CN101776330A - 一种新型太阳能聚光集热方法及系统 - Google Patents

一种新型太阳能聚光集热方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型太阳能聚光集热方法，包括反光装置、支撑控制装置及一集热装置，所述反光装置由数个反光镜面板组成，其包括如下步骤：设置所述集热装置和支撑控制装置；将所述反光镜面板以反射面向上的方式分别设置在该支撑控制装置上；预设所述支撑控制装置的角度；预设所述支撑控制装置转动的时间间隔。上述新型太阳能聚光集热方法，步骤简单，容易操作，本发明还提供了上述方法所采用的系统，将集热板和反光镜面群分离，共用一个集热板，大大降低了设备成本费用，而且热量高度集中，集热板温度可达300℃以上，并可降低反射镜和集热板离地面的高度，简化金属支架及附属设备的结构；反光镜面板材料来源广泛，成本低廉。

Description

一种新型太阳能聚光集热方法及系统
技术领域
本发明属于太阳能集热技术领域，具体是涉及一种新型太阳能聚光集热方法及系统。
背景技术
太阳表面约为6000摄氏度的辐射能量，向宇宙空间辐射，其中约为20亿分之一辐射到地球上，辐射能量每年约5.5×1024焦耳。人类每年所消耗的能量，换算为石油约为50亿吨。从太阳到达地球的辐射能量是人类消耗总能量的2万多倍，即人类每年消耗的能量约为太阳到地球20分钟的辐射能量，人类每天消耗的能量，只要太阳到地球3秒钟的辐射能量就够了。如此巨大的太阳辐射能量，是人类取之不尽，无需开采，更无污染的理想能源。人类利用太阳能，主要在于解决：(1)时刻跟踪太阳的跟踪装置；(2)使太阳光聚焦，从而获得高温的集热装置；(3)传热、蓄热或能量转换装置。
现有的利用太阳能聚光集热装置主要是采用常规的碟式聚热系统、塔式聚热系统、槽式线聚焦系统来吸收太阳热能，其结构复杂；而且其采用的反光镜材质特殊，制造工序复杂，成本较高；金属固定架或支撑支架等相关的附属设备结构复杂，而且驱动装置很多，成本昂贵，难以广泛应用。
发明内容
针对现有的太阳能聚光集热方法及系统存在的缺点，本发明提供了一种步骤简单，容易操作的新型太阳能聚光集热方法。
本发明还提供了一种结构新颖、聚热效率高、成本低廉、可靠实用的新型太阳能聚光集热系统。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种新型太阳能聚光集热方法，包括反光装置、支撑控制装置及一集热装置，所述反光装置由数个反光镜面板组成，所述集热装置固定设置在托架上，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)将所述集热装置固定设置在阳光充裕的地方；
(2)将所述支撑控制装置固定设置在以所述集热装置为轴心的下方的两边位置；
(3)制备所述反光镜面板：取普通平面玻璃，在其表面镀反射膜和粘贴抗压黏膜，制成反光镜面板；
(4)将所述反光镜面板以反射面向上的方式分别设置在该支撑控制装置上；
(5)预设所述支撑控制装置的角度使所有的反光镜面板的阳光反射到所述集热装置上；
(6)预设所述支撑控制装置转动的时间间隔，根据阳光照射时间和角度设定支撑控制装置每次的旋转角度。
作为改进，所述支撑控制装置包括支撑架，该支撑架包括数个架体，所述架体上分别固定设置有所述反光镜面板，其步骤包括：
(1)在所述集热装置轴线的正下方的两边分别设置所述架体；
(2)将所述架体设置在同一水平面上，并排列成行，所述支撑架包括数行；
(3)根据反光镜面板与所述集热装置之间的距离、角度和太阳的位置调整所述架体，紧靠所述集热装置的反光镜面板的倾角最小，随着与所述集热装置距离的增大，所述反光镜面板的倾角逐渐增加。
所述支撑控制装置还包括基架、传动机构和一伺服电机控制装置，所述支撑架还包括支脚，所述架体通过转轴设置在所述支脚上，所述伺服电机控制装置通过传动机构连接各架体的转轴，根据集热板的位置、反光镜面板与集热板之间的距离角度、旋转频率和光照时间来设定反光镜面板每次的旋转角度。
作为进一步的改进，所述集热装置为集热板，所述集热板为平板状，其由数条高温真空集热管横向和竖向交叉排列组成，所述集热板水平固定放置在所述托架上。
上述新型太阳能聚光集热方法所采用的新型太阳能聚光集热系统，其包括一反光装置、一集热装置及一支撑控制装置，所述反光装置设置在该支撑控制装置上，其特征在于，所述反光装置由数个依次排列、向上部反光的反光镜面板组成，在该支架装置的中部，离开反光镜面板一定距离的位置处设有一托架，该托架上设置有所述集热装置，所述集热装置为集热板，所述集热板为平板状，其是由数条真空集热管组成，所述集热板水平固定放置。
作为对上述技术方案的改进，所述支撑控制装置包括支撑架，该支撑架包括数个支撑架体，所述架体均处于同一水平面上，所述架体上分别固定设置有所述反光镜面板，数个所述架体排列成行，所述支撑架包括数行，并分布在所述集热装置轴线下方的两边，随着所述反光镜面板与集热板间距离的增大，所述反光镜面板的倾角逐渐增大。
所述支撑控制装置还包括基架、传动机构和伺服电机控制装置，所述支撑架还包括支脚，所述架体通过转轴设置在所述支脚上，该支脚固定设置在所述基架上，传动机构连接所述各架体的转轴和伺服电机控制装置，所述伺服电机控制装置通过传动机构驱动架体转动，架体带动反光镜面板转动。
作为改进，所述传动机构为一传动链条，所述传动链条连接各架体31的转轴和伺服电机控制装置。
所述真空集热管包括若干段吸热管，所述两吸热管之间通过管道头尾相接，所述管道外部包覆有绝热材料，所述吸热管包括内部的金属管和外部的玻璃管，所述金属管套在所述玻璃管内，所述金属管的外表面和玻璃管的内表面之间留有空隙，该空隙为真空状态；所述太阳能聚光集热系统还包括若干双向导热管，其一端分别密封固定连接在所述的横向或竖向的真空集热管的末端，其另一端分别连接用热容器。
所述反光镜面板是利用形状规则的平面玻璃进行表面镀反射膜和粘贴抗压黏膜制成的反射镜。
本发明的有益效果为：本发明提供的新型太阳能聚光集热方法，其步骤简单，操作简便，而且所用材料便宜易得，特别是反光镜面板采用普通玻璃制备而成，大大降低了制作工序和成本；本发明还提供了一种新型太阳能聚光集热系统，将集热板和反光镜面群分离，并共用一个集热板，大大降低了设备成本费用，而且将热量高度集中，使集热板达到300℃以上，并且可以降低反射镜和集热板离地面的高度，简化金属支架等附属设备的结构；系统上的反光镜面板材料来源广泛，成本低廉；支撑架结构简单，使用一个伺服电机控制装置，即可通过传动链条可实现所有的反光镜面板的一维定时或定角度转动，避免使用多个电动机分别传动及控制方位，节约了硬件设备。
为能更清楚说明本方案的技术特点，下面通过附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1为实施例的整体结构示意图；
图2为图1中集热板的结构示意图；
图3为图1中A部分的放大结构示意图。
具体实施方式
一种新型太阳能聚光集热方法，包括反光装置、一集热装置及支撑控制装置，所述反光装置由数个反光镜面板2组成，所述支撑控制装置包括支撑架3、传动机构和伺服电机控制装置5，该支撑架3包括数个架体31，所述架体31上分别固定设置有所述反光镜面板2，所述支撑架3还包括支脚32，所述架体31通过转轴设置在所述支脚32上，所述伺服电机控制装置5通过传动机构4连接各架体31的转轴，所述集热装置为集热板1，所述集热板1为平板状，其由数条真空集热管11组成，所述集热板1水平固定放置在所述托架8上。其包括如下步骤：
(1)将所述所述托架8连同集热板1固定设置在阳光充裕的地方；
(2)在所述集热板1轴线的正下方的两边分别设置所述架体31；
(3)将所述架体31设置在同一水平面上，并排列成行，所述支撑架3包括数行；
(4)制备所述反光镜面板2：取普通平面玻璃，在其表面镀反射膜和粘贴抗压黏膜，制成反光镜面板2。
(5)将所述反光镜面板2以反射面向上的方式分别设置在该支撑控制装置的架体31上；
(6)预设所述架体3的角度：根据反光镜面板2与所述集热板1之间的距离、角度和太阳的位置调整所述架体31，紧靠所述集热板1的反光镜面板2的倾角最小，随着与所述集热板1距离的增大，所述反光镜面板2的倾角逐渐增加，当太阳升起时，确保所有的反光镜面板2的阳光反射到所述集热板1上；
(7)预设所述支撑控制装置转动的时间间隔，根据集热板的位置、反光镜面板2与集热板之间的距离角度、旋转频率和光照时间来设定反光镜面板2每次的旋转角度。
上述集热板1为平板状，其由数条真空集热管11横向和竖向交叉排列组成，所述集热板1水平固定放置在所述托架8上。
参照图1至图3，上述新型太阳能聚光集热方法所用的新型太阳能聚光集热系统，包括反光装置、集热装置和和支撑控制装置，所述反光装置包括数个反光镜面板2，所述集热装置为集热板1。
支撑控制装置包括支撑架3、基架7、传动机构和一伺服电机控制装置5，在本实施例中，传动机构为传动链条4，支撑架3包括处于同一平面上的合理布局的数个架体31和支撑该架体31的支脚32，在本实施例中，架体31排列成行，支撑架3包括数行，并分布在集热板1轴线下方的两边。架体31通过转轴设置在所述支脚32上，支脚32固定设置在基架7上，传动链条4依次连接各个架体31上的转轴和伺服电机控制装置5，由伺服电机控制装置5通过传动链条4驱动各架体31在一定角度内转动，进而驱动各反光镜面板2在一定角度内转动。
反光镜面板2是利用形状规则的普通平面玻璃进行表面镀反射膜和粘贴抗压黏膜制成的反射镜，反光镜面板2分别设置在各架体31上的对应位置处，形成反光镜面群，各反光镜面板2可随着架体31的转动而转动，在使用之前要事先调整好各反光镜面板2的反射角度。
集热板1为平板状，其是由若干条真空集热管11横向和竖向交叉排列而成，此种层状结构可以实现分级热利用，例如，60℃以下为洗澡水，100℃为蒸煮系统，150℃可发电，200℃以上可烘烤。所述真空集热管11为高温真空集热管，其表面覆有选择性吸收太阳能的复合膜，集热板1通过托架8水平固定设置在反光镜面群的上方中间位置，调整数个架体31的位置和反光角度，确保反光镜面群中所有反光镜面板2的反射光集聚在唯一一个集热板1的面上，参照图1中的光线进入方向和反射方向。真空集热管11由若干段吸热管111相互连接而成，吸热管111包括内部的金属管和外部的玻璃管，金属管套在玻璃管内，金属管的外表面和玻璃管的内表面之间留有空隙，该空隙为真空状态，吸热管111两两之间通过管道头尾相接，该管道外部包覆有绝热材料，防止真空集热管11内的被加热的导热介质或水的热量向外散发。双向导热管6有若干条，其一端分别密封固定连接在横向或竖向的真空集热管11的末端，其另一端连接用热容器(图中未标出)。导热介质或水由真空集热管11一端流入，经过金属管，被加热成蒸汽，然后经过双向导热管6导出到用热容器中。
首先根据太阳的位置，将每行所述架体31调节到适当的角度，具体为，随着与集热板1距离的增大，反光镜面板2与地平面的夹角逐渐增大，以使反光镜面板2的反射光照射到集热板1上。
随时段和季节变化，日照光线照射角度会发生偏转，伺服电机控制装置5可以按照实际日照方向，通过整个传动链条4，定时或定角度的驱动各连动的反光镜面板2转动，以使各反光镜面板2根据所处位置的不同而转动不同的角度，使其处于恰当的接收阳光的角度上，使反射光全部集聚到集热板面1上，实现全天自动跟踪太阳光射角度。根据季节或地区的不同，可通过内部的程序控制适当调整伺服电机控制装置5的转动频率和转动角度。
上述新型太阳能聚光集热系统的工作原理为：由若干个反光镜面板2组成的反光镜面群从不同位置和角度接受到太阳光照射，再将反射光实时反射到集热板面1上，而集热板1持续高效的受光聚热后，由热传导效率高的导热介质通过双向导热管6循环往复传导给用热容器内，反光镜面群在各个受光条件良好的位置上进行全天反光运作。
上述太阳能聚光集热系统可将集热板1加热到300～500℃，从而使集热板1内的导热介质或水迅速转化为蒸气。
本发明并不限于上述实施方式，凡是能实现本发明目的，采用和本发明相似手段的任何变形实施方式，均在本发明的限制范围之内。

Claims (10)

1.一种新型太阳能聚光集热方法，包括反光装置、支撑控制装置及一集热装置，所述反光装置由数个反光镜面板组成，所述集热装置固定设置在托架上，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)将所述集热装置固定设置在阳光充裕的地方；
(2)将所述支撑控制装置固定设置在以所述集热装置为轴心的下方的两边位置；
(3)制备所述反光镜面板：取普通平面玻璃，在其表面镀反射膜和粘贴抗压黏膜，制成反光镜面板；
(4)将所述反光镜面板以反射面向上的方式分别设置在该支撑控制装置上；
(5)预设所述支撑控制装置的角度，使各反光镜面板将阳光反射到所述集热装置上；
(6)预设所述支撑控制装置转动的时间间隔，根据阳光照射时间和角度设定支撑控制装置每次的旋转角度。
2.根据权利要求1所述的新型太阳能聚光集热方法，其特征在于，所述支撑控制装置包括支撑架，该支撑架包括数个架体，所述架体上分别固定设置有所述反光镜面板，其步骤包括：
(1)在所述集热装置轴线的正下方的两边分别设置所述架体；
(2)将所述架体设置在同一水平面上，并排列成行，所述支撑架包括数行；
(3)根据反光镜面板与所述集热装置之间的距离、角度和太阳的位置调整所述架体，紧靠所述集热装置的反光镜面板的倾角最小，随着与所述集热装置距离的增大，所述反光镜面板的倾角逐渐增加。
3.根据权利要求1所述的新型太阳能聚光集热方法，其特征在于，所述支撑控制装置还包括基架、传动机构和一伺服电机控制装置，所述支撑架还包括支脚，所述架体通过转轴设置在所述支脚上，所述伺服电机控制装置通过传动机构连接各架体的转轴，根据集热板的位置、反光镜面板与集热板之间的距离角度、旋转频率和光照时间来设定反光镜面板每次的旋转角度。
4.根据权利要求1所述的新型太阳能聚光集热方法，其特征在于，所述集热装置为集热板，所述集热板为平板状，其由数条高温真空集热管横向和竖向交叉排列组成，所述集热板水平固定放置在所述托架上。
5.一种采用权利要求1所述的新型太阳能聚光集热方法所用的新型太阳能聚光集热系统，其包括一反光装置、一集热装置及一支撑控制装置，所述反光装置设置在该支撑控制装置上，其特征在于，所述反光装置由数个依次排列、向上部反光的反光镜面板组成，在该支架装置的中部，离开反光镜面板一定距离的位置处设有一托架，该托架上设置有所述集热装置，所述集热装置为集热板，所述集热板为平板状，其是由数条高温真空集热管组成，所述集热板水平固定放置。
6.根据权利要求5所述的新型太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述支撑控制装置包括支撑架，该支撑架包括数个支撑架体，所述架体均处于同一水平面上，所述架体上分别固定设置有所述反光镜面板，数个所述架体排列成行，所述支撑架包括数行，并分布在所述集热装置轴线下方的两边，随着所述反光镜面板与集热板间距离的增大，所述反光镜面板的倾角逐渐增大。
7.根据权利要求5或6所述的新型太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述支撑控制装置还包括基架、传动机构和伺服电机控制装置，所述支撑架还包括支脚，所述架体通过转轴设置在所述支脚上，该支脚固定设置在所述基架上，传动机构连接所述各架体的转轴和伺服电机控制装置，所述伺服电机控制装置通过传动机构驱动架体转动，架体带动反光镜面板转动。
8.根据权利要求7所述的新型太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述传动机构为一传动链条，所述传动链条连接各架体的转轴和伺服电机控制装置。
9.根据权利要求5所述的新型太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述真空集热管包括若干段吸热管，所述两吸热管之间通过管道头尾相接，所述管道外部包覆有绝热材料，所述吸热管包括内部的金属管和外部的玻璃管，所述金属管套在所述玻璃管内，所述金属管的外表面和玻璃管的内表面之间留有空隙，该空隙为真空状态；所述太阳能聚光集热系统还包括若干双向导热管，其一端分别密封固定连接在所述的横向或竖向的真空集热管的末端，其另一端分别连接用热容器。
10.根据权利要求4所述的新型太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述反光镜面板是利用形状规则的普通平面玻璃进行表面镀反射膜和粘贴抗压黏膜制成的反射镜。
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