一种利用可调式曲面反光板的太阳能集热装置的制作方法

本发明涉及一种太阳能集热装置，特别是一种利用可调式曲面反光板的太阳能集热装置，属于太阳能利用技术领域。

背景技术：

太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为世界能源战略的重要组成部分。太阳能热水器已经成功的商业化，如何更有效的利用太阳能，成为了各国科学家致力研究的内容。

以太阳能热水器为主的非聚光太阳能集热器以及得到大规模的应用，该类集热器适用于热源温度需求较低的领域，比如50℃以内的应用领域。对于更高温的热源需求，如中低温区域（70℃~120℃），非聚光集热器则难以满足，或者在此温度下集热效率很低。而聚光集热器可以作为更高温度的热源，适用于更广的应用领域。

复合抛物面聚光器(compoundparabolicconcentrator，简称为cpc)是根据边缘光学原理设计的非成像聚光器。在理论上，接收角范围内的入射光直接或经反射都最终到达接收器上，对于给定的接收角范围它可以实现最大的聚光比，因而被应用在太阳能光热、光伏系统中，非跟踪、跟踪(二级反射器)系统中。cpc集热器具有最小的散热面积，无需跟踪装置而降低了成本，可以实现中温集热的需求。

目前的复合抛物面聚光集热器已经开发了一系列产品，但由于一些不足或问题，限制了该类集热器的推广应用：1、一般采用完整及对称的cpc曲线，形式单一，体积较大，适用性受到限制；2、太阳能吸热体一般为管道，只能加热流体，应用范围小；3、集热器内的反光板容易落灰和杂物，不宜清理，影响了使用效果；4、集热器的角度一般不能调节，影响了集热器的使用效果和太阳能利用率；5、集热装置价格较高，难以普及。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有相关太阳能集热器的缺陷，提供了一种具有结构简单成本低，太阳能利用率高、应用范围广的太阳能集热装置。

为解决上述技术问题，本专利提供的技术方案为：

采用一种利用可调式曲面反光板的太阳能集热装置，包括曲面反光板、玻璃板、侧板、边框、支撑架、双面平板集热器、集热器托架；曲面反光板为槽型曲面板状结构，玻璃板为长方形板状结构，玻璃板的四周固定在边框上，曲面反光板的上下两端固定在边框上，曲面反光板、玻璃板和两个侧板构成一个封闭的空间，双面平板集热器位于该封闭空间内，支撑架与边框的两侧通过轴连接，支撑架固定在地面上，双面平板集热器水平放置，双面平板集热器通过集热器托架固定在支撑架上。

作为本发明的一种改进，所述的双面平板集热器为长方体结构，包括上玻璃板、上吸热板、下吸热板、下玻璃板、集热器侧壁、端盖；上玻璃板、上吸热板、下吸热板、下玻璃板由上至下依次平行放置，并固定于两侧的集热器侧壁上，双面平板集热器的两端设有端盖。

作为本发明的一种改进，所述的曲面反光板的曲面为非对称复合抛物面或圆弧面。

作为本发明的一种改进，所述的支撑架为倒t字状，支撑架的顶部设有轴孔。

作为本发明的一种改进，所述的集热器托架由一根横杆和多跟竖杆组成，横杆与竖杆垂直。

作为本发明的一种改进，所述的上吸热板的上表面和下吸热板的下表面均覆有太阳能选择性吸收涂层。

相对于现有技术，本发明提供的集热装置具有以下优势：

1）该集热装置可以同时加热吸热体的上下表面，加热效果好；

2）采用聚光集热的方式，可以提高聚光比，进而提高太阳能集热效率和集热温度，同时降低单位采光面积下集热器的成本；

3）采用非完整非对称的复合抛物面（cpc）作为曲面反光板，适合集热器采光面倾斜放置，降低集热器的相对高度；可将一定角度范围内的太阳光反射到吸热体上，减少或避免太阳能聚光集热装置的角度调节；

4）双面平板集热器内可以放置物料或流体介质，灵活方便，适用面广；

5）双面平板集热器保温效果好，并且无需保温材料，上下表面覆有选择性吸收涂层提高了太阳能的利用率，同时结构简单成本低；

6）玻璃板的设计可以减少热损失，解决曲面镜易落灰，难清理的问题；

7）集热装置可以通过手动调节反光板的角度，以适应太阳位置的变化，并保证了太阳能利用效率的最优化；

8）该集热装置系统简单、结构简单、成本低，太阳能利用率高、节能效益显著、推广潜力大。

附图说明

图1是利用可调式曲面反光板的太阳能集热装置的结构示意图；

图2是双面平板集热器的结构示意图；

图3是可调式曲面反光板的太阳能集热装置角度调节示意图；

图4是可调式曲面反光板的太阳能集热装置的采光示意图。

其中：1是曲面反光板、2是玻璃板、3是侧板、4是边框、5是支撑架、6是双面平板集热器、7是集热器托架、8是上玻璃板、9是上吸热板、10是下吸热板、11是下玻璃板、12是集热器侧壁、13是端盖、14是太阳光。

具体实施方式

实施例1

参见图1，采用一种利用可调式曲面反光板的太阳能集热装置，包括曲面反光板1、玻璃板2、侧板3、边框4、支撑架5、双面平板集热器6、集热器托架7；曲面反光板1为槽型曲面板状结构，玻璃板2为长方形板状结构，玻璃板2的四周固定在边框4上，曲面反光板1的上下两端固定在边框4上，曲面反光板1、玻璃板2和两个侧板3构成一个封闭的空间，双面平板集热器6位于该封闭空间内，支撑架5与边框4的两侧通过轴连接，支撑架5固定在地面上，双面平板集热器6水平放置，双面平板集热器6通过集热器托架7固定在支撑架5上。

实施例2

参见图2，作为本发明的一种改进，所述的双面平板集热器6为长方体结构，包括上玻璃板8、上吸热板9、下吸热板10、下玻璃板11、集热器侧壁12、端盖13；上玻璃板8、上吸热板9、下吸热板10、下玻璃板11由上至下依次平行放置，并固定于两侧的集热器侧壁12上；双面平板集热器6的两端设有端盖13。

实施例3

参见图1，作为本发明的一种改进，所述的曲面反光板1的曲面为非对称复合抛物面或圆弧面。

实施例4

参见图1，作为本发明的一种改进，所述的支撑架5为倒t字状，支撑架5的顶部设有轴孔。

实施例5

参见图1，作为本发明的一种改进，所述的集热器托架7由一根横杆和多跟竖杆组成，横杆与竖杆垂直。

实施例6

参见图1-图2，作为本发明的一种改进，所述的上吸热板9的上表面和下吸热板10的下表面均覆有太阳能选择性吸收涂层。

工作原理和过程：

参见图1-图4，太阳光透过玻璃板2，一部分直接照射到双面平板集热器6的上表面，一部分照射到曲面反光板1，经反射后照射到双面平板集热器6的上表面和下表面。

照射到双面平板集热器6的太阳光透过上玻璃板8或下玻璃板11后落到上吸热板9或下吸热板10，被选择性吸收涂层吸收后转化为热量加热上吸热板9和下吸热板10之间放置的物料或介质。

当太阳位置发生较大变化时，为了提高太阳光照射到集热器上的比例，可以转动边框4，来调节曲面反光板1的朝向角度。

采用非对称复合抛物面（cpc）的曲面反光板1可以减少曲面反光板1的设计高度，并将一定角度范围内的太阳光经反射后全部照射到双面平板集热器6上。

本发明还可以将实施例2、3、4、5、6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发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。