CN101949594B - 半球面采光二次反射太阳能热水器 - Google Patents

半球面采光二次反射太阳能热水器 Download PDF

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Abstract

一种半球面采光二次反射太阳能热水器，该装置通过大平面反光镜和旋转抛物面反光镜的反光聚焦作用接收太阳能，可大幅提高太阳能的接收效率，可用来实现在强光和弱光的环境下太阳能的采集和接收。

Description

半球面采光二次反射太阳能热水器
所属技术领域：
本发明涉及一种太阳能应用技术，特别是一种利用旋转抛物面聚光原理接收太阳能的半球面采光二次反射太阳能热水器，该装置通过旋转抛物面的反光聚焦作用接收太阳能，可大幅提高太阳能的接收效率。
背景技术：
太阳能是一种清洁能源，取之不尽、用之不竭，也不会造成环境污染，如今，无论在沿海城市，还是在内陆城市，太阳能产品正越来越多地进入人们的视野，太阳能路灯、太阳能草坪灯、太阳能庭院灯、太阳能楼道灯、公交站台灯、交通信号灯等等，各种太阳能热水器也已经走近千家万户。但这些太阳能产品大多数都没有聚光功能，造成太阳能利用率低下。太阳能接收元件表面的光强提高一倍，太阳能接收元件的接收效率将提高一倍，目前太阳能产业技术竞争的焦点主要是太阳能接收效率之争，可见提高接收效率对整个行业重要程度，因此能否有效的提高太阳能接收元件的光照强度，就成为人们利用太阳能时最为关注的问题。
近些年，国外在一些太阳能电站的光伏矩阵中实现了太阳能聚光接收，国内也有类似的试验装置，但这些装置结构复杂、体积庞大、造价高难以在太阳能家用产品上得到推广。
发明内容：
为了克服现有的聚光装置机械结构复杂、体积庞大、造价高等缺点.本发明针对现有技术存在的不足，对现有技术进行了改进，提出了一种体积小、结构简单可靠、成本低的太阳能聚光接收装置、它可实现太阳能的聚光接收。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在一个长方形箱体内安装了多个太阳能聚光接收机构，在长方形箱体的上方安装了一个水箱，在长方形箱体的上面盖有一块平面透明盖板，平面透明盖板将各太阳能聚光接收机构封闭在长方形箱体内，各太阳能聚光接收机构整齐排列在长方形箱体内，各太阳能聚光接收机构都由一块旋转抛物面反光镜和一个光能接收器构成，太阳能聚光接收机构分为多组，在每一组太阳能聚光接收机构的前面都安装了一块长方形的大平面反光镜、各组的大平面反光镜的中间位子沿其长边方向开有一条长直的光线入射狭缝，各组太阳能聚光接收机构的大平面反光镜与平面透明盖板相交成45°角，
各太阳能聚光接收机构的光能接收器都由一块半球面空心导热腔体构成，
各组太阳能聚光接收机构的光能接收器安装在该组的大平面反光镜的反光面的背面，各组太阳能聚光接收机构的光能接收器的各半球面空心导热腔体的开口正对该组的大平面反光镜的光线入射狭缝并且各半球面空心导热腔体的开口正对该旋转抛物面反光镜的反光面，各太阳能聚光接收机构的光能接收器的半球面空心导热腔体的球心与该太阳能聚光接收机构的旋转抛物面反光镜的焦点相互重合，各组太阳能聚光接收机构的旋转抛物面反光镜的焦点位于该组的大平面反光镜的光线入射狭缝上，
当太阳光垂直于平面透明盖板入射时，入射光线通过各组太阳能聚光接收机构的大平面反光镜和旋转抛物面反光镜的反射聚焦后都能穿过大平面反光镜的光线入射狭缝垂直照射在各光能接收器的半球面空心导热腔体上，照射在半球面空心导热腔体上的光能通过半球面空心导热腔体转换为热能，通过各大平面反光镜和旋转抛物面反光镜的反射聚焦作用大幅提高了照射在各光能接收器的半球面空心导热腔体上的太阳光的强度，因此大幅提高了各光能接收器的光热转换率。
本发明的有益效果是：通过各旋转抛物面反光镜的反光聚焦作用大幅提高了照射在各光能接收器上的太阳光的强度，因而大幅提高了各光能接收器的光热转换率，实现了在强光和弱光的环境下都有较高的光热转换率。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体结构图。
图2是本发明的整体结构图的A-A剖视图。
图3是本发明的整体结构图的B-B剖视图。
图4是本发明实施例的太阳能聚光接收机构剖视图的放大图。
图5是旋转抛物面的示意图。
在图5的旋转抛物面构成图中：旋转抛物面S，旋转抛物面的准平面S1，旋转抛物面的顶点O，旋转抛物面的焦点f，旋转抛物面的对称轴L。
具体实施方式：
在图1、图2和图3中，在一个长方形箱体3-1内安装了25个太阳能聚光接收机构，25个太阳能聚光接收机构被分为五组，在长方形箱体3-1的上方安装了一个水箱8-1，在长方形箱体3-1的上面盖有一块平面透明盖板4-1，平面透明盖板4-1将各太阳能聚光接收机构封闭在长方形箱体3-1内，各太阳能聚光接收机构整齐排列在长方形箱体3-1内，各太阳能聚光接收机构都由一块旋转抛物面反光镜和一个光能接收器构成，
在第一组太阳能聚光接收机构旋转抛物面反光镜的反光面的前面都安装了大平面反光镜1-1-1，在第二组太阳能聚光接收机构旋转抛物面反光镜的反光面的前面都安装了大平面反光镜1-1-2，在第三组太阳能聚光接收机构旋转抛物面反光镜的反光面的前面都安装了大平面反光镜1-1-3，在第四组太阳能聚光接收机构旋转抛物面反光镜的反光面的前面都安装了大平面反光镜1-1-4，在第五组太阳能聚光接收机构旋转抛物面反光镜的反光面的前面都安装了大平面反光镜1-1-5，上述五个大平面反光镜的中间位子沿其长边方向都开有一条长直的光线入射狭缝，上述五个大平面反光镜与平面透明盖板4-1相交成45°角，第一组太阳能聚光接收机构的半球面空心导热腔体通过导热管9-1-3串接在一起，第二组太阳能聚光接收机构的半球面空心导热腔体通过导热管9-2-3串接在一起，第三组太阳能聚光接收机构的半球面空心导热腔体通过导热管9-3-3串接在一起，第四组太阳能聚光接收机构的半球面空心导热腔体通过导热管9-4-3串接在一起，第五组太阳能聚光接收机构的半球面空心导热腔体通过导热管9-5-3串接在一起，导热管9-1-3、导热管9-2-3、导热管9-3-3、导热管9-4-3和导热管9-5-3的下端通过冷水管9-1-2与水箱8-1相通，导热管9-1-3、导热管9-2-3、导热管9-3-3、导热管9-4-3和导热管9-5-3的上端通过热水管9-1-1与水箱8-1相通。
图4中给出了第一太阳能聚光接收机构的结构，在图4中第一太阳能聚光接收机构由旋转抛物面反光镜1-2-1和光能接收器1-3-1构成，光能接收器1-3-1由半球面空心导热腔体5-1构成，
光能接收器1-3-1安装在大平面反光镜1-1-1的反光面的背面，半球面空心导热腔体5-1的开口正对大平面反光镜1-1-1的光线入射狭缝，半球面空心导热腔体5-1的开口正对旋转抛物面反光镜1-2-1的反光面，半球面空心导热腔体5-1的球心与旋转抛物面反光镜1-2-1的焦点相互重合，旋转抛物面反光镜1-2-1的焦点位于大平面反光镜1-1-1的光线入射狭缝上，
当太阳光垂直于平面透明盖板4-1入射时，入射光线通过大平面反光镜1-1-1和旋转抛物面反光镜1-2-1的反射聚焦都能穿过大平面反光镜1-1-1的光线入射狭缝垂直照射在半球面空心导热腔体5-1上，照射在半球面空心导热腔体5-1上的光能通过半球面空心导热腔体5-1转换为热能，通过大平面反光镜1-1-1和旋转抛物面反光镜1-2-1的反光聚焦作用大幅提高了照射在半球面空心导热腔体5-1上的太阳光的强度，因而大幅提高了光能接收器1-3-1的光电和光热转换率，上述各太阳能聚光接收机构的结构、各项尺寸和光能接受过程与第一太阳能聚光接收机构相同。

Claims (1)

1.一种半球面采光二次反射太阳能热水器，由长方形箱体、水箱、冷水管、热水管、平面透明盖板、大平面反光镜和太阳能聚光接收机构构成，各太阳能聚光接收机构都由一块旋转抛物面反光镜和一个光能接收器构成，各太阳能聚光接收机构的光能接收器都由一块半球面空心导热腔体构成，太阳能聚光接收机构分为多组，在每一组太阳能聚光接收机构的前面都安装了一块长方形的大平面反光镜、各组的大平面反光镜的中间位置沿其长边方向开有一条长直的光线入射狭缝，各组太阳能聚光接收机构的大平面反光镜与平面透明盖板相交成45°角，其特征是：各组太阳能聚光接收机构的光能接收器安装在该组的大平面反光镜的反光面的背面，各组太阳能聚光接收机构的光能接收器的各半球面空心导热腔体的开口正对该组的大平面反光镜的光线入射狭缝并且各半球面空心导热腔体的开口正对该旋转抛物面反光镜的反光面，各太阳能聚光接收机构的光能接收器的半球面空心导热腔体的球心与该太阳能聚光接收机构的旋转抛物面反光镜的焦点相互重合，各组太阳能聚光接收机构的旋转抛物面反光镜的焦点位于该组的大平面反光镜的光线入射狭缝上，
当太阳光垂直于平面透明盖板入射时，入射光线通过各组太阳能聚光接收机构的大平面反光镜和旋转抛物面反光镜的反射聚焦后都能穿过大平面反光镜的光线入射狭缝垂直照射在各光能接收器的半球面空心导热腔体上，照射在半球面空心导热腔体上的光能通过半球面空心导热腔体转换为热能，通过各大平面反光镜和旋转抛物面反光镜的反射聚焦作用大幅提高了照射在各光能接收器的半球面空心导热腔体上的太阳光的强度，因此大幅提高了各光能接收器的光热转换率。
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