一种直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统技术方案

本发明专利技术公开一种直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统，包括高倍非成像聚光器、太阳能真空管，高倍非成像聚光器包括平板聚光面、弧形聚光面；平板聚光面为V字型结构，V字型结构的顶部两侧分别设置一个弧形聚光面；本发明专利技术所提供的高倍非成像太阳能聚光系统，既实现了高倍聚光用于生产高温热能，且无需高精度动态调整，显著提升了系统的户外运行适应性，还有效降低了系统热损失以及系统重心，具有良好的工程应用潜力。有良好的工程应用潜力。有良好的工程应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统


[0001]本专利技术属于太阳能利用
，特别涉及一种直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统。

技术介绍

[0002]随着全球经济的发展和人们对物质需求的增长，能源储备与环境污染已成为两大重要挑战，未来能源供给与节能减排是亟待解决的重大问题。加快发展和使用可再生能源是解决化石能源短缺的重要手段，不仅可以有效降低对化石能源的依赖性，还有助于保护环境。
[0003]太阳能作为一种用之不尽、取之不竭的可再生能源，合理高效地开发和利用太阳能资源，具有显著的经济效益。然而到达地面的太阳辐射能量密度较低，直接利用难以满足工业中的高温应用需求。采用几何聚光的方式不仅能有效实现太阳辐射能量密度的倍增，还可以显著扩展吸收体收集太阳辐射能的范围，进而拓展太阳能的应用领域。
[0004]跟踪型太阳能聚光系统具有聚光比较大、集热温度高等优点，例如常见有槽式聚光器、塔式聚光器、碟式聚光器以及线性菲涅尔聚光器等，但也存在跟踪要求高、建设成本大的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的问题，提升其工程应用的适应性和实用性，本专利技术基于几何光学中的非成像光学原理构建了一种直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统，该聚光系统高倍聚光、太阳直散辐射同步收集、能量收集过程更加稳定，并有效降低了其运行过程的热损失，且光热转换过程中吸收体处于静态运行状态，有利于降低集热工质泄漏的风险，具有潜在的工程应用前景。
[0006]本专利技术技术方案如下：一种直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统，包括高倍非成像太阳能聚光器1、太阳能真空管2，高倍非成像太阳能聚光器1包括平板聚光面1
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1、弧形聚光面1
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2；平板聚光面1
‑
1为V字型结构，V字型结构的顶部两侧分别设置一个弧形聚光面1
‑
2，太阳能真空管2设置在平板聚光面1
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1V字型结构的中心。
[0007]所述太阳能真空管2包括吸收内管2
‑
1、隔热外管2
‑
2。
[0008]所述直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统，还包括三角支架5，太阳能真空管2放置在三角支架5顶部。
[0009]所述直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统，还包括直流电机4、齿轮6、传动齿轮7、锯齿，直流电机4的输出端设置齿轮6，齿轮6与传动齿轮7啮合，传动齿轮7与高倍非成像太阳能聚光器1内部的锯齿啮合，锯齿设置在高倍非成像太阳能聚光器1的边缘；直流电机4带动齿轮6转动，齿轮6带动传动齿轮7转动，传动齿轮7带动锯齿转动，锯齿带动高倍非成像太阳能聚光器1转动，这样可以使得高倍非成像聚光器在所有白昼时间内都能
高效会聚太阳辐射，相对于常规的非成像聚光器可收集更多的太阳辐射能，有效提升了非成像太阳能聚光器工程应用性。
[0010]所述传动齿轮7中心是镂空的，太阳能真空管2穿过传动齿轮7中心，且太阳能真空管2与传动齿轮7之间存在间隙，传动齿轮7转动但是不带动太阳能真空管2转动。
[0011]本专利技术的有益效果是：1、实现了非成像聚光器高倍聚光常规的非成像聚光器多用于低倍聚光，限制了其在工业应用领域的发展。本专利技术拥有较大的采光口，实现了高倍聚光，拓展了非成像太阳能聚光器的工业应用范围，系统还可以转动，可以在整个白天都有效工作。
[0012]2、聚光器无需高精度动态调整常规的动态收集太阳能聚光系统需要昂贵的高精度追踪装置，不利于其经济效益。本专利技术的聚光器可在接受半角内高效会聚太阳辐射到达吸收体表面，实现了跟踪系统无需高精度动态调整，同时降低了跟踪系统的技术要求。即便聚光器产生了一些晃动，聚光器依然能高效聚光，显著提升了系统的户外运行适应性。
[0013]3、具有更多的吸收面参与光热转换常规的静态太阳能聚光器只有在可接受半角内实现聚光，对于绝大多数入射角下的吸收体只能实现少部分吸收面参与光热转换，而多数部分则处于闲置状态，吸收体工作时表面具有显著的温度梯度，不利于吸收体长期稳定运行；本专利技术高倍非成像太阳能聚光器光口可以追随太阳改变，实现吸收体在工作时所有的吸收面都参加光热转换，吸收体表面没有显著的温度梯度，有利于吸收体长期高效运行，且集热工质受热过程更加均匀。
[0014]4、吸收体静态工作更加有利于有用能输出本专利技术的高倍非成像太阳能聚光器围绕吸收体轴线旋转，即系统工作时只需高倍非成像太阳能聚光器运动，吸收体静态集热，这样有利于系统现场布置集热工质的输送通道。同时集热工质通道处于静态状态，这也有利于降低集热工质的局部流动损失以及减少流体的泄漏。
[0015]5、聚光面易于工业生产常规的太阳能聚光系统的聚光器与吸收体之间需要彼此相连，不利于其工业生产制造。本专利技术实现了高倍非成像太阳能聚光器与吸收体在空间上的分离，由于高倍非成像太阳能聚光器与吸收体之间存在间隙，高倍非成像太阳能聚光器面形加工无需昂贵的高精度生产设备，这更有利于工业化制造。
[0016]6、聚光系统易于安装维护由于本专利技术的高倍非成像太阳能聚光器与吸收体之间存在间隙，增加了允许安装误差，方便系统大规模建设，此外在系统维护更换部分聚光面时，也容易进行拆卸和二次安装。
[0017]7、消除了吸收体热应力对聚光面结构的影响常规的非成像太阳能系统聚光器与吸收体连接在一起，工作时受热的吸收体将产生热应力，这一热应力直接传递到温度较低的聚光器，容易导致聚光器面形变形或损坏，降低整个系统的光学性能；本专利技术高倍非成像太阳能聚光器与吸收体空间分离，阻断了吸收体的热应力向聚光器传递，有效消除了吸收体热应力对聚光面的影响。
[0018]8、有效消除了集成系统导热损失通常非成像太阳能系统的聚光器与吸收体彼此相连接，这样就导致受热的吸收体将热能直接传导到聚光器，导致系统的导热损失；本专利技术将聚光器与吸收体进行分离，且吸收体与聚光面之间还存在部分真空夹层，消除了这一导热损失。
附图说明
[0019]图1是实施例1聚光系统的结构示意图；图2是实施例1聚集来自采光口垂直入射光线的示意图；图3是实施例1聚集来自采光口倾斜入射光线的示意图；图4是实施例2聚光系统的结构示意图；图1中：1为高倍非成像聚光器，1
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1为平板聚光面，1
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2为弧形聚光面；2为太阳能真空管，2
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1为吸收内管，2
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2为隔热外管；3为入射的太阳光线；4为直流电机；5为三角支架；6为齿轮；7为传动齿轮。
实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
实施例
[0021]一种直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统，如图1、2、3所示，包括高倍非成像太阳能聚光器1、太阳能真空管2，聚光面1包括平板聚光面1
‑
1、弧形聚光面1
‑
2；平板聚光面1
‑
1为V字型结构，V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统，其特征在于，包括高倍非成像太阳能聚光器（1）、太阳能真空管（2），高倍非成像太阳能聚光系统（1）包括平板聚光面（1
‑
1）、弧形聚光面（1
‑
2），平板聚光面（1
‑
1）为V字型结构，V字型结构的顶部两侧分别设置一个弧形聚光面（1
‑
2），太阳能真空管（2）设置在平板聚光面（1
‑
1）V字型结构的中心。2.根据权利要求1所述直散辐射动态收集的高倍非成像太阳能聚光系统，其特征在于，所述太阳能真空管（2）包括吸收内管（2
‑
1）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟持，高腾，陈飞，桂青华，张恒，周宇锐，唐婷婷，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：