專利名稱：在太陽動(dòng)力收集系統(tǒng)中排斥熱量的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明性主題物涉及一種太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)，更加具體地涉及ー種用于在不消耗水的太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)中排斥熱量的方法。
背景技術(shù)：
太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)基本上是ー個(gè)基于熱量的發(fā)動(dòng)機(jī)。對于任何基于熱量的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，熱量是被供應(yīng)的并且熱量是被排放的。由ー種理想的熱カ發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的可用功是所供應(yīng)的熱量與所排放的熱量之差。在一個(gè)熱カ發(fā)動(dòng)機(jī)中，功是在熱量經(jīng)過該發(fā)動(dòng)機(jī)從供熱側(cè)流動(dòng)到有較低熱能的ー個(gè)點(diǎn)(即所謂的冷側(cè))的過程中抽取的。在供應(yīng)的熱量被看做該系統(tǒng)的燃料的同時(shí)，排熱也是必須的以便避免將冷側(cè)加熱達(dá)到它與供熱側(cè)相匹配的點(diǎn)，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。ー個(gè)熱カ發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是將多少初始的供應(yīng)側(cè)熱量被轉(zhuǎn)化成可用功的百分比，而其余的熱量則有待排出或排斥。對于一臺(tái)典型的熱カ發(fā)動(dòng)機(jī)而言，燃料被帶進(jìn)并且轉(zhuǎn)化成用于供應(yīng)熱量的熱能，而熱量必須被推到該熱カ發(fā)動(dòng)機(jī)之外，否則該發(fā)動(dòng)機(jī)將升溫并且停止運(yùn)行。大多數(shù)熱量排斥系統(tǒng)采用水(例如蒸汽蒸發(fā))來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。將蒸汽從汽體冷卻到液體要求大量的排斥熱量，并且典型地是通過使用冷水源來處理的。傳統(tǒng)上，江河與湖泊曾被用于排斥這種熱量，因?yàn)樗鼈兲峁┝私邮芎腿コ裏崃康木薮竽芰?。但是，在這類熱量排斥系統(tǒng)中，水的消耗及其副作用是ー個(gè)關(guān)注的問題。一些設(shè)計(jì)采用多個(gè)散熱器狀的蛇形管以及多個(gè)散熱片，在它們中承載了排放的蒸汽，同時(shí)多個(gè)撒水裝置將水霧噴灑在其外表面上，由此使得蒸汽冷卻并且加熱環(huán)境用水。所供應(yīng)的冷卻水(現(xiàn)在是加熱的)通過加速的蒸發(fā)而自然地冷卻，這種加速的蒸發(fā)將大量蒸汽和濕氣放入空氣中。同樣，水的消耗也是此類設(shè)計(jì)的一個(gè)不令人所希望的方面。在一個(gè)太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)中，供應(yīng)的熱是自然環(huán)境的ー種固有的組成部分，并且是該太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)的ー個(gè)天然組成部分。太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)的表面面積(它作為ー個(gè)源而用于為ー個(gè)熱カ發(fā)動(dòng)機(jī)收集太陽熱能)是足以接受并且保持任何排斥的熱量。更加重要地，支持太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)的地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)依賴于它。在用于大規(guī)模收集和聚集太陽熱能的一種當(dāng)前的方法中可以找到ー種熱カ發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)例。該熱カ發(fā)動(dòng)機(jī)使用一個(gè)定日反射鏡陣列來將太陽的光線反射到ー個(gè)中央接收器上。通過利用該陣列中的多個(gè)定日反射鏡，每ー個(gè)定日反射鏡都反射到ー個(gè)共用的點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)了太陽能的聚集。在這些已知系統(tǒng)中，多個(gè)定日反射鏡被安置在包圍高塔的ー個(gè)固定位置中。這些反射鏡表面典型地被控制在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)度上，以便相對于高塔對反射鏡的表面進(jìn)行定位。每個(gè)定日反射鏡具有一個(gè)控制系統(tǒng)，這個(gè)控制系統(tǒng)追蹤太陽相對于這個(gè)中央定位的接收器的運(yùn)動(dòng)。反射鏡被連續(xù)地移動(dòng)以便保持將陽光從該反射鏡的表面反射到接收器上。對這些定日反射鏡進(jìn)行定位的目的是將太陽的光線反射并且引導(dǎo)到ー個(gè)指定的中央聚集點(diǎn)，已知為ー個(gè)中央目標(biāo)接收器或一個(gè)發(fā)電塔。為了實(shí)線這點(diǎn)，該定日反射鏡要求一個(gè)反射鏡的表面面積、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸線、用于每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸線的ー個(gè)伺服電機(jī)、以及用于這兩個(gè)軸線的位置計(jì)算以及運(yùn)動(dòng)控制的Iv控制系統(tǒng)。對于ー種有能カ持續(xù)排斥熱量的太陽動(dòng)カ收集器存在ー種需求
發(fā)明內(nèi)容

一種用于具有定日反射鏡陣列的太陽熱動(dòng)力收集器的熱量排斥系統(tǒng)。這種熱量排斥系統(tǒng)具有支撐這些定日反射鏡的ー個(gè)軌道系統(tǒng)，該軌道系統(tǒng)具有多個(gè)導(dǎo)熱管。一個(gè)被定位在地下的儲(chǔ)存器被連接到這些導(dǎo)熱管上。一個(gè)凝結(jié)器被連接到這些導(dǎo)熱管和該儲(chǔ)存器上。ー種冷卻劑物質(zhì)經(jīng)過這些導(dǎo)熱管、該凝結(jié)器以及該存儲(chǔ)器進(jìn)行循環(huán)以便運(yùn)行該熱量排斥系統(tǒng)，而不消耗水。一種用于在太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)中排斥熱量的方法使用了地溫以及空氣輻射熱傳導(dǎo)的ー種組合。提供了用于排斥熱量的具有一個(gè)定日反射鏡陣列的這種方法，其中冷卻劑物質(zhì)是經(jīng)過懸在地面上方并且具有多個(gè)導(dǎo)熱管的一個(gè)軌道系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)的。這種冷卻劑物質(zhì)也經(jīng)過ー個(gè)次級(jí)儲(chǔ)存器以及ー個(gè)次級(jí)凝結(jié)器進(jìn)行循環(huán)的以便通過輻射以及地溫傳導(dǎo)兩種方式來散發(fā)多余的熱量，而不消耗水。


圖I是本發(fā)明性主題物的一種太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)的整體視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明性主題物的一個(gè)被支撐抬高的軌道系統(tǒng)的一部分的透視圖；圖3是本發(fā)明性主題物的一個(gè)軌道聯(lián)結(jié)支架的一個(gè)實(shí)施方案的展開視圖；圖4是圖3的支架的俯視圖；圖5是ー個(gè)基座的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；圖6是ー個(gè)基座的另ー個(gè)實(shí)施方案的透視圖；圖7是ー個(gè)樁臺(tái)基座的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；圖8是ー個(gè)樁臺(tái)基座的另ー個(gè)實(shí)施方案的透視圖；圖9是本發(fā)明性主題物的一個(gè)支撐撐桿的端視圖；圖10是本發(fā)明性主題物的一個(gè)整圈的太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)的俯視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明性主題物的ー個(gè)通路車道的側(cè)視圖；圖12是ー個(gè)圓形圖，展示了ー個(gè)單一反射鏡及其圍繞ー個(gè)接收器相對于太陽的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；圖13是ー個(gè)圓形圖，展示了在日出時(shí)本發(fā)明性主題物的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；圖14是ー個(gè)圓形圖，展示了在太陽正午時(shí)本發(fā)明性主題物的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；
圖15是ー個(gè)圓形圖，展示了在日落時(shí)本發(fā)明性主題物的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；圖16是ー個(gè)描繪余弦效率的圖形；圖17是展示在本發(fā)明性主題物的太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)中的一個(gè)陣列的實(shí)施方案的圖形；圖18是根據(jù)本發(fā)明性主題物的一列小車的視圖；圖19是具有本發(fā)明性主題物的一種熱量排斥系統(tǒng)的太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)的平面圖；圖20是本發(fā)明性主題物的太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)以及熱量排斥系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖21是在二十四小時(shí)的過程中太陽能的收集以及相關(guān)的能量生產(chǎn)相對于冷卻劑 溫度的關(guān)系圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明性主題物的熱量排斥與軌道系統(tǒng)的ー個(gè)部分的俯視圖。附圖中的構(gòu)件以及步驟是出于簡化性和清晰性而展示的，并且沒有必要根據(jù)任何具體的順序來呈現(xiàn)。例如，在附圖中展示了可以并行地或者以不同順序來執(zhí)行的多個(gè)步驟，以便有助于增進(jìn)對本發(fā)明的實(shí)施方案的理解。
具體實(shí)施例方式盡管參照ー個(gè)具體的說明性實(shí)施方案對本發(fā)明的不同方面進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不受限于這樣的實(shí)施方案，并且可以實(shí)施額外的修改、應(yīng)用以及實(shí)施方案而不偏離本發(fā)明性主題物。在這些圖中，同樣的參考號(hào)將被用于展示相同的部件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在此提出的不同部件可以進(jìn)行更改而不改變本發(fā)明性主題物的范圍。圖I是根據(jù)本發(fā)明性主題物的一種太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)10的完整視圖。多個(gè)定日反射鏡12形成一個(gè)陣列14，這個(gè)陣列是圍繞ー個(gè)中央定位的接收器16來定位的。陣列14具有多個(gè)排18。在定日鏡陣列14中的每ー排18的定日反射鏡12圍繞中央定位的接收器16是水平可移動(dòng)的。定日鏡陣列14被定位在ー個(gè)軌道系統(tǒng)20上。軌道系統(tǒng)20作為多個(gè)同心定位的軌道22被固定到地面上以便形成圍繞中央定位的接收器16的ー種環(huán)形的圖案。在圖I中所示的系統(tǒng)10中排18的數(shù)量以及軌道22的數(shù)量僅是出于舉例的目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠根據(jù)電廠的規(guī)格確定對于ー種具體的安裝所必需的排的數(shù)量。圖2是本發(fā)明性主題物的軌道系統(tǒng)20的部分細(xì)節(jié)圖。本發(fā)明性主題物的軌道系統(tǒng)20是ー個(gè)模塊化系統(tǒng)，其中這些同心定位的軌道22各自是由被連接到一個(gè)基座26上的多個(gè)軌道部分24來限定的。在此所顯示的實(shí)例中，軌道部分24的ー種V形配置僅是出于舉例的目的而詳細(xì)說明的。應(yīng)注意的是這些V形的軌道部分24可以用エ字梁、C形通道、或者多得在此無法盡述的其他配置來替代。一個(gè)軌道聯(lián)結(jié)支架28在基座26處支撐并且連接兩個(gè)軌道部分24。軌道部分24可以具有固定的長度和弧形尺寸，從而使得這些部分模塊化而易于安裝。每個(gè)軌道部分是ー個(gè)同心軌道22的一個(gè)整體區(qū)段。軌道部分24的數(shù)量將確定每個(gè)同心軌道22的直徑。在一個(gè)實(shí)例性實(shí)施方案中，這些軌道部分24具有ー個(gè)6 Ji的弧形節(jié)距以及ー個(gè)18°的弧長，從而保持一個(gè)恒定的尺寸，使得容易地利用任何數(shù)量的軌道部分24來組裝成多個(gè)同心軌道22。圖3是根據(jù)本發(fā)明性主題物的一個(gè)軌道聯(lián)結(jié)支架28的一個(gè)實(shí)施方案的展開視圖。一個(gè)通道部分30通過ー個(gè)安裝支架27安裝到基座26上并且接收兩個(gè)軌道部分24。每個(gè)軌道部分24具有一個(gè)切開區(qū)段32。ー個(gè)軌道聯(lián)結(jié)接頭34被定位在各軌道部分24之間的通道部分30內(nèi)并且與各軌道部分24的切開區(qū)段32重疊。軌道聯(lián)結(jié)接頭34在與這些軌道部分24的這些切開區(qū)段32相對接的每ー末端處具有切開區(qū)段35。一組襯套36被定位在通道部分30內(nèi)，在該通道部分30的壁與這些軌道部分24和軌道聯(lián)結(jié)接頭34之間。一個(gè)連接器，例如聯(lián)結(jié)銷釘38，或者其他合適的裝置，將通道部分30、襯套36以及軌道聯(lián)結(jié)接頭34保持在位。這組襯套36在通道部分30內(nèi)與這些軌道24和軌道聯(lián)結(jié)接頭44摩擦地接合?？梢圆捎枚鄠€(gè)設(shè)定螺釘37以便調(diào)整這些襯套36對抗通道部分30的并且與這些軌道部分24的張力。圖4是通過軌道聯(lián)結(jié)支架28連接的這些軌道部分24的俯視圖。在軌道聯(lián)結(jié)接頭34與這些軌道部分24之間存在多個(gè)間隔40以便允許些軌道部分24和聯(lián)結(jié)接頭34的有限運(yùn)動(dòng)，從而容納這些軌道部分24和聯(lián)結(jié)接頭34的可能的膨脹和收縮。這些襯套36也對將這些軌道部分24和聯(lián)結(jié)接頭34對準(zhǔn)以便維持對于同心軌道22的ー個(gè)平的中心線的目的是有用的。 再次參見圖2，多個(gè)軌道支撐架42可以根據(jù)需要被放置在多個(gè)基座26之間，以便進(jìn)ー步増加對軌道系統(tǒng)20的支撐。多個(gè)支持撐桿44是在這些軌道支撐架42以及基座26處進(jìn)行連接的。這些軌道支撐架42以及多個(gè)撐桿44増加了該軌道系統(tǒng)的穩(wěn)定性并且提高了有待由軌道系統(tǒng)20支撐的負(fù)荷。軌道系統(tǒng)20可以被直接附接到地面上。然而，在圖2示出，在本發(fā)明的另ー實(shí)施方案中，軌道系統(tǒng)20被抬高到地面上方ー個(gè)預(yù)定距離處以便使對土地面積的侵?jǐn)_最小化?；?6被定位在這些軌道部分24之下，它對這些軌道部分24進(jìn)行固定并且它被附接到地面上的方式為環(huán)境被最低程度地侵蝕。圖5示出了用于基座26的ー種可能的配置。所示出的是ー個(gè)填充了ー種材料(例如水泥)的、具有一種用于將軌道聯(lián)結(jié)支架28通道部分30附接到基座26上的螺栓圖案46的水泥立管或硬紙板管(sturdy cardboard tube)。圖6是又另ー種可能的配置，其中顯示了基座26的一個(gè)鋼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠以任何可能的配置的方式來修改該基座與軌道的協(xié)作，而不偏離本發(fā)明性主題物的范圍。在又另ー個(gè)實(shí)施方案中，基座26被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入土壤中使得基座的ー個(gè)部分延伸在地面之下。在圖7和圖8所示的實(shí)施方案中，示出了多個(gè)樁。在圖7中，示出了一個(gè)エ字梁造型的樁48，而在圖8中示出了一個(gè)圓柱形造型的樁50。所顯示的樁的造型僅僅是出于示例的目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在能夠替換這種樁的形狀，而不偏離本發(fā)明性主題物的范圍。在每個(gè)樁的配置中，這個(gè)樁上附接了具有一個(gè)用于附接軌道聯(lián)結(jié)支架28的螺栓圖案46的ー個(gè)帽52。再次參見圖2，在任何給出的安裝中，這些基座26的數(shù)量以及定位將改變，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠進(jìn)行這種確定。盡管抬高的軌道系統(tǒng)20的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境的最小侵蝕，而其他優(yōu)點(diǎn)也是可以實(shí)現(xiàn)的，例如對于這種軌道系統(tǒng)和/或定日鏡陣列的容易的安裝、維護(hù)以及修理。軌道系統(tǒng)20還可以包括多個(gè)軌道內(nèi)的支撐件54。軌道內(nèi)的支撐件維持了軌道系統(tǒng)20的多個(gè)同心軌道22的位置以及穩(wěn)定性。現(xiàn)在參見圖9，示出了一個(gè)軌道內(nèi)的支撐件54的端視圖。一個(gè)支架56將ー個(gè)撐桿部分58附接到每個(gè)通道部分30上?？梢允褂靡粋€(gè)單ー的撐桿部分58，不過在圖9所示的實(shí)施方案中，ー個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)搭扣60連接了兩個(gè)撐桿 部分58以便提供軌道內(nèi)的支撐，而仍舊容納軌道系統(tǒng)20中可能發(fā)生的任何運(yùn)動(dòng)。
返回參見圖1，軌道系統(tǒng)20覆蓋了包圍接收器16的ー個(gè)區(qū)域并且是ー個(gè)完整的圓圏。圖10是示出了在一個(gè)完整的360軌道系統(tǒng)20中的多個(gè)同心軌道22的俯視圖。這個(gè)完整的圓圈的軌道系統(tǒng)20可以具有ー個(gè)通路部分104，其中一條車道106被定位在多個(gè)基座26之間，并且多個(gè)軌道部分24被插入車道106內(nèi)。這允許這些定日鏡在整個(gè)圓圈上移動(dòng)而仍然為接收器16提供ー個(gè)通路點(diǎn)。圖11是帶有多個(gè)凹入的軌道部分24的車道106的側(cè)視圖。本發(fā)明性主題物提供一種用于追蹤太陽的一種兩維度模型，在此將參照如圖12所示的一個(gè)單ー的同心軌道的俯視圖對該模型進(jìn)行說明。這個(gè)單一的同心軌道22具有一個(gè)任意的半徑r，并且是定中心在點(diǎn)T處的。假定ー個(gè)單ー的反射鏡12被安裝在軌道22上的點(diǎn)M處。ー個(gè)角度Θ被限定成是
，其中O被指定為ー個(gè)零角，T是該中心點(diǎn)，M是該反射鏡12的位置，并且順時(shí)針運(yùn)動(dòng)為正向的轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)箭頭66直接指向太陽的。一個(gè)矢量(S M)指明太陽輻射或光通量的一條光線，并且它是與太陽光通量的所有其他光線平行的。在這種配置中，該反射鏡點(diǎn)M可以永久地是定位成沿著該路徑(Μ T)將太陽光通量光線(S M)反射到瞄準(zhǔn)點(diǎn)T。當(dāng)反射鏡12圍繞該中心點(diǎn)T自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該反射鏡點(diǎn)M圍繞點(diǎn)T以半徑r移動(dòng)。一個(gè)控制系統(tǒng)可以被用于將箭頭66保持在直接指向太陽的ー個(gè)位置中。角Θ將保持恒定，并且反射鏡點(diǎn)M將始終被定位成將該太陽光通量光線(S M)反射到該中間點(diǎn)T?，F(xiàn)在參見圖13，圖14和圖15，在此示出了當(dāng)圓圈64在ー個(gè)逆時(shí)針方向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)該圓圈的三個(gè)位置。在現(xiàn)實(shí)中，太陽是通過方位角以及太陽高度進(jìn)行追蹤的。在這個(gè)ニ維度實(shí)例中，太陽高度始終是零，而且圓圈64是被轉(zhuǎn)動(dòng)朝向太陽以便使該系統(tǒng)相對于該方位角保持一個(gè)恒定的180度。這種轉(zhuǎn)動(dòng)是在圖13至圖15中所示的這三個(gè)位置中展示的，這些示圖追蹤了圓圈64的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，即它從日出200時(shí)(圖13)開始，經(jīng)過太陽正午202時(shí)(圖14)并且在日落204(圖15)時(shí)對準(zhǔn)太陽的位置。一個(gè)單ー的追蹤軸線是必要的以便使得圓圈64朝向太陽的位置對準(zhǔn)。然而，反射鏡12的位置在圓圈64上保持固定。根據(jù)本發(fā)明性主題物，形成陣列14的多個(gè)反射鏡12被安裝在軌道系統(tǒng)20上并且它們被定位以便轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)陣列14，并且它們仿效圓圈64的如圖13至圖15所示的運(yùn)動(dòng)。對于任何數(shù)量的反射鏡而言，可以要求一個(gè)單ー的控制電機(jī)以便簡單地旋動(dòng)該陣列來追蹤太陽的位置。返回參見圖1，陣列14是由多個(gè)排18構(gòu)成的，在每ー排中具有多個(gè)定日反射鏡12。陣列14占據(jù)該軌道系統(tǒng)的ー個(gè)部分，該區(qū)段是小于軌道系統(tǒng)20中完整的360度圓圈的。當(dāng)反射鏡位置延伸經(jīng)過該接收器的多個(gè)象限點(diǎn)時(shí)，用于將太陽光反射到該接收器上的反射鏡傾斜角減小了該反射鏡的有效面積，由此降低了其有效性。這種效應(yīng)被稱作余弦效應(yīng)，并且它是該反射鏡相對于太陽、接收器16的位置以及ー個(gè)太陽高度角的函數(shù)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陣列14的尺寸可以是通過應(yīng)用余弦效率的概念來確定。在對必要的反射鏡的數(shù)量進(jìn)行確定過程中所要回答的問題是成本對增加收集的問題。在太陽正午期間，即便是定位在接收器16南側(cè)的反射鏡也因太陽的仰角而具有足夠的性能。但是，當(dāng)太陽不在一個(gè)最佳的位置(不幸的是在一天當(dāng)中大多是這樣的)時(shí)性能水平急劇下降。圖16是ー個(gè)圖形，示出了基于相對于接收器16和太陽的ー個(gè)反射鏡12的位置 的余弦效率的位置梯度。用于收集太陽光通量光線的最佳地點(diǎn)是位于包圍中央接收器16的、與太陽相對的一個(gè)半圓中或者ー個(gè)邊界線68中。邊界線68，基于余弦效率優(yōu)選的是百分之75。陰影區(qū)域代表陣列14的形狀。根據(jù)本發(fā)明性主題物，陣列14圍繞接收器16同心地運(yùn)動(dòng)，這樣使得它始終是與太陽70相対的。本發(fā)明的系統(tǒng)提供了超出固定位置的定日鏡的ー個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)在于它在一整天中都使得整個(gè)陣列14的余弦效率最大化。圖17是根據(jù)本發(fā)明性主題物的一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)陣列形狀的描述，其中陣列14是圓圈的ー個(gè)扇形弧段，該扇形弧段圍繞接收器16大約160度。在這個(gè)實(shí)施方案中，整個(gè)陣列14的余弦效率被最大化而處在大約百分之75。陣列14圍繞接收器16在軌道系統(tǒng)20上移動(dòng)，以便總是與太陽相対。通過使用這種追蹤模型，可以實(shí)施ー種更加簡化的定日鏡控制系統(tǒng)。根據(jù)這種追蹤，在整個(gè)太陽日中每個(gè)定日反射鏡12相對于太陽的方位以及接收器保持ー個(gè)固定的位置。在這種環(huán)境下，定日反射鏡12只是必須對太陽的高度角進(jìn)行補(bǔ)償。至 少ー個(gè)定日反射鏡12被定位在一個(gè)可移動(dòng)的小車72上?，F(xiàn)在參見圖18，多個(gè)可移動(dòng)的小車72被定位在軌道系統(tǒng)20中的每個(gè)軌道22上。應(yīng)該注意的是圖18中所示的這些小車的數(shù)量以及位置僅是出于舉例的目的。雖然，出于效率和成本的考慮，小于360度的陣列配備有反射鏡和小車，但有可能的是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明性主題物的ー種使用軌道系統(tǒng)20的整個(gè)圓周的簡化的定日鏡設(shè)計(jì)。每ー排的小車72的數(shù)量可以是使用余弦效率的概念通過離開該中央接收器地點(diǎn)的這ー排的位置以及該陣列的所希望的尺寸來確定的。在每ー排中這些小車72是連接在一起的，類似于火車車廂，而且在每一端處具有一個(gè)機(jī)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)小車94，或者在每ー排中散布著一個(gè)或更多的機(jī)動(dòng)小車94。這些機(jī)動(dòng)小車94將受到控制以便沿著軌道22前后移動(dòng)這些小車72。每ー排的小車72與一個(gè)控制器(未示出)連通以便控制它們的運(yùn)動(dòng)并且追蹤太陽；這排小車72是可移動(dòng)到以下多個(gè)位置中，在這些位置中這排小車72的取向保持在相對于太陽的方位固定的配置中。對于將太陽熱能收集并且聚集到熱カ發(fā)動(dòng)機(jī)上的任何規(guī)模的太陽能發(fā)電廠而言，可能的是通過在太陽動(dòng)カ收集區(qū)域內(nèi)的分散來保持熱量的排斥。圖19是具有本發(fā)明性主題物的ー個(gè)不消耗水的熱量排斥系統(tǒng)80的太陽動(dòng)カ收集系統(tǒng)的平面圖。軌道系統(tǒng)20可以是ー個(gè)承載冷卻劑液體的管道網(wǎng)，該管道網(wǎng)用于在一個(gè)封閉系統(tǒng)中的地溫學(xué)的以及輻射的熱量消散以便承載來自該熱源的排斥的熱量并且遍布整個(gè)太陽動(dòng)カ收集區(qū)域。這些管道可以是導(dǎo)熱管。在上述的一個(gè)實(shí)施方案中，軌道系統(tǒng)20被抬高到地面上方以便允許熱量沿其長度將從冷卻劑中輻射到四周的環(huán)境空氣中。在軌道系統(tǒng)20中，冷卻劑按照需要進(jìn)行循環(huán)以便實(shí)現(xiàn)所希望的冷卻劑溫度的下降。一個(gè)次級(jí)地溫儲(chǔ)存器82被管道連接到軌道系統(tǒng)20上。地溫儲(chǔ)存器82保持了在整個(gè)軌道系統(tǒng)20中循環(huán)的液體冷卻劑的ー個(gè)主要體積。應(yīng)該注意的是盡管顯示的是ー個(gè)単一的儲(chǔ)存器82，但是在實(shí)踐中儲(chǔ)存器82可以由ー個(gè)或多個(gè)埋藏式儲(chǔ)罐組成。地溫儲(chǔ)存器82具有儲(chǔ)存和冷卻能力?，F(xiàn)在參見圖20，示出的是該熱量排斥系統(tǒng)的側(cè)視圖。儲(chǔ)存器82和凝結(jié)器84是在地下的。埋藏式儲(chǔ)存器82的尺寸和邊界應(yīng)該是具有ー種預(yù)定的導(dǎo)熱性以便允許在冷卻劑中累積的熱量散發(fā)到儲(chǔ)存器82的ー個(gè)表面區(qū)域四周的土壌中。一個(gè)次級(jí)凝結(jié)器84被管道連接到軌道系統(tǒng)20以及地溫儲(chǔ)存器82 二者上。凝結(jié)器84通過接受蒸汽中的熱能并且然后通過另ー個(gè)系統(tǒng)(例如冷卻剤)將其去除來進(jìn)行熱量交換。大量的冷卻劑是移動(dòng)經(jīng)過軌道系統(tǒng)12，穿過凝結(jié)器84并且返回到儲(chǔ)存器82中。凝結(jié)器84具有兩個(gè)系統(tǒng)86，88。ー個(gè)第一系統(tǒng)86接收排出的蒸汽，蒸汽進(jìn)入凝結(jié)器84，在這里進(jìn)行循環(huán)并且變成冷凝物。冷凝物作為鍋爐(未示出)的給水90離開該系統(tǒng)。第二系統(tǒng)接收在低的熱能水平上的冷卻剤，從而容易地接收排放蒸汽的熱量，并且以幾乎等于任何給水90的熱能離開凝結(jié)器。地溫儲(chǔ)存器82起到一個(gè)散熱器并且保存冷卻劑能力的作用。儲(chǔ)存器82的大小的確定是基于開始一個(gè)太陽日時(shí)在環(huán)境溫度上并且結(jié)束一個(gè)太陽日時(shí)低于冷卻劑峰值工作溫度。圖21是在ー個(gè)太陽日的過程中太陽能聚集92與冷卻劑溫度94之間的關(guān)系的繪圖。從早上五點(diǎn)開始的一個(gè)太陽日顯示了冷卻劑處于其最低溫度96。隨著接近太陽正午，能量的生產(chǎn)增加并且冷卻劑的溫度升高。在太陽日結(jié)束時(shí)，冷卻劑的峰值溫度98是低于最大工作溫度100的。當(dāng)冷卻劑繼續(xù)經(jīng)過該系統(tǒng)循環(huán)時(shí)，冷卻劑的溫度在下ー個(gè)太陽日開始時(shí)恢復(fù)到環(huán)境溫度。地溫儲(chǔ)存器82的保留冷卻劑的能力允許該系統(tǒng)在峰值工作溫度期間根據(jù)需要抽取冷卻剤。在地面上方，一個(gè)輻射陣列使得冷卻劑進(jìn)行循環(huán)以便沿著其長度使得熱量從冷卻劑散發(fā)到四周的環(huán)境空氣中。圖22是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的管道軌道系統(tǒng)的展開透視 圖，其中軌道系統(tǒng)20是與熱輻射器系統(tǒng)80相結(jié)合的。在這個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)軌道部分22具有一個(gè)管道插入件102，冷卻劑從管道插入件中流動(dòng)經(jīng)過。在圖23中以展開的透視圖示出的另ー個(gè)實(shí)施方案中，該軌道系統(tǒng)與該熱輻射器系統(tǒng)是分開的。一個(gè)安裝支架106被安裝到基座26的螺栓圖案46上并且它具有用于支撐該熱輻射器系統(tǒng)的多個(gè)撐桿108，110。一個(gè)可調(diào)整的底座112被在螺栓圖案46處安裝到基座26上并且它支撐軌道聯(lián)結(jié)接頭34 (如上所述)。撐桿108，110各自支撐ー個(gè)槽段114，該槽段架起管道116的ー個(gè)部分。管道116由一個(gè)散熱部分118覆蓋，該散熱部分可以是ー種伸出的散熱裝置(如圖23所示)。圖24是熱量排斥系統(tǒng)80的俯視圖。該軌道系統(tǒng)具有一種輕微的弧形(如所示的)以便圍繞接收器16以ー個(gè)完整的圓圈來滾轉(zhuǎn)這些小車72，94。該熱輻射器系統(tǒng)可以是多個(gè)直的部分以便降低該系統(tǒng)的成本并且方便安裝?？梢詫?shí)施ー種中間軌道支撐件120以便在多個(gè)基座之間加入結(jié)構(gòu)支撐。冷卻劑在軌道系統(tǒng)20的任意側(cè)上流動(dòng)經(jīng)過該熱輻射器系統(tǒng)。在本發(fā)明性主題物的一個(gè)實(shí)施方案中，撐桿108和110是低于軌道系統(tǒng)20的，以便允許這些可移動(dòng)小車72圍繞該軌道系統(tǒng)輕松地移動(dòng)，而不干擾到熱量排斥系統(tǒng)104。根據(jù)本發(fā)明性主題物，大量的冷卻劑在地面上移動(dòng)經(jīng)過該輻射陣列，循環(huán)經(jīng)過該凝結(jié)器并且被存儲(chǔ)在地溫儲(chǔ)存器中。這個(gè)管道、凝結(jié)器以及儲(chǔ)存器系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明性主題物具有消除蒸汽以及除氣(與已知的熱量排斥方法相關(guān)聯(lián))的優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明性主題物不消耗水來進(jìn)行冷卻。另外，在該輻射陣列的地面上的設(shè)計(jì)中，通過將熱量重新散發(fā)到太陽熱能聚集區(qū)域的周圍環(huán)境中，返還了 g在用于生態(tài)的太陽熱量，由此對環(huán)境具有最小的影響。在前面的說明書中，已經(jīng)參照具體的示例性實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行了說明?？梢宰龀霾煌男薷暮透淖?，而不偏離在權(quán)利要求中所提出的本發(fā)明的范圍。本說明書以及這些附圖是說明性的，而不是限制性的，并且g在本發(fā)明的范圍內(nèi)包括多種修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)是由權(quán)利要求書及其法定等效物來確定的而不是僅僅由所說明的這些實(shí)例來確定的。例如，在任何方法或過程權(quán)利要求中所陳述的這些步驟是可以用任何順序來執(zhí)行的，并且不受限于權(quán)利要求書中所提出的具體的順序。在任何裝置權(quán)利要求中陳述的部件和/或構(gòu)件可以是組裝的或者以其他方式以各種排列來運(yùn)行性地配置的，并且因此不受限于權(quán)利要求書中所陳述的具體配置。以上已經(jīng)關(guān)于具體實(shí)施方案說明了其他優(yōu)點(diǎn)以及問題的解決方案；但是可以導(dǎo)致任何具體益處、優(yōu)點(diǎn)或者解決方案出現(xiàn)或者變得更加顯著的任何益處、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案或者任何構(gòu)件將不被解釋為任何或所有權(quán)利要求的重要的、必須的或者實(shí)質(zhì)的特征或組成部分。術(shù)語“包括”、“包括了”、“包括的”、“具有”、“包含的” “包含”或者它們的任何變形
旨在是指ー種非排他性包括，這樣使得包括ー個(gè)要素列表的ー種過程、方法、物品、組合或裝置不是僅僅包括所陳述的那些要素，而是還可以包括任何其他未明確列出的那些要素或者繼承到此類過程、方法、物品、組合或裝置的其他要素。除了那些未明確陳述的之外，在本發(fā)明的實(shí)踐中使用的上述結(jié)構(gòu)、安排、應(yīng)用、比率、構(gòu)件、材料或部件的其他組合和/或修改可以改變或者以其他方式具體地適配特定環(huán)境、制造規(guī)格、設(shè)計(jì)參數(shù)或者其他運(yùn)行要求，而 不偏離它們的這些一般原理。
權(quán)利要求
1.一種用于具有定日反射鏡陣列的太陽熱動(dòng)力收集器的熱量排斥系統(tǒng)，該熱量排斥系統(tǒng)包括 一個(gè)支撐該定日反射鏡陣列的軌道系統(tǒng)，該軌道系統(tǒng)具有多個(gè)導(dǎo)熱管； 一個(gè)被定位在地下并且被連接到這些導(dǎo)熱管上的儲(chǔ)存器； 一個(gè)被連接到這些導(dǎo)熱管和該儲(chǔ)存器上的凝結(jié)器；以及 一種經(jīng)過這些導(dǎo)熱管、凝結(jié)器以及存儲(chǔ)器進(jìn)行循環(huán)的冷卻劑物質(zhì)； 其中這些導(dǎo)熱管、該儲(chǔ)存器以及該凝結(jié)器是多個(gè)閉環(huán)的系統(tǒng)，該熱量排斥系統(tǒng)以這些閉環(huán)系統(tǒng)的系列來運(yùn)行以便將熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中而不消耗水。
2.如權(quán)利要求I所述的熱量排斥系統(tǒng)，其中該軌道系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)基座裝置，這些基座裝置被定位成使該軌道系統(tǒng)保持在地面上方一個(gè)預(yù)定的距離處。
3.如權(quán)利要求2所述的熱量排斥系統(tǒng)，其中該軌道系統(tǒng)包圍了這些導(dǎo)熱管。
4.如權(quán)利要求2所述的熱量排斥系統(tǒng)，其中該軌道系統(tǒng)是與這些導(dǎo)熱管分隔開的。
5.如權(quán)利要求4所述的熱量排斥系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)支架，該支架被安裝在用于支撐該軌道系統(tǒng)和這些導(dǎo)熱管的該多個(gè)基座裝置中的每一個(gè)基座裝置上。
6.如權(quán)利要求5所述的熱量排斥系統(tǒng)，其中該支架進(jìn)一步包括在該軌道系統(tǒng)的一側(cè)上用于這些導(dǎo)熱管的一個(gè)第一支撐件以及在該軌道系統(tǒng)的另一側(cè)上用于這些導(dǎo)熱管的一個(gè)第二支撐件，其中這些導(dǎo)熱管對該軌道系統(tǒng)兩側(cè)的冷卻劑進(jìn)行循環(huán)。
7.如權(quán)利要求6所述的熱量排斥系統(tǒng)，其中該支架的第一支撐件和第二支撐件被定位在該軌道系統(tǒng)的下面。
8.如權(quán)利要求7所述的熱量排斥系統(tǒng)，其中該凝結(jié)器進(jìn)一步包括 一個(gè)第一系統(tǒng)，該第一系統(tǒng)用于收集排放蒸氣、使該排放蒸氣凝結(jié)以及將凝結(jié)液返回該熱量排斥系統(tǒng)；以及 一個(gè)第二系統(tǒng)，該第二系統(tǒng)用于循環(huán)該冷卻劑物質(zhì)，使來自凝結(jié)的排放蒸氣以及該冷卻劑的熱量散發(fā)，并且將冷卻劑物質(zhì)返回該儲(chǔ)存器。
9.如權(quán)利要求7所述的熱量排斥系統(tǒng)，其中該儲(chǔ)存器進(jìn)一步包括散熱能力以及冷卻劑物質(zhì)儲(chǔ)存能力。
10.如權(quán)利要求I所述的熱量排斥系統(tǒng)，其中該凝結(jié)器進(jìn)一步包括 一個(gè)第一系統(tǒng)，該第一系統(tǒng)用于收集排放蒸氣、使該排放蒸氣凝結(jié)以及將該凝結(jié)液返回該熱量排斥系統(tǒng)；以及 一個(gè)第二系統(tǒng)，該第二系統(tǒng)用于循環(huán)該冷卻劑物質(zhì)，使來自所收集的排放蒸氣以及該冷卻劑的熱量散發(fā)，并且將該冷卻劑物質(zhì)返回該儲(chǔ)存器。
11.如權(quán)利要求I所述的熱量排斥系統(tǒng)，其中該儲(chǔ)存器進(jìn)一步包括散熱能力以及冷卻劑物質(zhì)儲(chǔ)存能力。
12.一種用于在具有定日反射鏡陣列的太陽動(dòng)力收集系統(tǒng)中排斥熱量的方法，該用于排斥熱量的方法包括以下步驟 使一種冷卻劑物質(zhì)貫穿一個(gè)軌道系統(tǒng)來循環(huán)，該軌道系統(tǒng)具有支撐該定日反射鏡陣列的多個(gè)導(dǎo)熱管； 使該冷卻劑物質(zhì)經(jīng)過一個(gè)次級(jí)儲(chǔ)存器進(jìn)行循環(huán)；并且 使該冷卻劑物質(zhì)經(jīng)過一個(gè)凝結(jié)器進(jìn)行循環(huán)；其中多余的熱量是通過輻射以及地溫傳導(dǎo)而無需消耗水地發(fā)散掉的，所發(fā)散的熱量被返回環(huán)境中。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中使該冷卻劑物質(zhì)經(jīng)過一個(gè)軌道系統(tǒng)來循環(huán)的步驟進(jìn)一步包括使該冷卻劑物質(zhì)經(jīng)過被包圍在該軌道系統(tǒng)中的多個(gè)導(dǎo)熱管來循環(huán)的步驟。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中使該冷卻劑物質(zhì)經(jīng)過一個(gè)軌道系統(tǒng)來循環(huán)的步驟進(jìn)一步包括使該冷卻劑物質(zhì)經(jīng)過一個(gè)管道網(wǎng)來循環(huán)的步驟，這些管道是定位在該軌道系統(tǒng)周圍并且與其分開。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中使該冷卻劑物質(zhì)經(jīng)過一個(gè)定位在該軌道系統(tǒng)周繞的管道網(wǎng)來循環(huán)的步驟進(jìn)一步包括在該軌道系統(tǒng)中每個(gè)軌道的任一側(cè)上的一個(gè)管道 網(wǎng)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 在該凝結(jié)器處收集排放蒸氣； 使該排放蒸氣凝結(jié)；并且 將凝結(jié)液返回該熱量排斥系統(tǒng)。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 在該凝結(jié)器處收集排放蒸氣； 使該排放蒸氣凝結(jié)；并且 將凝結(jié)液返回該熱量排斥系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于具有定日反射鏡陣列的太陽動(dòng)力收集器的熱量排斥系統(tǒng)，該熱量排斥系統(tǒng)具有一個(gè)支撐該定日反射鏡陣列的軌道系統(tǒng)，這個(gè)軌道系統(tǒng)具有多個(gè)導(dǎo)熱管；一個(gè)被定位在地下并且被連接到該軌道系統(tǒng)上的儲(chǔ)存器；一個(gè)被連接到這些導(dǎo)熱管和該儲(chǔ)存器上的凝結(jié)器；以及一種經(jīng)過這些導(dǎo)熱管、凝結(jié)器以及儲(chǔ)存器進(jìn)行循環(huán)的冷卻劑物質(zhì)；該熱量排斥系統(tǒng)作為多個(gè)封閉系統(tǒng)來運(yùn)行而不消耗水并且將太陽的熱量返回環(huán)境中。
文檔編號(hào)F24J2/10GK102667363SQ201080053553
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月7日
發(fā)明者羅伯特·奧爾塞洛 申請人:羅伯特·奧爾塞洛