CN202600462U - 水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于太阳能的领域，尤其是水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构。水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，包括，太阳能采集转换***、电能调配***、热能调配***、生活环境调配***及自动监控***；所述的太阳能采集转换***，采用了透镜群聚光、光伏电池发电、水冷散热、阳光自动跟踪综合技术，在大幅提高太阳能转换率同时还获得了宝贵的电能和热能；所述的能源调配***，将获得的电能经蓄电、逆变后切换电路，供楼宇用电；将获得的热能，分别贮存于工质热罐和生活热罐中，以满足不同用途之需；所述的生活环境调配***，由太阳能空调和生活热罐调控室温及供给生活热水；所述的自动监控***，由PLC总控自动化元件，实现太阳能楼宇机构平稳运营。

Description

水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构

技术领域

本专利属于太阳能开发利用的领域，特别是一种水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构。 

背景技术

当今世界，煤炭、石油等化石能源频频告急，环境污染问题日益严峻。而太阳能作为最具潜力的、可再生的、清洁能源，其储量的无限性、存在的普遍性、应用的清洁性以及利用的经济性，越来越被人们所青睐。积极开发太阳能，大力发展光伏发电、在全球范围得到了空前重视，已列为各国可持续发展的国策。 

当前，世界各国都在加紧进行太阳能空调技术的研究。已经或正在建立太阳能空调***的国家和地区有意大利、西班牙、德国、美国、日本、韩国、新加坡、香港等。这是由于发达国家的空调能耗在全年民用能耗中占有相当大的比重，利用太阳能驱动空调***对节约常规能源、保护自然环境都具有十分重要的意义 。 

光伏发电，也称太阳能发电，即利用太阳能级半导体电子器件吸收太阳光辐射能，并使之转换为电能输出。聚光光伏发电，是在第三代太阳能电池 ( 如：能承受1000倍聚光的III-V族半导体电池 ) 的基础上，运用阳光聚焦产生的强光照度，驱动光伏电池发电，用相当1/2晶硅电池数量的III-V，就可获得晶硅电池所产生的电能，从而节约了宝贵的土地资源和太阳能发电的开发成本。 

发明内容

本专利之目的，是向社会公开一种水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构。 

强光照度驱动III-V族半导体电池发电，被称之谓第三代太阳能发电技术，然而，在高照度下，光伏电池的散热问题，成为业内首当其冲、急需解决的技术问题。若采用水冷散热，不但能轻松地解决光伏发电的散热难题，还可大量获得宝贵的热水资源。 

一种水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，包括太阳能采集转换***、电能调配***、热能调配***、生活环境调配***及自动监控***；所述的太阳能采集转换***，采取光伏发电、透镜板聚光、水冷散热、阳光自动跟踪综合技术，不但大幅提高太阳能的转换率，还同时获得了宝贵的电能和热能；所述的能源调配***，将获得的电能经蓄电、逆变后切换电路，供楼宇用电；将获得的热能，分别贮存于工质热罐和生活热罐中，以满足不同用途；所述的生活环境调配***，由太阳能空调，调控室内温度及供应日常的生活热水；所述的自动监控***PLC总控（16）水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构自动运作。 

本专利的优点在于。 

能效率高，发电、供热兼得。本专利的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），由于采用了水冷散热技术，克服了高聚光太阳能电池散热的难题，使水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）在获得最高发电量的同时，还可得到由水冷散热而获得的热量，可谓一举双得，从而高效、同时、可靠地获得发电、供热的二种太阳能的转换能。 

自动校准，实时跟踪。实时精准跟踪阳光，是太阳能发电效率的决定因素，本专利水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），采用的阳光轴追踪机（315），具有实时、自动调整太阳能采集器（3）的中心轴与太阳光轴相平行的功能，使水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的向阳面，始终保持与阳光轴处于垂直的状态；实时跟踪、高聚光大阳能电池、水冷散热综合技术的应用，保障了水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）获得最大功效值。 

结构紧凑，模块化生产。水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）所采用的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），结构紧凑、模块化制造；由A、B、C、D四组模块单元（318），组合成一台主机，生产制造、售后服务相对简单容易。 

制造容易，成本低廉。本专利水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的透镜板，采用树脂注塑成型，制造方便，主要器材都是常规的原器件，方便器材的采购，可便于大规模生产开发，造价相对低廉。 

资源占有率、开发成本低，运营可靠。相当1/2晶硅电池数量的III-V，就可获得晶硅电池所产生的电能，从而节约了宝贵的土地资源和太阳能发电的开发成本，水冷散热技术的应用，从根本上解决了聚光光伏发电的技术瓶颈，创造了太阳能发电可靠运营的环境条件。 

本专利的技术方案是这样实现的。 

一种水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，包括高位自动水箱（1）、生活热罐自动进水阀（2）、水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）、透镜群板（304）、工质热罐自动进水阀（5）、阳光轴追踪机（315）、光伏电池群（7）、生活热罐（8）、散热水箱（313）、工质热罐（10）、付热水箱自动三通（11）、付热水箱（12）、付热水箱自动进水阀（13）、蓄电池（14）、水表（15）、PLC总控（16）、吸附式制冷器（17）、供暖变频循环泵（18）、供暖自动控制阀（19）、蒸发器变频循环泵（20）、蒸发器自动控制阀（21）、逆变器（22）、暖空调或暖气片（23）、电表（24）、散热管（25）、电路自动切换开关（26）、冷凝器（27）、照明及家用电器（28）、蒸发器（29）、热交换器（30）、发生器（31）、空调风机（32）、冷暖空调（33）、发生器变频循环泵（34）、冷却器（35）、冷却器变频循环泵（36）、冷却塔（37）、热罐自动连通阀（38）、生活热水器（39）、冷却风机（40）、手动双联阀门（41）；上述部件按功能及其属性可分成：太阳能采集、转换***、电能调配***、热能调配***、生活环境调配***及自动监控***；其特征在于：所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）采用了透镜板聚光、光伏电池发电、水冷散热、阳光轴自动跟踪四项技术方案，兼具将太阳能转换成电能和热能的功能。 

所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的透镜板聚光技术方案是：所述的透镜群板（304），包括自攻螺丝（301）、三位一体安装架（302）、透镜群板支架（303）、透镜群板（304）、焦点群（309）及模块单元（318）；所述的透镜群板（304），由单体的凸透镜，经阵列组合，形成水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的透镜群板（304）；所述的透镜群板（304），由自攻螺丝（301）固定安装于三位一体安装架（302）的透镜群板支架（303）上；所述的三位一体安装架（302）的“三位”指的是：透镜群板支架（303）、安装板（307）及水冷散热器（310）。 

所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的光伏电池发电技术方案是：所述的光伏电池（306），采用能承受1000倍聚光的III-V族光伏电池，相当于晶硅电池1/2的III-V族光伏电池，就可获得晶硅电池所产生的电能；所述的光伏电池（306）固定安装于三位一体安装架（302）的安装板（307）上，形成光伏电池群（7）；所述的光伏电池群（7）由单个的光伏电池（306）所组成，光伏电池（306）的排列与透镜群板（304）上的单体透镜的排列呈正对应；光伏电池群（7）与透镜群板（304）的距离，即是透镜的焦距；透镜群板（304）形成的焦点群（309）正好落在光伏电池群（7）的光伏电池（306）的中心的半导体发电元件上。 

所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的水冷散热技术方案是：由散热水箱（313）实现光伏电池（306）的水冷式散热；所述的散热水箱（313），包括自攻螺丝（301）、三位一体安装架（302）、低温管口（305）、安装板（307）、水冷散热片（308）、水冷散热器（310）、连接螺栓（311）、密封垫（312）、散热水箱（313）、高温管口（314）；所述的散热水箱（313）与等效结构的三位一体安装架（302）间，通过连接螺栓（311）相连接，所述的三位一体安装架（302）与散热水箱（313）相连接的层面处，设有密封垫（312）；所述的散热水箱（313）上，设有低温管口（305）及高温管口（314）；所述的散热水箱（313）上的低温管口（305）接受高位自动水箱（1）的补水；所述的散热水箱（313）中的热水，在生活热罐自动进水阀（2）、工质热罐自动进水阀（5）的控制下，通过高温管口（314），分别向工质热罐（10）及生活热罐（8）输出达到95℃的热水。 

所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的阳光轴自动跟踪技术方案是：所述的阳光轴追踪机（315），包括跟踪机柱（316）及跟踪机座（317）；所述的阳光轴追踪机（315），位于水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的中心，以保持水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的重心平衡，所述的阳光轴追踪机（315）与跟踪机柱（316）相连接，所述的跟踪机柱（316）与跟踪机座（317）相连接，所述的阳光轴追踪机（315），具有实时、自动跟踪太阳光轴的功能，以获得太阳能转换的最大能效值。 

所述的电能调配***，包括蓄电池（14）、逆变器（22）、电表（24）、电路自动切换开关（26）、照明及家用电器（28），所述的蓄电池（14），聚蓄来自III-V族半导体光伏电池产生的电能，经逆变器（22）转性升压，由PLC总控（16），指令电路自动切换开关（26）切换至楼宇电路，实现对楼宇及付热水箱（12）的供电，满足照明及家用电器（28）的之需；当蓄电池（14）的能量低于设计值时，PLC总控（16）会指令电路自动切换开关（26），将楼宇供电重新切换至市电电路。 

所述的热能调配***，包括工质热罐（10）、生活热罐（8）、热罐自动连通阀（38）、水表（15）、付热水箱（12）、散热管（25）、冷凝器（27）、蒸发器（29）、空调风机（32）、暖空调或暖气片（23）、冷暖空调（33）、发生器（31）、生活热水器（39）；所述的生活热罐（8），其容积较大，设定生活热罐（8）的容积，以满足连续二天没有阳光的情况下，能保证太阳能楼宇机构的经常运营；在阳光辐射欠佳的情况下，所述的付热水箱（12）在PLC总控（16）指令下投入运营，所述的热罐自动连通阀（38），位于工质热罐（10）与生活热罐（8）的低位处；所述的热罐自动连通阀（38），在PLC总控（16）的控制下只允许生活热罐（8）向工质热罐（10）供热，不会反向作业，以保障生活热罐（8）的洁净；所述的冷暖空调（33），采用公知的太阳能吸收式制冷技术，即由蒸发器（29）、热交换器（30）、发生器（31）、冷却器（35）组成的吸附式制冷器（17），替代了常规空调中的压缩机；所述的冷暖空调（33），分为二种工况，即制冷工况和制热工况；在制冷情况下，PLC总控（16）发出关闭制热***控件，启动制冷***控件的指令，吸附式制冷器（17）投入运营；在制热工况时，PLC总控（16）发出关闭制冷***，启动制热***的指令，供暖变频循环泵（18）、供暖自动控制阀（19）投入供热运营；所述的生活热罐（8）的容积大于工质热罐（10）；根据太阳辐照度变化的固有特点，所述的工质热罐（10），主要用于保证***的快速启动，而生活热罐（8）不仅只是满足日常的热水的供应，还可以把太阳辐照高峰时的多余能量以热水形式储存起来，有效加快了日常制冷或采暖进程，使机构稳定运行；所述的付热水箱（12），采用电加热方案；所述的付热水箱（12）的热水出口，通过付热水箱自动三通（11），分别与工质热罐（10）及供热管路相连通，付热水箱（12）的进水口，与供热回路相连接；所述的暖空调或暖气片（23），是为满足不同的使用地区及环境而设，由工质热罐（10）直接供热；所述的生活热水器（39），泛指淋浴器及热水龙头；所述的淋浴器及及热水龙头设冷、热双路供水，由手动的双联阀门控制冷热水的调配。 

所述的生活环境调配***，包括生活热罐（8）、付热水箱（12）、电表（24）、电路自动切换开关（26）、照明及家用电器（28）、暖空调或暖气片（23）、冷暖空调（33）、生活热水器（39）；太阳能***的运行都不可避免地要受到气候条件的影响，为使***可以全天候发挥空调、采暖功能，辅助的常规能源是必不可少的，***选用了付热水箱（12），在白天太阳辐照量不足以及夜间需要继续用冷或用热时，可启动付热水箱（12），确保***持续稳定地运行。 

所述的PLC总控（16）的控制对象，包括生活热罐自动进水阀（2）、工质热罐自动进水阀（5）、热罐自动连通阀（38）、付热水箱自动三通（11）、发生器变频循环泵（34）、付热水箱自动进水阀（13）、供暖变频循环泵（18）、供暖自动控制阀（19）、蒸发器变频循环泵（20）、蒸发器自动控制阀（21）、付热水箱（12）、冷却风机（40）、冷却器变频循环泵（36）；上述的自动化元件均设有温控件，PLC总控（16）根据温控件反馈的信号，对控制对象作出由编程设定的指令；上述的水泵除了变频电源外，还设有适合于变频调速的电机及变频控制器方案，实现任何环境温度、任何频率下的最佳匹配，从而提高空调器的能效比变频器在变频太阳能空调器高质量运营，通过改变输出电源频率的方式来控制循环泵、冷凝器等设备的转速，达到调节制冷量的目的。 

所述的光伏电池（306），采用能承受1000倍聚光的III-V族光伏电池，相当于晶硅电池1/2的III-V族光伏电池，就可获得晶硅电池所产生的电能；只需很少的III-V族半导体芯片就可完成，可大幅节省制造及发电成本。 

所述的三位一体安装架（302），位于散热水箱（313）的上方，三位一体安装架（302），包括透镜群板支架（303）、安装板（307）及水冷散热片（308）。 

所述的三位一体安装架（302），呈方型的箱式结构，方型的箱式结构的沿口上，设有透镜群板（304）的安装孔，透镜群板（304）通过自攻螺丝（301），固定在三位一体安装架（302）的透镜群板支架（303）上。 

所述的呈箱式结构三位一体安装架（302）的箱底部，充当光伏电池（306）的安装板（307）；所述的安装于安装板（307）上的光伏电池（306），其数量与安装于透镜群板支架（303）上的透镜群板（304）的透镜数是一致的，透镜的中轴线与光伏电池（306）的半导体件的中心保持严格的一致，光伏电池（306）与透镜群板（304）之间的高度即是透镜的焦距，透镜板的聚焦点群，落实于光伏电池（306）的半导体件的中心位置上。 

所述的安装板（307）的下方，设有水冷散热片（308）；所述的水冷散热片（308），伸入散热水箱（313）中；所述的水冷散热片（308），以安装于其上的光伏电池（306），实行分组，各组的水冷散热片（308）之间，设有一片较长的散热片，以控制水流的移动方向。 

所述的透镜群板（304），由上下对称、“纵列横行”的单体凸透镜布局形成阵列式透镜板的；所述的阵列式透镜板的上壳体（108）和下壳体（109）采用透明度极好的树脂注塑成型，通过超声波热合后形成壳体群的主体。 

所述的上壳体（108）和下壳体（109）采用透明度极好的树脂注塑成型；所述的树脂注塑成型的阵列式透镜板，包括注液管（101）、镜外面积（102）、连通孔（103）、隼合线（104）、壳体群（105）、热合线（106）、排气管（107）、上壳体（108）、下壳体（109）。 

所述的上壳体（108）和下壳体（109）上，设有呈凸面圆形状的壳体群（105）；所述的上壳体（108）和下壳体（109）的热合位上，设有隼合线（104），以便热合时的对准。 

进一步，所述的各凸面圆壳体群（105）的相邻处，设有连通孔（103）；所述的壳体群（105）的上方，设有注液管（101）及排气管（107）；所述的透镜板中，注入透明的化学液体。 

所述的水水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），采用了先进的实时自动跟踪太阳光轴技术；所述的阳光轴追踪机（315），是集阳光跟踪仪及驱动构件于一体的控制部件，具有使水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的中心轴，实时、自动调整与太阳光轴相平行的功能，以获得太阳能的最大能效值。 

所述的阳光轴追踪机（315），包括跟踪机法兰（201）、旋转架（202）、旋转鼓（203）、销子A（204）、轴承A（205）、齿轮A（206）、跟踪仪（207）、蜗杆减速微电机A（208）、法兰连接体（209）、旋转轴（210）、销子B（211）、轴承B（212）、齿轮B（213）、固定轴（214）、蜗杆减速微电机B（215）、蜗杆B（216）、连接螺栓（217）、连接柱法兰（218）。 

所述的旋转架（202），呈圆筒结构，旋转架（202）被去除了中间部分后的空间，是旋转鼓（203）的安装位；所述的旋转架（202）的两侧，设有旋转轴（210）穿过的圆孔，所述的圆孔中，设有位于旋转轴（210）上的轴承A（205）的安装座；所述的设有轴承A（205）的旋转轴（210），穿过旋转架（202）的预置孔，横贯于旋转架（202）的中心；所述的旋转轴（210）的中间位上，设有旋转鼓（203）。 

所述的旋转鼓（203），呈鼓形结构，呈鼓形结构旋转鼓（203）的两端，设有旋转轴（210）贯通的安装孔，旋转鼓（203），通过销子A（204）定位于旋转轴（210）上；所述的旋转鼓（203）的正面，设有跟踪仪（207）的安装位；所述的旋转架（202）底部的中心，设有固定轴（214）。 

所述的固定轴（214）上，安装有轴承B（212）及齿轮B（213）；所述的固定轴（214），通过销子B（211），定位于旋转架（202）底部的中心孔上；所述的旋转架（202）通过轴承B（212），定位于法兰连接体（209）上。 

所述的轴承B（212），安装于法兰连接体（209）上的轴承座上；所述的法兰连接体（209）与连接柱法兰（218）通过连接螺栓（217）相连接；所述的跟踪机法兰（201）固定安装于旋转轴（210）两端上；所述的阳光轴追踪机（315），具有自动跟踪太阳光轴并向传动部件发出动作指令的功能，使太阳能采集器（3）的向阳面始终保持与阳光轴处于垂直的状态。 

所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的主体，是由A、B、C、D四组模块单元（318）组合而成的。 

所述的模块单元（318），各自拥有单独的功能部件。 

所述的四块模块单元（318），其几何尺寸及所具的功能，是完全一致的，以便于标准化、模块化的开发生产。 

附图说明

附图1为本专利水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构的示意图。 

附图2为本专利水冷式聚光光伏太阳能转换机整机结构示意图。 

附图3为本专利水冷式聚光光伏太阳能转换机发电、供热原理及局部结构示意图。 

附图4为本专利阵列式透镜板的平面示意图(一)。 

附图5为本专利阵列式透镜板的结构示意图(二) 。 

附图6为本专利阳光轴跟踪机的效果图(一)。 

附图7为本专利阳光轴跟踪机的结构示意图(二)。 

附图8为本专利水冷式聚光光伏太阳能转换机实时跟踪太阳光轴的示意图(一)。 

附图9为本专利水冷式聚光光伏太阳能转换机局部结构的示意图(二)。 

具体实施方式

图1的标记名称是：高位自动水箱（1）、生活热罐自动进水阀（2）、水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）、透镜群板（304）、工质热罐自动进水阀（5）、阳光轴追踪机（315）、光伏电池群（7）、生活热罐（8）、散热水箱（313）、工质热罐（10）、付热水箱自动三通（11）、付热水箱（12）、付热水箱自动进水阀（13）、蓄电池（14）、水表（15）、PLC总控（16）、吸附式制冷器（17）、供暖变频循环泵（18）、供暖自动控制阀（19）、蒸发器变频循环泵（20）、蒸发器自动控制阀（21）、逆变器（22）、暖空调或暖气片（23）、电表（24）、散热管（25）、电路自动切换开关（26）、冷凝器（27）、照明及家用电器（28）、蒸发器（29）、热交换器（30）、发生器（31）、空调风机（32）、冷暖空调（33）、发生器变频循环泵（34）、冷却器（35）、冷却器变频循环泵（36）、冷却塔（37）、热罐自动连通阀（38）、生活热水器（39）、冷却风机（40）、手动双联阀门（41）。 

图2、图3的统一标记名称是：自攻螺丝（301）、三位一体安装架（302）、透镜群板支架（303）、透镜群板（304）、低温管口（305）、光伏电池（306）、安装板（307）、水冷散热片（308）、焦点群（309）、水冷散热器（310）、连接螺栓（311）、密封垫（312）、散热水箱（313）、高温管口（314）、阳光轴追踪机（315）、跟踪机柱（316）、跟踪机座（317）及模块单元（318）。 

图4、图5的统一标记名称是：注液管（101）、镜外面积（102）、连通孔（103）、隼合线（104）、壳体群（105）、热合线（106）、排气管（107）、上壳体（108）、下壳体（109）。 

图6、图7、的统一标记名称是：跟踪机法兰（201）、旋转架（202）、旋转鼓（203）、销子A（204）、轴承A（205）、齿轮A（206）、跟踪仪（207）、蜗杆减速微电机A（208）、法兰连接体（209）、旋转轴（210）、销子B（211）、轴承B（212）、齿轮B（213）、固定轴（214）、蜗杆减速微电机B（215）、蜗杆B（216）、连接螺栓（217）、连接柱法兰（218）。 

下面结合附图详细描述本专利。 

如图1所示，一种水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，包括太阳能采集转换***、电能调配***、热能调配***、生活环境调配***及自动监控***；所述的太阳能采集转换***，采取光伏发电、透镜板聚光、水冷散热、阳光自动跟踪综合技术，不但大幅提高太阳能的转换率，还同时获得了宝贵的电能和热能；所述的能源调配***，将获得的电能经蓄电、逆变后切换电路，供楼宇用电；将获得的热能，分别贮存于工质热罐和生活热罐中，以满足不同用途；所述的生活环境调配***，经太阳能空调，调控室内温度及满足日常的生活热水；所述的自动监控***PLC总控（16）水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构自动运作。 

所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），由单体的凸透镜，经阵列组合形成透镜板；凸透镜的集热原理，是司空惯见的凸透镜聚焦太阳光所产生灼热的焦点，的现象，本专利只是采用了多个单体凸透镜的阵列组合，形成所述凸透镜板而已。 

所述的跟踪***，具有实时、自动跟踪太阳光轴的功能，以获得太阳能的最大能效值；聚光光伏电池的散热问题，是一直困惑业内的一道技术难题，本专利采用水冷散热的技术方案，从根本上破解了这道难题，并能可靠地获得发电、供热二种太阳能的转换能量，刷新了“鱼和熊掌不可兼得”定论 。 

所述的发电及冷却***，采用能承受1000倍聚光的III-V族光伏电池，相当于晶硅电池1/2的III-V族光伏电池，就可获得晶硅电池所产生的电能。 

如图2、图3所示，一种所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），采用了透镜板聚光、光伏电池发电、水冷散热、阳光轴自动跟踪四项技术方案，兼具把太阳能转换成电能和热能的功能。 

如图2、图3所示，所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），由单体的凸透镜，经阵列组合，形成水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的透镜板。 

如图2、图3所示，所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）上，安装有具实时、自动跟踪太阳光轴功能的阳光轴追踪机（315），以获得太阳能的最大能效值。 

如图2、图3所示，水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），包括自攻螺丝（301）、三位一体安装架（302）、透镜群板支架（303）、透镜群板（304）、模块单元（318）；所述的发电***，包括光伏电池（306）、安装板（307）、焦点群（309）；所述的冷却***，包括低温管口（305）、水冷散热片（308）、水冷散热器（310）、连接螺栓（311）、密封垫（312）、散热水箱（313）、高温管口（314）。 

如图2、图3所示，所述的跟踪***，包括阳光轴追踪机（315）、跟踪机柱（316）、跟踪机座（317）及模块单元（318）。 

如图2、图3所示，所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），由单体的凸透镜，经阵列组合，形成水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的透镜群板（304）；所述的透镜群板（304），由自攻螺丝（301）固定安装于三位一体安装架（302）的透镜群板支架（303）上。 

如图2、图3所示，所述的透镜群板（304）形成焦点群（309）的位置上，设有安装板（307），光伏电池（306）安装于其上；所述的安装板（307）、透镜群板支架（303）及水冷散热片（308）系是一体成型的三位一体安装架（302）。 

如图2、图3所示，所述的光伏电池（306）的中心轴与透镜的中心轴保持一致，以保证焦点群（309）能汇集于光伏电池（306）的中心点上；所述的水冷散热器（310），通过连接螺栓（311），与其等效结构的散热水箱（313）相连接，水冷散热器（310）与散热水箱（313）相连接的层面上，设有密封垫（312）；所述的散热水箱（313）上，设有低温管口（305）及高温管口（314）。 

如图2、图3所示，所述的阳光轴追踪机（315）、具有实时、自动跟踪太阳光轴的功能，以获得太阳能的最大能效值。 

如图2、图3所示，所述的阳光轴追踪机（315）位于整机的中心，以保持机器的重力平衡；所述的阳光轴追踪机（315）与跟踪机柱（316）相连接，跟踪机柱（316）与跟踪机座（317）相连接。 

如图2、图3所示，所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的主体，是由A、B、C、D四组模块单元（318）组合而成的。 

如图4、图5所示，所述的透镜板，由单体的凸透镜，以“纵列横行”的编阵式，组成列阵式集热的透镜板的。 

如图4、图5所示，本专利把多个的单体的凸透镜以“纵列横行”的平面布局形成一块透镜板的平板；所述的透镜板的平板，置于三位一体安装架（302）的透镜群板支架（303）上，形成封闭式的集热结构，大幅提高了集热器的集热效率。 

如图4、图5所示，本专利的透镜板，采用树脂注塑的工艺路线，；塑料透镜的好处为：价格便宜，质量轻，易于模制，从而节约了透镜板的制造成本。 

如图4、图5所示，所述的树脂注塑成型的列阵式透镜板，包括注液管（101）、镜外面积（102）、连通孔（103）、隼合线（103）、壳体群（105）热合线（106）、排气管（107）、上壳体（108）、下壳体（109）。 

进一步，如图4、图5所示，所述的上壳体（108）和下壳体（109），是以上下对称、“纵列横行”布局列阵的，是系同一模具注塑成型的。 

进一步，如图4、图5所示，所述的上壳体（108）和下壳体（109），经超声波热合后，形成透镜板的壳体群（105）。 

如图4、图5所示，所述的外壳体（105），呈凸面圆透镜外壳的圆周及外壳体（105）的周边上，设有热合线（106）；所述的热合线（106）上，设有互相隼扣的结合部，以便于热合时的对准。 

如图4、图5所示，所述的呈凸面圆透镜外壳的各相邻处，设有连通孔（103）。 

如图4、图5所示，所述的外壳体（105）的上方，设有注液管（101）、及排气管（107）。 

进一步，如图6、图8所示，所述的壳体群（105）主体一侧的上方，设有注液管（101），不易滋生微生物的、透明的化学液体，可经注液管（101）注入列阵式壳体群（105）的主体中；所述的透明液体，也可以是蒸馏水或纯净水。 

如图4、图5所示， 所述的壳体群（105）主体另一侧的上方，设有排气管（107），以便透明液体的注入，液体注入完成，可封闭注液管（101）及排气管（107），太阳能列阵式透镜板制造成功。 

如图4、图5所示，凸透镜以“纵列横行”的平面布局，形成一块透镜板的平板，透镜板的平板，置于三位一体安装架（302）的透镜群板支架（303）上，形成封闭式的集热结构，大幅提高了集热器的集热效率。 

如图6、图7所示，所述的阳光轴追踪机（315），包括跟踪机法兰（201）、旋转架（202）、旋转鼓（203）、轴承A（205）、跟踪仪（207）、蜗杆减速微电机A（208）、法兰连接体（209）、旋转轴（210）、蜗杆减速微电机B（215）主部件。 

如图6、图7所示，所述的旋转轴（210）的两端，安装有跟踪机法兰（201），跟踪机法兰（201）上，设有与水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）相连接的螺栓孔；所述的阳光轴追踪机（315）两侧分别与水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）两内侧相连接。 

如图6、图7所示，所述的旋转轴（210）与旋转架（202）相交接的中间位上，设有二个轴承A（205）及齿轮A（206）；所述的二个轴承A（205），分别安装于旋转架（202）上的预置孔上。 

如图6、图7所示，所述的旋转轴（210）的中间位上，还安装有呈鼓形结构的旋转鼓（203），呈鼓形结构的旋转鼓（203），通过销子A（204）、定位于旋转轴（210）上。 

如图6、图7所示，所述的呈鼓形结构的旋转鼓（203）的正面，设有跟踪仪（207）的安装孔，跟踪仪（207）安装于其中。 

如图6、图7所示，所述的呈鼓形结构的旋转鼓（203）的空间中，安装有蜗杆减速微电机A（208），蜗杆减速微电机A（208）前端的蜗杆与安装于转轴（10）上的齿轮A（206）相隅合，在跟踪仪（207）信号的指令下，啟动蜗杆减速微电机A（208），通过位于转轴（210）上的跟踪机法兰（201）的带动，实现水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的中心轴，实时、自动调整与阳光轴的平行。 

如图6、图7所示，所述的旋转架（202）呈圆筒状的结构，呈圆筒状的结构的旋转架（202）的中间，留有旋转鼓（203）的安装位。 

如图6、图7所示，所述的旋转架（202）两侧的中部，设有位于旋转轴（210）上的二个轴承A（5）的轴承孔，旋转轴（10）通过二个轴承A（5），安装于旋转架（2）上。 

如图6、图7所示，所述的旋转架（202）底部的中心，设有固定轴（214）。 

如图6、图7所示，所述的固定轴（214）上，安装有轴承B（212）及齿轮B（213）。 

如图6、图7所示，所述的固定轴（214），通过销子B（211），定位于旋转架（202）底部的中心孔上。 

如图4、图5所示，所述的旋转架（202）通过轴承B（212），定位于法兰连接体（209）上。 

如图6、图7所示，所述的法兰连接体（209）上面的中心位置上，设有轴承B（212）的安装座，旋转架（202）通过轴承B（212）与兰连接体（209）相连接。 

如图4、图5所示，所述的旋转架（202），在蜗杆减速微电机B（215）的驱动下，能在法兰连接体（209）上，作水平的旋转。 

如图6、图7所示，所述的法兰连接体（209）的空间中，容设有带有蜗杆减速微电机B（215），蜗杆减速微电机B（215）在跟踪仪（207）信号的指令下，驱动旋转架（202）作水平的旅转，保证水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的中心轴始终与太阳光轴方位角一致。 

如图6、图7所示，所述的法兰连接体（209）与连接柱法兰（218）通过连接螺栓（217）相连接。 

如图6、图7所示，所述的阳光轴追踪机（315），是集跟踪与驱动二***于一机的阳光轴追踪机（315），与现有的分散安装的同步机相比，具有结构紧凑、制造规范、应用广泛的优势。 

如图1、图3、图7所示，所述的阳光轴追踪机（315），安装于水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的跟踪机柱（316）上；阳光轴追踪机（315）的安装位，处于水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的中心位上，以取得重心的平衡。 

如图8所示，是水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）处于近中午时段的状态示意图。 

如图9所示，是水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）处于下午一、二点钟时段的状态及局部结构的示意图。 

如图1所示，所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的主体，是由A、B、C、D四组模块单元（318）组合而成的。所述的模块单元（318），各自拥有单独的功能部件。所述的四块模块单元（318），其几何尺寸及所具的功能，是完全一致的，以便于标准化、模块化的开发生产。  

如图1所示，太阳能空调***兼顾供热和制冷两个方面的应用，综合办公搂、招待所、学校、医院、游泳池、水产养殖、家庭等，都是理想的应用对象；冬季乃至全年均需要供热，如生活热水、采暖、游泳池水补热调温等，而夏季又需要冰凉世界，以太阳能热水制冷，就是一座中央空调。 

Claims (9)

1.一种水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，包括高位自动水箱（1）、生活热罐自动进水阀（2）、水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）、透镜群板（304）、工质热罐自动进水阀（5）、阳光轴追踪机（315）、光伏电池群（7）、生活热罐（8）、散热水箱（313）、工质热罐（10）、付热水箱自动三通（11）、付热水箱（12）、付热水箱自动进水阀（13）、蓄电池（14）、水表（15）、PLC总控（16）、吸附式制冷器（17）、供暖变频循环泵（18）、供暖自动控制阀（19）、蒸发器变频循环泵（20）、蒸发器自动控制阀（21）、逆变器（22）、暖空调或暖气片（23）、电表（24）、散热管（25）、电路自动切换开关（26）、冷凝器（27）、照明及家用电器（28）、蒸发器（29）、热交换器（30）、发生器（31）、空调风机（32）、冷暖空调（33）、发生器变频循环泵（34）、冷却器（35）、冷却器变频循环泵（36）、冷却塔（37）、热罐自动连通阀（38）、生活热水器（39）、冷却风机（40）、手动双联阀门（41）；上述部件按功能及其属性可分成：太阳能采集、转换***、电能调配***、热能调配***、生活环境调配***及自动监控***；其特征在于：所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）采用了透镜板聚光、光伏电池发电、水冷散热、阳光轴自动跟踪四项技术方案，兼具将太阳能转换成电能和热能的功能；所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的透镜板聚光技术方案是：所述的透镜群板（304），由单体的凸透镜，经阵列组合而形成的；所述的透镜群板（304），由自攻螺丝（301）固定安装于三位一体安装架（302）的透镜群板支架（303）上；所述的三位一体安装架（302）的“三位”指的是透镜群板支架（303）、安装板（307）及水冷散热器（310）；所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的光伏电池发电技术方案是：所述的光伏电池（306），采用能承受1000倍聚光的III-V族光伏电池，相当于晶硅电池1/2的III-V族光伏电池，就可获得晶硅电池所产生的电能；所述的光伏电池（306）固定安装于三位一体安装架（302）的安装板（307）上，形成光伏电池群（7）；所述的光伏电池群（7）由单个的光伏电池（306）所组成，光伏电池（306）的排列与透镜群板（304）上的单体透镜的排列呈正对应；光伏电池群（7）与透镜群板（304）的距离，即是透镜的焦距；透镜群板（304）形成的焦点群（309）正好落在光伏电池群（7）的光伏电池（306）的中心的半导体发电元件上；所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的水冷散热技术方案是：由散热水箱（313）实现光伏电池（306）的水冷式散热；所述的散热水箱（313），包括自攻螺丝（301）、三位一体安装架（302）、低温管口（305）、安装板（307）、水冷散热片（308）、水冷散热器（310）、连接螺栓（311）、密封垫（312）、散热水箱（313）、高温管口（314）；所述的散热水箱（313）与等效结构的三位一体安装架（302）间，通过连接螺栓（311）相连接，所述的三位一体安装架（302）与散热水箱（313）相连接的层面处，设有密封垫（312）；所述的散热水箱（313）上，设有低温管口（305）及高温管口（314）；所述的散热水箱（313）上的低温管口（305）接受高位自动水箱（1）的补水；所述的散热水箱（313）中的热水，在生活热罐自动进水阀（2）、工质热罐自动进水阀（5）的控制下，通过高温管口（314），分别向工质热罐（10）及生活热罐（8）输出达到95℃的热水；所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的阳光轴自动跟踪技术方案是：所述的阳光轴追踪机（315），包括跟踪机柱（316）及跟踪机座（317）；所述的阳光轴追踪机（315），位于水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的中心，以保持水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的重心平衡；所述的阳光轴追踪机（315）与跟踪机柱（316）相连接，所述的跟踪机柱（316）与跟踪机座（317）相连接，所述的阳光轴追踪机（315），具有实时、自动跟踪太阳光轴的功能，以获得太阳能转换的最大能效值；所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的主体，是由A、B、C、D四组模块单元（318）组合而成的。

2.根据权利要求1所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，其特征在于，所述的电能调配***，包括蓄电池（14）、逆变器（22）、电表（24）、电路自动切换开关（26）、照明及家用电器（28），所述的蓄电池（14），聚蓄来自III-V族半导体光伏电池产生的电能，经逆变器（22）转性升压，由PLC总控（16），指令电路自动切换开关（26）切换至楼宇电路，实现对楼宇及付热水箱（12）的供电，以供照明及家用电器（28）之需；当蓄电池（14）的能量低于设计值时，PLC总控（16）会指令电路自动切换开关（26），将楼宇供电重新切换至市电电路。

3.根据权利要求1所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，其特征在于，所述的热能调配***，包括工质热罐（10）、生活热罐（8）、热罐自动连通阀（38）、水表（15）、付热水箱（12）、散热管（25）、冷凝器（27）、蒸发器（29）、空调风机（32）、暖空调或暖气片（23）、冷暖空调（33）、发生器（31）、生活热水器（39）；所述的生活热罐（8），其容积较大，设定生活热罐（8）的容积，以满足连续二天没有阳光的情况下，能保证太阳能楼宇机构的经常运营；在阳光辐射欠佳的情况下，所述的付热水箱（12）在PLC总控（16）指令下投入运营，所述的热罐自动连通阀（38），位于工质热罐（10）与生活热罐（8）的低位处；所述的热罐自动连通阀（38），在PLC总控（16）的控制下只允许生活热罐（8）向工质热罐（10）供热，不会反向作业，以保障生活热罐（8）的洁净；所述的冷暖空调（33），采用公知的太阳能吸收式制冷技术，即由蒸发器（29）、热交换器（30）、发生器（31）、冷却器（35）组成的吸附式制冷器（17），替代了常规空调中的压缩机；所述的冷暖空调（33），分为二种工况，即制冷工况和制热工况；在制冷情况下，PLC总控（16）发出关闭制热***控件，启动制冷***控件的指令，吸附式制冷器（17）投入运营；在制热工况时，PLC总控（16）发出关闭制冷***，启动制热***的指令，供暖变频循环泵（18）、供暖自动控制阀（19）投入供热运营；所述的生活热罐（8）的容积大于工质热罐（10）；根据太阳辐照度变化的固有特点，所述的工质热罐（10），主要用于保证***的快速启动，而生活热罐（8）不仅只是满足日常的热水的供应，还可以把太阳辐照高峰时的多余能量以热水形式储存起来，有效加快了日常制冷或采暖进程，使机构稳定运行；所述的付热水箱（12），采用电加热方案；所述的付热水箱（12）的热水出口，通过付热水箱自动三通（11），分别与工质热罐（10）及供热管路相连通，付热水箱（12）的进水口，与供热回路相连接；所述的暖空调或暖气片（23），是为满足不同的使用地区及环境而设，由工质热罐（10）直接供热；所述的生活热水器（39），泛指淋浴器及热水龙头；所述的淋浴器及及热水龙头设冷、热双路供水，由手动的双联阀门控制冷热水的调配。

4.根据权利要求1所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，其特征在于，所述的生活环境调配***，包括生活热罐（8）、付热水箱（12）、电表（24）、电路自动切换开关（26）、照明及家用电器（28）、暖空调或暖气片（23）、冷暖空调（33）、生活热水器（39）；太阳能***的运行都不可避免地要受到气候条件的影响，为使***可以全天候发挥空调、采暖功能，辅助的常规能源是必不可少的，***选用了付热水箱（12），在白天太阳辐照量不足以及夜间需要继续用冷或用热时，可启动付热水箱（12），确保***持续稳定地运行。

5.根据权利要求1所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，其特征在于，所述的PLC总控（16）的控制对象，包括生活热罐自动进水阀（2）、工质热罐自动进水阀（5）、热罐自动连通阀（38）、付热水箱自动三通（11）、发生器变频循环泵（34）、付热水箱自动进水阀（13）、供暖变频循环泵（18）、供暖自动控制阀（19）、蒸发器变频循环泵（20）、蒸发器自动控制阀（21）、付热水箱（12）、冷却风机（40）、冷却器变频循环泵（36）；上述的自动化元件均设有温控件，PLC总控（16）根据温控件反馈的信号，对控制对象作出由编程设定的指令。

6.根据权利要求1所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，其特征在于，所述的三位一体安装架（302），呈方型的箱式结构，方型的箱式结构的沿口上，设有透镜群板（304）的安装孔；所述的呈箱式结构三位一体安装架（302）的箱底部，充当光伏电池（306）的安装板（307）；所述的安装于安装板（307）上的光伏电池（306），其数量与安装于透镜群板支架（303）上的透镜群板（304）的透镜数是一致的，透镜的中轴线与光伏电池（306）的半导体件的中心保持严格的一致；所述的安装板（307）的下方，设有水冷散热片（308）；所述的水冷散热片（308），伸入散热水箱（313）中；所述的水冷散热片（308），以安装于其上的光伏电池（306），实行分组，各组的水冷散热片（308）之间，设有一片较长的散热片，以控制水流的移动方向。

7.根据权利要求1所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，其特征在于，所述的透镜群板（304），由上下对称、“纵列横行”的单体凸透镜布局形成阵列式透镜板的；所述的阵列式透镜板的上壳体（108）和下壳体（109）采用透明度极好的树脂注塑成型，通过超声波热合后形成壳体群的主体；所述的树脂注塑成型的阵列式透镜板，包括注液管（101）、镜外面积（102）、连通孔（103）、隼合线（104）、壳体群（105）、热合线（106）、排气管（107）、上壳体（108）、下壳体（109）；所述的上壳体（108）和下壳体（109）上，设有呈凸面圆形状的壳体群（105）；所述的上壳体（108）和下壳体（109）的热合位上，设有隼合线（104），以便热合时的对准；所述的各凸面圆壳体群（105）的相邻处，设有连通孔（103）；所述的壳体群（105）的上方，设有注液管（101）及排气管（107）；所述的透镜板中，注入透明的化学液体。

8.根据权利要求1所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，其特征在于，所述的阳光轴追踪机（315），是集阳光跟踪仪及驱动构件于一体的，具有实时、自动调整水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3）的中心轴与太阳光轴保持平行功能，使水冷式透镜群聚光光伏太阳能采集器（3），获得太阳能的最大能效值；所述的阳光轴追踪机（315），包括跟踪机法兰（201）、旋转架（202）、旋转鼓（203）、销子A（204）、轴承A（205）、齿轮A（206）、跟踪仪（207）、蜗杆减速微电机A（208）、法兰连接体（209）、旋转轴（210）、销子B（211）、轴承B（212）、齿轮B（213）、固定轴（214）、蜗杆减速微电机B（215）、蜗杆B（216）、连接螺栓（217）及连接柱法兰（218）：所述的旋转架（202），呈圆筒结构，旋转架（202），中间部分去除后所留下的空间，是旋转鼓（203）的安装位；所述的旋转架（202）的两侧，设有旋转轴（210）穿过的圆孔，所述的圆孔中，设有位于旋转轴（210）上的轴承A（205）的安装座；所述的设有轴承A（205）的旋转轴（210），穿过旋转架（202）的预置孔，横贯于旋转架（202）的中心；所述的旋转轴（210）的中间位上，设有旋转鼓（203）；所述的旋转鼓（203），呈鼓形结构，呈鼓形结构旋转鼓（203）的两端，设有旋转轴（210）贯通的安装孔，旋转鼓（203），通过销子A（204）定位于旋转轴（210）上；所述的旋转鼓（203）的正面，设有跟踪仪（207）的安装位；所述的旋转架（202）底部的中心，设有固定轴（214），所述的固定轴（214）上，安装有轴承B（212）及齿轮B（213）；所述的固定轴（214），通过销子B（211），定位于旋转架（202）底部的中心孔上；所述的旋转架（202）通过轴承B（212），定位于法兰连接体（209）上；所述的轴承B（212），安装于法兰连接体（209）上的轴承座上；所述的法兰连接体（209）与连接柱法兰（218）通过连接螺栓（217）相连接；所述的法兰（201）固定安装于旋转轴（210）两端上；所述的阳光轴追踪机（315），具有自动跟踪太阳光轴并向传动部件发出动作指令的功能，使太阳能采集器的向阳面，始终保持与阳光轴处于垂直的状态。

9.根据权利要求1所述的水冷式透镜群聚光光伏太阳能楼宇机构，其特征在于，所述的模块单元（318），各自拥有独立的功能部件；所述的模块单元（318），其几何尺寸及所具的功能，是完全一致的，以便于标准化、模块化的开发生产。

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