[發(fā)明專利]兩級全反射漸開線式太陽能集熱器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610291703.3
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN107345713A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張先鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 張先鋒
• 主分類號: F24J2/05
• 分類號: F24J2/05;F24J2/10;F24J2/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種兩級全反射漸開線式太陽能集熱器，特別是將透鏡全反射與漸開線那集熱方式結(jié)合的太陽能集熱技術(shù)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的太陽能集熱器主要以平板、立管式集熱居多，而少部分則用到槽式及拋物線反光集熱。

就傳統(tǒng)的平板、立管式集熱，采用自然直射的方式，無聚光的作用，且不隨日光運(yùn)動軌跡變換角度，所以其集熱效率和集熱溫度都不會很高，也決定了其應(yīng)用范圍的局限性，只能應(yīng)用于日常生活；而槽式及拋物線反光集熱，太陽光自然直射集熱效率不佳，而自身高聚光比特性配合定日裝置，將能使集熱溫度持續(xù)增加到幾百度不等，但其高聚光比隨之帶來的問題是接受面匯集的太陽能密度流較高，普通吸熱導(dǎo)熱材料無法高效地將熱量傳遞給工質(zhì)，導(dǎo)致其集熱效率在預(yù)期上大大折扣，造成資源浪費(fèi)，且集熱焦點(diǎn)設(shè)備承受高溫壓力。綜合考慮，前者成本相對較低，但集熱溫度較低，而后者則對集熱裝置材料性能要求更高，且傳動控制系統(tǒng)相對增加集熱裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，相應(yīng)制作成本和難度較高，為此，本發(fā)明作為介于二者之間優(yōu)化集熱方式，一種兩級全反射漸開線式太陽能集熱器具有顯著的實(shí)際應(yīng)用意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種，一種兩級全反射漸開線式太陽能集熱器，本發(fā)明具有保溫隔熱性好，結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，易于安裝維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)；與傳統(tǒng)透鏡式聚光設(shè)備相比較，其特色優(yōu)勢在于不僅能將折反射逃逸的光盡可能收集，還能將熱輻散失的熱二次回收，其保溫集熱效果大幅提高，實(shí)現(xiàn)時下匱乏的高溫高效集熱；在實(shí)用性方面，能與諸多聚光設(shè)備配套使用，特別是應(yīng)用作為塔式集熱焦點(diǎn)模塊，具有廣闊的市場。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明涉及一種兩級全反射漸開線式太陽能集熱器，包括透光層結(jié)構(gòu)、真空隔熱層、漸開線集熱結(jié)構(gòu)、工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述的漸開線集熱結(jié)構(gòu)包括漸開線反光鏡面和集熱管兩部分，集熱管采用吸熱導(dǎo)熱材料制成，其整體結(jié)構(gòu)由雙層真空結(jié)構(gòu)包裹，真空層內(nèi)表面為反光反熱材質(zhì)面，太陽光通過透鏡直射到漸開線鏡面，反射匯集至集熱管上。

作為優(yōu)選，透光層結(jié)構(gòu)為兩級漸收型玻璃透鏡，中間間隔真空隔熱層，真空層內(nèi)表面采用反光反熱材質(zhì)面，全反射透光原理。

作為優(yōu)選，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括工質(zhì)循環(huán)管路、工質(zhì)增壓泵、工質(zhì)熱交換模塊，其中工質(zhì)循環(huán)管路分工質(zhì)循環(huán)外管和工質(zhì)吸熱腔，工質(zhì)循環(huán)外管采用單層真空隔熱結(jié)構(gòu)，外表面一次涂抹隔熱材料和保護(hù)材料；而工質(zhì)熱交換模塊采用熱換器或水自冷方式，此水自冷方式借助高導(dǎo)熱材料的工質(zhì)管呈螺旋式分布在水箱中，通過進(jìn)出水的速率來控制水溫和熱交換效率。

一種兩級全反射漸開線式太陽能集熱方法，具體實(shí)施步驟包括：

太陽光以一定的入射廣角直射受光面，通過兩層漸收型透鏡，入射光多次全反射到漸開線鏡面，最終反射到集熱管上，其中一級和二級透鏡真空段內(nèi)表面為反光反熱層，將邊緣逃逸的光和輻散的熱量多次反射至漸開線鏡面，達(dá)到重復(fù)收集利用之效；集熱管將匯集的太陽能吸收并傳遞給循環(huán)的工質(zhì)，工質(zhì)通過相變原理借助增壓泵和熱交換模塊，將儲存的熱量循環(huán)釋放到外界利用。

本發(fā)明的有益效果是：與傳統(tǒng)透鏡式聚光設(shè)備相比較，本發(fā)明的特色優(yōu)勢在于不僅能將折反射逃逸的光盡可能收集，還能將熱輻散失的熱二次回收，其保溫集熱效果大幅提高，實(shí)現(xiàn)時下匱乏的高溫高效集熱；與傳統(tǒng)碟式和槽式集熱系統(tǒng)相比較，采用透鏡式聚光，相比傳統(tǒng)集熱系統(tǒng)的反射聚光，不僅無需考慮反射光斑的擴(kuò)散，還可以使得接收到的光斑匯聚更小，易于傳送；另一方面，本發(fā)明采用的是側(cè)面聚光，其鏡面的自潔性較強(qiáng)，有效減少鏡面的清潔工作。

綜上所述，本發(fā)明具有保溫隔熱性好，結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，易于安裝維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)；在實(shí)用性方面，能與諸多聚光設(shè)備配套使用，特別是應(yīng)用作為塔式集熱焦點(diǎn)模塊，具有廣闊的市場空間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的兩級透光層結(jié)構(gòu)及光路原理示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的兩級全發(fā)射漸開線式太陽能集熱箱應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的兩級全發(fā)射漸開線式太陽能集熱箱集熱方式示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的兩級全反射式太陽能集熱平板應(yīng)用結(jié)構(gòu)及集熱方式示意圖。

具體實(shí)施方式