CN106766244A - 太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统，其中太阳能集热体包括第一集热部和第二集热部；第一集热部包括第一壳体和设置于第一壳体内部的第一内集热件，第一壳体由透光材料制成；第二集热部包括相互嵌套的外集热件和第二内集热件，外集热件设置于第二内集热件的外部；第一集热部设置于第二集热部的入光口外，光线透过第一壳体后其携带的光能能够相继被第一集热部和第二集热部吸收。较现有技术相比，提高了太阳能的光能吸收率，其中第一集热部用于吸收进入到第一壳体内部的光线的部分光能，该光线的剩余光能经过第二集热部后被吸收。

Description

太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统

技术领域

本发明涉及太阳能应用领域，具体而言，涉及一种太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统。

背景技术

目前使用的太阳能集热装置，主要有真空管式、平板式和聚焦集热式等，前两者被广泛使用，后者因投资较大仅少量应用于个别工矿企业。

真空管式太阳能热水器体积较庞大、玻璃管易碎、集热管中易结水垢、不能承压运行，两三年就需对真空管内部进行清理、否则严重影响吸热效果，而且一旦处于空晒就极易发生炸管。真空管式集热器多通过镀膜或钢化处理来提升玻璃的不易碎特性，但经这些处理后，既增加了生产成本、也使玻璃的透光率会有所降低，从而降低了吸热效率。上述集热器在生产时，需要用专用设备来进行镀膜加工以增加仅一次光接触时的光能吸收效率，生产制造的投资巨大、成本较高、更增加了环境污染可能。

平板集热器整体性能相对较好，但因盖板内为非真空、保温性能差，环境温度较低时集热性能差，而且环境温度低、或要求出水温度高时的吸热效率也较低，仅适合冬天不结冰的南方地区使用。

现有技术的聚焦集热器虽通过阳光汇集可提高出水温度，但因面向汇集光侧基本无法采取保温措施，其集热性能和吸热效率也不高，且投资巨大。

此外，上述现有太阳能热水器一般安装为固定角度，不能很好地跟踪太阳光直射方向，因此对太阳能的采集和利用率相对较低；除此，上述现有太阳能热水器，尤其是真空管式热水器，基本需要安装在向阳的高处，例如但不限于建筑物的顶部，一方面由于其本身体积较大，较为笨重，安装于建筑物顶部的过程中，可能会损坏该建筑物顶部的防水层；另一方面，该太阳能热水器还影响了该建筑物的美观性；在北方地域使用时还需在室外管路上敷设电热防冻带、否则就极易出现“冻管”而导致系统性损坏，电热防冻带就要消耗不少电能、降低了节能的效果、更增加了使用成本。

本发明人此前的中国实用新型专利《一种可追踪聚光的太阳能集热装置》(专利号：ZL 201520072311.9)，其能够跟踪太阳光直射方向来收集太阳能，当太阳光线照射在抛物反射镜内端面上时，光线反射到集热反射镜上，其只能吸收经集热反射镜再次反射后的光线的太阳能，对于首次射入到该集热反射镜上的光线的部分太阳能，未能进行吸收利用，从而导致其对太阳能的吸收效率仍较低。

目前，如何提高太阳能的吸收效率，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种太阳能集热体，以提高光能吸收效率。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种集热装置，以提高光能吸收效率。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种集热系统，以提高光能吸收效率。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能集热体，其中所述太阳能集热体包括第一集热部和第二集热部，所述第一集热部包括第一壳体和第一内集热件，所述第一壳体由透光材料制成，以使得照射于所述第一壳体上的光线能够进入到所述第一壳体内部；所述第一内集热件设置于所述第一壳体内部，以用于吸收所述光线的部分光能；所述第二集热部用于吸收所述光线的剩余光能，所述第二集热部包括第二内集热件、外集热件以及入光口，所述入光口形成于所述外集热件和所述第二内集热件之间；其中，所述第一集热部设置于所述第二集热部的入光口外，以使得所述第一集热部中的所述光线经所述第一内集热件折射和/或反射后能够经所述入光口进入到所述第二集热部中；所述外集热件设置于所述第二内集热件的外部，所述光线能够经所述第一内集热件折射和/或反射到所述外集热件上，并能够在所述外集热件和所述第二内集热件之间进行多次折射和/或反射；所述第二内集热件设置在所述第一内集热件上部，并与所述第一内集热件相互连接贯通，或所述第二内集热件与所述第一内集热件为一体成型。

根据本发明的一实施方式，其中所述第一内集热件和所述第二内集热件分别为筒形结构，并且两者相互连通以形成内集热件，所述内集热件的内部形成有第一腔体，以容置集热媒介；所述内集热件设置有媒介入口和媒介出口以供所述集热媒介进入或流出于所述第一腔体。

根据本发明的一实施方式，其中所述外集热件的外部设置有第二壳体，所述第二壳体与所述外集热件之间形成有第二腔体以容置集热媒介，所述第一壳体和所述第二壳体相互连通，以使得所述集热媒介能够在两者之间流动。

根据本发明的一实施方式，其中所述外集热件和所述第二壳体分别为筒形结构，且分别包括开口端和封闭端，两个所述开口端相互连接，两个所述封闭端间隔设置；所述外集热件的封闭端和所述第二壳体的封闭端相应位置分别设置有与所述第二内集热件匹配的第一通孔和第二通孔，以使得所述第二内集热件能够由所述外集热件的内部延伸到所述第二壳体的外部；所述第二内集热件的伸出端封闭，且所述伸出端设置有能够与大气连通的通气孔；所述第一通孔与所述第二内集热件之间以及所述第二通孔与所述第二内集热件之间分别密封设置。

根据本发明的一实施方式，其中所述外集热件的封闭端和所述第二壳体的封闭端之间的所述第二内集热件的内部设置有第一隔板；所述外集热件的封闭端和所述第二壳体的封闭端之间的所述第二内集热件的管壁上设置有第一透孔和第二透孔，所述第一透孔和所述第二透孔分别设于所述第一隔板的两侧；所述外集热件的所述封闭端和所述第二壳体的所述封闭端之间设置有第二隔板，以使得所述第一透孔和所述第二透孔分别设置于所述第二隔板两侧；所述媒介出口设置于所述第一隔板的靠近所述第二壳体的封口端的一侧，所述媒介入口设置于所述第一隔板的远离所述第二壳体的封口端的一侧。

根据本发明的一实施方式，其中所述外集热件和所述第二壳体分别包括开口端，两个所述开口端相互连接以形成第二集热部的开口端，即形成所述第二集热部的所述入光口；所述第一壳体包括开口端，所述第二集热部的开口端与所述第一壳体的开口端密封结合。

根据本发明的另一方面，一种集热装置，其中，所述集热装置包括本发明提供的太阳能集热体和抛物反射镜，所述太阳能集热体设置于所述抛物反射镜的中心，且所述抛物反射镜的焦点位于所述第一内集热件和/或所述第二内集热件的内部。

根据本发明的另一方面，一种集热系统，所述集热系统包括本发明提供的集热装置和安装支架，所述集热装置设置于所述安装支架上。

根据本发明的一实施方式，其中所述集热系统还包括彼此电连接的光电转换组件、控制器以及驱动件，其中所述光电转换组件设置于所述集热装置上，所述驱动件驱动安装支架旋转以使得所述抛物反射镜跟踪对准光照方向。

根据本发明的一实施方式，其中所述集热系统还包括媒介循环系统和采集控制单元，所述采集控制单元分别与所述光电转换组件和所述媒介循环系统电连接，所述第一内集热件和所述第二内集热件相互连通，且所述第一内集热件设置有媒介入口和媒介出口以供集热媒介进入或流出于所述第一内集热件的内部，所述媒介入口与所述媒介出口分别与媒介循环系统连通，所述采集控制单元控制所述媒介循环机构向媒介入口注入集热媒介。

由上述技术方案可知，本发明的太阳能集热体、具有其的集热装置以及集热系统的优点和积极效果在于：

本发明实施例提供的太阳能集热体包括第一集热部和第二集热部，第一集热部包括由透明材料制成的第一壳体，太阳光线可以透过该第一壳体进入到该第一集热部中，光线的部分光能可以由第一内集热件吸收，光线通过第一内集热件折射或反射到第二集热部的内、外集热件上，并能在外集热件和第二内集热件之间经过多次折射后，以将剩余光能全部吸收掉。

相较现有技术中的其他太阳能集热体，比如利用专用设备来进行镀膜加工后，一些集热器虽理论光能吸收效率可达到93％左右，但因实际使用中的吸收部位反射或折射、媒介温度及速度、对光角度、清洁及保温性等因素，其实际全天平均光能吸收效率仅有单位面积的23.28％(针对真空管式集热器)或31.46％(针对平板式集热器)的太阳能。

另外，相较本发明人此前的中国实用新型专利《一种可追踪聚光的太阳能集热装置》(专利号：ZL 201520072311.9)，其全天平均可吸收相当于集热装置单位面积的太阳能59.5％甚至70.6％(因光线经两次反射后的太阳能才被吸收)而言，本发明实施例提供的太阳能集热体由于采用通用材料制成的第一集热部和第二集热部，能够将抛物反射镜反射后的太阳光(备注：因每发射或折射一次肯定会有损耗)经多次折射后光能吸收效率可以提高到99.95％，并可以选择通过自动追踪太阳光实际直射方向，而使应用本发明实施例的太阳能集热体全天任何时刻都能平均吸收相当于集热装置单位面积的74.4％甚至88.3％的太阳能，从而在生产投资需求很少、制造成本较低、又不会增加环境污染的情况下就实现了大幅提高太阳能的光能吸收率。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种太阳能集热体的结构剖面示意图。

图2是根据一示例性实施方式示出的一种具有保护层的太阳能集热体的结构示意图。

图3是图2中的太阳能集热体的剖面图。

图4是根据一示例性实施方式示出的一种集热系统的结构示意图。

图5是在抛物反射镜正对太阳光的状态，图1中的太阳能集热体对抛物反射镜最内圈反射光线的折射剖面示意图。

图6是在抛物反射镜正对太阳光的状态，图1中的太阳能集热体对抛物反射镜中圈附近反射光线的折射剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、太阳能集热体； 21、第一集热部；

22、第二集热部； 23、内集热件；

231、第一内集热件； 232、第二内集热件；

2321、第一透孔； 2322、第二透孔；

24、外集热件； 241、第一通孔；

25、密封胶圈； 26、密封垫片；

27、第一壳体； 28、第二壳体；

281、第二通孔； 29、通气孔；

30、第一隔板； 40、第二隔板；

50、媒介出口； 60、媒介入口；

70、低温媒介输入管道； 80、高温媒介输出管道；

90、抽真空气门嘴； 3、线管；

4、喷水管； 5、喷水嘴；

6、第一隔热层； 7、保护层；

8、第二隔热层； 10、光电转换组件；

11、抛物反射镜； 12、反射镜座；

13、偏转齿轮； 14、旋转齿轮；

15、偏转驱动部； 16、旋转驱动部；

17、支撑架； 18、采集控制单元；

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在未做相反说明的情况下，本发明中描述的光能为太阳能；使用的顺序词“第一、第二”只是为了更好地说明本发明，并不表示其限定的部件具有先后主次之分；使用的方位词“上、下”是根据附图中的方位进行描述的，在将附图进行旋转一定角度的情况下，其中“上、下”也跟着旋转相应角度。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种太阳能集热体的结构剖面示意图，图2是根据一示例性实施方式示出的一种具有保护层的太阳能集热体的结构示意图。如图所示，本发明一个实施方式提供的太阳能集热体100，其中该太阳能集热体100包括第一集热部21和第二集热部22。第一集热部21包括由透明材料制成的第一壳体27，太阳光线可以透过该第一壳体27进入到该太阳能集热体100中，该光线具有的太阳能能几乎完全被吸收掉，较现有技术中的管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，其太阳能吸收效率显著提高。在该吸热过程中，第一集热部21用于吸收进入到第一壳体27内部的光线的部分光能，剩余光能经过第二集热部22后被吸收。图5是在抛物反射镜正对太阳光的状态，图1中的太阳能集热体对抛物反射镜最内圈反射光线的折射剖面示意图。图6是在抛物反射镜正对太阳光的状态，图1中的太阳能集热体对抛物反射镜中圈附近反射光线的折射剖面示意图。

参照图1、图5以及图6，其中第一集热部21包括第一壳体27和设置于该第一壳体27内部的第一内集热件231，第一壳体27可以由透光材料制成，太阳光线照射到该第一集热部21上时，光线能够透过第一壳体27进入到其内部，位于该第一壳体27内部的第一内集热件231能够将上述光线中的部分光能吸收掉，也就实现了对进入到第一壳体27内的光线的光能的首次吸收。可以理解的是，透光材料可以由本领域技术人员根据工况需求任意选择，例如但不限于可以为无色透明的PC材料或者PVC材料或者PMMA材料或玻璃材料，本领域技术人可以理解的是，采用的材料也可以具有单面透光特性；以上都在本发明的保护范围内。

继续参照图1、图5以及图6，第一集热部21可以设置于第二集热部22的入光口处下部，以使得第一集热部21中的光线经第一内集热件231折射或反射后可通过入光口进入到第二集热部22中，第二集热部22包括相互嵌套设置的外集热件24和第二内集热件232，外集热件24设置于第二内集热件232的外部，照射于第一内集热件231上的光线可以被该第一内集热件231折射或反射到的外集热件24上，继而可以在外集热件24和第二内集热件232之间进行多次折射，以将光线的剩余光能吸收，也就实现对进入到第一壳体27内的光线的光能的再次和/或多次吸收。因此，上述太阳能集热体100能够将照射于第一壳体27的光线所携带的光能几乎全部吸收掉，从而提高了光能的吸收效率，数据显示其吸收效率可以提高到99.95％。

继续参照图5和图6，本发明的一实施方式，其中透过第一壳体27的光线的部分光能能够被第一内集热件231吸收，在第二内集热件232和外集热件24之间进行多次折射的过程中，该第二内集热件232和外集热件24可以分别吸收光能，以致将光线的光能几乎全部吸收掉。参照图5，抛物反射镜11的最内圈反射光的折射次数不少于8次，参照图6，靠近中间圈反射光的折射次数就已达到34次，而且越远离中心线的抛物反射镜11反射光在太阳能集热体100内被折射的次数就越多，而同时，抛物反射镜11的内圈面积较小而外圈面积却很大，因此就平均而言，在太阳能集热体100内，抛物反射镜11的反射光基本都被平均折射超20次，每折射一次时其所携带的光能就被吸收掉一定比例，从而可以实现基本完全吸收。

即使是本发明人此前的中国实用新型专利《一种可追踪聚光的太阳能集热装置》(专利号：ZL 201520072311.9)的太阳能集热装置，其工作原理为：抛物反射镜11的内端面将光线反射到集热反射镜上，反射到该集热反射镜上的光线不能被太阳能集热装置直接用来集热，而是需要经过集热反射镜再次反射后，才能够被太阳能集热装置利用。经过集热反射镜再次反射的光线具有的光能较从抛物反射镜反射到该集热反射镜上的光线具有的光能，有明显的下降，因此导致该太阳能集热装置的太阳能吸收率较低。

实际上，现有其他技术中长期存在的太阳能的吸收效率较低的技术问题，如何进一步提高太阳能集热装置的太阳能吸收率已经成为本领域的一个技术难题，本发明的太阳能集热体100较现有技术，其既能够吸收从抛物反射镜11反射到第一内集热件231上的光线的光能，又能够将经第一内集热件231折射出去的光线的太阳能几乎全部吸收，因此其能够将照射于该第一壳体27上的太阳光线的光能几乎吸收完全，从而大幅提高了吸收效率。

图2是根据一示例性实施方式示出的一种具有保护层的太阳能集热体的结构示意图。图3是图2中的太阳能集热体的剖面图。

继续参照图1至图3，本发明的一实施方式，其中第一内集热件231和第二内集热件232分别为筒形结构，两者可以设置为相互连通以形成内集热件23，内集热件23的内部形成有第一腔体，以容置集热媒介。该集热媒介可以储存于该第一腔体内，或者该集热媒介可以循环流入到该第一腔体内，都在本发明的保护范围内。

本发明中以集热媒介可以循环流入到第一腔体内为例进行说明，具体地，内集热件23设置有媒介入口60和媒介出口50，该媒介入口60和媒介出口50可以分别通过导管与媒介循环系统连通，以使集热媒介不断在第一腔体和媒介循环系统之间流动。本发明的一种实施方式，媒介入口60可以设置于内集热件23的下部，更优选地，可以设置于内集热件23的下端，与其连通的导管可以沿着内集热件23的延伸方向向下延伸；媒介出口50设置于内集热件23的上部，具体地设置于第一隔板30的靠近第二壳体28的封口端的一侧，即该媒介出口50可以设置在第一隔板30的上方，与其连通的导管穿过该第一隔板30后沿着内集热件23的延伸方向向下延伸，并延伸到太阳能集热体100的外部，以与媒介循环系统连通，具体地可以参照图1。可以理解的是，内集热件23可以为一体成型，而其位于第一壳体27内的部分可以命名为第一内集热件231，其位于第二壳体28内的部分可以命名为第二内集热件232。当然，第一内集热件231和第二内集热件232也可以分别独立形成后结合为一体，从而形成该内集热件23，都在本发明的保护范围内。

本发明中的内集热件23和外集热件24的材质可以根据实际工况的需要进行选择，例如但不限于可以为普通钢、不锈钢或者铜铝等金属材料，也可以为PC材料或者PVC材料，都在本发明的保护范围内。本发明的一种具体实施方式选择不锈钢材料制成的内集热件23和外集热件24，较现有技术中的玻璃制成的内集热件和外集热件，其安全性更高，例如但不限于即使在其内部不含有集热媒介的高温环境下，也不会造成“炸管”现象，从而提高了该太阳能集热体100的安全性。

可以理解的是，内集热件23的具体结构并无过多限定，例如但不限于该内集热件23为圆筒形、椭圆筒形等，都在本发明的保护范围内。该内集热件23将光线中的光能吸收后可以将其转化为热能，并可以将其储存于第一腔体内的集热媒介中。可以理解的是，本发明中的集热媒介可以为液体，也可以为气体，都在本发明的保护范围内，下文将以集热媒介为液体为例进行说明。

继续参照图1至图3，本发明的一实施方式，其中外集热件24的外部设置有第二壳体28，第二壳体28与外集热件24之间形成有第二腔体，该第二腔体可以与第一腔体连通，以使得集热媒介在第一腔体和第二腔体之间流动。可以理解的是，该集热媒介可以储存于该第二腔体内，或者该集热媒介可以循环流入到该第二腔体内，都在本发明的保护范围内。第二腔体可以设置有与媒介循环系统连通的媒介进出口，也可以设置有与第一腔体连通的媒介进出口，例如下文中描述的第一透孔2321和第二透孔2322。

参照图1、图5以及图6，本发明的一实施方式，其中外集热件24和第二壳体28分别为筒形结构，且分别包括开口端和封闭端，外集热件24的开口端和第二壳体28的开口端相互连接，以形成第二集热部22的开口端，该开口端可以为第二集热部22的入光口，外集热件24的封闭端和第二壳体28的封闭端间隔设置，相互嵌套设置的第二壳体28和外集热件24的侧壁以及封口端之间形成第二腔体。外集热件24的封闭端和第二壳体28的封闭端相应位置处分别设置有与第二内集热件232匹配的第一通孔241和第二通孔281，以使得该第二内集热件232经过该第一通孔241和第二通孔281后，由外集热件24的内部延伸到第二壳体28的外部，第二内集热件232的伸出端可以为封闭端，且该伸出端可以设置有能够与大气连通的通气孔29，该通气孔29可以与外部的气阀开关连接，第一通孔241与第二内集热件232之间可以进行密封设置，并且第二通孔281与第二内集热件232之间也可以进行密封设置。

当太阳光较弱、甚至没有太阳光时，例如但不限于在北方寒冬的夜晚，本发明的太阳能集热体100可以进入休眠等待状态，此时打开气阀开关，外界空气可以通过通气孔29进入到太阳能集热体100内，第一腔体和第二腔体内的集热媒介就会在重力作用下流到太阳能集热体100外的储存装置中，例如但不限于流到储能媒介保温箱内，如此该太阳能集热体100内及与其连通的集热媒介储存箱的所有管道内都将不再储存有集热媒介，从而可以避免“冻管”现象的发生，提高了太阳能集热体100的可靠性。

可以理解的是，该太阳能集热体100为密封结构且可以被抽真空，以进一步减少散热或传热，以提高其吸收太阳能后集热媒介的保温效果。参照图3，在外集热件24的封闭端可以设置有抽真空气门嘴90，该抽真空气门嘴90可以与抽真空设备通过管道连接。该抽真空气门嘴90可以设置于外集热件24的封闭端的任意位置，例如但不限于其可穿过第二隔板40和第二壳体28后伸入到第二壳体28的外部并沿外集热件24的延伸方向向外延伸。

参照图1、图5以及图6，本发明的一实施方式，其中外集热件24的封闭端和第二壳体28的封闭端之间的第二内集热件232的内部设置有第一隔板30。可以理解的是，参照图1，该第一隔板30可以设置于外集热件24的封闭端所在的平面和第二壳体28的封闭端所在的平面之间；并且在该外集热件24的封闭端所在的平面和第二壳体28的封闭端所在的平面之间的第二内集热件232的管壁上设置有第一透孔2321和第二透孔2322，以使得第一透孔2321和第二透孔2322分别设于第一隔板30的两侧；同样的，在外集热件24的封闭端所在的平面和第二壳体28的封闭端所在的平面之间还设置有第二隔板40，以使得该第二隔板40位于第一透孔2321和第二透孔2322之间；媒介出口50设置于第一隔板30的靠近第二壳体28的封口端的一侧，即媒介出口50位于第一隔板30的上方，媒介入口60可以为靠近第一壳体27设置。

集热媒介通过媒介入口60后进入到第一腔体，液位不断上升，直到接触到第一隔板30，该第一隔板30阻止液位继续上升，而使液体经过第一透孔2321而进入到第二腔体。内集热件23吸收太阳能后将其储存在第一腔体内的集热媒介中，外集热件24吸收的太阳能储存于第二腔体内的集热媒介中，上述集热媒介吸热后温度升高、集热媒介比重就会减小而上升，从而形成一个向上的动力，进而自动形成一个热虹吸系统，因此，在第一隔板30上方以及第二隔板40上方的集热媒介的温度较高，在媒介入口60不断进入集热媒介的情况下，上述具有较高温度的集热媒介就可以经过媒介出口50后再经过导管而导出于该太阳能集热体100内。

参照图3、图5以及图6，本发明的一实施方式，其中第一隔板30和第二隔板40也可以设置在同一平面内，但并不以此为限，只要满足第一隔板30和第二隔板40均设置于第一透孔2321和第二透孔2322之间即可。可以理解的是，第一透孔2321和第二透孔2322可以沿着第二内集热件232的周向设置有多个，都在本发明的保护范围内。

本发明的一实施方式，其中外集热件24和第二壳体28分别具有开口端，且两个开口端相互连接以形成第二集热部22的开口端，即形成所述第二集热部22的所述入光口；第一壳体27包括开口端，该第一集热部21的开口端与第一壳体27的开口端密封结合，并在两者的接触部位可以设置有密封件，例如但不限于该密封件可以为密封圈或者密封胶，都在本发明的保护范围内。该第一集热部21的开口端可以为外集热件24的开口端，也可以为第二壳体28的开口端，但不以此为限。组装过程中可以先在该第一集热部21的开口端处放置环形密封胶圈25，然后再将其套装于第一壳体27的开口端上，从而实现两者连接处的密封。第一壳体27也可以设置有多个通孔，以供管路插入，例如但不限于线管3或喷水管4，但不以此为限。可以理解的是，该多个通孔上还可以设置有密封件，例如但不限于该密封件为密封垫片26。将线管3设置于第一壳体27内部，既可以方便安装集热系统顶部的连接线缆，又不会遮挡抛物反射镜11的反射光线，还可避免抛物反射镜11反射汇集后的高温光斑烧坏连接线缆，具体可以参照图3。

本发明的另一方面，参照图4所示，可以提供一种集热装置，其中，集热装置包括本发明提供的太阳能集热体100和抛物反射镜11，太阳能集热体100设置于抛物反射镜11的中心，且抛物反射镜11的焦点位于第一内集热件231和/或第二内集热件232的内部，以使得经抛物反射镜11反射的光线能够射入到内集热件23上。

本发明的另一方面，可以提供一种集热系统，集热系统包括本发明提供的集热装置和安装支架，集热装置设置于安装支架上。具体地，在安装支架和抛物反射镜11之间可以设置有反射镜座12，该反射镜座12可以固定于偏转齿轮13上。

根据本发明的一实施方式，其中集热系统还包括彼此电连接的光电转换组件10、控制器以及驱动件，其中光电转换组件10设置于集热装置上，驱动件驱动安装支架旋转以使得所述抛物反射镜跟踪对准光照方向。

根据本发明的一实施方式，其中集热系统还包括媒介循环系统和采集控制单元18，采集控制单元18分别与光电转换组件10和媒介循环系统电连接，第一内集热件231和第二内集热件232相互连通，且第一内集热件231设置有媒介入口60和媒介出口50以供集热媒介进入或流出于第一内集热件231的内部，媒介入口60与媒介出口50分别与媒介循环系统连通，采集控制单元18控制媒介循环机构向媒介入口60注入集热媒介。

图4是根据一示例性实施方式示出的一种集热系统的结构示意图。

如图4所示，在喷水管4的顶部设置有可旋转的喷水嘴5，该喷水嘴5设置有侧向出水口，其可沿该喷水嘴5的切线方向喷水。喷水管4内的压力水可以从喷水嘴5的出水口冲出，在压力水的反作用力下将驱动喷水嘴5绕着喷水管4旋转以对光电转换组件10和抛物反射镜11进行清洗，从而可以使该集热系统具有自洁功能。更进一步地，该太阳能集热体100能够长期具有探测跟踪或反射汇集且都能自动维持高效吸收的效果。

在第二壳体28的外部可以包裹保温结构，也可以包裹防护结构，具体地，可以在第二壳体28的外部依次包裹有第一隔热层6和保护层7，以防止集热媒介的热能通过该第二壳体28的侧壁散失，该保护层7可以保护该第二壳体28以避免外力对其造成破坏。可以理解的是，本领域技术人员可以根据不同的工况需求，对该第一隔热层6和保护层7的材料进行选择。更进一步地，在与媒介入口60和媒介出口50连通的管路上可以包裹第二隔热层8，该第二隔热层8的材料可以与第一隔热层6相同，也可以不同，都在本发明的保护范围内。光电转换组件10可以设置于上述保护层7的顶端。

继续参照图4，安装支架可以包括偏转齿轮13、旋转齿轮14、偏转驱动部15、旋转驱动部16以及支撑架17，其中，该偏转齿轮13含齿轮轴承，旋转齿轮14含齿轮轴承。该光电转换组件10可以用于探测太阳光向。该光电转换组件10可以与采集控制单元18电连接，该采集控制单元18可以根据光电转换组件10的输出信号的变化驱动偏转驱动部15和旋转驱动部16，其中偏转驱动部15含电机齿轮轴承，旋转驱动部16含电机齿轮轴承，而旋转齿轮14则固定安装在含托板及固定脚的支撑架17上，从而自动驱动抛物反射镜11实时跟踪和实时对准太阳光的实际光线方向。其中，偏转齿轮13、旋转齿轮14、偏转驱动部15、旋转驱动部16各自的轴承和采集控制单元18均设置在支撑架17上，该支撑架17可自由旋转。该安装支架可极大地简化整体结构，还可进一步降低集热系统的生产制造成本。

其中偏转驱动部15和旋转驱动部16可以选择步进电机，但不以此为限；偏转齿轮13和旋转齿轮14可以为单级的涡轮蜗杆传动啮合，既可以缩小传动机构尺寸，在确保足够的传动比(驱动力)的情况下而大幅降低步进电机的成本，又可以在万一停电后能依靠涡轮蜗杆啮合传动的自锁特性保持良好的准确定位，提升应用本发明的集热系统的抗干扰性能和抗台风指标。

具体地，太阳能集热体100内部的集热媒介吸热后温度升高，集热媒介比重就会减小而上升，从而形成了一个向上的动力，进而自动形成一个热虹吸系统，因此，在第一隔板30上方以及第二隔板40上方的集热媒介的温度较高；然后，采集控制单元18可以根据当时的光照强度等因素，自动不断的间隔启动外部的媒介循环系统，将储能媒介保温箱底层的低温集热媒介进入低温媒介输入管道70经过媒介入口60，进而进入到第一腔体和第二腔体，同时，因集热媒介自身的压力传递、将自动压迫已被加热后的集热媒介经过媒介出口50进入到高温媒介输出管道80，流回至储能媒介保温箱顶层，从而被储存起来，如此循环往复。

与现有技术相比，本申请中的集热系统不需要专用设备进行镀膜，从而进一步降低了制造成本，并且也减少了环境污染。应用本发明的集热系统，每平方米受光面积的重量可以小于10Kg，将其安装于向阳处，而与其配套使用的其他设备，例如但不限于保温水箱等都可放置在任何其他室内地方，因此应用本发明的集热系统非常方便，可以安放在屋顶或其他无阳光遮挡的地方，例如但不限于围墙、灯杆或立柱上，对房屋结构破坏较小甚至不会造成破坏、或对安装柱梁的承重要求很低。

更进一步地，该太阳能集热体100的对进入其中的光能吸收效率高达99.95％，而全天平均采集阳光效率可以大于74.4％，例如但不限于可以为88.3％，而现有的管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器仅在最理想的瞬时采集阳光效率可达到93％左右、而全天平均采集阳光效率仅分别只有23.28％和31.46％，可见本发明提供的太阳能集热体100的吸热效率显著提高。虽然现有技术中的太阳能集热装置的瞬时采集阳光效率有时会高于本发明的瞬时采集阳光效率，但本发明的全天平均采集阳光效率相对于现有的太阳能集热装置全天平均采集阳光效率具有显著的提高，因此本发明的太阳能集热装置的太阳能吸收效率具有显著提高。

通过巧妙的设计太阳能集热体100的尺寸，还可以允许存在一定程度的偏差，即还允许实际运行中的抛物反射镜11正对太阳光线时可以存在一定的偏差，以适应生产调试过程中必然存在的一定误差下，应用本发明的集热装置仍能正常发挥其高效的吸热效果。

本发明所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

Claims (10)

1.一种太阳能集热体，其特征在于，所述太阳能集热体包括：

第一集热部，所述第一集热部包括第一壳体和第一内集热件，所述第一壳体由透光材料制成，以使得照射于所述第一壳体上的光线能够进入到所述第一壳体内部；所述第一内集热件设置于所述第一壳体内部，以用于吸收所述光线的部分光能；

第二集热部，所述第二集热部用于吸收所述光线的剩余光能，所述第二集热部包括第二内集热件、外集热件以及入光口，所述入光口形成于所述外集热件和所述第二内集热件之间；

其中，所述第一集热部设置于所述第二集热部的入光口外，以使得所述第一集热部中的所述光线经所述第一内集热件折射和/或反射后能够经所述入光口进入到所述第二集热部中；所述外集热件设置于所述第二内集热件的外部，所述光线能够经所述第一内集热件折射和/或反射到所述外集热件上，并能够在所述外集热件和所述第二内集热件之间进行多次折射和/或反射；所述第二内集热件设置在所述第一内集热件上部，并与所述第一内集热件相互连接贯通，或所述第二内集热件与所述第一内集热件为一体成型。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热体，其特征在于，所述第一内集热件和所述第二内集热件分别为筒形结构，并且两者相互连通以形成内集热件，所述内集热件的内部形成有第一腔体，以容置集热媒介；所述内集热件设置有媒介入口和媒介出口以供所述集热媒介进入或流出于所述第一腔体。

3.根据权利要求2所述的太阳能集热体，其特征在于，所述外集热件的外部设置有第二壳体，所述第二壳体与所述外集热件之间形成有第二腔体，所述第一壳体和所述第二壳体相互连通，以使得所述集热媒介能够在两者之间流动。

4.根据权利要求3所述的太阳能集热体，其特征在于，所述外集热件和所述第二壳体分别为筒形结构，且分别包括开口端和封闭端，两个所述开口端相互连接，两个所述封闭端间隔设置；所述外集热件的封闭端和所述第二壳体的封闭端相应位置分别设置有与所述第二内集热件匹配的第一通孔和第二通孔，以使得所述第二内集热件能够由所述外集热件的内部延伸到所述第二壳体的外部；所述第二内集热件的伸出端封闭，且所述伸出端设置有能够与大气连通的通气孔；所述第一通孔与所述第二内集热件之间以及所述第二通孔与所述第二内集热件之间分别密封设置。

5.根据权利要求4所述的太阳能集热体，其特征在于，所述外集热件的封闭端和所述第二壳体的封闭端之间的所述第二内集热件的内部设置有第一隔板；所述外集热件的封闭端和所述第二壳体的封闭端之间的所述第二内集热件的管壁上设置有第一透孔和第二透孔，所述第一透孔和所述第二透孔分别设于所述第一隔板的两侧；所述外集热件的所述封闭端和所述第二壳体的所述封闭端之间设置有第二隔板，以使得所述第一透孔和所述第二透孔分别设置于所述第二隔板两侧；所述媒介出口设置于所述第一隔板的靠近所述第二壳体的封口端的一侧，所述媒介入口设置于所述第一隔板的远离所述第二壳体的封口端的一侧。

6.根据权利要求3所述的太阳能集热体，其特征在于，所述外集热件和所述第二壳体分别包括开口端，两个所述开口端相互连接以形成第二集热部的开口端，即形成所述第二集热部的所述入光口；所述第一壳体包括开口端，所述第二集热部的开口端与所述第一壳体的开口端密封结合。

7.一种集热装置，其特征在于，所述集热装置包括根据权利要求1至6中任一项所述的太阳能集热体和抛物反射镜，所述太阳能集热体设置于所述抛物反射镜的中心，且所述抛物反射镜的焦点位于所述第一内集热件和/或所述第二内集热件的内部。

8.一种集热系统，其特征在于，所述集热系统包括根据权利要求7所述的集热装置和安装支架，所述集热装置设置于所述安装支架上。

9.根据权利要求8所述的集热系统，其特征在于，所述集热系统还包括彼此电连接的光电转换组件、控制器以及驱动件，其中所述光电转换组件设置于所述集热装置上，所述驱动件驱动安装支架旋转以使得所述抛物反射镜跟踪对准实际光照方向。

10.根据权利要求9所述的集热系统，其特征在于，所述集热系统还包括媒介循环系统和采集控制单元，所述采集控制单元分别与所述光电转换组件和所述媒介循环系统电连接，所述第一内集热件和所述第二内集热件相互连通，且所述第一内集热件设置有媒介入口和媒介出口以供集热媒介进入或流出于所述第一内集热件的内部，所述媒介入口与所述媒介出口分别与媒介循环系统连通，所述采集控制单元控制所述媒介循环机构向媒介入口注入集热媒介。