[實用新型]基于槽式拋物面反射鏡和人工黑體的太陽能集熱器

有效

• 申請號: 201220067208.1
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN202485242U
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 鞏亮;黃善波;閆凱;李玉杰;李洪巖;黃河;冷川;張瑩;陳曼
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: F24J2/12
• 分類號: F24J2/12;F24J2/38;F24J2/46;F24J2/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種太陽能集熱器，特別是一種基于槽式拋物面反射鏡和人工黑體的太陽能集熱器

背景技術

目前，常用的太陽能集熱器有平板集熱器、真空管集熱器、太陽能空氣集熱器、聚焦型太陽能集熱器等。其中，聚焦型太陽能集熱器與其他集熱器相比可以明顯提高集熱溫度。

聚焦型太陽能集熱器主要分為點聚焦集熱、線聚焦集熱兩種。點聚焦太陽能集熱器雖然可以獲得幾百度甚至上千度的高溫熱源，但是造價和成本偏高，而且在太陽能中高溫利用領域顯然不需要如此高的溫度，有時甚至會造成吸收器的損壞。目前線聚焦型太陽能集熱系統按聚光器種類的不同又可以分為槽式拋物面、線聚焦菲涅爾透鏡、菲涅爾反射鏡和非成像聚光器四種。

槽式拋物面太陽能集熱器的聚光裝置主要有，Bakos設計的槽式拋物面集熱器中采用的Flagsol公司的反射鏡，厚度僅0.4cm，反射率高達98％。Arasuc采用木制模具和玻璃纖維來制備反射鏡，將玻璃纖維一層層的粘在手工制造的木制模具上，形成7mm玻璃鋼+12.ScmPVC材料的拋物面板，在其上粘上柔性的反射材料形成具有一定強度的反射鏡，采用這種方法制成的開口寬度80cm的聚光器照射到直徑1.28cm的吸收管，光學效率可達69％。1981年，Uroshevich就提出了采用兩個凹面柱形鏡組成的兩級聚光方法的專利。由于單極CPC聚光比十分有限，不能將太陽光聚成強度很高的光束，為了提高聚光比，最常見的辦法就是將多個CPC疊置，通過多次聚集使太陽光束能流密度得到提升一級聚光器形成的光帶寬度變化很大，為了獲得更高的聚光比，二級聚光裝置被引入了槽式拋物面太陽能集熱器。Omer采用二維CPC作為二級聚光裝置，最大幾何聚光比超過180。Brunotte把三維CPC作為二級聚光裝置，聚光比可達到214，光學效率77.5％。Richter提出了半圓柱形反射鏡和高斯面二級聚光器組成的集熱器，幾何聚光比可以達到82以上并且能保證全天8小時工作。美國Duke公司的太陽能空調系統中就利用了這種思想，只不過他們采用的是CPC二級聚光裝置，集熱器的聚光比可達86，光學效率為56％。但是有時為了方便安裝以及減小追蹤系統的負荷，有些系統則保持一級聚光裝置靜止，僅依靠吸收器的移動來實現聚焦。

槽式拋物面太陽能集熱器的吸收器主要有真空集熱管和腔體吸收器，真空集熱管是一種高效太陽集熱元件，它的優點為：選擇性涂層可以提高陽光的吸收率減少其發射率，真空夾層使兩管間的對流熱損失為零，集熱管外徑較小，并且透明，既可減少對陽光的遮影，也可降低外表面的對流熱損，可規模化生產，運行溫度高，易于設計組裝。與聚光反射鏡結合，能達到300～400℃的運行溫度；缺點為：有向外的能量輻射損失，運行過程中金屬與玻璃的連接要求較高，很難達到長期運行過程中保持夾層內的真空反復變溫下，選擇性吸收涂層因與金屬管膨脹系統的不統一，而易脫落高溫下，選擇性吸收涂層存在老化問題；腔體式吸收器其結構為一槽形腔體，外表面覆隔熱材料。利用腔體的黑體效應，可充分吸收聚焦后的陽光。與真空集熱管相比，腔體吸收器具有較低的直射能流密度，且腔體壁溫較均勻，具有較低的投射輻射能量密度，熱性能穩定，集熱效率高，無需光學選擇性涂層，只需傳統的材料和加工工藝，成本低且便于維護熱性能長期穩定等優點。但光學效用不如真空集熱管好。

中華人民共和國實用新型專利CN201037705Y雖然提供了一種具有反射板的太陽能集熱器，但該專利的真空集熱管設置在槽式拋物面集熱器的上部，安裝不便，集熱管易受外界沖擊而破碎，且不利于反射鏡的旋轉和集熱管的保溫。

現有技術中的太陽能集熱器均存在：1.現有真空管太陽能集熱器通過支架安裝在槽式拋物面反射鏡的上部，反射鏡跟蹤太陽時集熱管需隨反射鏡轉動，集熱管容易出現漏液、受外界沖擊而破碎等現象，且不利于反射鏡的旋轉。2.現有真空集熱管向外界有輻射散熱損失，同時陽光照射到集熱管上時有反射損失，導致陽光利用率不高的缺陷。現急需一種能夠克服以上缺陷的太陽能集熱器。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種能夠克服以上缺陷的價格低廉結構簡單的太陽能集熱器。