專利名稱：槽式太陽能集熱器及其制造方法、太陽能熱利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能集熱器，更具體涉及一種具有反射器的槽式太陽能集熱 器。本發(fā)明還涉及一種制造這種槽式太陽能集熱器的方法以及使用這種槽式太陽能集熱器 的太陽能熱利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
槽式太陽能集熱器是一種吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱工質(zhì)的裝置， 是組成各種中高溫太陽能熱利用系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。槽式太陽能集熱器一般包括集熱管、反 射器、定日系統(tǒng)及支撐裝置。其中反射器由聚焦型的槽形拋物面形成，集熱管位于拋物面的 焦線上，定日系統(tǒng)用于確保反射器準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)太陽并且將太陽光反射到集熱管上?，F(xiàn)有技術(shù)中的槽式太陽能集熱器一般采用整體成型聚光弧面(或者拋物面)的方 法制造，然而根據(jù)這種制造方法的弧面成型技術(shù)成本高，且整體成型的弧面容易變形，穩(wěn)定 性差。因此需要尋求一種低成本且弧面不容易變形的槽式太陽能集熱器制造技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種新型的槽式太陽能集熱器及其制造方法，用于解決 現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題。根據(jù)本發(fā)明的槽式太陽能集熱器包括集熱管、反射器、反射器支撐件和定日系統(tǒng)。 所述反射器包括反射面和反射面支撐件，所述反射面附著在所述反射面支撐件上，所述反 射面的形狀為弧形。所述定日系統(tǒng)用于確保所述反射器將太陽光聚焦在所述集熱管上。其 中，所述反射面支撐件由多個(gè)條狀物構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述條狀物的長(zhǎng)度與截面外形周長(zhǎng)的比大于或等于 5 I0根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述條狀物的長(zhǎng)度方向沿著所述集熱管的軸線方向。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述條狀物的寬度小于或等于100毫米。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述條狀物的組合能夠彎曲成弧面以構(gòu)成所述反射面支 撐件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述條狀物具有中空結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述反射器支撐件包括一個(gè)弧形的支撐部，用于限定所 述反射面支撐件的形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述反射器支撐件的支撐部為卡槽。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述卡槽的截面形狀包括“工”字形、U形或者T形。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述反射面由多個(gè)寬度小于集熱管直徑的條狀反射物構(gòu) 成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述反射面為附著在反射面支撐件上的柔性的整體式反 射物。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述整體式反射物包括厚度小于或等于3毫米的玻璃 鏡、反射膜、鋁鏡、銅鏡或者不銹鋼鏡。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述弧形包括拋物線形。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述定日系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 包括油缸和液壓動(dòng)力單元，所述控制系統(tǒng)包括集熱器位置傳感器和邏輯控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，單個(gè)上述液壓動(dòng)力單元能分別驅(qū)動(dòng)多個(gè)油缸，每個(gè)油缸 能夠驅(qū)動(dòng)單個(gè)所述槽式太陽能集熱器或者由多個(gè)所述槽式太陽能集熱器串聯(lián)而成的集熱 器排。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述集熱器位置傳感器包括旋轉(zhuǎn)編碼器、傾角傳感器或 者光柵尺。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，來自所述集熱器位置傳感器信號(hào)用機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號(hào)放 大，用于提高所述槽式太陽能集熱器的定日精度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)由不同直徑的傳動(dòng)輪構(gòu)成。本發(fā)明還提供了一種制造上述槽式太陽能集熱器的方法，包括如下步驟1)形成 所述反射面支撐件的多個(gè)條狀物；2)將多個(gè)條狀物拼接成所述反射面支撐件；3)將所述反 射面附著在由多個(gè)條狀物構(gòu)成的反射面支撐件上以形成所述反射器；4)將所述反射器安 裝在所述反射器支撐件的弧形的支撐部上，通過反射器支撐件的弧形的支撐部將反射器的 形狀限定為與所述支撐部一致的弧形形狀；5)將所述集熱管定位在所述反射器的弧面的 焦線上；6)安裝所述定日系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在上述方法的步驟4)中，通過粘接或壓接將所述反射器 安裝在所述反射器支撐件的弧形的支撐部上。本發(fā)明還提供了一種包括上述槽式太陽能集熱器的太陽能熱利用系統(tǒng)，這種太陽 能熱利用系統(tǒng)可包括太陽能制冷和采暖系統(tǒng)、太陽能生活用水系統(tǒng)、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)等。根據(jù)本發(fā)明，由于槽式太陽能集熱器的反射器由多個(gè)條狀物拼接而成，避免了整 體成型聚光弧面帶來的變形和穩(wěn)定性差的問題。而條狀物可以通過擠壓成型等方式制造， 不需要在整體成型技術(shù)中所需的昂貴的設(shè)備及模具，可以大幅降低制造成本。


圖1示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的槽式太陽能集熱器的總裝示意圖。圖2是圖1中A處的局部放大視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的反射器的局部構(gòu)造示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的反射器未安裝到反射器支撐件上時(shí)的形狀示 意圖。圖5是圖4所示的反射器安裝到反射器支撐件上時(shí)的形狀的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的反射器安裝到反射器支撐件上時(shí)的形狀的示 意圖。圖7是圖6的反射器B處的局部放大視圖。圖8-19示出了根據(jù)本發(fā)明的反射面支撐件的條狀物的截面形狀的部分類型。圖20是利用根據(jù)本發(fā)明的槽式太陽能集熱器的太陽能空調(diào)及采暖系統(tǒng)或太陽能生活用水系統(tǒng)的示意圖。圖21是利用根據(jù)本發(fā)明的槽式太陽能集熱器的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面接合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。由下文所提供的詳細(xì)描述并 結(jié)合附圖，本發(fā)明的其他應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊酶宄?。?yīng)當(dāng)理解，這些詳細(xì)描述和特定實(shí)施例僅 僅是用來解釋而不是用來限定本發(fā)明的范圍。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的槽式太陽能集熱器1的示意圖。如圖1所 示，根據(jù)本發(fā)明的槽式太陽能集熱器1可包括集熱管10、反射器20、反射器支撐件30和定 日系統(tǒng)40。
圖1所示的集熱管10可以是真空集熱管，例如全玻璃真空集熱管、熱管式真空集 熱管等，也可以是其他類型的集熱管。圖1所示的反射器20安裝在反射器支撐件30上，反射器20呈槽形拋物面形狀。 如圖3所示，反射器20包括一個(gè)反射面21和由多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的條狀物23構(gòu)成的反射面支撐件 22。由于反射面支撐件22可通過多個(gè)條狀物23拼接而成，反射面支撐件22可彎曲成圖5 和6所示的槽形拋物面形狀。如圖1、3、4、5所示，條狀物23的長(zhǎng)度方向沿著集熱管10的 軸線方向(圖3中的y方向)，條狀物23的寬度方向沿著反射面21的切線方向(圖3中的 χ方向)，條狀物的厚度方向?yàn)榉瓷涿娴姆ň€方向(圖3中的ζ方向)。條狀物23的長(zhǎng)度 與截面外形周長(zhǎng)的比優(yōu)選大于或等于5 1，更優(yōu)選大于或等于20 1，更優(yōu)選大于或等于 30 1。條狀物23的寬度優(yōu)選小于或等于100毫米，更優(yōu)選在3至50毫米之間，更優(yōu)選在 5至20毫米之間。圖3所示的條狀物23的截面形狀為中空的長(zhǎng)方形，然而本發(fā)明的條狀物的形狀不 限于此。圖8-19示出了可應(yīng)用于本發(fā)明的條狀物的截面形狀的一些示例，這些形狀包括圓 形、方形、長(zhǎng)方形、U形、“山”字形、“工”字形、以及在側(cè)邊有凹凸部的其他截面形狀。圖中 所示的條狀物的截面形狀既有中空的形狀(如圖8-17所示)，也有非中空的截面形狀(如 圖18-19所示)。本發(fā)明優(yōu)選采用中空的截面形狀，因?yàn)檫@種截面形狀可以減輕條狀物的重 量、增加條狀物的強(qiáng)度，并且由此可以減少由條狀物構(gòu)成的反射面支撐件的變形。圖3、4和5示出的反射面20為單個(gè)柔性的整體式反射物，其通過粘接或者其他方 式附著在由條狀物23構(gòu)成的反射面支撐件22上。整體式反射物優(yōu)選為厚度小于或等于3 毫米的玻璃鏡、反射膜、鋁鏡、銅鏡或者不銹鋼鏡。上述玻璃鏡優(yōu)選是低鐵玻璃鏡或超白玻 璃鏡。然而，如圖6和7所示，反射面20也可以由多個(gè)條狀反射物構(gòu)成。在圖6和7所示 的實(shí)施方式中，優(yōu)選各條狀反射物的寬度小于集熱管10的直徑。各條狀反射物的寬度可以 與條狀物23的寬度相同，也可以不相同。如圖1和2所示，槽式太陽能集熱器1還包括用于支撐反射器20的反射器支撐件
30。反射器支撐件30包括用于限定可彎曲的反射器20的形狀的弧形或拋物線形的支撐部
31。在圖1和2中，支撐部31為設(shè)置在反射器支撐件30與反射器接觸的部位的弧形或拋 物線形卡槽。圖2中的局部放大視圖示出了卡槽的截面形狀為“工”字形，然而卡槽的形狀 不限于此，也可以是U形或者T形或者其他形狀。根據(jù)本發(fā)明的支撐部31也不限于卡槽形 式，而是可以包括能夠?qū)⒎瓷淦?0的形狀限定為拋物面形狀的任何支撐形式。
在圖1所示的槽式太陽能集熱器1中，四塊較小的反射器20組成了一個(gè)較大的反 射器，然而在本發(fā)明中，反射器的組合方式不限于此，其可以包括更多反射器，也可以相反 地由單個(gè)反射器構(gòu)成。另外，多個(gè)槽式太陽能集熱器1也可以通過串聯(lián)或者并聯(lián)方式進(jìn)行
組合。 圖1所示的定日系統(tǒng)40包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(未示出)和控制系統(tǒng)(未示出)，所述驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)包括油缸(未示出)和液壓動(dòng)力單元(未示出)，所述控制系統(tǒng)包括集熱器位置傳感 器(未示出)和邏輯控制器(未示出)。其中邏輯控制器可根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度和緯度以及日 期和時(shí)刻計(jì)算出太陽的位置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可根據(jù)計(jì)算出的太陽的位置信息調(diào)節(jié)槽式太陽能集 熱器，使得槽形拋物面能夠準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)太陽，由此將太陽的入射光通過反射器聚焦到拋物面 的焦線上。優(yōu)選地，單個(gè)上述液壓動(dòng)力單元能分別驅(qū)動(dòng)多個(gè)油缸，每個(gè)油缸能夠驅(qū)動(dòng)單個(gè)所 述槽式太陽能集熱器或者由多個(gè)所述槽式太陽能集熱器串聯(lián)而成的集熱器排。優(yōu)選地，集 熱器位置傳感器包括旋轉(zhuǎn)編碼器、傾角傳感器或者光柵尺。優(yōu)選地，來自所述集熱器位置傳 感器的信號(hào)可以用機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號(hào)放大，用于提高所述槽式太陽能集熱器的定日精度。 優(yōu)選地，上述機(jī)械結(jié)構(gòu)由具有不同直徑的傳動(dòng)輪構(gòu)成。本發(fā)明還提供了一種制造上述槽式太陽能集熱器1的方法，包括如下步驟形成 反射面支撐件22的多個(gè)條狀物23 ；將多個(gè)條狀物23拼接成反射面支撐件22 ；將反射面21 附著在由多個(gè)條狀物23構(gòu)成的反射面支撐件22上以形成反射器20 ；將反射器20安裝在 反射器支撐件30的弧形的支撐部31上，通過反射器支撐件30的弧形的支撐部31將反射 器20的形狀限定為與支撐部31 —致的弧形形狀；將集熱管10定位在反射器20的弧面的 焦線上；安裝定日系統(tǒng)40。在上述形成反射面支撐件22的多個(gè)條狀物23的步驟中，可以通過擠出成型方法 形成具有特定截面形狀的條狀物23。在上述將反射面21附著在由多個(gè)條狀物23構(gòu)成的反 射面支撐件22上以形成反射器20的步驟中，可以通過粘接、壓接或者其他連接方式將反射 面21附著在反射面支撐件22上。圖20示出了一個(gè)利用根據(jù)本發(fā)明的槽式太陽能集熱器的太陽能制冷采暖及生活 用水系統(tǒng)。如圖20所示，該太陽能制冷采暖及生活用水系統(tǒng)包括一個(gè)集熱器41，一個(gè)空調(diào) 主機(jī)42、一個(gè)采暖換熱設(shè)備43、一個(gè)生活熱水儲(chǔ)熱罐44、一個(gè)熱源泵45和一個(gè)膨脹罐46。 集熱器41收集太陽能而加熱傳熱工質(zhì)，傳熱工質(zhì)經(jīng)膨脹罐46緩沖后分別供給空調(diào)主機(jī)42 和采暖換熱設(shè)備43，傳熱工質(zhì)在空調(diào)主機(jī)42和采暖換熱設(shè)備43內(nèi)做功后流經(jīng)生活熱水儲(chǔ) 熱罐44和熱源泵45，然后返回集熱器41而完成一個(gè)循環(huán)。空調(diào)主機(jī)42和采暖換熱設(shè)備 43均與一個(gè)供水管a和一個(gè)回水管b連接。圖21示出了一個(gè)利用根據(jù)本發(fā)明的槽式太陽能集熱器的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。如 圖21所示，該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包括一個(gè)集熱器51、一個(gè)熱發(fā)電儲(chǔ)熱罐52、一個(gè)熱源泵53 和一個(gè)膨脹罐54。集熱器51收集太陽能而加熱傳熱工質(zhì)，傳熱工質(zhì)經(jīng)膨脹罐54緩沖后送 入熱發(fā)電儲(chǔ)熱罐52，熱發(fā)電儲(chǔ)熱罐52儲(chǔ)存的熱量隨后通過熱交換器(未示出)產(chǎn)生蒸汽并 推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組(未示出)發(fā)電。做功后的傳熱工質(zhì)經(jīng)熱源泵53返回集熱器51而完成 一個(gè)循環(huán)。圖20、21僅示出了利用根據(jù)本發(fā)明的槽式太陽能集熱器的太陽能熱利用系統(tǒng)的一些實(shí)施例，但太陽能熱利用系統(tǒng)不限于圖中所示的這些實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種槽式太陽能集熱器，包括集熱管、反射器、反射器支撐件和定日系統(tǒng)，所述反射器包括反射面和反射面支撐件，所述反射面附著在所述反射面支撐件上，所述反射面的形狀為弧形，所述定日系統(tǒng)用于確保所述反射器將太陽光聚焦在所述集熱管上，其特征在于，所述反射面支撐件由多個(gè)條狀物構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述條狀物的長(zhǎng)度與截面外 形周長(zhǎng)的比大于或等于5 1。
3.如權(quán)利要求1所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述條狀物的長(zhǎng)度方向沿著 所述集熱管的軸線方向。
4.如權(quán)利要求2所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述條狀物的寬度小于或等 于100毫米。
5.如權(quán)利要求1所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述條狀物為中空結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述條狀物的組合能夠彎曲 成弧面以構(gòu)成所述反射面支撐件。
7.如權(quán)利要求1所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述反射器支撐件包括一個(gè) 弧形的支撐部，用于限定所述反射面支撐件的形狀。
8.如權(quán)利要求7所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述反射器支撐件的支撐部 為卡槽。
9.如權(quán)利要求8所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述卡槽的截面形狀包括 “工”字形、U形或者T形。
10.如權(quán)利要求1所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述反射面由多個(gè)寬度小于 集熱管直徑的條狀反射物構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述反射面為附著在反射面 支撐件上的柔性的整體式反射物。
12.如權(quán)利要求11所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述整體式反射物包括厚 度小于或等于3毫米的玻璃鏡、反射膜、鋁鏡、銅鏡或者不銹鋼鏡。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述弧形包括 拋物線形。
14.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述定日系統(tǒng) 包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括油缸和液壓動(dòng)力單元，所述控制系統(tǒng)包括集 熱器位置傳感器和邏輯控制器。
15.如權(quán)利要求14所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，單個(gè)所述液壓動(dòng)力單元能 夠分別驅(qū)動(dòng)多個(gè)油缸，每個(gè)油缸能夠驅(qū)動(dòng)單個(gè)所述槽式太陽能集熱器或者由多個(gè)所述槽式 太陽能集熱器串聯(lián)而成的集熱器排。
16.如權(quán)利要求14所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述集熱器位置傳感器包 括旋轉(zhuǎn)編碼器、傾角傳感器或者光柵尺。
17.如權(quán)利要求16所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，來自所述集熱器位置傳感 器信號(hào)用機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號(hào)放大，用于提高所述槽式太陽能集熱器的定日精度。
18.如權(quán)利要求17所述的槽式太陽能集熱器，其特征在于，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)由直徑不同 的傳動(dòng)輪構(gòu)成。
19.一種制造如權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的槽式太陽能集熱器的方法，包括如下步驟1)形成所述反射面支撐件的多個(gè)條狀物；2)將多個(gè)條狀物拼接成所述反射面支撐件；3)將所述反射面附著在由多個(gè)條狀物構(gòu)成的反射面支撐件上以形成所述反射器；4)將所述反射器安裝在所述反射器支撐件的弧形的支撐部上，通過反射器支撐件的弧 形的支撐部將反射器的形狀限定為與所述支撐部一致的弧形形狀；5)將所述集熱管定位在所述反射器的弧面的焦線上；6)安裝所述定日系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，在上述步驟5)中，通過粘接或者壓接將所 述反射器安裝在所述反射器支撐件的弧形的支撐部上。
21.一種太陽能熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的槽式 太陽能集熱器。
22.如權(quán)利要求21所述的太陽能熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能熱利用系統(tǒng)包 括太陽能制冷及采暖系統(tǒng)、太陽能生活用水系統(tǒng)、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種槽式太陽能集熱器，其包括集熱管、反射器、反射器支撐件和定日系統(tǒng)。反射器包括反射面和反射面支撐件，反射面附著在反射面支撐件上，反射面的形狀為弧形。定日系統(tǒng)用于確保反射器將太陽光聚焦在集熱管上。反射面支撐件由多個(gè)條狀物構(gòu)成。本發(fā)明還公開了制造這種槽式太陽能集熱器的方法以及利用這種槽式太陽能集熱器的太陽能熱利用系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F24J2/38GK101846406SQ20101017359
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者張鳳學(xué), 李文, 黃衛(wèi)東 申請(qǐng)人:山東威特人工環(huán)境有限公司