[实用新型]基于槽式抛物面反射镜和人工黑体的太阳能集热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能集热器，特别是一种基于槽式抛物面反射镜和人工黑体的太阳能集热器

背景技术

目前，常用的太阳能集热器有平板集热器、真空管集热器、太阳能空气集热器、聚焦型太阳能集热器等。其中，聚焦型太阳能集热器与其他集热器相比可以明显提高集热温度。

聚焦型太阳能集热器主要分为点聚焦集热、线聚焦集热两种。点聚焦太阳能集热器虽然可以获得几百度甚至上千度的高温热源，但是造价和成本偏高，而且在太阳能中高温利用领域显然不需要如此高的温度，有时甚至会造成吸收器的损坏。目前线聚焦型太阳能集热系统按聚光器种类的不同又可以分为槽式抛物面、线聚焦菲涅尔透镜、菲涅尔反射镜和非成像聚光器四种。

槽式抛物面太阳能集热器的聚光装置主要有，Bakos设计的槽式抛物面集热器中采用的Flagsol公司的反射镜，厚度仅0.4cm，反射率高达98％。Arasuc采用木制模具和玻璃纤维来制备反射镜，将玻璃纤维一层层的粘在手工制造的木制模具上，形成7mm玻璃钢+12.ScmPVC材料的抛物面板，在其上粘上柔性的反射材料形成具有一定强度的反射镜，采用这种方法制成的开口宽度80cm的聚光器照射到直径1.28cm的吸收管，光学效率可达69％。1981年，Uroshevich就提出了采用两个凹面柱形镜组成的两级聚光方法的专利。由于单极CPC聚光比十分有限，不能将太阳光聚成强度很高的光束，为了提高聚光比，最常见的办法就是将多个CPC叠置，通过多次聚集使太阳光束能流密度得到提升一级聚光器形成的光带宽度变化很大，为了获得更高的聚光比，二级聚光装置被引入了槽式抛物面太阳能集热器。Omer采用二维CPC作为二级聚光装置，最大几何聚光比超过180。Brunotte把三维CPC作为二级聚光装置，聚光比可达到214，光学效率77.5％。Richter提出了半圆柱形反射镜和高斯面二级聚光器组成的集热器，几何聚光比可以达到82以上并且能保证全天8小时工作。美国Duke公司的太阳能空调系统中就利用了这种思想，只不过他们采用的是CPC二级聚光装置，集热器的聚光比可达86，光学效率为56％。但是有时为了方便安装以及减小追踪系统的负荷，有些系统则保持一级聚光装置静止，仅依靠吸收器的移动来实现聚焦。

槽式抛物面太阳能集热器的吸收器主要有真空集热管和腔体吸收器，真空集热管是一种高效太阳集热元件，它的优点为：选择性涂层可以提高阳光的吸收率减少其发射率，真空夹层使两管间的对流热损失为零，集热管外径较小，并且透明，既可减少对阳光的遮影，也可降低外表面的对流热损，可规模化生产，运行温度高，易于设计组装。与聚光反射镜结合，能达到300～400℃的运行温度；缺点为：有向外的能量辐射损失，运行过程中金属与玻璃的连接要求较高，很难达到长期运行过程中保持夹层内的真空反复变温下，选择性吸收涂层因与金属管膨胀系统的不统一，而易脱落高温下，选择性吸收涂层存在老化问题；腔体式吸收器其结构为一槽形腔体，外表面覆隔热材料。利用腔体的黑体效应，可充分吸收聚焦后的阳光。与真空集热管相比，腔体吸收器具有较低的直射能流密度，且腔体壁温较均匀，具有较低的投射辐射能量密度，热性能稳定，集热效率高，无需光学选择性涂层，只需传统的材料和加工工艺，成本低且便于维护热性能长期稳定等优点。但光学效用不如真空集热管好。

中华人民共和国实用新型专利CN201037705Y虽然提供了一种具有反射板的太阳能集热器，但该专利的真空集热管设置在槽式抛物面集热器的上部，安装不便，集热管易受外界冲击而破碎，且不利于反射镜的旋转和集热管的保温。

现有技术中的太阳能集热器均存在：1.现有真空管太阳能集热器通过支架安装在槽式抛物面反射镜的上部，反射镜跟踪太阳时集热管需随反射镜转动，集热管容易出现漏液、受外界冲击而破碎等现象，且不利于反射镜的旋转。2.现有真空集热管向外界有辐射散热损失，同时阳光照射到集热管上时有反射损失，导致阳光利用率不高的缺陷。现急需一种能够克服以上缺陷的太阳能集热器。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够克服以上缺陷的价格低廉结构简单的太阳能集热器。