CN116907106A - 内聚光温度补偿太阳能集热系统及太阳能集热补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种内聚光温度补偿太阳能集热系统及太阳能集热补偿方法,其中的内聚光温度补偿太阳能集热系统包括多个太阳能集热器和介质流通管道，多个太阳能集热器之间通过介质流通管道连接；太阳能集热器包括集热管、温度补偿管、介质吸热管、吸热板和第一太阳聚光板；集热管的内部设有沿集热管轴向设置的集热腔，温度补偿管设于集热腔且与集热管同轴设置；温度补偿管的内部设有沿温度补偿管轴向设置的补偿腔，介质吸热管设于补偿腔且与温度补偿管同轴设置；吸热板设于集热腔，吸热板的一端与集热管的内壁连接，吸热板的另一端与温度补偿管的外壁连接。本发明中的内聚光温度补偿太阳能集热系统及太阳能集热补偿方法，集热效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能集热技术领域，尤其涉及一种内聚光温度补偿太阳能集热系统及太阳能集热补偿方法。
背景技术
目前的太阳能集热器主要包括聚焦式太阳能集热器和CPC(composite paraboliccondenser)内聚光式真空管集热器，其中的聚焦式太阳能集热器主要包括聚焦式塔型集热、碟型集热和槽式集热。
聚焦式太阳能集热器是利用反射器、透镜或其他光学器件将进入集热器采光口的太阳光线改变方向并聚集到接收器上的装置，可通过单轴或双轴跟踪获得更高的能流密度。这种太阳能集热器通过凹面反射镜或透镜将太阳辐射能汇集到较小的面积上，从而使单位面积上的热流量增加并且减小了接收器和环境之间的换热面积，提高了工质的温度和集热器的热效率，而它的缺点是只能接收直射辐射，且需要跟踪系统配合，从而导致成本大幅增加。
而内聚光式真空管集热器属于一种聚光的吸热型集热器,聚光反射镜是在真空管里面,故称为内聚光式真空管，也可以称为复合镜式真空管。它主要由双层内外真空管、复合抛物柱面反射镜、吸热体等几部分组成。吸热体通常是热管,也可是同心套管,其表面有高温选择性吸收涂层，平行的太阳光无论从什么方向穿过玻璃管,都被复合抛物柱面镜反射到位于焦线处的吸热体上,然后按热管式真空管或同心套管式真空管的原理运行。
内聚光式真空管的主要优点是运行温度较高复合抛物柱面镜的聚光比一般为3.5,运行温度可达100以上，不需要跟踪系统，因此也得到了更为广泛的应用。而内聚光真空管主要缺点是，其采用内外管结构，吸热管在外管内侧面，不在中心，因此吸热效率不高，内外管的导热效果不好，而且玻璃管制作工艺较复杂。
由此可见，目前的太阳能集热器均存在各种各样的缺点，例如中国专利公开号为CN116336680A的专利申请公开了一种新型槽式太阳能集热器，其只是通过真空夹层来提高导热的效率，在太阳辐照量不高时，容易出现集热温度降低的情况，集热效果并不尽如人意。
又例如中国专利公开号为CN202303978U的专利申请公开了一种增强式太阳能集热装置，其通过增设二位旋转调节平台来改变集热器的仰角，以此来克服现有的内聚光真空管的缺点，但是整个装置的结构较大，整个集热器放在上面，若发生倾倒，则会导致整个集热器报废，安全性不高，安全隐患较大。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种内聚光温度补偿太阳能集热系统，太阳辐照量不高时，能够避免集热温度降低的情况发生。
本发明的另一目的旨在提供一种太阳能集热补偿方法，能够利用补偿介质的特性，实现集热温度补偿的功能。
为了实现上述其中一个目的，本发明提供以下技术方案：
提供一种内聚光温度补偿太阳能集热系统，包括多个太阳能集热器和介质流通管道，多个所述太阳能集热器之间通过所述介质流通管道连接，流动介质能通过所述介质流通管道在多个所述太阳能集热器之间流通；
所述太阳能集热器包括集热管、温度补偿管、介质吸热管、吸热板和第一太阳聚光板；
所述集热管的内部设有沿所述集热管轴向设置的集热腔，所述集热腔为真空腔体，所述温度补偿管设于所述集热腔且与所述集热管同轴设置；
所述温度补偿管的内部设有沿所述温度补偿管轴向设置的补偿腔，所述补偿腔内填充有补偿介质，所述介质吸热管设于所述补偿腔且与所述温度补偿管同轴设置，所述介质吸热管与所述介质流通管道连通；
所述吸热板设于所述集热腔，所述吸热板的一端与所述集热管的内壁连接，所述吸热板的另一端与所述温度补偿管的外壁连接；
所述第一太阳聚光板沿所述集热管的轴向延伸，所述集热管连接于所述第一太阳聚光板并位于所述第一太阳聚光板的中部，所述第一太阳聚光板用于将太阳光线聚焦并汇集于所述集热管的表面。
通过上述方案，多个太阳能集热器之间通过介质流通管道连接，流动介质能通过介质流通管道在多个太阳能集热器之间流通，太阳能集热器能够对流动介质进行加热，从而将加热后的流动介质输送至需要使用的地方。在太阳能集热器中，第一太阳聚光板能够太阳光线聚焦并汇集于集热管的表面，集热管表面的热量则通过吸热板传递至温度补偿管，温度补偿管再通过补偿介质将热量传递至介质吸热管，从而实现流动介质的加热，太阳辐照量不高时，集热管的内壁和补偿介质发生热交换，利用补偿介质的相变潜热段继续吸热，将当前的温度和能量吸入直至饱和状态，补偿介质接触介质吸热管，沿介质吸热管的管壁传入到介质吸热管内的流动介质，从而实现太阳辐照量不高时的集热补偿，即使在太阳辐照量不高时，也不会出现集热温度降低的情况，集热效果更好。
可选地，所述太阳能集热器还包括吸热体，所述吸热体设于所述集热腔，所述吸热体的一端与所述温度补偿管的连接，所述吸热体的另一端沿所述温度补偿管的径向朝所述集热管的内壁延伸。
可选地，所述太阳能集热器还包括第二太阳聚光板，所述第二太阳聚光板沿所述集热管的轴向延伸，所述第二太阳聚光板设于所述集热腔，所述第二太阳聚光板用于将太阳光线聚焦并汇集于所述吸热体。
可选地，所述第一太阳聚光板和所述第二太阳聚光板均为弧状结构；所述第一太阳聚光板的底部与所述集热管的外壁连接，所述第一太阳聚光板的两侧向上延伸并朝所述集热管弯曲；所述第二太阳聚光板的底部与所述温度补偿管的外壁连接，所述第二太阳聚光板的两侧沿所述温度补偿管的径向朝所述集热管的内壁延伸并朝所述吸热体弯曲。
可选地，所述太阳能集热器还包括第三太阳聚光板和调节组件，所述第三太阳聚光板沿所述集热管的轴向延伸，所述第三太阳聚光板位于所述集热管与所述第一太阳聚光板之间，所述调节组件与所述第三太阳聚光板连接并能驱使所述第三太阳聚光板绕所述集热管转动，所述第三太阳聚光板用于将太阳光线聚焦并汇集于所述集热管的表面。
可选地，所述调节组件包括调节电机、调节转轴和调节杆，所述调节转轴沿所述集热管的轴向延伸，所述调节转轴通过所述调节杆与所述第三太阳聚光板连接，所述调节电机与所述调节转轴连接并能驱使所述调节转轴转动，所述调节转轴带动所述第三太阳聚光板绕所述集热管转动。
可选地，所述太阳能集热器还包括底座和支撑杆，所述底座与所述第一太阳聚光板连接，所述底座位于所述第一太阳聚光板的底部，所述支撑杆的一端与所述底座连接，所述支撑杆的另一端与所述调节电机连接。
可选地，所述第三太阳聚光板为弧状结构，所述第三太阳聚光板的中部与所述调节杆连接，所述第三太阳聚光板的顶部向上延伸并朝所述集热管弯曲。
可选地，所述补偿介质为相变材料。
为了实现上述另一个目的，本发明提供以下技术方案：
提供一种基于上述内聚光温度补偿太阳能集热系统的太阳能集热补偿方法，包括以下步骤：
所述第一太阳聚光板将多种角度接收到的太阳光线聚焦并汇集于所述集热管的表面；
所述集热管通过所述吸热板将热量传递至所述温度补偿管；
所述温度补偿管通过所述补偿介质将热量传递至所述介质吸热管；
当太阳辐照量低于预设值时，所述集热管的内壁和所述补偿介质发生热交换，利用所述补偿介质的相变潜热段继续吸热，将当前的温度和能量吸入直至饱和状态，所述补偿介质接触所述介质吸热管，沿所述介质吸热管的管壁传入到所述介质吸热管内的流动介质，从而实现太阳辐照量低于预设值时的集热补偿。
相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：
1、在本发明中，多个太阳能集热器之间通过介质流通管道连接，流动介质能通过介质流通管道在多个太阳能集热器之间流通，太阳能集热器能够对流动介质进行加热，从而将加热后的流动介质输送至需要使用的地方。在太阳能集热器中，第一太阳聚光板能够太阳光线聚焦并汇集于集热管的表面，集热管表面的热量则通过吸热板传递至温度补偿管，温度补偿管再通过补偿介质将热量传递至介质吸热管，从而实现流动介质的加热，太阳辐照量不高时，集热管的内壁和补偿介质发生热交换，利用补偿介质的相变潜热段继续吸热，将当前的温度和能量吸入直至饱和状态，补偿介质接触介质吸热管，沿介质吸热管的管壁传入到介质吸热管内的流动介质，从而实现太阳辐照量不高时的集热补偿，即使在太阳辐照量不高时，也不会出现集热温度降低的情况，集热效果更好。
2、在本发明中，通过设置调节组件来调整第三太阳聚光板的角度，以适应不同时间的太阳高度角，能够更好地提升集热的效果。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的一种实施例中内聚光温度补偿太阳能集热系统的结构示意图；
图2为本发明的一种实施例中太阳能集热器除去第三聚光板和调节组件的纵向的结构示意图；
图3为本发明的一种实施例中太阳能集热器除去第三聚光板和调节组件的横向的结构示意图；
图4为本发明的一种实施例中太阳能集热器的聚光示意图；
图5为本发明的一种实施例中太阳能集热器的结构示意简图；
图6为本发明的一种实施例中太阳能集热器的其中一个第三太阳聚光板伸出时的结构示意简图；
图7为本发明的一种实施例中太阳能集热器的其中一个第三太阳聚光板伸出时的侧视图。
附图标记：1、太阳能集热器；2、介质流通管道；3、集热管；31、集热腔；4、温度补偿管；5、介质吸热管；6、吸热板；7、第一太阳聚光板；8、第二太阳聚光板；9、第三太阳聚光板；10、吸热体；11、金属密封套；12、调节电机；13、调节转轴；14、调节杆；15、底座；16、支撑杆；17、补偿介质。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1至图7所示，本发明提供了一种内聚光温度补偿太阳能集热系统，包括多个太阳能集热器1和介质流通管道2，多个太阳能集热器1之间通过介质流通管道2连接，流动介质能通过介质流通管道2在多个太阳能集热器1之间流通。
具体地，相邻两个太阳能集热器1之间通过介质流通管道2首尾相连进行连接，流动介质能够从第一个太阳能集热器1进入，流通于所有的太阳能集热器1并吸热，然后从最后一个太阳能集热器1流出，以实现对流动介质的加热，实现整个太阳能集热系统的加热效果。
在本实施例中，流动介质为导热油，可以应用于太阳能热水器，或者是其他太阳能集热供暖制冷发电设备。
在一些实施例中，流动介质也可以是水等流体，以适应不同的使用需求。
在一些实施例中，如图1至图7所示，太阳能集热器1包括集热管3、温度补偿管4、介质吸热管5、吸热板6和第一太阳聚光板7。
其中，如图2和图3所示，集热管3的内部设有沿集热管3轴向设置的集热腔31，具体地，集热管3沿左右方向延伸，集热腔31为真空腔体，集热管3上设有抽真空阀组，可以使用外置的真空机介入抽真空阀组进行抽真空操作，当达到要求即可锁定抽真空阀组形成真空状态。更具体的是，集热腔31的真空度为10-4Pa。
在一些实施例中，集热管3的材质为高硼硅玻璃，高硼硅玻璃是一种强化耐火性能的玻璃，比普通硅酸盐玻璃的融化温度高，在保证能够尽可能集热的同时不发生形变。另外，所使用的高硼硅玻璃以氧化钠、氧化硼、二氧化硅为基本成份，所使用的高硼硅玻璃的膨胀系数为3.3*10-6/k，只有普通玻璃的三分之一左右，能够减少因温度梯度应力造成的影响，从而具有更强的抗断裂性能，即使温度骤然变化，高硼硅玻璃也不易破碎。当破碎时，高硼硅玻璃会出现大的裂纹，而不是粉碎成颗粒，也更加安全。同时，高硼硅玻璃还具有低色散和相对较低的折射率，能够进一步地提升集热的效果。
在一些实施例中，集热管3设有内置的真空环，真空环可以反映出真空状态，也可检测集热管3表面温度，从而判断漏气情况。
在一些实施例中，如图3所示，太阳能集热器1还包括两个金属密封套11，两个金属密封套11分别设于集热管3的两端，金属密封套11上设有环状的密封槽，集热管3的端部可以插接于密封槽中，以此方式对集热管3进行密封，确保集热管3内部能够保持在真空状态。
在一些实施例中，密封槽中还设有密封件，密封件为氟醚橡胶材质，耐化学药品性优异，除氟化溶剂外，不受任何介质影响，化学药品性和气体的渗透性小，电性能好，耐高温耐强腐蚀，具体地，橡胶所具有的弹性能够提升集热管3与金属密封套11之间的密封性能，而氟醚橡胶材质则可以提升密封件的使用寿命，更能适用于长期处于高温状态下的集热管3。
在一些实施例中，密封槽中还设有金属石墨垫片，金属石墨垫片位于密封槽远离集热管3的内壁，具有良好的防腐蚀性、耐热性和化学耐性，还具有良好的压缩回弹性、高强度性和低延展性，能够进一步提升金属密封套11与集热管3之间的密封性，确保集热管3内部能够保持在真空状态。
在一些实施例中，太阳能集热器1还包括异径外接头，异径外接头与金属密封套11连接且与介质吸热管5连通，异径外接头可以用来连接两根公称通径不同的管子，适应性更好。具体地，该异径外接头为高压橡胶接头，具有高弹性、高气密性、耐介质性、耐气候性和耐高温等特点，使用寿命更长。
在一些实施例中，金属密封套11与介质吸热管5螺纹连接，异径外接头与金属密封套11螺纹连接，金属密封套11内设有用于连通介质吸热管5和异径外接头的密封通道，确保流动介质能够顺利通过。
在一些实施例中，如图2和图3所示，温度补偿管4设于集热腔31且与集热管3同轴设置，即温度补偿管4沿左右方向延伸，温度补偿管4的内部设有沿温度补偿管4轴向设置的补偿腔，补偿腔内填充有补偿介质17，介质吸热管5设于补偿腔且与温度补偿管4同轴设置，即介质吸热管5沿左右方向延伸，介质吸热管5与介质流通管道2连通。
进一步地，如图2和图3所示，吸热板6设于集热腔31，吸热板6的一端与集热管3的内壁连接，吸热板6的另一端与温度补偿管4的外壁连接，第一太阳聚光板7能够太阳光线聚焦并汇集于集热管3的表面，集热管3表面的热量则通过吸热板6传递至温度补偿管4，温度补偿管4再通过补偿介质17将热量传递至介质吸热管5，从而实现流动介质的加热。
更具体的是，第一太阳聚光板7沿集热管3的轴向延伸，即第一太阳聚光板7沿左右方向延伸，集热管3连接于第一太阳聚光板7并位于第一太阳聚光板7的中部，第一太阳聚光板7用于将太阳光线聚焦并汇集于集热管3的表面，集热效果更好。
通过上述方案，多个太阳能集热器1之间通过介质流通管道2连接，流动介质能通过介质流通管道2在多个太阳能集热器1之间流通，太阳能集热器1能够对流动介质进行加热，从而将加热后的流动介质输送至需要使用的地方。在太阳能集热器1中，第一太阳聚光板7能够太阳光线聚焦并汇集于集热管3的表面，集热管3表面的热量则通过吸热板6传递至温度补偿管4，温度补偿管4再通过补偿介质17将热量传递至介质吸热管5，从而实现流动介质的加热，太阳辐照量不高时，集热管3的内壁和补偿介质17发生热交换，利用补偿介质17的相变潜热段继续吸热，将当前的温度和能量吸入直至饱和状态，补偿介质17接触介质吸热管5，沿介质吸热管5的管壁传入到介质吸热管5内的流动介质，从而实现太阳辐照量不高时的集热补偿，即使在太阳辐照量不高时，也不会出现集热温度降低的情况，集热效果更好。
在一些实施例中，如图2所示，太阳能集热器1还包括吸热体10，吸热体10设于集热腔31，吸热体10的一端与温度补偿管4的连接，吸热体10的另一端沿温度补偿管4的径向朝集热管3的内壁延伸，吸热体10可以进一步提升集热的效果。
在一些实施例中，吸热体10和吸热板6均为金属材质，更进一步的是，吸热体10和吸热板6均为超导吸热制件，例如以铝基板为基础制造的超导吸热件，集热速率快，能够有效地提高热效率。
在一些实施例中，吸热板6的数量为三个，从集热管3的横截面看，三个吸热板6分别位于温度补偿管4的左侧、右侧和下侧，实现集热的同时，还能够为温度补偿管4提供良好的支撑效果。
可以理解的是，吸热板6的数量可以根据实际的使用情况进行改变。
在一些实施例中，如图2所示，太阳能集热器1还包括第二太阳聚光板8，第二太阳聚光板8沿集热管3的轴向延伸，第二太阳聚光板8设于集热腔31，第二太阳聚光板8用于将太阳光线聚焦并汇集于吸热体10，有的太阳光线不会直接照射在第一太阳聚光板7上，而是会直接照射在集热管3的外壁，这部分的集热效果欠佳，因此通过设置第二太阳聚光板8，可以将照射在集热管3外壁的太阳光线也反射聚焦并汇集于吸热体10，减少热量的损失，进一步地提升了集热的效果。
在一些实施例中，第一太阳聚光板7为弧状结构，具体地，第一太阳聚光板7的底部与集热管3的外壁连接，第一太阳聚光板7的两侧向上延伸并朝集热管3弯曲，从集热管3的横截面看，第一太阳聚光板7为一个类似W型的结构，能够更加集中地将太阳光线聚焦并汇集于集热管3的外壁，集热效果更好。
在一些实施例中，第二太阳聚光板8为弧状结构，具体地，第二太阳聚光板8的底部与温度补偿管4的外壁连接，第二太阳聚光板8的两侧沿温度补偿管4的径向朝集热管3的内壁延伸并朝吸热体10弯曲，从集热管3的横截面看，第二太阳聚光板8为一个类似W型的结构，能够更加集中地将太阳光线聚焦并汇集于吸热体10，集热效果更好。
在一些实施例中，吸热体10和第二太阳聚光板8的数量均为三个，一个吸热体10对应一个第二太阳聚光板8，三个第二太阳聚光板8均位于吸热板6的上方，三个第二太阳聚光板8沿温度补偿管4的周向排布，相邻两个第二太阳聚光板8之间基本处于贴合的状态，而三个吸热体10也分别对应地设于三个第二太阳聚光板8的中部。
具体地，如图4所示，一天内不同时间的太阳高度角是不同的，例如早上八点至早上十点的太阳高度角会低于早上十点至下午两点的太阳高度角，下午两点至下午四点的太阳高度角会低于早上十点至下午两点的太阳高度角，可以理解的是，早上八点至早上十点和下午两点至下午四点的太阳光线只有少部分会照射在第一太阳聚光板7上，大部分太阳光线会直接照射在集热管3的表面，也就是只有少部分太阳光线是经过第一太阳聚光板7聚焦并汇集于集热管3的表面，集热效果不好，容易造成辐照的浪费。而通过在集热腔31内设置第二太阳聚光板8，可以将直接照射在集热管3上的太阳光线也进行聚焦并汇集于吸热体10，然后通过吸热体10将热量传递至温度补偿管4，可以减少辐照的浪费，即使是在早上八点至早上十点和下午两点至下午四点的这段时间，也依然可以高效地利用太阳光线，提升整个太阳集热器的集热效果。
在一些实施例中，吸热体10和第二太阳聚光板8的数量可以根据实际的使用情况进行改变。
在一些实施例中，从集热管3的横截面看，吸热体10为十字型结构，能够更加全方位地吸收第二太阳聚光板8所聚焦的太阳光线，集热效果更好。
在一些实施例中，如图5至图7所示，太阳能集热器1还包括第三太阳聚光板9和调节组件，第三太阳聚光板9沿集热管3的轴向延伸，第三太阳聚光板9位于集热管3与第一太阳聚光板7之间，即第三太阳聚光板9调节组件与第三太阳聚光板9连接并能驱使第三太阳聚光板9绕集热管3转动，第三太阳聚光板9用于将太阳光线聚焦并汇集于集热管3的表面，由上述可知，一天内不同时间的太阳高度角是不同的，例如早上八点至早上十点的太阳高度角会低于早上十点至下午两点的太阳高度角，下午两点至下午四点的太阳高度角会低于早上十点至下午两点的太阳高度角，可以理解的是，早上八点至早上十点和下午两点至下午四点的太阳光线只有少部分会照射在第一太阳聚光板7上，大部分太阳光线会直接照射在集热管3的表面，还有一部分太阳光线甚至不会进入到太阳能集热器1中，集热的利用率不高。
而通过设置第三太阳聚光板9和调节组件，可以通过调节组件去调整第三太阳聚光板9的位置，使一些没有进入到太阳能集热器1的太阳光线也可以通过第三太阳聚光板9聚焦并汇集于集热管3，提高太阳光线的利用率。
具体地，第三太阳聚光板9设有两个，其中一个位于集热管3的东侧，另一个位于集热管3的西侧，更具体的是，在早上八点至早上十点的时候，太阳位于集热管3的东侧，使用调节组件调整位于西侧的第三太阳聚光板9，使西侧的第三太阳聚光板9绕集热管3转动并伸出于第一太阳聚光板7，此时，西侧的第三太阳聚光板9便会高于第一太阳聚光板7，使一些没有进入到太阳能集热器1的太阳光线也可以通过西侧第三太阳聚光板9聚焦并汇集于集热管3，提高太阳光线的利用率。同理，在下午两点至下午四点的时候，太阳位于集热管3的西侧，使用调节组件调整位于东侧的第三太阳聚光板9，使东侧的第三太阳聚光板9绕集热管3转动并伸出于第一太阳聚光板7，此时，东侧的第三太阳聚光板9便会高于第一太阳聚光板7，使一些没有进入到太阳能集热器1的太阳光线也可以通过东侧第三太阳聚光板9聚焦并汇集于集热管3，从而提高太阳光线的利用率。
进一步地，在早上十点至下午两点的时候，使用调节组件调整两块第三太阳聚光板9，使二者均不伸出于第一太阳聚光板7，即不高于第一太阳聚光板7，此时两块第三太阳聚光板9则起到与第一太阳聚光板7相同的作用，同样能将太阳光线聚焦并汇集于集热管3的表面。
在一些实施例中，如图5至图7所示，调节组件包括调节电机12、调节转轴13和调节杆14，调节转轴13沿集热管3的轴向延伸，调节转轴13通过调节杆14与第三太阳聚光板9连接，调节电机12与调节转轴13连接并能驱使调节转轴13转动，调节转轴13带动第三太阳聚光板9绕集热管3转动。具体地，第三太阳聚光板9设有两个，因此，调节组件也设有两个，从而控制调节对应的第三太阳聚光板9。更具体的是，第三太阳聚光板9的左右两侧均设有调节杆14和调节转轴13，调节杆14的一端与第三太阳聚光板9的端部连接，调节杆14的另一端与调节转轴13连接，调节转轴13转动时可以带动调节杆14转动，从而带动第三太阳聚光板9绕调节转轴13的轴线转动，某种程度上说，也可以理解为第三太阳聚光板9绕集热管3转动，其中一个调节转轴13与调节电机12连接，另一个调节转轴13则可以与轴承座连接，能够为第三太阳聚光板9提供支撑作用，调节电机12运行时便能驱使调节转轴13转动，进而带动调节杆14转动，从而带动第三太阳聚光板9绕调节转轴13的轴线转动。
在一些实施例中，调节组件还包括控制器，控制器与调节电机12电性连接，通过控制器，可以在早上八点至早上十点的时候，控制调节组件调整位于西侧的第三太阳聚光板9，使西侧的第三太阳聚光板9绕集热管3转动并伸出于第一太阳聚光板7；在下午两点至下午四点的时候，控制调节组件调整位于东侧的第三太阳聚光板9，使东侧的第三太阳聚光板9绕集热管3转动并伸出于第一太阳聚光板7；在早上十点至下午两点的时候，控制调节组件调整两块第三太阳聚光板9，使二者均不伸出于第一太阳聚光板7。可以理解的是，这里只涉及简单的控制命令，采用最基础的单片机便能实现控制，属于本领域的常规技术。
在一些实施例中，如图5至图7所示，太阳能集热器1还包括底座15和支撑杆16，底座15与第一太阳聚光板7连接，底座15位于第一太阳聚光板7的底部，支撑杆16的一端与底座15连接，支撑杆16的另一端与调节电机12连接，底座15能够为第一太阳聚光板7提供支撑的作用，使整个太阳能集热器1更加稳定，支撑杆16则为调节电机12提供支撑的作用，同时也为第三太阳聚光提供支撑的作用，使整个太阳能集热器1更加稳定。
在一些实施例中，第三太阳聚光板9为弧状结构，第三太阳聚光板9的中部与调节杆14连接，第三太阳聚光板9的顶部向上延伸并朝所述集热管3弯曲，弯曲状的第三太阳聚光板9能够进一步地提升聚焦效果，使太阳光线聚焦并汇集于集热管3，集热效果更好。
在一些实施例中，第一太阳聚光板7、第二太阳聚光板8和第三太阳聚光板9均为凹面镜，可以反射光聚集在同一个点上，具体地，该凹面镜采用反射率为99％的反射镜面。
在一些实施例中，集热管3、吸热体10以及吸热板6的表面均覆盖有吸热涂层，例如蓝膜，可以加大导热系数和吸光率，提升导热的效果。
在一些实施例中，补偿介质17为相变材料，相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热，从而实现温度补偿的作用。
在一些实施例中，补偿介质17可以是含有13％聚乙二醇、9％膨胀石墨和78％水的液态相变材料，在一些其他的实施例中，补偿介质17也可以是其他液态相变材料，也可以是其他固态相变材料。
本发明还提供了一种基于上述内聚光温度补偿太阳能集热系统的太阳能集热补偿方法，包括以下步骤：
第一太阳聚光板7将多种角度接收到的太阳光线聚焦并汇集于集热管3的表面；集热管3通过吸热板6将热量传递至温度补偿管4；温度补偿管4通过补偿介质17将热量传递至介质吸热管5；
当太阳辐照量低于预设值时，集热管3的内壁和补偿介质17发生热交换，利用补偿介质17的相变潜热段继续吸热，将当前的温度和能量吸入直至饱和状态，补偿介质17接触介质吸热管5，沿介质吸热管5的管壁传入到介质吸热管5内的流动介质，从而实现太阳辐照量低于预设值时的集热补偿，其中的预设值可以是指天气晴朗时，早上十点至下午两点期间的太阳辐照梁。
更具体的是，真空状态的集热腔31的聚光和传热补偿过程为：进入真空状态的集热腔31的太阳光线在第三太阳聚光板9作用下将温度聚集在吸热体10上，通过与温度补偿管4的有效焊接把温度充满并传入到介质吸热管5中的流动介质，这里主要以导热油作为流动介质，而温度补偿管4的内外部均喷涂超导涂层，能有效及时将传热向低温区域传递。
进一步地，低温区域传递包括两部分，导热油流动带走的温度，补偿介质17潜热吸热时候温度保持低温不变程下的低温吸热状态，此刻温差越低太阳能的集热效率越高，于是就可以提前达到整个太阳能集热系统的温升速率。
当补偿介质17吸热能量达到饱和状态时候，太阳能集热系统整体热稳定性能就越发明显，当太阳光线穿然下峰时，波动过大，此时补偿介质17将能量释放出来，使太阳能集热系统趋向用热稳定。
另外，太阳聚光升温机理为：当单位面积太阳光线在凹面镜上的反射光聚集在同一个点上，温度会上升，阳光聚焦在较小面积的金属管表面时，光热同时进行，根据热传导博里叶定律，高温传到低温的物理过程，当温度沿金属管表面传入内壁，亦有部分温度下降，但是金属吸热饱和后温降基本不变，此时金属管内壁和相变材料发生交换，利用相变落热段(热量增加混度不变的某一阶段特性)继续吸热，这里的相变材料采用的是低温相变材料，可以提高太阳光的转换效率，因为高温和低温的温压越大效率越高，当相变材料在吸热过程中过了相变过程继续吸热，温度也随之升高。
相变材料采用耐压25公斤压力的装技木及耐800度不变的物理特性，将当前的温度和能量吸入饱和状态(可以视作吸入一定量的能量)，相变材料接触介质吸热管5，能将温度沿管壁又传入管内的导热油，导热油在外界动力下强制循环，控制介质吸热管5内导热油流速就可以源源不断地将太阳光的辐射和光热吸入导热油内，当循环回来的温度小于太阳辐射聚光在集热管3内的金属吸热体10表面温度，温度就会升高，而且集热管3为真空状态，绝热效果好。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种内聚光温度补偿太阳能集热系统，其特征在于，包括多个太阳能集热器(1)和介质流通管道(2)，多个所述太阳能集热器(1)之间通过所述介质流通管道(2)连接，流动介质能通过所述介质流通管道(2)在多个所述太阳能集热器(1)之间流通；
所述太阳能集热器(1)包括集热管(3)、温度补偿管(4)、介质吸热管(5)、吸热板(6)和第一太阳聚光板(7)；
所述集热管(3)的内部设有沿所述集热管(3)轴向设置的集热腔(31)，所述集热腔(31)为真空腔体，所述温度补偿管(4)设于所述集热腔(31)且与所述集热管(3)同轴设置；
所述温度补偿管(4)的内部设有沿所述温度补偿管(4)轴向设置的补偿腔，所述补偿腔内填充有补偿介质(17)，所述介质吸热管(5)设于所述补偿腔且与所述温度补偿管(4)同轴设置，所述介质吸热管(5)与所述介质流通管道(2)连通；
所述吸热板(6)设于所述集热腔(31)，所述吸热板(6)的一端与所述集热管(3)的内壁连接，所述吸热板(6)的另一端与所述温度补偿管(4)的外壁连接；
所述第一太阳聚光板(7)沿所述集热管(3)的轴向延伸，所述集热管(3)连接于所述第一太阳聚光板(7)并位于所述第一太阳聚光板(7)的中部，所述第一太阳聚光板(7)用于将太阳光线聚焦并汇集于所述集热管(3)的表面。
2.根据权利要求1所述的内聚光温度补偿太阳能集热系统，其特征在于，所述太阳能集热器(1)还包括吸热体(10)，所述吸热体(10)设于所述集热腔(31)，所述吸热体(10)的一端与所述温度补偿管(4)的连接，所述吸热体(10)的另一端沿所述温度补偿管(4)的径向朝所述集热管(3)的内壁延伸。
3.根据权利要求2所述的内聚光温度补偿太阳能集热系统，其特征在于，所述太阳能集热器(1)还包括第二太阳聚光板(8)，所述第二太阳聚光板(8)沿所述集热管(3)的轴向延伸，所述第二太阳聚光板(8)设于所述集热腔(31)，所述第二太阳聚光板(8)用于将太阳光线聚焦并汇集于所述吸热体(10)。
4.根据权利要求3所述的内聚光温度补偿太阳能集热系统，其特征在于，所述第一太阳聚光板(7)和所述第二太阳聚光板(8)均为弧状结构；所述第一太阳聚光板(7)的底部与所述集热管(3)的外壁连接，所述第一太阳聚光板(7)的两侧向上延伸并朝所述集热管(3)弯曲；所述第二太阳聚光板(8)的底部与所述温度补偿管(4)的外壁连接，所述第二太阳聚光板(8)的两侧沿所述温度补偿管(4)的径向朝所述集热管(3)的内壁延伸并朝所述吸热体(10)弯曲。
5.根据权利要求4所述的内聚光温度补偿太阳能集热系统，其特征在于，所述太阳能集热器(1)还包括第三太阳聚光板(9)和调节组件，所述第三太阳聚光板(9)沿所述集热管(3)的轴向延伸，所述第三太阳聚光板(9)位于所述集热管(3)与所述第一太阳聚光板(7)之间，所述调节组件与所述第三太阳聚光板(9)连接并能驱使所述第三太阳聚光板(9)绕所述集热管(3)转动，所述第三太阳聚光板(9)用于将太阳光线聚焦并汇集于所述集热管(3)的表面。
6.根据权利要求5所述的内聚光温度补偿太阳能集热系统，其特征在于，所述调节组件包括调节电机(12)、调节转轴(13)和调节杆(14)，所述调节转轴(13)沿所述集热管(3)的轴向延伸，所述调节转轴(13)通过所述调节杆(14)与所述第三太阳聚光板(9)连接，所述调节电机(12)与所述调节转轴(13)连接并能驱使所述调节转轴(13)转动，所述调节转轴(13)带动所述第三太阳聚光板(9)绕所述集热管(3)转动。
7.根据权利要求6所述的内聚光温度补偿太阳能集热系统，其特征在于，所述太阳能集热器(1)还包括底座(15)和支撑杆(16)，所述底座(15)与所述第一太阳聚光板(7)连接，所述底座(15)位于所述第一太阳聚光板(7)的底部，所述支撑杆(16)的一端与所述底座(15)连接，所述支撑杆(16)的另一端与所述调节电机(12)连接。
8.根据权利要求6所述的内聚光温度补偿太阳能集热系统，其特征在于，所述第三太阳聚光板(9)为弧状结构，所述第三太阳聚光板(9)的中部与所述调节杆(14)连接，所述第三太阳聚光板(9)的顶部向上延伸并朝所述集热管(3)弯曲。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的内聚光温度补偿太阳能集热系统，其特征在于，所述补偿介质(17)为相变材料。
10.一种基于权利要求9所述的内聚光温度补偿太阳能集热系统的太阳能集热补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述第一太阳聚光板(7)将多种角度接收到的太阳光线聚焦并汇集于所述集热管(3)的表面；
所述集热管(3)通过所述吸热板(6)将热量传递至所述温度补偿管(4)；
所述温度补偿管(4)通过所述补偿介质(17)将热量传递至所述介质吸热管(5)；
当太阳辐照量低于预设值时，所述集热管(3)的内壁和所述补偿介质(17)发生热交换，利用所述补偿介质(17)的相变潜热段继续吸热，将当前的温度和能量吸入直至饱和状态，所述补偿介质(17)接触所述介质吸热管(5)，沿所述介质吸热管(5)的管壁传入到所述介质吸热管(5)内的流动介质，从而实现太阳辐照量低于预设值时的集热补偿。
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