[发明专利]基于光-热转换与光伏发电、储电系统的太阳能孵化箱

说明书

技术领域

本发明涉及用于家禽与鸟类孵化的太阳能孵化箱，具体涉及一种基于光-热转换和光伏发电、储电系统的太阳能孵化箱。

背景技术

为了应对全球所面临的能源危机、减少不可再生能源的消耗，促进人类社会的可持续发展，近年来世界上许多国家开展了太阳能热水器、太阳能光伏发电、太阳能光-热发电等研究，太阳能集热和太阳能光伏发电的研究相对成熟，目前已得到广泛的应用。由于水的热容较大，以光-热转换效率较高的太阳能集热技术实现太阳能的转换，将光-热转换得到的热水作为孵化箱加热的介质。在热水温度不足于维持孵化温度的情况下，光伏发电系统产生的电能作为孵化箱内部制热的互补热源，由于光伏发电控制系统采用了待机控制算法以及手动控制开关，因此能够以较低的功率消耗、较低的控制成本和较高的可靠性实现太阳能跟踪发电，并能够保证整个太阳能孵化箱系统长期稳定运行。太阳能光伏发电系统中的储能蓄电池不仅能够满足控制系统对电能的需求，还能在热水制热能力不足的情况下提供互补。

常用孵化箱通常使用煤、石油、天然气以及木材等燃料维持孵化箱内部所需的温度，与常用的孵化箱有所不同，本发明采用太阳能集热和太阳能光伏发电相结合的方法维持孵化箱内部所需的温度，但目前在这方面并没有可靠、成熟的研究成果可以用来指导工程应用，因此，开展基于太阳能集热和太阳能光伏发电的孵化箱研制具有重要的现实意义和实用价值。 

为了实现低成本、高效率的太阳能光伏发电，本发明在现有太阳能跟踪发电装置的基础上进行了进一步的发展，开发了由上位单片机和下位单片机构成的低功耗、低成本和高可靠性的主从式控制系统，能够完成太阳能光伏发电电能储存、孵化箱内部的温度、湿度智能控制，在国内相关研究领域中，难以找出完全依靠太阳能实现孵化工作的装置，本发明针对这一难题提供了解决方案。

发明内容

本发明提供了一种基于光-热转换与光伏发电、储电系统的太阳能孵化箱。

本发明的技术方案如下：

基于光-热转换与光伏发电、储电系统的太阳能孵化箱，包括有孵化箱，孵化箱中设有孵化槽，其特征在于：还包括有太阳能集热装置、光伏发电系统、储电与控制系统；所述孵化箱中设有电加热器、金属换热器、风扇、温度传感器、湿度传感器、加湿器；所述太阳能集热装置包括有支架、安装在支架上的若干太阳能集热管和水箱；所述光伏发电系统包括有太阳能电池板、金属托架、定位支架，太阳能电池板安装在金属托架上，金属托架的背面设有两个对称的挂耳，定位支架呈倒U型且固定在水平底板上，水平底板上还固定有步进电机，步进电机连接到蜗轮蜗杆组件的动力输入端，定位支架的顶部中间开有轴承座并设有滚动轴承，定位支架的顶部位于滚动轴承的两侧分别置有一个行程开关，滚动轴承中安装有垂直转动轴，垂直转动轴的上部的侧壁上安装有一个水平杆，水平杆可触碰到行程开关，垂直转动轴的下端贯穿定位支架连接到蜗轮蜗杆组件的动力输出端，垂直转动轴的上端沿径向开有一个通孔，垂直转动轴的上端伸至金属托架的两个挂耳之间通过手动调节机构固定；所述储电与控制系统包括有蓄电池、控制模块；所述金属换热器的进水端通过双层真空杜瓦管与太阳能集热装置的水箱的出水端连接，金属换热器的出水端通过双层真空杜瓦管与太阳能集热装置的水箱的进水端连接，金属换热器的出水端与太阳能集热装置的水箱之间的双层真空杜瓦管上设有电磁阀和循环泵；太阳能电池板的电源引出线接入控制模块，控制模块与蓄电池连接，蓄电池与电加热器连接，电加热器与蓄电池之间连接有电磁继电器，控制模块还与步进电机、电磁继电器、电磁阀、循环泵、加湿器、风扇控制连接，温度传感器、湿度传感器通过总线接入控制模块。

所述的基于光-热转换与光伏发电、储电系统的太阳能孵化箱，其特征在于：所述杜瓦管采用双层真空杜瓦管，减小了热水流动过程中的热量损失。

所述的基于光-热转换与光伏发电、储电系统的太阳能孵化箱，其特征在于：所述光伏发电控制系统采用了待机算法，节省了控制系统的电能消耗。

所述的基于光-热转换与光伏发电、储电系统的太阳能孵化箱，其特征在于：所述两个行程开关分别置于太阳能电池板转动的起始位置和复位基准位置，太阳能电池板在行程开关、转动装置和控制模块的作用下可在白天的设定时间内实现太阳能跟踪。

所述的基于光-热转换与光伏发电、储电系统的太阳能孵化箱，其特征在于：所述控制模块包括有基于上位机和下位机的单片机主从控制系统，从而简化了控制电路并提高了控制系统的可靠性。