一种中低倍聚光集热设备及太阳能热利用系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能光热利用技术领域，尤其涉及一种中低倍聚光集热设备及太阳能热利用系统。

背景技术：

太阳能光热利用系统通过采集设备中的传热介质收集太阳辐射的热能,将该部分热能应用到热利用装置中，达到光热利用的目的。其中，传热介质升温后的温度不同，其应用领域不同，如，在高倍聚光的采集设备中，传热介质被加热的温度较高，该部分传热介质可用于光热发电，而在中低倍聚光的采集设备中，传热介质升温幅度较低，其可用于生活用热水。

目前，太阳能光热利用系统中采集设备普遍采用高倍聚光形式，以采集高温传热介质为主；高倍聚光的采集设备的容差小，对于镜场及接受装置的安装以及追踪的精度要求较高，且需要在接受装置处设置二次反射结构，而高精度要求使得采集设备的建设成本较高，并不适用中低倍聚光的采集设备。

由此可知，提供一种安装方便、成本低的采集设备，以适用中低倍聚光的太阳能光热利用系统是目前急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种中低倍聚光集热设备及太阳能热利用系统，接收器及聚光反射组件的机构简单，安装方便，且成本低，尤其适用于中低倍聚光的太阳能光热利用系统。

根据本实用新型的实施例，提供了一种中低倍聚光集热设备，包括接收器和聚光反射组件：

所述聚光反射组件包括至少一组反射镜单元和跟踪驱动结构；每组所述反射镜单元包括条状反射镜、反射镜安装框架和第一支撑结构，所述第一支撑结构与地面固定基础固定连接；每组所述反射镜单元的反射镜安装框架均与所述跟踪驱动结构连接；

所述接收器包括至少一根集热管，所述集热管的轴心与所述条状反射镜的长度方向平行，且相邻的两根所述集热管的管壁贴合，所述集热管通过第二支撑结构与地面固定基础连接；

所述跟踪驱动结构驱动所述聚光反射组件中的反射镜单元旋转，以使所述反射镜单元反射的太阳光始终聚集在所述接收器的总受光面内。

进一步地，所述接收器包括多根集热管，多根所述集热管的轴心连线为直线或弧形曲线。

进一步地，所述跟踪驱动结构包括开放式驱动组件,所述开放式驱动组件包括主动齿轮和从动齿板，所述主动齿轮安装在所述第一支撑结构上，所述从动齿板固定安装在所述反射镜安装框架的转轴上；所述主动齿轮与所述从动齿板之间通过多级联动薄齿轮连接；

多级所述联动薄齿轮的高度依次递增；每级所述联动薄齿轮包括平行且共轴设置的大齿轮盘和小齿轮盘；所述主动齿轮与高度最低的所述联动薄齿轮的大齿轮盘啮合，每级所述联动薄齿轮的下齿轮盘与相邻的下一级所述联动薄齿轮的大齿轮盘啮合，位于最高位置的所述联动薄齿轮的小齿轮盘与所述从动齿板啮合；所述主动齿轮的驱动轴连接驱动装置。

进一步地，沿所述接收器长度方向设置多列所述聚光反射组件，每列所述聚光反射组件包括多组所述反射镜单元，多组所述反射镜单元中的多个条状反射镜平行设置；

所述跟踪驱动结构还包括连杆机构，多组所述反射镜单元中相邻的所述反射镜安装框架的转轴通过所述连杆机构连接，且至少一个所述反射镜安装框架的转轴连接所述开放式驱动组件。

进一步地，多列所述聚光反射组件中包括至少一个所述开放式驱动组件，位于同一排的多个所述开放式驱动组件的所述主动齿轮通过一根所述驱动轴连接。

进一步地，所述大齿轮盘上设有圆形通孔，所述圆形通孔的直径与所述小齿轮盘的外径相同。

进一步地，所述从动齿板为弧形齿条。

进一步地，所述条状反射镜为曲面镜，所述曲面镜的半径大于6000毫米。

进一步地，所述第一支撑结构的高度为2-3米；所述第二支撑结构的高度为4-6米。

本实用新型还提供一种太阳能热利用系统，包括上述中低倍聚光集热设备。

由以上技术方案可知，本申请中的一种中低倍聚光集热设备及太阳能热利用系统，反射镜向集热管反射太阳光，该接收器的集热管上无二次反射结构，接受器接收反射镜反射的太阳光，同时还接收太阳直射的太阳光。随着太阳位置的变化，跟踪驱动结构驱动反射镜转动，实现太阳追踪，始终将太阳光反射到接收器上。

该中低倍聚光集热设备及太阳能热利用系统，无二次反射结构，反射聚光的精度要求低，允许容差率高，具有结构简单、建造方便、成本低等优点，尤其适用于中低倍聚光的太阳能热利用系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一优选实施例示出的中低倍聚光集热设备的结构示意图；

图2为根据一优选实施例示出的开放式驱动组件的主视图；

图3为图1中的中低倍聚光集热设备聚光示意图。

图中：

1、条状反射镜；2、反射镜安装框架；3、第一支撑结构；4、跟踪驱动结构；5、集热管；6、第二支撑结构；7、连杆机构；41、主动齿轮；42、从动齿板；43、联动薄齿轮；44、驱动轴；431、大齿轮盘；432、小齿轮盘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，一种中低倍聚光集热设备，包括接收器和聚光反射组件：

聚光反射组件包括至少一组反射镜单元和跟踪驱动结构4；每组反射镜单元包括条状反射镜1、反射镜安装框架2和第一支撑结构3，第一支撑结构3与地面固定基础固定连接；每组反射镜单元的反射镜安装框架2均与跟踪驱动结构4连接；

接收器包括至少一根集热管5，集热管5的轴心与条状反射镜1的长度方向平行，且相邻的两根集热管5的管壁贴合，集热管5通过第二支撑结构6与地面固定基础连接；

跟踪驱动结构4驱动聚光反射组件中的反射镜单元旋转，以使反射镜单元反射的太阳光始终聚集在接收器的总受光面内。

太阳能热利用系统中，若利用热能进行光热发电，采集设备需要使用高倍聚光集热设备，设备中的水(传热工质)被加热到500℃以上形成过热蒸汽用作汽轮机发电；而中低倍聚光集热设备输出的传热工质的温度相对较低，一般在70-80℃左右或略高，该部分热能无法满足汽轮机发电，但是能以热利用的形式进一步使用，如，采用水作为传热工质，常温水吸收太阳光热能后温度升高，可用于生活用水、供暖等。

本实施例提供的集热设备适用于聚光倍数及聚光精度要求相对较低的中低倍聚光镜场中，该设备中无二次反射结构，允许容差率高，具有结构简单、建造方便、成本低等优点，尤其适用于中低倍聚光的太阳能热利用系统。

作为本实施例的优选实施方式，接收器包括多根集热管5，多根集热管5的轴心连线为直线或弧形曲线。反射聚光组件包括多块条状反射镜1，多块条状反射镜1向共同的焦线位置反射汇聚太阳光，汇聚的太阳光区域具有一定的宽度，进而形成一定接受面积的汇聚区。为了避免汇聚光偏出浪费,汇聚区应始终照射在多根集热管5上，即多根集热管5形成的总受光面的宽度不小于汇聚区的宽度，使反射的光线更充分的利用。

接收器中可通过改变集热管5的数量改变总受光面的宽度。一般情况下，总受光面的宽度应大于汇聚区的宽度，以提高集热设备的容差，即当条状反射镜1的反射存在一定偏差时仍可将反射的太阳光汇聚到集热管5上，以降低条状反射镜1的反射追踪精度要求，进一步降低成本。

其中，优选地，条状反射镜1为曲面镜，曲面镜的半径大于6000毫米。由于接收器的容差高,对于条状反射镜1的反射精度要求与高倍聚光反射镜相比相对较低,因此,其可采用较小弧度的曲面镜,该弧度范围内的条状反射镜1采用冷处理即可成型，冷处理的制备工艺简单，可降低制作成本。

作为被实施例的优选实施方式，跟踪驱动结构4包括开放式驱动组件,开放式驱动组件包括主动齿轮41和从动齿板42，主动齿轮41安装在第一支撑结构3上，从动齿板42固定安装在反射镜安装框架2的转轴上；主动齿轮41与从动齿板42之间通过多级联动薄齿轮43连接；

多级联动薄齿轮43的高度依次递增；每级联动薄齿轮43包括平行且共轴设置的大齿轮盘431和小齿轮盘432；主动齿轮41与高度最低的联动薄齿轮43的大齿轮盘431啮合，每级联动薄齿轮43的小齿轮盘432与相邻的下一级联动薄齿轮43的大齿轮盘431啮合，位于最高位置的联动薄齿轮43的小齿轮盘432与从动齿板42啮合；主动齿轮41的驱动轴44连接驱动装置。

跟踪驱动结构4采用开放式驱动组件，利用联动薄齿轮43实现匹配转速和传递转矩，与现有技术相比，其无需使用成本较高的减速机，无需额外的支撑结构，可大大降低驱动部分的成本投入；同时，开放式驱动组件的耐候性更强，使得集热设备可适用更多的安装环境，尤其是盐碱地、沙漠等地区。

沿接收器长度方向设置多列聚光反射组件，每列聚光反射组件包括多组反射镜单元，多组反射镜单元中的多个条状反射镜1平行设置；

跟踪驱动结构4还包括连杆机构7，多组反射镜单元中相邻的反射镜安装框架2的转轴通过连杆机构7连接，且至少一个反射镜安装框架2的转轴连接开放式驱动组件。

每一列聚光反射组件中，包括多组反射单元，为了实现多块条状反射镜1的同步转动，将相邻的反射镜安装框架2的转轴通过连杆机构7连接，两个机构包括于转轴固定连接的摆杆以及连接摆杆的推拉杆，其中，至少一个反射镜安装框架2的转轴连接开放式驱动组件，优选地，在位于居中位置的反射镜安装框架2的转轴上设置开放式驱动组件。

多列聚光反射组件中包括至少一个开放式驱动组件，位于同一排的多个开放式驱动组件的主动齿轮41通过一根驱动轴44连接。相邻的两列聚光反射组件之间，位于同一排的主动齿轮41共用一根驱动轴44，采用共用驱动轴44的形式，减少联轴器的使用，避免联轴器联连接处出现“丢转”的现象，使多个条状反射镜1实现同步追踪。

作为本实施例的优选实施方式，大齿轮盘431上设有圆形通孔，圆形通孔的直径与小齿轮盘432的外径相同。大齿轮盘431的直径大于小齿轮盘432的直径，为了进一步的降低成本，在大齿轮盘431上设置圆形通孔，圆形通孔处切割的废料可以用于小齿轮盘432的制作，进而大大节省了联动薄齿轮43的成本投入；同时，在大齿轮盘431上设置圆形通孔，可进一步降低开放式驱动组件的重量，利于拆装操作。

优选地，从动齿板42为弧形齿条。弧形齿板的半径远大于大齿轮盘431和小齿轮盘432的半径，根据实际的使用需求，弧形齿板的半径可为数米或数十米，大半径的弧形齿条可满足各个角度的高精度追踪。

优选地，第一支撑结构3的高度为2-3米；第二支撑结构6的高度为4-6米。上述高度的第一支撑结构3和第二支撑结构6方便人工安装，第一支撑结构3工作人员在地面即可完成施工操作，而第二支撑结构6通过搭建脚手架即可完成施工操作；无需使用大型的起重设备，施工简单快捷，成本低。

本实用新型还提供一种太阳能热利用系统，包括上述中低倍聚光集热设备。太阳能热利用系统将升温的传热工质(水)输送至热利用设备进行供热使用，或者，将传热工质存入蓄水池暂时进行存储，以备使用。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。