[实用新型]跟踪立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统

说明书

技术领域

本实用新型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领域。

技术背景

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。

本实用新型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。

实用新型内容

本实用新型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实用新型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。

本实用新型的技术方案为：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。

本实用新型跟踪立式储热-采热结合型太阳能热水器聚光集热系统的工作原理为：在本实用新型所涉及的被动式光感应传动系统的驱动下，本实用新型的跟踪立式储热-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。

本实用新型跟踪立式储热-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---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。本实用新型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。