專利名稱：多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能聚光與太陽(yáng)能中高溫?zé)崮芾玫募夹g(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一 種能夠?qū)崿F(xiàn)太陽(yáng)光高密度聚集并產(chǎn)生高溫?zé)崮埽瑫r(shí)可以將高溫?zé)崮苓M(jìn)行儲(chǔ)存，隨時(shí)供給 用戶不同熱能需要的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)。
技術(shù)背景
在目前推廣使用的太陽(yáng)能高溫集熱系統(tǒng)中，以槽式太陽(yáng)能聚光集熱和塔式聚光集熱兩 種方式為主。前者應(yīng)用最廣泛的是拋物面槽式反射線聚焦集熱器，這類裝置的太陽(yáng)能接收 器安裝在拋物面的上方，因此，太陽(yáng)能接收器一般會(huì)在拋物面上留下陰影，從而阻擋了部 分太陽(yáng)光的采集。另外，由于太陽(yáng)能接收器安裝在拋物面的上方，它所處的環(huán)境更為惡劣， 會(huì)經(jīng)歷風(fēng)吹雨淋，并與天空產(chǎn)生輻射換熱，從而降低了集熱效率。而后者則要求很大的工 作場(chǎng)地面積，并且它所采用的定日鏡的數(shù)量很大，每臺(tái)定日鏡都需要獨(dú)立的自動(dòng)跟蹤機(jī)構(gòu)， 而且精度要求很高。此外，上述兩種系統(tǒng)的規(guī)模都比較大，成本較高，從而抑制了它們的 使用和推廣。 實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱 儲(chǔ)熱系統(tǒng)，以克服傳統(tǒng)槽式太陽(yáng)能聚光集熱和塔式聚光集熱方式所存在的集熱效率低、跟 蹤精度要求高、不利于小型化的缺點(diǎn)。
解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是 一種多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱器、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)以及循 環(huán)泵、管路和安裝有供熱循環(huán)泵的供熱管路；所述的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集 熱器通過(guò)控制線路與自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)連接，新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器與儲(chǔ)熱 器之間通過(guò)管路連接形成循環(huán)回路，循環(huán)泵安裝在管路上；所述的儲(chǔ)熱器上還連接有安裝 有供熱循環(huán)泵的供熱管路。
所述的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器是由組合曲面聚光器、二次反射聚焦 器、透明隔熱玻璃管、高溫接收器和底槽反射器組成；其中，組合曲面聚光器的下端與二 次反射聚焦器的上端相連，二次反射聚焦器的下端與底槽反射器的上端相連，并且組合曲 面聚光器的對(duì)稱面與二次反射聚焦器及底槽反射器的對(duì)稱面在同一個(gè)平面上。所述的儲(chǔ)熱器由外表面設(shè)置有保溫層的外殼體、位于外殼體空腔內(nèi)的蓄熱材料以及至 少一個(gè)熱交換器組成；所述的外殼體由內(nèi)、外壁及其之間的真空層構(gòu)成。
所述的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)或串聯(lián)與并聯(lián)相結(jié) 合的方式安裝在多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)中。
由于采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型之多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng) 具有以下有益效果-
1、集熱效率高、產(chǎn)品體積小
由于本實(shí)用新型的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器是利用組合曲面聚光和鏡 面反射再聚焦的原理，實(shí)現(xiàn)了平行光束的順向聚焦，即產(chǎn)生的焦點(diǎn)是在組合曲面聚光器下 方的，從而使高溫接收器可以安裝在組合曲面聚光器的下方，這樣既可以避免高溫接收器 阻擋了部分太陽(yáng)光的采集，同時(shí)也可以使高溫接收器所處的環(huán)境得到改善，減少了散熱， 從而提高了集熱效率。另外，由于高溫接收器安裝在組合曲面聚光器的下方，還有利于減 小裝置尺寸，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，產(chǎn)品體積減小，從而降低了生產(chǎn)成本，有利于產(chǎn)品的使 用和推廣。
2、 跟蹤精度要求低
由于本實(shí)用新型的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器是由自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)控制， 其跟蹤精度要求較低，并且在一般情況下，本實(shí)用新型中所有的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽 式太陽(yáng)能集熱器都可以由 一個(gè)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行控制。
3、 儲(chǔ)熱效率高
本實(shí)用新型在將太陽(yáng)光能進(jìn)行有效的收集后，通過(guò)導(dǎo)熱油導(dǎo)入儲(chǔ)熱器中，經(jīng)累積產(chǎn)生 高溫的熱能，并將該熱能蓄存起來(lái)，供用戶需要時(shí)使用。由于儲(chǔ)熱器的空腔內(nèi)設(shè)置有蓄熱 材料，儲(chǔ)熱器的外殼體由內(nèi)、外壁及其之間的真空層構(gòu)成，外殼體的外表面還安裝有保溫 層，因此該儲(chǔ)熱器不僅進(jìn)一步提高了集熱效率，而且還具有儲(chǔ)熱效率高的顯著特點(diǎn)。當(dāng)用 戶需要熱能時(shí)，啟動(dòng)供熱循環(huán)系統(tǒng)，熱量隨高溫?zé)嵊蛯?dǎo)出，即可以為用戶提供熱能。
此外，本實(shí)用新型還具有以下有益效果成本較低，有利于大規(guī)模推廣使用，既可以 滿足學(xué)校、企業(yè)等大型用戶使用，同時(shí)也解決了小型用戶低成本使用的需求，為用戶提供 良好的用能環(huán)境。
下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型之多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱 儲(chǔ)熱系統(tǒng)的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1:實(shí)施例一所述本實(shí)用新型之多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的 原理圖；圖2:實(shí)施例一所述本實(shí)用新型之新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意
圖3:實(shí)施例二所述的用于供暖的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的 原理圖4:實(shí)施例三所述的用于提供開水的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系 統(tǒng)的原理圖中-
1—新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器；2—-儲(chǔ)熱器；
201—保溫層；202—外殼體；203—蓄熱材料；204—熱交換器；3—自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)；4—-循環(huán)泵；
5—管路；6—供熱循環(huán)泵，7—-組合曲面聚光器；
8—二次反射聚焦器；9—透明隔熱玻璃管；10-一高溫接收器；
ll一底槽反射器；12—對(duì)稱面；13-一太陽(yáng)光入射光線;
14一暖風(fēng)機(jī)；15—用戶；16-一儲(chǔ)油箱；
17—開水箱；18—進(jìn)水口閥門；19-一溫控開關(guān)；
20—加熱換熱器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)
圖1中公開的是一種多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的原理圖，該 系統(tǒng)由新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器l、儲(chǔ)熱器2、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)3以及循環(huán)泵 4、管路5和安裝有供熱循環(huán)泵6的供熱管路組成；其中，新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)
能集熱器1通過(guò)控制線路與自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)3連接，該新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集 熱器1與儲(chǔ)熱器2之間通過(guò)管路5連接形成循環(huán)回路，循環(huán)泵4安裝在管路5上，以保證 循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的連續(xù)性；所述的儲(chǔ)熱器2上還連接有安裝有供熱循環(huán)泵6的供熱管路。
所述的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器1有9個(gè)，它們采用由3個(gè)串聯(lián)形成一 組后，再三組并聯(lián)的方式安裝在系統(tǒng)中，每個(gè)新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器1 均是由組合曲面聚光器7、 二次反射聚焦器8、透明隔熱玻璃管9、高溫接收器10和底槽反 射器ll組成；其中，組合曲面聚光器7的下端與二次反射聚焦器8的上端相連，二次反射 聚焦器8的下端與底槽反射器11的上端相連，并且組合曲面聚光器7的對(duì)稱面與二次反射 聚焦器8及底槽反射器11的對(duì)稱面在同一個(gè)平面上；所述的透明隔熱玻璃管9和高溫接收 器10置于底槽反射器11之中。
所述的儲(chǔ)熱器2由外表面設(shè)置有保溫層201的外殼體202、位于外殼體空腔內(nèi)的蓄熱材料203以及2個(gè)熱交換器204組成，其中一個(gè)熱交換器204與管路5連接形成儲(chǔ)熱循環(huán) 回路，另一個(gè)熱交換器204與安裝有供熱循環(huán)泵6的供熱管路連接；所述的外殼體202由 內(nèi)、外壁及其之間的真空層構(gòu)成。
在本實(shí)用新型中，新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器l由自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)3控制 其旋轉(zhuǎn)角度，用來(lái)保證太陽(yáng)光入射光線13能夠平行于對(duì)稱面12入射至新型多曲面復(fù)合線 聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器l中。
作為本實(shí)施例一的一種變換，所述的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器l的數(shù)
量可以根據(jù)實(shí)際需要增加或減少，該新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器1可以采用 全部串聯(lián)或全部并聯(lián)或串聯(lián)與并聯(lián)相結(jié)合的方式安裝在多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高 溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)中。
作為本實(shí)施例一的又一種變換，所述儲(chǔ)熱器2內(nèi)的熱交換器204的數(shù)量也可以根據(jù)實(shí) 際需要增加或減少，當(dāng)熱交換器204減少至1個(gè)時(shí)，其上應(yīng)安裝有控制閥，以控制儲(chǔ)熱循 環(huán)回路與供熱回路分別進(jìn)行。 本實(shí)用新型的工作原理如下
平行的太陽(yáng)光入射光線13沿新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器1中組合曲面聚 光器7的對(duì)稱面方向入射，大部分將入射到組合曲面聚光器7的內(nèi)表面上，經(jīng)反射后都會(huì) 入射到二次反射聚焦器8內(nèi)表面上，經(jīng)二次反射聚焦器8內(nèi)表面反射后匯聚到一條鏡像焦 線上；鏡像焦線在透明隔熱玻璃管9的中心線上，因此當(dāng)太陽(yáng)光入射進(jìn)入裝置后形成聚焦 并進(jìn)入底槽反射器11中，在那里太陽(yáng)光經(jīng)透明隔熱玻璃管9入射至高溫接收器10的外表 面上并被吸收形成高溫?zé)崮埽徊糠治唇?jīng)組合曲面聚光器7反射的太陽(yáng)光，直接射入底槽反 射器11內(nèi)部被高溫接收器10吸收；不能直接照射在高溫接收器10的外表面上的部分太陽(yáng) 光，也會(huì)由于底槽反射器11內(nèi)表面的反射而被再反射至高溫接收器10的外表面上，最后 被吸收。高溫接收器10吸收太陽(yáng)光后溫度升高，加熱其內(nèi)部的傳熱工質(zhì)，最后由傳熱工質(zhì) 經(jīng)管路5輸送至儲(chǔ)熱器2中進(jìn)行儲(chǔ)存,儲(chǔ)存的高溫?zé)崮芸梢酝ㄟ^(guò)安裝有供熱循環(huán)泵6的供熱 管路傳遞給用戶，滿足用戶的不同需求。
實(shí)施例二用于供暖的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)
圖3中公開的是一種用于供暖的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的 原理圖，該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一，只是在安裝有供熱循環(huán)泵6的供熱管路上連接有 儲(chǔ)油箱16以及用戶15的暖風(fēng)機(jī)14。
在本實(shí)施例二中，新型多曲面復(fù)合槽式太陽(yáng)能集熱器1在自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)3的控制下，使 太陽(yáng)光入射光線平行于組合曲面聚光器7的對(duì)稱面入射，大部分太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)新型多曲面復(fù) 合槽式太陽(yáng)能集熱器l的作用，被匯集到高溫接收器10的外表面上，并且被吸收形成高溫?zé)崮?。高溫接收?0吸收太陽(yáng)光后溫度升高，加熱其內(nèi)部的傳熱工質(zhì)，最后經(jīng)傳熱工質(zhì)輸 送至儲(chǔ)熱器2中，通過(guò)儲(chǔ)熱器2中的熱交換器204與蓄熱材料203換熱，蓄熱材料203對(duì) 熱量進(jìn)行累積存儲(chǔ)。當(dāng)用戶需要熱能時(shí)，啟動(dòng)供熱循環(huán)泵6，此時(shí)導(dǎo)熱油進(jìn)入儲(chǔ)熱器2中， 通過(guò)熱交換器204被加熱形成高溫?zé)嵊?，然后輸送到用?5中的暖風(fēng)機(jī)14中，為用戶15 供暖。通過(guò)暖風(fēng)機(jī)14的導(dǎo)熱油溫度降低，回流至儲(chǔ)油箱16，以保證供暖循環(huán)能夠持續(xù)運(yùn)行。 實(shí)施例三用于提供開水的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng) 圖4中公開的是一種用于提供開水的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng) 的原理圖；該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一，只是新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器1 只有3個(gè)，并采用3個(gè)串聯(lián)的方式安裝在系統(tǒng)中；同時(shí)，在安裝有供熱循環(huán)泵6的供熱管路 上還連接有儲(chǔ)油箱16以及分別安裝有進(jìn)水口閥門18、溫控開關(guān)19、加熱換熱器20的開水 箱17。
在本實(shí)施例三中，新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器l在自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)3的控制 下，使太陽(yáng)光入射光線平行于組合曲面聚光器7的對(duì)稱面入射，大部分太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)新型多 曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器1的作用，被匯集到高溫接收器10的外表面上，并且被 吸收形成高溫?zé)崮堋８邷亟邮掌?0吸收太陽(yáng)光后溫度升高，加熱其內(nèi)部的傳熱工質(zhì)，最后 經(jīng)傳熱工質(zhì)輸送至儲(chǔ)熱器2中，通過(guò)儲(chǔ)熱器2中的熱交換器204與蓄熱材料203換熱，蓄 熱材料203對(duì)熱量進(jìn)行累積存儲(chǔ)，隨時(shí)提供給用戶的開水箱17使用。當(dāng)用戶需要熱能時(shí)， 啟動(dòng)供熱循環(huán)泵6，此時(shí)導(dǎo)熱油進(jìn)入儲(chǔ)熱器2中，通過(guò)熱交換器204被加熱形成高溫?zé)嵊汀?高溫?zé)嵊屯ㄟ^(guò)加熱換熱器20，加熱開水箱17內(nèi)的冷水使之升溫，從而使開水箱17內(nèi)的水 沸騰。開水箱17內(nèi)的冷水由進(jìn)水口閥門18控制注入。當(dāng)開水箱17內(nèi)的水溫達(dá)到開水的溫 度時(shí)，溫控開關(guān)19才能打開，當(dāng)水溫不夠開水溫度時(shí)，溫控開關(guān)19則不能打開，以此來(lái) 保證用戶取到的水總是開水。
權(quán)利要求1. 一種多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器(1)、儲(chǔ)熱器(2)、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)(3)以及循環(huán)泵(4)、管路(5)和安裝有供熱循環(huán)泵(6)的供熱管路；所述的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器(1)通過(guò)控制線路與自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)(3)連接，新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器(1)與儲(chǔ)熱器(2)之間通過(guò)管路(5)連接形成循環(huán)回路，循環(huán)泵(4)安裝在管路(5)上；所述的儲(chǔ)熱器(2)上還連接有安裝有供熱循環(huán)泵(6)的供熱管路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其特 征在于所述的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器是由組合曲面聚光器(7)、 二次 反射聚焦器(8)、透明隔熱玻璃管(9)、高溫接收器(10)和底槽反射器(11)組成；其 中，組合曲面聚光器(7)的下端與二次反射聚焦器(8)的上端相連，二次反射聚焦器(8) 的下端與底槽反射器(11)的上端相連，并且組合曲面聚光器(7)的對(duì)稱面與二次反射聚 焦器(8)及底槽反射器(11)的對(duì)稱面在同一個(gè)平面上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)， 其特征在于所述的儲(chǔ)熱器(2)由外表面設(shè)置有保溫層(201)的外殼體(202)、位于外 殼體空腔內(nèi)的蓄熱材料(203)以及至少一個(gè)熱交換器(204)組成；所述的外殼體(202) 由內(nèi)、外壁及其之間的真空層構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)， 其特征在于所述的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器(1)通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)或串聯(lián) 與并聯(lián)相結(jié)合的方式安裝在多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其特 征在于所述的新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器(1)通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)或串聯(lián)與并 聯(lián)相結(jié)合的方式安裝在多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)中。
專利摘要一種多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能中高溫集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，涉及一種太陽(yáng)能聚光與太陽(yáng)能中高溫?zé)崮芾玫念I(lǐng)域，該系統(tǒng)包括新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱器、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、循環(huán)泵、管路和帶有供熱循環(huán)泵的供熱管路；新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式太陽(yáng)能集熱器通過(guò)控制線路與自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)連接，該集熱器與連接有供熱管路的儲(chǔ)熱器之間通過(guò)管路連接形成循環(huán)回路。太陽(yáng)光進(jìn)入新型多曲面復(fù)合線聚焦槽式聚光器后，經(jīng)其反射后入射并聚焦至高溫接收器外表面上，被高溫接收器吸收形成高溫?zé)崮?，高溫?zé)崮芡ㄟ^(guò)導(dǎo)熱介質(zhì)傳至儲(chǔ)熱器中進(jìn)行儲(chǔ)存，儲(chǔ)存的高溫?zé)崮芸梢詾橛脩舻牟煌枨筇峁┠芰?。本系統(tǒng)具有集熱效率高、產(chǎn)品體積小、跟蹤精度要求低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/06GK201259343SQ20082010449
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者勇 趙 申請(qǐng)人:柳州理工尚迪太陽(yáng)能科技有限公司