[發明專利]一種太陽能中高溫集熱裝置

有效

• 申請號: 201310266122.0
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103322695A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 楊軍;王柱峰;楊東
• 申請（專利權）人: 江蘇安華電氣自動化有限公司
• 主分類號: F24J2/08
• 分類號: F24J2/08;F24J2/10;F24J2/48;F24J2/52
• 代理公司: 徐州支點知識產權代理事務所(普通合伙) 32244
• 代理人: 劉新合

技術領域

本發明涉及種太陽能集熱裝置，具體涉及的是太陽能中高溫集熱裝置。?

背景技術

中國的太陽能產業發展非常迅猛，但是其應用領域基本集中在低溫民用領域。由于中國的能耗70%用于工業，所以太陽能在低溫民用領域的普及并不能緩解我國能源緊張和減排滯后的狀況，從上世紀80年代開始，中國開始研發太陽能中高溫利用技術，并且取得了實質性的進展，以槽式聚光器、高溫真空集熱管、高溫集熱工質、相變儲能材料等一批新技術的突破，使得中國的太陽能高溫工業化領域的應用變成了可能。盡管如此，目前中國的太陽能高溫工業化應用依然非常的稀少，究其原因，投資成本過高和運營成本過高是阻礙其發展的根本原因。目前的太陽能中高溫集熱系統多使用槽式聚光鏡和高溫真空集熱管，經過實際使用，發現有如下不足：?

1、槽式聚光鏡為線性聚光模式，為了達到中高溫所需的聚光比，槽式聚光鏡需要做的很大，這給安裝、制造和維護帶來較大的成本，目前該類集熱器的造價在2000元每平米以上；

2、槽式聚光鏡和高溫真空集熱管是一種開放的結構，在傳輸和反射中發散的光線沒有被二次利用，損失較多，目前的集熱效率在60%以下；

3、同時開放的結構受雨雪風霜和灰塵直接侵蝕，維護成本高，使用壽命短，一般為10年以內；

4、為了減少高溫真空集熱管的發射率，必須使用選擇性吸收涂層，而這種涂層的壽命較短，價格較高；

5、高溫真空集熱管的核心技術---金屬玻璃焊接技術被國外壟斷，且穩定性差，價格較高。

以兩噸蒸汽鍋爐、每天運行10小時、每年300天計算的話，鍋爐投資成本20萬，年運行費用90萬元；而使用一個等效的太陽能裝置，投資成本在1000萬左右，年運行費用20萬元；顯然上述數據所顯示出的經濟性差的缺點，使得企業不愿意主動投資這個項目。?

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供一種熱損失小、能效大、壽命長、價格低、穩定性好、結構簡單以及維修方便的太陽能中高溫集熱裝置。?

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種太陽能中高溫集熱裝置，包括聚光透鏡、聚光透鏡支架、反射鏡、反射鏡支架和凹形空腔集熱體，所述聚光透鏡設置在聚光透鏡支架上，反射鏡設置在反射鏡支架上，所述凹形空腔集熱體的凹形底面的空間位置在聚光透鏡的焦斑處，且整體設置在凹形空腔集熱體支座內部，凹形空腔集熱體上設置有集熱工質進出管，所述聚光透鏡支架與反射鏡支架共同組成了一個中空的錐形支架體，反射鏡支架的錐形小端與凹形空腔集熱體支座連接，且凹形空腔集熱體與凹形空腔集熱體支座之間設置有保溫層，所述的聚光透鏡、反射鏡和凹形空腔集熱體共同圍成了一個封閉的空間。?

作為優選，所述凹形空腔集熱體的凹形內表面為粗糙的蜂窩狀結構，蜂窩狀內表面對于汲取太陽光線具有很好的優勢，且凹形空腔集熱體的蜂窩狀內表面上附著一層太陽能吸附涂料，使得集熱體具有光學陷阱的結構，對光線的利用率高，同時其結構簡單便于加工。?

作為優選，所述的凹形空腔集熱體的凹形底面積大于聚光透鏡的焦斑面積，且凹形空腔集熱體支座開口的面積大于凹形空腔集熱體的凹形底面積，以保證光線不受阻礙的射入凹形空腔集熱體的凹形底面積上。?

作為優選，所述聚光透鏡為菲涅耳點聚焦式透鏡，較小的聚光面積就能產生較高的溫度，從而具有較低制造、安裝、維護的成本。?

本發明的有益效果是：?

1、聚光透鏡由于制造精度和材料等原因，20%的光線經過透鏡后呈現非聚焦狀態，沒有射向焦斑；反射鏡的利用，使得部分通過聚光透鏡后發散的光線被二次利用，經過一次或者多次反射后，進入集熱體中；

2、凹形空腔集熱體的凹形內腔結構、蜂窩狀內表面與吸收涂層的配合使用，使得凹形空腔集熱體具有光學陷阱結構，對光線的利用率高，同時其結構簡單便于加工；

3、封閉式結構可以免受雨雪風霜和灰塵的直接侵蝕，維護成本低，使用壽命長，同時配合保溫層，確保了凹形空腔集熱體有較低的熱損失；

4、使用模具澆注成型的菲涅爾點式聚光鏡，較小的聚光面積就能產生較高的溫度，從而具有較低制造、安裝、維護的成本；

5、聚光透鏡由于制造精度和材料等原因，其光線匯聚不是理論上的一個點，而是一個焦斑，焦斑的直徑大小與聚焦溫度有直接關系，通過調整焦斑的直徑來獲取我們想要的溫度。

總的來說該裝置的集熱率在70%以上，使用壽命在20年以上，每平米的造價在1000元以內，具有顯著的效果，集熱率高，使用壽命長，成本低。?

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖，?