CN108981196A - 一种基于定向传光的太阳能集热系统 - Google Patents

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CN108981196A CN201811004096.3A CN201811004096A CN108981196A CN 108981196 A CN108981196 A CN 108981196A CN 201811004096 A CN201811004096 A CN 201811004096A CN 108981196 A CN108981196 A CN 108981196A
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黄金
陈木生
王海
李浩腾
张丹琼
陈丹娜
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Abstract

本申请实施例公开了一种基于定向传光的太阳能集热系统，菲涅尔透镜在水平旋转台的作用下，能够实现对太阳光线方位角的调整，在旋转固定件的作用下，能够实现对太阳光线高度角的调整，将菲涅尔透镜的聚光焦点与定向调节器的焦点重合，通过定向调节器和导光管对太阳光线进行聚光和传输，实现了太阳能的聚光集热，不需要经过多次的太阳光线反射和折射，避免了太阳能能量的损失，同时不需要使用输油管道进行热传输，也不需要大功率油泵的动力装置，降低了系统的能量损耗；本申请提供的太阳能集热系统，不需要使用光缆进行光的传输和蓄热，而是利用价格低廉且性能稳定的导光管进行聚光和热量传输，经济效益高。

Description

一种基于定向传光的太阳能集热系统
技术领域
本申请涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种基于定向传光的太阳能集热系统。
背景技术
传统的烹饪系统，多采用煤气、天然气或电作为能量来源，一方面会直接或间接地消耗大量的化石燃料，不利于节能环保事业的开展；另一方面，长期使用煤气、天然气或市电不仅费用高昂，而且容易发生燃气泄漏或电气火灾等安全事故。因此，人们开始展开对安全环保的太阳能烹饪系统的研究。
目前常见的太阳能烹饪系统分为箱式太阳灶、聚光型太阳灶和间接型太阳灶三种。其中，箱式太阳灶聚光倍率小，集热温度低，主要用来保温或焖熟食物，结构简单，功能单一；聚光型太阳灶聚光倍率较大，集热温度较高，但其灶头位于室外，不方便日常家居使用，用户体验性较低；而市面上成熟的间接型太阳灶主要以平板集热器或真空管集热器作为吸热端，以水或导热油作为导热介质，通过高温泵驱动，进而实现室内使用太阳灶的有益效果，但系统结构复杂，成本高，且由于大量导热介质和大功率高温泵的使用，系统整体耗能也不低。
为解决以上不足，目前的一种改进方法是，通过反射聚光式太阳能炉灶，在室外将太阳光线经过多次的反射和折射，最终汇聚在室内太阳能炉灶的集热器上，实现了在室内操作太阳灶的有益效果，同时省却了高温泵贺导热油的使用，但是这种反射聚光式太阳能炉灶，一方面太阳光线经过多次反射和折射，容易损失大量的能量，另一方面，太阳光线直接暴露在空气中，大大增加了与空气分子团的传导热损耗和对流损耗。另一种改进方法是，通过日光聚焦式光缆输入多用蓄热太阳炉，利用聚光镜把日光聚焦后通过阳光漏斗进入光缆，由光缆改变光的取向，把光缆末端的输出插头插入炉具的输入插口中，即可达到使多用蓄热太阳炉放热或蓄热储能延时备用的目的。这种日光聚焦式光缆输入多用蓄热太阳炉虽然能够实现在室内的灵活使用，但是光纤光缆的价格昂贵，且光纤芯容易折断，质量难以保证，因此，容易导致太阳炉灶整体造价高和性能不稳定的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于定向传光的太阳能集热系统，解决了现有的太阳能炉灶系统能耗大、造价高和性能不稳定的技术问题。
有鉴于此，本申请提供了一种基于定向传光的太阳能集热系统，包括：聚光装置和直接加热装置；
所述聚光装置包括：底座、菲涅尔透镜、透镜支架、水平旋转台和定向准直器；
所述水平旋转台为环状结构，且安装在所述底座上；
所述菲涅尔透镜安装在所述透镜支架上；
所述透镜支架通过旋转固定件固定在所述水平旋转台的支柱上；
所述定向准直器包括：导光管和定向调节器；
所述导光管和所述定向调节器一体化连接；
所述定向调节器为旋转抛物面结构；
所述菲涅尔透镜的聚光焦点与所述定向调节器的焦点重合；
所述聚光装置用于自动跟踪太阳光线，将所述太阳光线聚集并通过所述导光管传输至所述直接加热装置；
所述直接加热装置设置有加热板，所述直接加热装置通过所述聚光装置传输过来的太阳光线加热放置在所述加热板上的厨具。
优选地，所述导光管位于所述直接加热装置的一端设置有导光管盖，所述导光管盖上设置有光圈。
优选地，所述加热板上设置有压力传感器，所述光圈根据所述压力传感器的压力变化进行开启或关闭。
优选地，所述太阳能集热系统还包括：储热加热装置和炉盖；
所述储热加热装置包括：第一集热器、相变储能换热器、高温油泵、第一高温油管、第二高温油管、第三高温油管、第一三通阀和第二三通阀；
所述第一集热器设有用于放置厨具的第一开口，所述第一集热器用于加热厨具；
所述相变储能换热器通过管道与所述第一集热器连接，所述管道与所述相变储能换热器内部填充的相变储能材料充分接触，所述管道包括第一进油管道和第一出油管道；
所述高温油泵与所述第一高温油管的一端连接，并与所述第二高温油管的一端连接；
所述第一高温油管的另一端通过第一三通阀与所述第一出油管道连接；
所述第三高温油管的一端通过第二三通阀与所述第一进油管道连接；
所述炉盖包括：盖板、保温箱、第二集热器、第二进油管道和第二出油管道；
所述第二集热器嵌在所述保温箱内，并设有用于所述第二集热器接收太阳光线的第二开口；
所述保温箱固定在所述盖板上；
所述第二集热器上设置有盘管，所述盘管的一端与所述第二进油管道的一端连接，并通过所述第二进油管道的另一端与所述第二高温油管的另一端可拆卸性连接，所述盘管的另一端与所述第二出油管道的一端连接，并通过所述第二出油管道的另一端与所述第三高温油管的另一端可拆卸性连接。
优选地，所述太阳能集热系统还包括：蓄电装置；
所述蓄电装置包括：多焦点菲涅尔光伏聚光镜、全反射匀光漏斗、太阳能光伏电池片、基座和蓄电池组；
所述蓄电装置安装在所述透镜支架上；
所述基座上设置有太阳能光伏电池片，所述太阳能光伏电池片与所述多焦点菲涅尔光伏聚光镜的焦点对应设置；
所述太阳能光伏电池片与所述多焦点菲涅尔光伏聚光镜之间设置有所述全反射匀光漏斗；
所述太阳能光伏电池片通过所述基座上的电池片接口与所述蓄电池组电连接。
优选地，所述太阳能集热系统还包括：第一散热装置；
所述第一散热装置包括：水箱、水泵、水箱进水管、水箱出水管和水泵水管；
所述水箱设置有第一进水口和第一出水口，所述第一进水口通过所述水箱进水管与所述水泵的一端连接，所述第一出水口通过所述水箱出水管与所述基座的第二进水口连接；
所述水泵的另一端通过所述水泵水管与所述基座的第二出水口连接。
优选地，所述第二集热器为锥形盘管集热器。
优选地，所述太阳能集热系统还包括：第二散热装置；
所述第二散热装置包括：水箱、水泵、水箱进水管、水箱出水管、水泵水管、基座进水软管和基座出水软管；
所述水箱设置有第一进水口和第一出水口，所述第一进水口通过所述水箱进水管与所述水泵的一端连接，所述第一出水口通过所述水箱出水管与所述基座进水软管的一端连接，所述基座进水软管的另一端与所述基座的第二进水口连接；
所述水泵的另一端通过所述水泵水管与所述基座出水软管的一端连接，所述基座出水软管的另一端与所述基座的第二出水口连接。
优选地，所述炉盖还包括：加强肋；
所述加强肋对立固定在所述保温箱的两侧，并分别与所述盖板固定连接。
优选地，所述炉盖还包括：圆环；
所述圆环设置于所述盖板的两端，用于悬挂所述炉盖。
优选地，所述第二集热器表面涂覆高温选择性吸收涂层。
优选地，所述第一集热器为圆柱形盘管集热器或平面蛇形盘管集热器或复合形盘管集热器。
优选地，所述第一集热器，和/或所述第一高温油管，和/或所述第二高温油管，和/或所述第三高温油管，内部充注高温合成导热油。
优选地，所述第一集热器，和/或所述相变储能换热器，和/或所述第一高温油管，和/或所述第二高温油管，和/或所述第三高温油管，和/或所述第一进油管道，和/或所述第一出油管道，和/或所述第二进油管道，和/或所述第二出油管道，外部均裹覆保温隔热材料。
优选地，所述太阳能光伏电池片表面设置有防水层，所述太阳能光伏电池片通过所述基座与所述基座内部的水流接触。
优选地，所述全反射匀光漏斗表面镀有全反射膜。
优选地，所述蓄电装置还包括：连接丝杆；
所述连接丝杆的一端与所述多焦点菲涅尔光伏聚光镜连接，另一端与所述基座连接；
所述连接丝杆的高度可调节。
优选地，所述导光管盖的材质为耐高温材料。
优选地，所述直接加热装置外部设置有耐高温隔板。
优选地，所述定向调节器和/或所述导光管内表面涂覆高反射铝膜。
优选地，所述聚光装置还包括：固定台；
所述固定台设置在所述水平旋转台的中空位置；
所述固定台上设置有竖轴，所述竖轴上设置有安装孔，所述安装孔用于与所述定向调节器的固定支座连接。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
1、本申请提供的太阳能集热系统中，菲涅尔透镜在水平旋转台的作用下，能够实现对太阳光线方位角的调整，在旋转固定件的作用下，能够实现对太阳光线高度角的调整，将菲涅尔透镜的聚光焦点与定向调节器的焦点重合，通过定向调节器和导光管对太阳光线进行聚光和传输，实现了太阳能的聚光集热，不需要经过多次的太阳光线反射和折射，避免了太阳能能量的损失，同时不需要使用输油管道进行热传输，也不需要大功率油泵的动力装置，降低了系统的能量损耗，解决了现有的太阳能炉灶系统能耗大的技术问题；
2、本申请提供的太阳能集热系统，采用菲涅尔透镜进行室外聚光集热，同时通过定向调节器和导光管将高能流密度的太阳辐射能集中于室内，使得集热温度可以达到比较高的水平；
3、本申请提供的太阳能集热系统，不需要使用光缆进行光的传输，而是利用价格低廉且性能稳定的导光管进行聚光和热量传输，经济效益高，解决了现有的太阳能炉灶系统造价高和性能不稳定的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例中一种基于定向传光的太阳能集热系统的结构示意图；
图2为本申请实施例中一种基于定向传光的太阳能集热系统的第一个局部结构示意图；
图3为本申请实施例中一种基于定向传光的太阳能集热系统的第二个局部结构示意图；
图4为本申请实施例中一种基于定向传光的太阳能集热系统的第三个局部结构示意图；
图5为本申请实施例中一种基于定向传光的太阳能集热系统的第四个局部结构示意图；
图6为本申请实施例中一种基于定向传光的太阳能集热系统的第五个局部结构示意图；
图7为本申请实施例中一种基于定向传光的太阳能集热系统的炉盖局部结构示意图；
图8为本申请实施例中一种基于定向传光的太阳能集热系统的油路结构示意图；
图9为本申请实施例中一种基于定向传光的太阳能集热系统的水路结构示意图；
其中，附图标记为：
1、底座；2、菲涅尔透镜；3、透镜支架；4、水平旋转台；5、旋转固定件；6、支柱；7、导光管；8、定向调节器；9、直接加热装置；10、加热板；11、导光管盖；12、加热储热装置；13、第一集热器；14、相变储能换热器；15、高温油泵；16、第一高温油管；17、第二高温油管；18、第三高温油管；19、第一三通阀；20、第二三通阀；21、第一进油管道；22、第一出油管道；23、盖板；24、保温箱；25、第二集热器；26、第二进油管道；27、第二出油管道；28、蓄电装置；29、多焦点菲涅尔光伏聚光镜；30、基座；31、全反射匀光漏斗；32、太阳能光伏电池片；33、蓄电池组；34、水箱；35、水泵；36、水箱出水管；37、水箱进水管；38、水泵水管；39、第一进水口；40、第一出水口；41、第二进水口；42、第二出水口；43、基座进水软管；44、基座出水软管；45、加强肋；46、圆环；47连接丝杆。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应理解，本申请应用于太阳能聚光系统，请参阅图1和图2，本申请实施例提供的一种基于定向传光的太阳能集热系统包括：聚光装置和直接加热装置9；
聚光装置包括：底座1、菲涅尔透镜2、透镜支架3、水平旋转台4和定向准直器；
水平旋转台4为环状结构，且安装在1底座上；
菲涅尔透镜2安装在透镜支架3上；
透镜支架3通过旋转固定件5固定在水平旋转台4的支柱6上；
定向准直器包括：导光管7和定向调节器8；
导光管7和定向调节器8一体化连接；
定向调节器8为旋转抛物面结构；
菲涅尔透镜2的聚光焦点与定向调节器8的焦点重合；
聚光装置用于自动跟踪太阳光线，将太阳光线聚集并通过导光管7传输至直接加热装置9；
直接加热装置9设置有加热板10，直接加热装置9通过聚光装置传输过来的太阳光线加热放置在加热板10上的厨具。
需要说明的是，本申请实施例中，聚光装置所采用的太阳光线跟踪方式为高度角-方位角式跟踪方式，应当理解的是，本领域技术人员在本申请实施例的基础上，还可以使用极轴式跟踪方式。本申请实施例中的聚光装置，通过水平旋转台4和旋转固定件5对菲涅尔透镜2的调整结果为太阳光线始终与菲涅尔透镜2垂直，本申请实施例的聚光装置的聚光焦点与定向调节器8的焦点重合，焦点在菲涅尔透镜2跟踪太阳光线的过程中相对地面静止，旋转固定件5可以是转轴。
在本申请实施例中，理想情况下，由于菲涅尔透镜2的聚光焦点与定向调节器8的焦点重合，因此，菲涅尔透镜2所汇聚的光线在经过定向调节器8反射后会从定向调节器8的开口处平行射出。在非理想情况下，太阳光不是绝对的平行光，具有一定地太阳光发散角，因此，太阳光线经过菲涅尔透镜2后会在定向调节器8上形成有一定大小的弥散斑，另外，由于菲涅尔透镜的跟踪误差、加工误差以及在安装、运输或使用过程中所造成的损坏或变形等，也会导致太阳光在经过菲涅尔透镜2折射后，得不到一个理想的汇聚点，而是具有一定区域面积的光斑，因此，实际聚光过程中，定向调节器8开口出射出的太阳光线具有一定的发散角度。为了约束经定向调节器8反射后的太阳光线，设置有与定向调节器8一体化连接的导光管7，通过导光管7将从定向调节器8开口处射出的具有一定发散角度的太阳光线约束在特定通光面积的管道内，实现对太阳光线的定向聚光。
本申请实施例中的定向传光太阳能聚光装置上，可以设置有用于自动跟踪太阳光线的自动跟踪器，自动跟踪器的控制端控制器可以设置在底座1上，自动跟踪器的检测头设置在菲涅尔透镜2上方。自动跟踪器跟踪太阳光线的高度角和方位角，定向传光太阳能聚光装置根据高度角调节透镜支架3，根据方位角调节水平旋转台4，使得太阳光线始终与菲涅尔透镜2垂直，菲涅尔透镜2的聚光焦点与定向调节器5的焦点始终保持重合。可以理解的是，聚光装置的数量可以是多个。
本申请实施例中的太阳能集热系统，在实际应用时，聚光装置可以设置在室外，直接加热装置9可以设置在室内，可以在墙体上开设有用于导光管7穿过的通孔，实现室外光热传输至室内，方便用户的烹饪操作。
本申请实施例中提供的基于定向传光的太阳能集热系统，具有以下优点：
1、本申请提供的太阳能集热系统中，菲涅尔透镜在水平旋转台的作用下，能够实现对太阳光线方位角的调整，在旋转固定件的作用下，能够实现对太阳光线高度角的调整，将菲涅尔透镜的聚光焦点与定向调节器的焦点重合，通过定向调节器和导光管对太阳光线进行聚光和传输，实现了太阳能的聚光集热，不需要经过多次的太阳光线反射和折射，避免了太阳能能量的损失，同时不需要使用输油管道进行热传输，也不需要大功率油泵的动力装置，降低了系统的能量损耗，解决了现有的太阳能炉灶系统能耗大的技术问题；
2、本申请提供的太阳能集热系统，采用菲涅尔透镜进行室外聚光集热，同时通过定向调节器和导光管将高能流密度的太阳辐射能集中于室内，使得集热温度可以达到比较高的水平；
3、本申请提供的太阳能集热系统，不需要使用光缆进行光的传输，而是利用价格低廉且性能稳定的导光管进行聚光和热量传输，经济效益高，解决了现有的太阳能炉灶系统造价高和性能不稳定的技术问题。
为了便于理解，请参阅图1至图9，本申请提供的一种基于定向传光的太阳能集热系统的另一实施例，具体包括：聚光装置和直接加热装置9；
聚光装置包括：底座1、菲涅尔透镜2、透镜支架3、水平旋转台4和定向准直器；
水平旋转台4为环状结构，且安装在1底座上；
菲涅尔透镜2安装在透镜支架3上；
透镜支架3通过旋转固定件5固定在水平旋转台4的支柱6上；
定向准直器包括：导光管7和定向调节器8；
导光管7和定向调节器8一体化连接；
定向调节器8为旋转抛物面结构；
菲涅尔透镜2的聚光焦点与定向调节器8的焦点重合；
聚光装置用于自动跟踪太阳光线，将太阳光线聚集并通过导光管7传输至直接加热装置9；
直接加热装置9设置有加热板10，直接加热装置9通过聚光装置传输过来的太阳光线加热放置在加热板10上的厨具。
进一步地，聚光装置还可以包括：步进电机；
步进电机与水平旋转台4电连接，用于控制水平旋转台4水平转动和控制透镜支架3绕旋转固定件5转动。
需要说明的是，本申请实施例中，可以设置有步进电机对水平旋转台4和透镜支架3的转动，步进电机与水平旋转台4和旋转固定件5连接，步进电机可以是内置的，步进电机的数量可以是两个，分别独立地对水平旋转台4进行水平方向上的转动和通过调整旋转固定件5对透镜支架3进行竖直方向上的转动，实现对太阳光的方位角和高度角的跟踪，使得对本申请实施例中的聚光装置中的菲涅尔透镜2与太阳光线始终保持垂直。
进一步地，导光管7位于直接加热装置9的一端设置有导光管盖11，导光管盖11上设置有光圈。
需要说明的是，本申请实施例中的导光管盖11的作用在于在取放厨具时方便用户操作，避免被高能流密度的太阳光所伤害，同时避免出现其他室内危害。可以理解的是，为了达到该目的，也可以选择在加热板10下方设置大光圈替代导光管盖11。本申请实施例中的导光管盖11的开启和关闭可以通过在直接加热装置9上设置调节开关进行手动控制。
进一步地，加热板10上设置有压力传感器，光圈根据压力传感器的压力变化进行开启或关闭。
需要说明的是，本申请实施例中，在加热板10上设置有压力传感器，当加热板10上放置有厨具时，压力传感器能够感应到压力变化，从而发出压力信号，使得光圈自动开启，导光管7所汇聚的高能流密度太阳光直接加热位于加热板10上的厨具，进而加热食物，完成烹饪过程，当加热板10上的厨具被取下时，压力传感器感应到压力消失，压力信号也相应消失，光圈自动关闭，停止加热。
进一步地，太阳能集热系统还包括：储热加热装置12和炉盖；
储热加热装置12包括：第一集热器13、相变储能换热器14、高温油泵15、第一高温油管16、第二高温油管17、第三高温油管18、第一三通阀19和第二三通阀20；
第一集热器13设有用于放置厨具的第一开口，第一集热器13用于加热厨具；
相变储能换热器14通过管道与第一集热器13连接，管道与相变储能换热器14内部填充的相变储能材料充分接触，管道包括第一进油管道21和第一出油管道22；
高温油泵15与第一高温油管16的一端连接，并与第二高温油管17的一端连接；
第一高温油管16的另一端通过第一三通阀19与第一出油管道22连接；
第三高温油管18的一端通过第二三通阀20与第一进油管道21连接；
炉盖包括：盖板23、保温箱24、第二集热器25、第二进油管道26和第二出油管道27；
第二集热器25嵌在保温箱24内，并设有用于第二集热器25接收太阳光线的第二开口；
保温箱24固定在盖板23上；
第二集热器25上设置有盘管，盘管的一端与第二进油管道26的一端连接，并通过第二进油管道26的另一端与第二高温油管17的另一端可拆卸性连接，盘管的另一端与第二出油管道27的一端连接，并通过第二出油管道26的另一端与第三高温油管18的另一端可拆卸性连接。
需要说明的是，本申请实施例中，储热加热装置12第一集热器13设置在相变储能换热器14的上方，第一集热器13的下端封闭，上端留有20cm～40cm口径的开口，需要烹饪时，将厨具置于第一集热器13的开口之上，然后通过第一集热器13内部的高温热流体的热辐射来进行加热。相变储能换热器14设置于储热加热装置12的下方，相变储能换热器14通过管道与第一集热器13连接，管道与相变储能换热器14内部填充的相变储能材料充分接触，管道包括第一进油管道21和第一出油管道22，第一进油管道21和第一出油管道22在相变储能换热器14的内部连接处通过蛇形盘管连接。第一进油管道21连接有第二三通阀20，第一出油管道22连接有第一三通阀19。第二三通阀20的竖直支路与第一进油管道21相连接，第二三通阀20的水平支路与第三高温油管18相连接；第一三通阀19的竖直支路与第一出油管道22相连接，第一三通阀19的水平支路与第一高温油管16连接，而第一高温油管16与高温油泵15连接。高温油泵15与第二高温油管17相连接。
进一步地，太阳能集热系统还包括：蓄电装置；
蓄电装置包括：多焦点菲涅尔光伏聚光镜29、全反射匀光漏斗31、太阳能光伏电池片32、基座30和蓄电池组33；
蓄电装置安装在透镜支架3上；
基座30上设置有太阳能光伏电池片32，太阳能光伏电池片32与多焦点菲涅尔光伏聚光镜29的焦点对应设置；
太阳能光伏电池片32与多焦点菲涅尔光伏聚光镜29之间设置有全反射匀光漏斗31；
太阳能光伏电池片32通过基座30上的电池片接口35与蓄电池组33电连接。
需要说明的是，本申请实施例中的蓄电池组33为铅蓄电池组，两个铅蓄电池为一组，当一个铅蓄电池进行充电时，使用另外一个铅蓄电池为系统的用电设备进行供电，避免铅蓄电池因一边充电一边放电而导致使用寿命剧减。
本申请实施例中，在蓄电装置设置在透镜支架3上，可以是设置在透镜支架3的两侧，在多焦点菲涅尔光伏聚光镜29的每一聚光焦点处均匀放置有太阳能光伏电池片32，在太阳能光伏电池片32和多焦点菲涅尔光伏聚光镜29的中间设置有全反射匀光漏斗31，多焦点菲涅尔光伏聚光镜29可以采用抗冲击力高、质量轻、透过率高的聚甲基丙烯酸甲酯材料制成。太阳能光伏电池片32可以选用转换效率高且可靠性强的多晶硅电池片。本申请实施例中的多焦点菲涅尔光伏聚光镜29、全反射匀光漏斗31和太阳能光伏电池片32可以起到配重作用，以平衡菲涅尔透镜2在追踪太阳光线时产生的扭矩。
进一步地，太阳能集热系统还包括：第一散热装置；
第一散热装置包括：水箱34、水泵35、水箱进水管37、水箱出水管36和水泵水管38；
水箱34设置有第一进水口39和第一出水口40，第一进水口39通过水箱进水管37与水泵35的一端连接，第一出水口40通过水箱出水管36与基座30的第二进水口41连接；
水泵35的另一端通过水泵水管38与基座30的第二出水口42连接。
需要说明的是，本申请实施例中，太阳能光伏电池片32可能会产生过热现象，为避免太阳能光伏电池片32热负荷过大而受到损坏，设置了第一散热装置进行散热。本申请实施例中的水箱34的水循环过程为：水箱34→第一出水口40→水箱出水管36→第二进水口41→第二出水口42→水泵水管38→水泵35→水箱进水管37→第一进水口39→水箱34。
本申请实施例中，第二进水口41的位置相对于第二出水口42的位置处于下方，能够保证基座30内的水流能充分与太阳能光伏电池片32接触，达到更好的降温散热效果。
进一步地，太阳能集热系统还包括：第二散热装置；
第二散热装置包括：水箱34、水泵35、水箱进水管37、水箱出水管36、水泵水管38、基座进水软管43和基座出水软管44；
水箱34设置有第一进水口39和第一出水口40，第一进水口39通过水箱进水管37与水泵35的一端连接，第一出水口40通过水箱出水管36与基座进水软管43的一端连接，基座进水软管43的另一端与基座30的第二进水口41连接；
水泵35的另一端通过水泵水管38与基座出水软管44的一端连接，基座出水软管44的另一端与基座30的第二出水口42连接。
需要说明的是，本申请实施例中的第一散热装置和第二散热装置是并列的，只需要选择其中一种散热装置即可。如图9所示，使用第二散热装置时，水箱34的水循环过程为：水箱34→第一出水口40→水箱出水管36→基座进水软管43→第二进水口41→第二出水口42→基座出水软管44→水泵水管38→水泵35→水箱进水管37→第一进水口39→水箱34。本申请实施例中，采用软管作为基座30的进水管和出水管，能够方便基座30的跟踪运动。
进一步地，第二集热器25为锥形盘管集热器。
进一步地，第二集热器表25面涂覆高温选择性吸收涂层。
需要说明的是，本申请实施例中，第二集热器25可以是锥形盘管集热器，在锥形盘管集热器，和/或保温箱24，和/或锥形盘管集热器的第二进油管道26，和/或第二出油管道27的外部可以裹覆有保温隔热材料，保温隔热材料可以是保温玻璃棉，也可以是聚氨酯泡沫塑料等，用于防止热量散失。在第二集热器表25面涂覆高温选择性吸收涂层，能够加强集热效果，高温选择性吸收涂层的材料可以选择Al2O3为电介质材料，或Pt、Mo和Fe等金属为基体材料制成的涂层，如Pt-Al2O3、Mo-Al2O3和Fe-Al2O3等。
进一步地，炉盖还包括：加强肋45；
加强肋45对立固定在保温箱24的两侧，并分别与盖板23固定连接。
进一步地，炉盖还包括：圆环46；
圆环46设置于盖板23的两端，用于悬挂炉盖。
需要说明的是，本申请实施例中，为提高盖板23和保温箱24的强度，设置有加强肋45，对立固定在保温箱24的两侧，并分别与盖板23固定连接。本申请实施例中的圆环46可以是金属圆环，也可以是塑料圆环或其他材质圆环，主要用于在炉盖处于非集热状态时，通过圆环46将炉盖悬挂于墙上，方便使用。
进一步地，第一集热器13为圆柱形盘管集热器或平面蛇形盘管集热器或复合形盘管集热器。
需要说明的是，本申请实施例中，第一集热器13的作用在于将热量传递给放置在直接加热装置9的第一开口上的厨具，通过厨具将热量传递给厨具内的食物，因此，也可以采用基于此作用而设计加工的圆柱形盘管集热器，或圆锥形盘管集热器，或平面蛇形盘管集热器，或复合形盘管集热器等，本申请实施例中不做具体限定。
进一步地，第一集热器13，和/或第一高温油管16，和/或第二高温油管17，和/或第三高温油管18，内部充注高温合成导热油。
进一步地，第一集热器13，和/或相变储能换热器14，和/或第一高温油管16，和/或第二高温油管17，和/或第三高温油管28，和/或第一进油管道21，和/或第一出油管道22，和/或第二进油管道26，和/或第二出油管道27，外部均裹覆保温隔热材料。
进一步地，太阳能光伏电池片32表面设置有防水层，太阳能光伏电池片32通过基座30与基座30内部的水流接触。
需要说明的是，本申请实施例中，在太阳能光伏电池片32表面设置有防水层，太阳能光伏电池片32通过基座30与基座30内部的水流接触，能够避免太阳能光伏电池片32因局部温度过高而导致的太阳能光伏电池片32损坏。
进一步地，全反射匀光漏斗31表面镀有全反射膜。
需要说明的是，本申请实施例中，全反射匀光漏斗31表面镀有全反射膜，用于保证太阳能光伏电池片32的表面能够得到均匀的光照，同时使得能量得到最大化利用。
进一步地，蓄电装置还包括：连接丝杆47；
连接丝杆47的一端与多焦点菲涅尔光伏聚光镜29连接，另一端与基座30连接；
连接丝杆47的高度可调节。
需要说明的是，本申请实施例中，多焦点菲涅尔光伏聚光镜29与基座30之间通过连接丝杆47连接，连接丝杆47的高度可调节，通过调节多焦点菲涅尔光伏聚光镜29在连接丝杆47的高度。从而搭配不同焦距的多焦点菲涅尔光伏聚光镜29。
进一步地，导光管盖11的材质为耐高温材料。
需要说明的是，本申请实施例中，导光管盖11的材质可以是耐高温材料，例如：高温合金或陶瓷材料。
需要说明的是，本申请实施例中，相变储能换热器14中的相变储能材料可以是硝酸钾和硝酸钠的二元混合盐、乙酰苯胺以及铝硅合金等。
进一步地，直接加热装置9外部设置有耐高温隔板。
需要说明的是，本申请实施例中，直接加热装置9外部设置有耐高温隔板，避免直接加热装置9内的高温太阳光线射出，造成安全事故。
进一步地，定向调节器8和/或导光管7内表面涂覆高反射铝膜。
需要说明的是，本申请实施例中，在定向调节器8和/或导光管7内表面涂覆高反射铝膜，用以减少太阳光线的反射损耗。
进一步地，聚光装置还包括：固定台；
固定台设置在水平旋转台4的中空位置；
固定台上设置有竖轴，竖轴上设置有安装孔，安装孔用于与定向调节器的固定支座连接。
需要说明的是，本申请实施例中，在固定台上设置有竖轴，在竖轴上设置有安装孔，用于与定向调节器8的固定支座连接。可以理解的是，为了使得本申请的聚光装置在安装时实现准确的定向聚光，固定定向调节器8之前，需要对定向调节器8的抛物面开口方向进行调整，固定支座可以是一端与定向调节器8本体固定连接，另一端嵌入安装孔，嵌入安装孔的固定支座端可以是球面结构，并且可以在安装孔内自由转动，在确认好定向调节器8的抛物面开口方向之后，往安装孔内浇注粘结剂将固定支座固定于竖轴上。本申请实施例的装置的聚光焦点与定向调节器8的焦点重合，即在竖轴轴线和旋转固定件5轴线的交点处，焦点在菲涅尔透镜2跟踪太阳光线的过程中相对地面静止。
进一步地，聚光装置还包括：转轴；
转轴安装在支柱上，用于调节旋转固定件5的扭矩，辅助步进电机驱动旋转固定件5。
需要说明的是，本申请实施例中，为使得步进电机能够更好的驱动透镜支架3，在水平旋转台4的支柱上还安装有转轴，通过转轴调节旋转固定件5的扭矩，避免了步进电机驱动旋转固定件5因存在扭矩不足而导致难以驱动，从而导致聚光效果受到影响的风险。
以上是本申请实施例提供的一种基于定向传光的太阳能集热系统的另一个实施例，以下是本申请实施例提供的一种基于定向传光的太阳能集热系统的一个应用例。
本申请提供的一种基于定向传光的太阳能集热系统的应用例包括：
太阳能集热系统的直接用热过程：
将炉盖挂起，将厨具置于直接加热装置的加热板上，压力传感器感受到压力变化，系统控制导光管盖的光圈开启，导光管内的高能流密度的太阳光汇聚于直接加热装置中的加热板上，所产生的热量通过热传导和热辐射等方式传递给厨具，进而加热食物，完成烹饪。
当烹饪完成之后，取下厨具，压力传感器感受到压力消失，系统控制导光管盖的光圈关闭，停止为第一集热器传热，将炉盖放下，恢复储热。
太阳能集热系统的储热过程：
在系统储热时，将炉盖放下，压力传感器感受到压力变化，系统控制导光管盖的光圈开启，高能流密度的太阳光汇聚于炉盖内置的第二集热器(锥形盘管集热器)上，所产生的热量通过热传导和热辐射等方式传递给管内的导热油等导热介质，再依次通过第二出油管道、第三高温油管、第二三通阀和第一进油管道，最后进入位于相变储能换热器中的蛇形盘管内，高温的导热油将热量通过热传导和热辐射的方式传递给相变储能材料后，在高温油泵的作用下，依次经过第一出油管道、第一三通阀、第一高温油管、高温油泵、第二高温油管和第二进油管道，最终被送回锥形盘管集热器中进行新的吸热过程，然后开始新的循环。
需要说明的是，储热过程开始时，需手动连接第二进油管道与第二高温油管，以及第二出油管道与第三高温油管，第二进油管道与第二高温油管、第二出油管道与第三高温油管，两者之间的连接可以通过旋紧接口处的高温螺纹阀实现，可以理解的是，高温螺纹阀也可以采用耐高温软管代替。此外，也需要对第一三通阀和第二三通阀进行调节，调节的结果为：竖直支路关闭，水平支路开启，即与第二集热器连接端关闭，与高温油管连接端开启。还可以理解的是，第一三通阀和第二三通阀的调节过程可以采用自动控制装置实现自动调节，即当感应到加热板上的压力消失时，自动控制第一三通阀和第二三通阀的竖直支路关闭，水平支路开启。
太阳能集热系统的释热过程：
当夜间需要烹饪时，调节相变储能换热器进油管道和出油管道上方的两个三通阀，调节的结果为：竖直支路开启，水平支路关闭。而释热过程的高温合成导热油的循环过程为：蛇形盘管、第一出油管道、第一三通阀、第一出油管道、第一集热器、第一进油管道、第二三通阀、第一进油管道、蛇形盘管。
需要说明的是，第一集热器还可以内置小型高温油泵，以提供动力驱动高温合成导热油在第一集热器内的流程循环。此时，释热过程的高温合成导热油的循环过程为：蛇形盘管、第一出油管道、第一三通阀、第一出油管道、内置小型高温油泵、第一集热器、第一进油管道、第二三通阀、第一进油管道、蛇形盘管。当然，第一集热器内置的小型高温油泵也可以由外部的高温油泵代替，那么对应的释热过程的高温合成导热油的循环过程为：蛇形盘管、第一出油管道、高温油泵、第一三通阀、第一出油管道、第一集热器、第一进油管道、第二三通阀、第一进油管道、蛇形盘管。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于定向传光的太阳能集热系统，其特征在于，包括：聚光装置和直接加热装置；
所述聚光装置包括：底座、菲涅尔透镜、透镜支架、水平旋转台和定向准直器；
所述水平旋转台为环状结构，且安装在所述底座上；
所述菲涅尔透镜安装在所述透镜支架上；
所述透镜支架通过旋转固定件固定在所述水平旋转台的支柱上；
所述定向准直器包括：导光管和定向调节器；
所述导光管和所述定向调节器一体化连接；
所述定向调节器为旋转抛物面结构；
所述菲涅尔透镜的聚光焦点与所述定向调节器的焦点重合；
所述聚光装置用于自动跟踪太阳光线，将所述太阳光线聚集并通过所述导光管传输至所述直接加热装置；
所述直接加热装置设置有加热板，所述直接加热装置通过所述聚光装置传输过来的太阳光线加热放置在所述加热板上的厨具。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述导光管位于所述直接加热装置的一端设置有导光管盖，所述导光管盖上设置有光圈。
3.根据权利要求2所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述加热板上设置有压力传感器，所述光圈根据所述压力传感器的压力变化进行开启或关闭。
4.根据权利要求1所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述太阳能集热系统还包括：储热加热装置和炉盖；
所述储热加热装置包括：第一集热器、相变储能换热器、高温油泵、第一高温油管、第二高温油管、第三高温油管、第一三通阀和第二三通阀；
所述第一集热器设有用于放置厨具的第一开口，所述第一集热器用于加热厨具；
所述相变储能换热器通过管道与所述第一集热器连接，所述管道与所述相变储能换热器内部填充的相变储能材料充分接触，所述管道包括第一进油管道和第一出油管道；
所述高温油泵与所述第一高温油管的一端连接，并与所述第二高温油管的一端连接；
所述第一高温油管的另一端通过第一三通阀与所述第一出油管道连接；
所述第三高温油管的一端通过第二三通阀与所述第一进油管道连接；
所述炉盖包括：盖板、保温箱、第二集热器、第二进油管道和第二出油管道；
所述第二集热器嵌在所述保温箱内，并设有用于所述第二集热器接收太阳光线的第二开口；
所述保温箱固定在所述盖板上；
所述第二集热器上设置有盘管，所述盘管的一端与所述第二进油管道的一端连接，并通过所述第二进油管道的另一端与所述第二高温油管的另一端可拆卸性连接，所述盘管的另一端与所述第二出油管道的一端连接，并通过所述第二出油管道的另一端与所述第三高温油管的另一端可拆卸性连接。
5.根据权利要求1所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述太阳能集热系统还包括：蓄电装置；
所述蓄电装置包括：多焦点菲涅尔光伏聚光镜、全反射匀光漏斗、太阳能光伏电池片、基座和蓄电池组；
所述蓄电装置安装在所述透镜支架上；
所述基座上设置有太阳能光伏电池片，所述太阳能光伏电池片与所述多焦点菲涅尔光伏聚光镜的焦点对应设置；
所述太阳能光伏电池片与所述多焦点菲涅尔光伏聚光镜之间设置有所述全反射匀光漏斗；
所述太阳能光伏电池片通过所述基座上的电池片接口与所述蓄电池组电连接。
6.根据权利要求5所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述太阳能集热系统还包括：第一散热装置；
所述第一散热装置包括：水箱、水泵、水箱进水管、水箱出水管和水泵水管；
所述水箱设置有第一进水口和第一出水口，所述第一进水口通过所述水箱进水管与所述水泵的一端连接，所述第一出水口通过所述水箱出水管与所述基座的第二进水口连接；
所述水泵的另一端通过所述水泵水管与所述基座的第二出水口连接。
7.根据权利要求4所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述第二集热器为锥形盘管集热器，所述第二集热器表面涂覆高温选择性吸收涂层。
8.根据权利要求5所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述太阳能集热系统还包括：第二散热装置；
所述第二散热装置包括：水箱、水泵、水箱进水管、水箱出水管、水泵水管、基座进水软管和基座出水软管；
所述水箱设置有第一进水口和第一出水口，所述第一进水口通过所述水箱进水管与所述水泵的一端连接，所述第一出水口通过所述水箱出水管与所述基座进水软管的一端连接，所述基座进水软管的另一端与所述基座的第二进水口连接；
所述水泵的另一端通过所述水泵水管与所述基座出水软管的一端连接，所述基座出水软管的另一端与所述基座的第二出水口连接。
9.根据权利要求4所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述炉盖还包括：加强肋和圆环；
所述加强肋对立固定在所述保温箱的两侧，并分别与所述盖板固定连接；
所述圆环设置于所述盖板的两端，用于悬挂所述炉盖。
10.根据权利要求5所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述蓄电装置还包括：连接丝杆；
所述连接丝杆的一端与所述多焦点菲涅尔光伏聚光镜连接，另一端与所述基座连接；
所述连接丝杆的高度可调节。
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