CN106403319A

CN106403319A - 一种用导光管聚集太阳能热的装置

Info

Publication number: CN106403319A
Application number: CN201610794416.4A
Authority: CN
Inventors: 邹宁宇; 邹凡凡; 刘小艳
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: CN106403319B

Abstract

本发明提供一种用导光管聚集太阳能热的装置，本发明提供的用导光管聚集太阳能热的装置采用直径依次递减的主导光管，且主导光管的侧壁上设有侧导光管，各导光管逐步汇合进行太阳能热聚集。本发明的聚集太阳能热的装置相对现有技术，占地面积小、成本低，可以利用建筑物和山坡地，接受阳光效率大大提高，不需要平整土地和其他太阳能热聚集系统防御沙尘污染和防御倒塌设计，且不需要复杂、造价昂贵的跟踪系统。

Description

一种用导光管聚集太阳能热的装置

技术领域

本发明涉及太阳能热聚集技术，具体涉及一种用导光管聚集太阳能热的装置。

背景技术

太阳能热动力常用的四种聚光集热技术包括槽形抛物面聚光集热技术，线性菲涅尔反射聚光集热技术，旋转抛物面聚光集热(聚光器/热机集热)技术和平板反射中央动力塔聚光集热技术。现有的聚光型太阳能热发电技术有塔式热发电、蝶式和槽式。塔式、碟式、槽式太阳热发电系统一般建在阳光充沛、土地平坦副半沙漠草原地区。聚光程度最高、效率最高的是塔式，需要大量平整的土地，塔式技术可允许土地有一、二十度坡度，在平均日照量≥1800kw/m²·a的地区，就塔式发电技术而言，每生产1MW电能，大约需要20234m²的定日镜场。而对现在通用的槽式和蝶式发电技术，需要的采光面积至少在30000m²(20平方公里)以上。而塔式系统中的中心接受塔高度一般在三、四百米，甚至高度要在千米以上，为防御沙尘降低镜面反射效率和风暴(至少需要所有结构在八级风暴中没有位移变形—沙漠地区风力常在十级以上)在技术上面临巨大困难。

塔式、槽式、碟式聚光技术都要求有一维驱动二维跟踪太阳运行的装置，如跟踪误差令造成接受器上光能的强烈波动。且塔式、槽式、碟式太阳能热发电技术对聚光系统都有严格要求，塔式反射镜现在设计尺寸已达40—200平方米，要求有16″(与太阳视角相等)的微弧度，槽式反射式要求是连续抛物线，而碟式要求是抛物面。且各类聚光器需要跟踪太阳运行，为避免转动时间发生碰撞或彼此阳光相互遮挡，彼此之间必须有较大空隙。各类太阳光热聚光系统的镜场平整工程都耗功费时，否则影响反射光线与接受器的效率(反射光线有微小偏差，位于数十米，数百米外的接收器很可能接收不到光线)。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种用导光管聚集太阳能热的装置。本发明提供的用导光管聚集太阳能热的装置采用直径依次递减的主导光管，且主导光管的侧壁上设有侧导光管，各导光管逐步汇合进行太阳能热聚集。本发明的聚集太阳能热的装置相对现有技术，占地面积小、成本低，接受阳光效率大大提高，且不需要复杂、造价昂贵的跟踪系统。

本发明为实现上述技术目的采用的技术方案为：

一种用导光管聚集太阳能热的装置，包括聚光装置和导光管；所述导光管包括主导光管和第一侧导光管；所述主导光管包括直径依次递减且依次连接并连通的一级主导光管、二级主导光管、三级主导光管和四级主导光管；所述一级主导光管的一端与聚光装置连接；所述第一侧导光管设置在主导光管的侧壁上，与主导光管形成的夹角为5°≤α≤30°，且第一侧导光管的一端与主导光管连通，第一侧导光管的另一端与聚光装置连接。

本发明提出的一种用导光管聚集太阳能热的装置的进一步优选方案为：

其中，所述的第一侧导光管上还可以设有第二侧导光管，所述第二侧导光管设在第一侧导光管的侧壁上，且与第一侧导光管形成的夹角为5°≤β≤30°；第二侧导光管的一端与第一侧导光管连通，另一端与聚光装置连接。

其中，第二侧导光管的总个数优选为3-8个，分布在各侧导光管上，每个侧导光管上设置的第二导光管的个数根据实际需求进行分布。

其中，第一侧导光管的总个数优选为3-8个，分布在主导光管上；其中，主导光管中的一级主导光管、二级主导光管、三级主导光管和四级主导光管上设置的第一侧导光管的数量可以根据实际需求进行分布。

其中，本发明中的聚光装置优选为球冠面菲涅尔透镜；每个聚光装置由若干个菲涅尔透镜构成，菲涅尔透镜的个数可以按照实际需求设计。其中球冠面菲涅尔透镜中的球冠为120-150°，由塑料或玻璃压制而成。

其中，一级主导光管的直径为40-50cm，二级主导光管的直径为25-35cm，三级主导光管的直径为15-20cm，四级主导光管的直径为5-10cm；管道的长度可以根据实际要求进行设计。

其中，一级主导光管和二级主导光管材质为塑料导光管；所述塑料导光管的管道厚度为1-3cm；三级主导光管和四级主导光管为外镀反射层的玻璃导光管；所述玻璃导光管的的管道厚度为1.5-3cm，优选为2cm。其中，本发明中的四级主导光管优选为外覆铝涂层的低铁玻璃导光管，也可以为外覆铝涂层、中间抽真空的双层玻璃导光管。

其中，第一侧导光管的直径和材质与其所设置在何种主导光管上有关，如当设置在一级主导光管侧壁上的第一侧导光管的直径与材质优选与一级主导光管相同，以此类推；也可以根据实际的需求选择合适的材质和直径。其中，第二侧导光管的直径和材质与其所设置在何种第一侧导光管上有关，例如，第一侧导光管为塑料导光管，直径为25-35cm，则设置在该第一侧导光管侧壁上的第二侧导光管的直径与材质优选与其相同；也可以根据实际的需求选择合适的材质和直径。

其中，一级主导光管、二级主导光管、三级主导光管和四级主导光管之间采用插入连接的方式，插入部分不宜过长，优选为2-3cm。

其中，一级主导光管、二级主导光管、三级主导光管和四级主导光管的连接处采用粘结剂粘接密封，优选耐高温的酚醛树脂，避免光路产生分散或水分渗入。

其中，第一侧导光管与主导光管之间也可以采用插入的方式连接，且连接处密封，插入部分的长度优选为2-3cm。当然，第一侧导光管与主导光管也可以一体成型。其中，设置在主导光管上的第一侧导光管间的距离要30cm以上。

其中，第二侧导光管与第一侧导光管之间也可以采用插入的方式连接，且连接处密封，插入部分的长度优选为2-3cm。当然，第二侧导光管与第一侧导光管也可以一体成型。其中设置在第一侧导光管上的第二侧导光管之间的距离要30cm以上。

其中，本发明中的聚光装置与地面有一倾角，角度为聚光装置安装所在地的纬度。

其中，本发明中，聚光装置可以安装在建筑的屋面，以避免积雪积雨对日光采集的影响及障碍物遮蔽，此时在聚光装置的外侧加金属或塑料套件以利防水并与屋面固定。对于混凝土屋面可加预制水泥墩座来放置聚光装置；聚光装置的边缘套阻燃塑料盒，以防火和大风等冲击。

本发明的聚光装置的数量可以按建筑物布局和地形进行设计，由数十个到数百个，端点温度500°c—700°c，与带有硝酸盐熔盐，浇注料高温混凝土或水/水蒸气的接收器储热装置相连，再用于发电，地下热水储存等不同需要。

本发明提出的一种用导光管聚集太阳能热的装置的原理和有益效果为：

本发明的装置包括聚光装置及导光管来聚集太阳能热技术，本发明采用直径依次递减的主导光管，且主导光管的侧壁上设有侧导光管，导光管逐步汇合进行太阳能热聚集。本发明的聚集太阳能热的装置相对现有技术，占地面积小、成本低，接受阳光效率大大提高，且不需要复杂、造价昂贵的跟踪系统。本发明提出的用导光管聚集太阳能热的装置可作为城市规划的组成部分，有助于降低城市热岛效应。

附图说明

图1：为用导光管聚集太阳能热的装置的第一种实施例的结构示意图。

图2：为图1中主导光管与第一侧导光管局部放大的结构示意图。

图3：为用导光管聚集太阳能热的装置的第二种实施例的结构示意图。

图4：为图3中主导光管、第一侧导光管和第二侧导光管局部放大的结构示意图。其中，说明书附图中的附图标记说明如下：

1主导光管，3聚光装置，1-1四级主导光管，1-2三级主导光管，1-3二级主导光管，1-4一级主导光管，2-1第一侧导光管A，2-2第一侧导光管B，2-3第一侧导光管C，2-4第一侧导光管D，2-5第一侧导光管E，4-1第二侧导光管A，4-2第二侧导光管B，4-3第二侧导光管C，α为第一侧导光管与主导光管之间的夹角；β为第二侧导光管与第一侧导光管之间的夹角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

实施例1

参见图1-2，本发明提出的一种用导光管聚集太阳能热的装置，包括聚光装置(3)和导光管；导光管包括主导光管(1)和第一侧导光管；其中，主导光管包括直径依次递减且依次连接并连通的一级主导光管(1-4)、二级主导光管(1-3)、三级主导光管(1-2)和四级主导光管(1-1)，即一级主导光管一端与二级主导光管的一端连通，二级主导光管的另一端与三级主导光管的一端连通，三级主导光管的另一端与四级主导光管的一端连通，且一级主导光管的另一端与聚光装置连接。

其中，一级主导光管的直径为40-50cm，二级主导光管的直径为25-35cm，三级主导光管的直径为15-20cm，四级主导光管的直径为5-10cm；管道的长度可以根据实际要求进行设计。其中，一级主导光管和二级主导光管为塑料导光管；塑料导光管的管道厚度为1-3cm；三级主导光管和四级主导光管为外镀反射层的玻璃导光管；所述三级主导光管和四级主导光管的管道厚度为1.5-3cm，优选为2cm。本发明中的四级主导光管不限于为外镀反射层的玻璃导光管，还可以为外覆铝涂层的低铁玻璃导光管，也可以为外覆铝涂层、中间抽真空的双层玻璃导光管。

其中，一级主导光管、二级主导光管、三级主导光管和四级主导光管之间采用插入连接的方式，插入部分不宜过长，优选为2-3cm。一级主导光管、二级主导光管、三级主导光管和四级主导光管的连接处密封，且连接处采用粘结剂粘接密封，优选耐高温的酚醛树脂，避免光路产生分散或水分渗入。

其中，第一侧导光管设置在主导光管的侧壁上，第一侧导光管的一端与主导光管连通，且连接处密封；第一侧导光管的另一端与聚光装置连接。其中第一侧导光管的总个数为5个，分别为第一侧导光管A(2-1)、第一侧导光管B(2-2)、第一侧导光管C(2-3)、第一侧导光管D(2-4)和第一侧导光管E(2-5)，各第一侧导光管的分布位置为：一级主导光管的侧壁上设有第一侧导光管A和第一侧导光管B，且第一侧导光管A和第一侧导光管B的直径与材质与一级主导光管的相同；第一侧导光管A与一级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°，第一侧导光管B与一级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°。二级主导光管的侧壁上设有第一侧导光管C，且第一侧导光管C的直径和材质与二级主导光管相同，第一侧导光管C与二级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°。三级主导光管的侧壁上设有第一侧导光管D，且第一侧导光管D的直径和材质与三级主导光管相同，第一侧导光管D与三级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°。四级主导光管的侧壁上设有第一侧导光管E，且第一侧导光管E的直径和材质与四级主导光管相同，第一侧导光管E与四级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°。各第一侧导光管与主导光管之间采用插入的方式连接，且连接处密封，插入部分的长度为2-3cm；且设置在主导光管上的各第一侧导光管间的距离要30cm以上。本发明中第一侧导光管的个数与分布位置不限于此，根据实际需求进行设计。

本实施例中的聚光装置为球冠面菲涅尔透镜；每个聚光装置由若干个菲涅尔透镜构成，菲涅尔透镜的个数可以按照实际需求设计，其中球冠面菲涅尔透镜中的球冠为120-150°，由塑料或玻璃压制而成。

本实施例中的主导光管与第一侧导光管的长度根据实际需求进行设计。

实施例2

参见图3-4，本发明提出的一种用导光管聚集太阳能热的装置，包括聚光装置(3)和导光管；导光管包括主导光管(1)、第一侧导光管和第二侧导光管；其中，主导光管包括直径依次递减且依次连接并连通的一级主导光管(1-4)、二级主导光管(1-3)、三级主导光管(1-2)和四级主导光管(1-1)，即一级主导光管一端与二级主导光管的一端连通，二级主导光管的另一端与三级主导光管的一端连通，三级主导光管的另一端与四级主导光管的一端连通，且一级主导光管的另一端与聚光装置连接。

其中，第一侧导光管设置在主导光管的侧壁上，第一侧导光管的一端与主导光管连通，且连接处密封；第一侧导光管的另一端与聚光装置连接；第二侧导光管设在第一侧导光管的侧壁上，第二侧导光管的一端与第一侧导光管连通，另一端与聚光装置连接。

其中，第一侧导光管的总个数为5个，分别为第一侧导光管A(2-1)、第一侧导光管B(2-2)、第一侧导光管C(2-3)、第一侧导光管D(2-4)和第一侧导光管E(2-5)；第二侧导光管的总个数为3个，分别为第二侧导光管A(4-1)、第二侧导光管B(4-2)和第二侧导光管C(4-3)。各第一侧导光管和各第二侧导光管分布的位置为：一级主导光管的侧壁上设有第一侧导光管A和第一侧导光管B，且第一侧导光管A和第一侧导光管B的直径与材质与一级主导光管的相同；第一侧导光管A与一级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°，第一侧导光管B与一级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°。其中，第一侧导光管A上还设有第二侧导光管A，第二侧导光管A的直径与材质与第一侧导光管A的相同；且第二侧导光管A与第一侧导光管A形成的夹角5°≤β≤30°。二级主导光管的侧壁上设有第一侧导光管C，且第一侧导光管C的直径和材质与二级主导光管相同，第一侧导光管C与二级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°。其中，第一侧导光管C上还设有第二侧导光管B，第二侧导光管B的直径与材质与第一侧导光管C的相同；且第二侧导光管B与第一侧导光管C形成的夹角5°≤β≤30°。三级主导光管的侧壁上设有第一侧导光管D，且第一侧导光管D的直径和材质与三级主导光管相同，第一侧导光管D与三级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°。其中，第一侧导光管D上还设有第二侧导光管C，第二侧导光管C的直径与材质与第一侧导光管D的相同；且第二侧导光管C与第一侧导光管D之间形成的夹角5°≤β≤30°。四级主导光管的侧壁上设有第一侧导光管E，且第一侧导光管E的直径和材质与四级主导光管相同，第一侧导光管E与四级主导光管之间形成的夹角5°≤α≤30°。本发明中第一侧导光管与第二侧导光管的总个数不局限于此，且第一侧导光管与第二侧导光管的分布位置也不局限于此，可以根据实际的需求进行合理的个数变化和位置变化。

其中，第一侧导光管与主导光管之间采用插入的方式连接，且连接处密封，插入部分的长度为2-3cm；且设置在主导光管上的第一侧导光管间的距离要30cm以上。第二侧导光管与第一侧导光管之间也可以采用插入的方式连接，且连接处密封，插入部分的长度优选为2-3cm。

本实施例中的主导光管、第一侧导光管及第二侧导光管的长度根据实际需求进行设计。

本发明的具体实施方式中凡未涉及到的说明属于本领域的公知技术，可参考公知技术加以实施。

上述具体实施方式是对本发明提出的一种用导光管聚集太阳能热的装置技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案的基础上所做的任何等同变化或等效改动，均属于本发明技术方案保护范围。

Claims

1.一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，包括聚光装置和导光管；所述导光管包括主导光管和第一侧导光管；所述主导光管包括直径依次递减且依次连接并连通的一级主导光管、二级主导光管、三级主导光管和四级主导光管；所述一级主导光管的一端与聚光装置连接；所述第一侧导光管设置在主导光管的侧壁上，与主导光管形成的夹角为5°≤α≤30°，且第一侧导光管的一端与主导光管连通，第一侧导光管的另一端与聚光装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，所述第一侧导光管上还设有第二侧导光管，所述第二侧导光管设在第一侧导光管的侧壁上，且与第一侧导光管形成的夹角为5°≤β≤30°；第二侧导光管的一端与第一侧导光管连通，另一端与聚光装置连接。

3.根据权利要求2所述的一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，所述第二侧导光管的总个数为3-8个。

4.根据权利要求1所述的一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，所述第一侧导光管的总个数为3-8个。

5.根据权利要求1所述的一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，一级主导光管的直径为40-50cm，二级主导光管的直径为25-35cm，三级主导光管的直径为15-20cm，四级主导光管的直径为5-10cm。

6.根据权利要求1所述的一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，所述一级主导光管和二级主导光管为塑料导光管，塑料导光管的管道厚度为1-3cm；三级主导光管为外镀反射层的玻璃导光管，三级主导光管的管道厚度为1.5-3cm；四级主导光管为外镀反射层的玻璃导光管或外覆铝涂层的低铁玻璃导光管或外覆铝涂层、中间抽真空的双层玻璃导光管，其中四级主导光管的管道厚度为1.5-3cm。

7.根据权利要求2所述的一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，设置在一级主导光管侧壁上的第一侧导光管与一级主导光管的材质和直径相同；设置在二级主导光管侧壁上的第一侧导光管与二级主导光管的材质和直径相同；设置在三级主导光管侧壁上的第一侧导光管与三级主导光管的材质和直径相同；设置在四级主导光管侧壁上的第一侧导光管与四级主导光管的材质和直径相同；所述第一侧导光管上设有的第二侧导光管的材质和直径与该第一侧导光管的相同。

8.根据权利要求2所述的一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，所述一级主导光管、二级主导光管、三级主导光管和四级主导光管之间采用插入连接的方式，且连接处密封；插入部分的长度为2-3cm；所述第一侧导光管与主导光管之间采用插入的方式连接，且连接处密封，插入部分的长度为2-3cm；所述第二侧导光管与第一侧导光管之间采用插入的方式连接，且连接处密封，插入部分的长度为2-3cm。

9.根据权利要求2所述的一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，设置在主导光管上的第一侧导光管间的距离要30cm以上；设置在第一侧导光管上的第二侧导光管之间的距离要30cm以上。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种用导光管聚集太阳能热的装置，其特征在于，所述聚光装置为球冠面菲涅尔透镜；其中球冠面菲涅尔透镜中的球冠为120-150°，由塑料或玻璃压制而成。