可调倾角太阳能集热装置的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能工程技术领域，特别是一种可调倾角太阳能集热装置。


背景技术：

2.由于传统的槽式太阳能集热器装置是单向线聚焦单轴跟踪，整个装置只能绕太阳的高度角转动，不能绕太阳方位角转动，单轴跟踪造成太阳光能量的余弦损失或余弦效率。
3.余弦损失是指由于太阳光入射方向与镜面采光口法线方向不平行引起的接收能量减少。
4.余弦效率是太阳入射角的余弦值，太阳入射角越小，反射到镜面上的有效面积就越大，余弦效率也就越高。反之，太阳入射角越大，反射到镜面上的有效面积就越小，余弦效率也就越低。余弦效率直接影响整个系统的集热效率。
5.如图5所示，大气质量的定义是：
[0006][0007]
其中θ是天顶角入射光线与当地天顶方向的夹角，太阳光在一天中的任意时刻的垂直辐照均可以通过大气质量描述，从各地测试数据拟合出计算公式为：
[0008]id =1.353
×
0.7
am0.678
[0009]
其中1.353kw/m2是太阳常数，0.7是指大概有70%的太阳光能力从太空中传入地球表面，0.678是拟合经验值。
[0010]
从以上公式不难计算出来，
ꢁ
[0011]
当集热器斜对太阳θ=30度时，id=0.9131kw/m2，余弦损失3.5%，
[0012]
当集热器斜对太阳θ=60度时，id=0.7647kw/m2，余弦损失19.3%，
[0013]
当集热器斜对太阳θ=80度时，id=0.4204kw/m2，余弦损失55.6%，
[0014]
在一年内的不同季节以及一天内的不同时刻，太阳的照射时间以及照射角度是有相当变化的。这种照射角度的变化，导致传统的槽式太阳能集热器装置无论在地球的什么地方，即使是最优化的放置，再加上高度角能单轴跟踪，也无法避免由于方位角无法跟踪而造成的余弦效应的影响。而余弦损失也非常可观。


技术实现要素：

[0015]
为了减少槽式太阳能集热器的余弦损失，本实用新型提供一种可调倾角太阳能集热装置，以便尽可能的消除方位角方面的余弦损失的影响，使太阳光的入射方向与反射镜的采光口的法线方向接近平行，从而减少太阳光的余弦损失，进而提高集热器的集热效率。
[0016]
本实用新型采用的技术方案为：一种可调倾角太阳能集热装置，由多个槽式抛物面反射镜(15)和多个真空集热管(14)组成聚光集热单元，其特征是：槽式抛物面反射镜(15)通过反射镜支架(16-1)固定在主梁组件(16)；真空集热管(14)之间用真空集热管法兰(14-2)连接；通过真空集热管支柱(14-1)固定在玻璃管支撑支架( 16-2)上；每个单元上连
接一个带座轴承(5)和一个减速机(20)，带座轴承(5)与减速机(20)采用同轴心结构，带座轴承(5)底座与轴承座支架(7)连接，轴承座与主梁连接装置(13)穿过带座轴承(5)的轴心与十字万向节(6)用销轴连接，带减速机(20)底座与减速机支架(18)连接，减速机与主梁连接装置(19)穿过减速机(20)的轴心与十字万向节(6)用销轴连接；轴承座支架(7)与高支撑支腿(2)连接，减速机支架(18)与低支撑支腿(1)连接。
[0017]
所述的主梁组件（16）的下方安装主梁配重组件（17）。
[0018]
所述的主梁组件（16）包括：反射镜支架（16-1）、玻璃管支撑支架（16-2）、主梁配重支架（16-3），主梁组件（16）上的反射镜支架（16-1）、玻璃管支撑支架（16-2）、主梁配重支架（16-3）分别通过小u型支架（16-4）用长螺栓固定在主梁组件（16）上，避免了焊接导致的主梁变形。
[0019]
所述的聚光集热单元两端分别安装十字万向节（6）和旋转接头（10），聚光集热单元通过旋转接头（10）旋转，旋转接头（10）通过软管组件（11）与真空集热管（14）连接。
[0020]
所述的旋转接头（10）安装在旋转接头支架（9）的两端，两端的旋转接头支架（9）分别与在轴承座支架（7）和减速机支架（18）安装在一起。
[0021]
所述的两端的旋转接头分别与上部管道组件（3）和下部管道组件（21）安装，上下管道组件用管道支架（4）分别固定在高低支撑支腿组件上。
[0022]
所述的聚光集热单元旋转的行程上有撞杆（12）和行程开关（8），撞杆（12）和行程开关（8）用来限制聚光集热单元的旋转角度，归位后使槽式抛物面反射镜（15）的采光开口完全向下，角度为110
°
。
[0023]
所述的撞杆（12）与轴承座与主梁连接装置（13）连接在一起，随着聚光集热单元转动而转动，行程开关（8）与轴承座支架（7）连接。
[0024]
本实用新型的优点是：聚光集热单元按照一定的角度倾斜安装，使太阳光的入射方向与反射镜的采光口的法线方向接近平行，从而减少太阳光的余弦损失，进而提高集热器的集热效率。真空集热管14之间用真空集热管法兰14-2连接，避免了真空集热管14之间焊接变形，也为了其中一根集热管炸管后便于更换。聚光集热单元两端分别安装十字万向节6和旋转接头10，聚光集热单元通过旋转接头10旋转，为此，旋转接头10通过软管组件11与真空集热管14连接，使用旋转接头10克服了金属软管在使用过程中因旋转而断裂漏油的问题。使用了十字万向节6用于需要改变转动轴线方向的位置，当两端的旋转接头10不同心旋转时，弥补轴线方向上的差距。
附图说明
[0025]
以下将结合实施例附图对本实用新型作进一步的说明：
[0026]
图1：本实用新型的装置结构示意图；
[0027]
图2：本实用新型的主梁组件结构示意图；
[0028]
图3：本实用新型的真空玻璃管法兰放大图；
[0029]
图4：本实用新型的槽式抛物面反射镜归位示意图；
[0030]
图5：太阳光在一天中的任意时刻的垂直辐照均可以通过大气质量描述示意图。
[0031]
图中，附图标记为：
[0032]
1、低支撑支腿；2、高支撑支腿；3、上部管道支架；4、上部管道组件；5、带座轴承；6、
十字万向节；7、轴承座支架；8、行程开关；9、旋转接头支架；10、旋转接头；11、软管组件；12、撞杆；13、轴承座与主梁连接装置；14、真空集热管；14-1、真空集热管支柱；14-2、真空集热管法兰；15、反射镜；16、主梁组件；16-1、反射镜支架；16-2、玻璃管支撑支架；16-3、主梁配重支架；16-4、小u型支架；17、主梁配重组件；18、减速机支架；19、减速机与主梁连接装置；20、减速机；21、下部管道组件。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图和实施例进一步详述本实用新型。
[0034]
如图1所示的可调倾角太阳能集热装置，其包括若干个串联的聚光集热单元按照一定的角度θ倾斜安装，本图示为1个聚光集热单元，根据实际情况可以多个聚光集热单元串联安装。
[0035]
如图1、图2和图3所示，一种可调倾角太阳能集热装置，由多个槽式抛物面反射镜15和多个真空集热管14组成聚光集热单元，其特征是：槽式抛物面反射镜15通过反射镜支架16-1固定在主梁组件16；真空集热管14之间用真空集热管法兰14-2连接；通过真空集热管支柱14-1固定在玻璃管支撑支架 16-2上；每个单元上连接一个带座轴承5和一个减速机20，带座轴承5与减速机20采用同轴心结构，带座轴承5底座与轴承座支架7连接，轴承座与主梁连接装置13穿过带座轴承5的轴心与十字万向节6用销轴连接，带减速机20底座与减速机支架18连接，减速机与主梁连接装置19穿过减速机20的轴心与十字万向节6用销轴连接；轴承座支架7与高支撑支腿2连接，减速机支架18与低支撑支腿1连接。
[0036]
在主梁组件16的下方安装主梁配重组件17。主梁配重组件17是为了增加主梁组件的力臂长度，减少主梁组件的重量。
[0037]
如图2所示，主梁组件16包括：反射镜支架16-1、玻璃管支撑支架 16-2、主梁配重支架16-3，主梁组件16上的反射镜支架16-1、玻璃管支撑支架 16-2、主梁配重支架16-3 分别通过小u型支架16-4用长螺栓固定在主梁组件16上，避免了焊接导致的主梁变形。
[0038]
如图1所示，聚光集热单元两端分别安装十字万向节6和旋转接头10，聚光集热单元通过旋转接头10旋转，为此，旋转接头10通过软管组件11与真空集热管14连接，使用旋转接头10克服了金属软管在使用过程中因旋转而断裂漏油的问题。使用了十字万向节6用于需要改变转动轴线方向的位置，当两端的旋转接头10不同心旋转时，弥补轴线方向上的差距。
[0039]
旋转接头10安装在旋转接头支架9的两端，两端的旋转接头支架9分别与在轴承座支架7和减速机支架18安装在一起。
[0040]
所述的两端的旋转接头分别与上部管道组件3和下部管道组件21安装，上下管道组件用管道支架4分别固定在高低支撑支腿组件上。
[0041]
如图4所示，聚光集热单元旋转的行程上有撞杆12和行程开关8，撞杆12和行程开关8用来限制聚光集热单元的旋转角度。归位后使槽式抛物面反射镜15的采光开口完全向下，角度为110
°
。避免了灰尘与雪花粘接在镜面上影响集热。
[0042]
所述的撞杆12与轴承座与主梁连接装置13连接在一起，随着聚光集热单元转动而转动。行程开关8与轴承座支架7连接。
[0043]
本实用新型的优点是如图3所示：真空集热管14之间用真空集热管法兰14-2连接，
避免了真空集热管14之间焊接变形，也为了其中一根集热管炸管后便于更换。
[0044]
本实用新型实施时，软管组件11的长度足够消除由于真空集热管14热胀冷缩的产生的长度变化。
[0045]
聚光集热单元按照一定的角度倾斜安装，使太阳光的入射方向与反射镜的采光口的法线方向接近平行，从而减少太阳光的余弦损失，进而提高集热器的集热效率。
[0046]
在本说明书中，术语“若干”表示两个或两个以上；术语“安装”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0047]
以上举例仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。