专利名称：装有复合抛物面聚光器的太阳能集热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能集热器，具体是一种装有复合抛物面聚光器的太阳能集热器，利用复合抛物面聚光器来增加太阳能吸收效率和减少热量损失，属于太阳能热利用领域。
背景技术：
非跟踪聚焦型反射面以R. Winston研究的复合抛物面CPC最为典型，它是一种根据边缘光线原理设计的非成像聚光器，该聚光器吸收面是一个平板，位于两抛物面焦点和最低点之间，可将小于半接收角θ的接收角范围内(士 Θ)的入射光线按理想聚光比收集到接收器上，其最大聚焦比Rmax= Ι/sin θ。但由于理想的CPC通常都比较长，在太阳能热利用中不便于使用，因此都要对CPC进行截断。普通真空集热管所形成的集热器，通常使用真空管阵列，如果排列间距较大，其对太阳光的吸收效率较低，如果排列间距较密，则造成集热器热损较大。如果采用CPC，则能有效地增加吸收效率，降低热损。Winston提出的一种解决方式是截断的CPC和W型腔体复合形成的聚光器(美国专利NO. 230，137)，但是集热管和反射板之间接触，会造成一定的接触传导热损，且W型腔体在后续过程中不便于加工。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种装有复合抛物面聚光器的太阳能集热器，在半接收角θ范围内的入射光线都能被聚光器吸收，该聚光器可以增强真空集热管集热器的能量收集，解决现有技术存在的热效率低，热损大以及不便于加工的问题。本实用新型的技术方案是一种装有复合抛物面聚光器的太阳能集热管，包括真空集热管，其特征在于，所述的真空集热管安装在一复合抛物面聚光器上方的中央，该复合抛物面聚光器由左右对称的两个半体组成，每一半体由渐开线与抛物线圆滑连接组成，两个半体的渐开线一端相互连接构成截面为ω的整体，在其上端口内形成聚光槽；在该真空集热管与复合抛物面聚光器之间留有间距。。所述的真空集热管包括普通两套真空集热管、三套管式真空集热管、全玻璃热管式真空集热管、玻璃金属热管和U型管式真空集热管。在所述的复合抛物面聚光器表面有一层高亮度镜面反射涂层。多组所述的复合抛物面聚光器和聚光槽和集热管结构平行排列连接构成组合结构。在所述的复合抛物面聚光器的两边设有连接弯边，相邻的复合抛物面聚光器的两边通过该连接弯边相互连接。本实用复合抛物面聚光器的优势在于聚光器可以将半接收角范围内太阳辐射反射到集热管上，因此无需跟踪太阳，节省了跟踪太阳的复杂装置；具有线聚焦能力，将太阳光汇聚到真空集热管上，具有增大太阳辐射能流密度的作用，大幅提高真空集热管的利用效率；真空集热管和CPC之间有一定的间距，可以减少接触热损。本实用新型构思科学，设计合理，对于提高小型太阳能集热器和热水器的热效率、减少热损有很大的帮助。
图1是本实用新型的立体结构示意图；图2是本实用新型的截面结构示意图；图3是本实用新型的一些主要的几何参数示意图；图4是本实用新型的CPC轮廓截面图；图5是本实用新型小于半接收角的工作情况示意图；图6是本实用新型大于半接收角的工作情况示意图；图7是本实用新型组合应用的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明依据本实用新型提出的具体装置的细节及工作情况。参见图1和图2，本实用新型一种装有复合抛物面聚光器的太阳能集热管，包括真空集热管6和复合抛物面聚光器3，其特征在于，所述的真空集热管6安装在一复合抛物面聚光器3上方的聚光槽5内的中央。该复合抛物面聚光器3由左右对称的两个半体组成， 每一半体由渐开线与抛物线圆滑连接组成，两个半体的渐开线一端相互连接构成截面为ω 的整体，在其上端口内形成聚光槽5。在该真空集热管6与复合抛物面聚光器3之间留有间距4。所述的真空集热管6包括普通两套真空集热管、三套管式真空集热管、全玻璃热管式真空集热管、玻璃金属热管、U型管式真空集热管，以及现有技术中其他类型的各种真空集热管。在所述的复合抛物面聚光器3的表面有一层高亮度镜面反射涂层。当太阳光以一定的角度入射太阳辐射到开口上时，一部分太阳辐射被真空集热管 6直接吸收，一部分被复合抛物面聚光器(CPC) 3反射，然后被真空集热管6吸收。CPC表面具有较好的反射太阳辐射性能，真空集热管6的吸收管2有良好的太阳能吸收性能。真空集热管6和复合抛物面聚光器3之间有一定的间距4，可以避免二者之间的传导热量损失。参见图3和图4，主要影响本实用新型性能的设计参数有半接收角θ、宽度w、高度h、真空集热管6和CPC之间的间距d等，这些参数的设定和设计要根据实际情况考虑和优化。在入射角小于半接收角θ时，入射太阳辐射全部被反射器反射到真空集热管6上。本实用新型的截面图的设计步骤以及作图顺序如下首先确复合抛物面聚光器3的轮廓，将真空集热管的吸收管2作为渐开线的基圆 7，作两边对称的渐开线段9，然后渐开线段9的后面作抛物线段10，该渐开线段9和抛物线段10左右对称，形成了容纳真空集热管6的聚光槽5，并且真空集热管6和该聚光槽5 二者之间设有间距4。1、绘制基圆7和外圆8 基圆7的尺寸根据实际真空管集热6的吸收管2的外径尺寸绘制，外圆8根据实际真空集热管6的的玻璃外管1的外径绘制。[0028]2、绘制渐开线段9 渐开线段9的起点选择在与真空集热管6中心线有一定负角度α开始绘制，角度α的大小应能满足渐开线段9在与真空集热管6中心垂线相交时，交点和外圆8之间的间距为d。3、绘制抛物线段10:抛物线段10的开口宽度和半接收角θ的大小根据实际需要设定。抛物线和渐开线的连接点可以应用Winston CPC模型得到在渐开线开角β = θ + π /2处连接。CPC开口宽度和高度可以应用截短CPC的几何参数进行计算，得到所需要的几何尺寸。4、对称分布将上述渐开线段9和抛物线段10以真空集热管6竖直中心线为对称线，作对称部分，从而形成一个完整的反射器轮廓。然后根据聚光器轮廓形状加工成型，复合抛物面聚光器3的轮廓形状沿着真空集热管6方向延伸，使其长度和集热管长度匹配。该聚光器由特制镜面铝加工成型，该镜面铝对太阳辐射有较大的反射率。使用时，复合抛物面聚光器3南北向倾斜放置，聚光槽5的开口朝南，倾斜角度大致等于当地纬度根据实际情况调整。无需跟踪太阳就可以将在半接收角(士 Θ)范围内的太阳辐射全部反射到真空集热管6上。图5和图6为该聚光器工作的两种状态，图5为入射角度Φ小于半接收角θ时， 太阳辐射全部能到达真空集热管6。图6指示的是当入射角度大于半接收角θ时，一部分被反射到真空集热管6以外，太阳辐射不能被全部接收。图7所示，是本实用新型一种聚光器组合方式。图中显示的是3片CPC 3组合在一起，也可以根据需要由一片或者多片进行组合，在组合的边缘均设有一个连接弯边12，便于组合之间连接，以及与真空集热器6的连接和固定。
权利要求1.一种装有复合抛物面聚光器的太阳能集热器，包括真空集热管(6)，其特征在于，所述的真空集热管(6)安装在一复合抛物面聚光器C3)上方的中央，该复合抛物面聚光器(3) 由左右对称的两个半体组成，每一半体由渐开线与抛物线圆滑连接组成，两个半体的渐开线一端相互连接构成截面为ω的整体，在其上端口内形成聚光槽(5)；在该真空集热管(6) 与复合抛物面聚光器( 之间留有间距G)。
2.根据权利要求1所述的装有复合抛物面聚光器的太阳能集热器，其特征在于，所述的真空集热管(6)包括普通两套真空集热管、三套管式真空集热管、全玻璃热管式真空集热管、玻璃金属热管和U型管式真空集热管。
3.根据权利要求1所述的装有复合抛物面聚光器的太阳能集热器，其特征在于，在所述的复合抛物面聚光器C3)表面有一层高亮度镜面反射涂层。
4.根据权利要求1所述的装有复合抛物面聚光器的太阳能集热器，其特征在于，多组所述的复合抛物面聚光器(3)和聚光槽和集热管结构(6)平行排列连接构成组合结构。
5.根据权利要求4所述的装有复合抛物面聚光器的太阳能集热器，其特征在于，在所述的复合抛物面聚光器(3)的两边设有连接弯边(12)，相邻的复合抛物面聚光器(3)的两边通过该连接弯边(1 相互连接。
专利摘要一种装有复合抛物面聚光器的太阳能集热器，包括真空集热管(6)，其特征在于，所述的真空集热管(6)安装在一复合抛物面聚光器(3)上方的中央，该复合抛物面聚光器(3)由左右对称的两个半体组成，每一半体由渐开线与抛物线圆滑连接组成，两个半体的渐开线一端相互连接构成截面为ω的整体，在其上端口内形成聚光槽(5)；在该真空集热管(6)与复合抛物面聚光器(3)之间留有间距(4)。该复合抛物面聚光器无需跟踪太阳，就能达到提高吸收太阳辐射量，减少热量损失的目的，应用于太阳能集热器，能提高太阳能集热器的热效率，减少热损。
文档编号F24J2/12GK201983472SQ201120108430
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者宋明, 李旭光, 赵娟, 陈华林, 韩成明 申请人:北京华业阳光新能源有限公司, 北京清华阳光能源开发有限责任公司