專利名稱:菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能集熱裝置,具體是指一種菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置。
背景技術(shù):
能源短缺以及環(huán)境問題已經(jīng)逐步成為制約我國(guó)與世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)長(zhǎng)期發(fā)展的重大瓶頸。為了解決這一問題,除大力開展節(jié)能與科學(xué)用能和努力發(fā)展化石燃料外,必須加速可再生能源的開發(fā)和利用。開發(fā)利用可再生能源,對(duì)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)環(huán)境、減排溫室氣體、應(yīng)對(duì)氣候變化具有十分重要的作用,在這方面太陽(yáng)能有著特別重要的作用。太陽(yáng)能是一種清潔、豐富和可再生的資源,太陽(yáng)能在我國(guó)以及在全世界都是最豐富和可廣泛獲取的可再生能源形式。它的大量使用,將改變我國(guó)不合理的能源結(jié)構(gòu),使能源供應(yīng)多樣化。太陽(yáng)能無(wú)疑是目前地球上可以開發(fā)的最大可再生能源。根據(jù)對(duì)到達(dá)地球上的太陽(yáng)輻射能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化形式的不同,太陽(yáng)能的利用可以分為光熱和光伏兩大類別。太陽(yáng)能熱利用主要分為低溫?zé)崂?、中溫?zé)崂煤透邷責(zé)崂?。太?yáng)能熱水器只是低溫的太陽(yáng)能利用,是太陽(yáng)能熱利用的很小部分。實(shí)際上太陽(yáng)能還有很多可利用領(lǐng)域,尤其是在中高溫的領(lǐng)域。在中國(guó),工業(yè)用能約占70%的能耗,因此工業(yè)中高溫用熱已經(jīng)成為目前高能耗的主要來(lái)源。在太陽(yáng)能的中高溫應(yīng)用領(lǐng)域方面,如太陽(yáng)能熱發(fā)電、取暖、制冷、海水淡化、啤酒發(fā)酵等,我國(guó)目前基本上還是一片空白?,F(xiàn)有的太陽(yáng)能中高溫集熱技術(shù)大多采用槽式(復(fù)合曲面)反射集熱裝置。傳統(tǒng)槽式集熱裝置的缺點(diǎn)在于系統(tǒng)比較笨重龐大、迎風(fēng)面較大,因此在系統(tǒng)安裝時(shí)必須增加抗風(fēng)性設(shè)計(jì),而且在太陽(yáng)跟蹤時(shí)所需動(dòng)力功率也較大,制造成本較高。菲涅爾線聚焦集熱技術(shù)大大地減輕了集熱裝置的重量,因此在太陽(yáng)能中高溫集熱應(yīng)用方面較槽式集熱方式制造成本更低。菲涅爾線聚焦集熱技術(shù)又分為透鏡集熱和反射集熱兩種結(jié)構(gòu)。其中透鏡集熱的安裝方式為透鏡高位安裝、接收器低位安裝;缺點(diǎn)在于透鏡面積較大,高位安裝導(dǎo)致迎風(fēng)面較大,降低系統(tǒng)穩(wěn)定性并增加成本。而反射式集熱反射鏡采用低位安裝,風(fēng)阻減少,相比增加系統(tǒng)穩(wěn)定性并降低成本。通常的菲涅爾反射鏡是用齒紋面作為向光面,缺點(diǎn)是長(zhǎng)期在戶外環(huán)境容易沉積塵埃影響反射效果?,F(xiàn)有的解決技術(shù)是在反射鏡上增加一套透光平板防護(hù)罩;這樣做的缺點(diǎn)是增加成本、減少反光效能。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足,提供一種菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,該菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能中高溫集熱,提高了系統(tǒng)集熱效率,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輕巧,降低了制造成本和維護(hù)成本。本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,主要由安裝座、以及設(shè)置在安裝座上端的接收器構(gòu)成,所述接收器的下方設(shè)置有菲涅爾線聚焦反射鏡構(gòu)成主反射鏡,且該主反射鏡的齒紋面為鍍膜層,其另一面為向陽(yáng)面。[0008]所述主反射鏡主要由至少兩個(gè)菲涅爾線聚焦反射鏡拼裝而成,且所有菲涅爾線聚焦反射鏡均位于同一平面內(nèi)。所述安裝座的上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸,旋轉(zhuǎn)軸上套裝有旋轉(zhuǎn)套筒,接收器沿旋轉(zhuǎn)軸的軸線貫穿設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上;所述主反射鏡通過(guò)主支架連接在旋轉(zhuǎn)套筒上。所述主支架主要由開口向上的圓環(huán)形支架構(gòu)成,且該圓環(huán)形支架兩端通過(guò)橫向支架連接在旋轉(zhuǎn)套筒上;所述主反射鏡設(shè)置在圓環(huán)形支架的內(nèi)圓面上。本實(shí)用新型還包括跟蹤系統(tǒng),所述跟蹤系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)、與步進(jìn)電機(jī)相連的齒輪、以及與齒輪相嚙合的齒圈構(gòu)成,所述齒圈安裝在圓環(huán)形支架的內(nèi)圓面上。所述接收器的上方設(shè)置菲涅爾線聚焦反射鏡構(gòu)成次反射鏡,且次反射鏡的齒紋面為鍍膜層,且齒紋面為反射面。所述安裝座的上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸,旋轉(zhuǎn)軸上套裝有旋轉(zhuǎn)套筒,接收器沿旋轉(zhuǎn)軸的軸線貫穿設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上;所述次反射鏡通過(guò)次支架連接在旋轉(zhuǎn)套筒上。所述次支架主要由V形支架構(gòu)成,且V形支架的下端連接在在旋轉(zhuǎn)套筒上;所述次反射鏡安裝在V形支架的上端。所述主反射鏡和次反射鏡的材質(zhì)為透明聚甲基丙烯酸甲酯或者玻璃,但不局限于此,也可根據(jù)實(shí)際需要另行選擇。所述接收器為CSP真空金屬直通管,采用CSP真空金屬直通管作為接收器,一方面能夠達(dá)到有效集熱保溫,另一方面便于集熱器之間的串接,組成有效陣列,提供工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用。綜上所述,本實(shí)用新型的有益效果是(1)采用菲涅爾反射鏡線聚焦集熱方式,可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能中高溫集熱,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輕巧,成本比曲面線聚焦更低;(2)主反射鏡用光面面向太陽(yáng)光,有效克服了用齒紋面面向太陽(yáng)光導(dǎo)致的積塵問題,提高了系統(tǒng)集熱效率,降低了維護(hù)成本;(3)采用菲涅爾二次反射結(jié)構(gòu),有效提高太陽(yáng)光的收集效率,同時(shí)保持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的輕巧型,性價(jià)比較高;(4)采用CSP真空金屬直通管作為接收器,一方面能夠達(dá)到有效集熱保溫,另一方面便于集熱器之間的串接,組成有效陣列,提供工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用;(5)采用圓環(huán)型支架結(jié)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)跟蹤結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合,利于杠桿原理,使得跟蹤系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力消耗減少,同時(shí)便于用一套跟蹤裝置驅(qū)動(dòng)多套集熱裝置所組成的陣列, 不僅節(jié)能而且節(jié)約成本。
圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱1 一安裝座;2—接收器;3—跟蹤系統(tǒng);4一主反射鏡;5—旋轉(zhuǎn)軸;6—旋轉(zhuǎn)套筒;7—圓環(huán)形支架;8—橫向支架;9一次反射鏡;10 — V形支架 O具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖,對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明,但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例如圖1所示,本實(shí)用新型主要由安裝座1、以及設(shè)置在安裝座1上部的接收器2構(gòu)成,所述接收器2的下方設(shè)置有菲涅爾線聚焦反射鏡構(gòu)成主反射鏡4,該主反射鏡4的齒紋面為鍍膜層,其另一面為向陽(yáng)面,主反射鏡4的材質(zhì)可以是透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 或者玻璃等,聚光比在5(Γ100之間;本實(shí)用新型采用的此種結(jié)構(gòu),由于主反射鏡4用光面面向太陽(yáng)光,有效克服了用齒紋面面向太陽(yáng)光導(dǎo)致的積塵問題,提高了系統(tǒng)集熱效率,降低了維護(hù)成本。所述主反射鏡4主要由至少兩個(gè)菲涅爾線聚焦反射鏡拼裝而成,且所有菲涅爾線聚焦反射鏡均位于同一平面內(nèi),采用此拼裝的結(jié)構(gòu),即可達(dá)到傳統(tǒng)采用一塊整板的集熱效果,又便于整個(gè)集熱裝置的運(yùn)輸、安裝以及維護(hù),降低了運(yùn)輸成本、安裝成本以及維護(hù)成本; 且由于整塊板的模具費(fèi)用都很高,生產(chǎn)成本也很高,采用拼裝的方式可以大大降低制造成本。所述安裝座1的上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸5,旋轉(zhuǎn)軸5上套裝有旋轉(zhuǎn)套筒6,接收器2沿旋轉(zhuǎn)軸5的軸線貫穿設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸5上;所述主反射鏡4通過(guò)主支架連接在旋轉(zhuǎn)套筒6上, 由于采用了此種結(jié)構(gòu),使得主支架即可將主反射鏡4固定支撐在安裝座1上,又能以接收器 2安裝中心線為軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步的,上述主支架采用開口向上的圓環(huán)形支架7構(gòu)成,且該圓環(huán)形支架7兩端通過(guò)橫向支架8連接在旋轉(zhuǎn)套筒6上;所述主反射鏡4設(shè)置在圓環(huán)形支架7的內(nèi)圓面上;圓環(huán)形支架7與帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的跟蹤系統(tǒng)3相連,該跟蹤系統(tǒng)3主要由步進(jìn)電機(jī)、與步進(jìn)電機(jī)相連的齒輪、以及與齒輪相嚙合的齒圈構(gòu)成,所述齒圈安裝在圓環(huán)形支架7的內(nèi)圓面上;由于采用了此種結(jié)構(gòu),使得主支架與跟蹤系統(tǒng)3形成有機(jī)結(jié)合,利于杠桿原理,使得跟蹤系統(tǒng)3 的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力消耗減少,同時(shí)便于用一套跟蹤裝置驅(qū)動(dòng)多套集熱裝置所組成的陣列,不僅節(jié)能而且節(jié)約成本。所述接收器2的上方設(shè)置菲涅爾線聚焦反射鏡構(gòu)成次反射鏡9,該次反射鏡9的齒紋面為鍍膜層,且齒紋面為反射面,次反射鏡9位置與主反射鏡4平行,次反射鏡9的材質(zhì)也可以是透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者玻璃等,聚光比在5 10之間;次反射鏡9起到二次反射的作用,有效提高太陽(yáng)光的收集效率,同時(shí)保持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的輕巧型,性價(jià)比較高。上述次反射鏡9通過(guò)次支架固定在安裝座1上,該次支架采用V形支架10構(gòu)成, 且V形支架10的下端連接在在旋轉(zhuǎn)套筒6上,所述次反射鏡9安裝在V形支架10的上端; 由于采用了此種結(jié)構(gòu),次支架即可將次反射鏡6固定支撐在安裝座1上,又能隨主支架一起以接收器2安裝中心線為軸線轉(zhuǎn)動(dòng),從而不僅能進(jìn)一步減少驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的消耗,又能增強(qiáng)主反射鏡4和次反射鏡9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的同步性。所述接收器2為CSP真空金屬直通管,采用CSP真空金屬直通管作為接收器2,一方面能夠達(dá)到有效集熱保溫,另一方面便于集熱器之間的串接,組成有效陣列,提供工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用。上述跟蹤系統(tǒng)3采用單軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng),控制方式為預(yù)設(shè)程序控制,即按照太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律計(jì)算反射鏡的位置和角度,通過(guò)與步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制鏡軸
5的運(yùn)動(dòng),達(dá)到跟蹤效果;跟蹤系統(tǒng)3通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主支架和次支架轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)主反射鏡4和次反射鏡9轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤,跟蹤系統(tǒng)3的跟蹤角度為東西向各 60 "C。本實(shí)用新型沿著南北方向延伸布置,接收器2位于主反射鏡4與次反射鏡6之間, 安裝座1支撐主支架、次支架和接收器2并安裝在地面,在東西方向?qū)﹃?yáng)光進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié); 主反射鏡4通過(guò)高倍線聚焦將太陽(yáng)能匯集于接收器2,次反射鏡6將部分主反射鏡4散射光二次聚焦于接收器2 ;若干接收器2進(jìn)行串接,與用戶端組成熱流體回路,集熱介質(zhì)可以是水或者耐高溫礦物油等。如上所述,便可較好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,主要由安裝座(1)、以及設(shè)置在安裝座(1)上端的接收器(2)構(gòu)成,其特征在于,所述接收器(2)的下方設(shè)置有菲涅爾線聚焦反射鏡構(gòu)成主反射鏡(4),且該主反射鏡(4)的齒紋面為鍍膜層,其另一面為向陽(yáng)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,其特征在于,所述主反射鏡 (4)主要由至少兩個(gè)菲涅爾線聚焦反射鏡拼裝而成,且所有菲涅爾線聚焦反射鏡均位于同一平面內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,其特征在于,所述安裝座(1) 的上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸(5 ),旋轉(zhuǎn)軸(5 )上套裝有旋轉(zhuǎn)套筒(6 ),接收器(2 )沿旋轉(zhuǎn)軸(5 )的軸線貫穿設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸(5 )上;所述主反射鏡(4 )通過(guò)主支架連接在旋轉(zhuǎn)套筒(6 )上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,其特征在于,所述主支架主要由開口向上的圓環(huán)形支架(7)構(gòu)成,且該圓環(huán)形支架(7)兩端通過(guò)橫向支架(8)連接在旋轉(zhuǎn)套筒(6)上;所述主反射鏡(4)設(shè)置在圓環(huán)形支架(7)的內(nèi)圓面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,其特征在于,還包括跟蹤系統(tǒng)(3),所述跟蹤系統(tǒng)(3)主要由步進(jìn)電機(jī)、與步進(jìn)電機(jī)相連的齒輪、以及與齒輪相嚙合的齒圈構(gòu)成,所述齒圈安裝在圓環(huán)形支架(7)的內(nèi)圓面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,其特征在于,所述接收器(2)的上方設(shè)置菲涅爾線聚焦反射鏡構(gòu)成次反射鏡(9),且次反射鏡(9)的齒紋面為鍍膜層,且齒紋面為反射面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,其特征在于,所述安裝座(1) 的上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸(5 ),旋轉(zhuǎn)軸(5 )上套裝有旋轉(zhuǎn)套筒(6 ),接收器(2 )沿旋轉(zhuǎn)軸(5 )的軸線貫穿設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸(5)上;所述次反射鏡(9)通過(guò)次支架連接在旋轉(zhuǎn)套筒(6)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,其特征在于,所述次支架主要由V形支架(10 )構(gòu)成,且V形支架(10 )的下端連接在在旋轉(zhuǎn)套筒(6 )上;所述次反射鏡 (9)安裝在V形支架(10)的上端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,其特征在于,所述主反射鏡 (4)和次反射鏡(6)的材質(zhì)為透明聚甲基丙烯酸甲酯或者玻璃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,其特征在于,所述接收器 (2)為CSP真空金屬直通管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種菲涅爾中高溫太陽(yáng)能集熱裝置,主要由安裝座(1)、以及設(shè)置在安裝座(1)上端的接收器(2)構(gòu)成,所述接收器(2)的下方設(shè)置有菲涅爾線聚焦反射鏡構(gòu)成主反射鏡(4),且該主反射鏡(4)的齒紋面為鍍膜層,其另一面為向陽(yáng)面。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能中高溫集熱,提高了系統(tǒng)集熱效率,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輕巧,降低了制造成本和維護(hù)成本。
文檔編號(hào)F24J2/38GK201945061SQ20112007920
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者屈萬(wàn)澤, 張仲秋, 胡江怡 申請(qǐng)人:成都安銳達(dá)科技有限責(zé)任公司