CN107166760A - 二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，包括一次聚光器和集热管，一次聚光器为抛物面反射镜，该抛物面反射镜具有聚焦线；集热管位于抛物面反射镜的聚焦线处；支架；二次聚光器为抛物面反射镜或菲涅尔反射镜，集热管位于二次聚光器和一次聚光器之间，并处在二次聚光器的聚焦线上，二次聚光器通过支架支撑。本发明提供的线聚焦太阳能收集装置，增设了二次聚光器，集热器位于二次聚光器和一次聚光器之间，并处在二次聚光器的聚焦线上，能够将透过集热器的太阳光，再次反射至一次聚光器，再次在聚集到集热器，光流失少，集热效率高。

Description

二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置
技术领域
本发明涉及一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，具体涉及一种光热转化效率高的太阳能收集装置。
背景技术
太阳能光热转化途径主要分为直接吸收式和间接吸收式。直接吸收式利用载热介质直接吸收太阳光辐射，介质温度提高，实现光热转化；而间接吸收式则利用吸光涂层吸收太阳光辐射，涂层温度升高后热传递给载热介质，从而提高介质温度，实现光热转化。两者各有使用和研究案例。和间接吸收式技术路线相比，直接吸收式太阳能光热转化无需吸热涂层，有利于集热器的耐久性；同时载热介质内部温度均匀，减少应力对结构的破化，可降低制造和维护成本。本发明所采用的是直接吸收式的技术路线。
目前，直接吸收式的太阳能集热器主要有几种技术方案，主要体现在对于光路的聚焦和控制，如线聚光(槽式抛物聚光面、复合抛物聚光面、菲涅耳透镜)和点聚光(碟式聚光面)、太阳追踪等。
直接吸收式的技术改进方案主要是针对提高光线入射路径的聚光比来实施，不同类型的聚光器其聚光比有着很大差异：旋转抛物面聚光集热器的聚光比范围非常高，约500至3000；抛物柱面聚光集热器的聚光比范围约20至80；线性菲涅耳透镜聚光集热器的聚光比范围约6至30；圆形菲涅耳透镜聚光集热器的聚光比范围比较高，约100至1000；线性菲涅耳反射镜聚光集热器的聚光比范围约15至50。因此，采用不同的聚光器或聚光器组合，装置对于光线的收集效率也具有较大的差异。本专利主要针对该部分的光线进行收集和利用，从而提高装置的光学/光热效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的中温太阳能集热器单位成本较高，并且集热效率低的问题，本发明提供了一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，在现有技术的基础上增设了二次聚光器，该二次聚光器为抛物面反射镜或菲涅尔反射镜，集热管位于二次聚光器和一次聚光器之间，并处在二次聚光器的聚焦线上，能够将透过集热管的太阳光，再次反射至一次聚光器，再次在聚集到集热管，光流失少，集热效率高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，包括：
集热器，集热器包括一次聚光器和集热管，一次聚光器为抛物面反射镜，该抛物面反射镜具有聚焦线；集热管位于抛物面反射镜的聚焦线处，并载运能量吸收介质；
支架，该支架用于支撑一次聚光器和集热管；
还包括二次聚光器，该二次聚光器为抛物面反射镜或菲涅尔反射镜，集热管位于二次聚光器和一次聚光器之间，并处在二次聚光器的聚焦线上，二次聚光器通过支架支撑。
具体地，上述集热管为直型管，其横截面为圆形、椭圆形或扁平方形。
具体地，上述集热管为真空管，包括外层管和内层管，外层管和内层管之间的夹层为真空，内层管载运能量吸收介质。
具体地，上述外层管和内层管均为透光管。
具体地，上述外层管材质为玻璃、PMMA或PC。
具体地，上述内层管材质为玻璃、PMMA或PC。
具体地，还包括太阳能跟踪装置。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供了一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，在现有技术的基础上增设了二次聚光器，该二次聚光器为抛物面反射镜或菲涅尔反射镜，集热管位于二次聚光器和一次聚光器之间，并处在二次聚光器的聚焦线上，能够将透过集热管的太阳光，经过二次聚光器的再次反射至一次聚光器上，再次在聚集到集热管，光流失少，集热效率高。
(2)本发明提供了一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，外层管和内层管均为透光管，能够使经抛物面反射镜聚焦后的光被集热管吸收，未被吸收的光会穿过集热管到达二次聚光器，转化成平行光，被一次聚光器进行二次聚焦，使其在集热管被吸收，进一步提高了太阳能收集装置的集热效率。
(3)本发明提供了一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，在现有技术的基础上增设了二次聚光器，可以有效防止风沙、雨雪等对集热管的侵蚀，有效延长了集热管的使用寿命，延长了太阳能收集装置的使用寿命。
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是本发明实施例1的抛物面反射镜增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置的光路示意图；
图2是本发明实施例1的抛物面反射镜增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置的结构示意图；
图3是本发明实施例1的菲涅尔反射镜增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置的光路示意图；
图4是本发明实施例1的菲涅尔反射镜增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置的结构示意图；
图5是本发明的一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置集热管的局部结构示意图；
图中：1.集热器，11.一次聚光器，12.集热管，2.支架，3.二次聚光器，121.外层管，122.内层管，4.太阳能跟踪装置。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图2所示，一种抛物面反射镜增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，包括：
集热器1，集热器1包括一次聚光器11和集热管12，一次聚光器11为抛物面反射镜，该抛物面反射镜具有聚焦线；集热管12位于抛物面反射镜的聚焦线处，并载运能量吸收介质；
支架2，该支架2用于支撑一次聚光器11和集热管12；
还包括二次聚光器3，该二次聚光器3为抛物面反射镜，集热管12位于二次聚光器3和一次聚光器11之间，并处在二次聚光器3的聚焦线上，二次聚光器3通过支架2支撑。
本发明的一种抛物面反射镜增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，其光路如图1所示，在平行光线首先照射在一次聚光器11(抛物面反射镜)上，光线经过一次聚光器11的聚焦，聚集在集热管12，经集热管12透射的光到达二次聚光器3，二次聚光器3将接受的光线转化为平行光，直接入射到一次聚光器11，进行再次聚焦，直至光被完全吸收。
实施例2
如图4所示，一种菲涅尔反射镜增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，包括：
集热器1，集热器1包括一次聚光器11和集热管12，一次聚光器11为抛物面反射镜，该抛物面反射镜具有聚焦线；集热管12位于抛物面反射镜的聚焦线处，并载运能量吸收介质；
支架2，该支架2用于支撑一次聚光器11和集热管12；
还包括二次聚光器3，该二次聚光器3为菲涅尔反射镜，集热管12位于二次聚光器3和一次聚光器11之间，并处在二次聚光器3的聚焦线上，二次聚光器3通过支架2支撑。
本发明的一种菲涅尔反射镜增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，其光路如图3所示，在平行光线首先照射在一次聚光器11(抛物面反射镜)上，光线经过一次聚光器11的聚焦，聚集在集热管12，经集热管12透射的光到达二次聚光器3，二次聚光器3将接受的光线转化为平行光，直接入射到一次聚光器11，进行再次聚焦，直至光被完全吸收。
在一种具体实施方式中，集热管12为直型管，其横截面为圆形、椭圆形或扁平方形。在集热管12截面为椭圆形时，椭圆长轴所在平面与垂直入射光垂直；在集热管12截面为扁平方形时，扁平方形长边所在平面与垂直入射光垂直。在本具体实施方式中，集热管12的截面为圆形。
在一种具体实施方式中，该太阳能收集装置还包括太阳能跟踪装置4。主要是用来跟踪太阳光，使太阳能收集装置始终处于最佳的光热转换状态。其具体形式可以为任意现有的太阳能跟踪装置，只要能满足跟踪太阳光即可。
在一种具体实施方式中，如图5所示，集热管12为真空管，包括外层管121和内层管122，外层管121和内层管122之间的夹层为真空，内层管122载运能量吸收介质。
具体地，外层管121和内层管122均为透光管。
作为优选，外层管121材质为玻璃、PMMA或PC。
作为优选，内层管122材质为玻璃、PMMA或PC。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，包括：
集热器，集热器包括一次聚光器和集热管，一次聚光器为抛物面反射镜，该抛物面反射镜具有聚焦线；集热管位于抛物面反射镜的聚焦线处，并载运能量吸收介质；
支架，该支架用于支撑一次聚光器和集热管；
其特征在于：还包括二次聚光器，该二次聚光器为抛物面反射镜或菲涅尔反射镜，集热管位于二次聚光器和一次聚光器之间，并处在二次聚光器的聚焦线上，二次聚光器通过支架支撑。
2.如权利要求1所述的一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，其特征在于：所述集热管为直型管，其横截面为圆形、椭圆形或扁平方形。
3.如权利要求1或2所述的一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，其特征在于：所述集热管为真空管，包括外层管和内层管，外层管和内层管之间的夹层为真空，内层管载运能量吸收介质。
4.如权利要求3所述的一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，其特征在于：所述外层管和内层管均为透光管。
5.如权利要求4所述的一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，其特征在于：所述外层管材质为玻璃、PMMA或PC。
6.如权利要求4或5所述的一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，其特征在于：所述内层管材质为玻璃、PMMA或PC。
7.如权利要求1所述的一种二次聚光面增强抛物面反射镜线聚焦太阳能收集装置，其特征在于：还包括太阳能跟踪装置。
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