[发明专利]一种太阳跟踪系统及其方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种太阳跟踪系统，尤其关于一种分布式太阳能热水系统的太阳跟踪系统。 

背景技术

温室气体排放引起的全球气候变暖越来越受到国际社会的广泛关注，加强节能减排是应对全球气候变化以及资源短缺和环境容量有限挑战的重要手段。太阳能作为一种可再生能源，其开发利用对于节约常规能源、保护自然环境、减缓气候变化等都有极其重大的意义。与常规能源相比，太阳能还具有总能量大、长久性、普遍性、无污染等优点，但同时它还存在分散性、间歇性和随机性等弱点，使得太阳能的利用难度大而且效率低。 

太阳跟踪方法有两种，一种是太阳方位角的跟踪，一种太阳高度角的跟踪。太阳方位角的跟踪要求集热器每天从早到晚自东向西跟随太阳转动，角度变化范围大且需要即时调整，角度变化率为15°/h。因此，对于分布式太阳能热水系统，人工调整方位角显然是不现实的。若采用自动跟踪方位角的方法，不仅使得集热器的结构复杂，成本加大，而且集热器跟随太阳的转动本身将耗费一定的能量，从而导致其集热效果得不到明显的改善。太阳高度角的跟踪其角度变化率小于0.25°/d，逐日跟踪太阳高度角要求其角度调整精度高，而且每天的天气和太阳辐照度的是随时变化的，对于一个分布式太阳能热水系统而言，逐日跟踪太阳高度角的方法效果也是不明显的。 

为此，本发明提出一种按月跟踪太阳高度角的方法，能最大限度地利用各个月的太阳能，增加太阳能集热器的热转换，提高太阳能的利用率，从而减少辅助能源的消耗，达到节能减排的效果。 

发明内容

本发明是关于一种太阳跟踪系统，尤其关于一种分布式太阳能热水系统的太阳跟踪系统。 

本发明通过输入太阳能热水系统的各项参数，计算出每个月的集热器的最佳倾角，并以年作为周期，以月作为集热器倾角调整的基本时间单位，调整太阳能集热器的倾角。实现对每个月太阳能的最大利用，提高太阳能的利用率，从而减少辅助能源的消耗，达到节能减排的效果。 

附图说明

图1为本发明的太阳跟踪系统的系统架构图。 

图2为本发明的计算单元结构图。 

图3为本发明的活动支架结构图。 

图4为本发明的角度仪示意图。 

具体实施方式

请参考图1。图1为本发明的太阳跟踪系统的系统架构图。本发明的太阳跟踪系统实例包含计算单元、分布式太阳能热水系统。计算单元包括输入设备、处理单元和显示屏。分布式太阳能热水系统包括贮水箱、集热器、控制器、泵、止回阀、活动支架、角度仪和连接水管等。 

系统根据计算单元所计算的最佳倾角，按月调整集热器的倾角，使得太阳直射光线能尽量与集热器平面保持垂直，从而提高集热器的热转换效率，充分利用全年的太阳能资源。 

如图1，本发明为太阳追踪系统，图1中的分布式太阳能热水系统为温差控制强制循环热水系统。控制器用以系统根据集热器与贮水箱中水的温差控制循环的进行。止回阀控制水流的单向流动，防止水回流。泵为水的循环流动提供动力。用户通过输入设备将计算倾角所需的各项数据输入到计算单元中，经处理单元计算，得到该系统每个月的最佳倾角，由显示屏显示计算结果。根据计算结果，每月初由用户通过调整活动支架改变集热器倾角。倾角的大小由角度仪测定，并根据需要较正。这样，即可使得集热器每月的倾角为该系统当月的最佳倾角，即最大限度地利用当月的太阳能。 

如图2，本发明中计算单元的输入设备接收的参数包括当月的天数、赤纬角、月平均直射辐射、月平均散射辐射、环境温度、进口水温、当地纬度、地面反射率、预设水温、贮水量、集热器热性能参数1(F_R·U_L)、集热器热性能参数2(F_R·(τα)_e)、总集热面积。处理单元中subsystem1模块计算得到集热器理论上最大集热量，subsystem2模块计算得到热水系统当月所需的热负载量，通过集热量和负载热量的差值曲线，决定集热器的最佳倾角大小(或大小范围)。计算结果由scope显示屏展示，从而完成最佳倾角的整个计算过程。