本发明专利技术提供一种太阳能空气集热装置，所述太阳能空气集热装置包括聚光镜面，吸热管和吸热管末端延长管，吸热管设置于聚光镜面的上方，吸热管末端设有延长管。本发明专利技术的效果是使用该装置可以在单轴跟踪的聚光系统中进行水平安装，其效果与获得最大吸光率而进行的双轴跟踪系统相当，由于土建和聚光支架简单，更经济实用，减少土建工程并节约大量结构钢材，整体高度降低同时降低风灾和雷击的可能性，更能体现与新能源系统匹配的低碳可持续发展理念。
【技术实现步骤摘要】
太阳能空气集热装置
本专利技术属于聚光集热加热空气太阳能热利用技术，特别是涉及一种聚光集热加热空气装置。
技术介绍
化石燃料储量有限，不可再生，在燃烧时会向环境中释放出大量的温室气体。清洁能源的利用越来越受关注。由于太阳能的普遍存在和巨大的能量以及可持续开发性能，太阳能光热和光伏利用的范围越来越广。地球表面的太阳辐射能的总量尽管很大，但能流密度却很低。目前，国内外使用最多的太阳能热力用装置主要有平板集热器、真空管集热器和聚焦型集热器等。所能达到的温度和用途的不同，把太阳能光热利用分为低温利用、中温利和高温利用。太阳能又是一种能流密度低、辐射具有间歇性、空间分布又不断变化的能源，白昼东出西落，夜晚没有，随纬度不同、且季节不同太阳仰角也不相同，与常规能源有很大区别，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。因此，想要达到一定的辐射功率，可以采取两种可行方法一是增大采光面积，二是提高聚光倍数。鉴于前者将占用较大的面积，因此采用聚光方式的太阳能利用逐渐成为一种重要的途径。纵观太阳能利用的发展历程，代表性的器件主要有球面抛物面反射镜，拱形线聚焦透镜，复合抛物面聚光器，菲涅尔聚焦镜等。普遍存在的问题是聚光比较小，接收角小，需要跟踪装置，元件笨重，不易生产和维护，性价比低等单轴跟踪根据转轴的方位可以分为水平单轴跟踪，倾斜单轴跟踪，竖直单轴跟踪。太阳能利用技术主要有太阳能集热、太阳能光伏和光热发电。在低温太阳能热利用技术中，真空管集热器、平板集热器和热管集热器已开始商业化，中温和高温系统的开发已经开始；太阳能光伏发电技术也逐步完善。但是，由于太阳能的分散性和不稳定性导致其利用受到限制，光热转换和光伏转换效率低。由于转换效率随着辐照强度的提高而增加，聚光有利于提高转换效率，并能提高受热介质的温度品位，即可将介质加热到更高温度。于是开发聚光太阳能集热系统非常必要。太阳能聚光集热将来自太阳能低密度太阳辐射聚焦后，成为高辐射热流密度的太阳辐射，加热位于聚光器焦线吸热管上。在小型系统中双轴跟踪可以应用，但大面积集成的系统中，完成太阳能跟踪系统的准确跟踪，支架要求能倾斜度在很大角度范围内旋转，整体必须达到一定高度，高度这样受外部风力的影响是在设计时需要考虑的重要环节，决定着整套系统的稳定性和安全性。为此，单轴跟踪更经济、实用。然而，由于太阳西出东落，不同季节仰角变化很大，无论东西向安置还是南北向布置，在一定时间必有一端或两端部分聚焦光线逃逸于吸热管之外，造成设备性能降低。小型装置可双轴跟踪，大型装置单轴倾斜跟踪支架成本很高，一般水平设置。对于加热空气，由于空气热容小，可以在短时间内加热到设定温度，另外可省去硅油或水等加热介质，省去二次换热需要的换热器。但是由于空气粘度随温度的升高而增大，造成管道系统阻力降变大，需消耗更多的风机电能。这样除选择内径较大的吸热管外，但吸热管内径会一定限制，采用多组并联运行可以缩短空气在吸热管内路程，一端或两端光线逃逸的情况普遍存在。
技术实现思路
为解决公知技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种太阳能空气集热装置，根据太阳仰角和方位角不同，结合当地的地理纬度，根据跟踪太阳能聚光系统聚光轴的方位是南北方向还是东西方向，东西方向的系统两端延伸一定长度的吸热管；南北方向的系统根据维度在北纬或南纬相应在南端或/和北端延伸一定长度的吸热管。目的是提供水平安装的聚光集热器能全部将反射光线反射到吸热管上，不会产生聚光光线逃逸系统外的问题。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是提供一种太阳能空气集热装置，其中所述太阳能空气集热装置包括聚光镜面，吸热管和吸热管末端延长管，吸热管设置于聚光镜面的上方，吸热管末端设有延长管。本专利技术的效果是使用该装置可以在单轴跟踪的聚光系统中进行水平安装，其效果与获得最大吸光率而进行的双轴跟踪系统相当，由于土建和聚光支架简单，支架和基础土建可节省投资20%，集热效率能达到双轴跟踪效果，对于20米南北聚光轴系统整体高度最大可将低15米。明显，其减少土建工程并节约大量结构钢材，整体高度降低同时降低风灾和雷击的可能性，更能体现与新能源系统匹配的低碳可持续发展理念。附图说明图1是本专利技术太阳能空气集热装置的构示意图。I、聚光镜面2、吸热管3、吸热管末端延长管具体实施方式结合附图及实施例对本专利技术的太阳能空气集热装置结构详细加以说明。 本专利技术的太阳能空气集热装置设计思想的基本依据和原理为太阳从春分日到夏至日是从赤道向北回归线移动，从夏至日到秋分日是从北回归线向赤道移动，从秋分日到冬至日是从赤道向南回归线移动，从冬至日到春分日是从南回归线向赤道移动。其整齐移动轨迹范围在北回归线(北纬23° 26 ^，约23.5° )和南回归线(南纬23° 26 ^ )之间。 如果聚光系统的聚光光轴为东西方向，则东西方向的系统两端延伸L长度的吸热管，延伸长度L由下式确定西端延长吸收管长度=L=Ftan β其中，F为焦距，β是太阳在上午八时的方位角，即太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。东端延长吸收管长度L=Ftan Y其中，F为焦距，Y是太阳在下午五时的方位角，即太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。如果聚光系统的聚光光轴为南北方向，贝1J南北方向的系统南端或北端延伸L长度的吸热管，延伸长度L由下式确定I = F/^)其中F为焦距，φ是当地的地理纬度。如果地点在北纬23. 5°以上，则在北端延长L，L=Fcoi((p-23.5)..如果地点在北纬23. 5° 南纬23. 5°，则南北端都延长L，l = Fcot识。如果在南纬23. 5°以下，则在南端延长L，L=Fcot(cp-23.5)。地球在自转、公转时，任何一个地点太阳的方位角和仰角都随时间变化，上述延长长度L取某地的最大值即可。另外，实际应用中吸热管有规格，除非特别情况，一般推荐取相近规格的，实际值比理论值大。本专利技术太阳能空气集热装置可为海水淡化、干燥、采暖等领域提供高温热空气，但是，空气加热时，温度升高粘度增大，吸热管并联运行非常必要，一端或两端聚光光线逃逸现象直接影响系统效率，结合当地地理纬度和聚光集热器聚光轴朝向，可以解决光线逃逸问题。如图1所示，本专利技术的太阳能空气集热装置，所述太阳能空气集热装置包括聚光镜面1，吸热管2和吸热管末端延长管3，吸热管2设置于聚光镜面I的上方，吸热管2末端设有延长管3。所述聚光镜面I面可以为复合抛物面聚光面或是轴向拉伸抛物聚光面。所述聚光镜面I和吸热管2的组合为整体单元，或整体单元并联或串联连接。实施例I北京大兴太阳能聚光空气及热装置，地点北纬39° 45'，东经116° 13'，槽式轴向拉伸 抛物聚光面系统，由8块开口 IOOOmm宽IOOOmm的聚光镜面I和70/100的真空双通管作为吸热管分两组先串联再并联而成，光轴平行东西方向，单轴跟踪，在两端各延伸 500mm作为吸热管末端延长管3。在辐照度500W/m2情况下，测试日对比试验表明，系统获得热量比未加末端延长管3提高10%。实施例2天津西青太阳能聚光空气及热装置，地点北纬39° 08 ^，东经117° 01 ;，槽式轴向拉伸抛物聚光面系统，由16块开口 1500mm宽IOOOmm的聚光镜面I和40/70的真空双通管作为吸热管2分成四组串联再并联而成，光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能空气集热装置，其特征是：所述太阳能空气集热装置包括聚光镜面（1），吸热管（2）和吸热管末端延长管（3），吸热管（2）设置于聚光镜面（1）的上方，吸热管（2）末端设有延长管（3）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：费学宁，苏润西，苑宏英，姜远光，杨和义，
申请(专利权)人：天津城市建设学院，
类型：发明
国别省市：
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