一种广角式复合太阳能聚光器的制作方法

1.本发明属于太阳能聚光器技术领域，具体为一种广角式复合太阳能聚光器。


背景技术：

2.在众多的太阳能利用技术中，最为常见的有太阳能光伏发电、太阳能热发电、太阳能热水器等，目前，在太阳能光伏发电中，绝大多数采用的是硅电池片的光伏发电技术，而硅电池片只将到达地面的太阳能的15%左右的能量转换为电能，太阳能的利用效率总体还是比较低的，目前，建筑能耗已接近全社会总能耗的1/3，而且随着经济的增长，建筑能耗将继续保持增长的趋势。加快可再生能源在建筑领域中的规模化应用，是降低建筑能耗、调整建筑用能结构的有效措施之一，这项应用被称之为建筑光伏一体化。
3.根据中国专利号为“cn102608742b”公开的一种太阳能条形平行光超薄聚光器，由条形会聚透镜板、条形发散透镜板、第一反射体、第i反射体、第p反射体、框架组成。条形会聚透镜板与条形发散透镜板上有对应的2n个条形会聚透镜和条形发散透镜；第一反射体上有输出反射面，第i反射体上有输出反射面和法向反射面，第p反射体上有法向反射面；太阳入射光线经条形会聚透镜的聚焦，再经条形发散透镜，形成透镜聚光平行光线，通过法向反射面形成反射光线，再通过输出反射面形成聚光输出光线。该装置能将表面入射太阳光全部转化为聚光光线，聚光输出光线与太阳入射光线平行且同方向传播，聚光区域在聚光器的后方，聚光距离小，加工难度低，聚光辐射功率高，聚光辐射分布均匀。
4.上述专利文件提出的技术方案以及市面上的太阳能聚光器都是在对光能转化为热能的过程中进行利用，针对目前的太阳能聚光器的不足之处如下：对比文件中需要太阳光线以垂直条形会聚透镜板的角度，对太阳能光线进行有效地的汇聚，在建筑光伏一体化中要求聚光器能作为建筑构件或能固定安装，降低成本的同时减少维护费用，传统的槽式抛物面聚光器存在因非成像而导致的出光口收集的光分散性大的问题，此外，抛物面聚光器中光线逆向反射还会引起阴影问题，且抛物线型曲面需要较高的加工精度，并且该类聚光器在使用时为了达到良好的聚光效果需要配合光线跟踪器使得光线以垂直的角度射入进行使用，额外增加了聚光器的使用成本。


技术实现要素：

5.解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种广角式复合太阳能聚光器，解决了现有的太阳能聚光器吸收光线的角度有限，对太阳光能的利用率较低，并且需要设置光能追踪装置的问题。
6.技术方案为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种广角式复合太阳能聚光器，包括侧向光线采集透镜1和过渡光线反射板2，所述过渡光线反射板2的两侧设置有侧向光线采集透镜1，所述侧向光线采集透镜1包括上光线采集透镜101和下光线采集透镜
102，所述侧向光线采集透镜1的底部设置有侧面光线反射板9，所述侧向光线采集透镜1与过渡光线反射板2之间设置有底部集热板3，所述下光线采集透镜102设置在上光线采集透镜101的底面处。
7.优选的，所述过渡光线反射板2的内侧设置有反射板安装座5，所述反射板安装座5的侧面与过渡光线反射板2的内侧壁相接触，且过渡光线反射板2的内壁与反射板安装座5之间通过卡扣的方式进行连接，所述反射板安装座5的侧面为等腰三角形。
8.优选的，所述侧向光线采集透镜1的底面设置有限位安装架4，所述限位安装架4的底面设置有聚光器安装板10，且聚光器安装板10与限位安装架4之间通过螺栓进行连接。
9.优选的，所述底部集热板3位于过渡光线反射板2与侧向光线采集透镜1之间，且底部集热板3与限位安装架4之间相互连接。
10.优选的，所述上光线采集透镜101和下光线采集透镜102的截面为类三角形结构，且上光线采集透镜101的底面与下光线采集透镜102的顶面相连接，且上光线采集透镜101的截面两侧为凸面结构，且下光线采集透镜102为的截面两侧为凹面结构。
11.有益效果本发明提供了一种广角式复合太阳能聚光器。具备以下有益效果：1、通过在太阳能集热器的外侧设置有侧向光线采集透镜可以将不同时间段下不同照射角度的太阳光通过过渡光线反射板和侧面光线反射板将光线汇聚到底部集热板的表面，提高了对不同角度光线的利用效果，不需要通过设置光线追踪装置，调整光线太阳能聚光器的朝向角度即可达到良好的太阳能聚集效果，对不同照射角度的光线进行利用，充分的利用了光能，便于将太阳能聚光器以固定的方式进行安装，大大降低了太阳能聚光器的安装难度。
12.2、通过侧向光线采集透镜可以将更多的将外界的光线利用凸透镜汇聚光线的原理将原本在外侧被阻挡的光线通过光线的折射将光线射在过渡光线反射板的表面后在过渡光线反射板和侧面光线反射板之间进行传递折射，可以使得光线汇聚在底部集热板的表面，同时光线在向下依次进行单向向下传递可以具有良好的聚光效果。
附图说明
13.图1为本发明的主体结构示意图；图2为本发明的内部结构示意图；图3为本发明的侧向光线采集透镜结构示意图；图4为本发明的太阳光入射光线直接照射在过渡光线反射板的示意图；图5为本发明的太阳光入射光线经过侧向光线采集透镜的示意图；图6为本发明的太阳光入射光线水平经过侧向光线采集透镜的示意图。
14.其中：1、侧向光线采集透镜；101、上光线采集透镜；102、下光线采集透镜；2、过渡光线反射板；3、底部集热板；4、限位安装架；5、反射板安装座；6、太阳光入射光线；7、太阳光反射光线；8、太阳光折射光线；9、侧面光线反射板；10、聚光器安装板。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.具体实施例一：根据图1-图6所示，一种广角式复合太阳能聚光器，包括侧向光线采集透镜1、过渡光线反射板2、太阳光入射光线6、太阳光反射光线7和太阳光折射光线8，过渡光线反射板2的两侧设置有侧向光线采集透镜1，侧向光线采集透镜1包括上光线采集透镜101和下光线采集透镜102，上光线采集透镜101和下光线采集透镜102侧面分别为凸面和凹面，且上光线采集透镜101和下光线采集透镜102侧面的两侧分别经过抛光处理，侧向光线采集透镜1与过渡光线反射板2之间设置有底部集热板3，如图4所示，当太阳光直接照射在过渡光线反射板2的最小角度为a时，当太阳光入射光线6的照射角度位于a-90度角度射入且太阳光入射光线6并不经过侧向光线采集透镜1时，此时太阳光入射光线6直接照射在过渡光线反射板2的表面，太阳光入射光线6直接照射在过渡光线反射板2的表面经过侧面光线反射板9依次向下反射后照射在底部集热板3的表面，如图5和图6所示，当太阳光入射光线6经过上光线采集透镜101且此时的太阳光线位于水平面和侧向光线采集透镜1的最大夹角之间时，若上光线采集透镜101的焦点为f、f'，太阳光入射光线6这个夹角范围内任意的一条入射光线与太阳光入射光线6平行的虚线过光心并与焦平面f'相交于点p，与太阳光入射光线6对应的出射光线则通过p点，同时当平行于水平面的太阳光入射光线6射向上光线采集透镜101或者下光线采集透镜102时，利用凸透镜的原理太阳光入射光线6折射后形成的太阳光折射光线8会过焦点的垂直于光轴的平面；此时的太阳光折射光线8会照射在过渡光线反射板2的表面，另外，还有一条规律，过光心的光线传播方向不变，结合这两条规律，就可以得出当合理的设置侧向光线采集透镜1与过渡光线反射板2的距离时，可以使得太阳光入射光线6在角度0-a度之间时，有效地将光线汇聚在反射板的表面，包括平行于光轴入射的光线，此时太阳光入射光线6经过上光线采集透镜101的作用，可以将太阳光入射光线6导向至过渡光线反射板2的表面，太阳光入射光线6先照射在侧向光线采集透镜1的上光线采集透镜101表面，然后太阳光入射光线6经过上光线采集透镜101折射后形成太阳光折射光线8，太阳光折射光线8照射在过渡光线反射板2的表面经过侧面光线反射板9依次向下反射后照射在底部集热板3的表面，太阳光入射光线6先照射在侧向光线采集透镜1的下光线采集透镜102表面，然后太阳光入射光线6经过下光线采集透镜102折射后形成太阳光折射光线8，太阳光折射光线8照射在过渡光线反射板2的表面经过反射后照射在底部集热板3的表面，当侧向光线采集透镜1采用线性阵列的方式进行排布时，侧向光线采集透镜1可以减小相邻的侧向光线采集透镜1之间的遮挡作用，同时位于外侧的侧向光线采集透镜1可以采集到的水平方向上的太阳光线，然后底部集热板3吸收聚焦后的太阳辐射能并把吸热管内的流体加热，然后产生过热蒸汽，驱动涡轮发电机产生电力，同时底部集热板3可以为晶体硅光伏电池，太阳光能汇聚到晶体硅光伏电池后，晶体硅光伏电池产生电能和热能，电能通过电缆并经过光伏逆变器调制后，并入电网或者离网使用或者储存，热能被流经散热方管的流体吸收并导出存储或使用。
17.当太阳入射光线经过侧向光线采集透镜1折射后再照射在过渡光线反射板2的表面，当上光线采集透镜101和下光线采集透镜102的折射率越大时，此时的太阳光折射光线8
与水平面的夹角会接近90度，此时太阳光折射光线8在过渡光线反射板2的反射作用下会将太阳光反射光线7照射至底部集热板3的底部或者靠近底面的位置，此时侧面光线反射板9侧壁的高度可以进一步减小，同时太阳光反射光线7的传播路径会进一步变短，可以进一步提升对太阳光的聚光效果，现有的常规玻璃的折射率是一定的，因此可以尽量选择折射率较高的玻璃作为侧向光线采集透镜1的加工原材料。
18.过渡光线反射板2的内侧设置有反射板安装座5，反射板安装座5的侧面与过渡光线反射板2的内侧壁相接触，且过渡光线反射板2的内壁与反射板安装座5之间通过卡扣的方式进行连接，过渡光线反射板2为平面的结构，且过渡光线反射板2可采用带有防腐蚀保护层的薄铝板或薄钢板，也可采用表面经阳极氧化处理和抛光的铝板，不再需要反光材料的载体，在材料和制造条件允许时反射壁也可用玻璃钢或金属薄板整体成形，反射板安装座5的侧面为等腰三角形，为了缩小底部集热板3的面积，增加太阳光的聚光效果，反射板安装座5顶面的夹角可以选择较小的夹角度数，当反射板安装座5两侧的过渡光线反射板2夹角越小时，当太阳光以相同的角度直接照射在过渡光线反射板2的表面时，夹角越小，底部集热板3所需要的的底面积越窄，但是当太阳光入射光线6直接照射在过渡光线反射板2的表面时，若太阳光入射光线6的入射角度是一定的，此时反射板安装座5顶面的夹角越小，反射的太阳光反射光线7在底部集热板3的角度就越高，此时底部集热板3的侧壁高度就需要设计的越高，因此可以根据使用地的光照条件合理安排反射板安装座5顶面的夹角度数，当反射板安装座5的两侧均设置有过渡光线反射板2并在过渡光线反射板2的两侧均设置有侧向光线采集透镜1，如图2-图6所示，此时的过渡光线反射板2两侧为侧向光线采集透镜1，两侧的侧向光线采集透镜1可以将两侧0-90度以及90-180度的光线通过折射或者直接照射的方式将光线引导至过渡光线反射板2的表面再经过过渡光线反射板2和侧面光线反射板9的依次反射效果下，可以将光线反射至底部集热板3的表面，当太阳光在经过一天圆周轨迹的运动变化时，均可以对太阳光进行有效地集合汇聚，通过侧向光线采集透镜1可以实现对太阳光线的免追踪设置。
19.侧向光线采集透镜1的底面设置有限位安装架4，限位安装架4的底面设置有聚光器安装板10，且限位安装架4与聚光器安装板10之间通过螺栓进行连接，底部集热板3为l形的结构，且底部集热板3位于过渡光线反射板2与侧向光线采集透镜1之间，且底部集热板3与限位安装架4之间相互连接，l形的结构不仅可以增加底部集热板3的收光范围，也可以对不同角度的光线进行收集，通过在太阳能集热器的外侧设置有侧向光线采集透镜1可以将不同时间段下不同照射角度的太阳光通过过渡光线反射板2和侧面光线反射板9将光线汇聚到底部集热板3的表面，提高了对不同角度光线的利用效果，不需要通过设置光线追踪装置调整太阳能聚光器的朝向角度即可达到良好的太阳能聚集效果，常规的聚光装置需要将增加光线追踪装置，对太阳的运动轨迹进行追踪，以确保太阳光可以以正对的垂直角度射入，对光线进行汇聚，侧向光线采集透镜1可以将0-180度之间的光线照射角度进行利用，通过侧向光线采集透镜1可以更多的将外界的光线利用凸透镜和凹透镜汇聚光线分散光线的原理将原本在外侧被阻挡的光线通过光线的折射将光线射在过渡光线反射板2的表面后利用过渡光线反射板2和侧面光线反射板9向下反射传递后将光线汇聚在底部集热板3的表面，对不同照射角度的光线进行利用，充分的利用了光能，同时不需要设置光线追踪装置或者角度调整装置，使用时确保侧向光线采集透镜1所在的平面与太阳运动轨迹所在平面相
垂直，便可以对安装连接板进行固定安装，便于将太阳能聚光器以固定的方式进行安装，大大降低了太阳能聚光器的安装难度，同时也大大降低了维护和使用成本。
20.上光线采集透镜101和下光线采集透镜102的截面为类三角形结构，且上光线采集透镜101的底面与下光线采集透镜102的顶面相连接，且上光线采集透镜101的截面两侧为凸面结构，且下光线采集透镜102为的截面两侧为凹面结构，上光线采集透镜101和下光线采集透镜102采用平滑弧面制作，不会产生制造菲涅尔透镜时的工艺性损失，降低了制造的难度，提高了太阳光的透过率，常规的凸透镜在将光线汇聚时，经过凸透镜光轴上半部分的太阳光入射光线6会将光线向下汇聚，经过凸透镜光轴下半部分的光线会向上汇聚，为满足太阳光折射光线8处于向下照射的方向，将上光线采集透镜101设置为类三角形结构，此时的上光线采集透镜101只保留了常规凸透镜的上半部分，此时经过上光线采集透镜101的太阳光折射光线8可以向下射出，照射在中间反射板的表面，同时将原先凸透镜光轴的下半部分设置为下光线采集透镜102，有凹面镜对光线具有发散作用，常规的凹透镜在将光线汇聚时，经过凹透镜光轴上半部分的太阳光入射光线6会将光线向上汇聚，经过凹透镜光轴下半部分的光线会向下汇聚，为满足太阳光折射光线8处于向下照射的方向，将下光线采集透镜102也设置为类三角形结构，此时的下光线采集透镜102只保留了常规凹透镜的下半部分，此时经过下光线采集透镜102的太阳光折射光线8可以向下射出，照射在过渡光线反射板2的表面。
21.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
22.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。