一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，它包括多個(gè)橫向并列連接的集熱單元，每一個(gè)集熱單元包括鏡場(chǎng)、支撐架、上支架和接收器；鏡場(chǎng)包括多個(gè)等間隔排列的反射鏡，反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)連接在位于其兩側(cè)的支撐架上，鏡場(chǎng)中所有反射鏡的轉(zhuǎn)軸相互平行且位于同一平面內(nèi)，平面為一斜面，斜面與水平面成為27°～60°的夾角，接收器通過(guò)與支撐架連接的上支架支撐在鏡場(chǎng)的上方，接收器的長(zhǎng)度方向平行于鏡場(chǎng)中反射鏡的轉(zhuǎn)軸。本實(shí)用新型采用與水平面具有一定傾斜角的鏡場(chǎng)，能夠減少反射鏡隨太陽(yáng)軌跡變化角度時(shí)彼此間造成的陰影或者遮擋，從而保證了接收器具有較為飽滿的集熱面積，最大程度地減少了余弦效應(yīng)損失，據(jù)統(tǒng)計(jì)，本實(shí)用新型系統(tǒng)在相同占地面積的條件下年均集熱效率提高35％以上，集熱量提高15％以上。
【專利說(shuō)明】一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，特別涉及一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]線性菲涅爾系統(tǒng)是太陽(yáng)能光熱利用領(lǐng)域一種常見(jiàn)系統(tǒng)，它主要由線性菲涅爾反射鏡(Linear Fresnel Ref lector, LFR)、接收器和跟蹤太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)裝置組成，反射鏡平行地成排排列，在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下跟隨太陽(yáng)的軌跡運(yùn)動(dòng)，在有陽(yáng)光的情況下始終將太陽(yáng)光反射到接收器上，再通過(guò)接收器將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能。
[0003]通常菲涅爾反射鏡在地面上水平排列，接收器放在反射鏡場(chǎng)的中間。
[0004]該系統(tǒng)相對(duì)于拋物面槽式光熱系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是無(wú)需使用造價(jià)昂貴的曲面鏡，使用模擬菲涅爾透鏡原理的平面鏡來(lái)使用線聚焦效果，安裝更簡(jiǎn)單成本更低，但最突出的問(wèn)題是由于平面鏡隨著太陽(yáng)的軌跡變換角度，當(dāng)平面鏡與水平面夾角較大時(shí)，導(dǎo)致其旁邊反射鏡一部分接收不到入射光，造成陰影；或者反射光被旁邊反射鏡擋住而打不打聚光器上，造成遮擋。這都會(huì)導(dǎo)致聚光器得到的太陽(yáng)光減少，拉低轉(zhuǎn)換效率，而如果大幅地加大反射鏡的間距雖可以減少遮擋與陰影，但又會(huì)導(dǎo)致單位面積內(nèi)反光鏡面積減少，最終轉(zhuǎn)換效率仍然得不到提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠減少遮擋以有效提高轉(zhuǎn)換效率又能夠增加土地利用率的梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，其特征在于:它包括多個(gè)橫向并列連接的集熱單元，每一個(gè)所述集熱單元包括鏡場(chǎng)、支撐架、上支架和接收器；所述鏡場(chǎng)包括多個(gè)等間隔排列的反射鏡，所述反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)連接在位于其兩側(cè)的所述支撐架上，所述鏡場(chǎng)中所有所述反射鏡的轉(zhuǎn)軸相互平行且位于同一平面內(nèi)，所述平面為一斜面，所述斜面與水平面成為27°?60°的夾角，所述接收器通過(guò)與所述支撐架連接的所述上支架支撐在所述鏡場(chǎng)的上方，所述接收器的長(zhǎng)度方向平行于所述鏡場(chǎng)中所述反射鏡的轉(zhuǎn)軸。
[0007]還包括一設(shè)置在鏡場(chǎng)底面的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括一長(zhǎng)桿、多個(gè)短桿、兩連桿、一推桿機(jī)構(gòu)、一螺紋絲杠副和一電機(jī)；每一所述短桿的一端垂直堅(jiān)固連接每一所述反射鏡的背面，所有所述短桿的另一端等間隔鉸接在所述長(zhǎng)桿；兩所述連桿的一端緊固連接在一起，另一端分別緊固連接在所述長(zhǎng)桿的中部；兩所述連桿的連接端鉸接所述推桿機(jī)構(gòu)；所述推桿機(jī)構(gòu)包括一外管和一滑動(dòng)連接在所述外管內(nèi)的內(nèi)桿，所述外管鉸接在所述支撐架上，所述內(nèi)桿的一端與兩所述連桿的連接端鉸接；所述螺紋絲杠副包括一與所述電機(jī)的輸出軸緊固連接的絲杠和一螺紋連接在所述絲杠上的螺母，所述內(nèi)桿的另一端與所述螺母緊固連接。
[0008]所述鏡場(chǎng)中的所述反射鏡為平面鏡或微彎弧面鏡，所述接收器為復(fù)合拋物面聚光器與集熱管的組合，所述復(fù)合拋物面聚光器將太陽(yáng)光二次反射達(dá)到集熱管上。
[0009]所述支撐架上設(shè)置有一擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)，所述擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)的上邊緣連接所述鏡場(chǎng)位于最高處的邊緣，所述擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)的下邊緣連接所述支撐架的底部。
[0010]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型采用與水平面具有一定傾斜角的鏡場(chǎng)，能夠減少反射鏡隨太陽(yáng)軌跡變化角度時(shí)彼此間造成的陰影或者遮擋，從而保證了接收器具有較為飽滿的集熱面積，最大程度地減少了余弦效應(yīng)損失，據(jù)統(tǒng)計(jì)，本實(shí)用新型系統(tǒng)在相同占地面積的條件下年均集熱效率提高35%以上，集熱量提高15%以上。2、本實(shí)用新型采用水平面具有一定傾斜角的鏡場(chǎng)，可以有效縮小反射鏡的間距，使得集熱器能設(shè)計(jì)得更為緊湊，從而減少支架的鋼材用量，降低系統(tǒng)造價(jià)成本。3、本實(shí)用新型采用與水平面具有一定傾斜角的鏡場(chǎng)，使控制反射鏡跟蹤太陽(yáng)的跟蹤系統(tǒng)的跟蹤范圍減小為約常規(guī)系統(tǒng)跟蹤范圍的一半，故障率更低。4、本實(shí)用新型在鏡場(chǎng)的背面設(shè)置一擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)，增加了系統(tǒng)的抗風(fēng)能力，是系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性更高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)集熱單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型的角度變換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型的聚光原理圖；
[0014]圖4是本實(shí)用新型的使用狀態(tài)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0016]本實(shí)用新型包括多個(gè)橫向并列連接的集熱單元10，如圖1所示，每一集熱單元10包括鏡場(chǎng)11、支撐架12、上支架13和接收器14。鏡場(chǎng)11包括多個(gè)等間隔排列的反射鏡，反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)連接在位于其兩側(cè)的支撐架12上，鏡場(chǎng)11中所有反射鏡的轉(zhuǎn)軸相互平行且位于同一平面內(nèi)，該平面為一斜面，其與水平面成為27°?60°的夾角。接收器14通過(guò)與支撐架12連接的上支架13支撐在鏡場(chǎng)11的上方，其長(zhǎng)度方向平行于鏡場(chǎng)11中反射鏡的轉(zhuǎn)軸。
[0017]如圖2所示，集熱單元10還包括一設(shè)置在鏡場(chǎng)底面的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)15，角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)15包括一長(zhǎng)桿16、多個(gè)短桿17、兩連桿18、一推桿機(jī)構(gòu)19、一螺紋絲杠副(圖中未不出)和一電機(jī)(圖中未不出)。每一短桿17的一端垂直堅(jiān)固連接每一反射鏡的背面,所有短桿17的另一端等間隔鉸接在長(zhǎng)桿16上。兩連桿18的一端緊固連接在一起，另一端分別緊固連接在長(zhǎng)桿16的中部，兩連桿18的連接端鉸接推桿機(jī)構(gòu)19。推桿機(jī)構(gòu)19包括一外管191和一滑動(dòng)連接在外管191內(nèi)的內(nèi)桿192，外管191鉸接在支撐架12上，內(nèi)桿192的一端與兩連桿18的連接端鉸接；螺紋絲杠副包括一與電機(jī)的輸出軸緊固連接的絲杠和一螺紋連接在絲杠上的螺母，內(nèi)桿192的另一端與螺母緊固連接。角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)15的工作原理如下:電機(jī)通過(guò)螺紋絲杠副帶動(dòng)推桿機(jī)構(gòu)19中的內(nèi)桿192做直線運(yùn)動(dòng)，速度大約為0.5?lmm/s,同時(shí)內(nèi)桿192可以圍繞外管191與支撐架12的鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。電機(jī)啟動(dòng)后，推桿機(jī)構(gòu)19中的內(nèi)桿192推動(dòng)兩連桿18，連桿18位置的變化引起長(zhǎng)桿16和短桿17的轉(zhuǎn)動(dòng)，短桿17帶動(dòng)反射鏡旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光線的跟蹤。在鏡場(chǎng)11中，每塊反射鏡初始安裝角度不同，但在跟蹤過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小相同，因而通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)桿16來(lái)帶動(dòng)所有反射鏡的旋轉(zhuǎn)即可。
[0018]上述實(shí)施例中，鏡場(chǎng)11中的反射鏡可以是平面鏡，也是可以微彎弧面鏡；接收器14為復(fù)合拋物面聚光器(CPC)與集熱管的組合，復(fù)合拋物面聚光器將太陽(yáng)光二次反射達(dá)到集熱管上。集熱管能通導(dǎo)熱油之類介質(zhì)，太陽(yáng)光將介質(zhì)加溫后，升溫的介質(zhì)與低溫介質(zhì)(如水)進(jìn)行熱交換，再利用熱能；集熱管也可以用聚光太陽(yáng)能電池板替換，直接將光能轉(zhuǎn)換為電能。
[0019]上述實(shí)施例中，可以在支撐架12上設(shè)置一擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)，擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)的上邊緣連接鏡場(chǎng)11位于最高處的邊緣，擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)的下邊緣連接支撐架12的底部。擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)能夠有效地?fù)鯎?北)風(fēng)，從而提高太陽(yáng)能利用系統(tǒng)的抗風(fēng)能力以及減少集熱管的熱量損失，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性(我國(guó)華北、西北地區(qū)以偏北風(fēng)為主)。
[0020]本實(shí)用新型的主要有益效果如下:
[0021]如圖3所示，由于太陽(yáng)離地球足夠遠(yuǎn)，可認(rèn)為地球接收到的太陽(yáng)光為平行光，通過(guò)鏡場(chǎng)11反射將反射光打到復(fù)合拋物面聚光器。每一塊反射鏡寬度為a，相鄰兩塊鏡子的中心距為b，將鏡場(chǎng)整體傾斜α，相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用的平鋪鏡場(chǎng)，可以在相同遮擋的情況下，縮小鏡間距(b_a)，提高相同鏡場(chǎng)面積時(shí)的輸出功率。
[0022]本實(shí)用新型通常應(yīng)用于南北朝向的建筑物上，如圖4所示，本實(shí)用新型東西布置，鏡場(chǎng)11傾斜面向南方，當(dāng)每塊鏡子按初始角度安置好后，鏡場(chǎng)11便可以始終將太陽(yáng)光反射進(jìn)入接收器14，當(dāng)太陽(yáng)照射角度發(fā)變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)15調(diào)節(jié)鏡場(chǎng)11中反射鏡的傾角，使接收器14不間斷地接收到鏡場(chǎng)11反射來(lái)的太陽(yáng)光，其中，系統(tǒng)的跟蹤方式為日歷跟蹤與光電傳感器跟蹤復(fù)合使用(屬于本領(lǐng)域的成熟技術(shù)，不贅述)。
[0023]本實(shí)用新型僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，其特征在于:它包括多個(gè)橫向并列連接的集熱單元，每一個(gè)所述集熱單元包括鏡場(chǎng)、支撐架、上支架和接收器； 所述鏡場(chǎng)包括多個(gè)等間隔排列的反射鏡，所述反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)連接在位于其兩側(cè)的所述支撐架上，所述鏡場(chǎng)中所有所述反射鏡的轉(zhuǎn)軸相互平行且位于同一平面內(nèi)，所述平面為一斜面，所述斜面與水平面成為27°?60°的夾角，所述接收器通過(guò)與所述支撐架連接的所述上支架支撐在所述鏡場(chǎng)的上方，所述接收器的長(zhǎng)度方向平行于所述鏡場(chǎng)中所述反射鏡的轉(zhuǎn)軸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，其特征在于:還包括一設(shè)置在鏡場(chǎng)底面的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括一長(zhǎng)桿、多個(gè)短桿、兩連桿、一推桿機(jī)構(gòu)、一螺紋絲杠副和一電機(jī)；每一所述短桿的一端垂直堅(jiān)固連接每一所述反射鏡的背面，所有所述短桿的另一端等間隔鉸接在所述長(zhǎng)桿；兩所述連桿的一端緊固連接在一起，另一端分別緊固連接在所述長(zhǎng)桿的中部；兩所述連桿的連接端鉸接所述推桿機(jī)構(gòu)；所述推桿機(jī)構(gòu)包括一外管和一滑動(dòng)連接在所述外管內(nèi)的內(nèi)桿，所述外管鉸接在所述支撐架上，所述內(nèi)桿的一端與兩所述連桿的連接端鉸接；所述螺紋絲杠副包括一與所述電機(jī)的輸出軸緊固連接的絲杠和一螺紋連接在所述絲杠上的螺母，所述內(nèi)桿的另一端與所述螺母緊固連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，其特征在于:所述鏡場(chǎng)中的所述反射鏡為平面鏡或微彎弧面鏡，所述接收器為復(fù)合拋物面聚光器與集熱管的組合，所述復(fù)合拋物面聚光器將太陽(yáng)光二次反射達(dá)到集熱管上。
4.如權(quán)利要求2所述的一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，其特征在于:所述鏡場(chǎng)中的所述反射鏡為平面鏡或微彎弧面鏡，所述接收器為復(fù)合拋物面聚光器與集熱管的組合，所述復(fù)合拋物面聚光器將太陽(yáng)光二次反射達(dá)到集熱管上。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種梯度式線性菲涅爾太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，其特征在于:所述支撐架上設(shè)置有一擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)，所述擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)的上邊緣連接所述鏡場(chǎng)位于最高處的邊緣，所述擋風(fēng)墻或擋風(fēng)網(wǎng)的下邊緣連接所述支撐架的底部。
【文檔編號(hào)】F24J2/38GK203928448SQ201420287076
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】鄭兆文, 倪懷遠(yuǎn), 王哲, 戴梁 申請(qǐng)人:北京電影機(jī)械研究所