CN106123365B - 结合阳光房的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置 - Google Patents
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Abstract
本专利公开了一种结合阳光房的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置，包括双坡顶阳光房、线性菲涅尔反射装置、二次反射装置、直通式真空集热管、固定吊架；线性菲涅尔反射装置、二次反射装置、直通式真空集热管、固定吊架位于双坡顶阳光房的内部，双坡顶阳光房的屋面分别朝南和北倾斜，二次反射装置和直通式真空集热管通过固定吊架固定于双坡顶阳光房上，二次反射装置位于直通式真空集热管的上方，线性菲涅尔反射装置位于双坡顶阳光房的地面上。该太阳能集热装置寿命长、维护费用低；太阳能利用率高、成本低、结构简单、外形美观，推广潜力大。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能集热装置，特别是一种结合阳光房的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置，属于太阳能利用技术领域。
背景技术
太阳能的商业化开发和利用是可再生能源领域的一个重要发展趋势，国际能源署(IEA)预计，到2040年太阳能发电将占世界电力供应的20%以上。聚光式太阳能热发电技术作为太阳能利用的一种重要方式，已成为国际太阳能技术发展的重要方向之一。中国《可再生能源发展“十一五”规划》中也明确提出，要在内蒙古鄂尔多斯高地沿黄河平坦荒漠、甘肃河西走廊平坦荒漠、新疆哈密地区、西藏拉萨或北京周边选择适宜地区，开展太阳能热发电试点工作。
采用跟踪聚光型太阳能集热器，可以获得较高品质的热能。因此，利用聚焦技术可以提高太阳能光热转换温度，能够实现太阳能在中高温领域的应用在太阳能中高温利用中。聚焦型太阳能集热器分为点聚焦和线聚焦两类，点聚焦有碟式和塔式，线聚焦有线性菲涅尔反射式和槽式，能获得较高热能，是高品质热源，属于中高温应用。在太阳能中高温利用中，目前的主要研究方向是中温太阳能工业加热、太阳能制冷与空调和太阳能高温热发电技术。线性菲涅尔反射式和槽式属于线性聚光，目前已经实现商业化应用。碟式和塔式属于点聚焦，由于成本高且具有很高的技术难度一直处于示范阶段。因此，线聚焦太阳能集热器在中高温利用方面占有重要地位。
线性菲涅尔反射集热装置,由多组水平布置的窄带形平面镜构成，每组反射镜都有一定的倾角，将入射的太阳光反射到公共的焦线上。接收器安装在反射镜的公共交点处，吸收聚焦的太阳能。具有大聚光比、低风载稳定性以及占地面积小等优点，降低了单位峰值功率的投资成本和发电成本。线性菲涅尔反射集热装置可用于大型太阳能热发电、小型蒸汽发电工程、蒸汽式制冷工程等。
但是目前线性菲涅尔反射式太阳能系统的发展和推广应用并不理想，造成这个情况的原因很多，其中重要的原因之一就是线性菲涅尔反射式太阳能维护费用过高，主要是因为镜面长期暴露在空气中，镜面会因灰尘的覆盖而影响了反光率，导致太阳能集热系统的光学效率显著下降，而反光镜的清理需要大量的人力物力；此外太阳能集热系统（包括转动支架、反光镜、集热器等）长期收到风吹日晒雨淋的作用，严重影响了系统的寿命，尤其是转动机构和镜面，造成了系统的后期维护费用过高；线性菲涅尔反射式系统南北轴放置，转动角度大，存在相邻镜面存在阴影和遮挡问题，导致系统光学效率偏低，虽然可以通过增加接收器高度和相邻镜面间距来减小阴影和遮挡，但会造成场地利用率低和末端损失增大等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有相关线性菲涅尔反射式太阳能集热装置的缺陷，提供了一种可以寿命长、易维护、成本低的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置。
为解决上述技术问题，本专利提供的技术方案为：采用一种结合阳光房的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置，包括双坡顶阳光房、线性菲涅尔反射装置、二次反射装置、直通式真空集热管、固定吊架；线性菲涅尔反射装置、二次反射装置、直通式真空集热管、固定吊架位于双坡顶阳光房的内部，双坡顶阳光房的屋面分别朝南和朝北倾斜，二次反射装置和直通式真空集热管通过固定吊架固定于双坡顶阳光房上，二次反射装置位于直通式真空集热管的上方，线性菲涅尔反射装置位于双坡顶阳光房内部的地面上。
作为本发明的一种改进，所述的双坡顶阳光房包括门、阳光房框架和采光玻璃；门位于双坡顶阳光房的东西两侧，阳光房框架为金属框架，采光玻璃固定在阳光房框架上。
作为本发明的一种改进，所述的双坡顶阳光房的朝南坡面的倾角为5~35度，双坡顶阳光房的朝北坡面的倾角为30~70度。
作为本发明的一种改进，所述的线性菲涅尔反射装置包括固定支架、转动环、反光镜；反光镜为长条形平板状，反光镜的两端设有转动轴，多个反光镜通过转动轴与固定支架轴连接，固定支架的两端固定在地面上，反光镜的中间套有转动环，反光镜与转动环固定连接，转动环可以转动。
作为本发明的一种改进，所述的反光镜的材质为玻璃镜或反光铝板。
作为本发明的一种改进，所述的二次反射装置为槽型的圆弧面或抛物面或复合抛物面。
作为本发明的一种改进，所述的二次反射装置的开口方向为竖直向下偏南0~50度。
相对于现有技术，本发明中所述的装置具有如下优势：1）该线性菲涅尔反射式太阳能集热装置外面罩上了阳光房，避免了灰尘、杂物、风沙、雨雪对镜面及集热装置的影响和损伤，延长了太阳能集热系统的寿命，同时便于清洗和更换，维护费用低，避免了太阳能聚光系统在使用过程中效率逐渐降低的情况。2）该线性菲涅尔反射式太阳能集热装置采用了南北轴向放置，转动角度小，减少相邻镜面的遮挡影响和反光镜阵列的间距，保证了场地的太阳能利用率。3）阳光房采用双坡顶的结构，有利于灰尘杂物的掉落。4）直通式真空集热管和二次反射装置固定于双坡顶阳光房框架上，减少支架成本，避免传统支架的遮光影响，同时降低了阳光房的高度。5）直通式真空集热管和二次反射装置位于双坡顶阳光房的北侧上方，避免了集热管和二次反射装置遮挡照射到反光镜上的太阳光。6）阳光房采用屋面朝南部分倾角小，坡面长的设计，减少了透光玻璃与太阳光的入射夹角，降低了阳光房的透射光学损失。7）该装置结构简单、成本低、外形美观，推广潜力大。
附图说明
图1是结合阳光房的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置的结构示意图；
图2是结合阳光房的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置的光学示意图。
其中：1是双坡顶阳光房、2是线性菲涅尔反射装置、3是二次反射装置、4是直通式真空集热管、5是固定吊架、6是门、7是阳光房框架、8是采光玻璃、9是固定支架、10是转动环、11是反光镜。
具体实施方式
实施例1：参见图1-图2，采用一种结合阳光房的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置，包括双坡顶阳光房1、线性菲涅尔反射装置2、二次反射装置3、直通式真空集热管4、固定吊架5；线性菲涅尔反射装置2、二次反射装置3、直通式真空集热管4、固定吊架5位于双坡顶阳光房1的内部，双坡顶阳光房1的屋面分别朝南和朝北倾斜，二次反射装置3和直通式真空集热管4通过固定吊架5固定于双坡顶阳光房1上，二次反射装置3位于直通式真空集热管4的上方，线性菲涅尔反射装置2位于双坡顶阳光房1内部的地面上。
实施例2：参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述的双坡顶阳光房1包括门6、阳光房框架7和采光玻璃8；门6位于双坡顶阳光房1的东西两侧，阳光房框架7为金属框架，采光玻璃8固定在阳光房框架7上。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例3：参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述的双坡顶阳光房1的朝南坡面的倾角为5~35度，双坡顶阳光房1的朝北坡面的倾角为30~70度。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例4：参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述的线性菲涅尔反射装置2包括固定支架9、转动环10、反光镜11；反光镜11为长条形平板状，反光镜11的两端设有转动轴，多个反光镜11通过转动轴与固定支架9轴连接，固定支架9的两端固定在地面上，反光镜11的中间套有转动环10，反光镜11与转动环10固定连接，转动环10可以转动。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例5：参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述的反光镜11的材质为玻璃镜或反光铝板。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例6：参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述的二次反射装置3为槽型的圆弧面或抛物面或复合抛物面。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例7：参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述的二次反射装置3的开口方向为竖直向下偏南0~50度。其余结构和优点与实施例1完全相同。
工作原理和过程：参见图1-图2，太阳光透过双坡顶阳光房1的采光玻璃8，照射到线性菲涅尔反射装置上2，经多条反光镜11反射后，一部分直接照射到直通式真空集热管4上，其余部分经过二次反射装置3反射后汇聚到直通式真空集热管4上，加热集热管中流动的介质，将太阳能转化为热能。
当太阳位置移动时，转动环10带动反光镜11转动，保证反射光可以汇聚到直通式真空集热管4上。
本发明还可以将实施例2、3、4、5、6、7所述技术特征中的至少一个与实施例1组合，形成新的实施方式。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (1)
1.结合阳光房的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置，其特征在于所述的结合阳光房的线性菲涅尔反射式太阳能集热装置包括双坡顶阳光房、线性菲涅尔反射装置、二次反射装置、直通式真空集热管、固定吊架；线性菲涅尔反射装置、二次反射装置、直通式真空集热管、固定吊架位于双坡顶阳光房的内部，双坡顶阳光房的屋面分别朝南和朝北倾斜，双坡顶阳光房的朝南坡面的倾角为5~35度，双坡顶阳光房的朝北坡面的倾角为30~70度；二次反射装置和直通式真空集热管通过固定吊架固定于双坡顶阳光房上，二次反射装置位于直通式真空集热管的上方，线性菲涅尔反射装置位于双坡顶阳光房内部的地面上；所述的双坡顶阳光房包括门、阳光房框架和采光玻璃；门位于双坡顶阳光房的东西两侧，阳光房框架为金属框架，采光玻璃固定在阳光房框架上；所述的线性菲涅尔反射装置包括固定支架、转动环、反光镜；反光镜为长条形平板状，反光镜的两端设有转动轴，多个反光镜通过转动轴与固定支架轴连接，固定支架的两端固定在地面上，反光镜的中间套有转动环，反光镜与转动环固定连接，转动环可以转动；所述的反光镜的材质为玻璃镜或反光铝板；所述的二次反射装置为槽型的圆弧面或抛物面或复合抛物面；所述的二次反射装置的开口方向为竖直向下偏南0~50度。
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