一种屋顶瓦片式太阳能聚集器的制作方法

本发明涉及太阳能应用技术领域，具体的说，本发明涉及一种屋顶瓦片式太阳能聚集器。

技术背景

目前，建筑能耗占总体能耗的30％，建筑能耗中包括生活中需要产生热量的热能能耗，还包括由于屋顶吸收太阳光辐射能，并将辐射能传递到屋内导致建筑能耗增大的空调制冷能耗，其中的热能能耗和空调制冷能耗占建筑能耗的很大比例，如何降低热能能耗和空调制冷能耗是降低建筑能耗的重要因素。另一方面，利用太阳能聚集器，把太阳能转换成热能，是降低热能能耗的重要方法。屋顶在影响建筑能耗的同时，还承担排泄雨水的功能。优化屋顶结构，降低屋顶对太阳辐射能的吸收，可以有效的降低建筑能耗中的空调能耗。

现有的建筑太阳能集热器系统，无论是内聚光真空管集热器(聚光器在内外玻璃管之间)、还是外聚光真空管集热器(聚光器在玻璃管外侧)太阳能聚集系统，都没有与屋顶瓦片的波浪形结构统一起来，一般独立设计安装，导致成本高，热功率较小，且抗风性能较差。另一方面，夏季建筑屋顶被太阳暴晒，热负荷大，空调能耗高。如果能将建筑屋顶空调节能与太阳能集热系统统一起来，对建筑节能和新能源开发利用具有重要的意义。

在国家知识产权网站上，查询到太阳能聚集器方面的专利大概50件，但是还没有发现可以覆盖在建筑屋顶上与瓦片结构相似的太阳能聚集器。

技术实现要素：

针对上述缺点，本发明根据波浪形屋顶瓦片，设计一种即可排泄雨水，又可高效利用太阳能，还可以降低顶层室内空调能耗的多功能太阳能聚集器。

本发明提供的技术方案是：一种屋顶瓦片式太阳能聚集器，其特征在于，包括数个反光板，所述反光板相对的第一端和第二端上翘形成曲面，所述反光板的凹面为正面，凸面为背面；所述反光板上翘的第一端背面对背面两两相连，在相连的部位设有太阳能吸热器，形成吸热单元；所述吸热单元之间由反光板第二端正面对正面依次相连。

进一步的，反光板的曲面弧线为抛物线。

进一步的，抛物线方程为f为焦距。

进一步的，如图4所示，反光板的曲面弧线为抛物线方程上的弧线BC，A为焦点，B点为过焦点A与X轴平行的平行线与抛物线的交点，C为线段AB的垂直平分线与抛物线的交点。

进一步的，设置于反光板上的相邻的两个太阳能吸热器之间的距离为2f。

进一步的，焦距f为8-15cm。

更进一步的，太阳能吸热器为真空管集热器。

本发明的有益效果是：

1)该聚集器与屋顶瓦片相似，可以覆盖于房顶，充分利用屋顶的太阳能收集面积，系统功率大；

2)聚集器发光板将入射太阳光反射到吸热器上，即利用太阳能，又减少屋顶吸收太阳热能，降低顶层房屋的空调能耗；

3)太阳能吸热器布置在反光板的顶部，当太阳高度角比较低时，太阳能吸热器仍可以直接利用投射的太阳能，装置的适应性好。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好的理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例以其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1为本发明的反光板结构示意图；

图2为本发明的吸热单元结构示意图；

图3为本发明的太阳能聚集器结构示意图；

图4为本发明的抛物线方程式坐标图；

图1-3中1-第一端，2-第二端，3-太阳能吸热器，4-焦点，7-反光板。

具体实施方式

以下通过实施例详细说明或描述本发明，而不是对本发明进行限制。

图1为本发明的反光板的结构示意图，如图1所示，反光板相对应的两端上翘形成一个曲面，上翘的一端为第一端，另一端为第二端，其反光板的凹面为正面，凸面为背面，两个反光板背面对背面相连，相连的部位设有太阳能吸热器，这就形成如图2所示的一个吸热单元。多个吸热单元之间由发光板的第二端依次相连组合成一个与屋顶波浪形瓦片一致的一种屋顶瓦片式太阳能聚集器，如图3所示。

图3所示一种屋顶瓦片式太阳能聚集器，图中箭头表示为太阳光入射方向，太阳能吸热器由两侧正对的曲面反光板汇聚投射太阳光，提高光热转换效率。如图所示每个太阳能吸热器由两个曲面反光板投射太阳光，汇聚功率较大。同时，相邻曲面反光板形成凹面状的瓦片结构，在汇聚太阳光的同时，承担排泄雨水功能。

反光板曲面弧线可设计为抛物线，其抛物线方程式如下所示，图4为方程式的示意图，在直角坐标系xoy中为焦距为f，焦点为A：

从焦点A沿x轴方向作一直线，与抛物面相交于点B。作线段AB的垂直平分线，使之与抛物线相交于点C。弧线BC即为图1中反光板曲面弧线，B点为反光板的第一端，C点为反光板的第二端。

单块曲面反光板的有效聚光面积等于在x轴上的投影值，为抛物面焦距f；高度等于在y轴上的投影值，等于0.75f。在设计分析时，结合实际情况，f在8-15cm之间更合理。

综上所述该聚集器与屋顶瓦片结构相似，充分利用屋顶的太阳能收集面积，系统功率大；聚集器发光板将入射太阳光反射到吸热器上，即利用太阳能，又减少屋顶吸收太阳热能，降低顶层房屋的空调能耗；太阳能吸热器布置在反光板的顶部，当太阳高度角比较低时，太阳能吸热器仍可以直接利用投射的太阳能，装置的适应性好。