CN111473526B - 一种抛物面槽式太阳能集热器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抛物面槽式太阳能集热器，包括支撑组件、反射组件、吸热组件，反射组件包括第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜、第一平面反光镜和第二平面反光镜，第一平面反光镜和第二平面反光镜分别布设在第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜的反光面前端；第一平面反光镜和第二平面反光镜上开设有多个条形或多边形入射孔，所述的吸热组件通过支撑组件设置在反射组件上；本发明聚光效率高；通过椭圆形腔体作为黑体腔，光线反射效果好，热损小，且工艺要求低，有利于批量化生产；集热管外表面涂覆增透涂层，提升集热效果；通过抛物面聚光镜和平面反光镜相互配合，实现充分利用太阳光线，大幅提高了集热组件的光热转换率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能设备技术领域，尤其是一种抛物面槽式太阳能集热器。
背景技术
太阳能作为可再生能源，具备清洁、高效特点，得到全世界的广泛应用；聚光集热技术是太阳能开发利用的一种主要方式，其中槽式太阳能聚光集热技术是当前发展最热和最具商业化前景的聚光光热技术，采用槽式抛物面聚光器对太阳光汇集吸收。
在槽式抛物面太阳能聚光集热器中，一般包括：吸热组件、抛物面型反射镜、支撑装置及相配套的太阳跟踪装置；其中反射镜由抛物面型的反射材料形成，吸热组件中的集热管位于抛物面的焦线上；吸热组件作为重要部件，要求具备高吸收率，同时方便制作；目前现有的槽式太阳能集热器，其反射镜采用成型反射镜粘贴在热弯成型的钢化玻璃上的方法制造，其产品容易变形，由于镜子变形应力，致使钢化玻璃在应用中自爆，镜子破损率高。且生产制造的工艺成本较高安装调试的工作量较大，生产成本高。
另外，经研究表明，现有的集热器的光电转换效率在11％左右，而光热转换效率仅在50％左右，光转换效率较低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种聚光效率高的抛物面槽式太阳能集热器。
本发明的技术方案为：一种抛物面槽式太阳能集热器，包括支撑组件、反射组件、吸热组件，所述的反射组件包括第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜、以及第一平面反光镜和第二平面反光镜，所述的第一平面反光镜和第二平面反光镜分别布设在第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜的反光面前端；并且第一平面反光镜和第二平面反光镜上开设有多个条形或多边形入射孔，太阳光线可直接通过条形入射孔或多边形入射孔入射到第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜上；
所述的吸热组件通过支撑组件设置在反射组件上；
所述的吸热组件包括椭圆形腔体、集热管束，所述的集热管束设置在椭圆形腔体内，并且所述集热管束的轴线与椭圆形腔体轴向平行；且集热管束位于椭圆形腔体远离光线入射口侧的一个焦点上或焦点附近；
所述椭圆形腔体的内表面上粘贴有高反射率的反光膜或镀有高反射率的镜面反射层；所述椭圆形腔体外侧还设置有一椭圆形外壳，所述的椭圆形外壳与椭圆形腔体之间还填充有蜂窝状耐高温保温材料；
所述的第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜拼接后的焦点在椭圆形腔体的下焦点处，所述集热管束的轴线设在椭圆形腔体的上焦点处；所述的第一平面反光镜和第二平面反光镜分别设置在椭圆形腔体光线入射口外侧；所述的第一平面反光镜和第二平面反光镜与椭圆形腔体光线入射口的夹角为30-45度。
作为优选的，所述的第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜、以及第一平面反光镜和第二平面反光镜均由多个反射镜单元拼接而成。
作为优选的，每个所述的反射镜单元从上至下依次包括玻璃层、敏化层、超级敏化层、银层、钝化层，所述的玻璃层还涂覆有反射膜。
作为优选的，所述的集热管束包括一个集热管，所述的集热管的轴线穿过椭圆形腔体椭圆中远离光线入射口侧的一个焦点。
作为优选的，所述的集热管束由三个集热管组成，三个集热管通过集热管支架连接在一起，所述集热管以椭圆形腔体椭圆中远离光线入射口侧的一个焦点为圆心呈环形分布。
作为优选的，每个所述的集热管由外壁涂有吸收涂层的金属吸收管以及套设在金属吸收管外的玻璃管组成，且集热管的两端分别为导热流体的入口与出口，所述金属吸收管内部为导热流体的流动通道。
作为优选的，所述的玻璃管的外侧壁上还涂有增透涂层，所述的增透涂层能够使绝大多部分的太阳光线通过玻璃管。
作为优选的，所述的玻璃管内侧壁涂有防增透涂层和保温层，所述的防增透涂层设置在玻璃管内侧壁于保温层之间，以能够隔绝大部分的热辐射能量。
作为优选的，所述的金属吸收管与玻璃管之间的区域为真空状态。
作为优选的，所述的金属吸收管内的导热流体为纳米换热工质，所述的金属吸收管为螺旋形吸热管。
作为优选的，所述金属吸收管的外径30-35mm，壁厚1-2mm；所述玻璃管的外径为90-100mm，壁厚1-2mm，材料为高硼硅玻璃。
本发明的有益效果为：
1、本发明结构简单、实用性强，聚光效率高；
2、本发明采用带开口的椭圆形腔体作为黑体腔，并且其内侧壁上涂有反射膜，光线反射效果好，热损小，且工艺要求低，有利于批量化生产；并且集热管束可选择采用大口径单集热管或小口径多集热管，并在外表面涂覆增透涂层，提升集热效果；
3、本发明的槽式抛物面聚光镜采用单元反射镜拼接而成，从而有利于降低后续的维护成本，避免更换整块反射镜；
4、本发明通过抛物面聚光镜和平面反光镜相互配合，从而实现太阳光线的多次反射，实现充分利用太阳光线，大幅提高了集热组件的光热转换率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明正面结构示意图；
图3为发明吸热组件的结构示意图；
图4为本发明集热管束为三个集热管的结构示意图；
图5为本发明集热管的结构示意图；
图6为本发明槽式抛物面聚光镜的结构示意图；
图中，1-第一槽式抛物面聚光镜，2-第二槽式抛物面聚光镜，3-第一平面反光镜，4-第二平面反光镜，5-吸热组件，6-支撑组件，7-入射孔，8-椭圆形腔体，9-集热管束，10-反光膜，11-外壳，12-蜂窝状耐高温保温材料，13-入射口，14-金属吸收管，15-玻璃管，16-集热管，17-集热管支架，18-反射膜，19-玻璃层，20-敏化层，21-超级敏化层，22-银层，23-钝化层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1和图2所示，本实施例提供一种抛物面槽式太阳能集热器，包括支撑组件6、反射组件、吸热组件5，所述的反射组件包括第一槽式抛物面聚光镜1和第二槽式抛物面聚光镜2、以及第一平面反光镜3和第二平面反光镜4，所述的第一平面反光镜3和第二平面反光镜4分别布设在第一槽式抛物面聚光镜1和第二槽式抛物面聚光镜2的反光面前端；并且第一平面反光镜3和第二平面反光镜4上开设有多个条形或多边形入射孔7，太阳光线可直接通过条形入射孔7或多边形入射孔7入射到第一槽式抛物面聚光镜1和第二槽式抛物面聚光镜2上；同时，通过第一平面反光镜3和第二平面反光镜4与第一槽式抛物面聚光镜1和第二槽式抛物面聚光镜2相配合，实现太阳光线的充分利用，太阳光线通过多次反射最终汇集到吸热组件5中。
所述的吸热组件5通过支撑组件6设置在反射组件上。
如图3所示，所述的吸热组件5包括椭圆形腔体8、集热管束9，所述的集热管束9设置在椭圆形腔体8内，并且所述集热管束9的轴线与椭圆形腔体8轴向平行；且集热管束9位于椭圆形腔体8远离光线入射口13侧的一个焦点上或焦点附近。
优选的，本实施例中，所述椭圆形腔体8的内表面上粘贴有高反射率的反光膜10或镀有高反射率的镜面反射层；所述椭圆形腔体8外侧还设置有一椭圆形外壳11，所述的椭圆形外壳11与椭圆形腔体8之间还填充有蜂窝状耐高温保温材料12。
作为本实施例优选的，所述的第一槽式抛物面聚光镜1和第二槽式抛物面聚光镜2拼接后的焦点在椭圆形腔体8的下焦点处，所述集热管束9的轴线设在椭圆形腔体8的上焦点处；所述的第一平面反光镜3和第二平面反光镜4分别设置在椭圆形腔体8的光线入射口13外侧；所述的第一平面反光镜3和第二平面反光镜4与椭圆形腔体8的光线入射口13的夹角为30-45度。
作为本实施例优选的，所述的第一槽式抛物面聚光镜1和第二槽式抛物面聚光镜2、以及第一平面反光镜3和第二平面反光镜4均由多个反射镜单元拼接而成，从而避免后期维护需要更换整块反射板，造成成本的浪费。另外，如图6所示，每个所述的反射镜单元从上至下依次包括玻璃层19、敏化层20、超级敏化层21、银层22、钝化层23，所述的玻璃层19上还涂覆有反射膜18。
作为本实施例优选的，所述的集热管束9包括一个集热管16，所述的集热管16的轴线穿过椭圆形腔体8的椭圆中远离光线入射口13侧的一个焦点。
作为本实施例优选的，如图4所示，所述的集热管束9由三个集热管16组成，三个集热管16通过集热管支架17连接在一起，所述集热管16以椭圆形腔体8椭圆中远离光线入射口13侧的一个焦点为圆心呈环形分布。
作为本实施例优选的，如图5所示，每个所述的集热管16由外壁涂有吸收涂层的金属吸收管14以及套设在金属吸收管外的玻璃管15组成，且集热管16的两端分别为导热流体的入口与出口，所述金属吸收管14内部为导热流体的流动通道。所述的玻璃管15的外侧壁上还涂有增透涂层，所述的增透涂层能够使绝大多部分的太阳光线通过玻璃管15。所述的玻璃管15内侧壁涂有防增透涂层和保温层，所述的防增透涂层设置在玻璃管15内侧壁于保温层之间，以能够隔绝大部分的热辐射能量。所述的金属吸收管14与玻璃管15之间的区域为真空状态。
作为本实施例优选的，所述的金属吸收管14内的导热流体为纳米换热工质，所述的金属吸收管14为螺旋形吸热管。
优选的，所述金属吸收管14的外径30-35mm，壁厚1-2mm；所述玻璃管15的外径为90-100mm，壁厚1-2mm，材料为高硼硅玻璃。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种抛物面槽式太阳能集热器，包括支撑组件、反射组件、吸热组件，其特征在于：所述的反射组件包括第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜、以及第一平面反光镜和第二平面反光镜，所述的第一平面反光镜和第二平面反光镜分别布设在第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜的反光面前端；并且第一平面反光镜和第二平面反光镜上开设有多个条形或多边形入射孔，太阳光线可直接通过条形入射孔或多边形入射孔入射到第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜上；
所述的吸热组件通过支撑组件设置在反射组件上；
所述的吸热组件包括椭圆形腔体、集热管束，所述的集热管束设置在椭圆形腔体内，并且所述集热管束的轴线与椭圆形腔体轴向平行；且集热管束位于椭圆形腔体远离光线入射口侧的一个焦点上或焦点附近；
所述椭圆形腔体的内表面上粘贴有高反射率的反光膜或镀有高反射率的镜面反射层；所述椭圆形腔体外侧还设置有一椭圆形外壳，所述的椭圆形外壳与椭圆形腔体之间还填充有蜂窝状耐高温保温材料；
所述的第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜拼接后的焦点在椭圆形腔体的下焦点处，所述集热管束的轴线设在椭圆形腔体的上焦点处；所述的第一平面反光镜和第二平面反光镜分别设置在椭圆形腔体光线入射口外侧；所述的第一平面反光镜和第二平面反光镜与椭圆形腔体光线入射口的夹角为30-45度。
2.根据权利要求1所述的一种抛物面槽式太阳能集热器，其特征在于：所述的第一槽式抛物面聚光镜和第二槽式抛物面聚光镜、以及第一平面反光镜和第二平面反光镜均由多个反射镜单元拼接而成。
3.根据权利要求2所述的一种抛物面槽式太阳能集热器，其特征在于：每个所述的反射镜单元从上至下依次包括玻璃层、敏化层、超级敏化层、银层、钝化层，所述的玻璃层上还涂覆有反射膜。
4.根据权利要求1所述的一种抛物面槽式太阳能集热器，其特征在于：所述的集热管束包括一个集热管，所述的集热管的轴线穿过椭圆形腔体椭圆中远离光线入射口侧的一个焦点。
5.根据权利要求1所述的一种抛物面槽式太阳能集热器，其特征在于：所述的集热管束由三个集热管组成，三个集热管通过集热管支架连接在一起，所述集热管以椭圆形腔体椭圆中远离光线入射口侧的一个焦点为圆心呈环形分布。
6.根据权利要求4或5所述的一种抛物面槽式太阳能集热器，其特征在于：每个所述的集热管由外壁涂有吸收涂层的金属吸收管以及套设在金属吸收管外的玻璃管组成，且集热管的两端分别为导热流体的入口与出口，所述金属吸收管内部为导热流体的流动通道。
7.根据权利要求6所述的一种抛物面槽式太阳能集热器，其特征在于：所述的玻璃管的外侧壁上还涂有增透涂层，所述的增透涂层能够使绝大多部分的太阳光线通过玻璃管。
8.根据权利要求7所述的一种抛物面槽式太阳能集热器，其特征在于：所述的玻璃管内侧壁涂有防增透涂层和保温层，所述的防增透涂层设置在玻璃管内侧壁于保温层之间，以能够隔绝大部分的热辐射能量。
9.根据权利要求6所述的一种抛物面槽式太阳能集热器，其特征在于：所述的金属吸收管与玻璃管之间的区域为真空状态；
所述的金属吸收管内的导热流体为纳米换热工质；
所述的金属吸收管为螺旋形吸热管。
10.根据权利要求9所述的一种抛物面槽式太阳能集热器，其特征在于：
所述金属吸收管的外径30-35mm，壁厚1-2mm；所述玻璃管的外径为90-100mm，壁厚1-2mm，材料为高硼硅玻璃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A parabolic trough solar collector Effective date of registration: 20230807 Granted publication date: 20210831 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: Liyang (Guangdong) Energy Saving Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980051169 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20210831 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: Liyang (Guangdong) Energy Saving Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980051169 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A parabolic trough solar collector Granted publication date: 20210831 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: Liyang (Guangdong) Energy Saving Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980021296 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |