CN101887165A - 超级抛物面太阳能聚能器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超级抛物面太阳能聚能器，其方程为，其中A和B均为常数，a和b的取值范围为1.65-1.75。本发明采用随球面太阳能热能转换器，增大太阳光的反射区域，提高了太阳能的利用率；聚能器与支座通过节点处的支撑和索的张拉来固定，这样支撑稳定，另外索的强度高，自重较轻，支座采用球形或双曲型支座，受力好且抗震能力强。

Description

超级抛物面太阳能聚能器

技术领域

本发明属于太阳能集能技术领域，特别涉及一种超级抛物面太阳能聚能器。

背景技术

在各种能源中，太阳能储量最丰富，分布最广，最洁净，太阳能是人类可持续发展最有利用潜力的能源。目前，太阳能灶是利用反光镜对太阳光进行反射，将太阳能直接聚焦在其焦点位置。反光镜一般采用旋转抛物面型、椭圆抛物面型。例如采用方程为：

$\frac{x^a}{A}+\frac{y^b}{B}=Z,$ 其中a＝b＝2的抛物面。

上述抛物面聚能器其口径和深度有固定的关系，口径大能够利用的太阳光多，但随之而来的深度增大，使得斜向照射的阳光投射到聚能器的外表面，其内部的聚能有效面积被遮挡住而减小，聚能器的利用面积较低。为了提高利用率，一般要设计太阳跟随装置，以使聚能器始终朝向太阳。

通常为充分利用太阳能，就需要利用多个聚能器形成集群，由于各聚能器都要随太阳改变朝向，不但要增加太阳跟踪控制装置，而且安装于焦点位置的集热装置的相应管道也要设置转向机构以适应聚能器的转动，造成结构复杂，成本高。

虽然可以把多个太阳能聚能器集中安装在一个平台上，利用平台的转动以使反射镜能够跟踪太阳，但平台以及太阳能装置的自重再加上风、地震、雪等各种荷载，解决其支撑也就成为一个难题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种超级抛物面太阳能聚能器，当太阳光斜向照射时其对太阳光的有效利用面积较大，扩大了聚集太阳能的范围，提高了太阳能的利用率。

本发明的技术方案是这样实现的：一种超级抛物面太阳能聚能器，聚能器采用超级抛物面，其方程为：

$\frac{x^a}{A}+\frac{y^b}{B}=Z,$

其中A和B为常数，a和b的取值范围为1.65-1.75，a和b可以相等也可以不等。

这种超级抛物面太阳能聚能器，与传统的椭球抛物面、旋转抛物面太阳能聚能器相比，在同样深度下口径变大，能够接受太阳光的有效面积更大，而由于口径变大深度变浅，太阳光光线相对于聚能器中心线倾斜时能够有较大的利用面积，因此可以不需要太阳跟踪装置，从而减少跟踪装置和减少集热装置中转动部件，以降低材料成本和安装成本。

聚能器底部设有一个或多个支座，支座从聚能器底部支撑，并且聚能器顶部张拉有索，索的两端从聚能器两边缘向下张拉在支座上，聚能器与支座的固定方式包括节点处的支撑和索的张拉，这样支撑稳定，另外索的强度高，自重较轻。

所述的支座为球形或双曲型支座，所述的索两端是固定在支座的上盖上，受力好且抗震能力强，不受地震载荷和风载荷的影响，延长使用寿命。

本发明的有益效果是：本发明采用超大抛物面型太阳能聚能器，提高了太阳能的利用率，且可减少太阳跟踪装置和转动部件；聚能器与支座通过节点处的支撑和索的张拉来固定，这样支撑稳定，另外索的强度高，自重较轻，支座采用球形或双曲型支座，受力好且抗震能力强，不受地震载荷和风载荷的影响，延长使用寿命，本发明中结构简单，成本低。

附图说明

图1为本发明的超级抛物面太阳能聚能器安装结构示意图。

图2为椭圆抛物面太阳能聚能器倾斜光线利用率示意图；

图3为本发明的超级抛物面太阳能聚能器倾斜光线利用率示意图；

图中：1转换器，2索，3球型支座，4节点。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步的说明：

一种超级抛物面太阳能聚能器，聚能器采用超级抛物面形状，其方程为：

$\frac{x^a}{A}+\frac{y^b}{B}=Z,$

其中A和B为常数，a和b的取值范围为1.65-1.75，a、b可以相等也可以不等。

其中A和B为常数，具体常数根据太阳能聚能器安装的地理位置太阳的运行轨迹确定。

如图3的示意图所示，这种超级抛物面太阳能聚能器与图2中的椭圆抛物面太阳能聚能器对比，在深度相同时，超级抛物面太阳能聚能器的面积要比抛物面形大得多，而当太阳光线S相对于太阳能聚能器倾斜角度相同时，内表面被边缘遮挡的部分(阴影部分)要小，占整个太阳能聚能器的内表面面积要小的，即抛物面太阳能聚能器的有效面积与其内表面总面积的比率要高得多，因此采用这种超级抛物面太阳能聚能器可以不用太阳跟踪装置就能够在大部分时间充分利用太阳能。而太阳光线被反射聚集到直径为20～30cm的区域范围内，仍然能够保证能量比较集中。这种超级抛物面太阳能聚能器可以作到口径为40米以上，其平面形状可以为圆形也可以为长方形或正方形。

为了便于安装，如图1所示，在超大抛物面聚能器底部设有一个球型支座3，球型支座3的上盖安装有节点，聚能器安装固定在节点4上，另外聚能器顶部有索2固定在聚能器上边缘，且索2两端向下固定于球型支座3上的节点4上，聚能器与球型支座3的固定方式包括节点处的支撑和索的张拉，这样支撑稳定，另外索的强度高，自重较轻，利用球型支座3使得转换器的受力好且抗震能力强，不受地震载荷和风载荷的影响。

当太阳光照射在聚能器1内表面上时，太阳光经反射照射到聚能器1焦点位置的管道，管道中装有水或空气，管道中的水或空气经反射后太阳光的照射温度变高，起到储能的作用，随着太阳的移动，太阳光照射到聚能器的不同部位反射，但经反射后的太阳光始终聚集在一个范围内，可以增大能量的密度，最大限度的利用太阳能。

Claims (3)

1.一种超级抛物面太阳能聚能器，其特征在于：聚能器采用超级抛物面，其方程为：

$\frac{x^a}{A}+\frac{y^b}{B}=Z,$

其中A和B为常数，a和b的取值范围为1.65-1.75。

2.根据权利要求1所述的超级抛物面太阳能聚能器，其特征在于聚能器底部设有一个或多个支座，支座从聚能器底部支撑，并且聚能器顶部边缘张拉有索，索的两端从聚能器两边缘将聚能器向下张拉在支座上。

3.根据权利要求2所述的超级抛物面太阳能聚能器，其特征在于所述的支座为球形或双曲型支座，所述的索两端是固定在支座的上盖上。

Images