一种太阳能聚光球的制作方法

本发明属于太阳能热利用技术领域，更具体地，涉及一种太阳能聚光球。

背景技术：

能源是经济社会发展的重要基础，传统化石能源因其不可再生性，其大规模消耗会导致人类可利用的化石能源日益枯竭，而且化石能源利用过程中所引起的环境问题严重威胁着人类的生存与发展。发展可再生的清洁能源成为解决能源危机的必由之路。太阳能因其分布广泛、蕴量巨大、免费使用及不污染环境等优点，与其他可再生能源相比具有巨大的发展前途，是未来能源利用的重要发展方向。

太阳能集热利用的一个主要方向是太阳能热发电。太阳能热发电较光伏发电具有效率高、成本低、生产过程对环境影响小等优点。根据不同的热机工作原理，发电系统可以采用的热力循环有：朗肯循环(蒸汽轮机)、布雷顿循环(燃气轮机)和斯特林循环(斯特林发动机)。根据不同的聚光方式，当前的太阳能热发电系统主要可分为槽式、塔式和碟式。碟式太阳能热发电系统中主要采用的是斯特林循环。碟式斯特林发电系统工作过程中几乎不需要水，发电效率可达30％以上。相较于其他类型的太阳能热发电系统，碟式太阳能热发电具有应用灵活、占地面积小、较高的聚光比、效率高、便于模块化组装和组成混合发电系统等优点。

碟式太阳能热发电系统的主要组成部分为：碟式聚光器、太阳能集热器、热能转换利用装置及太阳跟踪控制系统。其工作原理为：碟式的聚光器将低密度的太阳光聚集在其焦点处，设置于焦点处的太阳能集热器吸收高能量密度的太阳光能量并将热量传递给斯特林发动机，进而驱动发电机发电。

在传统的碟式太阳能热发电系统中，聚光器都是一块块玻璃组建撑得，玻璃比较重且易碎，需要高强度的支撑结构，造价比较高且要做到很好的防风比较难，另外焦点处于环境中，容易被风吹散导致热量流失，聚光器整日暴露于环境中，容易老化；太阳能集热器、聚光器与立柱支架荷载大，支撑结构复杂、成本增加；热能转换利用装置对入射阳光干扰强等。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中成本耗材大，效率较低，运行成本较高的技术缺陷。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种太阳能聚光球，包括中空聚光球体，位于聚光球体内部的反射膜和太阳能接收器，所述中空聚光球体包括上下对称的两部分，分别是上半球和下半球；所述上半球是透光薄膜；所述下半球（2）是高密度薄膜；所述反射膜（3）位于中空聚光球体的上下半球之间，把中空聚光球体分为两个密封独立的空间，分别为上空间和下空间，所述聚光球体的上空间和下空间均冲入一定量的气体，且上空间冲入的气体压力大于下空间的气体压力，使所述上半球（1）透光薄膜和下半球（2）薄膜膨胀形成气球，所述反射膜（3）由于压力差变形在聚光球体内部形成一个向上空间凹型球缺，，所述反射膜形成的凹型球缺的焦点位于球心处，以将光反射至焦点上；所述太阳能接收器位于聚光球的球心处；这样透过所述上半球透明膜的入射光经反射膜反射到位于所述聚光球内的焦点处的太阳能接收器。

以上所述反射膜是具有反光镀层的弹性膜，包括基材，在所述基材的平滑面上镀有反射材料或粘有反射膜，在所述反射材料或反射膜上涂覆有透明保护膜层。

以上所述反射材料为铝或银，所述反射膜为镀铝薄膜或镀银薄膜。

以上所述透明保护膜层为聚四氟乙烯、液态玻璃或聚氟乙烯。

以上所述太阳能聚光球还包括控制太阳能聚光器俯仰和水平转动的追日跟踪器。

本发明的聚光球的径向或者纬向设有加强筋，加强筋汇聚于聚光球的两级，聚光球的两极设有转轴固定，转轴平面与聚光球赤道所在平面平行，转轴可以实现双向转动，转轴固定在聚光球的一个径向带底座的支架上，底座可实现360度旋转，所有的转动与旋转均由追日跟踪器来控制，来保证太阳能反射膜都处于最优的工作状态。

本发明与现有技术具有以下优势：

本发明的聚光球通过具有上述构成，能够进行宽角度范围的聚光（例如全方位聚光）。本发明聚光球体和反射膜均采用轻质膜体设计，降低原有聚光设备的整体结构重量，节省了用材，在力学结构上更加理想，球形设计防风效果较好；其中，反射膜通过镀铝薄膜或镀银薄膜提升薄膜表面的平滑度、降低塑料薄膜表面凹凸不平而对光线造成的漫射，从而起到增强薄膜对定向可见光聚光性能提升的目的；另外反射膜位于密封的球体内部，太阳光透过透明膜进入反射膜，几乎无空气流动，减小空气流动对聚热装置吸热的影响，提高反射聚热效率，且使用环境洁净，使环境对其生命周期的影响最小化，使用寿命更长。

附图说明

图1为本发明太阳能聚光球的结构示意图。

图2为本发明太阳能聚光球径向设有加强筋的结构示意图。

图中：（1）上半球；（2）下半球；（3）反射膜；（4）加强筋；（5）太阳能接收器。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

图1为本发明太阳能聚光球的结构示意图，中空聚光球体，位于聚光球体内部的反射膜（2）和太阳能接收器（5），其特征在于：所述中空聚光球体包括上下两部分，分别是上半球（1）和下半球（2）；所述上半球（1）是透光薄膜；所述下半球（2）是高密度薄膜；所述反射膜（3）位于中空聚光球体的上下半球之间，把中空聚光球体分为两个密封独立的空间，分别为上空间和下空间，所述聚光球体的上空间和下空间均冲入一定量的气体，且上空间冲入的气体压力大于下空间的气体压力，使所述上半球（1）透光薄膜和下半球（2）薄膜膨胀形成气球，所述反射膜（3）由于压力差变形在聚光球体内部形成一个向下空间凸起球缺，所述反射膜（3）形成的凹型球缺的焦点位于上半球空间；所述太阳能接收器（5）位于反射膜（3）形成的球缺的焦点上；这样透过所述上半球透光薄膜的入射光经反射膜反射到位于所述聚光球内的焦点处的太阳能接收器。

本发明太阳能聚光球的上半球（1）膜是有柔性和张力的透光性较好透明膜。

本发明太阳能聚光球的下半球（2）膜是有柔性和张力的高密度膜，对透光性没有要求。

本发明太阳能反射膜本身具有柔性和张力，通过上表面和下表面压力差形成一个球缺，使球缺的焦点在聚光球体的球心或者附近，球缺的反射曲面会将阳光汇聚于太阳能接收器，这样可以更有高效的利用太阳能，可以利用太阳能同步同体供电供热。

本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。