紧固流体管的固持器、太阳能收集器和布置流体管的方法与流程

本公开涉及能量供应，尤其是太阳能生产系统中的构造方案。

背景技术

在现代社会中，人们和工业消耗能量，例如，用于生产各种产品，用于运输和食品生产。能够以若干种形式并且从不同能量源产生能量。例如，经常从水力发电站、煤炭、石油或天然气燃烧产生电力。传统上，从本地燃烧或区域供热发电站产生热量。

随着人口和对服务需求的增加，能量消耗大大增加，这对我们的环境产生了严重的负面影响。燃烧产生大量二氧化碳和其它温室气体。水力发电站需要淹没大片土地等。

为了减小我们对环境的占用和负面影响，人们对更清洁环保的能量生产提出了需求。当今，可再生能量从风、太阳、海浪等产生。太阳以辐射太阳光束的形式向我们的星球提供大量能量。太阳辐射可由太阳能电池(例如，以太阳能电池的形式)用来发电，或由太阳能收集器用来生成热量。

聚光式太阳能收集器使用反射镜、透镜或其组合来以点或线的形式聚焦太阳辐射。在槽形聚光式太阳能收集器中，反射器形成为弯曲的细长反射镜，其将太阳辐射反射到沿反射器的聚焦线布置的接收器上。接收器通常为填充有输送流体(诸如水、乙二醇或油)的黑色管。所述管由聚集的太阳辐射加热，并且将热量传送到在能够使用热输送流体的系统中循环的输送流体。加热的输送流体既可以用作工业过程中的过程热，也可以用于区域加热等。

参考图1呈透视图的示意性图示，现在将描述聚光式太阳能收集器100的实例。

聚光式太阳能收集器100是所谓的ptc(槽式抛物面收集器)，并且包括细长槽形反射器102和流体管104。流体管104布置在反射器102的聚焦线处，并且流体管104的中心线定位成使得其与反射器102的聚焦线基本上重合。输送液体(例如，水)通过流体管104从一端流动到另一端(由箭头示出)。接着，输送流体在撞击流体管104时被反射器102反射的阳光加热。

流体管104通过固持器布置106固持，该固持器布置106将流体管104定位在聚焦线处。

为了提高能够在ptc布置中处理的热量的量，已经详细阐述了反射器的各种构造参数(例如，材料和尺寸)。

专利公布文件wo2010/047656a1中公开ptc太阳能收集器的实例。

寻找提高太阳能生产系统效率的解决方案具有挑战性。

技术实现要素：

期望优化可用于太阳能收集器布置中的太阳辐射量。本公开的目的是解决上述问题中的至少一个。

另外，本公开的一个目的是提供一种限制接收器固持器对太阳能收集器流体管的遮蔽的机构。这些目的可通过根据所附独立权利要求项的布置来实现。

根据第一方面，提供了一种用于将流体管紧固到槽形太阳能收集器的固持器。该固持器配置成在太阳能收集器的操作模式中部分地环绕流体管的剖面的圆周，并且留下一部分圆周不被固持器环绕。

此外，固持器可包括适于邻接流体管的基座构件，该基座构件包括适于将基座构件紧固到太阳能收集器的至少一个紧固机构。另外，固持器还可包括固定构件，该固定构件适于当流体管邻接固持器时与基座构件一起将流体管的中心线固定在太阳能收集器中。基座构件与固定构件连接，使得基座构件与固定构件一起可部分地环绕流体管的剖面的圆周，并且在太阳能收集器的操作模式中形成比流体管的剖面的直径小的开口。固定构件可通过连接机构可枢转地连接到基座构件，使得固定构件可相对于基座构件枢转，并且在太阳能收集器的维修模式中留下比流体管的剖面的直径大的开口。

此外，固持器可包括一个或多个接触机构，该一个或多个接触机构布置成例如可滑动地或可滚动地邻接流体管。

根据第二方面，提供了一种太阳能收集器，其包括槽形反射器、根据第一方面的至少一个固持器以及用于接收来自反射器的反射太阳辐射的流体管。流体管通过所述至少一个固持器连接到太阳能收集器。

根据第三方面，提供了一种在槽形太阳能收集器中布置流体管的方法。该方法包括在太阳能收集器中布置用于流体管的固持器，并且在固持器中布置流体管，使得流体管邻接固持器，并且当太阳能收集器处于操作模式时，固持器部分地环绕流体管并且留下一部分圆周不被固持器环绕。

根据上述一些方面，通过使用固持器将流体管连接到槽形太阳能收集器，可将流体管可靠地定位在太阳能收集器中并且同时限制流体管的遮蔽，这可导致可被利用的太阳辐射的量增大。另外，可使流体管的未环绕部分暴露于来自反射器的反射辐射，这可有利地进一步提高太阳能收集器的效率。

附图说明

现将借助于例示实施方案并且参考附图更详细地描述所述解决方案，其中：

图1是根据现有技术的布置的示意性环境图示。

图2a至2b是根据可能实施方案的布置的示意性图示。

图3a至3d是根据可能实施方案的布置的示意性图示。

图4a至4e是根据可能实施方案的布置的示意性图示。

图5是根据可能实施方案的方法的示意性流程图。

具体实施方式

现在将根据一些例示实施方案公开用于槽形太阳能收集器(即，ptc)的接收器固持器。

参考示意性图示的图2a和2b，现在将根据一个例示实施方案描述槽形太阳能收集器400。为了便于理解，在适当时将在附图中应用相同的附图标记。

图2a是根据例示实施方案的太阳能收集器400的示意性透视图。太阳能收集器400包括细长反射器402和流体管404。流体管404沿反射器402的聚焦线布置并且通过两个固持器300固持在聚焦线处。下文将在一些例示实施方案中进一步公开固持器300。

图2b是从右侧(即，沿图2a中的箭头b)看到的太阳能收集器400的示意性剖面图。太阳能收集器400围绕流体管404的中心线枢转以在白天进行调整以适应太阳高度。因而，槽形反射器402的开口面向太阳，并且直射太阳光束通过反射器402反射到流体管404上并加热流体管404中的输送流体。一般来说，多个ptc围绕水平轴线枢转以最佳地面向太阳。在一种类型的ptc中，流体管固定并且ptc围绕流体管的相应中心线枢转，而在其它类型的ptc中，流体管与其反射器一起围绕与中心线间隔开的水平轴线枢转。在两种类型的ptc中，固持器300阻止一些反射辐射进入流体管。

常规的槽形太阳能收集器使其流体管暴露于反射太阳光束，管固持器处除外，该管固持器环绕流体管的圆周以固持流体管并且使其中心线固定在反射器的聚焦线附近。即，常规管固持器阻断管附近的反射太阳辐射，在该处太阳辐射最为聚集。

该实施方案的固持器300固持流体管404，但仅部分地环绕流体管的圆周，即，当流体管布置在固持器300中时，圆周的一部分仍为可进入的。因而，增大流体管404的可进入区域，并且使反射聚集的太阳辐射将到达流体管404，否则反射聚集的太阳辐射将被固持器300阻断(即被阻止到达流体管404)，这有利地使热交换得以提高。

通过使固持器300的阻断部分减到最小，例如，通过减小固持器300的物理尺寸，将阻断较少的辐射，这提高了可用于热交换的聚集太阳辐射的量。然而，固持器300的物理尺寸可以减小多少并且仍可靠地固持流体管404是有限制的。流体管404是热的，并且固持器300必须能够围绕流体管404恰当地枢转。

在该实施方案中，固持器300中将使得流体管404固持的部分被设计成具有开口，使得反射的太阳光束可进入流体管404的圆周的一部分。因此，固持器300将提高热交换。因为固持器300的物理尺寸不会减小，所以固持器300将恰当地固持流体管404并且使得固持器300能够相对于流体管404枢转。

通常，在角度α较大的早晨和傍晚，将需要实施所公开的解决方案。

参考图3a至3d，其为示意性图示，现在将描述用于流体管的固持器300的一些例示实施方案。关于图3a至3d以及4a至4e，为了便于理解，在整个说明书中适当地应用了相同的附图标记。

图3a示出了固持器300的示例实施方案。固持器300包括基座构件302和固定构件304。在图3a中，基座构件302示为切断的。基座构件302和固定构件304通过连接机构310连接到彼此。在该实施方案中，连接机构310被设计为基座构件302和固定构件304中的相应孔以及待插入穿过所述孔的螺钉(未示出)。因而，固定构件304能够围绕螺钉枢转以向上摆动到维修模式，其中描述了比流体管剖面的直径大的开口。接着可以插入流体管，之后将固定构件304枢转或摆动回到开口小于流体管剖面的直径的位置，即，操作模式。因而，在操作模式中，固持器300将流体管可靠地定位在太阳能收集器中并且留下一部分流体管不被环绕。未环绕部分减小了流体管404的通常将被传统固持器遮蔽的区域。这导致击中流体管的辐射量增大。因此，本固持器300将可靠地将流体管定位在太阳能收集器中并且减小对流体管的遮蔽，从而进了太阳能收集器的操作特性。

此外，如图3a所示，固持器300可任选地配备有特定接触机构306，固持器300通过该特定接触机构邻接流体管。

在其基于本公开一些其它实施方案的替代例示实施方案中，接触机构306布置在基座构件302和固定构件304两者处。将选择还具有耐用特性(例如，滑动或磨损特性)的耐热材料来制造接触机构306。例如，可以选择诸如peek(聚醚醚酮)等塑料材料作为制造接触机构306的材料。此外，接触机构306可另外还包括其它材料，例如，ptfe(聚四氟乙烯)和/或碳添加剂可以作为涂层、浸渍剂或混合物施加，以便进一步改进滑动特性。因为接触机构306的材料有助于流体管的表面在固持器300中滑动，所以固持器300还可以例如由于温度(即热膨胀)引起的长度变化而使管能够纵向滑动。在基于一些上述实施方案的替代实施方案(其中，布置有锁定机构308。对应地，如同上述连接机构310，锁定机构308被实施为螺钉以及基座构件302和固定构件304的相应通孔。通过布置此类锁定机构308，可将固持器300可靠地保持于操作模式，在该操作模式中，流体管的中心线被定位成恰当地操作。通常，在操作模式中，流体管将被固持为使得其中心线将定位在靠近太阳能收集器的反射器的聚焦线处。此外，在图3a中，示出了一对任选通孔312，基座构件302可通过该通孔紧固到太阳能收集器。

另外，基座构件302可实施为具有反射性表面，以便进一步增大可利用(即，到达流体管表面)的太阳辐射的量。

图3b示出了用于太阳能收集器的流体管的固持器300的另一个例示实施方案。

图3b所示的固持器300包括基座构件302和固定构件304，然而，与图3a相比，固定构件304可替代地实施。在该实施方案中，固定构件304是弹性元件，并且流体管将被压入固定构件304的间隙中。在插入处，固定构件304变形，使得间隙增大，但在插入之后返回到其原始形式以将流体管固持在操作位置。此外，如图3b中所见，该实施方案的基座构件302由用于将固定构件304紧固到基座构件302的机构(例如，适于容置固定构件304的对应突起的凹口)提供。与图3a所示的固持器300相比，因为该实施方案的固定构件304是弹性的并且附接到基座构件302，所以固持器300不需要具有如结合图3a所描述的实施方案中布置的任何特定可枢转连接机构或锁定机构。因而，在将流体管布置于固持器300中时，可进一步提高效率。

图3c示出了用于太阳能收集器的流体管的固持器300的另一个例示实施方案。

图3c所示的固持器300包括基座构件302和固定构件304，然而，与图3b相比，固定构件304可替代地实施。在该实施方案中，固定构件304是可滑动元件，其适于在维修模式的位置(其中描述了比流体管剖面的直径大的间隙)与操作模式的位置(其中描述了比直径小的间隙)之间沿基座构件302滑动。固定构件304与流体管之间的滑动特性比基座构件302与固定构件304之间的滑动特性更光滑。因而，当固定构件304处于操作模式时，使得固定构件304和接触机构306能够围绕流体管滑动。即，当固持器300围绕流体管旋转时，不同的滑动特性防止固定构件304改变模式。

图3d示出了用于太阳能收集器的流体管的固持器的另一个例示实施方案。

图3d所示的固持器300与结合图3a描述的固持器300相似。该实施方案的固持器300的不同之处在于，固定构件304有一部分与连接机构310相对。此外，该实施方案的锁定机构308a/308b设置为固定构件304的第一部分308a和基座构件的第二部分308b。锁定机构308a/308b可实施为通孔以及螺钉、铆钉或插销，但不限于此。此外，所公开的概念还将涵盖其它替代具体实施，例如，第一部分308a可为适于装配到基座构件302的对应凹口(即，第二部分308b)中的延伸部。第一部分308a和第二部分308b两者均可为凹口，并且其中一者可包括适于装配到另一个凹口中的弹簧加载球等。通过提供具有该相对定位部分的固定构件，可以促进将流体管布置在固持器300中的过程并且更有效。

参考图4a至4e，其是示意性图示，现在将描述用于流体管的固持器300的一些其它例示实施方案。

图4a示出了用于太阳能收集器的流体管的固持器300的另一个例示实施方案。

图4a所示的固持器300与结合图3a描述的固持器300相似。该实施方案的固持器300的不同之处在于，当固持器300处于操作模式时存在两个未环绕部分，而非一个未环绕部分。通过修改基座构件302使得基座构件302的连接到固定构件304的部分与太阳能收集器的聚焦线间隔开，固持器300便能够将流体管可靠地定位在太阳能收集器中，其中反射辐射可进入流体管圆周的多个部分。此外，将基座构件302的该部分间隔开暗示着其将位于太阳能聚集度低于流体管附近低的位置处在，这可进一步提高可利用的太阳辐射的量。

图4b示出用于太阳能收集器的流体管的固持器300的另一个例示实施方案。

图4b所示的固持器300与结合图3a描述的固持器300相似。该实施方案的固持器300的不同之处在于，代替锁定机构308，布置了弹性构件314。弹性构件314将调节流体管处的来自固定构件304的压力。可布置弹性构件314作为锁定机构308的替代方案，并且控制流体管上的压力。例如，弹性构件314可补偿由温度变化造成的流体径向尺寸的变化。

图4c示出了用于太阳能收集器的流体管的固持器300的另一个例示实施方案。

图4c所示的固持器300与结合图3a描述的固持器300相似。图4c包括两个视图，其中左侧视图示出了处于操作模式的固持器300，而右侧视图示出了处于维修模式的固持器300，即，在布置流体管(未示出)之前。

该实施方案的固持器300的不同之处在于，基座构件302和固定构件304被集成并且制造成一体。基座构件302经由铰链316连接到固定构件。当已经布置了流体管时，铰链316闭合，即，可朝向基座构件302按压固定构件304以获得小于流体管剖面直径的间隙。为了实现固定构件304的正确定位，基座构件302和固定构件304两者均可配备有相应锁定机构308c、308d。如图4c中所见，锁定机构可设计为延伸部308c和凹口308d的组合，当集成基座构件302和固定构件304在被按压在一起时，该组合可促进集成基座构件302和固定构件304相对于彼此适当定位。

通过将固持器300设置为一体，固持器300的制造可更为有效。另外，流体管的布置可简化并且更有效，这两者均使得太阳能收集器的最终用户的成本降低。

在上述实施方案中，连接机构310被设计为通孔和螺钉的组合，但不限于此。如下文将在其它例示实施方案中公开，在不脱离发明构思的情况下，可以在适当时替代地布置其它替代连接机构，例如，插销、铆钉、铰链等。对应地，可在所公开的构思内替代地实施锁定机构308。

关于上述实施方案的接触机构306，本发明的构思不限于可滑动接触机构，而是一个或多个接触机构306可被布置为在邻接流体管时与流体管可滚动接触。例如，在适当时，可将接触机构设计成布置在基座构件302和/或固定构件304处的滚柱或球。

图4d和4e示出了根据一个例示实施方案的用于太阳能收集器400的流体管的固持器300。

固持器300包括与结合图3b描述的固持器300相似的基座构件302和固定构件304。固持器300包括适于将固持器300紧固到太阳能收集器400的多根线320。线320通过在基座构件302中形成的孔312附接到固持器。孔312是紧固机构的非限制性实例。替代地，线包括具有孔的相应垫圈，该线将可通过垫圈借助螺钉和螺母、铆钉、插销等紧固。

在图4e中，从侧视图示出了布置有固持器300的太阳能收集器400。在图4e中，反射器402由玻璃410覆盖，以保护反射器402表面和流体管(未示出)免受环境效应的负面影响，例如，由湿气或灰尘造成的负面影响。

上述实施方案的表征特征不限于对其进行描述的特定实施方案。当设计用于流体管的固持器300时，在不脱离本发明构思的情况下，可以组合一个或多个所描述的实施方案的特征。例如，可选择合适的锁定机构，并且在适当时，其可与合适接触机构布置一起使用。此外，可替代地实施基座构件302。例如，基座构件可实施为将流体管紧固在太阳能收集器中的任何合适部件。例如，此类基座构件可以紧固到例如太阳能收集器的支撑构件、反射器、覆盖玻璃等。适当时，基座构件可在进一步通过螺钉、线、胶水、磁体等紧固。

现在将根据一个例示实施方案并且返回到上述图2a至2b来描述太阳能收集器400。

太阳能收集器400包括槽形反射器402以及上文结合图3a至3d和4a至4e描述的任何类型的至少一个固持器300。在图2a至2b中，示意性地示出了固持器300。另外，太阳能收集器400包括通过固持器300连接到太阳能收集器400的流体管404。

参考图5，其为示意性流程图，现在将根据一个例示实施方案描述在固持器中布置流体管的方法500。

在第一动作502中，在太阳能收集器中布置用于流体管的一个或多个固持器。可通过将固持器的相应基座构件紧固到太阳能收集器的支撑构件(例如，位于反射器后面的支撑构件)或通过将固持器的线紧固到太阳能收集器来布置固持器。

在随后的动作504中，在固持器中布置流体管，使得流体管邻接固持器，并且当太阳能收集器处于操作模式时，部分地环绕流体管的剖面的圆周，而至少一部分圆周未由固持器环绕。如上文结合另一个例示实施方案所描述，因为固持器留下小于流体管直径的一个或多个间隙，所以流体管将可靠地定位在固持器中。

在固持器中布置流体管的动作504可包括进一步的子动作，现在将根据与上述实施方案相关的例示实施方案来描述所述子动作。

另外，该实施方案以在太阳能收集器中布置固持器的上述动作502来开始。

在随后的动作504b中，在固持器的基座构件处布置流体管。

在后续动作504c中，调整固持器的固定构件的位置，使得基座构件连同固定构件一起部分地环绕流体管的剖面的圆周并且形成比流体管的剖面直径小的开口。

在所述动作504b之前可进行任选动作504a，其中确保所布置的固持器的固定构件定位在维修模式中，即，基座构件连同固定构件一起将留下比流体管的直径大的间隙。

此外，所述方法可包括最后的动作504d，其中将固定构件锁定在操作模式中，即，将固定构件锁定到基座构件并且留下比流体管的直径小的间隙。

贯穿整个说明书对“一个实施方案”或“实施方案”的引用用于表示结合实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施方案中。

因此，在整个说明书的各个地方出现的表述“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定是指相同实施方案。另外，可在一个或若干个实施方案中以任何合适的方式组合特定特征、结构或特性。虽然上文已经参考特定实施方案描述了本发明，但其不希望限于本文所陈述的特定形式。而是，本发明仅受所附权利要求书限制，并且除了上述特定实施方案之外的其它实施方案在所附权利要求书的范围内也是同样可能的。此外，应当了解，如本文使用，术语“包括”或“包含”不排除其它元件或步骤的存在。

此外，虽然各个特征可包括在不同权利要求中，但这些特征有可能有利地组合起来，并且包括不同权利要求并不意味着特征组合是不可行且/或不利的。另外，对单数的引用并不排除复数。最后，权利要求中的附图标记仅作为澄清实例提供，而不应被理解为以任何方式限制权利要求书的范围。

所述范围通常由所附独立权利要求限定。例示实施方案由附属权利要求限定。