一种适用于高寒高海拔地区的太阳能集热系统

本发明属于太阳能供热，具体涉及一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统。

背景技术：

1、高寒高海拔地区极端的气候条件，冻土层分布广泛，且地处高海拔地带昼夜温差大，对大棚内的蔬菜进行种植时仅仅依靠光伏板进行发电发热，但仅光伏组件进行供热时不具备足够的热能，导致对蔬菜种植十分困难；

2、同时现高原地区光伏板比较容易形成灰尘的积累，在加上是高海拔地区，冬天降雪量积雪难以清理，这些都会对电池板接收太阳光造成障碍，就会对电池板的发电效率产生明显的影响，从而导致后续进行光伏发热的效率变低，影响对大棚内供热不足，影响对蔬菜的种植。

3、太阳能电池板在接收光照发电的同时自身温度会升高而发电效率会随着温度升高而降低，这部分热量未进行妥善处理，不仅降低了发电效率也造成了热能的浪费；同时高海拔地区光照充足，存在太阳能电池板所发电量将蓄电池充满后仍在继续发电的情况，造成多余电能的浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，能根据日照情况调节太阳能电池板的倾斜角度以充分的接收光照，还可以及时有效的清理积雪，更可以控制太阳能电池板的温度使其保持高发电效率，还能有效利用多余的热能和电能，能源利用率高。

2、为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，包括光伏系统和热水系统，所述光伏系统包括太阳能板和安装组件，所述安装组件包括底板、若干支撑柱和安装板，所述支撑柱连接在底板顶部和安装板底部之间；所述支撑柱与安装板底部铰接；所述支撑柱分设在底板的前后两侧，后侧的支撑柱设有伸缩机构用于驱动安装板后侧的升降；所述支撑柱上设有振动机构用于驱动安装板振动；所述太阳能板设置在安装板正面，所述安装板滑动连接有与太阳能板相匹配的清扫机构用于贴合太阳能板表面移动去除附着在太阳能板表面的物体；所述安装板背面设有导热机构；

4、所述热水系统包括热水箱和冷水箱，所述冷水箱的出水管一依次与导热机构和热水箱的进水管二连通，冷水箱的进水管一与热水箱的出水管二连通；所述出水管二遍布待供暖区域；所述热水箱中设有加热装置，所述加热装置与太阳能板电性连接；所述热水箱和冷水箱各设有一个水泵用于将其中的水抽出至对应的出水管中。

5、作为优选，所述集热系统还包括直流负载、逆变器、交流负载、蓄电池组和光伏控制器，所述太阳能板、直流负载和蓄电池组与光伏控制器电性连接；所述交流负载依次与逆变器和光伏控制器电性连接；所述加热装置为交流负载或者直流负载。

6、作为优选，所述导热机构包括导热管和导热片，所述导热片设置在安装板底部，导热管呈多段弯折状贴合设置在导热片底部。

7、作为优选，所述支撑柱包括两个第一立柱和两个第二立柱，第一立柱和第二立柱分别设置在底板的后侧和前侧；所述伸缩机构包括延长杆和螺纹杆，所述延长杆滑动连接在第一立柱内，所述螺纹杆螺纹连接在延长杆内；所述螺纹杆转动连接在第一立柱底部；所述螺纹杆连接有第一驱动机构用于驱动螺纹杆转动；所述延长杆顶部铰接在安装板底部。

8、作为优选，所述第一驱动机构包括连接轴和第一电机，所述连接轴贯穿转动连接在两个第一立柱侧壁上；第一电机设置在其中一个第一立柱的侧壁；第一电机输出轴与连接轴连接；所述螺纹杆和连接轴上设有相互啮合的锥齿轮。

9、作为优选，所述振动机构包括振动板横板、振动件和顶杆，所述振动件滑动连接在横板内，顶杆设置在振动件顶部，顶杆贯穿横板顶部与固定板连接；横板内设有第二驱动机构驱动振动件上下振动；所述横板连接在两个第一立柱之间，所述固定板两端分别与两个第一立柱中的延长杆通过弹簧连接。

10、作为优选，所述第二驱动机构包括第一转轴和舵机；所述振动件内设有矩形通槽，所述第一转轴贯穿振动件，第一转轴上设有径向凸起的振动块，所述振动块顶部转动连接有滚轮；所述滚轮与矩形通槽顶部相抵接触；所述矩形通槽的高度大于不小于振动块的长度与第一转轴直径之和。

11、作为优选，所述清扫机构包括u型清理板，所述清理板的两侧板滑动连接在安装板的滑槽内；底部设有清理毛刷，所述清理毛刷与太阳能板表面相抵接触；所述滑槽内设有第三驱动机构。

12、作为优选，所述第三驱动机构包括两个齿轮、传送带和第二电机，两个齿轮转动连接在滑槽的两端，传送带内圈设有与齿轮相匹配的齿，传送带与齿轮啮合连接；第二电机设置在安装板上，第二电机的输出轴与任一个齿轮同轴连接；所述传送带上设有连接件，所述连接件与清理板连接。

13、作为优选，所述连接件包括移动块和移动板，所述移动块设置在传送带外圈表面上；所述移动块顶部设有连接杆，所述移动板设有与连接杆相匹配的圆角矩形通槽，连接杆插接在圆角矩形通槽内；所述移动板滑动连接在滑槽的侧壁上，移动板与清理板连接。

14、本发明的有益效果是：

15、1、本申请在安装板背后设置了导热机构，导热机构同时连接冷水箱和热水箱，通过冷水箱不停向导热机构中的导热管注入冷水，既可以吸收热量使太阳能板保持低温以维持高发电效率，又能加热冷水，经过导热管加热的冷水会流入热水箱中进行存储，热水箱中的热水在夜晚可以经过出水管二流经待供暖区域进行供暖；这样做既提高了发电效率，又避免了热能浪费，提高了能源利用率。

16、2、本申请中太阳能板还连接了光伏控制器，当蓄电池充满电后，光伏控制器可以将太阳能板产生的电能供交流负载或者直流负载使用，避免了电能的浪费；而本申请中在热水箱中还设置了加热装置，加热装置可以是直流负载也可以是交流负载，这样太阳能板产生的多余电能可以通过进一步加热热水箱中的水作为热能存储，等到晚上为待供暖区域进行加热，提高了能源利用率，避免了能源浪费。

17、3、本申请中设置的振动机构可以驱动安装板后侧上下抖动，从而可将覆盖在光伏板上的积雪抖落，使得积雪可大部分进行掉落，提高清理的效率，配合清理毛刷反复在光伏板表面进行清理，从而保证在高寒高海拔地区时，对光伏板表面覆盖的杂质进行有效清理，同时提高电池板接收太阳光效率，增加电池板的发电效率，使得光伏发热效率增加，使得大棚内供热充足，提高对蔬菜的种植；

18、4、本申请中螺纹杆可驱动延长杆上下移动，随着延长杆的上下移动，可调节安装板自身角度进行调节，从而更好的使得光伏板进行对光照的吸收，增加对光伏板吸收光照的时常，提高对太阳能的利用效率。

技术特征：

1.一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：包括光伏系统和热水系统，所述光伏系统包括太阳能板（21）和安装组件，所述安装组件包括底板（1）、若干支撑柱和安装板（2），所述支撑柱连接在底板（1）顶部和安装板（2）底部之间；所述支撑柱与安装板（2）底部铰接；所述支撑柱分设在底板（1）的前后两侧，后侧的支撑柱设有伸缩机构用于驱动安装板（2）后侧的升降；所述支撑柱上设有振动机构用于驱动安装板（2）振动；所述太阳能板（21）设置在安装板（2）正面，所述安装板（2）滑动连接有与太阳能板（21）相匹配的清扫机构用于贴合太阳能板（21）表面移动去除附着在太阳能板（21）表面的物体；所述安装板（2）背面设有导热机构；

2.根据权利要求1所述的一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：所述集热系统还包括直流负载、逆变器、交流负载、蓄电池组和光伏控制器，所述太阳能板（21）、直流负载和蓄电池组与光伏控制器电性连接；所述交流负载依次与逆变器和光伏控制器电性连接；所述加热装置（513）为交流负载或者直流负载。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：所述导热机构包括导热管和导热片，所述导热片设置在安装板（2）底部，导热管呈多段弯折状贴合设置在导热片底部。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：所述支撑柱包括两个第一立柱（11）和两个第二立柱（12），第一立柱（11）和第二立柱（12）分别设置在底板（1）的后侧和前侧；所述伸缩机构包括延长杆（14）和螺纹杆（15），所述延长杆（14）滑动连接在第一立柱（11）内，所述螺纹杆（15）螺纹连接在延长杆（14）内；所述螺纹杆（15）转动连接在第一立柱（11）底部；所述螺纹杆（15）连接有第一驱动机构用于驱动螺纹杆（15）转动；所述延长杆（14）顶部铰接在安装板（2）底部。

5.根据权利要求4所述的一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：所述第一驱动机构包括连接轴（18）和第一电机（19），所述连接轴（18）贯穿转动连接在两个第一立柱（11）侧壁上；第一电机（19）设置在其中一个第一立柱（11）的侧壁；第一电机（19）输出轴与连接轴（18）连接；所述螺纹杆（15）和连接轴（18）上设有相互啮合的锥齿轮（181）。

6.根据权利要求4所述的一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：所述振动机构包括振动板横板（3）、振动件（31）和顶杆（32），所述振动件（31）滑动连接在横板（3）内，顶杆（32）设置在振动件（31）顶部，顶杆（32）贯穿横板（3）顶部与固定板（33）连接；横板（3）内设有第二驱动机构驱动振动件（31）上下振动；所述横板（3）连接在两个第一立柱（11）之间，所述固定板（33）两端底部分别与两个第一立柱（11）中的延长杆（14）通过弹簧（27）连接；固定板（33）顶部与安装板（2）底部铰接。

7.根据权利要求6所述的一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：所述第二驱动机构包括第一转轴（37）和舵机（38）；所述振动件（31）内设有矩形通槽（35），所述第一转轴（37）贯穿振动件（31），第一转轴（37）上设有径向凸起的振动块（36），所述振动块（36）顶部转动连接有滚轮（39）；所述滚轮（39）与矩形通槽（35）顶部相抵接触；所述矩形通槽（35）的高度大于不小于振动块（36）的长度与第一转轴（37）直径之和。

8.根据权利要求1所述的一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：所述清扫机构包括u型清理板（22），所述清理板（22）的两侧板滑动连接在安装板（2）的滑槽（4）内，清理板（22）底板的底部设有清理毛刷（23），所述清理毛刷（23）与太阳能板（21）表面相抵接触；所述滑槽（4）内设有第三驱动机构用于驱动清理板（22）的侧板在滑槽（4）内滑动。

9.根据权利要求8所述的一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：所述第三驱动机构包括两个齿轮（42）、传送带（43）和第二电机（48），两个齿轮（42）转动连接在滑槽（4）的两端，传送带（43）内圈设有与齿轮（42）相匹配的齿，传送带（43）与齿轮（42）啮合连接；第二电机（48）设置在安装板（2）上，第二电机（48）的输出轴与任一个齿轮（42）同轴连接；所述传送带（43）上设有连接件，所述连接件与清理板（22）连接。

10.根据权利要求9所述的一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，其特征在于：所述连接件包括移动块（44）和移动板（46），所述移动块（44）设置在传送带（43）外圈表面上；所述移动块（44）顶部设有连接杆（45），所述移动板（46）设有与连接杆（45）相匹配的圆角矩形通槽（41），连接杆（45）插接在圆角矩形通槽（41）内；所述移动板（46）滑动连接在滑槽（4）的侧壁上，移动板（46）与清理板（22）连接。

技术总结
本申请提供一种适用于高寒高海拔度的太阳能集热系统，属于太阳能供热技术领域，包括光伏系统和热水系统，所述光伏系统包括太阳能板和安装组件，所述安装组件包括底板、若干支撑柱和安装板，所述支撑柱连接在底板顶部和安装板底部之间；支撑柱设有伸缩机构用于驱动安装板升降；所述支撑柱上设有振动机构用于驱动安装板振动；所述安装板滑动连接有与太阳能板相匹配的清扫机构用于去除附着在太阳能板表面的物体；所述安装板背面设有导热机构；所述热水系统包括热水箱和冷水箱，热水箱、冷水箱和导热机构相互连通；所述热水箱中设有加热装置；本系统能调节接收光照角度，还可以清理积雪，控制太阳能电池板的温度，还能利用多余的热能和电能。

技术研发人员：邵琪琪,周志轩
受保护的技术使用者：江苏开放大学（江苏城市职业学院）
技术研发日：
技术公布日：2024/7/4