CN110726260A - 免追日太阳能反光板结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于太阳能热利用领域，特别是涉及免追日太阳能反光板结构，包括太阳能吸收装置、连接装置和反射板装置。太阳能吸收装置为太阳能平板集热器的主要吸热部分，反射板装置为太阳能平板集热器提供额外的反射光，以增加吸热量，可以是折线型反射板，也可以是抛物线型反射板，连接装置用于连接反射板装置和太阳能吸收装置。通过精确计算，反射板装置与太阳能吸收装置呈一定角度固定在一起，后期工作中不需要再进行角度调节，就能为太阳能吸热装置始终提供较大的太阳能反射量。该机构无需安装逐日设备，节省安装成本和占地面积，减少人工运行和维护成本；和等长的普通平板反射板相比，本发明的反射板有更大的反射量。

Description

免追日太阳能反光板结构

技术领域

本发明属于太阳能热利用领域，特别是涉及免追日太阳能反光板结构。

背景技术

为了节能环保和降低传统能源消耗，煤炭、石油、天然气等化石类能源在建筑能源供给体系中的比重逐渐降低，而以太阳能为代表的可再生清洁能源在建筑领域得到了广泛的应用。其中，太阳能平板集热器则是太阳能光热利用中主要的太阳能收集装置之一。与真空管集热器相比，太阳能平板集热器具有承压性能好、防结垢能力强、耐用、低维修率等优点。但由于其表面热损失较大，目前国内平板集热器在使用中一直存在较高集热温度下效率较低的问题，只有提高平板集热器集热效率，才能进一步提升太阳能的利用率。现有提升平板太阳能集热效率的技术包括采用双层玻璃、提高保温性能、增设反射板等，其中前两类技术方案是被动地减少热损失，难以有大幅的提升效果，增加反射板的技术方案是主动增加集热器吸热面的太阳辐射强度，可大幅提升集热量和集热效率。其中，增加的反射板结构主要包括平板结构和抛物线结构，平板型反射板常用于平板型集热器，且可设置上、下、左、右最多四块平板型反射板；抛物线型反射板常用于槽式集热器或碟式塔式集热器，利用抛物线将光线集中于一点或者一线。

目前，无论平板型反射板还是抛物线型反射板大都采用追日型设计，其中，平板型反射板可简化设计为每月只调整一次角度，而抛物线型反射板常需实时追日。追日或调整角度设备的增加，会导致太阳能吸收装置设计成本、运行成本和维护成本增加，可靠性降低。因此，传统使用追日系统的带反射板的太阳能吸收装置消耗较大，可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于提供免追日太阳能反光板结构，主要由太阳能吸收部分、连接部分和反射板部分等组成，通过精确的角度计算，反射部分的反射板按一定角度拼接而成，安装后可以产生最大的太阳光反射量，且不用再次进行角度调节。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

免追日太阳能反光板结构，包括太阳能吸收装置、连接装置和反射板装置，所述太阳能吸收装置为太阳能平板集热器的主要吸热部分；所述反射板装置为太阳能平板集热器提供额外的反射光，以增加吸热量，可以是折线型反射板，也可以是抛物线型反射板；所述连接装置用于连接反射板装置和太阳能吸收装置；通过精确计算，所述反射板装置与太阳能吸收装置呈一定角度固定，后期工作中不需要再进行角度调节，就能为太阳能吸热装置始终提供较大的太阳能反射量。

所述的免追日太阳能反光板结构,连接装置主要包括双侧支撑梁，反射板装置一侧和太阳能吸收装置一侧分别设有不少于两个的支撑梁，反射板装置和太阳能吸收装置通过两侧的多组支撑梁固定在一起。

所述的免追日太阳能反光板结构,连接装置多组支撑梁固定后，保持太阳能吸收装置和反射板装置之间有一定缝隙，以便降低风阻，增强结构稳定性。

所述的免追日太阳能反光板结构,折线型反射板由不少于两块平板型反射板按照计算的角度拼焊而成，也可以由一整块平板型反射板折弯而成，其侧视图为一条折线，在特定工况下，每段折线上端的反射光恰好落在所述集热器底端。

所述的免追日太阳能反光板结构,折线型反射板安装角度原则为，先以常规平板型反射板为基础进行计算：在特定工况下，以照射在反射板顶端的光线正好反射到太阳能吸收装置底端时的安装角度为设计角度，此时照射在反射板上的所有阳光均能反射到太阳能吸收装置上，简化模型后可用如下公式计算反射板的结构和安装角度：

γ=α+β+θ (2)

(3)

（4）

其中d—太阳能吸收装置长度，l—反射板长度，α—阳光在反射板上入射角度，β—太阳能吸收装置安装角，θ—太阳高度角，γ—反射板安装角度，

—反射板顶端与太阳能吸收装置底端的连接线段，一线段

与水平线之间的夹角；根据公式（1）和（2）可以求出γ和α，再由公式（3）可以求出

，最后由公式（4）求出。

所述的免追日太阳能反光板结构,折线型反射板各段折角计算方法为：将折线型反射板分为若干段平板型反射板，由最接近集热器吸收装置的段开始依次计算，第一段反射板计算时与平板型反射板完全相同；第二段计算时，取第一段反射板顶端的反射光线为假想的集热器吸收装置，此时反射板长度、集热器长度和集热器倾角作相应改变，然后再次利用平板型反射板计算方法进行计算。

所述的免追日太阳能反光板结构,抛物线型反射板是按照抛物线基本方程，将抛物线焦点设置在集热器底部，且抛物线经过集热器顶部，截取集热器顶部以上部分制作而成。

所述的免追日太阳能反光板机构,抛物线型反射板形状设计原则为，在特定日期下整块抛物线型反射板的反射光均落在集热器底端，将抛物线焦点设置在集热器底部，且规定抛物线必须经过集热器顶部，由此可确定抛物线方程为：

(5) 。

所述的免追日太阳能反光板结构,安装抛物线型反射板时，抛物线的对称轴应与特定日期中午的阳光平行，冬至日正午时，反射光集中在集热器底部呈线形分布，其他日正午阳光可以分散反射到集热器表面，而不再集中在一点。

所述的免追日太阳能反光板结构,根据太阳能吸收装置使用需求，所述折线型反射板和抛物线型反射板均可按照夏季使用为主、冬季使用为主或冬夏两用设计自身的结构和安装倾角，分别以夏至日、冬至日和秋分日为设计工况。

综上所述，本发明的有益效果包括：

1）无需安装逐日设备，节省安装成本和占地面积；

2）减少人工运行和维护成本，不需要人工调节；

3）和等长的普通平板反射板相比，本发明的反射板有更大的反射量；

4）在冬季下雪时能有效避免太阳能吸热体的积雪问题，无需人工清雪。

前面所述的为本申请的概述，因此必然有简化、概括和细节省略的情况；本领域的技术人员应该认识到，概述部分仅是对本申请的说明，而不应看作是对本申请的任何限定。本说明书中描述的装置和/或方法和/或其他主题的其他方面、特征和优点将会由于本说明书的阐述而变得清晰。概述部分是用来以一种简化的方式导入多个将在以下具体实施方式部分进一步描述的概念。本概述部分既非用于确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非用来作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。

附图说明

通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，就会更加充分地清楚理解本申请的上述和其他特征。应当理解，这些附图仅是对本申请若干实施方式的描述，不应认为是对本申请范围的限定，通过附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1是本发明的免追日太阳能反光板结构的整体示意图。

图2是本发明的免追日太阳能反光板结构的反射板装置与太阳能吸收装置连接固定时的角度计算示意图。

图3是本发明的免追日太阳能反光板结构的折线型反射板结构和角度计算示意图。

图4是本发明的免追日太阳能反光板结构的抛物线型反射板结构计算示意图。

附图标记说明：1-太阳能吸收装置、2-反射板装置、3-连接装置、4-平板型反射板、21-折线型反射板、22-抛物线型反射板。

具体实施方式

在下面的具体实施方式部分中，结合作为说明书一部分的附图进行说明。在附图中，相同/类似的标记通常表示相同/类似的部件，除非说明书中另有说明。具体实施方式、附图和权利要求书中描述的用来举例说明的实施方式不应认为是对本申请的限定。在不偏离本申请表述的主题的精神或范围的情况下，可以采用本申请的其他实施方式，并且可以对本申请做出其他变化。应该很容易理解，可以对本说明书中一般性描述的、附图中图解说明的本申请的各个方面进行各种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些改变都显然在预料之中，并构成本申请的一部分。

参照图1，本发明的免追日太阳能反光板结构主要包括太阳能吸收装置1、反射板装置2和连接装置3。其中，太阳能吸收装置1为太阳能平板集热器的主要吸热部分；反射板装置2为太阳能平板集热器提供额外的反射光，以增加吸热量；连接装置3用于连接反射板装置2和太阳能吸收装置1，连接装置3主要包括双侧支撑梁，反射板装置2一侧和太阳能吸收装置1一侧分别设有不少于两个的支撑梁，反射板装置2和太阳能吸收装置1通过两侧的多组支撑梁固定在一起，双侧支撑梁设计方便任意角度固定。通过精确计算，反射板装置2与太阳能吸收装置1呈一定角度固定，后期工作中不需要再进行角度调节，就能为太阳能吸热装置始终提供最大的太阳能反射量。同时，连接装置2多组支撑梁固定后，保持太阳能吸收装置1和反射板装置2之间有一定缝隙，以便降低风阻，增强结构稳定性。

参照图2，折线型反射板21安装角度原则为，先以常规平板型反射板4为基础进行计算：在特定工况下，以照射在反射板顶端的光线正好反射到太阳能吸收装置1底端时的安装角度为设计角度，此时照射在反射板上的所有阳光均能反射到太阳能吸收装置1上，简化模型后可用如下公式计算反射板的结构和安装角度：

γ=α+β+θ (2)

(3)

（4）

其中d—太阳能吸收装置1长度，l—反射板长度，α—阳光在反射板上入射角度，β—太阳能吸收装置1安装角，θ—太阳高度角，γ—反射板安装角度，

—反射板顶端与太阳能吸收装置1底端的连接线段，

一线段

与水平线之间的夹角。在以平板型反射板4、集热器吸热装置和反射板顶端的反射光线三条线段为边的三角形中，即

ABC中，根据入射光线等于反射光线和三角形内角和为180°可得出

ABC三个角的相互关系，又已知集热器吸热装置和反射板长度两条边长，根据正弦定理即可求出三角形的每个内角，即能得到不同长度的反射板的最优安装角度，具体计算为：根据公式（1）和（2）可以求出γ和α，再由公式（3）可以求出

，最后由公式（4）求出

。

参照图3，折线型反射板21由不少于两块平板型反射板4按照计算的角度拼焊而成，也可以由一整块平板型反射板4折弯而成，其侧视图为一条折线，在特定工况下，每段折线上端的反射光恰好落在所述集热器底端。折线型反射板21各段折角计算方法为：将折线型反射板21分为若干段平板型反射板4，由最接近集热器吸收装置的段开始依次计算，第一段反射板计算时与平板型反射板4完全相同；第二段计算时，取第一段反射板顶端的反射光线为假想的集热器吸收装置，此时反射板长度、集热器长度和集热器倾角作相应改变，然后再次利用平板型反射板4计算方法进行计算。

参照图4，抛物线型反射板22是按照抛物线基本方程，将抛物线焦点设置在集热器底部，且抛物线经过集热器顶部，截取集热器顶部以上部分制作而成。抛物线型反射板22形状设计原则为，在特定日期下整块抛物线型反射板22的反射光均落在集热器底端，将抛物线焦点设置在集热器底部，且规定抛物线必须经过集热器顶部，由此可确定抛物线方程为：

(5)

安装抛物线型反射板22时，抛物线的对称轴应与特定日期中午的阳光平行，冬至日正午时，反射光集中在集热器底部呈线形分布，其他日正午阳光可以分散反射到集热器表面，而不再集中在一点。

上述的特定日期为根据太阳能吸收装置1使用需求而定的，根据太阳能吸收装置1使用需求，上述的折线型反射板21和抛物线型反射板22均可按照夏季使用为主、冬季使用为主或冬夏两用设计自身的结构和安装倾角，分别以夏至日、冬至日和秋分日为设计工况。

本发明提供的免追日太阳能反光板结构通过精确计算，采用折弯的平板型反射板4或者抛物线型反射板22对太阳能平板集热器进行反光补偿，不需要像传统集热器反射板那样经常进行角度调节，无需安装逐日设备，节省安装成本和占地面积，同时减少人工运行和维护成本；和等长的普通平板反射板相比，本发明的反射板有更大的反射量；在冬季下雪时能有效避免太阳能吸热体的积雪问题，无需人工清雪。

前述已通过框图、流程图和/或实施例子进行了详细描述，阐明了本申请装置和/或方法的不同实施方式。当这些框图、流程图和/或实施例包含一个或多个功能和/或操作时，本领域的技术人员会明白，这些框图、流程图和/或实施例中的各功能和/或操作可以通过各种硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合而单独地和/或共同地实施。本领域的技术人员会认识到，以本说明书中说明的方式描述装置和/或方法，然后进行工程实践以将所描述的装置和/或方法集成到数据处理系统中，在本领域里是很常见的。也就是说，本说明书中描述的装置和/或方法中的至少一部分，可通过合理数量的实验集成到数据处理系统中。对于本说明书中所用的基本上任何复数和/或单数术语，本领域的技术人员可以将复数解释为单数和/或将单数解释为复数，只要这样做从上下文和/或应用上看是合适的即可。为了清楚起见，在本说明书中可能将各种单数/复数组合明确地表述出来。

本申请中公开了本申请的多个方面和实施方式，本领域的技术人员会明白本申请的其它方面和实施方式。本申请中公开的多个方面和实施方式只是用于举例说明，并非是对本申请的限定，本申请的真正保护范围和精神应当以下面的权利要求书为准。

Claims (10)

1.免追日太阳能反光板结构，其特征在于包括太阳能吸收装置、连接装置和反射板装置，所述太阳能吸收装置为太阳能平板集热器的主要吸热部分；所述反射板装置为太阳能平板集热器提供额外的反射光，以增加吸热量，可以是折线型反射板，也可以是抛物线型反射板；所述连接装置用于连接反射板装置和太阳能吸收装置；通过精确计算，所述反射板装置与太阳能吸收装置呈一定角度固定，后期工作中不需要再进行角度调节，就能为太阳能吸热装置始终提供较大的太阳能反射量。

2.如权利要求1所述的免追日太阳能反光板结构,其特征在于, 所述连接装置主要包括双侧支撑梁，反射板装置一侧和太阳能吸收装置一侧分别设有不少于两个的支撑梁，反射板装置和太阳能吸收装置通过两侧的多组支撑梁固定在一起。

3.如权利要求2所述的免追日太阳能反光板结构,其特征在于, 所述连接装置多组支撑梁固定后，保持太阳能吸收装置和反射板装置之间有一定缝隙，以便降低风阻，增强结构稳定性。

4.如权利要求1所述的免追日太阳能反光板结构,其特征在于,所述折线型反射板由不少于两块平板型反射板按照计算的角度拼接而成，也可以由一整块平板型反射板折弯而成，其侧视图为一条折线，在特定工况下，每段折线上端的反射光恰好落在所述集热器底端。

5.如权利要求4所述的免追日太阳能反光板结构,其特征在于,折线型反射板安装角度原则为，先以常规平板型反射板为基础进行计算：在特定工况下，以照射在反射板顶端的光线正好反射到太阳能吸收装置底端时的安装角度为设计角度，此时照射在反射板上的所有阳光均能反射到太阳能吸收装置上，简化模型后可用如下公式计算反射板的结构和安装角度：

γ=α+β+θ (2)

(3)

（4）

其中d—太阳能吸收装置长度，l—反射板长度，α—阳光在反射板上入射角度，β—太阳能吸收装置安装角，θ—太阳高度角，γ—反射板安装角度， —反射板顶端与太阳能吸收装置底端的连接线段，

一线段

与水平线之间的夹角；根据公式（1）和（2）可以求出γ和α，再由公式（3）可以求出 ，最后由公式（4）求出

。

6.如权利要求5所述的免追日太阳能反光板结构,其特征在于, 所述折线型反射板各段折角计算方法为：将折线型反射板分为若干段平板型反射板，由最接近集热器吸收装置的段开始依次计算，第一段反射板计算时与平板型反射板完全相同；第二段计算时，取第一段反射板顶端的反射光线为假想的集热器吸收装置，此时反射板长度、集热器长度和集热器倾角作相应改变，然后再次利用平板型反射板计算方法进行计算。

7.如权利要求1所述的免追日太阳能反光板结构,其特征在于,所述抛物线型反射板是按照抛物线基本方程，将抛物线焦点设置在集热器底部，且抛物线经过集热器顶部，截取集热器顶部以上部分制作而成。

8.如权利要求7所述的免追日太阳能反光板结构,其特征在于,所述抛物线型反射板形状设计原则为，在特定日期下整块抛物线型反射板的反射光均落在集热器底端，将抛物线焦点设置在集热器底部，且规定抛物线必须经过集热器顶部，由此可确定抛物线方程为：

(5) 。

9.如权利要求8所述的免追日太阳能反光板结构,其特征在于,安装抛物线型反射板时，抛物线的对称轴应与特定日期中午的阳光平行，冬至日正午时，反射光集中在集热器底部呈线形分布，其他日正午阳光可以分散反射到集热器表面，而不再集中在一点。

10.如权利要求4或7所述的免追日太阳能反光板结构,其特征在于,根据太阳能吸收装置使用需求，所述折线型反射板和抛物线型反射板均可按照夏季使用为主、冬季使用为主或冬夏两用设计自身的结构和安装倾角，分别以夏至日、冬至日和秋分日为设计工况。

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