[發明專利]拼裝式聚光太陽能采集裝置及其拼裝方法

無效

• 申請號: 200810208135.1
• 申請日: 2008-12-29
• 公開（公告）號: CN101769636A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 肖剛
• 申請（專利權）人: 上海神曦太陽能科技有限公司
• 主分類號: F24J2/12
• 分類號: F24J2/12;F24J2/38;H02N6/00;G02B7/182;G02B7/185
• 代理公司: 上海世貿專利代理有限責任公司 31128
• 代理人: 李浩東

技術領域：

本發明涉及太陽能利用的技術領域，具體地說是一種可跟蹤的拼裝式柱面聚光太陽能采集裝置及其拼裝方法。

背景技術：

拋物槽式跟蹤聚光太陽能采集裝置是一種高性價比的太陽能利用方式，已被應用于從中等規模的太陽能熱采集到大規模太陽能發電廠的多種環境中。它用一個或一系列彎曲成拋物柱面的反射鏡面將入射陽光聚焦集中到位于拋物柱面焦線上的一根集熱管上，集熱管將太陽光的光能吸收轉化為熱能后，由集熱管內部的循環導熱介質將熱能帶走收集，或用于供熱或用于發電。商業運行的大型槽式太陽能發電廠已有數十年的歷史。

槽式太陽能采集面臨的最大困難是裝置的安裝成本過高，以致于用于能源采集時能源成本與煤炭等化石能源相比在經濟上缺乏競爭優勢，嚴重地制約了它的大面積推廣。因此降低裝置的成本是技術發展的主要課題。

在槽式太陽能裝置的成本中，拋物形聚光鏡面的成本往往是最主要的一部分。這是因為現在鏡面的制造一般要將平板形基底材料(金屬或玻璃)加熱軟化以后利用模具使其彎曲成所需的形狀。成形過程中材料和溫度的任何細小的不均勻性都會導入局部的法線方向誤差。同時，反射鏡面的效率對局部法線方向誤差極為敏感，很小的法線方向誤差就會引起散焦，降低裝置的采集效率。所以在加工過程中對精度要求很高，廢品率也不易控制，嚴重提升成本。

而且，現有的槽式太陽能裝置多采用不加前置透明面板的開放式技術方案。開放式槽式裝置需要依靠鏡面基底材料的強度來防止變形和獲得足夠的抗風能力，所以基底材料必須具有較高的機械強度和足夠的厚度。這就進一步增加了成形加工的困難和成本。

加前置透明面板的小型封閉式采集裝置可以得到很強的自然幾何穩定性，抗變形和抗風能力比開放式裝置大有增強，但鏡面加熱成形引起局部法線方向誤差的問題仍十分嚴重。

成形誤差的存在直接影響到采集裝置的聚光率，從而制約其效率。拋物面槽式采集裝置的理論最高線聚光率可達220倍左右，對應于70倍的面聚光率。但是目前商業裝置中最先進的標稱線聚光率為82倍，而且這些裝置的制造及安裝均甚為昂貴。在一般的加工條件下，加熱成形的槽式采集裝置要保證30倍的有效線聚光率已有諸多困難。

預成形的反射鏡面帶來的另一個缺陷是包裝和運輸成本。特別是小型封閉式裝置，制造成本低、重量輕但體積龐大，在某些情況下包裝、倉儲和運輸成本甚至會接近或超過制造成本。

發明內容：

本發明的目的是提出一種拼裝式太陽能采集裝置，它可大幅度簡化制造工藝和降低成本，又很容易通過矯正辦法獲得較高的聚光精度，同時也可以使包裝和運輸時的體積和成本縮到最小。

本發明的技術方案是這樣實現的：拼裝式聚光太陽能采集裝置，其特征為：所述的太陽能采集裝置包含一塊底板，兩塊頂板，一塊透明面板，兩塊頂板各設有一個軸承，一根集熱管穿越兩個軸承；頂板有上、下兩條邊，上邊為直線，下邊為對稱拋物線，底板和頂板各有一個表面為反射鏡面；底板、頂板和面板的每條邊上設有條形拼接構件，底板、頂板和面板借助所述拼接構件拼裝成一封閉箱形并形成聚光反射結構，集熱管穿過兩個軸承內圈定位于該聚光反射結構的焦直線上。

拼裝式聚光太陽能采集裝置的拼裝方法，其特征為：所述太陽能采集裝置的拼裝方法包括以下步驟，a.將底板略加彎曲后頂邊插入一塊頂板底邊的拼接構件槽中；b.將底板的另一頂邊同法插入另一塊頂板底邊的拼接構件槽中；c.將集熱管穿入兩塊頂板的軸承內；d.將面板蓋上，同時將底板的兩個側邊向內壓迫使其進入面板側邊的角條內部定位；其中面板通過側邊拼接構件對底板的側邊向內施壓使后者彈性彎曲成接近于對稱拋物柱面的形狀，該形狀進一步通過頂板下邊與底板頂邊的拼接予以矯正和固定；拼接后底板和頂板的鏡面向內形成聚光反射結構；底板和面板的側邊條形拼接構件為角條，分別固定于底板和面板的側邊，拼裝后兩個角條在底板的外向彈性力作用下相互靠緊；面板的頂邊拼接構件為金屬角條；頂板上邊的拼接構件為方形金屬管，f.用緊固螺栓將面板的頂邊與頂板的上邊進行緊固，頂板底邊的拼接構件為下部帶內鉤的槽形條，底板頂邊的拼接構件為帶斜面的條形突起以及頂邊的開叉；拼裝時底板的頂邊插入槽形條中，插入后底板的條形突起完全置入頂板底邊的拼接構件槽形條中，并由槽形條中的內鉤鎖定不致脫落，底板頂邊的開叉被槽形條的底部壓緊；此時底板頂邊的開叉被槽形條的底部壓緊起到防水作用，最后將金屬角條與方形金屬管在拼裝后用螺栓結合緊固。