一种太阳能收集和转换装置，特别涉及一种自动控制定向反射太阳能收集和光热转换装置，由包括不少于一个的反射单元，需用个数集热单元以及控制电路组成，适应不同功率规模的应用要求，易于实施，能对热力参数进行控制，用于发电、蓄能抽水、蒸馏、海水淡化、供汽、供热、制冷、空调、烘烤、采暖、采光、暖房和太阳灶等多种用途。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能收集和光热转换装置。太阳能收集和光热转换的公开技术可分为两类。一类是曝晒真空集热管(CN2264341)，或在曲面反射器焦点处放置集热管(CN2261601)，实现光热转换，这类装置由于集热器分散在整个受光面上，功率的增大受到限制且热力参数也不便控制。目前大多用于获取热水和开水的设备上；另一类是用大型抛物面镜或用三维的菲涅尔反射镜场，相当于一个巨大的聚光镜，将太阳光聚向焦点或太阳塔上，或用塔式反射器将密集的能量反射回地面的集热器上，(CN1147296)，但由于这些结构的庞大和技术上的复杂，目前尚未见其推广应用。本专利权人在98120632.8(申请号)中提供了一种由定向反射镜和屏式集热器组成的收集与转换太阳能的技术方案，可适应不同规模的应用要求，本专利技术则是在同一构思上，同一主题的扩展与补充，使得其结构更轻便，应用范围更广，驱动功率更小，特别在中小规模系统的应用中，有更好的性能价格比。本专利技术的目的是提供一种对大小规模的系统均能适用的，便于工农业应用和民用的太阳能收集和转换装置。本专利技术是由一个或足够多个自动控制的反射单元，需用个数的集热单元组成，各反射单元互相独立，无基面、无等效焦点，以互相不遮档的原则放置，但其反射光被控始终对准其中一个集热单元上，所说反射单元由反射镜、框架、支架、驱动机构、反射光定向器和控制电路组成。反射镜可由若干小镜块比如用条形的平面或曲面镜块拼成，每块之间留有可通风的间隙，以减小整块镜面的风压，减少驱动力矩。每一镜块与镜框的连接分固定型和可旋转型，固定型的所有条形镜块可组成一个平面，也可分别在两个平面上，而旋转型的则是通过连杆机构使所有条块按需要以同一角度在各自框架的轴孔上旋转，这种条形镜块可旋转型适合于镜面转动空间受限制的场合使用，即把整个镜面的旋转变成各条形镜块本身的旋转，以达到相同的反射关系和效果。当反射镜单元与集热单元之间的距离较远时，应使用平面镜，而当反射镜与集热单元距离相对较近，且总采光面积较小，需提高阳光会集度时，条形镜面可使用园柱面型，而且各条镜之间与框架的夹角应不相等，即先在镜面中选取一个与镜框夹角为零的零点(一般可选镜面的转动中心为零点)，条型镜直线边与框架间的夹角，及园柱面弧线的外端点切线与镜框平面的倾角，应按其所在位置沿镜框方向与上述所选零点的距离除以镜面转动中心与集热单元透光窗之间的距离，取其值的反正切的一半来定，这样即可把平行的太阳光在各点以不同的反射角度反射到较小面积的集热单元上。在无强风的地方也可用整块平面镜或曲面镜，所说的支架应是具有垂直和水平转轴的万向支架，或其他具有两个互相垂直转轴的万向支架，使镜框在其上可实现万向转动。所说的驱动机构由直流电机、齿轮、螺杆、螺母等(或蜗轮、蜗杆)组成，使用齿轮、螺旋传动的驱动机构可增加驱动力臂，减小驱动功率，所说的反射光定向器由两组在垂直方向进行检测的光线方向传感器及其角度可调的支座组成，前者是一个斜口筒体，在其内壁沿圆周方向对称贴有四片光电传感片，其相对两片的法线所在平面与反射镜转轴相平行，安放在镜面中点的上方，靠近或位于镜面上的转动中心(两转轴的交点)与所选定的集热单元透光窗口中点的连线上。筒体的斜口和两传感片所在平面间夹角的顶点朝镜面方向，最佳夹角为0.533度，且其方向对准所选定的集热单元透光窗口，所说的支座是可万向转动并有锁紧功能的支座，安装在固定于地面的支架上，反射光定向器的外端口或其支座可连接瞄准器或镜头成像式的高精度光线方向传感器(或其他适用的光线方向传感器)，后者为园筒形结构，在焦平面上有对称于原点的四片光电传感片检测太阳光方向的偏移。其光轴与锥形园筒轴平行。瞄准器也为可装拆型，由反射光定向器筒壁或端口或其支座来定位，以保证相互间轴线的平行。具体结构分侧视带十字刻度线的望远镜式和在焦点处放点光源用镜头射出平行光线的投光式两种。这两种瞄准器分别适用于对远距离和近距离集热单元的瞄准。所说的控制电路由比较放大器和晶体管开关组成，由传感片与电阻组成桥路输入，由运放或比较器将输入电压与给定电压比较，用比较的输出电压控制晶体管开关对电机进行正转、反转、停转的控制。实现对反射光的定向闭环控制。所说的集热单元是由本体，集热屏，进出口联箱及相应的管和阀组成，本体为一保温箱体，内壁为耐温反光或吸光材料，外壁为保温材料，前壁或前下斜壁或底部开有透光窗口，反射来的密集太阳光通过透光窗口进入箱体内，对不同的使用条件和要求透光窗口有三种结构型式，第一种是气幕隔离保温结构，是在透光窗外紧贴外壁上的一个直径大于透光窗的园环气槽，是用半园型或U形弯扳围成的气槽，槽内放置一个以上的风机，风机的出口或进出口有一段导气槽，是被若干隔扳沿气流方向也即是圆周方向分隔成较小截面的多个气道，使流出的气流成为或接近层流状态，外圈圆周气槽的气流带动其圆内至圆心间的空气运动。在透光窗前形成一个旋转气流组成的气幕，减少或阻止透光窗内外之间空气的对流，达到保温的效果，这种结构适于阳光聚集度很高的情况下使用，第二种结构是采用单层或双层透明材料(如玻璃)的窗口保温结构，双层中间通冷却水，被加热的冷却水再通过热交换器把将送进炉内的给水预热，以提高光能的利用率，这种结构适于阳光较弱，气温较低的地区使用，第三种结构为栅隔或导光筒或结构，这种结构用反光栅格或导光管来减少箱内外空气的交换来达到保温的效果，也可采用敞开式结构，适于要降低成本的条件下使用，所说的集热屏安装于箱体内与透光窗口相对，吸收射来的密集反射光，其结构可由带鳍片的U型金属管套上双层玻璃真空套筒作保温，套筒由两片半园型的托架与U型管连接，并用高温纤维垫在托架与双层玻璃真空套筒端面间进行密封，U型管上端穿入箱体外的汽包内，分别位于汽包底部和上部，在穿管部位严密焊接，或者U型管一端接进口联箱，另一端接出口联箱再用管路和阀门与汽包或不经过汽包与其他集热单元及设备管路连接，使其满足系统参数要求，且便于清洗维护及残液排空。若干U型管交错排成两排构成集热屏，按用途确定其作为蒸发屏或过热器屏，表面涂覆黑色耐温层或适用的吸光材料。上述结构适于阳光较弱气温较低的地区使用，对于功率很大，阳光会集度很高的高温高压集热单元，双层玻璃套筒也会因透光损耗而过热，此时宜采用金属排管组成的集热屏，其排管下端穿入下联箱作进口联箱，上端穿入出口联箱，均在穿管处焊接，进出口联箱通过管路与汽包等部件或系统的管路相连。而工作压力很低的蒸馏炉则可采用平板箱式集热屏以降低成本，集热单元根据需要由多个并联或串联，使蒸发量和过热蒸汽温度满足系统或所选汽机的参数要求。集热单元透光窗口的最小尺寸对平面反射镜单元为反射镜最大边长+(0.0093+tga)×镜屏距对曲面镜单元为(0.0093+tga)×镜屏距镜屏距——反射镜至集热单元间的距离a-反射镜调整的角度误差。规模较大的太阳能收集和转换装置应由控制系统控制，所说的控制系统是指由计算机组成的反射单元的远方控制系统和对运行工况的热力参数进行控制的系统，在各反射单元的转轴上安装一个电位器，将其输出电压送至计算机系统来检测各镜面的转角位置，热力参数的控制则由计算机根据检测点传感器的信号来发出控制量，控制反射镜单元的转动，改变投向各集热单元的反射镜的数量，来调整各本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动控制定向反射太阳能收集和转换装置，其特征是由不少于一个的反射单元和需用个数的集热单元组成，所说的反射单元包括反射镜及其控制驱动机构和反射光定向器，反射镜由若干条形的平面镜或曲面镜拼成，或用单块镜面组成，条形镜之间留有通风间隙，镜块安装在镜框上，镜框安装在具有两个相互垂直转轴的万向支架上，分别由各自的控制电路、电机和减速传动机构所驱动沿转轴转动，在靠近镜面转动中心且在反射镜与集热器之间，靠近或位于镜面转动中心与集热单元透光窗口中心的连线上，安放１或２个反射光定向器，反射光定向器由筒体及其内的两组在相互垂直方向上检测反射光方向的传感器以及可进行万向转动调节和锁紧的支座所组成，并安装在与地面相对固定的支架上，反射光定向器的方向对准所设定的集热单元透光窗，所说的集热单元是密闭的方型，筒型或环型集热器箱体，固定于距反射单元适当的或其等于焦距的距离，且利于透光窗直接接收反射光的位置上。内壁为反光材料或吸光材料，外壁为保温材料，前壁或下斜壁或底部开有透光窗，窗口面积略大于反射单元射来的反射光的会聚面积，对于平面反射镜集热器透光窗的最小边长应大于反射镜最大边长加上系数０．００９３乘反射镜与集热器之间距离的积，再加上控制偏差产生的数值。对于聚焦良好的曲面镜，透光窗最小边长只需大于０．００９３乘反射镜与集热器的距离再加上控制偏差数值，透光窗外壁安装环形气槽，槽口朝环的圆心，槽内安放轴流风机，或者透光窗用耐温透明材料封隔或者直接对外敞开。集热器箱体内安放屏式集热排管或其他适用型式的集热管排，由上下联箱或联管联接，通过管路与箱体外的部件相连。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄元卓，
申请(专利权)人：黄元卓，
类型：发明
国别省市：66[中国|海南]
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