專利名稱：太陽能三維聚光集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本項(xiàng)發(fā)明涉及太陽熱能利用技術(shù)，特別是太陽能集熱器。
背景技術(shù)：
太陽能的熱利用，主要是關(guān)于集熱技術(shù)的問題。目前太陽能的集熱方式主要有以下三種平板集熱器、真空管和跟蹤聚光集熱器。平板集熱器是一種簡單的集熱方式，但它的集熱較果比較差，真空管是一種雙層真空玻璃管，它的工藝比較復(fù)雜，它是玻璃制品容易損壞。與本發(fā)明相近的是跟蹤聚光集熱器。跟蹤聚光集熱器是由曲面聚光器把陽光聚集成高密度的光斑后再由吸熱體圓管接收光斑，同時設(shè)有跟蹤系統(tǒng)時刻跟蹤著太陽以保證接收到光斑。如中國專利99234170.1名稱為″跟蹤聚光集熱的太陽能裝置″和中國專利91229406.X名稱為″機(jī)械式自動跟蹤太陽能集熱裝置″。
目前的跟蹤聚光存在著嚴(yán)重不足，它的跟蹤系統(tǒng)機(jī)械電器都容易出現(xiàn)故障，運(yùn)行不可靠。而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大，成本很高，它的收集熱量的費(fèi)用一般高出常規(guī)能源煤炭等幾倍。達(dá)不到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。因此，這種方式應(yīng)用很少，只有一些試驗(yàn)性的安裝，不能夠產(chǎn)品化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)主動跟蹤聚光存在的不足之處，提出一種太陽能三維聚光集熱器，以固定的方式、被動跟蹤太陽聚光，使之結(jié)構(gòu)簡單可靠，集熱量大，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案為太陽能三維聚光集熱器，包括有支承用的模架、反射太陽光的聚光器、接受聚光器產(chǎn)生光斑的吸熱體，聚光器至少有兩個，即臥式聚光器和立式聚光器，臥式聚光器軸線沿南北向放置于模架上，其北向端的垂直方向上連接有立式聚光器，雙面板式吸熱體沿臥式聚光器的軸線方向垂直置于臥式聚光器中央，且吸熱體的北向端還與立式聚光器垂直連接。
進(jìn)一步地，臥式聚光器的反射面為平移拋物面。立式聚光器的反射面為平面，還可是平移拋物面。雙面板式吸熱體的高度應(yīng)為臥式聚光器最大寬度的二分之一。
工作原理是以立式吸熱體取代跟蹤聚光的吸熱圓管擴(kuò)大接收面而有效地接收光斑，即在聚光器中央設(shè)置一個立式雙面接收吸熱體，由東西兩面分解接收光斑。分解后的光斑，東面的是由下往上移動，西面的是由下往上移動，設(shè)定中午光斑聚于吸熱的中心線，那么吸熱板就可以最大限度地接收太陽能峰值時刻的光斑。另一方面吸熱板可以通過直曬方式獲得補(bǔ)嘗，即吸熱板與聚光盤之間存在采光的互補(bǔ)。聚光面積增大直曬面積減小，聚光面積減小時，直曬面積增大；太陽高角度時以聚光方式工作，太陽低角度時以直曬方式工作，聚光為主體，直曬是輔助。是一種立體的采集方式，采集了太陽不同時刻分布的空間能量。如果設(shè)計(jì)吸熱板的高度與聚光盤的寬度相等，它的采光量相當(dāng)于全天候跟蹤太陽，也就是一天任何時刻，它接收到太陽能的輻射面都一樣大，但吸熱板過高影響溫度和效率，在制造上也要求越小越好，所以設(shè)計(jì)吸熱板的高度應(yīng)取聚光盤寬度的一半最為合適。另一方面，兩個聚光器，即臥式聚光器與立式聚光器，相互垂直，互補(bǔ)聚光，臥式聚光器的軸線上設(shè)置立板式雙面吸熱體接收吸熱。臥式聚光器從吸熱體的底部反射陽光，立式聚光器從吸熱體北端反射陽光，實(shí)現(xiàn)無跟蹤的多向聚光集熱。當(dāng)太陽在冬季低移位時，臥式聚光器的采光面減小，而立式聚光器的采光面增大，使集熱器整體的采光面穩(wěn)定，同時立式聚光器對臥式聚光器偏移的光斑進(jìn)行糾正。
這樣的三維聚光結(jié)構(gòu)，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡單，成本低，性能好。它和跟蹤聚光相比，沒有活動機(jī)件，省去了復(fù)雜高成本的跟蹤系統(tǒng)；并降低了聚光器的加工難度，因?yàn)楦櫨酃鈱佄锞€的精度要求很高，而三維聚光則是近似拋物線，不須對精度要求。加工工藝完全不同。因此，三維聚光可大幅度降低成本并提高可靠性，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的聚光集熱。所以它適用于工程熱水及家用熱水器的集熱供熱。而跟蹤聚光高成本多故障，而不適合用作家用熱水器的集熱。
2、溫度高，升溫快，集熱量大，它可在短時間內(nèi)到100℃。它和平板集熱器相比，由于它上方有保溫層，克服了平板集熱器大面積的上下對流式散熱，因此它具有更良好的集熱效果。
3、具有突出的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在常規(guī)能源的資源性危機(jī)日益顯露以及環(huán)境污染的問題越來越突出的今天，太陽能作這一種環(huán)保的新能源，有著更迫切的要求，所以本發(fā)明適應(yīng)了太陽能技術(shù)更新的發(fā)展與更高的要求。


圖1是實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一參見圖1，本實(shí)施例為曲-平面式聚光集熱器，即臥式聚光器采用曲面形式，立式聚光器采用平面形式。它由吸熱體1、立式聚光盤2、臥式聚光盤3、模架4及連接件組成。吸熱體1最優(yōu)的方案是采用集熱箱，兩面是玻璃，邊框夾有保溫層；其板芯以平板集熱器的方式制作；兩端設(shè)四個接管；集熱箱的長度與臥式聚光盤3一致、它的高度為臥式聚光盤3高度的一倍，寬度取8cm。模架4是確定臥式聚光盤3平移拋物面的模型支架，臥式聚光盤3前后裝有兩個模架。模架4是參照拋物線的幾個點(diǎn)制作，參照的拋物線為x2＝100y，取其焦平面以下的線段作為聚光盤的曲面形狀，其焦平面的寬度為100cm，焦點(diǎn)的高度為25cm，所以臥式聚光盤3及其模架4的開口寬度為100cm，高度為25cm，兩邊的入角為45°。為了獲得更好的聚光效果，可對拋物線作寬焦處理，即把臥式聚光盤3高度的中間部分加寬、降低，使臥式聚光盤3下半部分的光斑往上移，而上半部分的光斑往下移，光線交叉后以一定的寬度落在集熱箱接收板上，這樣可以增加接收光斑的時間。所以模架4及臥式聚光盤3的寬度和高度都是根據(jù)所選的拋物線來確定。立式聚光盤2為平面，其寬度與臥式聚光盤3一致，高度應(yīng)高出集熱箱高度10～30cm。模架可采用角鋼焊接而成。集熱箱與模架4及立式聚光盤2連接成一體。安裝接管時使用北端的兩個接口，南端的管口供清洗用。集熱體還可以用真空管排成，但這個方案存在間隔漏失，即部分光斑在間隔處接收不到。聚光盤的材料可用0.3～0.5mm厚的磨光不銹鋼板，也可以用鍍鋅板帖鍍鋁絳綸薄膜的方式。
實(shí)施例二參見圖2，本實(shí)施例為雙曲面式聚光集熱器，即臥式聚光器和立式聚光器均為曲面式。它也是由吸熱體、立式聚光器、臥式聚光器、模架及連接件組成。制造方法、結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一類同，為了增加集熱的效果，它的立式聚光器采用平移拋物曲面結(jié)構(gòu)，立式聚光器的下部加工成與臥式聚光器相應(yīng)的曲線，兩聚光器用三角形聯(lián)件連接。
當(dāng)然，這里僅列舉了兩種實(shí)施方式，其他等同、類同的構(gòu)造均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，不再贅述。
權(quán)利要求
1.太陽能三維聚光集熱器，包括有支承用的模架、反射太陽光的聚光器、接受聚光器產(chǎn)生光斑的吸熱體，其特征在于聚光器至少有兩個，即臥式聚光器和立式聚光器，臥式聚光器軸線沿南北向放置于模架上，其北向端的垂直方向上連接有立式聚光器，雙面板式吸熱體沿臥式聚光器的軸線方向垂直置于臥式聚光器中央，且吸熱體的北向端還與立式聚光器垂直連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光集熱器，其特征是臥式聚光器的反射面為平移拋物面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚光集熱器，其特征是立式聚光器的反射面為平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚光集熱器，其特征是立式聚光器的反射面為平移拋物面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚光集熱器，其特征是雙面板式吸熱體的高度應(yīng)為臥式聚光器最大寬度的二分之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能三維聚光集熱器，包括有支承用的模架、反射太陽光的聚光器、接受聚光器產(chǎn)生光斑的吸熱體，聚光器至少有兩個，即臥式聚光器和立式聚光器，臥式聚光器軸線沿南北向放置于模架上，其北向端的垂直方向上連接有立式聚光器，雙面板式吸熱體沿臥式聚光器的軸線方向垂直置于臥式聚光器中央，且吸熱體的北向端還與立式聚光器垂直連接，這樣的結(jié)構(gòu)，以固定的方式解決了光斑跟隨太陽移動而聚光集熱的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低、集熱效率高，可靠實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F24J2/14GK1621762SQ20031011662
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者藍(lán)順南 申請人:藍(lán)順南