裝置，所述聚光鏡包括拋物面主反射鏡和副反射鏡，所述拋物面主反射鏡通過支撐板與斯特林發動機和發電機固定在一起，所述副反射鏡通過支架固定在拋物面主反射鏡的焦點附近并將拋物面主反射鏡聚集的太陽光進一步聚集并反射到斯特林發動機的熱腔底部。

上述太陽能發電及集熱裝置，所述保溫儲水箱的下部設置有上水電磁閥、手動放水閥和泄壓電磁閥，保溫儲水箱通過上水電磁閥與水源連接并通過手動放水閥向外供應生活熱水，所述泄壓電磁閥的一端接在螺旋金屬管與熱水電磁閥之間的管路上，另一端與大氣相通。

上述太陽能發電及集熱裝置，所述保溫儲水箱的上部設置有通氣口，內部設置有水溫傳感器和水位傳感器，所述水溫傳感器安裝在保溫儲水箱內壁的下部，所述水位傳感器安裝在保溫儲水箱內壁的上部。

上述太陽能發電及集熱裝置，構成中還包括太陽光自動跟蹤裝置，所述太陽光自動跟蹤裝置包括聚光鏡水平轉角控制裝置和聚光鏡仰角控制裝置，所述聚光鏡水平轉角控制裝置安裝在立柱與底座之間，所述聚光鏡仰角控制裝置安裝在立柱與支撐板之間。

上述太陽能發電及集熱裝置，構成中還包括蓄電池、直流變換器和啟動繼電器，所述直流變換器的輸入端經啟動繼電器的常閉觸點接發電機的輸出端，其輸出端給蓄電池充電，所述蓄電池的正極和負極分別經啟動繼電器的兩個常開觸點與發電機的正極和負極連接，啟動繼電器控制發電機的工作狀態。

上述太陽能發電及集熱裝置，所述斯特林發動機的熱腔的外部包覆有耐高溫保溫層。

本實用新型將太陽能發電系統和熱水制備系統有機結合在一起，既能利用太陽能發電，又可制備生活熱水，提高了設備的利用率。同時由于熱水制備系統增加了斯特林發動機熱腔與冷腔之間的溫度差，還使得發電系統的光電轉換率大幅提高，從而避免了資源的浪費。

本裝置利用聚光鏡直接加熱斯特林發動機的熱腔，再利用斯特林發動機驅動發電機的轉子運轉，發電機轉子同時也充當斯特林發動機的慣性飛輪，由于省去了中間傳遞機構，因此本實用新型能夠獲得較高的光電轉化效率。

太陽光自動跟蹤裝置可使聚光鏡始終對準太陽，提高太陽能的接收率。

本裝置具有結構簡單，成本低廉，安裝方便，便于推廣等優點，特別適合家庭使用。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳述。

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型的啟動電路原理圖。