一種導光桶結構及高層建築太陽能光熱採集利用系統的製作方法
2023-10-08 08:06:09
專利名稱：一種導光桶結構及高層建築太陽能光熱採集利用系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種導光桶結構及太陽能光熱採集利用系統，具體地說指一種設在高層建築上的太陽能光熱採集利用系統，能將樓頂的太陽光集中之後通過導光桶或聚光通道送至每個住戶使用，多餘的部分送至樓底的儲熱水箱或太陽能電池組。
背景技術：
隨著國際國內能源形勢的轉變，傳統能源的日益短缺必然導致新能源行業的快速崛起。太陽能清潔能源部分或全部取代傳統能源已是必然的發展趨勢，太陽能分為狹義太陽能與廣義太陽能，狹義太陽能指太陽直接輻射到地球表面的熱輻射能；廣義太陽能不僅包括太陽直接輻射到地球表面的熱輻射能，還包括由於太陽輻射引起的間接形式能量， 包括風能、水利能、潮汐能、洋流能以及包括煤炭、石油在內的生物質能。事實上，地球上除了地熱能和核能以外的所有能量都應該屬於太陽能。太陽能清潔能源與傳統能源來比較具有供應總量巨大，潔淨而安全，汙染很小的優點，每年到達地球的太陽輻射能約合1300000億噸標準煤，相當於全世界年能耗的 2X104倍；陽光普照，太陽輻射可以到達地球表面任何地區；但是，太陽能也存在許多不足1)能量密度低，儘管太陽能總量巨大，但是地球表面單位面積上獲得的太陽能量卻十分有限。夏季晴天正午的太陽輻射強度約lkw/m2。到了冬季上述值要下降一半，而遇到陰天更會下降4/5 ；2)供應不穩定，太陽能的供應量隨著晝夜、季節、陰晴而變化，極不穩定。 3)太陽能利用系統的成本較高和效率相對較低。本實用新型所涉及的太陽能光熱是指狹義太陽能，即太陽輻射的熱能與對太陽能光熱資源的利用，包括太陽能熱水器，太陽房、太陽灶、太陽能溫室、太陽能幹燥系統、太陽能消毒殺菌技術以及其他應用太陽能的項目。在歐美等發達國家，太陽能光熱利用的光伏產品70%放在城市的屋頂，太陽能發電直接在樓內應用，多餘部分還可傳到公共電網。而我國絕大部分的應用在西部、甚至是沙漠地區。現在中國已經是太陽能光伏產品的製造大國，我國也應該成為太陽能光熱採集利用的大國，讓沒有汙染的清潔能源能夠普及到每一個家庭，在能源供應趨於緊張的今天，太陽能光熱採集利用系統的應用和普及有其非常實際的意義。現在我國的城市化建設正在高速發展，在大都市中，高層建築鱗比櫛次，大樓建築越來越高，為了增加每家每戶的採光率和通風量，大多數建築採用採光通道的方式，但是由於樓房太高，採光通道的採光效果很差，同時採光通道變成了公攤面積，增加了住戶的購房成本。而且由於樓房建成高層之後，為人們使用太陽能增加了難度。
實用新型內容本實用新型的目的在於為克服現有技術的缺陷，而提供一種導光桶結構，該導光桶結構固定在建築物，其上端對準於太陽光的反光板，將太陽光集中導向至每家每戶，形成一個封閉的空間，防止太陽光能的損失。[0008]本實用新型的進一步目的在於提供一種設在高層建築上的太陽能採集利用系統， 能將樓頂的太陽光集中之後通過導光桶或聚光通道送至每個住戶使用，多餘的部分送至樓底的儲熱水箱或太陽能電池組。為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種導光桶結構，其特徵在於所述的導光桶為方形結構，固定於建築物，其上端對應於太陽光的反光板，導光桶內的四個內壁為反光面，所述的內壁上設有若干個反光片；所述反光片相對應的側邊設有採集通道。一種高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵包括一設在樓頂的凹形反光鏡； 一反光板，設於凹形反光鏡的聚光區域，所述反光板的反射光線對準於導光桶或聚光通道； 至少一個導向桶結構，所述反光片的反射光線對準採集端；至少一個採集端，所述的採集端設於住戶的廚房、衛生間或其它室內房間，所述的採集端設有與反光片的反射方向相對應的採集通道。其進一步技術方案為還包括儲能裝置，所述的儲能裝置設於導光桶或聚光通道的下端，所述的儲能裝置為儲熱水箱或太陽能電池組。其進一步技術方案為所述導光桶或聚光通道的截面為方形結構，其四個內壁為反光面，所述的反光片設於內壁上。其進一步技術方案為所述的採集端設有用於支撐反光片並驅動反光片伸出與縮進的啟動裝置，所述的啟動裝置包括能夠產生直線位移的電磁鐵芯。也可以採用齒條機構、 油缸或者氣壓傳動等機構。其進一步技術方案為所述的採集端設有用於支撐反光片並驅動反光片旋轉的啟動裝置，所述的啟動裝置包括旋轉電機。其進一步技術方案為還包括設於凹形反光鏡與反光板之間的均光透鏡，所述的均光透鏡位於凹形反光鏡的焦點區域，所述的均光透鏡為凹透鏡。所述的均光透鏡起到為了將聚焦區域的太陽光均勻地射向反光板的作用。其進一步技術方案為還包括用於支撐凹形反光鏡的跟蹤機構，所述的跟蹤機構包括與凹形反光鏡滑動式聯接的固定座和用於驅動凹形反光鏡的動力部件，所述的動力部件包括設於固定座上的驅動齒輪、與驅動齒輪傳動聯接的電機，及設於凹形反光鏡的底部且與驅動齒輪嚙合的齒條，所述的凹形反光鏡的下端點設有萬向支承座；所述凹形反光鏡的底部至少設有一個滑軌，固定座至少設有二個與滑軌配合的滾動支承，或，所述固定座至少設有一個滑軌，凹形反光鏡的底部至少設有二個與滑軌配合的滾動支承。其進一步技術方案為還包括設在凹形反光鏡及反光板的外周的玻璃罩。其進一步技術方案為所述的採集端為取暖水箱或照明燈，所述的取暖水箱包括與採集通道對接的箱體、設於箱體內的受熱毛細水管和設於箱體上的進水口、出水口，所述的進水口設於箱體的下方，所述的出水口設於箱體的上方，所述的進水口包括箱體進水口和毛細管進水口 ；所述的出水口包括箱體出水口和毛細管出水口 ；所述的照明燈包括與採集通道對接的散光透鏡、用於固定散光透鏡的燈殼和設於燈殼前端表面的散光燈罩。其進一步技術方案為所述的採集端為太陽光殺菌燈或太陽能助熱灶；所述的太陽光殺菌燈包括與採集通道相對應的凹透鏡和燈體，所述的凹透鏡與燈體為活動式聯接， 所述的燈體設有萬向聯接固定結構；所述的太陽能助熱灶包括鍋體、設於鍋體下方的灶體和設於灶體旁邊的採集通道延長管，所述的灶體為燃氣灶體或電磁灶體，所述的鍋體為固定式鍋體或旋轉式鍋體，所述的旋轉式鍋體包括設於灶體上的旋轉支架，所述的固定式鍋體包括設於灶體上的固定支架。本實用新型與現有技術相比的有益效果是本實用新型一種導光桶結構固定在建築物，其上端對準於太陽光的反光板，將太陽光集中導向至每家每戶，形成一個封閉的空間，防止太陽光能的損失。本實用新型高層建築太陽能光熱採集利用系統採用可以實時跟蹤太陽光的凹形反光鏡，將太陽光能聚集在反光板，反光板再將太陽光能通過導光桶或聚光通道向樓下各層傳導，導光桶或聚光通道內設有若干個對準於每個住戶的採集通道的反光片，每個反光片的位置不相同，不會相互影響；而採集端則可以採用多種形式，即可以用於取暖，也可以用於照明，也可以用於殺菌，還可以用於灶具助熱。本實用新型採用集中的導光桶或聚光通道形式為每家每戶提供太陽光能，可以排除現有的太陽能熱水器的安裝困難、較底層的住戶無法使用太陽能的缺陷，而且這種集中提供太陽光能的方式不僅美觀，不會影響建築外牆，而且可以採用統一的計費方式，由建築的管理部門統一管理計費。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述。
圖1是本實用新型一種高層建築太陽能光熱採集利用系統具體實施例的結構示意圖；圖IA為圖1實施例中的導光桶或聚光通道的安裝示意圖；圖IB的圖1中的A部放大圖；圖2是本實用新型一種高層建築太陽能光熱採集利用系統具體實施例之採集端為取暖水箱的結構示意圖；圖3是本實用新型一種高層建築太陽能光熱採集利用系統具體實施例之採集端為灶具的結構示意圖；圖4是本實用新型一種高層建築太陽能光熱採集利用系統具體實施例之採集端為照明燈的結構示意圖；圖4A為圖4的B-B剖視示意圖；圖5是本實用新型一種高層建築太陽能光熱採集利用系統具體實施例之採集端為太陽光殺菌燈的結構示意圖；圖5A為圖5的C-C局部剖視放大示意圖(反光片處於打開狀態)；[0032]圖5B為圖5的C-C局部剖視放大示意圖(反光片處於關閉狀態)。[0033]附圖標記說明[0034]1凹形反光鏡11萬向支承座[0035]12滑軌13玻璃罩[0036]2反光板21均光透鏡[0037]22支架[0038]3導光桶3A導光桶[0039]3B導光桶3C導光桶[0040]4反光片[0041]5採集端6儲能裝置71旋轉電機8跟蹤機構81固定座821驅動齒輪823 齒條91取暖水箱912毛細水管914 出水口92照明燈922 燈殼93太陽光殺菌燈931凹透鏡933萬向聯接固定結構94太陽能助熱灶942 灶體944固定支架S2 牆體S4 廚房
具體實施方式
為了更充分理解本實用新型的技術內容，下面結合具體實施例和說明書附圖(附圖僅通過示意圖表示本實用新型的結構，其形狀、大小、比例與實際應用時是有所不同的) 對本實用新型的技術方案進一步介紹和說明，但不局限於此。如圖1所示，本實用新型一種高層建築太陽能光熱採集利用系統，包括設在樓頂 Sl的凹形反光鏡1 ；反光板2，設於凹形反光鏡1的聚光區域，反光板2的反射光線對準於導光桶3 (或聚光通道)；一個導光桶3 (或聚光通道)，導光桶3 (或聚光通道)內設有若干個反光片4 (反光片也由高亮度的耐高溫材料做成，可以是耐高溫的玻璃鏡面)，反光片4的反射光線對準採集端5 ；若干個採集端5，採集端5設於住戶的廚房、衛生間或其它室內房間， 採集端5設有與反光片4的反射方向相對應的採集通道51。還包括儲能裝置6，儲能裝置 6設於導光桶3 (或聚光通道)的下端，儲能裝置6為儲熱水箱或太陽能電池組(即反光板反射的太陽光能，由於某些住戶未使用，導致仍有很多太陽光能未被利用，直接照射至導光桶的底部，此時儲能裝置將這些未被利用的太陽光能充分地吸收利用，可能是儲熱水箱，這些熱水可以為住戶再次使用，也可以安裝太陽能電池組，將太陽光能儲存為電能的形式)。其中的導光桶3 (或聚光通道)的截面為方形結構(即包括矩形或正方形結構)， 其四個內壁為反光面(由耐高熱的反光材料做成的)，若干個反光片4設於導光桶3的內壁上，這些反光片按一定的規律排列，各自不相重複，使得每個住戶都能同時採集到太陽光能。導光桶可以是完全嵌入於建築的牆體內(如圖IA中所示的導光桶3A)，也可半嵌入於
51採集通道
72電磁鐵芯
82動力部件 822電機 83滾動支承 911箱體 913進水口
921散光透鏡 923散光燈罩
932燈體
941鍋體
943採集通道延長管 Sl樓頂 S3採光通道建築的牆體內(如圖IA中所示的導光桶:3B)，也可以是附加在建築牆體外面的一個桶體結構(如圖IA中所示的導光桶3C)。為了能方便那些不需要長時間使用太陽光能的住戶，增加了啟動裝置，這個啟動裝置是用於將反光片處於使用狀態或關閉狀態，當反光片處於關閉狀態時，該反光片不會擋住太陽光能，該反光片區域的太陽光則射向底部的儲能裝置。啟動裝置在本實施例中採用的是旋轉式，即啟動裝置用於支撐反光片並驅動反光片旋轉，啟動裝置主要包括旋轉電機71 (如圖4A所示，該電機需要帶有減速機構，由於控制電路輸入正反轉信號，驅動反光片在45°左右範圍的正反向旋轉)。也可以採用另外一種直線式(即直線式動力源)的結構，即啟動裝置用於支撐反光片並驅動反光片伸出與縮進，啟動裝置包括能夠產生直線位移的電磁鐵芯，由於反光片面積較大，完全依靠電磁鐵芯來完成反光片的打開與關閉則需要很大的電磁鐵芯72，因此可以將反光片通過鉸軸固定在導光桶的內壁上，利用電磁鐵芯推動反光片的翻轉，如圖5A所示，當電磁鐵芯72伸出的時候，反光片4 被翻轉貼在導光桶3的內壁上。由於反光片是斜成45度安裝在導光桶內壁上的，因此反光片在完全打開或完全關閉時處於自鎖狀態，為了電磁鐵芯長期處於得電工作狀態，電磁鐵芯72應該採用雙向動作的鐵芯(需要二個磁鐵，一個向上動作，讓反光片打開；一個向下動作，讓反光片關閉)。於其它的實施例中，也可以採用齒條機構、油缸或者氣壓傳動等機構實現對反光片的打開與關閉的操作。為了達到凹形反光鏡1聚集的光能均勻地通過反光板2反射至各個住戶家裡，還包括設於凹形反光鏡1與反光板2之間的均光透鏡21，均光透鏡21位於凹形反光鏡1的焦點區域，均光透鏡21為凹透鏡。為了讓凹形反光鏡的角度能夠隨著太陽照射角度的變化而進行相應的調整，還包括用於支撐凹形反光鏡1的跟蹤機構8，跟蹤機構8包括與凹形反光鏡1滑動式聯接的固定座81和用於驅動凹形反光鏡1的動力部件82，動力部件82包括設於固定座81上的驅動齒輪821、與驅動齒輪821傳動聯接的電機822，及設於凹形反光鏡1的底部且與驅動齒輪821嚙合的齒條823 (其形狀與凹形反光鏡的底部形狀相吻合，為圓弧形)。凹形反光鏡 1的下端點設有萬向支承座11 ；凹形反光鏡1的底部設有一個滑軌12，固定座81至少設有二個與滑軌配合的滾動支承83 (或採用相反的結構，即固定座設有一個滑軌，凹形反光鏡的底部設有二個與滑軌配合的滾動支承)。這個滾動支承83主要由一個固定座和設在固定座上面的二個滾輪構成，滑軌12卡在二個滾輪之間。為了起到限位的作用，滑軌與滾輪的接觸面為圓弧形狀。跟蹤機構8需要保證凹形反光鏡1的焦點區域固定不變，並且反光板 2的使用區域不變動(因為反光板的反射方向必須對準導光桶或聚光通道)。因此反光板 2通過另一個支架22固定在樓頂上，而均光透鏡21也固定在支架22上。為了從早到晚在更多的時間內有太陽光聚集在反光板，凹形反光鏡的擺動角度較大時，萬向支承座可以採用滑軌式的結構，當凹形反光鏡的擺動角度較小時，萬向支承座也可以採用簡單的支點式結構。其中，跟蹤機構可以採用對光式的傳感原理進行跟蹤控制，也可以根據標準時間與太陽光的角度關係進行跟蹤控制，可以利用具有智能控制功能的電路進行跟蹤控制，實時調整凹形反光鏡與太陽光的角度至最佳位置。為減少空氣流動對太陽光能的損失，可以在凹形反光鏡1、反光板2的外周增設一個玻璃罩13，同時也可以減少外部空氣對導光桶或聚光通道的幹擾，因為導光桶或聚光通道的上埠通常是敞開式結構。[0067]其中的採集端5可以有四種形式一為取暖水箱91，取暖水箱91包括與採集通道51對接的箱體911、設於箱體911 內的受熱毛細水管912和設於箱體911上的進水口 913、出水口 914，進水口 913設於箱體 911的下方，出水口 914設於箱體911的上方，進水口包括箱體進水口和毛細管進水口 ；所述的出水口包括箱體出水口和毛細管出水口。其中的毛細管可以提供小流量的高溫熱水， 而毛細管外周的箱體部分則可以提供大流量的低溫熱水，其中毛細管的部分集中在太陽光射入的區域，以便集中受到太陽光的輻射加熱。毛細管採用熱的良導體(比如鋁材、銅材等)，而箱體則採用不良導體，以便保溫。毛細管的外表塗成黑色，並需要採用耐腐蝕的塗料。二為照明燈92，照明燈92包括與採集通道51對接的散光透鏡921、用於固定散光透鏡921的燈殼922和設於燈殼922前端表面的散光燈罩923。散光透鏡可以採用凹透鏡或者其它有散光作用的透鏡。為了減少太陽光中的紫外錢對人眼的傷害，可以採用具有防紫外線的散光燈罩。三為太陽光殺菌燈93，太陽光殺菌燈93包括與採集通道51相對應的凹透鏡931 和燈體932，凹透鏡931與燈體932為活動式聯接，燈體932設有萬向聯接固定結構933，該萬向聯接固定結構933是固定在牆體上的，與採集通道51相對接的，太陽光經過幾次反射之後，其強度雖然有所減小，但仍然具有很強的殺菌作用，因為其中仍然包括有不少的紫外線。四為太陽能助熱灶94 ；太陽能助熱灶94包括鍋體941、設於鍋體941下方的灶體 942和設於灶體942旁邊的採集通道延長管943，灶體942為燃氣灶體或電磁灶體，本實施例中，鍋體941為固定式鍋體，固定式鍋體包括設於灶體942上的固定支架944。於其它的實施例中，也可以採用旋轉式鍋體，包括設於灶體上的旋轉支架。綜上所述，本實用新型一種導光桶結構固定在建築物，其上端對準於太陽光的反光板，將太陽光集中導向至每家每戶，形成一個封閉的空間，防止太陽光能的損失。本實用新型高層建築太陽能光熱採集利用系統採用可以實時跟蹤太陽光的凹形反光鏡，將太陽光能聚集在反光板，反光板再將太陽光能通過導光桶或聚光通道向樓下各層傳導，導光桶或聚光通道內設有若干個對準於每個住戶的採集通道的反光片，每個反光片的位置不相同， 不會相互影響；而採集端則可以採用多種形式，即可以用於取暖，也可以用於照明，也可以用於殺菌，還可以用於灶具助熱。本實用新型採用集中的導光桶或聚光通道形式為每家每戶提供太陽光能，可以排除現有的太陽能熱水器的安裝困難、較底層的住戶無法使用太陽能的缺陷，而且這種集中提供太陽光能的方式不僅美觀，不會影響建築外牆，而且可以採用統一的計費方式，由建築的管理部門統一管理計費。在實際應用中，可以在每個單元樓之間的採光通道位置加設本系統，最好的辦法是在建築施工時同步完成。以上所述僅以實施例來進一步說明本實用新型的技術內容，以便於讀者更容易理解，但不代表本實用新型的實施方式僅限於此，任何依本實用新型所做的技術延伸或再創造，均受本實用新型的保護。本實用新型的保護範圍以權利要求書為準。
權利要求1.一種導光桶結構，其特徵在於所述的導光桶為方形結構，固定於建築物，其上端對應於太陽光的反光板，導光桶內的四個內壁為反光面，所述的內壁上設有若干個反光片；所述反光片相對應的側邊設有採集通道。
2.一種高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵包括一設在樓頂的凹形反光鏡；一反光板，設於凹形反光鏡的聚光區域，所述反光板的反射光線對準於導光桶或聚光通道；至少一個權利要求1所述的導向桶結構，所述反光片的反射光線對準採集端；至少一個採集端，所述的採集端設於住戶的廚房、衛生間或其它位置，所述的採集端設有與反光片的反射方向相對應的採集通道。
3.根據權利要求2所述的高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵在於還包括儲能裝置，所述的儲能裝置設於導光桶或聚光通道的下端，所述的儲能裝置為儲熱水箱或太陽能電池組。
4.根據權利要求3所述的高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵在於所述的採集端設有用於支撐反光片並驅動反光片伸出與縮進的啟動裝置，所述的啟動裝置包括能夠產生直線位移的電磁鐵芯。
5.根據權利要求2所述的高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵在於所述的採集端設有用於支撐反光片並驅動反光片旋轉的啟動裝置，所述的啟動裝置包括旋轉電機。
6.根據權利要求2所述的高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵在於還包括設於凹形反光鏡與反光板之間的均光透鏡，所述的均光透鏡位於凹形反光鏡的焦點區域，所述的均光透鏡為凹透鏡。
7.根據權利要求2所述的高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵在於還包括用於支撐凹形反光鏡的跟蹤機構，所述的跟蹤機構包括與凹形反光鏡滑動式聯接的固定座和用於驅動凹形反光鏡的動力部件，所述的動力部件包括設於固定座上的驅動齒輪、與驅動齒輪傳動聯接的電機，及設於凹形反光鏡的底部且與驅動齒輪嚙合的齒條，所述的凹形反光鏡的下端點設有萬向支承座；所述凹形反光鏡的底部至少設有一個滑軌，固定座至少設有二個與滑軌配合的滾動支承，或，所述固定座至少設有一個滑軌，凹形反光鏡的底部至少設有二個與滑軌配合的滾動支承。
8.根據權利要求2所述的高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵在於還包括設在凹形反光鏡及反光板的外周的玻璃罩。
9.根據權利要求2 8任一項所述的高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵在於所述的採集端為取暖水箱或照明燈，所述的取暖水箱包括與採集通道對接的箱體、設於箱體內的受熱毛細水管和設於箱體上的進水口、出水口，所述的進水口設於箱體的下方，所述的出水口設於箱體的上方，所述的進水口包括箱體進水口和毛細管進水口 ；所述的出水口包括箱體出水口和毛細管出水口 ；所述的照明燈包括與採集通道對接的散光透鏡、用於固定散光透鏡的燈殼和設於燈殼前端表面的散光燈罩。
10.根據權利要求2 8任一項所述的高層建築太陽能光熱採集利用系統，其特徵在於所述的採集端為太陽光殺菌燈或太陽能助熱灶；所述的太陽光殺菌燈包括與採集通道相對應的凹透鏡和燈體，所述的凹透鏡與燈體為活動式聯接，所述的燈體設有萬向聯接固定結構；所述的太陽能助熱灶包括鍋體、設於鍋體下方的灶體和設於灶體旁邊的採集通道延長管，所述的灶體為燃氣灶體或電磁灶體，所述的鍋體為固定式鍋體或旋轉式鍋體，所述的旋轉式鍋體包括設於灶體上的旋轉支架，所述的固定式鍋體包括設於灶體上的固定支架。
專利摘要本實用新型公開了一種導光桶結構，所述的導光桶為方形結構，固定於建築物，其上端對應於太陽光的反光板，導光桶內的四個內壁為反光面，所述的內壁上設有若干個反光片；所述反光片相對應的側邊設有採集通道。本實用新型一種導光桶結構固定在建築物，其上端對準於太陽光的反光板，將太陽光集中導向至每家每戶，形成一個封閉的空間，防止太陽光能的損失。本實用新型採用集中的導光桶或聚光通道形式為每家每戶提供太陽光能，可以排除現有的太陽能熱水器的安裝困難、熱水在管路中的能量損耗、較底層的住戶無法使用太陽能等等的缺陷，而且這種集中提供太陽光能的方式不僅美觀，且不會影響建築外牆。
文檔編號F24J2/00GK202041702SQ201120102249
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者周文乾 申請人:周文乾