[发明专利]内聚光真空太阳能集热管

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种太阳能光热转换技术，更具体地说，涉及一种内聚光真空太阳能集热管。

【背景技术】

目前市场上的太阳能光热转换技术产品仍局限低温技术产品，更具体地说就是所获得的热能在100℃以下。太阳能集热元件主要是平板集热器和玻璃真空太阳能集热管。上述产品已广泛应用于太阳能热水器和太阳能热水工程的市场。

生活用热水占世界总能耗的3％左右，约占建筑节能的10％。占建筑能耗最大比例的夏季空调制冷和冬季采暖约占世界总能耗的30％。因此大力发展太阳能光热产品在夏季空调制冷和冬季采暖上的应用才能有效的改变世界能源结构，才能既保证国民经济持续发展，又减少二氧化碳排放并阻止气候变暖。

目前的太阳能集热元件存在以下缺点：

(1)运行温度低而不能满足夏季空调制冷和冬季采暖的要求。

溴化锂机组是目前较成熟的利用热源进行空调制冷的机组。现阶段是用燃气加热水蒸气达160℃～180℃进行双效制冷。其制冷系数可达到1.3，即提供160℃以上的蒸气热量1000大卡，可获得冷量1300大卡。而目前的太阳能集热元件如玻璃真空太阳能集热管在夏季只能提供90℃以下的热水，在此温度下溴化锂制冷机组只能进行单放制冷，其制冷系数在0.6以下。因制冷效率低，占地面积大而导致太阳能空调制冷不能推广。

同理冬季采暖也存在上述问题，冬季在-20℃～0℃的环境下，要把水温加热到65℃～90℃又要保证太阳能集热元件有较高的光热转换效率，目前的太阳能光热转换产品还不能完成。

(2)为了提高太阳能光热产品的运行温度采用外聚光技术。把太阳能集热元件放置在聚光器的聚焦位置处，聚光器又置身于空气环境中，这种技术称为外聚光技术。由于聚光器暴露在空气中易氧化、易积灰、易变形所以未能推广应用。

(3)内聚光技术：把吸热元件放在聚光器的聚焦位置处，聚光器又放置在一个密闭的容器内，这种技术称为内聚光技术。目前的内聚光集热元件技术基本按不跟踪太阳光的前提下设计聚光器的曲面，因而聚光比较偏小(聚光器的采光面积与吸热元件的迎光面积的比值)，一般在3倍左右。由于不跟踪太阳光，除中午阳光垂直照射下能获得所设计的聚光比效果，其余太阳光东西方向斜射时就远不如中午的聚光效果。不能在夏季太阳空调制冷和冬季采暖中推广应用。

【发明内容】

本发明要介决的技术问题在于，针对目前太阳能集热元件的运行温度低的缺陷，提供一种聚光效率更高的内聚光真空太阳能集热管，以获得更高温度的热媒工质，进而提高各种太阳能产品的运行温度。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：构造一种内聚光真空太阳能集热管，包括设有反光膜层的真空罩玻璃管以及设置在所述罩玻璃管内位于所述反光膜层聚焦位置处的吸热管，所述吸热管内设有流动的热媒工质；所述罩玻璃管包括反射段，所述反射段的截面形状设置为多段弧线段封闭连接形成，所述反光膜层设置在其中一段弧线段所对应的反射段内表面，该弧线段为反射弧线段；所述罩玻璃管外侧还设有由太阳光跟踪装置驱动的传动件。

在本发明所述内聚光真空太阳能集热管中，所述多段弧线段包括两段对称设置的对称弧线段以及将所述对称弧线段连接起来的过渡弧线段，所述对称弧线段的对称中心线与所述吸热管的直径重合，所述反射弧线段为其中一根对称弧线段。加工时，可以按照罩玻璃管的截面形状精确制作模具，由玻璃炉窑产生的高温液体玻璃通过模具批量拉制出罩玻璃管，这样既能控制好反光膜层所需要的曲面的曲率半径，又能缩小整个集热管的体积，又能节省材料，避免了采用圆筒形的罩玻璃管。另外，如果将罩玻璃管制成圆管形状，该罩玻璃管的聚焦位置位于偏心处，即处于聚焦位置的吸热管位于罩玻璃管的偏心位置；在跟踪太阳光的过程中，由于吸热管要与外部的热媒工质连通，则整个罩玻璃管必须围绕吸热管的中心轴转动才方便实现太阳光跟踪；对于较大聚光比的集热管而言，重量重达30公斤左右，则需要很大的驱动力矩才能驱动整个罩玻璃管转动，进而容易在转动过程中对罩玻璃管造成损坏。而在本发明所述内聚光真空太阳能集热管中，通过设置多段弧线段包括两段对称设置的对称弧线段以及将所述对称弧线段连接起来的过渡弧线段，并且设置所述对称弧线段的对称中心线与所述吸热管的直径重合，使得整个罩玻璃管的重心正好位于吸热管的中心轴上，这样只需要提供足够克服摩擦力的转动力矩即可实现罩玻璃管的转动，其转动力矩要小得多，保证了在进行太阳光跟踪过程中罩玻璃管不容易损坏，延长了整个集热管的使用寿命。