CN101968274B - 双抛物柱面反射平行光聚焦太阳能热水器 - Google Patents

双抛物柱面反射平行光聚焦太阳能热水器 Download PDF

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Abstract

一种双抛物柱面反射平行光聚焦太阳能热水器，该装置通过抛物柱面的反光聚焦作用，形成较太阳光强数倍的强度均匀的平行光，照射在太阳能接收设备上，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

双抛物柱面反射平行光聚焦太阳能热水器
所属技术领域：
本发明涉及一种太阳能应用技术，特别是一种利用抛物柱面聚光原理接收太阳能的双抛物柱面反射平行光聚焦太阳能热水器，该装置通过反光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：在长方形箱体内安装了多个太阳能聚光接收机构，各个太阳能聚光接收机构都由一块大抛物柱面反光镜、一块小抛物柱面反光镜和一个光能接收器构成，各太阳能聚光接收机构整齐排列在长方形箱体内，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的结构和各项尺寸相同，各个太阳能聚光接收机构的小抛物柱面反光镜的结构和各项尺寸相同，各个太阳能聚光接收机构的光能接收器的结构和各项尺寸相同，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，
各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜和小抛物柱面反光镜的开口相对焦线相互重合，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的开口方向相同，各太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的开口方向正对平面透明盖板，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的焦线相互平行，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的焦线位于同一个与平面透明盖板平行的平面上，各太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的对称面相互平行，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的对称面与平面透明盖板相互垂直，
各个太阳能聚光接收机构的光能接收器都由一根长直的长方形空心导热管构成，在各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的顶部沿大抛物柱面反光镜的轴线方向开有一条长直的宽度相同的光线入射狭缝，各个太阳能聚光接收机构的光能接收器被安装在该太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的光线入射狭缝上，各个太阳能聚光接收机构光能接收器的长方形空心导热管正对该太阳能聚光接收机构的小抛物柱面反光镜的开口，
在长方形箱体的上方安装了一个水箱，各个光能接收器的长方形空心导热管的下端通过一根冷水管与水箱相通，各个光能接收器的长方形空心导热管的上端通过一根热水管与水箱相通，当各光能接收器的长方形空心导热管受热时，水箱中的水经各光能接收器的长方形空心导热管的下端流入长方形空心导热管并从长方形空心导热管的上端流回水箱中，在水箱和各光能接收器的长方形空心导热管之间形成冷热水的对流，
当太阳光垂直于平面透明盖板入射时，入射光线经各太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜和小抛物柱面反光镜的反光聚焦后形成平行光线照射在各光能接收器的长方形空心导热管上，照射在各光能接收器的长方形空心导热管上的光能通过各光能接收器的长方形空心导热管转换为热能，通过各太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜和小抛物柱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的长方形空心导热管上的太阳光的强度，因而大幅提高了各光能接收器的光热转换率。
本发明的有益效果是：通过各抛物柱面反光镜的反光聚焦作用大幅提高了照射在光能接收器上的太阳光的强度，因而大幅提高了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是本发明实施例的太阳能聚光接收机构剖视图的放大图。
图4是抛物柱面的示意图。
在图4的抛物柱面构成图中：抛物线L，准线L1，顶点O，焦点f，对称轴L2，抛物柱面S，准平面S 1，对称面S2，焦线L3。
具体实施方式：
在图1和图2中，在长方形箱体3-1内安装了由大抛物柱面反光镜1-1-1、小抛物柱面反光镜1-2-1和光能接收器1-3-1构成的第一太阳能聚光接收机构、由大抛物柱面反光镜1-1-2、小抛物柱面反光镜1-2-2和光能接收器1-3-2构成的第二太阳能聚光接收机构、由大抛物柱面反光镜1-1-3、小抛物柱面反光镜1-2-3和光能接收器1-3-3构成的第三太阳能聚光接收机构、由大抛物柱面反光镜1-1-4、小抛物柱面反光镜1-2-4和光能接收器1-3-4构成的第四太阳能聚光接收机构、由大抛物柱面反光镜1-1-5、小抛物柱面反光镜1-2-5和光能接收器1-3-5构成的第五太阳能聚光接收机构，五个太阳能聚光接收机构的整齐排列在长方形箱体3-1内，五个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的结构和各项尺寸相同，五个太阳能聚光接收机构的小抛物柱面反光镜的结构和各项尺寸相同，五个太阳能聚光接收机构的光能接收器的结构和各项尺寸相同，
在图3中第一太阳能聚光接收机构由大抛物柱面反光镜1-1-1、小抛物柱面反光镜1-2-1和光能接收器1-3-1构成，光能接收器1-3-1由一根长直的长方形空心导热管5-1构成，长方形空心导热管5-1的下端通过冷水管9-1-2与水箱8-1相通，长方形空心导热管5-1的上端通过热水管9-1-1与水箱8-1相通，
大抛物柱面反光镜1-1-1和小抛物柱面反光镜1-2-1的开口相对焦线相互重合，大抛物柱面反光镜1-1-1的顶部沿大抛物柱面反光镜1-1-1的轴线方向开有一条长直的宽度相同的光线入射狭缝，光能接收器1-3-1安装在该光线入射狭缝上，长方形空心导热管5-1正对小抛物柱面反光镜1-2-1的开口，
当太阳光垂直于平面透明盖板4-1入射时，入射光线经大抛物柱面反光镜1-1-1和小抛物柱面反光镜1-2-1的反光聚焦后形成平行光线照射在长方形空心导热管5-1上，照射在长方形空心导热管5-1上的光能通过长方形空心导热管5-1转换为热能，通过大抛物柱面反光镜1-1-1和小抛物柱面反光镜1-2-1的反光聚焦作用大幅提高了照射在长方形空心导热管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的光热转换率，上述各个太阳能聚光接收机构的结构、各项尺寸和光能接收过程与第一太阳能聚光接收机构相同。

Claims (1)

1.一种双抛物柱面反射平行光聚焦太阳能热水器，由长方形箱体、水箱、冷水管、热水管、平面透明盖板和太阳能聚光接收机构构成，其特征是：在长方形箱体内安装了多个太阳能聚光接收机构，各个太阳能聚光接收机构都由一块大抛物柱面反光镜、一块小抛物柱面反光镜和一个光能接收器构成，各太阳能聚光接收机构整齐排列在长方形箱体内，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的结构和各项尺寸相同，各个太阳能聚光接收机构的小抛物柱面反光镜的结构和各项尺寸相同，各个太阳能聚光接收机构的光能接收器的结构和各项尺寸相同，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，
各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜和小抛物柱面反光镜的开口相对且焦线相互重合，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的开口方向相同，各太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的开口方向正对平面透明盖板，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的焦线相互平行，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的焦线位于同一个与平面透明盖板平行的平面上，各太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的对称面相互平行，各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的对称面与平面透明盖板相互垂直，
各个太阳能聚光接收机构的光能接收器都由一根长直的长方形空心导热管构成，在各个太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的顶部沿大抛物柱面反光镜的轴线方向开有一条长直的宽度相同的光线入射狭缝，各个太阳能聚光接收机构的光能接收器被安装在该太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜的光线入射狭缝上，各个太阳能聚光接收机构的光能接收器的长方形空心导热管正对该太阳能聚光接收机构的小抛物柱面反光镜的开口，
在长方形箱体的上方安装了一个水箱，各个光能接收器的长方形空心导热管的下端通过一根冷水管与水箱相通，各个光能接收器的长方形空心导热管的上端通过一根热水管与水箱相通，当各光能接收器的长方形空心导热管受热时，水箱中的水经各光能接收器的长方形空心导热管的下端流入长方形空心导热管并从长方形空心导热管的上端流回水箱中，在水箱和各光能接收器的长方形空心导热管之间形成冷热水的对流，
当太阳光垂直于平面透明盖板入射时，入射光线经各太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜和小抛物柱面反光镜的反光聚焦后形成平行光线照射在各光能接收器的长方形空心导热管上，照射在各光能接收器的长方形空心导热管上的光能通过各光能接收器的长方形空心导热管转换为热能，通过各太阳能聚光接收机构的大抛物柱面反光镜和小抛物柱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的长方形空心导热管上的太阳光的强度，因而大幅提高了各光能接收器的光热转换率。
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