CN106288440B - 一种太阳能聚光结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能聚光结构，它包括第一反射镜、设置于所述第一反射镜聚光焦点处的集热器，其特征在于：它还包括设置于所述集热器另一侧用于将太阳光聚焦到所述集热器上的至少一组菲涅尔反射镜组，所述菲涅尔反射镜组由多个角度互不相同的反射片依次排列而成；定义所述第一反射镜中经过所述集热器的对称面为其第一对称面，所述第一对称面与多个所述反射片之间的夹角依次递增或者递减。使得反射光对集热器的上下表面同时加热，集热器表面的高温区占绝大部份，散热面积小，使集热器表面均匀受热，并抑制空气流动性，减少低温区域，降低热量散失，并使反射光不会对周围环境产生影响。

Description

一种太阳能聚光结构
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，具体涉及一种太阳能聚光结构。
背景技术
聚光器是太阳能光伏聚光组件的重要部件，主要用于聚光发电，其聚光方式分为点聚焦、线聚焦和面聚焦三大方式。
在点聚焦方式中，蝶式镜面聚光系统最为常见，蝶式系统通过点聚焦方式将太阳光聚焦到斯特林发动机的集热器上；在线聚焦方式中，太阳能抛物面槽式热发电系统最为常见，槽式系统采用线聚焦方式将太阳光聚焦到管状集热器上。但是，无论是点聚焦还是线聚焦的方式，反射镜对入射光和反射光的角度不会进行选择，会形成光污染，而且集热器周围空气流动使热量散失无法避免。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种太阳能聚光结构。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种太阳能聚光结构，它包括第一反射镜、设置于所述第一反射镜聚光焦点处的集热器，它还包括设置于所述集热器另一侧用于将太阳光聚焦到所述集热器上的至少一组菲涅尔反射镜组，所述菲涅尔反射镜组由多个角度互不相同的反射片依次排列而成；定义所述第一反射镜中经过所述集热器的对称面为其第一对称面，所述第一对称面与多个所述反射片之间的夹角依次递增或者递减。
优化地，所述第一反射镜由关于所述第一对称面对称的两块弧形反射槽组成，所述集热器为与所述反射槽相平行的集热管，所述菲涅尔反射镜组有两组且关于所述第一对称面对称。
优化地，所述第一反射镜为球面镜，所述菲涅尔反射镜组为一组且由多个同心设置的环形反射片组成。
进一步地，定义经过所述集热器且垂直于所述第一对称面的平面为第一平面，定义所述菲涅尔反射镜组中处于端部且接近所述第一平面的所述反射片为第一反射片、处于另一端部且远离所述第一平面的所述反射片为第二反射片，所述第一反射片与所述第一平面之间的夹角为45~50°，所述第二反射片与所述第一平面之间的夹角为70~75°。
进一步地，相邻两个所述反射片之间的夹角为0.5~2°。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明太阳能聚光结构，通过在集热器另一侧设置至少一组菲涅尔反射镜组，使得菲涅尔反射镜组、第一反射镜分别位于集热器的两侧，这样在进行阳光聚焦时能够有选择性的接受来自于太阳方向的入射光，使得反射光对集热器的上下表面同时加热，集热器表面的高温区占绝大部份，散热面积小，使集热器表面均匀受热，并抑制空气流动性，减少低温区域，降低热量散失，并使反射光不会对周围环境产生影响。
附图说明
附图1为实施例1中太阳能聚光结构的结构示意图；
附图2为实施例2中太阳能聚光结构的结构示意图；
附图3为附图2的简图；
其中，1、第一反射镜；11、反射槽；2、菲涅尔反射镜组；21、反射片；21a、第一反射片；21b、第二反射片；3、集热器；a、第一对称面；b、第一平面；1’、第一反射镜；2’、菲涅尔反射镜组；21’、反射片；21a’、第一反射片；21b’、第二反射片；3’、集热器；a’、第一对称面；b’、第一平面。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明。
实施例1
如图1所示的太阳能聚光结构，是一种线聚光结构，主要包括第一反射镜1、菲涅尔反射镜组2和集热器3三大部分。
其中，集热器3设置在第一反射镜1的聚光焦点处，利用第一反射镜1能够将阳光聚焦至集热器3上的下表面处（此处有关方向的定义是按照图1中的方向予以定义的，下同）。菲涅尔反射镜组2至少有一组，它们设置在集热器3的另一侧（即第一反射镜1的上方），用于将太阳光聚焦到集热器3的表面。每组菲涅尔反射镜组2由角度互不相同的多个反射片21依次排列而成，定义第一反射镜1中经过集热器3的对称面为其第一对称面a，则第一对称面a与每组菲涅尔反射镜组2中多个反射片21之间的夹角依次递增或者递减。
在本实施例中，第一反射镜1由关于第一对称面a对称的两块弧形反射槽11组成，集热器3为与反射槽11相平行的集热管，菲涅尔反射镜组2则有两组并关于第一对称面a对称。定义经过集热器3且垂直于第一对称面a的平面为第一平面b；定义每组菲涅尔反射镜组2中处于端部且接近第一平面b的反射片21为第一反射片21a，处于另一端部且远离第一平面b的反射片21为第二反射片21b（即每组菲涅尔反射镜组2中处于上端部的为第一反射片21a且处于下端部的为第二反射片21b），则第一反射片21与第一平面b之间的夹角为45~50°（优选45°），第二反射片21b与第一平面b之间的夹角为70~75°（优选72°）；相邻两个反射片21之间的夹角为0.5~2°（优选1°）。
在本实施例中，集热器3优选采用直径70mm的真空集热管（此处太阳能聚光结构尺寸只是举例，其具体尺寸可以按比例缩放）；第一反射镜1的半径为1100mm，这样在集热器3两侧0~1100mm的阳光由位于集热器3中心水平面（即第一平面b）下方的第一反射镜1的弧形反射面进行聚光，从而对集热器3上角度α为182°~358°区域范围内的表面进行加热（α如图1所示，为集热器3半径所处平面与第一平面b形成的夹角）。两组菲涅尔反射镜组2间隔设置并且其最大宽度可以选择5050mm，使得集热器3两侧1125~2525mm范围内的阳光由位于集热器3中心水平面上方的菲涅尔反射镜组2进行聚光，对集热管表面338°~78°和102°~202°的范围进行加热。
实施例2
如图2和图3所示的太阳能聚光结构，是一种点聚光结构，也主要包括第一反射镜1’、菲涅尔反射镜组2’和集热器3’三大部分，其具体结构与实施例1中的结构基本类似，不同的是：第一反射镜1’为球面镜；菲涅尔反射镜组2’为一组，它由多个同心设置的环形反射片21’由下向上依次排列而成。
在本实施例中，第一反射镜1’的集热面半径可以为2025mm（此处太阳能聚光结构尺寸只是举例，其具体尺寸可以按比例缩放）；集热器3’为斯特林机的集热系统，集热管采用球形双螺旋结构，增大受热面积。同样的，在距离集热器3’中心0～1100mm范围内的阳光由位于集热器3’中心水平面下方的第一反射镜1’的球形反射面进行聚光，以加热集热器3’的下表面；在距离集热器3’中心1125～2525mm范围内的阳光由位于集热器3’中心水平面上方的菲涅尔反射镜组2’进行聚光，加热集热器上表面。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种太阳能聚光结构，它包括第一反射镜、设置于所述第一反射镜聚光焦点处的集热器，其特征在于：所述第一反射镜位于所述集热器的正下方，所述第一反射镜将太阳光聚焦到所述集热器的下部，所述太阳能聚光结构还包括设置于所述集热器另一侧且位于所述第一反射镜上方用于将太阳光聚焦到所述集热器上部的至少一组菲涅尔反射镜组，所述菲涅尔反射镜组由多个角度互不相同的反射片依次排列而成；定义所述第一反射镜中经过所述集热器的对称面为其第一对称面，所述第一对称面与多个所述反射片之间的夹角依次递增或者递减；所述太阳能结构为线聚焦结构，所述集热器为与所述反射槽相平行的集热管，所述第一反射镜由关于所述第一对称面对称的两块弧形反射槽组成，所述菲涅尔反射镜组有两组，两组所述菲涅尔反射镜组分设于所述第一对称面的两侧且关于所述第一对称面对称；或所述太阳能结构为点聚焦结构，所述第一反射镜为球面镜，所述菲涅尔反射镜组为一组且由多个同心设置的环形反射片组成。
2.根据权利要求1所述的太阳能聚光结构，其特征在于：定义经过所述集热器且垂直于所述第一对称面的平面为第一平面，定义所述菲涅尔反射镜组中处于端部且接近所述第一平面的所述反射片为第一反射片、处于另一端部且远离所述第一平面的所述反射片为第二反射片，所述第一反射片与所述第一平面之间的夹角为45~50°，所述第二反射片与所述第一平面之间的夹角为70~75°。
3.根据权利要求2所述的太阳能聚光结构，其特征在于：相邻两个所述反射片之间的夹角为0 .5~2°。
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