CN101691957B - 密封式聚光集热器组的波折排列玻璃外罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封式聚光集热器组的波折排列玻璃外罩，包括基础底架(18)、用专用型材制作的结构顶架(12)和上面所铺装的长形玻璃(70)。结构顶架(12)由两侧的承重龙骨(21)、中间龙骨(40)和把两承重龙骨与中间龙骨连接起来的四个前、后封边条(46)构成，长形玻璃(70)则随结构顶架波折重复排列。在本发明的这种玻璃外罩内不仅能安装尺寸较大的聚光集热器组，也适合在建筑屋顶进行大面积的铺设。同时，因玻璃罩的波折排列方式，也可相应延长聚光集热器的全天接收阳光时间，从而可更多的获得太阳能。

Description

密封式聚光集热器组的波折排列玻璃外罩

所属领域  本发明涉及一种太阳能集热器的玻璃外罩，尤其是密封式聚光集热器组的波折排列玻璃外罩。

背景技术  一般平板集热器的玻璃外罩是由一整块玻璃和四周及底部用隔热板围起来的箱体结构，由多个这种集热器排列起来也可构成一个集热器组。但由于这种集热器通常较薄，难以安装大尺寸的槽形反光镜式集热器。同时，由于集热器的玻璃采用平铺方式排列，集热器有效利用阳光的角度只有120度左右，即上午有60度范围的照射角、下午也有60度的照射角，超过60度角后玻璃会把大部分阳光反射到天空。

发明目的  本发明的目的是提供一种密封式聚光集热器组的波折排列玻璃外罩，不仅能安装大尺寸的聚光集热器组，而且让集热器组的阳光利用角度相应增大。

为实现上述目的，本发明的密封式聚光集热器组的波折排列玻璃外罩包括基础底架、由专用型材制作的结构顶架和上面所铺装的长形玻璃，所述的聚光集热器横向等距排列在玻璃外罩内，支撑各集热器的两个轴承座分别通过轴座支柱与基础底架相连，每个聚光集热器上面的结构顶架独自成为一个结构单元，每个结构单元包括与相邻结构单元共用的左右两根承重龙骨、两承重龙骨之间的中间龙骨和把两承重龙骨与中间龙骨连接起来的四个前后封边条，中间龙骨被两侧的封边条顶起一定的高度，使其上所装的两块长形玻璃形成中间高、两侧低的人字型结构，并且呈钝角，上述两块长形玻璃沿重复排列的结构顶架也重复安装排列，整个玻璃外罩分别经各承重龙骨的前后端被其下的前后横梁上的相应支撑座所支撑，前、后横梁则通过各支撑座位置下面的承重支柱与基础底架相连，或者把前、后横梁安装在容纳聚光集热器组的相应凹坑边缘上。

构成结构顶架的各部件结构如下：承重龙骨两侧具有与长形玻璃倾角相同的上倾玻璃槽，两玻璃槽之间形成有中间长通孔，长通孔两端带有螺纹，在两玻璃槽之间还向下形成有能被容易卡住的燕尾卡带或也带长通孔的圆形卡带；在两承重龙骨之间的中间龙骨两侧具有与长形玻璃倾角相同的下倾玻璃槽，两玻璃槽之间也形成有中间长通孔，长通孔两端带有螺纹；把两侧承重龙骨与中间龙骨边接起来的前后封边条具有向内开口的侧玻璃槽，同时该封边条还具有向下开口的档板槽，安装时，为让各封边条与中间龙骨和两侧承重龙骨的各外端相搭接，封边条的侧玻璃槽上的上、下两边外侧被相应磨平、形成与中间龙骨外端相搭接的上连接面和与承重龙骨外端相搭接的下连接面；在中间龙骨的端部与两侧封边条的上连接面搭在一起形成上连接处后，在该处装有上压盖，该压盖具有上盖面和向下的侧盖面，在侧盖面的内侧设有左、右侧卡柱，在两侧封边条的外边端部设有让两侧卡柱插入、使两侧封边条上端连起来的孔，当穿过上压盖和两封边条之间各孔的螺栓扭入中间龙骨上的螺纹孔后，便通过上压盖把中间龙骨和两侧的封边条上端连成一体；在承重龙骨的端部与两侧封连条的下连接面搭在一起形成下连接处后，在该处设有下压盖，该压盖具有上盖面和向下的侧盖面，在侧盖面的内侧设有左、右卡柱。在两侧封边条的外边另一端部相应设有让两侧卡柱插入、使两侧封边条下端连起来的孔，当穿过下压盖和两封边条之间各孔的螺栓扭入承重龙骨上的螺纹孔后，便通过下压盖把承重龙骨和两侧封边条的下端连成一体。支撑承重龙骨的支撑座具有与下面横梁相边的底座和其上的左右夹板，两夹板内侧具有与承重龙骨下部所形成的圆形卡带或燕尾卡带相吻合的形状，两左右夹板上还设有让紧固螺栓穿过的孔。

为了让玻璃外罩能与建筑屋顶很好的相互搭接，在前后横梁的外侧设有搭接条，从屋顶面伸过来的遮挡板搭在搭接条上，所设的三角侧板上侧插进封边条的挡板槽下侧则遮盖在遮挡板的上折边上。

在尺寸更大的玻璃外罩中，在两相对的封边条之间设有一或一个以上的中间条，该中间条两端具有可插入承重龙骨上倾玻璃槽和中间龙骨下倾玻璃槽的方插头，中间条的两侧具有可与上述两玻璃槽对齐的相同侧玻璃槽。

为了加强结构架强度，在各相对的两承重支柱之间分别设有悬梁，悬梁底部的高度略高于各集热器利用安装车更换槽形反光镜架时所需的最低高度，在承重龙骨与悬梁之间设一个或一个以上支柱。

在采用安装车更换槽形反光镜时，在玻璃外罩的基础底架上设有安装车所需的轨道。在玻璃外罩的左或右侧，还要设有可让安装车进入的出入口，在取出安装车后，用密封盖把该口封闭。

为方便真空吸热管的安装，当玻璃外罩面对太阳前低后高倾斜布置时，搭在后横梁搭接条上的遮挡板被制成作业平台，在该作业平台上分别设有安装各真空吸热管时让真空吸热管和其上固定盘穿过的带密封盖的安装口。

另外，在作业平台的外侧设有围栏，该围栏的长管通过条板与下面的竖杆相连，在长管上装有能来回滑动的利用其内口套在长管上的安全带系留件。

本发明的密封式聚光集热器组的波折排列玻璃外罩由于采用了结构合理的专用型材制作结构顶架，不仅能在其内安装尺寸较大的聚光集热器组，还特别适合在建筑屋顶进行大面积铺装，也能与建筑屋顶的顶层板材相互搭接，从而保证了玻璃外罩的防雨密封性能。由于把玻璃外罩的玻璃按一定的角度波折连续铺设，让集热器组的阳光利用角度相应增大，与平板集热器相比，可让玻璃下的聚光集热器在上午提前一定的时间接收阳光，在下午相应向后延长一定的阳光接收时间。

附图说明  下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明密封式聚光集热器的波折排列玻璃外罩具体实施方式的剖视图。

图2是沿图1中A-A线的剖视图。

图3是封边条的放大剖视图。

图4是采用燕尾卡带的承重龙骨和相应中间条的结构立体图。

图5是玻璃外罩所需的中间龙骨、承重龙骨、封边条、上压盖、下压盖和支撑座各构件的组合立体图。

图6是带作业平台的倾斜布置的玻璃外罩剖视图。

图7是沿图6中B-B线的剖视图。

具体实施方式  图1和图2所示为密封式聚光集热器组的波折排列玻璃外罩1的结构剖视图，包括基础底架18、用专用型材制作的结构顶架12和上面所铺装的长形玻璃70。安装在玻璃外罩1下面的聚光集热器3横向等距排列，各集热器分别安装在各自的前、后轴承座9上，前后轴承座则分别通过下面的轴座支柱10与基础底架18相连。聚光集热器3由上部的条形透镜6、中心位置的真空吸热管8和下部带有槽形反光镜4的弧形转架5构成，由于聚光集热器3的槽形反光镜4开口尺寸较大，在每个集热器上面的结构顶架12上面装有两块长形玻璃70，并由此构成一个结构单元。构成每个结构单元的部件包括与相邻结构单元共用的左右两根承重龙骨21、两承重龙骨之间的中间龙骨40和把两承重龙骨与中间龙骨连接起来的四个前、后封边条46。中间龙骨40被两侧封边条46顶起一定的高度，也让上面所装的两块长形玻璃70形成中间高、两侧低的人字型结构，其角度在钝角范围内。由于各集热器上面的两块长形玻璃70是沿重复排列的结构顶架12也重复排列安装，从而构成密封式聚光集热器组的顶部连续波折形玻璃外罩，很适合在建筑屋顶大面积铺装，以获得更多的太阳能。在图1中，整个玻璃外罩1是分别经各承重龙骨21的前后端被其下的前、后横梁13上的相应支撑座65支撑，而前后横梁则通过各支撑座位置下面的承重支柱15与基础底架18相连，形成一个独立的结构框架。如果在建筑屋顶等上面已设好容纳聚光集热器组的相应凹坑，也可把支撑玻璃罩的前、后横梁13直接安装固定在凹坑的边缘上。

在装有平板玻璃的集热器中，一般阳光与玻璃的入射角不超过60度(全天为120度)，超过60度角后，因大部分阳光被反射到天空，便会让集热器的效率大幅度降低。而在图1中，玻璃罩上的两块长形玻璃随结构架呈钝角安装后，不仅改善了长形玻璃的受力状态，而且左侧长形玻璃因更偏向上午的太阳，从而让集热器能更早的接收太阳能量，右侧的长形玻璃更偏向下午的太阳，让集热器能相应延长下午接收太阳能量的时间。虽然图1中集热器上的左右侧玻璃与上、下午的阳光入射角最大可达到83度，但因阳光受前一个拱起的玻璃罩遮挡，能照射到集热器上的阳光便会相应减少，因此，有效的全天阳光入射角度应该在集热器上的两块长形玻璃夹角范围内。图1中集热器上的左右两玻璃夹角为134度，即阳光在上午及下午的入射角都可达到67度。由于集热器上的两块长形玻璃角度不同，一块玻璃处于阳光有利入射角时，另一块玻璃自然会处于不利角度状态，但由于延长了全天有效的阳光照射角度，还是多吸收了太阳的能量。

为了适应实际中大批量铺装这种密封式集热器组的玻璃外罩，图1和图2中所述的中间龙骨、承重龙骨和封边条等都是采用铝合金专用型材制成，这些部件更详细结构及外形如图3、图4和图5所示。承重龙骨21两侧具有与长形玻璃78倾角相同的上倾玻璃槽22(参看图4和图5)，两玻璃槽22之间形成有中间长通孔26，长通孔两端带有螺纹，形成连接各部件所用的螺纹孔。在两玻璃槽22之间还向下形成有能被容易卡住的燕尾卡带29(参看图4)，或者形成有也带长通孔28的圆形卡带27。中间龙骨40设在两承重龙骨之间，其两侧具有与长形玻璃70倾角相同的下倾玻璃槽41，两玻璃槽之间也形成有中间长通孔44，长通孔两端也带有螺纹以形成螺纹孔。把两侧承重龙骨与中间龙骨连接起来的前、后封边条46的截面形状如图3所示，其上设有向内开口的侧玻璃槽47，同时该封边条还具有向下开口的挡板槽51。安装时，为让各封边条与中间龙骨和两侧承重龙骨的各外端相搭接，封边条上的侧玻璃槽47的上、下两边48、49外侧被相应磨平，形成与中间龙骨外端相搭接的上连面53和与承重龙骨外端相搭接的下连接面55(参看图5)。

在把中间龙骨40的端部与两侧封边条46的上连接面53搭在一起形成上连接处后，在该处装有上压盖58，该压盖具有上盖面59和向下的侧盖面60，在侧盖面的内侧设有左、右卡柱61，相应的在两侧封边条46的外边52端部设有让两侧卡柱61插入、并使两侧封边条上端连起来的孔。当穿过上压盖48和两封边条46之间各孔的螺栓64扭入中间龙骨两端的螺纹孔之后，便通过上压盖58把中间龙骨40和两侧封边条46上端连成一体。

在把承重龙骨21的端部与两侧封边条46的下连接面55搭在一起，形成连接处后，在该处装有下压盖32，该压盖具有上盖面33和向下的侧盖面34，在侧盖面34的内侧设有左、右卡柱35，为增加强度，每侧设了两个卡柱。相应地，在两侧封边条46的外边52另一端部设有让两侧卡柱35插入，并使两侧封边条46下端连起来的孔，当穿过下压盖32和两封边条46之间各孔的螺栓39扭入承重龙骨两端的螺纹孔之后，便可通过下压盖32把承重龙骨21和两侧的封边条46下端连成一体。

从图1可见，集热器的玻璃外罩重量是由承重龙骨21、其下面的支撑座65、横梁13和相连的承重支柱15支撑，由各支撑座65把承重龙骨的两端与前、后横梁13连接起来。支撑座65具有与下面横梁13相连的底座66和其上的左、右夹板67，两夹板内侧具有与承重龙骨下部所形成的燕尾卡带29或圆形卡带27相吻合的形状，两左右夹板上还设有让紧固螺栓穿过的孔68。

由于集热器和其上面的玻璃罩大多设置在建筑的屋顶上面，需要与屋顶进行防雨和密封层的搭接。为此，在前、后横梁13的外侧设有搭接条14，从屋顶面伸过来的带有上拆边76的遮挡板75压在搭接条14上，而所设的三角侧板78的上侧则插进封边条46的挡板槽51，下侧便盖在遮挡板75的上折边76上。图中只是说明了玻璃外罩侧面结构与建筑屋顶的防雨及密封方式，实际中还要进行涂胶、加密封垫及用相应的紧固件进行固定连接等。

由于受玻璃长度的限制，在制成大尺寸的承重龙骨和中间龙骨时，就需要在两相对的封边条46之间设置一或一个以上的中间条80(参看图4)，该中间条两端具有可插入承重龙骨上倾玻璃槽22和中间龙骨下倾玻璃槽41的方插头81，中间条的两侧具有可与上述两玻璃槽22、41相对齐的玻璃槽82。

把聚光集热器安装在玻璃罩下面后，一方面因为集热器的槽形反光镜4和相应的弧形转架5等不受风力影响可以制作得特别轻便，另一方面由于槽形反光镜在经过1年多之后反光性能会有所下降，需定期进行更换。对槽形反光镜的更换有两种方式，在把集热器制成较大尺寸时，比如让槽形反光镜的开口尺寸达到1.5米以上，就可以让人进入玻璃罩内，并在使集热器上的槽形反光镜停在某一适合角度后进行更换。如集热器的槽形反光镜开口尺寸较小，但在把集热器组安置在平顶屋面时，由于要把集热器对准太阳方向，会让集热器的下面留下很大的角形空间，也可以让人进入玻璃罩内更换槽形反光镜。在把聚光集热器组安置在倾斜屋面、并且集热器上的槽形反光镜开口尺寸较小时(比如0.8米)，人就无法进入玻璃罩内进行槽形反光镜的更换了，这时更换玻璃罩内的槽形反光镜是用专门的安装车进行更换操作的。为让安装车可从各集热器的下面通过，就不能在承重龙骨中间安装直接与基础底架18相连的支柱。为增加承重龙骨的强度，如图2所示，在各相对的两承重支柱15之间分别设有悬梁72，该悬梁底部的高度略高于各集热器利用安装车更换槽形反光镜时所需的最低高度。在承重龙骨21与悬梁72之间设有一个(或一个以上)支柱73。采用安装车更换玻璃罩内的槽式反光镜后，还需在玻璃罩内的基础底架18上安装所需的专用轨道19(参看图2)。另外，还要在玻璃外罩的左或右侧设有可让安装车进入的出入口，并且在取出安装车后，还要用密封盖把该出入口封闭。

实际中，为有利于太阳能的吸收，如图6所示，玻璃外罩1被布置成面对太阳的前低后高倾斜状态，由于需定期对玻璃外罩进行清洁，搭在后横梁搭接条14上的遮挡板75被制成了作业平台84，同时，为了增加作业平台上清洁工人的安全，在作业平台的外侧还设有围栏87，该围栏的长管88通过条板89与下面的竖杆90相连，这样设计是为了能在长管88上装上可来回滑动的利用其内口套在长管上的安全带系留件91，当清洁工人把安全带与安全带系留件91的连接孔92相连后，就会防止跌向玻璃外罩。

在这种密封式聚光集热器组中，由于基本上不再拆卸玻璃外罩，为了能更换损坏的真空吸热管8，在作业平台84上分别设有安装各真空吸热管时让真空吸热管和其上固定盘11穿过的安装口85，该安装口平时用密封盖86盖紧。把真空吸热管8在玻璃外罩的上侧进行拆装后，真空吸热管的进、出管98、95也都设在了这一侧，以便通过各自的接头93、96及连接管与下面的总进、出管94、97相连通。另外，为能通过长形的安装口85旋拧进、出管的接头93、96，真空吸热管8的进、出管98、95如图7所示也左右设置。

Claims (10)

1.一种密封式聚光集热器组的波折排列玻璃外罩，包括基础底架(8)、由专用型材制作的结构顶架(12)和上面所铺装的长形玻璃(70)，聚光集热器(3)横向等距排列在玻璃外罩内，支撑各集热器的两个轴承座(9)分别通过轴座支柱(10)与基础底架(18)相连，其特征在于：每个聚光集热器(3)上面的结构顶架(12)独自成为一个结构单元，每个结构单元包括与相邻结构单元共用的左右两根承重龙骨(21)、两承重龙骨之间的中间龙骨(40)和把两承重龙骨与中间龙骨连接起来的四个前后封边条(46)，中间龙骨(40)被两侧的前后封边条(46)顶起一定的高度，使其上所装的两块长形玻璃(70)形成中间高、两侧低的人字型结构，并且呈钝角，上述两块长形玻璃(70)沿重复排列的结构顶架(12)也重复安装排列，整个玻璃外罩分别经各承重龙骨(21)的前后端被其下的前后横梁(13)上的相应支撑座(65)所支撑，前后横梁(13)则通过各支撑座(65)位置下面的承重支柱(15)与基础底架(18)相连，或者把前后横梁(13)安装在容纳聚光集热器组的相应凹坑边缘上。

2.根据权利要求1所述的玻璃外罩，其特征在于：承重龙骨(21)两侧具有与长形玻璃(70)倾角相同的上倾玻璃槽(22)，两所述上述玻璃槽(22)之间形成有中间长通孔(26)，中间长通孔两端带有螺纹，在两所述上倾玻璃槽之间还向下形成有能被容易卡住的燕尾卡带(29)或也带长通孔(28)的圆形卡带(27)；在两承重龙骨(21)之间的中间龙骨(40)两侧具有与长形玻璃(70)倾角相同的下倾玻璃槽(41)，两所述下倾玻璃槽(41)之间也形成有中间长通孔(44)，中间长通孔两端带有螺纹；把两侧承重龙骨与中间龙骨连接起来的前后封边条(46)具有向内开口的侧玻璃槽(47)，同时前后封边条还具有向下开口的档板槽(51)，安装时，为让各前后封边条与中间龙骨和两侧承重龙骨的各外端相搭接，前后封边条的侧玻璃槽(47)上的上、下两边(48、49)外侧被相应磨平、形成与中间龙骨外端相搭接的上连接面(53)和与承重龙骨外端相搭接的下连接面(55)；在中间龙骨(40)的端部与两侧的前后封边条的上连接面(53)搭在一起形成上连接处后，在该处装有上压盖(58)，该上压盖具有上盖面(59)和向下的侧盖面(60)，在侧盖面(60)的内侧设有左、右侧卡柱(61)，在两侧封边条(46)的外边(52)端部设有让两侧卡柱(61)插入、使两侧的前后封边条上端连起来的孔，当穿过上压盖(58)和两前后封边条(46)之间各孔的螺栓(64)扭入中间龙骨上的中间长通孔后，便通过上压盖把中间龙骨(40)和两侧的前后封边条(46)上端连成一体；在承重龙骨(21)的端部与两侧的前后封边条(46)的下连接面(55)搭在一起形成下连接处后，在该处设有下压盖(32)，该下压盖具有上盖面(33)和向下的侧盖面(34)，在侧盖面(34)的内侧设有左、右卡柱(35)，在两侧的前后封边条(46)的外边(52)另一端部相应设有让两侧卡柱(35)插入、使两侧的前后封边条下端连起来的孔，当穿过下压盖(32)和两侧的前后封边条(46)之间各孔的螺栓(39)扭入承重龙骨上的中间长通孔后，便通过下压盖把承重龙骨(21)和两侧的前后封边条(46)的下端连成一体。

3.根据权利要求2所述的玻璃外罩，其特征在于：支撑承重龙骨(21)的支撑座(65)具有与下面横梁相连的底座(66)和底座(66)上的左右夹板(67)，两左右夹板内侧具有与承重龙骨下部所形成的圆形卡带(27)或燕尾卡带(29)相吻合的形状，两左右夹板上还设有让紧固螺栓穿过的孔(68)。

4.根据权利要求2所述的玻璃外罩，其特征在于：在前后横梁(13)的外侧设有搭接条(14)，从屋顶面伸过来的遮挡板(75)搭在搭接条(14)上，所设的三角侧板(78)上侧插进前后封边条(46)的挡板槽(51)下侧则遮盖在遮挡板(75)的上折边(76)上。

5.根据权利要求2、3或4所述的玻璃外罩，其特征在于：在两相对的前后封边条(46)之间设有一个以上的中间条(80)，该中间条两端具有能够插入承重龙骨上倾玻璃槽(22)和中间龙骨下倾玻璃槽(41)的方插头(81)，中间条的两侧具有与上述两玻璃槽(22、41)对齐的相同侧玻璃槽(82)。

6.根据权利要求2、3或4所述的玻璃外罩，其特征在于：在各相对的两承重支柱(15)之间分别设有悬梁(72)，悬梁底部的高度略高于各集热器利用安装车更换槽形反光镜架时所需的最低高度，在承重龙骨(21)与悬梁(72)之间设一个以上支柱(73)。

7.根据权利要求6所述的玻璃外罩，其特征在于：在玻璃外罩的基础底架(18)上设有安装车所需的轨道(19)。

8.根据权利要求7所述的玻璃外罩，其特征在于：在玻璃外罩的左或右侧，设有能够让安装车进入的出入口，在取出安装车后，用密封盖把该口封闭。

9.根据权利要求2、3或4所述的玻璃外罩，其特征在于：当玻璃外罩面对太阳前低后高倾斜布置时，搭在后横梁搭接条(14)上的遮挡板(75)被制成作业平台(84)，在该作业平台上分别设有安装各真空吸热管(8)时让真空吸热管和其上固定盘(11)穿过的带密封盖(86)的安装口(85)。

10.根据权利要求9所述的玻璃外罩，其特征在于：在作业平台(84)的外侧设有围栏(87)，该围栏的长管(88)通过条板(89)与下面的竖杆(90)相连，在长管(88)上装有能来回滑动的利用其内口套在长管(88)上的安全带系留件(91)。