CN100498116C - 一种保温高效吸光太阳能集热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保温高效吸光太阳能集热装置，属太阳能利用技术。一种保温高效吸光太阳能集热装置，它具有聚光反射器30，其特点是，在聚光反射器30上通过支架安装有带能量收集腔的弧形聚能罩，弧形聚能罩上面封闭连接集热器，集热器通过介质输入保温管和介质输出保温管连通介质万向输送节，介质万向输送节的上面通过支架与聚光反射器30连接，介质万向输送节的下面通过支架固定，介质万向输送节通过介质输出管和介质输入管连接用户。与现有技术相比，本发明的集热器和弧形聚能罩均为双层保温器体，弧形聚能罩能够实现对二次能量反射的吸收和利用，使光能接近于被全部吸收，产生的热能被最大限度地保存在集热器内的被加热介质中，非常有效地减少了热量流失。

Description

一种保温高效吸光太阳能集热装置
技术领域
本发明涉及一种保温高效吸光太阳能集热装置，属太阳能利用技术。
背景技术
多年来，反射式太阳能聚光器(聚光集点为圆形的集热器或是聚光焦点为条形的集热器)都是根据集热器(壶、锅)的受光面积的几何形状及其大小或是条形管状集热器的直径、长度、宽度来选定聚焦面积的尺寸，并在其受光面上涂或镀有各种不同的黑色吸光材料利用被汇集的光线对其加热。但这些常规的做法使得大量的光和热能无端地流失，造成至少有百分之二十五以上的能量损失。其不足之处有三：
1、被加热面对光线的二次反射和散射，使光能有很大的流失。尽管在受光面涂有或镀有各种不同的黑色吸热材料，但这些材料都达不到最黑的物质的标准，不会将已聚焦的光束全部吸收。因为人们可以用眼睛直接观察到被加热面上被反射回来的耀眼光芒。
2、被加热面都是完全暴露在空气之中，热量通过对空间的辐射和被流动的空气带走，使这部分已经积累起来的热量又散失到空气中。
3、除了浅形锅具(炒锅、炒瓢)外，集热器的非受光面(将大于受光面积几倍的面积)直接暴露在空气中，在露天操作使被加热介质在提高温度的同时也在不断地向空间散发热量。
发明内容
本发明的目的在于克服反射式太阳能聚光集热器的不足，提供一种保温高效吸光太阳能集热装置，较大幅度地提高有限采光面积的集热效率，缩短对单位数量介质的加热时间。
一种保温高效吸光太阳能集热装置，它具有聚光反射器30，其特点是，在聚光反射器30上通过支架安装有带能量收集腔的弧形聚能罩，弧形聚能罩上面封闭连接集热器，集热器通过介质输入保温管和介质输出保温管连通介质万向输送节，介质万向输送节的上面通过支架与聚光反射器30连接，介质万向输送节的下面通过支架固定，介质万向输送节通过介质输出管和介质输入管连接用户；
所述弧形聚能罩由半球形壳体3与光热辐射反射层4构成罩体，半球形壳体3与光热辐射反射层4之间形成绝热层2，半球形壳体3的上部与集热器底部的集热器受光面5密封连接，光热辐射反射层4与集热器受光面5之间形成能量收集腔16，在半球形壳体3底部设有光束入射孔1，半球形壳体3下部通过支架与聚光反射器30固定连接；
所述集热器由集热器壳体9、集热器内胆10构成，集热器壳体9与集热器内胆10之间形成绝热真空腔7，绝热真空腔7设有绝热材料8，集热器内胆10内装有集热介质6，集热器内胆10连通介质输入保温管12和介质输出保温管13，集热器的顶部设有真空内腔集热保温盖11，底部设有集热器受光面5；
所述介质万向输送节，包括半球形介质万向输送节下体19，其内活动安置有球形介质万向输送节上体17，两者为紧密的动配合连接，在球形介质万向输送节上体17内设有变向输出槽28，在半球形介质万向输送节下体19内设有变向输入槽29，介质输入保温管12和介质输出保温管13分别与球形介质万向输送节上体17固定连接，其中介质输入保温管12与变向输出槽28连通，介质输出保温管13与变向输入槽29连通，在半球形介质万向输送节下体19上对应变向输出槽28、变向输入槽29分别连接有介质输出管20和介质输入管18，球形介质万向输送节上体17通过支架与聚光反射器30固定连接。
与现有技术相比，本发明的集热器和弧形聚能罩均为双层保温器体，弧形聚能罩能够实现对二次能量反射的吸收和利用，使光能接近于被全部吸收，产生的热能被最大限度地保存在集热器内的被加热介质中，非常有效地减少了热量流失。
附图说明
图1-本发明介质万向输送节的结构示意图；
图2-本发明弧形聚能罩的结构示意图；
图3-图2的俯视图；
图4-本发明的结构示意图。
图中：1光束入射孔，2绝热层，3半球形壳体，4光热辐射反射层，5集热器受光面，6集热介质，7绝热真空腔，8绝热材料，9集热器壳体，10集热器内胆，11真空内腔集热保温盖，12介质输入保温管，13介质输出保温管，14阀门，15阀门，16能量收集腔，17球形介质万向输送节上体，18介质输入管，19半球形介质万向输送节下体，20介质输出管，21支架，22支架，23支架，24支架，25支架，26支架，27液体介质密封圈，28变向输出槽，29变向输入槽，30聚光反射器。
具体实施方式
参见图1—4，本实施例的太阳能集热装置，具有聚光反射器30，在聚光反射器30上通过支架安装有带能量收集腔的弧形聚能罩，弧形聚能罩上面封闭连接集热器，集热器通过介质输入保温管和介质输出保温管连通介质万向输送节，介质万向输送节的上面通过支架与聚光反射器30连接，介质万向输送节的下面通过支架固定，介质万向输送节通过介质输出管和介质输入管连接用户，除集热器受光面5外，其余壳体全部为填有绝热材料的真空保温层结构，具体结构是：
集热器由集热器壳体9、集热器内胆10组成，集热器壳体9和集热器内胆10之间形成绝热真空腔7，绝热真空腔7设有绝热材料8，集热器内胆10内装有集热介质6，集热器内胆10连通介质输入保温管12和介质输出保温管13，两保温管上分别安装安全阀门15和阀门14，集热器的顶部设有可移动的真空内腔集热保温盖11，底部设有集热器受光面5。集热器的主要作用是将吸收到的太阳光能最大限度地保存在被加热介质中，不让其散发到空气中去。这种形式的集热器，既可在灶上直接进行炊事工作，也可加热高温介质并输送到室内进行利用(如做饭、炒菜、制冷、取暖、洗澡等)。
弧形聚能罩3是应用在本太阳能集热装置上的专用部件，它是一个半球形壳体，壳体上设有绝热层2，内壁为陶瓷光热辐射反射层4，中间是能量收集腔16，在壳体底部设有光束入射孔1，其位置正处于聚光反射器30的聚光焦点处，这样，光束入射孔1的面积可以做得最小，防止能量的损失，半球形壳体的上部与集热器底部的集热器受光面5密封连接，下部通过支架25、支架26与聚光反射器30固定连接。弧形聚能罩3的主要作用是将通过略大于焦点的光束入射孔1的聚焦光束全部收集在弧形聚能罩中，使其起到用最黑的物质(能将光束全部吸收的物质)涂到集热器的受光面的作用。工作原理：(1)聚焦光束通过光束入射孔1射入集热器受光面5后，总有一部分光线被反射和散射出集热器受光面5，聚能罩的陶瓷光热辐射反射层4将这部分光又反射回集热器受光面5，即便有一部分光正好反射到光束入射孔1处，也不会再从光束入射孔射出，因为光粒子的一次向前输送的动能压力大于反射光的动能压力，又被一次光束碰回到集热器受光面5；(2)对于已被加热的集热器受光面5向外的热红外辐射也将被弧形聚能罩内壁上的陶瓷光热辐射反射层4同样以红外线形式反射回去；(3)由于弧形聚能罩上口正好与集热器受光面5的边缘吻合，处于密封状态，下口光束入射孔1直径较小，形成一个半球形的封闭空腔，所以集热器受光面5不受外界温度和气流的影响，将温度保存在空腔内，起到对集热器受光面5二次加热的作用。弧形聚能罩3的外壳为金属材料，起到对该罩的支撑和保护作用。绝热层2使罩内的热能与罩壳隔绝，陶瓷光热辐射反射层4是用来将反射光和热红外线重新反射回集热器受光面5，以保证光能的高效率利用。
在聚光反射器30的下面设有介质万向输送节，这是由于本保温高效吸光太阳能集热装置具有使热量高度集中和热损失小的特点，它不仅能加热作为常规介质的水，而且能加热导热油、液体高分子化合物、熔盐等耐高温介质，这些介质在加热后，在输送的过程中必须采用金属管道及部件，因为有机管道在摄氏200度以上的温度下，即会软化、变形及裂解，所以不能使用，但因聚光反射器必须对太阳进行同步跟踪，且是水平旋转角和仰俯角同时跟踪，单纯采用金属管无法跟随聚光反射器转动，因此必须设有液体输送变向装置。在聚光反射器跟踪太阳同步转动时，介质可无阻碍地循环。
该介质万向输送节包括球形介质万向输送节上体17和半球形介质万向输送节下体19，球形介质万向输送节上体17的球体下半部放在半球形介质万向输送节下体19的空心壳体中，两者为紧密的动配合连接，在半球形介质万向输送节下体19的上口处设有液体介质密封圈27，阻止液体介质渗出。在球形介质万向输送节上体17内设有变向输出槽28，在半球形介质万向输送节下体19底部设有变向输入槽29，介质输入保温管12和介质输出保温管13分别固定在球形介质万向输送节上体17上，其中介质输入保温管12与变向输出槽28连通，介质输出保温管13与变向输入槽29连通，在半球形介质万向输送节下体19上对应变向输出槽28、变向输入槽29分别连接有介质输出管20和介质输入管18。在球形介质万向输送节上体17上安装支架22、支架23与聚光反射器30固定连接，在半球形介质万向输送节下体19上安装支架21、支架24将其固定在建筑物表面或地面上。这样，本装置球形介质万向输送节上体17以上部分，全部都可以在半球形介质万向输送节下体19中旋转和摆动，并且由于万向输送节球体上设有变向输出、输入槽，所以不影响介质的上下循环。高温介质由集热器通过介质输入保温管12、介质输出保温管13、介质万向输送节、介质输出管20和介质输入管18循环输送到室内对其它物质进行间接加热，以达到聚光反射罩在室外采光、室内应用的目的。
聚光反射器30在太阳能自动跟踪装置配合下工作，是已有技术不再赘述。

Claims (4)

1、一种保温高效吸光太阳能集热装置，它具有聚光反射器(30)，其特征是，在聚光反射器(30)上通过支架安装有带能量收集腔的弧形聚能罩，弧形聚能罩上面封闭连接集热器，集热器通过介质输入保温管和介质输出保温管连通介质万向输送节，介质万向输送节的上面通过支架与聚光反射器(30)连接，介质万向输送节的下面通过支架固定，介质万向输送节通过介质输出管和介质输入管连接用户。
2、按照权利要求1所述的一种保温高效吸光太阳能集热装置，其特征是，所述弧形聚能罩由半球形壳体(3)与光热辐射反射层(4)构成罩体，半球形壳体(3)与光热辐射反射层(4)之间形成绝热层(2)，半球形壳体(3)的上部与集热器底部的集热器受光面(5)密封连接，光热辐射反射层(4)与集热器受光面(5)之间形成能量收集腔(16)，在半球形壳体(3)底部设有光束入射孔(1)，半球形壳体(3)下部通过支架与聚光反射器(30)固定连接。
3、按照权利要求1所述的一种保温高效吸光太阳能集热装置，其特征是，所述集热器由集热器壳体(9)、集热器内胆(10)构成，集热器壳体(9)与集热器内胆(10)之间形成绝热真空腔(7)，绝热真空腔(7)设有绝热材料(8)，集热器内胆(10)内装有集热介质(6)，集热器内胆(10)连通介质输入保温管(12)和介质输出保温管(13)，集热器的顶部设有真空内腔集热保温盖(11)，底部设有集热器受光面(5)。
4、按照权利要求1所述的一种保温高效吸光太阳能集热装置，其特征是，所述介质万向输送节，包括半球形介质万向输送节下体(19)，其内活动安置有球形介质万向输送节上体(17)，两者为紧密的动配合连接，在球形介质万向输送节上体(17)内设有变向输出槽(28)，在半球形介质万向输送节下体(19)内设有变向输入槽(29)，介质输入保温管(12)和介质输出保温管(13)分别与球形介质万向输送节上体(17)固定连接，其中介质输入保温管(12)与变向输出槽(28)连通，介质输出保温管(13)与变向输入槽(29)连通，在半球形介质万向输送节下体(19)上对应变向输出槽(28)连接有介质输出管(20)，对应变向输入槽(29)连接有介质输入管(18)，球形介质万向输送节上体(17)通过支架与聚光反射器(30)固定连接。
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