[發明專利]太陽能聚光集熱裝置及包含其的太陽能海水淡化系統

在審

• 申請號: 202011494494.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112591835A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 肖君;曹云;韓利峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;F24S20/00;F24S23/30;F24S50/40;F24S70/60;F24S70/20;C02F103/08
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 楊東明;鄭眾琳

本發明公開了一種太陽能聚光集熱裝置及包含其的太陽能海水淡化系統。太陽能聚光集熱裝置包括多條吸熱槽，多條吸熱槽并列排列，吸熱槽的輸入端流入海水；菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡的焦線沿東西方向，菲涅爾透鏡設在吸熱槽上方，多條吸熱槽的延伸方向均與菲涅爾透鏡的焦線方向平行；溫度檢測單元，溫度檢測單元設在吸熱槽內；多個開合裝置，每個吸熱槽的輸出端對應設置一個開合裝置，開合裝置用于接收溫度檢測單元的溫度信號，開合裝置還用于在溫度信號的溫度值高于第一溫度預設值后開通吸熱槽，開合裝置還用于在溫度信號的溫度值低于第二溫度預設值后關閉吸熱槽。通過溫度值控制不同位置的吸熱槽的開通和關閉，從而跟蹤菲涅爾透鏡的聚焦光斑的移動。

技術領域

本發明涉及一種太陽能聚光集熱裝置及包含其的太陽能海水淡化系統。

背景技術

淡水資源短缺是人類一直面臨的難題，海水淡化是通過向海水提供能量或做工實現鹽與水的分離，最終獲得淡水的過程，它是從源頭增加水資源量以解決淡水資源匱乏的有效手段之一。太陽能屬于綠色可持續性發展的能源，太陽能轉化成熱能的效率高。

利用太陽能海水淡化技術可以分為兩類：一是利用太陽能集熱系統直接加熱海水進行淡化，二是利用太陽能進行發電，以產生的電能驅動海水進行淡化，包括光伏發電海水淡化和光熱發電海水淡化。但由于太陽能光電轉化效率不高，此法的成本相對較高?，F在主流是利用太陽能熱法海水淡化，此法直接利用太陽能作為熱源，不但效率高、清潔無污染，且成本低廉。

太陽能熱法海水淡化系統主要包括兩個子系統：太陽能集熱器和脫鹽裝置。而根據太陽能集熱系統是否聚焦，又可以分為非聚焦式太陽能海水淡化系統和聚焦式海水淡化系統。非聚焦式太陽能海水淡化系統的集熱器一般采用平板集熱器(如中國專利CN200920234980.6所述)、真空管集熱器(中國專利CN201320895265.3所述)或者直接吸熱的太陽池(如中國專利CN90226740.X所述)等。這些集熱器結構簡單，成本低廉，但是并不聚焦，聚光比為1，因而吸熱面能流密度較低，一般小于1000W/m2，因此集熱效率和集熱溫度一般都較低，特別是在太陽光輻射強度較弱的時候，很難達到系統的集熱溫度。為了提高太陽能的輻射能流密度，人們利用聚焦型太陽能聚光器對太陽光進行匯聚收集，這就演變出聚焦式太陽能海水淡化系統。聚焦式太陽能海水淡化系統所采用的太陽能聚光器根據聚焦形式不同主要分為點聚焦和線聚焦兩種，如中國專利CN201210071605.4所述的一種固定點陣列太陽能海水淡化系統采用的是點聚焦的碟式聚光器。聚焦型太陽能聚光器的聚光比很高，通常能達到幾百甚至上千，因此集熱效率和集熱溫度一般較高，在太陽光輻射強度較弱的時候也能使海水淡化系統正常工作。但由于太陽光的入射角度隨時間不斷變化，所以聚焦型聚光器需配置一維或二維的自動跟蹤系統，然而跟蹤系統不僅使系統變得復雜，增加了系統初始投資和自耗電，而且由于故障點的增加，還增加了后期的運行和維護成本，從而導致成本居高不下，阻礙其商業化發展。為了克服聚焦式的太陽能聚光器的上述不足，人們也探索了免跟蹤太陽能聚光器，如美國專利US2017/0084769A1所述的復合拋物面(CPC)聚光器。然而這類聚光器聚光比一般不超過10，聚光效果和可利用性較差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中的聚焦型聚光器采用自動跟蹤系統，配置和耗電成本高的缺陷，提供一種太陽能聚光集熱裝置及包含其的太陽能海水淡化系統。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

本發明提供了一種太陽能聚光集熱裝置，所述太陽能聚光集熱裝置包括：

多條吸熱槽，多條所述吸熱槽并列排列，所述吸熱槽的輸入端流入海水；

菲涅爾透鏡，所述菲涅爾透鏡的焦線沿東西方向，所述菲涅爾透鏡設在所述吸熱槽上方，多條所述吸熱槽的延伸方向均與所述菲涅爾透鏡的焦線方向平行；

溫度檢測單元，所述溫度檢測單元設在所述吸熱槽內；