结合阳光房的非对称槽式太阳能集热装置的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能集热装置，特别是一种结合阳光房的非对称槽式太阳能集热装置，属于太阳能利用技术领域。

背景技术：

太阳能的商业化开发和利用是可再生能源领域的一个重要发展趋势，国际能源署(IEA)预计，到2040年太阳能发电将占世界电力供应的20%以上。聚光式太阳能热发电技术作为太阳能利用的一种重要方式，已成为国际太阳能技术发展的重要方向之一。中国《可再生能源发展“十一五”规划》中也明确提出，要在内蒙古鄂尔多斯高地沿黄河平坦荒漠、甘肃河西走廊平坦荒漠、新疆哈密地区、西藏拉萨或北京周边选择适宜地区，开展太阳能热发电试点工作。

按集热器类型的不同，聚光式太阳能热发电系统可分为槽式系统，塔式系统和碟式系统三大类。通过三十多年的研究开发实践，在国际已达成共识：太阳能热发电站，其中槽式太阳能热电站是目前最经济的太阳能发电方式，而且只有槽式太阳能热发电实现了商业化运行，是最成熟的太阳能热发电技术。槽式太阳能热发电系统是通过抛物面槽式聚光镜面将太阳光汇聚在焦线上，在焦线上安装管状吸热器吸收聚焦后的太阳辐射能。集热器轴线与焦线平行呈南北向布置。除了可以应用于大规模发电外，以槽式集热为基础的太阳能利用系统可以很方便地产出100—350℃的蒸汽或热水，从而广泛适用于采暖、空调、纺织、印染、造纸、橡胶、海水淡化、食品加工、木材烘干、花卉蔬菜以及其他工农业生产与生活领域。

但是目前槽式太阳能的发展和推广应用并不理想，造成这个情况的原因很多，其中重要的原因之一就是槽式太阳能维护费用过高，主要是因为镜面长期暴露在空气中，镜面会因灰尘的覆盖而影响了反光率，导致太阳能集热系统的光学效率显著下降，而反光镜的清理需要大量的人力物力；此外太阳能集热系统（包括转动支架、反光镜、集热器等）长期收到风吹日晒雨淋的作用，严重影响了系统的寿命，尤其是转动机构和镜面，造成了系统的后期维护费用过高；槽式系统南北轴放置，转动角度大，反光镜的设计高度也就较高，导致聚光镜面的风阻较大，降低了支架的稳定性，提高了支架的成本，也影响了聚光系统的跟踪精度，此外，槽式集热器阵列的间距较大，影响了单位面积土地的太阳能利用率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有相关槽式太阳能集热装置的缺陷，提供了一种可以寿命长、易维护、成本低的槽式太阳能集热装置。

为解决上述技术问题，本专利提供的技术方案如下。

采用一种结合阳光房的非对称槽式太阳能集热装置，包括双坡顶阳光房、非对称槽式太阳能集热装置；非对称槽式太阳能集热装置位于双坡顶阳光房的内部，双坡顶阳光房的屋面分别朝南和朝北倾斜。

作为本实用新型的一种改进，所述的双坡顶阳光房包括门、阳光房框架和采光玻璃；门位于双坡顶阳光房的东西两侧，阳光房框架为金属框架，采光玻璃固定在阳光房框架上。

作为本实用新型的一种改进，所述的双坡顶阳光房的朝南坡面的倾角为5~35度，双坡顶阳光房的朝北坡面的倾角为30~70度。

作为本实用新型的一种改进，所述的非对称槽式太阳能集热装置包括固定支架、转动支架、转轴、反光镜、直通式真空集热管；固定支架固定在地面上，转动支架与固定支架通过转轴连接，转动支架可相对固定支架转动，反光镜和直通式真空集热管固定在转动支架上。

作为本实用新型的一种改进，所述的反光镜的形状为抛物线沿东西向拉伸形成的槽型曲面，该抛物线轴线以南的曲线长度长于轴线以北的曲线长度；所述的直通式真空集热管位于反光镜的焦线上。

作为本实用新型的一种改进，所述的反光镜的材质为玻璃镜或反光铝板。

作为本实用新型的一种改进，所述的转动支架可围绕转轴转动的角度为47度。

作为本实用新型的一种改进，所述的直通式真空集热管与转轴同轴。

相对于现有技术，本实用新型中所述的装置具有如下优势：

1）该槽式太阳能集热装置外面罩上了阳光房，避免了灰尘、杂物、风沙、雨雪对镜面及集热装置的影响和损伤，延长了太阳能集热系统的寿命，同时便于清洗和更换，维护费用低，避免了太阳能聚光系统由于暴露在外造成系统的光学效率逐渐降低。2）该槽式太阳能集热装置采用了南北轴向放置，反光镜转动角度小，降低了阳光房和集热器支架的高度，故减少了阳光房及集热器支架的成本，也保证了聚光系统的跟踪精度，同时缩短了槽式集热器阵列的间距，提高了单位面积土地的太阳能利用率。3）该槽式太阳能集热装置的镜面采用了非对称抛物面形状，可以配合南北轴向放置的槽式太阳能集热装置，进一步降低阳光房的高度，减少阳光房的成本，同时便于阳光房的清理和槽式太阳能集热装置的维护。4）阳光房采用双坡顶的结构，有利于屋顶灰尘杂物的掉落和清理，避免对太阳光的入射造成影响。5） 该装置结构简单、成本低、外形美观，推广潜力大。

附图说明

图1是结合阳光房的非对称槽式太阳能集热装置的结构示意图；

图2是结合阳光房的非对称槽式太阳能集热装置各季节朝向的示意图；

图3是结合阳光房的非对称槽式太阳能集热装置的非对称抛物面的示意图。

其中：1是双坡顶阳光房、2是非对称槽式太阳能集热装置、3是门、4是阳光房框架、5是采光玻璃、6是固定支架、7是转动支架、8是转轴、9是反光镜、10是直通式真空集热管、11是冬至、12是春分/秋分、13是夏至、14是被截断的抛物线、15是保留的抛物线、16是抛物线焦点、17是抛物线的轴线、18是抛物线的倾斜角、19是反光镜开口的倾斜角。

具体实施方式

实施例1：参见图1-图3，采用一种结合阳光房的非对称槽式太阳能集热装置，包括双坡顶阳光房1、非对称槽式太阳能集热装置2；非对称槽式太阳能集热装置2位于双坡顶阳光房1的内部，双坡顶阳光房1的屋面分别朝南和朝北倾斜。所述的双坡顶阳光房1包括门3、阳光房框架4和采光玻璃5；门3位于双坡顶阳光房1的东西两侧，阳光房框架4为金属框架，采光玻璃5固定在阳光房框架4上。所述的非对称槽式太阳能集热装置包括固定支架6、转动支架7、转轴8、反光镜9、直通式真空集热管10；固定支架6固定在地面上，转动支架7与固定支架6通过转轴8连接，转动支架7可相对固定支架6转动，反光镜9和直通式真空集热管10固定在转动支架7上。

实施例2：参见图1-图3，作为本实用新型的一种改进，所述的反光镜9的形状为抛物线沿东西向拉伸形成的槽型曲面，该抛物线的轴线17以南的曲线长度长于轴线以北的曲线长度；所述的直通式真空集热管10位于反光镜9的焦线上。所述的反光镜9的材质为玻璃镜或反光铝板。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：参见图1-图3，作为本实用新型的一种改进，所述的双坡顶阳光房1的朝南坡面的倾角为5~35度，双坡顶阳光房1的朝北坡面的倾角为30~70度。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例4：参见图1-图3，所述的转动支架7可围绕转轴8转动的角度为47度。所述的直通式真空集热管10与转轴8同轴。其余结构和优点与实施例1完全相同。

工作原理和过程：参见图1-图3，非对称槽式太阳能集热装置的反光镜9采用非对称的槽式抛物面形状，槽式抛物面的轴线17正对着太阳，太阳光透过双坡顶阳光房1的采光玻璃5，达到非对称槽式太阳能集热装置2，经反光镜9反射后汇聚到抛物面焦线处的直通式真空集热管10，加热集热管中流动的介质，将太阳能转化为热能。

以32度纬度地区的某结合阳光房的非对称槽式太阳能集热装置为例，反光镜9抛物线的倾斜角18在朝南32±23.5度范围内变动，以适应太阳在冬至-春分/秋分-夏至过程中位置的变动。反光镜开口的倾斜角19为20度，双坡顶阳光房1的朝南屋面倾角也为20度，双坡顶阳光房1的朝北屋面倾角为40度。反光镜9开口的宽度为5米。直通式真空集热管10的管径为70毫米。双坡顶阳光房1的尺寸根据反光镜9位置的变化情况确定。

反光镜9抛物线的轴线17以北的线条长于反光镜9抛物线的轴线17以南的线条，这样可以使得反光镜9开口的倾斜角较小，从而降低双坡顶阳光房1的高度。

本实用新型还可以将实施例2、3、4所述技术特征中的至少一个与实施例1组合，形成新的实施方式。

需要说明的是上述实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，并没有用来限定本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。