[發明專利]一種太陽能集熱器

有效

• 申請號: 200710028685.0
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN101071000A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 冼泰來
• 申請（專利權）人: 冼泰來
• 主分類號: F24J2/05
• 分類號: F24J2/05;F24J2/12;F24J2/52
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司
• 代理人: 詹仲國

技術領域

本發明涉及太陽能利用領域，更具體地說是涉及太陽能熱轉換技術領域。

背景技術

太陽能是人類可以利用的最豐富的能源，也是最廉價，最有發展前途的能源。目前太陽能發電有兩大類型，分別是太陽能光伏發電和太陽能光熱發電，太陽能光伏發電使用比較廣泛，現在已經深入到各式各樣設備的控制和日常生活中，如光電二極管的廣泛使用和太陽能電池等微型用電用途。由于光伏發電的材料制造成本比較高，工藝復雜，光伏發電的成本是火力發電成本的幾倍到十幾倍；另一大類太陽能光熱發電，常見的有槽式、塔式以及碟式太陽能發電系統。槽式集熱反射鏡中，陽光被聚焦成一條直線上，工作物質在焦點線上的管道內運行，被陽光加熱成蒸氣來推動各式各樣的蒸汽機進行發電，其特點是可以由無數的槽式聚光集熱系統聯合組成，以提供大量的蒸氣來推動大型的蒸汽機進行發電，由于該集熱器工作時，陽光被聚焦成一條直線，焦點上的溫度一般不高，只能將工作物質加熱到300℃左右，由于槽式集熱的面積大，而且比較長，所以三維同時跟蹤陽光十分困難，一般只能用兩維跟蹤。塔式太陽能熱發電系統是由多個跟蹤太陽光的裝置，將陽光反射或通過光纖將陽光聚焦在高塔頂點上，該處的溫度高達幾千度，工作物質在焦點內運行，以產生需要溫度的蒸氣來推動蒸汽機發電，該法不但占地面積大，投資相對比較高，而且陽光總的光電轉換凈效率比其他的兩種低，因此，發電成本相比其他兩種的方法高。第三類是碟式，其特點是跟蹤太陽光的是一個巨大的聚光集熱鏡，陽光被聚焦在一個點上。焦點上的溫度可以高達幾千度，該法可以采用將熱能直接轉換為電能，或在焦點上通過工作物質，用控制流量的方法來控制工作物質的溫度，被加熱成蒸氣的工作物質來推動安裝在反射鏡下部的蒸汽機進行發電。發電后的工作物質，被重新抽到焦點上重新加熱，這樣不斷循環，光電轉換的凈效率是三種類型中最高的，但由于該系統陽光集熱面積較小，所以即使在強烈的陽光照射下，每小時最多只能發出幾十千瓦的電力，其缺點是有陽光時才能發出電力，所以要配套蓄電設備或發出的電力直接送入大電網，成本一般比槽式的高。從現有技術中可以看出，目前世界上雖然經過數十萬科學家的終生奮斗，但還是無法解決太陽能發電成本高于火力發電成本的問題。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術之不足而提供的一種不僅太陽能吸收率高，發電成本低于火力發電成本，而且能實現陽光三維全自動跟蹤的一種太陽能集熱器。

本發明是采用如下技術解決方案來實現上述目的：一種太陽能集熱器，包括聚焦集熱裝置、支架以及設置在支架上的集熱管，集熱管為真空密封管道，集熱管內設有管芯，其特征在于，所述聚焦集熱裝置主要由呈縱向設置的槽形拋物面反射鏡以及盤狀拋物面反射鏡兩部分組合而成，集熱管設置在聚焦集熱裝置的焦點線上，集熱管內部管芯的兩端分別設置有水管與氣管，水管的出水管口設置有噴孔，水管的出水管口以及氣管的進氣口均設置在集熱管的管芯內。

作為上述方案的進一步說明，所述集熱管的管芯外部設置雙層真空管腔，管芯與該真空管腔內壁之間設置若干個支撐腳將管芯固定于真空管腔的中間位置。

所述集熱管內設置有遠紅外線反射膜，管芯的水管與氣管均設置絕熱層，水管的管口設有單向閥。

所述槽形拋物面反射鏡以及盤狀拋物面反射鏡主要由若干面反射鏡組合單元組合而成，相鄰兩組合單元之間緊密連接在一起。

所述支架設置在集熱管與聚焦集熱裝置之間，集熱管的下端進氣口設置在盤狀拋物面反射鏡的焦點處。

所述集熱管的下端設置為圓弧曲面，集熱管的下端進氣口位于該圓弧曲面的圓心位置。

所述支架上設置橫桿連接槽形拋物面反射鏡的兩側，橫桿的兩端分別設置凹槽，該凹槽與集熱管相互平行。

本發明采用上述技術解決方案所能達到的有益效果是：本發明采用槽形拋物面反射鏡以及盤狀拋物面反射鏡將陽光聚焦反射到集熱管上，集槽式系統和碟式系統的優點于一身，可以配合太陽三維跟蹤裝置使用，根據數據顯示，其光電轉換凈效率達到20％以上，其制造成本為現有技術中的十分之一，另外集熱管通過設置水管與氣管，水管的管口設置一小孔作為噴孔，使流經水管內的工作物質到達噴孔處時轉換為水珠的形式，經過集熱管內部的高溫加熱，使水珠從液態轉換為高溫氣體，其過程使集熱管管芯內部形成熱對流，提高太陽能的吸收率，另外，高溫氣體輸出儲存于蓄熱系統中，以蓄熱代替蓄電，可以根據需要無論白天還是黑夜均可發電，發電后的工作物質，被重新抽到焦點上重新加熱，這樣不斷循環，使本發明不但可以在沿海地區使用，還可以在沙漠缺水的地區使用。

附圖說明

圖1為本發明的主視結構示意圖；