[发明专利]定日镜及定向反光设备和阳光跟踪与聚光方法

说明书

技术领域  本发明涉及太阳能应用领域中对阳光进行精确跟踪并聚光的方法，和一种定日镜及定向反光设备，特别非电控类型。

背景技术  太阳能是人类重要的资源，在太阳能应用领域存在如何方便地大规模聚光的问题。由于太阳是运动的光源，解决大规模聚光问题的难点在于，如何用简便的方法和低成本而可靠的设备来跟踪太阳光，然后用许多平面镜使阳光聚集到一点。现阶段人们多采用电控设备来跟踪并聚光，存在成本高的缺点，如中国专利号：200410104079.9公开号CN1789858。所以低成本精确跟踪太阳光并聚光的设备是普遍应用太阳能的关键，检索未有同类设备的专利报导。

发明内容  本发明的目的旨在解决太阳能应用领域中，如何无须电控设备，跟踪阳光并用许多平面镜聚光的一种方法，和一种非电控精确聚光的定日镜及定向反光设备，是工业上的新能源加热设备。

技术方案  一种太阳能应用领域中跟踪阳光的方法：地表须跟踪阳光的地点本文称为目标点，从目标点出发设定一根平行于地轴的直线，使平行于地轴的直线上，任一点出发的跟踪阳光的直线，与平行于地轴的直线之间的角度变化，同阳光与地轴间的角度变化相同，并随阳光同步转动即可跟踪阳光。原理，地轴与阳光的夹角由于地球的自转和公转有如下规律：在任一时刻地轴与阳光光线相交成一个平面，在下一刻地轴与阳光相交又成另一个平面，统计整个回归年中的所有平面，其中地轴与阳光相交的角度关系是锥角变化的类圆锥形轨迹。平行于地轴的直线，任一时刻和地轴均平行，又由于阳光是平行光，所以地轴平行线与阳光相交的角度，和地轴与阳光相交的角度为大小相等方向相同的两个量。所以只要把“跟踪阳光的直线与平行于地轴的直线相交的角度”保持同“地轴与阳光相交的角度”一致，并匀速旋转一周一个当天真太阳日(本文将其命名为“常速”)，随阳光运动方向转动平行于地轴的直线，即可精确跟踪阳光。

方法如下：(1)确定目标点阳光阴影的“最短时刻立面”。实施阳光跟踪的前一天或前几天，记录目标点地理意义上的正午时刻即目标点太阳高度角最大时刻，这一时刻特征是：目标点上垂直于水平面的线段，全天中在水平面上的阳光阴影长度最短，本文将这一时刻，命名为目标点的“正午时刻”；该时刻每天不同，该时刻日心与地心连线(虚拟的连线)同目标点的经度线相交，该时刻目标点在阳光与地轴相交所确立的平面内，在本文该平面称之为“最短时刻立面”；且这一时刻目标点垂直水平面的线段，与其阴影确立的平面同“最短时刻立面”重合，由此可确定“最短时刻立面”，该“最短时刻立面”必然穿过地球南北极的两个地轴点。并且从地表该点设定一根直线，称为准地轴平行线。(2)确定当天赤纬角。通过计算实施阳光跟踪当天的赤纬角，可间接计算出阳光与地轴的角度。使准地轴平行线上出发的跟踪阳光的直线与准地轴平行线的角度，同当天阳光与地轴的角度相同。使准地轴平行线和跟踪阳光的直线，均处于“最短时刻立面”中。(3)确定地轴平行线。实施阳光跟踪当天，使准地轴平行线和水平面的角度与目标点的纬度相同。或当到达目标点“正午时刻”，在“最短时刻立面”中以目标点为轴，调节准地轴平行线与水平面的角度，使跟踪阳光的直线与阳光光线重合或平行，这时的准地轴平行线位置与地轴平行，称为地轴平行线。(4)在目标点“正午时刻”，使跟踪阳光的直线围绕地轴平行线，以“常速”随阳光转动，同时保持两者的角度，同阳光与地轴的角度的变化相同，即可跟踪阳光。并且确定了地轴平行线，以后就不需重复前3个步骤。