本发明专利技术公开了一种光伏光热模块分离式小型菲涅尔聚光集热器，包括聚光集热单元体(A)、太阳光线跟踪装置(B)、框架结构(C)、流体工质总进口管(6)和流体工质总出口管(7)，所述的集热器由6～12个聚光集热单元体(A)等间距并联组成，集热管(2)的轴线置于线性菲涅尔透镜(1)的焦线处，光伏电池板(3)置于集热管(2)下方，通过梯形端部(5)连接；太阳光线跟踪装置(B)中的减速电机(8)置于工质总进口管(6)与轴承座(11)之间，固定于金属底板(12)上，锥齿轮(9)安装于梯形端部，传动连杆(10)与聚光集热单元体(A)的梯形端部(5)相连；框架结构(C)中隔热层(14)置于聚光集热单元体(A)与轴承座(11)之间。本发明专利技术整体结构简单，高度较小，可广泛应用于建筑或厂房屋顶等场合，同时提供电能和高品位热能。位热能。位热能。
【技术实现步骤摘要】
一种光伏光热模块分离式小型菲涅尔聚光集热器
[0001]本专利技术涉及太阳能综合利用
，具体而言，涉及一种太阳能聚光分频光伏光热一体化利用技术，采用的光伏/光热模块分离式布置的结构适用于解决光伏电池板因温度过高而导致的光电转换效率下降的问题。
技术介绍
[0002]太阳能是最丰富、分布最广泛的一种可再生能源，其开发利用前景广阔，尤其近些年太阳能利用技术更获得了巨大的发展。太阳能聚光集热器即为一种通过聚光元件的折射或反射作用聚集太阳光线使其辐照强度提高数倍或更高以获得中高温热能的设备。近年来，为获得更高的太阳能综合利用率及开拓更为广阔的应用市场，本领域技术人员已逐步进行可与普通建筑相结合的小型光伏光热一体化聚光集热器的探究。但太阳能光伏光热一体化聚光集热器结构复杂、太阳能综合利用效率低、不易与普通建筑有效结合等问题仍是目前本领域亟待解决的一些技术问题。申请号为CN201810966767.8和CN201710655928.7的两个中国专利技术专利分别公开了一种与复合抛物面聚光装置(CPC)相结合的菲涅尔式太阳能集热器，但其无法满足普通建筑电能与高品位热能同时使用的需求；申请号为CN201911307584.6、CN201810907764.7、CN201810308002.5、CN201610120700.3及CN201510590542.3等中国专利技术专利公开了多种太阳能光伏光热一体化联用装置，但其结构多较为庞大或复杂以致难以与普通建筑有效结合，或多以太阳能光伏电池板背部铺设冷却流道的形式收集光电转换余热以达到光热利用的目的，尽管此种方式对降低太阳能光伏电池板的工作温度较有效果，但该类系统光伏组件与冷却介质仍相互热耦合，其工作效率受介质温度的显著影响，且长时间全光谱太阳光线的照射仍会对太阳能光伏电池板造成较大损伤。总体而言，结构简单、高度较小，且易与普通建筑有效结合的太阳能光伏光热一体化系统鲜有报道。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的即是提供一种菲涅尔式光伏光热一体化聚光集热器，通过其光伏光热模块分离布置的简单结构及可对太阳光线实现自动跟踪式聚光的运行方式，有效地解决太阳能聚光集热器结构复杂、太阳能综合利用效率低、光伏电池板光电转换效率的高温减益以及不易与普通建筑有效结合等问题。
[0004]本专利技术通过如下技术方案以达到上述目的：
[0005]一种光伏/光热模块分离式小型菲涅尔聚光集热器，一种光伏光热模块分离式小型菲涅尔聚光集热器，包括聚光集热单元体A、太阳光线跟踪装置B、框架结构C、流体工质总进口管6和流体工质总出口管7，其特征在于：所述的集热器由6～12个聚光集热单元体A等间距并联组成，聚光集热单元体A包括线性菲涅尔透镜1、集热管2、光伏电池板3、集热分频工质4及梯形端部5，其中，集热管2的轴线置于线性菲涅尔透镜1的焦线处，光伏电池板3置于集热管2的正下方，通过两端的梯形端部5将该三部分连接，集热管2内充有集热分频工质
4，梯形端部5开孔以使集热管2的两端穿过，集热管2的进出口分别与流体工质总进口管6、流体工质总出口管7相连以实现流体工质的循环换热；太阳光线跟踪装置B由减速电机8、锥齿轮9、传动连杆10及轴承座11组成，其中，所述减速电机8置于工质总进口管6与轴承座11之间，并通过螺栓固定于金属底板12上，锥齿轮9安装于正中聚光集热单元体的梯形端部，传动连杆10通过与聚光集热单元体A的梯形端部5相连以同步减速电机8驱动锥齿轮9输入的扭矩与运动；框架结构C包括金属底板12、四周侧板13、隔热层14及玻璃盖板15，其中，隔热层14置于聚光集热单元体A与轴承座11之间，轴承座11通过螺栓固定于金属底板12上，玻璃盖板15置于所述集热器的最上侧。
[0006]所述聚光集热单元体(A)的线性菲涅尔透镜1宽度范围为60～150mm，此值若过小则聚光比将达不到使用要求，难以获得中高温热能，若过大则会导致集热器整体高度较大，从而满足不了与普通建筑有效结合的设计目标，长度范围为400～1200mm，优选光学效率不低于92％的高透光性能PMMA材质透镜；集热管2内径范围为8～12mm，此值若过小易造成较大的流动阻力，若过大则会导致聚光比过小，从而达不到获得中高温热能的设计目标，壁厚范围为1～2mm，外径范围为16～20mm，长度范围为400～1200mm，采用双层真空玻璃管；光伏电池板3宽度范围为10～80mm，长度范围为400～1200mm，采用单晶硅电池；集热分频工质4采用具有分频吸收特性及高效传热特性的纳米流体，更优选体积分数为0.1％的15nm水基SiO2纳米流体梯；形端部5用于连接线性菲涅尔透镜1、集热管2与光伏电池板3，其上边与线性菲涅尔透镜1等宽为l1，下边与光伏电池板3等宽为l2，呈等腰梯形状，采用厚度范围为2～5mm的铝板，其靠近下边的位置开孔以使集热管2穿过，孔中心距离梯形端部5的上边为h1，距离梯形端部5的下边为h2，其几何关系满足l1/h1＝l2/h2，同时，梯形端部5靠近上边的位置也需开孔以安装传动连杆10，孔中心距离梯形端部5的上边为5～10mm。
[0007]所述聚光集热单元体A的两侧不设挡板，通过两端的梯形端部5依次安装于轴承座11上，两两等距间隔60～150mm。
[0008]所述太阳光线跟踪装置B的减速电机8、锥齿轮9与轴承座11均安装于聚光集热单元体A的外部，并以隔热层14将其与聚光集热单元体A隔离，防止其受聚集高温的不良影响；所述减速电机8采用高精度大减速比步进电机套装，锥齿轮9采用高精度低速传动齿轮，传动连杆10通过螺栓型滚轮轴承连接各个聚光集热单元体A的梯形端部5，轴承座11采用高精度合金轴承座。所述的太阳光线跟踪装置B可使得太阳光线保持1
°
以内的入射角入射至线性菲涅尔透镜1上，以尽可能地减小入射光线的余弦损失。优选锥齿轮9采用45号钢材质的1模15齿配60齿的90度传动伞齿轮。
[0009]所述的框架结构C由金属底板12、四周侧板13、隔热层14及玻璃盖板15组成，金属底板12采用厚度范围为3～5mm的高强度铝板制成，四周侧板13采用厚度范围为0.5～2mm的轻质铝板制成，隔热层14采用厚度范围为5～10mm的保温棉材料制成。所述框架结构C的玻璃盖板15用于保护聚光元件及减少集热器热损失，为保持较高的光学效率，玻璃盖板15采用透光率不低于95％的超白玻璃制成。
[0010]所述的聚光集热单元体A采用光伏/光热模块分离布置的结构，太阳光线入射至光伏电池板3时已被集热分频工质4吸收绝大部分的红外光及部分可见光能量，可有效地解决光伏电池板3因温度过高而导致的光电转换效率下降的问题，其跟踪太阳光线时仅线性菲涅尔透镜1与光伏电池板3绕集热管2的轴线转动，而集热管2固定不动，整体结构较为简单，
高度较小，易实现与普通建筑的有效结合，可广泛应用于建筑或厂房屋顶等场合，同时提供电能和高品位热能。
[0011]有益效果：
[0012]本专利技术结构上采用光伏光热模块分离布置的形式，太阳光线入射至光伏电池板时已被集热分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光伏光热模块分离式小型菲涅尔聚光集热器，包括聚光集热单元体(A)、太阳光线跟踪装置(B)、框架结构(C)、流体工质总进口管(6)和流体工质总出口管(7)，其特征在于：所述的集热器由6～12个聚光集热单元体(A)等间距并联组成，聚光集热单元体(A)包括线性菲涅尔透镜(1)、集热管(2)、光伏电池板(3)、集热分频工质(4)及梯形端部(5)，其中，集热管(2)的轴线置于线性菲涅尔透镜(1)的焦线处，光伏电池板(3)置于集热管(2)的正下方，通过两端的梯形端部(5)将该三部分连接，集热管(2)内充有集热分频工质(4)，梯形端部(5)开孔以使集热管(2)的两端穿过，集热管(2)的进出口分别与流体工质总进口管(6)、流体工质总出口管(7)相连以实现流体工质的循环换热；太阳光线跟踪装置(B)由减速电机(8)、锥齿轮(9)、传动连杆(10)及轴承座(11)组成，其中，所述减速电机(8)置于工质总进口管(6)与轴承座(11)之间，并通过螺栓固定于金属底板(12)上，锥齿轮(9)安装于正中聚光集热单元体的梯形端部，传动连杆(10)与聚光集热单元体(A)的梯形端部(5)相连；框架结构(C)包括金属底板(12)、四周侧板(13)、隔热层(14)及玻璃盖板(15)，其中，隔热层(14)置于聚光集热单元体(A)与轴承座(11)之间，轴承座(11)通过螺栓固定于金属底板(12)上，玻璃盖板(15)置于所述集热器的最上侧。2.根据权利要求1所述的光伏光热模块分离式小型菲涅尔聚光集热器，其特征在于：所述聚光集热单元体(A)的线性菲涅尔透镜(1)宽度范围为60～150mm，长度范围为400～120...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨谋存，刘欢，周钰婕，支黎明，朱跃钊，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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