【技术实现步骤摘要】
所属本专利技术为光导聚能平面太阳能聚光器，属于太阳能聚光。具体地说，是利用菲涅尔透镜对入射光线的折射聚焦，并伴随角度选择性透过膜的使用使得入射光线只能进入聚光器，而不能从聚光器内部射出，并且折射入装置内部的光线最终会反射到真空集热管上，实现了对太阳光的高效利用。
技术介绍
1、太阳能取之不尽，用之不竭。作为一种可再生清洁能源，在各个领域都得到了广泛开发利用。与其他可再生能源相比，太阳能具有光能与热能并存、无利用上下游差别、无需机械传动单元即可转化应用等特点。实现太阳能利用技术高效规模化应用的关键在于如何在有效太阳辐照度范围内提高转化效率和功能品位并降低投资成本。为了提高太阳能的光热转化效率，太阳能光热转换装置被提出并得到了广泛的应用。所应用的太阳能光热转换装置当中，包括了聚光型和非聚光型，以复合多曲面聚光器应用最为广泛，该聚光器具有接收半角大、可接收直射光和部分散射光、对跟踪精度要求低等特点。不过由于复合多曲面聚光器的结构特点，使得整个聚光集热装置的体积略大且较重，若要实现大规模的聚光集热需要占据大量的安装面积。多曲面聚光器的聚光效率强烈依赖于光线入射角，只能在有限的接收半角范围内实现高效聚光，随着太阳光入射角的不断变化，需要安装追踪结构对太阳实时跟踪，这又会增加聚光器的投资成本，且安装主动追踪装置的聚光器需要定时检查，维护费用也较高，不利于聚光器的广泛推广应用。鉴于此背景，本专利技术提出了光导聚能平面太阳能聚光器。聚光器整体呈对称结构，在不同的太阳高度角，两个聚光单元会先后占据主导作用聚光，在装置的顶部倾斜安装菲涅尔透镜，菲涅
2、这种光导聚能平面太阳能聚光器在起到集热作用的同时相比复合多曲面聚光器减小了聚光器的体积，拥有更大的接收半角，并且克服了多曲面聚光器需要安装主动追踪装置才能高效聚光集热的特点，拥有对称结构聚光器在太阳处于不同高度角时两个聚光单元分别占据主导位置工作，在长时间内都能保持较高的聚光集热效率。
技术实现思路
1、太阳能集光热于一身，如何提高太阳能聚光集热效率一直是研究热点。应用多曲面聚光器可以在一定条件下对太阳光高效的聚焦集热，但是多曲面聚光器的接收半角有限，在入射光角度偏离接收半角时聚光效率大大降低。为此还需要为多曲面聚光器安装主动追踪装置才能够实现太阳能的高效利用。除此之外，多曲面聚光器因其特殊的结构而导致装置体积、重量较大，不利于广泛大规模的使用。为了实现无需主动追踪也可以高效利用太阳能集热，本专利技术提出了光导聚能平面太阳能聚光器，具有简单的结构，依靠菲涅尔透镜的聚焦作用和角度选择性透过膜的选择性透射与反射作用，从而能够使大部分光线只能进入聚光器，而不能从聚光器内部射出，进入聚光器内部的光线最终会反射聚焦到真空集热管上，实现光热的高效转化。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：采用坚固的底板(3)构成聚光器的整体结构，聚光器整体是对称的，可以分为两个聚光单元。对每一个聚光单元来说，表面倾斜安装有菲涅尔透镜(1)，菲涅尔透镜(1)对入射光有折射和聚焦的作用，光线入射后会改变一定的角度；菲涅尔透镜(1)的内表面上紧贴有角度选择性透过膜(2)，角度选择性透过膜(2)会根据入射光线的角度而决定该光线是发生反射还是透射，一般来说，在较大范围的入射角度内，入射光都可以大部分透过该膜，当入射角度超过一定值时，入射光会被角度选择性透过膜(2)反射。经过菲涅尔透镜(1)组件折射的光线若满足膜的透过条件，则会进入到聚光器内部并打到反射镜(4)上，经过反射镜反射之后或直接射到真空集热管(5)上，又或再次打到角度选择性透过膜(2)上，此时的光线不满足膜的透过条件，则会发生反射，再射到真空集热管(5)上。该技术方案由于包括了两个相同的聚光单元，在太阳运行到不同高度角时两个聚光单元分别占据主要作用聚光集热，因此该方案不需要安装主动追踪装置，并且装置结构简单，更易推广使用。
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1.光导聚能平面太阳能聚光器，其特征是：整体由两个完全相同的聚光单元对称组合而成，每一个单独的聚光单元包含了菲涅尔透镜(1)用以聚焦入射光线，菲涅尔透镜(1)的内表面紧贴有一块角度选择性透过薄膜(2)，聚光单元底部为底板(3)，用以固定和支撑整个结构，底板(3)的内表面安装有一块平面反射镜(4)，使得通过选择性透过膜折射到反射镜(4)的光线再次反射，最终使光线聚焦到真空集热管(5)上。
2.根据权利要求1所述的光导聚能平面太阳能聚光器，其特征是：在菲涅尔透镜(1)的内表面上紧贴有一块透明的角度选择性透过膜(2)，角度选择性透过膜(2)具有选择特定角度入射光的特性，一般情况下，在光线入射角度低于某个值时，光线打到膜上大部分会发生透射；当光线入射角度大于这个特定值时，光线打到膜上大部分会发生反射，得益于角度选择性透过膜(2)的使用，可以保证大部分使用工况下从装置外部入射的光线能够大部分透过膜进入装置内部，而经过装置内部反射镜(4)反射回来的光线会被大部分再次反射从而聚焦到真空集热管(5)上，实现了无需对太阳进行主动追踪就能高效的聚光加热。
【技术特征摘要】
1.光导聚能平面太阳能聚光器，其特征是：整体由两个完全相同的聚光单元对称组合而成，每一个单独的聚光单元包含了菲涅尔透镜(1)用以聚焦入射光线，菲涅尔透镜(1)的内表面紧贴有一块角度选择性透过薄膜(2)，聚光单元底部为底板(3)，用以固定和支撑整个结构，底板(3)的内表面安装有一块平面反射镜(4)，使得通过选择性透过膜折射到反射镜(4)的光线再次反射，最终使光线聚焦到真空集热管(5)上。
2.根据权利要求1所述的光导聚能平面太阳能聚光器，其特征是：在菲涅尔透镜(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳志伟，马兴龙，梁深，郑宏飞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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