本实用新型专利技术提供一种加装了固定式聚光镜的太阳能采集装置，在无需配置任何跟踪和驱动部件的情况下，达到让太阳能采集面一年四季均能得到最佳辐射强度的效果。该太阳能采集装置为单排独立或多排，包括底墩(8)、安装在底墩(8)上的支架(1)、安装在支架(1)上的太阳能接收组件(2)，太阳能接收组件(2)的一个表面为太阳光采集面(3)，在与太阳光采集面(3)垂直的另一表面上安装有聚光镜(6)，聚光镜(6)的镜面与水平面(地面)的夹角等于或近似等于当地冬至中午时的太阳高度角。一年四季，在太阳从最低高度角攀升45°角范围内，均能将投射到聚光镜上的阳光反射到太阳光采集面(3)，从而使太阳光采集面一年四季都能得到太阳能直射的辐射效果，解决了太阳能到达地面的能流密度低、加装运动式跟踪装置成本高和可靠性差的问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
一种加装了固定式聚光镜的太阳能采集装置
本技术涉及一种加装了固定式聚光镜的太阳能采集装置，特别涉及一种在无需配置任何跟踪和驱动部件的情况下，达到让太阳能采集面一年四季均能得到最佳辐射强度的太阳能采集装置，其适用于大规模光伏发电和集体用热水工程。
技术介绍
太阳能是清洁能源，世界各国都在积极发展太阳能利用技术，来逐步取代高排放的化石能源，其中在最广泛、最有前景的光伏发电和光热利用两大领域，出现了许多新方法、新技术。但是，无论光伏发电还是光热利用，都遇到因太阳辐射到达地球表面的能流密度比较低，以及一年中太阳的位置(高度和方位)不断变化，使得固定安装的采光装置难以达到最佳的太阳能采集效果。为了提高单位采集面积上的全天或全年累积得电(或得热)水平，人们专利技术了跟踪技术，既有单轴跟踪，也有双轴跟踪，目的是让太阳能接收器表面随着太阳位置的移动而移动，使其永远正对太阳。另一种跟踪方式是让接收面固定不动，设置可动的定日镜来增加受光靶面上的辐射强度。以上两种方法都要求具备准确可靠的太阳定位技术以及相应的机械传动装置，这难免带来系统成本的增加、抗风抗震能力的降低。在大规模的方阵式太阳能系统中尤其难以推广。
技术实现思路
本技术鉴于上述问题而成，其目的在于提供一种不需要光学观测定位装置， 也不需要机械动力部件的太阳能采集系统。无论一年四季太阳处于何种高度角(正午时分)状态下，太阳能采集面上都能获得相当于(或接近于)太阳光直射的辐射效果。本技术的第1技术方案提供一种加装了固定式聚光镜的单排独立的太阳能采集装置，其包括底墩、安装在底墩上的支架、安装在支架上的太阳能接收组件，所述太阳能接收组件的一个表面为太阳光采集面，在与太阳光采集面垂直的另一表面上安装有聚光镜，该聚光镜与水平面(地面)的夹角等于或近似等于当地冬至那天中午的太阳高度角。此外，聚光镜的长度优选大于等于太阳光采集面的长度。本技术的第2技术方案提供一种加装了固定式聚光镜的多排太阳能采集装置，其特征在于，包括底墩、安装在底墩上的支架、安装在支架上的太阳能接收组件，太阳能接收组件的一个表面为太阳光采集面，在与太阳光采集面垂直的另一表面上安装有聚光镜，前排太阳光采集面的顶端与后排聚光镜的顶端接触，聚光镜的镜面与水平面的夹角θ 为 45°。本技术的第3技术方案提供一种加装了固定式聚光镜的多排太阳能采集装置，与第2技术方案的区别在于，聚光镜的镜面与水平面的夹角θ为30°。以下介绍本技术的工作原理。利用光线在聚光镜上的反射原理，通过科学设置太阳光采集面与聚光镜平面的夹角，以及聚光镜平面和水平面(地面，屋顶面)的夹角这两个关键参数，当太阳位于当地一年中最低高度角时(冬至节气当天)，让太阳光采集面处于与太阳直射状态(即聚光镜与水平面的夹角等于冬至当天中午的太阳高度角)，此后，随着季节的推移，太阳高度角不断攀升，直至夏至当天达到最高点。地球表面上任何一点一年中太阳高度角的变化幅度均为 46° 54’(即南北回归线的纬度夹角)。根据几何光学原理，当太阳高度从全年最低到最高变化45°时，按照上述参数原则设置的采光系统，在聚光镜长度和太阳光采集面长度相等条件下，所有由于太阳升高而投射到聚光镜上的阳光将几乎百分之百地反射到太阳光采集面上。因而，太阳光采集面收集的阳光除去太阳能直接照射来源之外，还会接收到从聚光镜反射过来的增量辐射，所以太阳光采集面实际上接收到的阳光总照度和该采集面正对阳光没有什么区别。虽然实际上，此时太阳光采集面和阳光投射方向具有45°的夹角，与 46° 54’仅相差1度，但完全可以认为这套装置不会由于太阳高度角的全年变化，而影响到太阳光采集面的接收效果，能够达到本案的设计初衷。本技术具有下述有益效果1.不需要光学观测定位装置，也不需要机械动力部件，能够降低成本，并提高了抗震和防风效果。2.因为聚光镜(反射镜)成本比太阳能集热器便宜，更比光伏组件便宜，所以能够极大降低光热或光伏系统的投资成本。3.对于规模较大的光热和光伏方阵而言，整个方阵可形成一个连续起伏界面，更适合于和承载物(建筑物)相结合，形成新的建筑景观。4.消除了前后排采光装置之间在屋面上的投影空档，从而在夏天减少了太阳对屋面的直射，降低室内温度，而在冬天又可以阻止建筑物对太空的热辐射，从而节约制冷和采暖的电力消耗。5.提高了空间利用效率，相同场地大小，可以增加近50%的采光面积，有利于解决高层建筑物顶部太阳能装置安装面积不足的困难。6.与设有聚光镜的系统相比，光采集面的对地倾角更为陡峭，利于积尘的脱落、和雨、雪的自然冲刷，从而有利于边远地区采光系统长期保持良好的采光效果，获得高的光电式光热转换效率。附图说明图1是表示本技术一实施例的加装了固定式聚光镜的单排独立的太阳能采集装置的示意图。图2是表示将本技术的加装了固定式聚光镜的多排太阳能采集装置运用于低纬度地区时的局部示意图。图3表示将本技术的加装了固定式聚光镜的多排太阳能采集装置运用于中高纬度地区时的局部示意图。具体实施方式以下参照附图详细说明本技术。首先，参照图1介绍一种单排的独立系统的设置方式，图1所示的加装了固定式聚光镜的太阳能采集装置包括底墩8、安装在底墩8上的支架1、安装在支架1上的太阳能接收组件2，太阳能接收组件2的一个表面为太阳光采集面3，在与太阳光采集面3垂直的另一表面上安装有聚光镜6，聚光镜6与水平面(地面)的夹角θ等于或近似等于当地冬至当天中午的太阳高度角。而且，聚光镜6的长度L2大于等于太阳光采集面3的长度Ll。以下，介绍该实施例的太阳能采集装置的工作方式。由于太阳光采集面3与聚光镜6的镜面垂直，聚光镜6的镜面和水平面(地面) 夹角θ等于太阳能采集装置的安装地区一年中的太阳最低高度角(冬至节气当天)，所以， 在冬至当天，太阳光采集面3与太阳光线垂直(即聚光镜的镜面与水平面的夹角等于冬至当天中午的太阳的高度角)，来自位于符号4所示位置的太阳的光线沿箭头A(实线所示) 所示方向直射到太阳光采集面3上，此时，太阳光百分之百地被太阳光采集面3采集，而不照射到聚光镜6上。此后，随着季节的推移，太阳高度角不断攀升，直至夏至当天达到最高点(位于符号5所示位置)，此时，来自太阳的光线沿箭头B所示方向(虚线所示)照射到太阳光采集面3和聚光镜6的镜面上。照射到聚光镜6的镜面上的太阳光线被聚光镜6沿着箭头C所示方向(虚线表示)反射到太阳光采集面3上。在聚光镜长度L2和太阳光采集面长度Ll相等条件下(宽度不限)，所有由于太阳升高而投射到聚光镜6上的阳光将几乎百分之百地反射到太阳光采集面3上。因而，太阳光采集面3收集的阳光除去太阳能直接照射来源之外，还会接收到从聚光镜6反射过来的增量辐射，所以太阳光采集面实际上接收到的阳光总照度和该采集面3正对阳光没有什么区别。接下来，参照图2和图3介绍多排太阳能采集系统(即大规模方阵)，图2和图3 分别显示运用于不同纬度地区的加装了固定式聚光镜的多排太阳能采集装置的安装方式， 此时，为了便于理解，省略了图1所示的底墩、安装在底墩上的支架。在图2和图3中，前排太阳光采集面3的顶端与后排聚光镜的顶端接触，为了前后排界面连贯，并降低成本，在图 2中，聚光镜平面和水平面(地面)的夹角为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李穆然，
申请(专利权)人：李穆然，
类型：实用新型
国别省市：
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