CN201259343Y - 多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统 - Google Patents

Abstract

一种多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统，涉及一种太阳能聚光与太阳能中高温热能利用的领域，该系统包括新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器、储热器、自动跟踪系统、循环泵、管路和带有供热循环泵的供热管路；新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器通过控制线路与自动跟踪系统连接，该集热器与连接有供热管路的储热器之间通过管路连接形成循环回路。太阳光进入新型多曲面复合线聚焦槽式聚光器后，经其反射后入射并聚焦至高温接收器外表面上，被高温接收器吸收形成高温热能，高温热能通过导热介质传至储热器中进行储存，储存的高温热能可以为用户的不同需求提供能量。本系统具有集热效率高、产品体积小、跟踪精度要求低的优点。

Description

多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统

技术领域：

本实用新型涉及一种太阳能聚光与太阳能中高温热能利用的技术领域，具体地说是一种能够实现太阳光高密度聚集并产生高温热能，同时可以将高温热能进行储存，随时供给用户不同热能需要的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统。

背景技术：

在目前推广使用的太阳能高温集热系统中，以槽式太阳能聚光集热和塔式聚光集热两种方式为主。前者应用最广泛的是抛物面槽式反射线聚焦集热器，这类装置的太阳能接收器安装在抛物面的上方，因此，太阳能接收器一般会在抛物面上留下阴影，从而阻挡了部分太阳光的采集。另外，由于太阳能接收器安装在抛物面的上方，它所处的环境更为恶劣，会经历风吹雨淋，并与天空产生辐射换热，从而降低了集热效率。而后者则要求很大的工作场地面积，并且它所采用的定日镜的数量很大，每台定日镜都需要独立的自动跟踪机构，而且精度要求很高。此外，上述两种系统的规模都比较大，成本较高，从而抑制了它们的使用和推广。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统，以克服传统槽式太阳能聚光集热和塔式聚光集热方式所存在的集热效率低、跟踪精度要求高、不利于小型化的缺点。

解决上述问题的技术方案是：一种多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统，该系统包括新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器、储热器、自动跟踪系统以及循环泵、管路和安装有供热循环泵的供热管路；所述的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器通过控制线路与自动跟踪系统连接，新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器与储热器之间通过管路连接形成循环回路，循环泵安装在管路上；所述的储热器上还连接有安装有供热循环泵的供热管路。

所述的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器是由组合曲面聚光器、二次反射聚焦器、透明隔热玻璃管、高温接收器和底槽反射器组成；其中，组合曲面聚光器的下端与二次反射聚焦器的上端相连，二次反射聚焦器的下端与底槽反射器的上端相连，并且组合曲面聚光器的对称面与二次反射聚焦器及底槽反射器的对称面在同一个平面上。

所述的储热器由外表面设置有保温层的外壳体、位于外壳体空腔内的蓄热材料以及至少一个热交换器组成；所述的外壳体由内、外壁及其之间的真空层构成。

所述的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器通过串联或并联或串联与并联相结合的方式安装在多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统中。

由于采用上述结构，本实用新型之多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统具有以下有益效果：

1、集热效率高、产品体积小：

由于本实用新型的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器是利用组合曲面聚光和镜面反射再聚焦的原理，实现了平行光束的顺向聚焦，即产生的焦点是在组合曲面聚光器下方的，从而使高温接收器可以安装在组合曲面聚光器的下方，这样既可以避免高温接收器阻挡了部分太阳光的采集，同时也可以使高温接收器所处的环境得到改善，减少了散热，从而提高了集热效率。另外，由于高温接收器安装在组合曲面聚光器的下方，还有利于减小装置尺寸，使得结构更加紧凑，产品体积减小，从而降低了生产成本，有利于产品的使用和推广。

2、跟踪精度要求低：

由于本实用新型的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器是由自动跟踪系统控制，其跟踪精度要求较低，并且在一般情况下，本实用新型中所有的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器都可以由一个自动跟踪系统进行控制。

3、储热效率高：

本实用新型在将太阳光能进行有效的收集后，通过导热油导入储热器中，经累积产生高温的热能，并将该热能蓄存起来，供用户需要时使用。由于储热器的空腔内设置有蓄热材料，储热器的外壳体由内、外壁及其之间的真空层构成，外壳体的外表面还安装有保温层，因此该储热器不仅进一步提高了集热效率，而且还具有储热效率高的显著特点。当用户需要热能时，启动供热循环系统，热量随高温热油导出，即可以为用户提供热能。

此外，本实用新型还具有以下有益效果：成本较低，有利于大规模推广使用，既可以满足学校、企业等大型用户使用，同时也解决了小型用户低成本使用的需求，为用户提供良好的用能环境。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统的技术特征作进一步的说明。

附图说明：

图1：实施例一所述本实用新型之多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统的原理图；

图2：实施例一所述本实用新型之新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器的结构示意图；

图3：实施例二所述的用于供暖的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统的原理图；

图4：实施例三所述的用于提供开水的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统的原理图；

图中：

1—新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器；       2—储热器；

201—保温层；       202—外壳体；               203—蓄热材料；

204—热交换器；     3—自动跟踪系统；           4—循环泵；

5—管路；           6—供热循环泵，             7—组合曲面聚光器；

8—二次反射聚焦器； 9—透明隔热玻璃管；         10—高温接收器；

11—底槽反射器；    12—对称面；                13—太阳光入射光线；

14—暖风机；        15—用户；                  16—储油箱；

17—开水箱；        18—进水口阀门；            19—温控开关；

20—加热换热器。

具体实施方式：

实施例一：多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统

图1中公开的是一种多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统的原理图，该系统由新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1、储热器2、自动跟踪系统3以及循环泵4、管路5和安装有供热循环泵6的供热管路组成；其中，新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1通过控制线路与自动跟踪系统3连接，该新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1与储热器2之间通过管路5连接形成循环回路，循环泵4安装在管路5上，以保证循环运转的连续性；所述的储热器2上还连接有安装有供热循环泵6的供热管路。

所述的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1有9个，它们采用由3个串联形成一组后，再三组并联的方式安装在系统中，每个新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1均是由组合曲面聚光器7、二次反射聚焦器8、透明隔热玻璃管9、高温接收器10和底槽反射器11组成；其中，组合曲面聚光器7的下端与二次反射聚焦器8的上端相连，二次反射聚焦器8的下端与底槽反射器11的上端相连，并且组合曲面聚光器7的对称面与二次反射聚焦器8及底槽反射器11的对称面在同一个平面上；所述的透明隔热玻璃管9和高温接收器10置于底槽反射器11之中。

所述的储热器2由外表面设置有保温层201的外壳体202、位于外壳体空腔内的蓄热材料203以及2个热交换器204组成，其中一个热交换器204与管路5连接形成储热循环回路，另一个热交换器204与安装有供热循环泵6的供热管路连接；所述的外壳体202由内、外壁及其之间的真空层构成。

在本实用新型中，新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1由自动跟踪系统3控制其旋转角度，用来保证太阳光入射光线13能够平行于对称面12入射至新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1中。

作为本实施例一的一种变换，所述的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1的数量可以根据实际需要增加或减少，该新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1可以采用全部串联或全部并联或串联与并联相结合的方式安装在多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统中。

作为本实施例一的又一种变换，所述储热器2内的热交换器204的数量也可以根据实际需要增加或减少，当热交换器204减少至1个时，其上应安装有控制阀，以控制储热循环回路与供热回路分别进行。

本实用新型的工作原理如下：

平行的太阳光入射光线13沿新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1中组合曲面聚光器7的对称面方向入射，大部分将入射到组合曲面聚光器7的内表面上，经反射后都会入射到二次反射聚焦器8内表面上，经二次反射聚焦器8内表面反射后汇聚到一条镜像焦线上；镜像焦线在透明隔热玻璃管9的中心线上，因此当太阳光入射进入装置后形成聚焦并进入底槽反射器11中，在那里太阳光经透明隔热玻璃管9入射至高温接收器10的外表面上并被吸收形成高温热能；部分未经组合曲面聚光器7反射的太阳光，直接射入底槽反射器11内部被高温接收器10吸收；不能直接照射在高温接收器10的外表面上的部分太阳光，也会由于底槽反射器11内表面的反射而被再反射至高温接收器10的外表面上，最后被吸收。高温接收器10吸收太阳光后温度升高，加热其内部的传热工质，最后由传热工质经管路5输送至储热器2中进行储存，储存的高温热能可以通过安装有供热循环泵6的供热管路传递给用户，满足用户的不同需求。

实施例二：用于供暖的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统

图3中公开的是一种用于供暖的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统的原理图，该系统的基本结构同实施例一，只是在安装有供热循环泵6的供热管路上连接有储油箱16以及用户15的暖风机14。

在本实施例二中，新型多曲面复合槽式太阳能集热器1在自动跟踪系统3的控制下，使太阳光入射光线平行于组合曲面聚光器7的对称面入射，大部分太阳光经过新型多曲面复合槽式太阳能集热器1的作用，被汇集到高温接收器10的外表面上，并且被吸收形成高温热能。高温接收器10吸收太阳光后温度升高，加热其内部的传热工质，最后经传热工质输送至储热器2中，通过储热器2中的热交换器204与蓄热材料203换热，蓄热材料203对热量进行累积存储。当用户需要热能时，启动供热循环泵6，此时导热油进入储热器2中，通过热交换器204被加热形成高温热油，然后输送到用户15中的暖风机14中，为用户15供暖。通过暖风机14的导热油温度降低，回流至储油箱16，以保证供暖循环能够持续运行。

实施例三：用于提供开水的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统

图4中公开的是一种用于提供开水的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统的原理图；该系统的基本结构同实施例一，只是新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1只有3个，并采用3个串联的方式安装在系统中；同时，在安装有供热循环泵6的供热管路上还连接有储油箱16以及分别安装有进水口阀门18、温控开关19、加热换热器20的开水箱17。

在本实施例三中，新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1在自动跟踪系统3的控制下，使太阳光入射光线平行于组合曲面聚光器7的对称面入射，大部分太阳光经过新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器1的作用，被汇集到高温接收器10的外表面上，并且被吸收形成高温热能。高温接收器10吸收太阳光后温度升高，加热其内部的传热工质，最后经传热工质输送至储热器2中，通过储热器2中的热交换器204与蓄热材料203换热，蓄热材料203对热量进行累积存储，随时提供给用户的开水箱17使用。当用户需要热能时，启动供热循环泵6，此时导热油进入储热器2中，通过热交换器204被加热形成高温热油。高温热油通过加热换热器20，加热开水箱17内的冷水使之升温，从而使开水箱17内的水沸腾。开水箱17内的冷水由进水口阀门18控制注入。当开水箱17内的水温达到开水的温度时，温控开关19才能打开，当水温不够开水温度时，温控开关19则不能打开，以此来保证用户取到的水总是开水。

Claims (5)

1.一种多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统，其特征在于：该系统包括新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器(1)、储热器(2)、自动跟踪系统(3)以及循环泵(4)、管路(5)和安装有供热循环泵(6)的供热管路；所述的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器(1)通过控制线路与自动跟踪系统(3)连接，新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器(1)与储热器(2)之间通过管路(5)连接形成循环回路，循环泵(4)安装在管路(5)上；所述的储热器(2)上还连接有安装有供热循环泵(6)的供热管路。

2.根据权利要求1所述的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统，其特征在于：所述的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器是由组合曲面聚光器(7)、二次反射聚焦器(8)、透明隔热玻璃管(9)、高温接收器(10)和底槽反射器(11)组成；其中，组合曲面聚光器(7)的下端与二次反射聚焦器(8)的上端相连，二次反射聚焦器(8)的下端与底槽反射器(11)的上端相连，并且组合曲面聚光器(7)的对称面与二次反射聚焦器(8)及底槽反射器(11)的对称面在同一个平面上。

3.根据权利要求1或2所述的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统，其特征在于：所述的储热器(2)由外表面设置有保温层(201)的外壳体(202)、位于外壳体空腔内的蓄热材料(203)以及至少一个热交换器(204)组成；所述的外壳体(202)由内、外壁及其之间的真空层构成。

4.根据权利要求1或2所述的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统，其特征在于：所述的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器(1)通过串联或并联或串联与并联相结合的方式安装在多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统中。

5.根据权利要求3所述的多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统，其特征在于：所述的新型多曲面复合线聚焦槽式太阳能集热器(1)通过串联或并联或串联与并联相结合的方式安装在多曲面复合线聚焦槽式太阳能中高温集热储热系统中。

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