本申请提供了带有菲涅尔透镜阵列的太阳能光热利用聚能装置，属于太阳能光热利用技术领域。针对无法高温、高效利用太阳能光热的问题，本申请提供了带有菲涅尔透镜阵列的太阳能光热利用聚能装置，包括菲涅尔透镜阵列和集热板，菲涅尔透镜阵列包括多个菲涅尔透镜，多个菲涅尔透镜的焦点位于同一平面上，集热板正对菲涅尔透镜阵列的一侧表面与平面重合，集热板另一侧设置有用于介质换热的流通管道。本申请通过将菲涅尔透镜阵列和带有介质换热交换流通管道的集热板集成在一起，实现了太阳能高温和高效应用。和高效应用。和高效应用。
【技术实现步骤摘要】
带有菲涅尔透镜阵列的太阳能光热利用聚能装置
[0001]本申请涉及太阳能光热利用
，尤其涉及带有菲涅尔透镜阵列的太阳能光热利用聚能装置。
技术介绍
[0002]太阳能是太阳的热辐射能，虽然到达地球表面的太阳辐射能总量很大，由于太阳能的能量密度较低，因此需要特定的设备把太阳能聚焦收集起来，以便实现太阳能的高效、高温利用。当前的太阳能光热利用主要有如下几种技术路线：
[0003]一、太阳能低中温光热利用比较常见的太阳能集热器有平板型和真空管型两种。其中，平板集热器结构简单，抗压、抗冲击较强，适合承压运行，从整体外观、结构强度、安装运行等方面都非常适合与建筑结构相结合，但由于其热量易散失，故在热性能方面，集热温度不超过100℃，光热利用的效率较低、投入与产出的性价比不高；真空管集热器虽然热性能较高，集热的温度也可接近150℃，但有效采光面较低，且易发生爆管、真空度降低等问题，同时，其与建筑结合的过程也存在困难。总之，太阳能低温光热利用存在的主要问题是：集热温度较低，大规模光热利用的可能性较低，目前主要用于户用的太阳能热水器、太阳能房等小规模应用系统。
[0004]二、太阳能高温光热利用有太阳灶、太阳能高温发电等方向。其中，太阳能热发电即利用太阳辐射产生的热能发电，一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电。一般分为：太阳能菲涅尔镜片反射式或槽式发电系统、太阳能塔式发电系统和太阳能蝶式发电系统。前两种发电方式都存在需要设置上万枚定日凹面镜，采用价格昂贵的自动控制系统控制定日镜一面跟踪太阳，一面通过较长路线由定日凹面镜将太阳热能聚焦反射到热能收集器上，第三种方式多面定日凹面镜虽聚焦在各自焦点上的集热器，但仍须通过自动控制跟踪太阳，同时单个定日凹面镜的焦点集热器的价位也较高，各集热器之间的管路散热损失也较大。因此，当前的几种方式的造价和热损失都较高，光热利用的效率大幅降低。
技术实现思路
[0005]本申请的目的在于解决现有技术中，无法高温、高效利用太阳能光热的问题。因此，本申请提供了带有菲涅尔透镜阵列的太阳能光热利用聚能装置，通过将菲涅尔透镜阵列和带有介质换热交换流通管道的集热板集成在一起，实现了太阳能高温和高效应用。
[0006]本申请实施例提供了一种带有菲涅尔透镜阵列的太阳能光热利用聚能装置，包括菲涅尔透镜阵列和集热板，所述菲涅尔透镜阵列包括多个菲涅尔透镜，所述多个菲涅尔透镜的焦点位于同一平面上，所述集热板正对所述菲涅尔透镜阵列的一侧表面与所述平面重合，所述集热板另一侧设置有用于介质换热的流通管道；
[0007]所述菲涅尔透镜阵列还包括基板，所述基板呈两面光滑的板状，所述菲涅尔透镜包括与所述基板的面贴合的第一表面，以及背离所述基板的第二表面，且所述第二表面用
于对光线进行折射，并将太阳光汇聚于一点；
[0008]所述菲涅尔透镜呈圆形或正方形设置；
[0009]所述多个菲涅尔透镜呈阵列排布于所述基板的至少一个面，且完全覆盖所述基板的所述至少一个面。
[0010]采用上述技术方案，利用菲涅尔透镜较薄，相比凸透镜能够减少光线在透镜中的传播衰减，同时菲涅尔透镜完全覆盖基板的至少一个面，增加了最终接收到的太阳能量，从而提高了太阳能转换利用效率，使得菲涅尔透镜阵列将不同波段太阳辐射光折射聚焦在各自焦点上，形成一个温度高达450～650℃的高温热能的焦平面，且配合位于焦点平面上的集热板以及流通管道，使得管道内的低温介质流经集热板时吸收焦平面上的高温热能再交换给工质就可以实现太阳能的高温、高效光热利用；同时，菲涅尔透镜较薄，也能够减小阵列的厚度及质量，进而减小本装置的厚度及质量，从而便于本装置的安装与运输。
[0011]在一些实施例中，所述多个菲涅尔透镜的所述第一表面均设置为平面。
[0012]采用上述技术方案，将菲涅尔透镜尺寸统一规格化，便于在基板上设置菲涅尔透镜，并且可尽可能利用基板。
[0013]在一些实施例中，所述基板为矩形板，所述菲涅尔透镜沿所述基板的长度方向和宽度方向阵列排布于所述基板的任一所述面。
[0014]采用上述技术方案，进一步便于在基板上设置菲涅尔透镜，并使得阵列规整，结构简单，便于后续维护。
[0015]在一些实施例中，所述基板和所述菲涅尔透镜一体成型连接。
[0016]在一些实施例中，所述基板和所述菲涅尔透镜为相同材质制成。
[0017]在一些实施例中，所述基板和所述菲涅尔透镜的材质均为光学玻璃。
[0018]在一些实施例中，所述集热板的所述表面设置有光谱选择性吸收涂层。
[0019]采用上述技术方案，可有效的增强集热板吸收太阳辐射热能，同时减少吸热体向环境周围的热辐射损失，从而提高光热利用的效率。
[0020]在一些实施例中，所述集热板的另一侧设置有外壳体，所述外壳体罩设于所述流通管道的外侧，且所述外壳体的内外表面均设置有保温隔热涂层和/或耐高温保温层。
[0021]采用上述技术方案，可有效的减少聚能装置的外表面向周围环境的辐射散热损失，尽可能多的将菲涅尔透镜阵列聚焦收集的高温热能传递交换给集热板及流通管道中的介质，进一步提高本装置高温光热利用的效率和效益。
[0022]在一些实施例中，所述流通管道的两端均设置有接头，相邻所述聚能装置的所述流通管道通过所述接头连通。
[0023]采用上述技术方案，可实现多个聚能装置相互串联、并联，从而解决了介质流通多个装置后持续升温达到650℃聚能模块的临界最高温度，同时，也解决了大流量介质的光热利用问题，而且各聚能装置之间的互联、互通只是采用简单的管配件连接，无须采用高成本、工艺复杂的自动控制系统，为太阳能光热的高温、高效、大规模的商业化应用提供了低成本、高效益的技术方案。
[0024]在一些实施例中，还包括透明盖板，所述透明盖板与所述集热板围设形成一封闭空间，所述菲涅尔透镜阵列设置于所述封闭空间内。
[0025]采用上述技术方案，可实现对菲涅尔透镜阵列的保护，避免外部灰尘附着，以及外
部碰撞等对其造成损坏，延长本聚能装置使用寿命。
[0026]在一些实施例中，所述透明盖板、所述菲涅尔透镜阵列和所述集热板中任意相邻两者的间距小于30mm。
[0027]采用上述技术方案，大大缩短了光热传递、交换的路径，减少了热损失，提高了本聚能装置光热利用效率。
[0028]本技术其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本技术说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
[0029]图1为本技术的结构示意图，其中包括透明盖板，且呈正方形的菲涅尔透镜第二表面正对入射光；
[0030]图2为图1的A1
‑
A1剖视图；
[0031]图3为图1的B1
‑
B1剖视图；
[0032]图4为图2的部分放大示意图；
[0033本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带有菲涅尔透镜阵列的太阳能光热利用聚能装置，其特征在于，包括菲涅尔透镜阵列和集热板，所述菲涅尔透镜阵列包括多个菲涅尔透镜，所述多个菲涅尔透镜的焦点位于同一平面上，所述集热板正对所述菲涅尔透镜阵列的一侧表面与所述平面重合，所述集热板另一侧设置有用于介质换热的流通管道；所述菲涅尔透镜阵列还包括基板，所述基板呈两面光滑的板状，所述菲涅尔透镜包括与所述基板的面贴合的第一表面，以及背离所述基板的第二表面，且所述第二表面用于对光线进行折射，并将太阳光汇聚于一点；所述菲涅尔透镜呈圆形或正方形设置；所述多个菲涅尔透镜呈阵列排布于所述基板的至少一个面，且完全覆盖所述基板的所述至少一个面。2.根据权利要求1所述的带有菲涅尔透镜阵列的太阳能光热利用聚能装置，其特征在于，所述多个菲涅尔透镜的所述第一表面均设置为平面。3.根据权利要求1所述的带有菲涅尔透镜阵列的太阳能光热利用聚能装置，其特征在于，所述基板为矩形板，所述菲涅尔透镜沿所述基板的长度方向和宽度方向阵列排布于所述基板的任一所述面。4.根据权利要求1
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3任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁流潇，张浩，
申请(专利权)人：上海毅亚德科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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