[发明专利]一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置及方法

摘要

一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置包括太阳能综合采集器系统、发电系统、照明系统、热能供给系统及控制系统；通过利用太阳能综合采集器系统的耐热石英耦合器和光纤对菲涅尔透镜获取的太阳光能进行分流利用，分别接入照明系统、发电系统及热能供给系统，并通过设定特定耐热石英耦合器与菲涅尔透镜的距离及耐热石英耦合器的端部面积，实现最大化的光能利用；利用太阳能光纤导光照明系统将把清洁健康的阳光均匀导入室内，给人提供舒适健康的照明环境，同时解决一些需要全天候照明的区域，代替白天的电力照明，大大节省电费开支。而且综合考虑太阳能的发电、热能利用，提高太阳能的综合利用效率，减小传统能源的消耗。

主权项

1.一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置，其特征在于：所述太阳能综合利用装置安装在能充分利用太阳能的屋顶或其他开阔区域；所述太阳能综合利用装置包括太阳能综合采集器系统、发电系统、照明系统、热能供给系统及控制系统；所述的太阳能综合采集器系统包括透明滤紫外线防护罩，由多个菲涅尔透镜形成的菲涅尔透镜组，综合采集器、隔热石英和红外线滤光组件，耐热石英耦合器及光纤；所述透明滤紫外线防护罩安装在综合采集器的上部，主要隔绝雨、雪及灰尘，同时在透明滤紫外线防护罩上的滤紫外线膜可以保证大部分的紫外线不进入综合采集器内；所述菲涅尔透镜组安装在综合采集器的口部，所述菲涅尔透镜组中部分菲涅尔透镜用于照明、部分菲涅尔透镜用于发电、部分菲涅尔透镜用于供给热能；所述耐热石英耦合器中部分耐热石英耦合器用于照明、部分耐热石英耦合器用于发电、部分耐热石英耦合器用于供给热能；所述光纤中的部分光纤用于照明、部分光纤用于发电、部分光纤用于供给热能；在用于照明的菲涅尔透镜的0.7倍焦距上设置隔热石英和红外线滤光组件，且所述隔热石英和红外线滤光组件与用来照明的菲涅尔透镜一一对应，且安装在综合采集器的中部；在所述综合采集器的底部安装有用于照明的耐热石英耦合器，所述用于照明的耐热石英耦合器与所述菲涅尔透镜一一对应，且所述用于照明的耐热石英耦合器的端部距菲涅尔透镜的距离正好等于所述相应的菲涅尔透镜可见光的焦距，且用于照明的耐热石英耦合器的端部面积是所述相应菲涅尔透镜的焦斑的2倍；用于照明的光纤一端与用于照明的耐热石英耦合器相连，另一端连接至照明系统的采光区域；所述照明系统包括漫射器、采光区域、LED灯、LED灯电线及蓄电池组，所述采光区域内安装有漫射器，漫射器安装在进入采光区域的光纤的末端；所述采光区域内安装有LED灯，LED灯通过LED灯电线与蓄电池组连接，在晚上或无法利用太阳光的情况下，保证采光区域的照明；发电系统由太阳能电池板发电系统和太阳能光纤发电系统；在发电系统正常运行时，太阳能电池板因时刻保持与太阳的垂直状态，保证最大效率的进行发电，并通过太阳能电池板电流传输线对蓄电池组进行充电；太阳能光纤发电系统中用于发电的光纤通过耐热石英耦合器直接获取透过菲涅尔透镜的太阳能，并将太阳能聚集至发电装置中；用于发电的耐热石英耦合器直接获取透过菲涅尔透镜的太阳能，用于发电的耐热石英耦合器安装在所述综合采集器的底部，且与用于发电的菲涅尔透镜一一对应，且用于发电的耐热石英耦合器的端部距用于发电的菲涅尔透镜的距离正好等于通过所述相应的菲涅尔透镜的红外线的焦距的0.95，用于发电的耐热石英耦合器的端部面积是所述相应的菲涅尔透镜的焦斑的2倍；用于发电的光纤一端与用于发电的耐热石英耦合器相连，另一端连接至发电系统的凸透镜；所述的太阳能光纤发电系统包括凸透镜、发电装置、光感发电元器件、发电系统电线；在用于发电的光纤的末端安装有与其一一对应的凸透镜，同时在凸透镜的焦点处放置光感发电元器件，光感发电元器件的面积与凸透镜的投影面积一致，凸透镜和光感发电元器件均固定在发电装置里，发电装置通过发电系统电线与蓄电池组连接；用于供给热能的耐热石英耦合器直接获取透过菲涅尔透镜的太阳能，所述用于供给热能的耐热石英耦合器安装在综合采集器的底部，且与用于供给热能的菲涅尔透镜一一对应，且用于供给热能的耐热石英耦合器的端部距菲涅尔透镜的距离正好等于通过所述相应的菲涅尔透镜的红外线的焦距的0.75，耐热石英耦合器的端部面积应是所述相应的菲涅尔透镜的焦斑的2倍；用于供给热能的光纤的一端与用于供给热能的耐热石英耦合器相连，另一端连接至热能供给系统的凸透镜；所述热能供给系统包括凸透镜、水箱、水箱温度感应器、温度感应器传输线、水箱搅拌器、电加热器、水箱搅拌器电线及水箱搅拌器控制信号线所述热能供给系统的水箱内壁上嵌固有与用于供给热能的光纤一一对应的凸透镜，所述水箱上部安装自来水进水管，下部安装出水管，并通过阀门控制；在水箱内安装有水箱温度感应器，同时水箱温度感应器通过温度感应器传输线与控制系统的综合控制器连接；所述控制系统包括采集支撑架、连接器、方位角系统、方位角系统控制信号线、高度角系统、高度角系统控制信号线、光电感应元件、综合控制器、全球定位系统和当地时钟；所述综合采集器通过连接装置安装在采集器支撑架上，在采集器支撑架的一侧安装高度角系统，采集器支撑架通过连接器放置在方位角系统上，高度角系统通过高度角系统控制信号线与综合控制器连接，方位角系统通过方位角系统控制信号线与综合控制器连接，在综合控制器内集成全球定位系统和当地时钟，由此组成太阳光综合采集器的控制系统，保证综合采集器能与太阳光垂直，充分利用太阳能；所述水箱中安装有电加热器，所述电加热器与综合控制器和市政电连接，在无法利用太阳能或温度不能保证时，优先利用蓄电池加热，在蓄电池电量不足时利用市政电加热；所述水箱底部安装水箱搅拌器，以保证水箱里的水受热均匀，水箱搅拌器通过水箱搅拌器电线与蓄电池组连接，水箱搅拌器通过水箱搅拌器控制信号线与控制系统的综合控制器连接；综合采集器顶部周边设置有太阳能电池板，在综合采集器与太阳能电池板连接处设置光电感应元件，光电感应元件通过光电感应元件信号线与控制系统的综合控制器连接，所述太阳能电池板通过太阳能电池板电流传输线与蓄电池组连接；所述照明系统的蓄电池组与市政电电线连接；所述照明系统的蓄电池组与控制系统的综合控制器连接；所述照明系统的蓄电池组通过方位角系统电线与连接方位角系统连接；所述照明系统的蓄电池组通过高度角系统电线与高度角系统连接。