[发明专利]一种充气式CPC集热器装置

说明书

本专利公开了一种充气式CPC集热器装置，包括直通式真空集热管、充气式CPC集热管支撑架、带有CPC反光板的双腔气囊；直通式真空集热管固定在充气式CPC集热管支撑架上，直通式真空集热管的端部与充气式CPC集热管支撑架的端部通过密封圈密封连接；带有CPC反光板的双腔气囊在充气式CPC集热管支撑架的外部并由充气式CPC集热管支撑架支撑，带有CPC反光板的双腔气囊的两端与充气式CPC集热管支撑架的两端分别密封连接。该装置便于对CPC反光膜曲线、朝向等方面进行调节，减少热损失，保证CPC集热器具有较高的太阳能集热效率，CPC集热装置易清理维护、使用寿命长，便于拼装和拆卸、易储放和运输，结构简单、重量轻、成本低。

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热装置，特别是一种充气式的CPC集热器装置，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为是世界能源战略的重要组成部分。太阳能热水器已经成功的商业化，如何更有效的利用太阳能，成为了各国科学家致力研究的内容。

复合抛物面聚光器(Compound parabolic concentrator，简称为CPC)是根据边缘光学原理设计的非成像聚光器。在理论上，接收角范围内的入射光直接或经反射都最终到达接收器上，对于给定的接受角范围它可以实现最大的聚光比，因而被应用在太阳能光热、光伏系统中，非跟踪、跟踪(二级反射器)系统中。CPC集热器具有较小的散热面积，无需跟踪装置而降低了成本，可以实现中高温集热的需求。

目前CPC太阳能中低温集热器已经得到了一定的推广应用，相对于普通的太阳能低温集热器，可以在一定范围内提高集热温度和集热效率，但目前的CPC集热器存在以下问题限制了CPC集热器的进一步推广应用：1、CPC反光板一般暴露在空气中，经常落入灰尘和杂物，遮挡了太阳能的采集，CPC这种非跟踪聚光集热器相对于跟踪式集热器的主要优势之一在于易维护，需要经常清理会影响该优势，CPC反光板在空气中及擦洗会逐渐降低反光板的反光率，太阳能集热器的性能衰减速度快；2、CPC集热器的反光板一般需要金属支撑架，为了保证聚光的精度和支架稳定性，支撑装置需要使用一定量的钢材，造成了CPC集热器的重量和成本较高，同时不便于运输和存储；3、CPC集热器一般采用固定式的，采用的支架不可以对集热器角度进行调节，由于一年中太阳的高度角会发生季节性变化，为了提高太阳能的聚光比和利用率，市场上出现了带多个预留孔的CPC集热器支架，通过改变固定用的预留孔实现对CPC集热器倾斜角度的调节，但是这类装置结构较为复杂，提高了成本，且不能连续调节；4、由于存在加工误差和现场安装误差等因素，需要对CPC反光板进行调整来达到理想的聚光效果，但目前的CPC反光板安装后无法调节其曲线形状。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有相关CPC集热装置的缺陷，提供了一种便于CPC反光膜曲线和朝向进行调节的、易清理维护、热损小、寿命久、易储藏和运输、结构简单、重量轻、成本低的CPC集热装置。

为解决上述技术问题，本专利提供的技术方案如下：采用一种充气式CPC集热器装置，包括直通式真空集热管、充气式CPC集热管支撑架、带有CPC反光板的双腔气囊；直通式真空集热管固定在充气式CPC集热管支撑架上，直通式真空集热管的端部与充气式CPC集热管支撑架的端部通过密封圈密封连接；带有CPC反光板的双腔气囊在充气式CPC集热管支撑架的外部并由充气式CPC集热管支撑架支撑，带有CPC反光板的双腔气囊的两端与充气式CPC集热管支撑架的两端分别密封连接。

作为本发明的一种改进，所述的充气式CPC集热管支撑架包括转动式支撑环、上连杆、下连杆、L型固定块、转动式支撑环基座、固定插杆；转动式支撑环为圆周带有凹槽的环状结构，转动式支撑环上设有预留孔；转动式支撑环竖直放置，两个转动式支撑环的上下端通过L型固定块分别连接到上连杆和下连杆的两端；转动式支撑环基座的上部为与转动式支撑环相适配的半环状结构，半环状结构上设有预留孔，转动式支撑环基座的下部为斜支腿，固定插杆插入到转动式支撑环的预留孔和转动式支撑环基座的预留孔中。