CN108302823B - 菲涅尔聚光系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种菲涅尔聚光系统及其使用方法，所述菲涅尔聚光系统包括阳光跟踪系统、若干反射镜和集热单元，所述阳光跟踪系统根据阳光照射角度的变化带动所有所述反射镜同步转动，使反射光照射至所述集热单元，所述集热单元吸收所述反射镜反射的阳光并产生热量；所述阳光跟踪系统包括驱动装置和连动机构，所述连动机构连接在所述反射镜的两端，并由所述驱动装置驱动而转动，从而带动所有所述反射镜同步转动。本发明通过在反射镜的两端连接连动机构，使反射镜扭转力的传输方法是在反射镜的两端传输的，使反射镜所受扭力最小，从而实现无反射镜支架，由连动机构直接带动反射镜转动来实现阳光跟踪。

Description

菲涅尔聚光系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及太阳能聚光热能领域，更具体地说，涉及一种菲涅尔聚光系统及其使用方法。

背景技术

目前带阳光跟踪的太阳能聚光系统主要适用于安装在地面使用，少数可以安装在屋顶平台上，但几乎没有可安装在瓦片式结构的屋顶上，而老式房屋及钢结构厂房多数是瓦片式屋顶，这些屋顶很难安装跟踪式太阳能聚光系统，大多只安装非跟踪式的太阳能热水器，由于太阳能热水器无阳光跟踪和阳光聚焦，输出的温度很低不足100℃，并且成本较高，这样就限制了它的应用范围，如厂矿企业等需要100℃以上的蒸汽，太阳能光热发电需要200℃以上或更高的热能温度等，太阳能热水器就无法满足这些要求。

太阳能供暖有很多科研单位及企业在研究，但都因成本太高及难于安装在屋顶上而无法市场化。因为，供暖的时间短，一年只有4个月左右，不仅如此供暖季节正是阴雨天多，光照强度低的季节，采集的太阳能少设备利用率低，投资回报率较低，所以太阳能供暖是最不合算的，只有成本极低的集热系统才会有利润。

目前已公布的菲涅尔聚光系统的扭力是施加在反射镜支架的一端，靠反射镜金属支架来带动反射镜转动的。由于反射镜是玻璃制造的，而玻璃不能承受扭力，因此这种扭力只施加在一端是无法取消反射镜金属支架来直接扭转反射镜的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种菲涅尔聚光系统及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种菲涅尔聚光系统，包括阳光跟踪系统、若干反射镜和集热单元，所述阳光跟踪系统根据阳光照射角度的变化带动所有所述反射镜同步转动，使反射光照射至所述集热单元，所述集热单元吸收所述反射镜反射的阳光并产生热量；

所述阳光跟踪系统包括驱动装置和连动机构，所述连动机构连接在所述反射镜的两端，并由所述驱动装置驱动而转动，从而带动所有所述反射镜同步转动。

优选地，所述驱动装置包括程控器、与所述程控器连接的电机和安装于所述电机的输出轴的减速机，所述程控器控制所述电机的工作状态，所述电机通过所述减速机连接所述连动机构并驱动所述连动机构。

优选地，所述连动机构包括至少两个平行设置的连杆，所述若干反射镜的两端分别可转动连接在两个所述连杆上，所述连杆与所述驱动装置连接并由所述驱动装置带动移动，从而带动所有所述反射镜同步转动。

优选地，所述连动机构还包括主轴和至少两个主轴摇臂，所述主轴由所述驱动装置驱动而旋转，所述至少两个主轴摇臂固定安装在所述主轴上，并由所述主轴带动转动；每个所述连杆分别铰接在一个所述主轴摇臂上，并在所述主轴摇臂的带动下平移。

优选地，所述阳光跟踪系统还包括设置在所述反射镜两端的反射镜转动机构，所述反射镜转动机构连接所述连动机构，并由所述连动机构带动而转动，从而带动所有所述反射镜同步转动。

优选地，所述反射镜转动机构包括一端固定铰接在所述连动机构上的若干反射镜摇臂、固定设置在所述反射镜摇臂另一端的反射镜轴、以及固定设置的轴承支架；

所述轴承支架上设有若干供所述反射镜轴可转动插入的轴孔；

每一所述反射镜固定安装在一对对应的所述反射镜轴之间，并且，所述连动机构带动所述反射镜摇臂转动，从而带动反射镜轴转动，进而带动所有所述反射镜同步转动。

优选地，所述反射镜转动机构还包括固定安装在所述反射镜轴与所述反射镜端部之间的若干反射镜连接头。

优选地，所述反射镜轴靠近所述反射镜接头的一端面为矩形插销，所述反射镜是横截面为T形的T形反射镜；

所述反射镜连接头靠近所述反射镜轴的一端面设有与所述矩形插销配合的矩形槽，并与反射镜轴的矩形插销连接；所述反射镜连接头靠近所述反射镜的一端面设有与所述T形反射镜配合的T形槽，所述T形反射镜插装在反射镜连接头的T形槽内，并由反射镜轴带动旋转。

优选地，所述轴承支架为玻璃支架；所述反射镜为玻璃反射镜或反光铝膜反射镜。

优选地，所述菲涅尔聚光系统还包括防尘装置，所述防尘装置为透光的玻璃密封空腔，所述阳光跟踪系统和所述若干反射镜置于所述密封空腔内；所述防尘装置包括防尘玻璃支架、防尘玻璃、防尘底板、人字屋脊盖、补空板组成密封的防尘空间，所述菲涅尔聚光系统安装在此密封的防尘空间内；和/或

所述菲涅尔聚光系统还包括自动清洗装置，所述自动清洗装置包括主水管、喷管和电磁阀，所述喷管开设有喷口；

所述主水管通过所述电磁阀与所述喷管相连，所述主水管的一端与供水管或者空气压缩机相接。

本发明还提供了一种菲涅尔聚光系统的使用方法，该方法应用于上述的菲涅尔聚光系统，所述方法包括：

S1、采用平面反射镜，用玻璃条做反射镜支撑支架，玻璃条可用一条或多条，采用一条玻璃条支撑时组成T形反射镜；

S2、在所述反射镜的两端安装连动机构；

S3、由驱动装置驱动所述连动机构转动；

S4、所述连动机构对所述反射镜的两端施加扭力，带动所述反射镜整体转动，使反射光照射至集热单元；

S5、所述集热单元吸收所述反射镜反射的阳光并产生热量；

S6、将所述菲涅尔聚光系统安装在防尘装置内，并在防尘装置上加装自动清洗装置。

实施本发明，具有以下有益效果：本发明的菲涅尔聚光系统包括阳光跟踪系统、若干反射镜和集热单元，所述阳光跟踪系统包括驱动装置和连动机构，所述连动机构连接在所述反射镜的两端并由所述驱动装置驱动而转动，从而带动所有所述反射镜同步转动，通过在反射镜的两端连接连动机构，使反射镜扭转力的传输方法是在反射镜的两端传输的，使反射镜所受扭力最小，从而实现无反射镜支架，由连动机构直接带动反射镜转动来实现阳光跟踪。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的一实施例中的菲涅尔聚光系统正视结构示意图；

图2是本发明的一实施例中的一些部件布置俯视示意图；

图3是本发明菲涅尔聚光系统的阳光跟踪系统示意图；

图4a-图4b是本发明菲涅尔聚光系统的反射镜轴结构图；

图5a-图5b是本发明菲涅尔聚光系统的反射镜连接头结构图；

图6a-图6b是本发明菲涅尔聚光系统的反射镜结构图；

图7是本发明菲涅尔聚光系统的轴承支架示意图；

图8是本发明菲涅尔聚光系统的自动清洗装置示意图；

图9a、图9b、图9c分别是本发明菲涅尔聚光系统的阳光跟踪系统旋转30°、0°和-30°的结构示意图；

图10是本发明菲涅尔聚光系统的使用方法的流程图；

其中，图中各标号对应的部件名称如下：

1、电机；2、减速机；3、主轴；4、主轴摇臂；5、连杆；6、反射镜摇臂；7、反射镜轴；8、反射镜连接头；9、T形反射镜；901、阳光入射光；902、阳光反射光；10、轴承支架；101、支架；102、无油轴承；11、集热管；12、集热管支架；13、加热工质；14、二次反射镜或防雨罩；15、防尘玻璃支架；16、防尘玻璃；17、防尘底板；18人字屋脊盖；19、补空板；20、主水管；21、喷管；211喷口；22、电磁阀。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明提供了一种菲涅尔聚光系统，该系统不仅可安装在地面上或屋顶水泥平台上，还可安装在瓦片式屋顶上。本发明能满足数百度的温度要求，还特别适用做太阳能供暖应用，由于本发明可以高倍聚光而输出较高的温度(如600℃左右)，其热能可适用于光热发电、太阳能制冷、工业蒸汽、工业生产加热热源、烘烤热源、烹饪热源、热水和供暖等与热能相关的领域。本发明还可作为屋顶的瓦片使用，同时还能采集太阳能，可替代传统的屋顶瓦片做建筑材料使用。

参阅图1-图3，本发明的菲涅尔聚光系统包括阳光跟踪系统、若干反射镜和集热单元，阳光跟踪系统根据阳光照射角度的变化带动所有反射镜同步转动，使反射光照射至集热单元，集热单元吸收反射镜反射的阳光并产生热量；阳光跟踪系统包括驱动装置和连动机构，连动机构连接在反射镜9的两端，并由驱动装置驱动而转动，从而带动所有反射镜9同步转动。

进一步地，阳光跟踪系统还包括设置在反射镜9两端的反射镜转动机构，反射镜转动机构连接连动机构，并由连动机构带动而转动，从而带动所有反射镜9同步转动。

驱动装置包括程控器、电机1和减速机2，电机1与程控器连接，减速机2安装于电机1的输出轴，程控器控制电机1的工作状态，电机1通过减速机2连接连动机构并驱动连动机构。程控器可采用市场现有的阳光跟踪程控器。

连动机构包括至少两个平行设置的连杆5，若干反射镜的两端分别可转动连接在两个连杆5上，连杆5与驱动装置连接并由驱动装置带动移动，从而带动所有反射镜同步转动。

优选地，连动机构还包括主轴3和至少两个主轴摇臂4，主轴3由驱动装置驱动而旋转，至少两个主轴摇臂4固定安装在主轴3上，并由主轴3带动转动；每个连杆5分别铰接在一个主轴摇臂4上，并在主轴摇臂4的带动下平移。具体地，主轴3可由驱动装置的电机1通过减速机2驱动而旋转，主轴3带动固定安装在其上的主轴摇臂4转动，主轴摇臂4再带动铰接在其上的连杆5平移，从而连杆5带动所有反射镜9同步转动。

反射镜转动机构包括一端固定铰接在连动机构上的若干反射镜摇臂6、固定设置在反射镜摇臂6另一端的反射镜轴7、以及固定设置的轴承支架10；轴承支架10上设有若干供反射镜轴7可转动插入的轴孔；每一反射镜9固定安装在一对对应的反射镜轴7之间，并且，连动机构带动反射镜摇臂6转动，从而带动反射镜轴7转动，进而带动所有反射镜同步转动。优选地，轴承支架10可做为玻璃支架；反射镜9为玻璃反射镜或反光铝膜反射镜。

进一步地，反射镜转动机构还包括固定安装在反射镜轴7与反射镜端部之间的若干反射镜连接头8。优选地，反射镜轴7靠近反射镜接头的一端面为矩形插销，反射镜是横截面为T形的T形反射镜；反射镜连接头8靠近反射镜轴7的一端面设有与矩形插销配合的矩形槽，并与反射镜轴7的矩形插销连接；反射镜连接头8靠近反射镜的一端面设有与T形反射镜配合的T形槽，T形反射镜9插装在反射镜连接头8的T形槽内，并由反射镜轴7带动旋转。

参阅图2，主轴3与减速机2相接，并由减速机2带动做旋转运动，主轴3可带动多个主轴摇臂4。

主轴摇臂4可有N个，N是大于或等于2的整数，镜场或屋顶越长，主轴摇臂4的数量越多。主轴摇臂4套装在主轴3上，并可用螺母拧紧防止转动，主轴摇臂4的一端有一轴销，连杆5套在此轴销上并能轻松转动，轴销可用螺母拧紧在主轴摇臂4上。所有主轴摇臂4都要安装在同一根主轴3上由电机1通过减速机2带动。一套聚光系统只采用一根主轴3，如主轴较长，而市场上的材料一根不够长时，可用多根材料钢性对接成一根主轴3，对接方式可采用焊接或螺栓连接等。每个主轴摇臂4带动一根或两根连杆5，反射镜9在一个平面布置的，一个主轴摇臂4带动一根连杆5即可；本系统布置在人字型屋顶时，一个主轴摇臂4需带动两根连杆5呈人字型布置。对于人字型屋顶，电机1、减速机2、主轴3和主轴摇臂4要安装在屋脊上。

参阅图3，连杆5上设有若干个孔，其中一个孔上可嵌入一个无油轴承，此轴承套装在主轴摇臂4的轴销上与主轴摇臂4相连，并且可在主轴摇臂4上的轴销上转动，其它每个孔通过轴销与反射镜摇臂6相连，反射镜摇臂6能在轴销上轻松转动，轴销可用螺母拧紧在连杆5的孔上，通过连杆5的带动，可使反射镜摇臂6转动。如图9a-图9c所示，图9a、图9b、图9c分别是本发明菲涅尔聚光系统的阳光跟踪系统旋转30°、0°和-30°的结构示意图。

以一个主轴摇臂4所带动的连杆5、反射镜摇臂6、反射镜轴7和反射镜连接头8为一组阳光跟踪机构，则N个主轴摇臂4就有N组阳光跟踪机构。图2示出了四组阳光跟踪机构，四个连杆5分别由主轴摇臂4A、4B、4C、4D带动，四个组主轴摇臂4同时由一根主轴3带动。图3示出了三组阳光跟踪机构，三个连杆5分别由主轴摇臂4A、4B、4C带动，三个主轴摇臂4同时由一根主轴3带动，即阳光跟踪机构的组数是没有限定的，它的数量由场地的长度来决定。为使图清晰，图3只示出了两块反射镜9、四个反射镜连接头8和一个反射镜轴7，每组阳光跟踪机构示出了两根连杆5分别为5A、5B、5C，每根连杆5中只示出了七个反射镜摇臂6，两根连杆5人字形布置，每组共十四个反射镜摇臂6，三组共四十二个反射镜摇臂6。实际上每根连杆5所带动的反射镜摇臂6是无限定的，反射镜摇臂6个数越多所带动的反射镜9越多，聚光系统的聚光比越高，输出的温度也越高，但太多会增加余弦损失，因此要综合考虑，对于屋顶上使用每组连杆5所带动的反射镜摇臂6的数量由屋的宽度决定。

反射镜摇臂6上设有两个孔，其中一个孔可嵌入一个无油轴承，此轴承套装在连杆5的轴销上并可转动，另一个孔套装在反射镜轴7上，并用螺母拧紧防止转动。在拧紧反射镜轴7上的螺母之前先调整好每块反射镜9的起始角度，每块反射镜9的起始角度是不同的，要调整到使它们的反射光束都同时反射到同一根集热管11上，参见图1所示的阳光入射光901和阳光反射光902。

参阅图4a和图4b，反射镜轴7有两种：一种是反射镜轴7的两端面加工成矩形插销(如图4a所示)；另一种是反射镜轴7只有一端加工成矩形插销(如图4b所示)。反射镜轴7的矩形插销部位可插入反射镜连接头8的矩形槽内，带动反射镜连接头8转动。

每个反射镜轴7由一个反射镜摇臂6带动，而不同位置的反射镜轴7是不同的。具体地，主轴摇臂4在主轴3两端的，如图2中的主轴摇臂4A、主轴摇臂4D和图3中的主轴摇臂4A、主轴摇臂4C所带动的反射镜摇臂6，安装图4b所示的反射镜轴7；如图2中的主轴摇臂4B、主轴摇臂4C和图3中的主轴摇臂4B所带动的反射镜摇臂6，则安装图4a所示的反射镜轴7。将反射镜轴7的矩形插销部位插入反射镜连接头8的矩形槽内，反射镜9安装在反射镜连接头8中，这样图3所示的结构一共可安装28块反射镜9。

参阅图5a和图5b，反射镜连接头8可为圆柱形或与反射镜9截面相似形状，其中一面开设有与反射镜9截面相同形状的反射镜插槽，如T形槽，该T形槽可供T形反射镜插入与之配合；另一面开设有矩形槽，并与反射镜轴7的矩形插销相配合，由反射镜轴7带动旋转跟踪阳光运动。T形槽的位置应满足安装T形反射镜后的重心在反射镜连接头8的矩形中心位置。

参阅图6a和图6b，图6a和图6b是反射镜9的结构图。优选地，反射镜9为玻璃反射镜或反光铝膜反射镜。反射镜本实施例中，反射镜9为T形反射镜(如图6a)，T形反射镜由一块平面反射镜片与一块支撑玻璃条组合成T形，并用玻璃胶粘连在一起增加反射镜9的强度来防止反射镜9弯曲。T形反射镜的两端插入到反射镜连接头8的T形槽内，由反射镜连接头8带动T形反射镜旋转跟踪阳光运动。如不使用二次反射，反射镜9的宽度与集热管11的直径相近。反射镜9的数量由场地决定，反射镜9数量越多，输出的温度就越高。对于反射镜面较宽的可采用如图6b结构的反射镜，可采用两块或多块支撑玻璃支撑来增加强度，与它对应的反射镜连接头8的反射镜插槽也要做成与此反射镜截面相同的形状。

参阅图7，是本发明中的轴承支架10示意图。轴承支架10设有若干个孔，每个孔中可嵌入一个无油轴承102，反射镜轴7套装在轴承支架10的无油轴承102里，并能轻松转动。对于不安装防尘装置的聚光系统，轴承支架10由支架101支撑，对于安装防尘装置的聚光系统，轴承支架10与防尘玻璃支架15相连形成长方形空腔结构，T形反射镜9及连动机构就安装在长方形空腔内。

阳光跟踪系统的工作原理如下：由程控器根据太阳的位置来控制电机1，电机1依次带动减速机2，减速机2再带动主轴3，主轴3带动主轴摇臂4，主轴摇臂4再带动连杆5，连杆5再带动与此连杆5相连的所有反射镜摇臂6，反射镜摇臂6再带动与它相连的反射镜轴7，反射镜轴7带动与它相连的反射镜连接头8，反射镜连接头8再带动与它相连的反射镜9跟随太阳转动，达到阳光跟踪的目的。

集热单元包括集热管11、集热管支架12和加热工质13，还可视情况安装二次反射镜或防雨罩14。

参阅图1，集热管11安装在集热管支架12上，集热管支架12的安装位置则要视所安装的场所来定：对于人字形屋顶则安装在屋脊之上，对于地面或屋顶平面平台则尽量安装在东西两侧，并且尽量靠北边，集热管11的长度尽量大于镜场长度。

加热工质13可以是水、导热油、熔盐或者气体等。加热工质13由工质进口进入集热管11，在集热管11中被太阳加热后从工质出口出来，再进入到所需热源装置或进入蓄热装置中。

二次反射镜或防雨罩14的应用：对于反射镜9的宽度等于或略小于集热管11直径的聚光系统，可以不安装二次反射镜，安装防雨罩即可，二次反射镜或防雨罩14选择为防雨罩，但考虑到跟踪精度的影响也可以选择二次反射镜，由于集热管11淋雨后容易粘灰尘，安装二次反射镜或防雨罩14可防集热管11粘连灰尘。

综上，本发明的菲涅尔聚光系统由阳光跟踪系统带动反射镜9跟踪太阳运动，将太阳光束反射到集热单元形成高倍聚光在集热管11产生高温，从集热管11中对加热工质13加热，被加热后的加热工质13进入到所需热源装置向用户提供热源，如光热发电、太阳能制冷、工业蒸汽、工业生产加热热源、烘烤热源、烹饪热源、热水和供暖等。

本发明的菲涅尔聚光系统采用所述的阳光跟踪系统、所述的若干反射镜9和所述的集热单元便可达到聚光集热的目的。但这种结构需要人工清洗，目前的聚光系统都存在反射镜清洗困难，而反射镜不清洗就会影响反射效率，虽然行业人士投入了大量工作来研究自动清洗，效果并不理想，现在几乎都是采用人工清洗，而人工清洗劳动强度大，运行费用高，尤其是安装在瓦片式屋顶，由于瓦片式屋顶通常没有设计上屋顶的楼梯，难于上屋顶去清洗反射镜9。因此，本发明的菲涅尔聚光系统还设置了防尘装置和自动清洗装置，它不仅适用地面和水泥屋顶平台应用，特别适用瓦式屋顶，再则从使用寿命来说加装防尘装置将会大幅度延长使用寿命。但增加防尘装置和自动清洗装置会增加前期的设备投资，因此，对于资金困难的地面或水泥平台上的应用也可以不装防尘和自动清洗装置，而人字形屋顶和代替瓦使用的必须安装防尘装置和自动清洗装置。

防尘装置为上面透光的玻璃密封空腔，阳光跟踪系统和若干反射镜9置于密封空腔内，使外界的灰尘无法进入聚光系统，让聚光系统长期处在无尘的空间里运行。同时还可以加入保护气体，如价格低廉的氮气或二氧化碳，防止反射镜9氧化和其他部件生锈，密封的防尘装置还可形成顺风形状增强抗风能力。

防尘装置可包括防尘玻璃支架15、防尘玻璃16、防尘底板17、人字屋脊盖18和补空板19。参阅图1和图2，防尘装置由防尘玻璃支架15、防尘玻璃16、防尘底板17、补空板19组成密封的防尘空间，各缝隙用玻璃胶或其它补满，防止漏雨和空气流动带粉尘进入粘贴在反射镜9上面，反射镜9及跟踪系统安装在此的防尘空间内。

对于新建房屋，防尘玻璃支架15可做横梁使用，对于安装在原屋顶瓦上的聚光系统，防尘玻璃支架15可安放在原瓦上，并且与轴承支架10相连成如图2所示的长方形空腔。防尘玻璃16安装在防尘玻璃支架15上面，防尘玻璃支架15可以是方通、工字型、C型或槽型等型材，材质可选用钢型材或铝型材，钢质材料优先镀锌型材。

防尘玻璃16安装在防尘玻璃支架15上面，现在的玻璃工程技术非常成熟，可采用玻璃胶将防尘玻璃16粘合在防尘玻璃支架15上面，也可采用其它的玻璃工程固定方法，所有缝隙采用玻璃胶密封防止空气和水流入。

防尘底板17安装在防尘玻璃支架15下面。对于安装在有瓦片的屋顶，原有的瓦片可作为防尘底板17使用，也可以将原有的瓦片拆除，将原有的横梁做防尘玻璃支架15使用，再另装防尘底板17。

防尘装置还包括人字屋脊盖18，防尘玻璃支架15、防尘玻璃16、防尘底板17、人字屋脊盖18、补空板19和自动清洗装置的喷管21组成防尘空腔。人字屋脊盖18安装在屋脊上，罩住下面的自动清洗装置，同时盖住小部分屋脊位置的防尘玻璃16，让人字屋脊盖18的雨水能流在防尘玻璃16上，防止雨水流入房内。

补空板19用于安装在胶水等无法密封的地方，防止外界空气进入密封的空腔内。

参阅图8，自动清洗装置包括主水管20、喷管21和电磁阀22，喷管21开设有喷口211。主水管20通过电磁阀22与喷管21相连，主水管的一端封住，另一端与供水管或者空气压缩机相接。主水管20通过电磁阀22与各喷管21相连，高压水从喷口211中喷出，喷口211对准防尘玻璃16并有一定有角度，使粉尘容易冲走。自动清洗时，为防止自动清洗的水压降低，冲洗无力，因此应避免所有喷管21同时打开，可由电磁阀22来控制逐个打开喷管21，以保证有足够的水压。对于水资源少的地区，可采用高压空气喷射来吹走防尘玻璃16上的灰尘，其结构与水清洗的结构相同，只需增加一台空气压缩机，使该空气压缩机连接主水管20，高压空气从喷管21的喷口211中喷出。由于空气的流动性更好，因此采用高压空气的清洗方式时，喷管21的喷口211可设计小些。

由于房屋可以是奢侈品，主人多数较注重外表的美观，对价格没有严格要求，本发明中的人字屋脊盖18、补空板19和除防尘玻璃16以外所有外露的部件都可做成美丽的工艺品形状来增加房屋色彩，防尘底板17可采用室内吊顶来替代，即顶层有室内吊顶的可不用防尘底板17。

综上所述，本发明具有以下优点：

1)、采用平面反射镜9和玻璃支撑条组成的T形反射镜，可省去金属结构支架，金属结构支架不仅要增加材料成本，更关键的是支架的制造难度较大，它要求有较高的平整度，否则反射镜安装在上面会产生形变，一旦反射镜有极小的变形，都会导致阳光无法准确地反射到集热管11上，因此，对支架的平整精度要求极高，安装和调试人工费用极高。而本发明直接采用玻璃条做支架，玻璃的平整度极高，可大幅度减少人工费。由于没有金属支架可大幅度减少重量，采用宽度较小的反射镜9可降低系统高度、重心更低，抗风能力更强。

2)、虽然本发明的阳光跟踪系统部件不少，但本发明的反射镜9没有金属结构支架，可大幅度减少重量、材料成本及人工费，再则这些部件都是些容易加工的小部件，成本较低，并且可模块式加工生产，容易组装、调试简单，整体成本还会更低；本发明由于取消了反射镜金属支架，可实现模块化生产，不仅节省了材料，更重要的是节省了大量制造人工费和安装调试费，因此，可大幅度降低总体成本。

3)、反射镜扭转力的传输方法是在反射镜9的两端传输的，使反射镜9所受扭力最小，从而实现无反射镜支架，由反射镜连接头8直接带动反射镜9转动来实现阳光跟踪。

4)、采用防尘装置将反射镜9及连动机构密封在防尘装置所组合的空间里，使外界的灰尘无法进入聚光系统，让聚光系统长期处在无尘的空间里运行，同时还可以加入保护气体，如价格低廉的氮气或二氧化碳，防止反射镜9氧化和部件生锈，可大大延长使用寿命，密封的防尘装置还能顺风减小风阻而增强抗风能力。

5)、防尘装置做成屋顶形状，在屋顶的屋脊位置安装自动清洗装置，自动清洗防尘装置的防尘玻璃，由于防尘玻璃安装在人字平面上组成大平面，并且平滑和斜面安置，水和粉尘容易自动流走，易于清洗。

6)、对于水资源少的地区，可采用高压空气喷射吹走灰尘的方式来保证防尘玻璃的阳光透射率。

7)、使用本发明菲涅尔聚光系统，雨水完全是在本发明的防尘玻璃中流下的，有屋顶瓦片的全部功能，同时它还能产生热能，对于民用来说，它可以用来供暖、太阳能制冷、热水、煮饭和炒菜。对于工业来说它可用于光热发电、太阳能制冷、工业蒸汽、工业生产加热热源、烘烤热源、烹饪热源、热水和供暖等。它不仅可以安装在地面上和瓦片式屋顶上，还特别适合安装在水泥屋顶平台，只要加高支架101，就相当于在水泥平台上盖了一个凉亭或增加了一层房屋，因此，它完全可以取代现在建筑的任何屋顶。

8)本发明不仅可安装在任何类型的屋顶，它还有瓦的功能，完全可以取代任何类型的瓦来建设房屋，也可将原有的屋顶改装或加装本发明产品，达到太阳能供暖或其它用热及热发电等。

9)、由于本发明的成本低，模块式生产的性能稳定，还有自动清洗装置，特别是聚光比方面，与同样采用集热管集热的槽式聚光系统相比，本发明可无限增加聚光宽度面积来增加聚光比，而槽式聚光系统增加聚光槽的宽度非常困难，因此，本发明可输出比槽式聚光系统更高的工质温度，工质温度越高发电效率也越高，可见本发明还特别适合做地面大型光热电站的聚光系统。光热发电是可再生能源，是取之不尽用之不竭的环保能源，由于它可以蓄热发电，所用的发动机与火电站相同，电力稳定品质好，是目前最好的环保新能源，是现在专家认为唯一可以取代燃煤电站的环保新能源。

另外，本发明还提供了一种菲涅尔聚光系统的使用方法，该方法应用于上述的菲涅尔聚光系统。参阅图10，该使用方法包括以下步骤：

S1、采用平面反射镜和玻璃组成T形反射镜；

S2、在所述T形反射镜的两端安装连动机构；

S3、由驱动装置驱动所述连动机构转动；

S4、所述连动机构对所述反射镜的两端施加扭力，带动所述反射镜整体转动，使反射光照射至集热单元；

S5、所述集热单元吸收所述反射镜反射的阳光并产生热量；

S6、将所述菲涅尔聚光系统安装在防尘装置内，并在防尘装置上加装自动清洗装置。

需要说明的是，任何采用反射镜两端施加扭力来带动反射镜转动跟踪阳光属侵犯本发明。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种菲涅尔聚光系统，其特征在于，包括阳光跟踪系统、布置在一个平面上的若干反射镜(9)和集热单元，所述阳光跟踪系统根据阳光照射角度的变化带动所有所述反射镜(9)同步转动，使反射光照射至所述集热单元，所述集热单元吸收所述反射镜(9)反射的阳光并产生热量；

所述阳光跟踪系统包括驱动装置和连动机构，所述连动机构连接在所述反射镜的两端，并由所述驱动装置驱动而转动，从而带动所有所述反射镜(9)同步转动；

其中，所述连动机构包括至少两个平行设置的连杆(5)，所述若干反射镜(9)的两端分别可转动连接在两个所述连杆(5)上，所述连杆(5)与所述驱动装置连接并由所述驱动装置带动移动，从而带动所有所述反射镜(9)同步转动。

2.根据权利要求1所述的菲涅尔聚光系统，其特征在于，所述驱动装置包括程控器、与所述程控器连接的电机(1)和安装于所述电机(1)的输出轴的减速机(2)，所述程控器控制所述电机(1)的工作状态，所述电机(1)通过所述减速机(2)连接所述连动机构并驱动所述连动机构。

3.根据权利要求1所述的菲涅尔聚光系统，其特征在于，所述连动机构还包括主轴(3)和至少两个主轴摇臂(4)，所述主轴(3)由所述驱动装置驱动而旋转，所述至少两个主轴摇臂(4)固定安装在所述主轴(3)上，并由所述主轴(3)带动转动；每个所述连杆(5)分别铰接在一个所述主轴摇臂(4)上，并在所述主轴摇臂(4)的带动下平移。

4.根据权利要求1所述的菲涅尔聚光系统，其特征在于，所述阳光跟踪系统还包括设置在所述反射镜(9)两端的反射镜转动机构，所述反射镜转动机构连接所述连动机构，并由所述连动机构带动而转动，从而带动所有所述反射镜(9)同步转动。

5.根据权利要求4所述的菲涅尔聚光系统，其特征在于，所述反射镜转动机构包括一端固定铰接在所述连动机构上的若干反射镜摇臂(6)、固定设置在所述反射镜摇臂(6)另一端的反射镜轴(7)、以及固定设置的轴承支架(10)；

所述轴承支架(10)上设有若干供所述反射镜轴(7)可转动插入的轴孔；

每一所述反射镜固定安装在一对对应的所述反射镜轴(7)之间，并且，所述连动机构带动所述反射镜摇臂(6)转动，从而带动反射镜轴(7)转动，进而带动所有所述反射镜(9)同步转动；

所述轴承支架(10)为玻璃支架；所述反射镜为玻璃反射镜或反光铝膜反射镜。

6.根据权利要求5所述的菲涅尔聚光系统，其特征在于，所述反射镜转动机构还包括固定安装在所述反射镜轴(7)与所述反射镜(9)端部之间的若干反射镜连接头(8)。

7.根据权利要求6所述的菲涅尔聚光系统，其特征在于，所述反射镜轴(7)靠近所述反射镜接头(8)的一端面为矩形插销，所述反射镜(9)是横截面为T形的T形反射镜，T形反射镜由一块平面反射镜片与一块支撑玻璃条组合成T形；

所述反射镜连接头(8)靠近所述反射镜轴(7)的一端面设有与所述矩形插销配合的矩形槽，并与反射镜轴(7)的矩形插销连接；所述反射镜连接头(8)靠近所述反射镜的一端面设有与所述T形反射镜配合的T形槽，所述T形反射镜(9)插装在反射镜连接头(8)的T形槽内，并由反射镜轴(7)带动旋转，T形槽的位置满足安装T形反射镜后的重心在反射镜连接头8的矩形中心位置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的菲涅尔聚光系统，其特征在于，所述菲涅尔聚光系统还包括防尘装置，所述防尘装置为透光的玻璃密封空腔，所述阳光跟踪系统和所述若干反射镜(9)置于所述密封空腔内；所述防尘装置包括防尘玻璃支架(15)、防尘玻璃(16)、防尘底板(17)、人字屋脊盖(18)、补空板(19)组成密封的防尘空间，所述菲涅尔聚光系统安装在此密封的防尘空间内；和/或

所述菲涅尔聚光系统还包括自动清洗装置，所述自动清洗装置包括主水管(20)、喷管(21)和电磁阀(22)，所述喷管(21)开设有喷口(211)；

所述主水管(20)通过所述电磁阀(22)与所述喷管(21)相连，所述主水管(20)的一端与供水管或者空气压缩机相接。

9.一种菲涅尔聚光系统的使用方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1-8任一项所述的菲涅尔聚光系统，所述方法包括：

S1、采用平面反射镜和玻璃组成T形反射镜；

S2、在所述T形反射镜的两端安装连动机构；

S3、由驱动装置驱动所述连动机构转动；

S4、所述连动机构对所述反射镜的两端施加扭力，带动所述反射镜整体转动，使反射光照射至集热单元；

S5、所述集热单元吸收所述反射镜反射的阳光并产生热量。

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