RU2012119913A - Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления (варианты) - Google Patents

Abstract

1. Солнечный модуль с концентратором, содержащий прозрачную фокусирующую призму с треугольным поперечным сечением, с углом входа лучей βи углом полного внутреннего отражения, где n - коэффициент преломления призмы, имеющую грань входа и грань переотражения излучения, образующие общий двухгранный угол φ, грань выхода концентрированного излучения с приемником излучения и устройство отражения в виде зеркального отражателя, образующего с гранью переотражения острый двухгранный угол ψ, который расположен однонаправлено с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, отличающийся тем, что концентратор выполнен из двух симметричных прозрачных фокусирующих призм, имеющих общую линию касания граней входа и выхода, ориентированную в направлении Север-Юг, устройство отражения каждой фокусирующей призмы состоит из набора установленных на некотором расстоянии друг от друга зеркальных отражателей длиной Lс одинаковыми острыми углами ψ, с устройством поворота относительно грани переотражения, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота относительно поверхности грани входа, угол наклона дополнительных зеркальных отражателей к поверхности грани входа расположен разнонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, оси устройства поворота дополнительного зеркального отражателя на грани входа и оси устройства поворота зеркального отражателя на устройстве переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности вхо

Claims (8)

1. Солнечный модуль с концентратором, содержащий прозрачную фокусирующую призму с треугольным поперечным сечением, с углом входа лучей β₀ и углом полного внутреннего отражения $$\alpha =\arcsin \frac{1}{n}$$

, где n - коэффициент преломления призмы, имеющую грань входа и грань переотражения излучения, образующие общий двухгранный угол φ, грань выхода концентрированного излучения с приемником излучения и устройство отражения в виде зеркального отражателя, образующего с гранью переотражения острый двухгранный угол ψ, который расположен однонаправлено с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, отличающийся тем, что концентратор выполнен из двух симметричных прозрачных фокусирующих призм, имеющих общую линию касания граней входа и выхода, ориентированную в направлении Север-Юг, устройство отражения каждой фокусирующей призмы состоит из набора установленных на некотором расстоянии друг от друга зеркальных отражателей длиной L₀ с одинаковыми острыми углами ψ, с устройством поворота относительно грани переотражения, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота относительно поверхности грани входа, угол наклона дополнительных зеркальных отражателей к поверхности грани входа расположен разнонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, оси устройства поворота дополнительного зеркального отражателя на грани входа и оси устройства поворота зеркального отражателя на устройстве переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, а углы φ, ψ, δ, β₀ и α связаны собой соотношениями:

$$\arcsin =\frac{\sin \left\{\arcsin \left[n\cdot \sin \left(\arcsin \frac{\sin {\beta }_0}{n}+\varphi \right)+2\psi \right]\right\}}{n}+\varphi >\alpha$$

,

$$\delta \ge \frac{1}{2}\arcsin =\frac{\sin \left\{\arcsin \left[n\cdot \sin \left(\arcsin \frac{\sin {\beta }_0}{n}+\varphi \right)+2\psi \right]\right\}}{n}$$

,

$$\arcsin \frac{\sin 2\delta }{n}+\varphi >\alpha$$

.

2. Солнечный модуль с концентратором по п.1, отличающийся тем, что прозрачные фокусирующие призмы образуют пространственную оптическую структуру, которая выполнена в виде крыши солнечного дома, гелиотеплицы или зимнего сада.

3. Солнечный модуль с концентратором по п.1, отличающийся тем, что в качестве приемника излучения в каждой фокусирующей призме установлен гибридный фотоэлектрический модуль с когенерацией электрической и тепловой энергии.

4. Солнечный модуль с концентратором по п.1, отличающийся тем, что в качестве приемника излучения в каждой фокусирующей призме использован тепловой абсорбер для получения горячей воды и отопления.

5. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором путем изготовления фокусирующей призмы из оптически прозрачного материала, установки приемника излучения, устройства переотражения излучения с зеркальными отражателями и дополнительными зеркальными отражателями на рабочей поверхности с устройствами поворота, отличающийся тем, что из закаленного листового стекла или другого прозрачного листового материала изготавливают и герметизируют стенки полости двух фокусирующих призм с острым двухгранным углом при вершине 2-15°, устанавливают фокусирующие призмы таким образом, чтобы грани входа и выхода каждой призмы при вершине имели общую линию касания, ориентированную в направлении Север-Юг, и затем заполняют полученную полость оптически прозрачной средой, устанавливают герметично приемник излучения и проводят сборку дополнительных зеркальных отражателей с устройствами поворота на рабочей поверхности фокусирующей призмы и устройства поворота для устройства переотражения излучения.

6. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором по п.5, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачной среды используют дистиллированную воду с добавками для предотвращения цветения и замерзания воды.

7. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором по п.5, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачной среды используют силиконовые теплоносители, например на основе полиметилсилоксановых композиций.

8. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором по п.5, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачной среды используют структурированные полисилоксановые гели.