[發(fā)明專利]一種可防止夏季過熱的太陽能反射板

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• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110375444A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊旭東;陳肖萌;郭放
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: F24S23/70
• 分類號: F24S23/70;F24S10/40;F24S40/52;G06F17/11
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發(fā)明提出的一種可防止夏季過熱的太陽能反射板，屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，所述太陽能反射板安裝于橫排真空管太陽能集熱器的相鄰兩真空管之間，所述太陽能反射板的斷面形狀為所述吸熱管上一段圓弧所對應(yīng)的漸伸線；設(shè)采暖季結(jié)束日當(dāng)日真太陽時12點的太陽高度角α₁，采暖季結(jié)束后0～1個月內(nèi)的當(dāng)日真太陽時12點的太陽高度角α₂，夏至日真太陽時12點的太陽高度角α₃，根據(jù)α₁、α₃確定太陽能反射板的下端點E′坐標(biāo)，利用漸伸線方程及α₂確定太陽能反射板的上端點D′坐標(biāo)，最終確定太陽能反射板的安裝位置。本發(fā)明通過反射設(shè)計實現(xiàn)冬季太陽低入射角時聚光，夏季太陽高入射角時遮擋的光學(xué)效果，從而在提高太陽能集熱器冬季能效的同時降低夏季過熱的風(fēng)險。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可防止夏季過熱的太陽能反射板。

背景技術(shù)

太陽能作為清潔能源，被大量用于寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)的冬季采暖和生活熱水。作為太陽能的收集設(shè)備，真空管集熱器相比于傳統(tǒng)的平板集熱器，具有更好的保溫性能，且隨著其生產(chǎn)成本的降低得到了愈發(fā)廣泛的使用。

目前真空管太陽能供暖主要面臨兩個難點：1)在冬季太陽輻射較弱時，建筑供熱需求大，在有限的集熱面積或太陽能資源不足的地區(qū)會導(dǎo)致較低的太陽能保證率；2)在夏季太陽輻射較強(qiáng)時，建筑不需要供熱，導(dǎo)致真空管集熱器過熱，減少集熱器壽命，極端情況下還會導(dǎo)致真空管破裂。

目前已提出將真空管集熱器與反射板相結(jié)合，反射板通過增加太陽輻照接受面積，反射聚光的方式來提高真空管集熱器的整體能效。現(xiàn)有的反射板可分為靜態(tài)型和追光型兩類，由于低溫集熱器要求的出水溫度較低(為40～120℃)，靜態(tài)反射板已能滿足相應(yīng)要求；而追光型反射器一般用于中、高溫集熱器。根據(jù)靜態(tài)反射板的形狀分類，真空管集熱器常用的靜態(tài)反射板可分為平面反射板、拋物線反射板和復(fù)合拋物線反射板；其中，平面反射板將入射光線平行反射到真空管上，拋物線和復(fù)合拋物線反射板利用非成像光學(xué)，將入射光線以不同角度反射聚焦到真空管上。

目前的反射板僅單一考慮增加真空管集熱器的能效，雖然可提高冬季供暖效果，但同時會導(dǎo)致更為嚴(yán)重的夏季過熱，亟需一種能提高冬季能效同時可防止夏季過熱的太陽能反射板。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種能提高冬季能效同時可防止夏季過熱的太陽能反射板。本發(fā)明利用夏季太陽高度角高，冬季太陽高度角低的現(xiàn)象，通過反射設(shè)計實現(xiàn)冬季太陽低入射角時聚光，夏季太陽高入射角時遮擋的光學(xué)效果，從而使得本太陽能反射板在提高太陽能集熱器冬季能效的同時可降低夏季過熱的風(fēng)險。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提出的一種可防止夏季過熱的太陽能反射板，所述太陽能反射板安裝于橫排真空管太陽能集熱器的相鄰兩真空管之間，所述真空管由吸熱管和玻璃外管組成，吸熱管和玻璃外管的斷面均為圓形；其特征在于，所述太陽能反射板的斷面形狀為所述吸熱管上的一段圓弧DE所對應(yīng)的漸伸線，記為曲線D′E′；該曲線D′E′按照以下步驟確定：

1)設(shè)定如下參數(shù)：采暖季結(jié)束日當(dāng)日真太陽時12點的太陽高度角α₁；采暖季結(jié)束后0～1個月內(nèi)的當(dāng)日真太陽時12點的太陽高度角α₂；夏至日真太陽時12點的太陽高度角α₃；設(shè)太陽能集熱器任意一根吸熱管的圓心為O，其下方的吸熱管圓心為M，兩者之間的中心距為L_c，各吸熱管半徑均為r_i，太陽能集熱器的安裝角度為β；

2)以所述O點建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)以下公式確定太陽能反射板下端點E′的坐標(biāo)為：