一种免跟踪太阳能复合抛物面聚光器制造技术

本实用新型专利技术提供一种免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，包括复合抛物面聚光反射镜支架、抛物面反射镜面支架、平面反射镜面支架、抛物面反射镜面、平面反射镜面、集热器、蓄热箱、热导流管、回流管、水平支撑架；复合抛物面反射镜面由抛物线聚光曲线复合而生成：依据免跟踪要求不同，在抛物线曲线坐标图上分别选取不同的与其全反射临界角相对应的二个截点，并截取，再以焦点F为定点，将位于1象区的半个抛物线段按顺时针方向旋转至其焦线与Y轴的夾角等于47°；由此生成的一种免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，在全固定条件下最大有效采聚光比可达4倍，若每年调节一次，最大有效采聚光比可达8倍、若每月调节一次，最大有效采聚光比可达20倍。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能应用领域，具体来说，涉及一种无光象免跟踪太阳能复合抛物面聚光器。
技术介绍
太阳能是地球上最丰富的可再生能源，太阳能因密度低，且受太阳高度角，方位角，气象等影响，利用率很低，为了提高太阳能可利用率，人们应用太阳能聚光器提高太阳能辐射密度。聚光器主要有折射、反射、混合等类型，聚光形式主要有点聚焦和线聚焦，纵观国内外研究开发的太阳能聚光器都存在共同的不足，均要求聚光器具有一套精确的自动跟踪系统、聚光面、跟踪支架和传动机械，才能保证以上跟踪和聚光有效。因此，全自动跟踪太阳能聚光器制造成本高，运行成本大大高于常规能源，从而阻碍其商业化发展。为此，为了克服自动跟踪太阳能聚光器的上述不足，有人提出了免跟踪太阳能聚光器，如CPC聚光器、复合抛物线柱面镜等反射型聚光器。然而，通过采用这样的聚光器，尽管会简化聚光器的结构，降低聚光的精度要求和制造成本，但是由于此类聚光器在免跟踪条件下聚光比低，可利用性差，聚光效果差，由此导致其商业化发展非常缓慢。对免跟踪太阳能聚光器而言，如何提高太阳能的利用率，提高其聚光比，降低聚光器制造精度要求，简化结构，降低应用成本，提高可应用性，是其商业化进程中极需解决的问题。
技术实现思路
针对现有免跟踪太阳能聚光器的上述问题，本技术目的在于提供一种聚光比高，热利用效果好，结构简单，应用成本低的免跟踪太阳能聚光器，即一种免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，本技术的技术解决方案是，所述一种免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，包括复合抛物面聚光反射镜支架、抛物面反射镜面支架、平面反射镜面支架、抛物面反射镜面、平面反射镜面、集热器、蓄热箱、热导流管、回流管、水平支撑架，集热器、蓄热箱均设有进、出接口，反射镜面为反光材料，集热器为平板式、或真空玻璃集热管列阵式、或翅翼式，集热器两平面皆为吸热面，复合抛物面聚光反射镜面支架、包含抛物面反射镜面支架、与平面反射镜面支架、且互为一体，其特征在于:抛物面反射镜面，平面反射镜面，由抛物线聚光曲线复合而生成，平面反射镜面朝上固定在平面反射镜面支架上，集热器安装在两半个抛物面反射镜面的复合聚焦面上，并贴近平面反射镜面竖向固定在平面反射镜面支架上，两个抛物面反光镜面相向分设在集热器的两面，并与平面反射镜面两边沿相接，固定在抛物面反射镜面支架上，集热器的出口通过热导流管与蓄热箱的进口连接，蓄热箱的出口通过回流管与集热器的进口连接，复合抛物面聚光反射镜面支架依据安装该聚光器当地的地理玮度，整体调节其最低入射角后固定在水平支撑架上，并通过水平支撑架固定在承载面上。所述的抛物面聚光反射镜面，平面反射镜面，由抛物线聚光曲线复合而生成，其生成方法是:依据应用要求选择抛物线焦距F，根据Y = X2/4F抛物线方程，作以焦距为F的抛物线曲线坐标图，在抛物线曲线坐标图上，依据免跟踪太阳能复合抛物面聚光器是完全固定式还是定时可调节免跟踪要求不同，分别选取不同的与其全反射临界角相对应的二个截点C、D点，并截取，以焦点F为定点，将截取的位于I象区的COF半个抛物线段按顺时針方向旋转至其焦距OF与Y轴的夾角等于其全反射临界角，连接焦点F与00直线上任意一点E，生成的COOD复合抛物线聚光曲线段，与直线FE，沿其所在平面的垂直方向平行移动任意长，并按需要截取，截取段即为本技术一种免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，其中，截取的端截面为该聚光器的端面，二抛物线段平移形成的抛物面为该聚光器的抛物面聚光反射面，直线段平移生成的平面为该复合聚光器的平面反射面，FE直线段平行移动生成的平面为该复合聚光器的复合集热面。所述复合聚焦面为复合生成的两半个抛物线曲线段，形成两亇聚焦线，连接焦点与该两焦线顶点连线上任意点的直线，均可视为两半个抛物线段的复合聚焦线，以此生成的聚焦面即为该复合抛物面聚光器的复合聚焦面，其中以垂直面最小，最大有效聚光比最大，将集热器安装在该复合聚焦面上，凡照射到该复合抛物面聚光器反光镜面上的光线，都能反射到该集热器两边的吸热面上。所述的依据应用要求选择抛物线焦距F，是依据安装场所要求:如是平面，坡面，还是垂直面；安装方位要求:南北向还是东西向；应用形式的要求:是民用与建筑结合，还是大面积商业化连片应用等各种各样的应用条件。选择不同的抛物线焦距，以生成适用各种应用条件的复合抛物面聚光器。所述一种免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，其特征在于:上述完全固定式免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，是在抛物线曲线坐标图上，分别选取与全反射临界角为47度相对应的二截点处截取，其生成的该固定式免跟踪太阳能复合抛物面聚光器最大聚光比可达4倍。所述可调节免跟踪太阳能复合聚光器，是依据定时调节时间周期不同，选取不同的与其全反射临界角相对应的二截点处截取，对复合抛物面聚光器而言，调节时间周期越短，选取的二截点处对应的全反射临界角越小，最大有效聚光比越大，例如，每年在春分、秋分各调节一次，可选取与26度全反射临界角相对应的截点处截取，其生成的免跟踪太阳能复合抛物面聚光器全反射临界角为26度，最大有效聚光比可达8倍。若每月定时调节一次，选取与全反射临界角为11度相对应截点处截取，其全反射临界角为11度，最大有效聚光比可达20倍所述全反射临界角即为截点处外切线与Y軸的夹角，从该截点处截取生成的复合抛物面聚光镜面上每个点，全年都能接受到太阳日照光线，并被全反射，上述完全固定式免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，是在抛物线曲线坐标图上，分别选取与全反射临界角为47度相对应的二截点处截取，二截点处X/0F值为1.9，因X轴与Y轴(光轴)垂直，X值可作为截取的抛物线曲线段的最大有效采光开口值，X/0F = 1.9可视为截取的半个抛物线曲线的最大有效聚光比，因此，从全反射临界角为47度相对应的二截点处截取，生成的固定式免跟踪太阳能复合抛物面最大聚光比可达3.8倍，在全固定式免跟踪条件下，该截点处全反射临界角具有唯一性，凡最大有效聚光比大于3.8倍的截点，其截点处的全反射临界角均小于47度；反之全反射临界角大于47度的截点，其最大有效聚光比均小于3.8倍，唯有从该截点处截取的抛物线段生成的免跟踪太阳能复合抛物面，才能保证全年变化47度范围内的太阳日照光线，都能入射到其复合聚光镜面上被全反射，并取得最大3.8倍的有效聚光效果。本技术效果:1、生成方法简单。依据应用要求不同，选定抛物线曲线的焦距和聚光比很容易生成适应各种应用要求并具有较佳聚光效果的免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，且可贴近地平面，坡面、垂直面安装，无需支撑支架，因此结构简单，应用成本低。2、如图5、6、7、8所示，槽式抛物线曲线分布在Y轴两边，在免跟踪的情况下，只有当光线平行光轴射入的瞬间，光线经两边抛物线会聚后从光轴两边反射至焦点F。当光线斜向射入，偏离光轴射入的象区，光线经会聚后，反射至焦点F上方光轴的延长线上为无效聚光。光线入射角每偏离10°，反射光线会聚点向上移动一倍焦距的距离，应用效果很差；本技术完全克服了以上弊端，当光线斜向射入，射向1、2象区的入射光线，经汇聚后都能反射至集热器两边的吸热面上，入射光线全部被有效利用，热利用效果最好，因此，同等条件下聚光比是槽式柱面镜二倍，光能利用率高。3、本技术生成的免跟踪太阳能复合聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免跟踪太阳能复合抛物面聚光器，包括复合抛物面聚光反射镜支架、抛物面反射镜面支架、平面反射镜面支架、抛物面反射镜面、平面反射镜面、集热器、蓄热箱、热导流管、回流管、水平支撑架，集热器、蓄热箱均设有进、出接口，反射镜面为反光材料，集热器为平板式、或真空玻璃集热管列阵式、或翅翼式，集热器两面皆为吸热面，复合抛物面聚光反射镜面支架、包含抛物面反射镜面支架、与平面反射镜面支架、且互为一体，其特征在于：抛物面反射镜面、平面反射镜面，由抛物线聚光曲线复合而生成，平面反射镜面朝上固定在平面反射镜面支架上，集热器安装在两半个抛物面反射镜面的复合聚焦面上，并贴近平面反射镜面竖向固定在平面反射镜面支架上，两个抛物面反光镜面相向分设在集热器的两面，并与平面反射镜面两边沿相接，固定在抛物面反射镜面支架上，集热器的出口通过热导流管与蓄热箱的进口连接，蓄热箱的出口通过回流管与集热器的进口连接，复合抛物面聚光反射镜面支架依据该聚光器安装当地的地理讳度，整体调节其最低入射角后固定在水平支撑架上，并通过水平支撑架固定在承载面上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵石林，钱笑语，
申请(专利权)人：赵石林，
类型：新型
国别省市：江苏;32