[實用新型]一種帶有螺旋式真空管的兩級CPC集熱器

有效

• 申請號: 202021304139.2
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN212692149U
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 余雷;陸玉正
• 申請（專利權）人: 南京索樂優節能科技有限公司
• 主分類號: F24S10/40
• 分類號: F24S10/40;F24S10/75;F24S23/70;F24S25/632;F24S30/425;F24S70/20;F24S80/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 俞曉梅

本專利公開了一種帶有螺旋式真空管的兩級CPC集熱器，包括螺旋式CPC真空集熱管、外CPC反光板、可調式支撐架；螺旋式CPC真空集熱管在外CPC反光板的凹槽內，螺旋式CPC真空集熱管和外CPC反光板的兩端連接可調式支撐架，并由可調式支撐架支撐，可以通過調節可調式支撐架改變CPC真空集熱管、外CPC反光板、可調式支撐架三者之間的相對位置。該CPC集熱器裝置采用了外CPC聚光+內360度CPC聚光的設計，集熱溫度和集熱效率高、同時可調節性能好，便于進行CPC集熱管和反光板的位置、高度、CPC朝向和形狀等方面進行無級調節，保證CPC集熱器的高太陽能利用率和環境適應性，同時結構簡單、便于進行拼裝和拆卸，可重復使用，成本低，樣式美觀，具有較好的推廣潛力。

技術領域

本實用新型涉及一種太陽能集熱裝置，特別是一種多方位可調的兩級CPC集熱器裝置，屬于太陽能利用技術領域。

背景技術

太陽能作為一種清潔、無污染的可再生能源，其開發和利用被認為是世界能源戰略的重要組成部分。太陽能熱水器已經成功的商業化，如何更有效的利用太陽能，成為了各國科學家致力研究的內容。

復合拋物面聚光器(Compound parabolic concentrator，簡稱為CPC)是根據邊緣光學原理設計的非成像聚光器。在理論上，接收角范圍內的入射光直接或經反射都最終到達接收器上，對于給定的接受角范圍它可以實現最大的聚光比，因而被應用在太陽能光熱、光伏系統中，非跟蹤、跟蹤(二級反射器)系統中。CPC集熱器具有最小的散熱面積，無需跟蹤裝置而降低了成本，可以實現中高溫集熱的需求。

目前CPC太陽能中低溫集熱器已經得到了一定的推廣應用，相對于普通的太陽能低溫集熱器，可以在一定范圍內提高集熱溫度和集熱效率，但目前的CPC集熱器由于光學特性限制，設計的聚光比較低，無法實現較高的集熱溫度或者在較高的集熱溫度下運行太陽能集熱效率很低；若設計較高的聚光比，則集熱器的太陽光接收角度會很小，需要跟蹤才能保證太陽光的接收，失去了CPC集熱器的價值和意義，同時需要較大的反光板。這種情況導致了CPC集熱器相對于非聚光器在性能和成本上沒有明顯的優勢，限制了CPC集熱器的推廣應用和普及；目前的內置CPC集熱管，采用的是一維直線型CPC反光板，只能采集一定開口角度內的太陽光，不適合作為二級反光板；目前的CPC支架可調性差，不好調整集熱管和反光板的位置，并且通用性較差，或者結構復雜成本高，這些因素影響了CPC太陽能集熱器的進一步推廣應用和太陽能的最優化利用。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有相關CPC集熱裝置的缺陷，提供了一種兩級聚光，集熱溫度和集熱效率高，同時可調節性能好，適用于不同類型的CPC集熱器固定，便于進行集熱管和CPC反光板的位置、高度、朝向和形狀等方面進行無級調節的CPC集熱裝置。

為解決上述技術問題，本專利提供的技術方案為：采用帶有螺旋式真空管的兩級CPC集熱器，包括螺旋式CPC真空集熱管、外CPC反光板、可調式支撐架；螺旋式CPC真空集熱管在外CPC反光板的凹槽內，并位于外CPC反光板的聚光處；螺旋式CPC真空集熱管和外CPC反光板的兩端連接可調式支撐架，并由可調式支撐架支撐；螺旋式CPC真空集熱管和外CPC反光板可以在可調式支撐架上轉動，可以通過調節可調式支撐架改變CPC真空集熱管、外CPC反光板、可調式支撐架三者之間的相對位置。

作為本實用新型的一種改進，所述的螺旋式CPC真空集熱管包括螺旋式集熱管、螺旋式CPC反光體、螺旋式CPC反光體固定桿、集熱管端蓋、膨脹節、過渡金屬環、玻璃管；螺旋式集熱管為螺旋狀的管狀結構，螺旋式CPC反光體是以CPC曲線沿著螺旋式集熱管螺旋而形成的結構，螺旋式集熱管位于螺旋式CPC反光體的聚光處；玻璃管的兩端連接過渡金屬環，過渡金屬環的另一端連接膨脹節，膨脹節的另一端連接集熱管端蓋，集熱管端蓋、膨脹節、過渡金屬環、玻璃管形成的封閉空間為真空層，螺旋式集熱管和螺旋式CPC反光體位于所述真空層內；螺旋式CPC反光體的兩端通過螺旋式CPC反光體固定桿固定連接到集熱管端蓋上，螺旋式集熱管的兩端穿過集熱管端蓋。