太陽能中高溫集熱裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能中高溫集熱裝置，包括聚光透鏡、聚光透鏡支架、反射鏡、反射鏡支架和凹形空腔集熱體，聚光透鏡設(shè)置在聚光透鏡支架上，反射鏡設(shè)置在反射鏡支架上，凹形空腔集熱體的凹形底面的空間位置在聚光透鏡的焦斑處，且整體設(shè)置在凹形空腔集熱體支座內(nèi)部，凹形空腔集熱體上設(shè)置有集熱工質(zhì)進(jìn)出管，聚光透鏡支架與反射鏡支架共同組成了一個中空的錐形支架體，反射鏡支架的錐形小端與凹形空腔集熱體支座連接，且凹形空腔集熱體與凹形空腔集熱體支座之間設(shè)置有保溫層，所述的聚光透鏡、反射鏡和凹形空腔集熱體共同圍成了一個封閉的空間。其熱損失小、能效大、壽命長、價格低、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單以及維修方便。
【專利說明】太陽能中高溫集熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及種太陽能集熱裝置，具體涉及的是太陽能中高溫集熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]中國的太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅猛，但是其應(yīng)用領(lǐng)域基本集中在低溫民用領(lǐng)域。由于中國的能耗70%用于工業(yè)，所以太陽能在低溫民用領(lǐng)域的普及并不能緩解我國能源緊張和減排滯后的狀況，從上世紀(jì)80年代開始，中國開始研發(fā)太陽能中高溫利用技術(shù)，并且取得了實質(zhì)性的進(jìn)展，以槽式聚光器、高溫真空集熱管、高溫集熱工質(zhì)、相變儲能材料等一批新技術(shù)的突破，使得中國的太陽能高溫工業(yè)化領(lǐng)域的應(yīng)用變成了可能。盡管如此，目前中國的太陽能高溫工業(yè)化應(yīng)用依然非常的稀少，究其原因，投資成本過高和運營成本過高是阻礙其發(fā)展的根本原因。目前的太陽能中高溫集熱系統(tǒng)多使用槽式聚光鏡和高溫真空集熱管，經(jīng)過實際使用，發(fā)現(xiàn)有如下不足:
[0003]1、槽式聚光鏡為線性聚光模式，為了達(dá)到中高溫所需的聚光比，槽式聚光鏡需要做的很大，這給安裝、制造和維護(hù)帶來較大的成本，目前該類集熱器的造價在2000元每平米以上；
[0004]2、槽式聚光鏡和高溫真空集熱管是一種開放的結(jié)構(gòu)，在傳輸和反射中發(fā)散的光線沒有被二次利用，損失較多，目前的集熱效率在60%以下；
[0005]3、同時開放的結(jié)構(gòu)受雨雪風(fēng)霜和灰塵直接侵蝕，維護(hù)成本高，使用壽命短，一般為10年以內(nèi)；
[0006]4、為了減少高溫真空集熱管的發(fā)射率，必須使用選擇性吸收涂層，而這種涂層的壽命較短，價格較高；
[0007]5、高溫真空集熱管的核心技術(shù)金屬玻璃焊接技術(shù)被國外壟斷，且穩(wěn)定性差，價格較高。
[0008]以兩噸蒸汽鍋爐、每天運行10小時、每年300天計算的話，鍋爐投資成本20萬，年運行費用90萬元；而使用一個等效的太陽能裝置，投資成本在1000萬左右，年運行費用20萬元；顯然上述數(shù)據(jù)所顯示出的經(jīng)濟(jì)性差的缺點，使得企業(yè)不愿意主動投資這個項目。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服上述缺陷，本實用新型提供一種熱損失小、能效大、壽命長、價格低、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單以及維修方便的太陽能中高溫集熱裝置。
[0010]本實用新型為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種太陽能中高溫集熱裝置，包括聚光透鏡、聚光透鏡支架、反射鏡、反射鏡支架和凹形空腔集熱體，所述聚光透鏡設(shè)置在聚光透鏡支架上，反射鏡設(shè)置在反射鏡支架上，所述凹形空腔集熱體的凹形底面的空間位置在聚光透鏡的焦斑處，且整體設(shè)置在凹形空腔集熱體支座內(nèi)部，凹形空腔集熱體上設(shè)置有集熱工質(zhì)進(jìn)出管，所述聚光透鏡支架與反射鏡支架共同組成了一個中空的錐形支架體，反射鏡支架的錐形小端與凹形空腔集熱體支座連接，且凹形空腔集熱體與凹形空腔集熱體支座之間設(shè)置有保溫層，所述的聚光透鏡、反射鏡和凹形空腔集熱體共同圍成了一個封閉的空間。
[0011]作為優(yōu)選，所述凹形空腔集熱體的凹形內(nèi)表面為粗糙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，蜂窩狀內(nèi)表面對于汲取太陽光線具有很好的優(yōu)勢，且凹形空腔集熱體的蜂窩狀內(nèi)表面上附著一層太陽能吸附涂料，使得集熱體具有光學(xué)陷阱的結(jié)構(gòu)，對光線的利用率高，同時其結(jié)構(gòu)簡單便于加工。
[0012]作為優(yōu)選，所述的凹形空腔集熱體的凹形底面積大于聚光透鏡的焦斑面積，且凹形空腔集熱體支座開口的面積大于凹形空腔集熱體的凹形底面積，以保證光線不受阻礙的射入凹形空腔集熱體的凹形底面積上。
[0013]作為優(yōu)選，所述聚光透鏡為菲涅耳點聚焦式透鏡，較小的聚光面積就能產(chǎn)生較高的溫度，從而具有較低制造、安裝、維護(hù)的成本。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]1、聚光透鏡由于制造精度和材料等原因，20%的光線經(jīng)過透鏡后呈現(xiàn)非聚焦?fàn)顟B(tài)，沒有射向焦斑，反射鏡的利用，使得部分通過聚光透鏡后發(fā)散的光線被二次利用，經(jīng)過一次或者多次反射后，進(jìn)入集熱體中；
[0016]2、凹形空腔集熱體的凹形內(nèi)腔結(jié)構(gòu)、蜂窩狀內(nèi)表面與吸收涂層的配合使用，使得凹形空腔集熱體具有光學(xué)陷阱結(jié)構(gòu)，對光線的利用率高，同時其結(jié)構(gòu)簡單便于加工；
[0017]3、封閉式結(jié)構(gòu)可以免受雨雪風(fēng)霜和灰塵的直接侵蝕，維護(hù)成本低，使用壽命長，同時配合保溫層，確保了凹形空腔集熱體有較低的熱損失；
[0018]4、使用模具澆注成型的菲涅爾點式聚光鏡，較小的聚光面積就能產(chǎn)生較高的溫度，從而具有較低制造、安裝、維護(hù)的成本；
[0019]5、聚光透鏡由于制造精度和材料等原因，其光線匯聚不是理論上的一個點，而是一個焦斑，焦斑的直徑大小與聚焦溫度有直接關(guān)系，通過調(diào)整焦斑的直徑來獲取我們想要的溫度。
[0020]總的來說該裝置的集熱率在70%以上，使用壽命在20年以上，每平米的造價在1000元以內(nèi)，具有顯著的效果，集熱率高，使用壽命長，成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0022]圖2為本實用新型拆分后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為光線進(jìn)入本集熱裝置的走向圖。
[0024]其中:1、聚光透鏡，2、聚光透鏡支架，3、反射鏡，4、反射鏡支架，5、凹形空腔集熱體，6、凹形空腔集熱體支座，7、集熱工質(zhì)進(jìn)出管，8、保溫層。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳述。
[0026]如圖1至圖3所示，一種太陽能中高溫集熱裝置，包括聚光透鏡1、聚光透鏡支架
2、反射鏡3、反射鏡支架4和凹形空腔集熱體5，所述聚光透鏡I設(shè)置在聚光透鏡支架2上，反射鏡3設(shè)置在反射鏡支架4上，所述凹形空腔集熱體5的凹形底面的空間位置在聚光透鏡I的焦斑處，且整體設(shè)置在凹形空腔集熱體支座6內(nèi)部，凹形空腔集熱體5上設(shè)置有集熱工質(zhì)進(jìn)出管7，所述聚光透鏡支架2與反射鏡支架4共同組成了一個中空的錐形支架體，反射鏡支架4的錐形小端與凹形空腔集熱體支座6連接，且凹形空腔集熱體5與凹形空腔集熱體支座6之間設(shè)置有保溫層8，所述的聚光透鏡1、反射鏡3和凹形空腔集熱體5共同圍成了一個封閉的空間，這樣經(jīng)聚焦的光線直接射向聚光透鏡I的焦斑處，發(fā)散的光線經(jīng)過發(fā)射鏡3反射后也射向聚光透鏡I的焦斑處。
[0027]所述凹形空腔集熱體5的凹形內(nèi)表面為粗糙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，蜂窩狀內(nèi)表面對于汲取太陽光線具有很好的優(yōu)勢，且凹形空腔集熱體5的內(nèi)表面上附著一層太陽能吸附涂料，使得凹形空腔集熱體5具有光學(xué)陷阱的結(jié)構(gòu)，對光線的利用率高，同時其結(jié)構(gòu)簡單便于加工。
[0028]所述的凹形空腔集熱體5的凹形底面積大于聚光透鏡I的焦斑面積，且凹形空腔集熱體支座6開口的面積大于凹形空腔集熱體5的凹形底面積。
[0029]所述聚光透鏡I為菲涅耳點聚焦式透鏡，較小的聚光面積就能產(chǎn)生較高的溫度，從而具有較低制造、安裝、維護(hù)的成本。
[0030]本實用新型的有益效果是:
[0031]1、聚光透鏡由于制造精度和材料等原因，20%的光線經(jīng)過透鏡后呈現(xiàn)非聚焦?fàn)顟B(tài)，沒有射向焦斑，反射鏡的利用，使得部分通過聚光透鏡后發(fā)散的光線被二次利用，經(jīng)過一次或者多次反射后，進(jìn)入集熱體中；
[0032]2、凹形空腔集熱體的凹形內(nèi)腔結(jié)構(gòu)、蜂窩狀內(nèi)表面與吸收涂層的配合使用，使得凹形空腔集熱體具有光學(xué)陷阱結(jié)構(gòu)，對光線的利用率高，同時其結(jié)構(gòu)簡單便于加工；
[0033]3、封閉式結(jié)構(gòu)可以免受雨雪風(fēng)霜和灰塵的直接侵蝕，維護(hù)成本低，使用壽命長，同時配合保溫層，確保了凹形空腔集熱體有較低的熱損失；
[0034]4、使用模具澆注成型的菲涅爾點式聚光鏡，較小的聚光面積就能產(chǎn)生較高的溫度，從而具有較低制造、安裝、維護(hù)的成本；
[0035]5、聚光透鏡由于制造精度和材料等原因，其光線匯聚不是理論上的一個點，而是一個焦斑，焦斑的直徑大小與聚焦溫度有直接關(guān)系，通過調(diào)整焦斑的直徑來獲取我們想要的溫度。
[0036]總的來說該裝置的集熱率在70%以上，使用壽命在20年以上，每平米的造價在1000元以內(nèi)，具有顯著的效果，集熱率高，使用壽命長，成本低。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能中高溫集熱裝置，包括聚光透鏡(I)、聚光透鏡支架(2)、反射鏡(3)、反射鏡支架(4)和凹形空腔集熱體(5)，所述聚光透鏡(I)設(shè)置在聚光透鏡支架(2)上，反射鏡(3)設(shè)置在反射鏡支架(4)上，所述凹形空腔集熱體(5)的凹形底面的空間位置在聚光透鏡(O的焦斑處，且整體設(shè)置在凹形空腔集熱體支座(6)內(nèi)部，凹形空腔集熱體(5)上設(shè)置有集熱工質(zhì)進(jìn)出管(7)，其特征在于:所述聚光透鏡支架(2)與反射鏡支架(4)共同組成了一個中空的錐形支架體，反射鏡支架(4)的錐形小端與凹形空腔集熱體支座(6)連接，且凹形空腔集熱體(5)與凹形空腔集熱體支座(6)之間設(shè)置有保溫層(8)，所述的聚光透鏡(I)、反射鏡(3)和凹形空腔集熱體(5)共同圍成了一個封閉的空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能中高溫集熱裝置，其特征在于:所述凹形空腔集熱體(5)的凹形內(nèi)表面為粗糙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能中高溫集熱裝置，其特征在于:所述凹形空腔集熱體(5)的內(nèi)表面上附著一層太陽能吸附涂料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的太陽能中高溫集熱裝置，其特征在于:所述的凹形空腔集熱體(5)的凹形底面積大于聚光透鏡(I)的焦斑面積，且凹形空腔集熱體支座(6)開口的面積大于凹形空腔集熱體(5)的凹形底面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能中高溫集熱裝置，其特征在于:所述的聚光透鏡(I)為菲涅耳點聚焦式透鏡。
【文檔編號】F24J2/52GK203396117SQ201320379571
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】楊軍, 王柱峰, 楊東 申請人:江蘇安華電氣自動化有限公司