一种中低温太阳能轻型槽式集热器及系统

技术领域

本发明属于太阳能热利用技术领域，具体涉及一种中低温太阳能轻型槽式集热器及系统。

背景技术

中国对清洁供暖，保护环境需求迫切，尤其是西北地区太阳能资源丰富，地域广阔，采用太阳能供暖可实现小型社区的清洁供暖，满足偏远地区能源介质条件差的供暖需求，且后期运维费用低，是典型的新型清洁能源供暖方式。

目前，国内利用中低温太阳能集热器供应热源的主要方式有轻型槽式集热方式、平板集热方式、真空管集热方式等，其中轻型槽式集热方式由于可以跟踪太阳，集热效率大幅度提高，能得到较高品质的热源，主要原理是利用集热器上的反射镜将太阳光反射至位于反射镜焦线处的集热管表面。

目前，小型槽式集热器钢结构支撑主要是采用不同类型的型钢如工字钢或钢管等作为扭矩管，通过焊接或螺接角钢的方式制成具有一定形状的支撑臂。设备运转的控制上，主要为单回路设置驱动装置和控制装置，相对成本较高；也有采用不同传动结构形式，将多排轻型槽式集热器集成控制，专利：CN 206361984 U一种多排轻型槽式集热器的联合传动结构，采用了三级齿轮传动结构；还有通过钢丝绳牵引的传动机构。设备结构满足系统运行要求，但存在几个问题：1)驱动连接复杂，传动距离长，很难满足集热器设备跟踪精度要求，达不到预期集热效果；2)支架结构连接焊接量大，结构件经过焊接后会存在轻微变形，很难满足集热器较高的加工精度要求，造成安装工作难度加大。上述特点造成目前轻型集热器设备组装难，成本较高。

发明内容

本发明提供了一种中低温太阳能轻型槽式集热器及系统，目的在于提供一种设备组装简单，成本低、集热效果好且不易形变的集热器及系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种中低温太阳能轻型槽式集热器，包括

反射镜支撑臂，反射镜支撑臂横截面呈V形；

扭矩传动管，扭矩传动管连接在V形反射镜支撑臂的底部中心；

反射镜限位托，反射镜限位托连接在反射镜支撑臂上；

反射镜，反射镜至少由两片反射镜片组成，两片反射镜片分别与反射镜限位托相对连接形成抛物面，两片反射镜片外侧底部连接在反射镜支撑臂上；

真空集热管支架，真空集热管支架连接在扭矩传动管上；

真空集热管，真空集热管的两端分别连接在真空集热管支架。

所述的反射镜的开口尺寸小于等于2m。

还包括集热器立柱；所述集热器立柱连接在反射镜支撑臂下部。

所述的反射镜支撑臂由支撑臂主支撑和支撑臂横杆组成；所述的支撑臂主支撑设置两个，两个支撑臂主支撑呈V形设置，所述支撑臂横杆水平设置，且支撑臂横杆的两端分别与两个支撑臂主支撑连接。

所述的支撑臂主支撑和支撑臂横杆采用的是成型的L型钢。

所述的反射镜限位托与反射镜的连接面形状与反射镜匹配。

所述的反射镜的背面设置有连接附件，连接附件与反射镜的焦点的连线和法线方向的夹角角度与反射镜支撑臂对应的。

所述的夹角角度为60°-75°。

所述的扭矩传动管的横截面为矩形。

一种中低温太阳能轻型槽式集热系统，至少包括中低温太阳能轻型槽式集热器，还包括控制器和驱动器；所述的驱动器连接在中低温太阳能轻型槽式集热器上，所述的控制器与驱动器电信号连接；所述的中低温太阳能轻型槽式集热器设置有多组。

有益效果：

(1)本发明的扭矩传动管采用矩形扭矩管，在大风模式下具有较强的抗风能力，同时有利于增加支撑镜面的斜撑之间的夹角，得以充分发挥钢材的截面性能，实现降低单位面积材料用量，节约成本。

(2)本发明的支撑臂主支撑采用L型钢，背靠背连接，节点构造简单，二者之间采用拉铆螺栓连接，牢固不松动，有利于保持结构几何形状不变。

(3)本发明的反射镜支撑臂通过在支撑型钢对应位置精准开孔，保证了定位准确，降低了组装控制难度。

(4)本发明反射镜竖向五点支撑，结构稳定，降低了反射镜制造成本。

(5)本发明利用跟踪控制器的可扩展性，将多排集热器设备集中统一控制，降低了控制系统的投资。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例，详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本发明的截面示意图；

图2是本发明的反射镜支撑臂示意图；

图3是本发明整体结构示意图；

图4是本发明运行控制方式示意图。

图中：1-扭矩传动管；2-反射镜支撑臂；3-反射镜限位托；4-真空集热管支架；5-反射镜；6-集热器立柱；7-支撑臂主支撑；8-支撑臂横杆；9-控制器；10-驱动器；11-真空集热管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

参照图1-图3所示的一种中低温太阳能轻型槽式集热器，包括反射镜支撑臂2，反射镜支撑臂2横截面呈V形；

扭矩传动管1，扭矩传动管1连接在V形反射镜支撑臂2的底部中心；

反射镜限位托3，反射镜限位托3连接在反射镜支撑臂2上；

反射镜5，反射镜5至少由两片反射镜片组成，两片反射镜片分别与反射镜限位托3相对连接形成抛物面，两片反射镜片外侧底部连接在反射镜支撑臂2上；

真空集热管支架4，真空集热管支架4连接在扭矩传动管1上；

真空集热管11，真空集热管11的两端分别连接在真空集热管支架4。

在实际使用时，真空集热管支架4通过与扭矩传动管1上预留的连接孔固定，对真空集热管11起到了较好的固定作用。

本发明采用矩形扭矩管结构，反射镜支撑臂2支撑反射镜5，杆件间采用拉铆螺钉和拉锚螺栓进行相互连接。本发明的自重较轻，抗风能力强，设备组装简单，节点不松动，安全可靠且成本较低。

实施例二：

参照图1和图3所示的一种中低温太阳能轻型槽式集热器，在实施例一的基础上：所述的反射镜5的开口尺寸小于等于2m。

在实际使用时，反射镜5的开口尺寸小于等于2m，具体尺寸可以据使用需求的不同来设定。

实施例三：

参照图1和图3所示的一种中低温太阳能轻型槽式集热器，在实施例一或实施例二的基础上：还包括集热器立柱6；所述集热器立柱6连接在反射镜支撑臂2下部。

在实际使用时，集热器立柱6用于支撑整个集热器设备，确保集热器能够稳定的运行。

实施例四：

参照图1和图2所示的一种中低温太阳能轻型槽式集热器，在实施例一的基础上：所述的反射镜支撑臂2由支撑臂主支撑7和支撑臂横杆8组成；所述的支撑臂主支撑7设置两个，两个支撑臂主支撑7呈V形设置，所述支撑臂横杆8水平设置，且支撑臂横杆8的两端分别与两个支撑臂主支撑7连接。

优选的是，所述的支撑臂主支撑7和支撑臂横杆8采用的是成型的L型钢。

在实际使用时，支撑臂横杆8和支撑臂主支撑7上井内开有连接孔。支撑臂横杆8与扭矩传动管1的一个面贴合并限位安装，支撑臂主支撑7通过支撑臂横杆8上的连接孔贴合并限位安装；通过测量两个支撑臂主支撑7的夹角与反射镜托块3夹角的偏差来确定安装精度；随后要检查支撑臂主支撑7与扭矩传动管1连接面的贴合度。

支撑臂主支撑7和支撑臂横杆8采用的是成型的L型钢制成，不仅便于材料采购成本降低，而且有利于提高结构强度。

实施例五：

参照图1所示的一种中低温太阳能轻型槽式集热器，在实施例一的基础上：所述的反射镜限位托3与反射镜5的连接面形状与反射镜5匹配。

在实际使用时，反射镜限位托3是对反射镜5进行定型的部件，通过反射镜限位托3使两片反射镜镜片固定成一个稳定的整体，保证了集热器设备的面型。

实施例六：

参照图1和图3所示的一种中低温太阳能轻型槽式集热器，在实施例一的基础上：所述的反射镜5的背面设置有连接附件，连接附件与反射镜5的焦点的连线和法线方向的夹角角度与反射镜支撑臂2对应的。

优选的是，所述的夹角角度为60°-75°。

在实际使用时，反射镜5的背面的连接附件与焦点的连线和法线方向的夹角角度是与反射镜支撑臂2对应的，以便于设备成型精度的控制，即连接附件与抛物面的虚焦点连线在反射镜支撑臂2上，连接附件仅选取优选角度上的两个点，即确定集热器设备的焦距后，从虚焦点引线与反射镜5的背面相切的最近点，为优选角度点，此处支撑结构稳定性好，可减少支撑臂2用材，以降低反射镜的成本，同时有利于设备轻量化。

实施例七：

参照图1和图3所示的一种中低温太阳能轻型槽式集热器，在实施例一的基础上：所述的扭矩传动管1的横截面为矩形。

在实际使用时，扭矩传动管1的矩形截面管材，不仅增强了扭矩传动管1的抗弯能力，而且有利的保持了支撑臂横杆8与支撑臂主支撑7夹角的支撑。

实施例八：

参照图4所示的一种中低温太阳能轻型槽式集热系统，至少包括中低温太阳能轻型槽式集热器，还包括控制器9和驱动器10；所述的驱动器10连接在中低温太阳能轻型槽式集热器上，所述的控制器9与驱动器10电信号连接；所述的中低温太阳能轻型槽式集热器设置有多组。

在实际使用时，由一台控制器同时驱动多组中低温太阳能轻型槽式集热器上的驱动器10，使多组中低温太阳能轻型槽式集热器可以同时控制及检测，在不改变驱动装置难度的条件下，有效降低了驱动控制成本。

本实施例中的控制器采用的是现有技术中的PLC控制器。

本发明的扭矩传动管采用矩形扭矩管，在大风模式下具有较强的抗风能力，同时有利于增加支撑镜面的斜撑之间的夹角，得以充分发挥钢材的截面性能，实现降低单位面积材料用量，节约成本。

本发明的支撑臂主支撑采用L型钢，背靠背连接，节点构造简单，二者之间采用拉铆螺栓连接，牢固不松动，有利于保持结构几何形状不变。

本发明的反射镜支撑臂通过在支撑型钢对应位置精准开孔，保证了定位准确，降低了组装控制难度。

本发明反射镜竖向五点支撑，结构稳定，降低了反射镜制造成本。

本实施例中的控制器采用的是跟踪控制器，利用跟踪控制器的可扩展性，将多排集热器设备集中统一控制，有效降低了控制系统的投资。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。