專利名稱：太陽能收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的輻射收集器。
背景技術(shù)：
所述類型的輻射收集器或輻射聚集器尤其在太陽能發(fā)電設(shè)備中使用。
迄今由于還未克服的光伏方法的缺點(diǎn)，還不可能使用該技術(shù)以大致覆蓋成本的方式來產(chǎn)生太陽能電力。另一方面，太陽熱發(fā)電設(shè)備已經(jīng)以工業(yè)規(guī)模發(fā)電有一段時(shí)間，其價(jià)格與光伏方法相比接近于以常規(guī)方式產(chǎn)生的電力的目前通常的商業(yè)價(jià)格。
在太陽熱發(fā)電設(shè)備中，太陽輻射通過收集器借助聚集器反射，并且特定地聚焦在這樣的位置上，即在該位置上由此產(chǎn)生高溫。所聚集的熱可被移走并用于運(yùn)行諸如渦輪機(jī)的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，而熱力發(fā)動(dòng)機(jī)又驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生功率的發(fā)電機(jī)。
目前有三種基本類型的太陽熱發(fā)電設(shè)備在使用蝶式斯特林系統(tǒng)，太陽塔式發(fā)電設(shè)備系統(tǒng)以及拋物槽式系統(tǒng)。
蝶式斯特林系統(tǒng)配備了拋物反射鏡，這些拋物反射鏡將太陽光聚集到焦點(diǎn)，在焦點(diǎn)上設(shè)置了熱接收器。這些反射鏡被安裝為使得它們可雙軸地旋轉(zhuǎn)以便能夠跟蹤太陽的當(dāng)前位置，并且具有從幾米到多達(dá)IOm以及更大的直徑，其結(jié)果是獲得每個(gè)模塊多達(dá)50kW的功率。安裝在所述熱接收器上的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)將熱能直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，該機(jī)械功的結(jié)果是又產(chǎn)生電流。
在此參照在US-PS 4，543，945中展示的實(shí)施例以及在西班牙安裝的設(shè)備EU Distal and Eurodish。
US-PS 4，543, 945在第一實(shí)施例中公開了一種收集器的構(gòu)造原理，該收集器包括由兩個(gè)在側(cè)面連接的圓形的、重疊的膜組成的壓力元件，其中上面的膜被配置為透明的，而下面的膜設(shè)置有反射層。在膨脹的狀態(tài)下，該壓力元件具有透鏡的形狀，其中兩個(gè)膜球形地彎曲，其結(jié)果是穿過透明部件的入射輻射通過所述反射層聚集到這樣的區(qū)域中，在該區(qū)域中熱可被移走。在第二實(shí)施例中，真空元件代替壓力元件來使用，從而具有反射層的膜通過環(huán)境壓力而進(jìn)入球形運(yùn)行位置。
Distal I和Distal II設(shè)備(它們分別在1992年和1997年投入運(yùn)行)具有安裝在框架中的聚集器，這些聚集器作為可伸展膜而張緊在該框架上并且通過真空泵保持在運(yùn)行位置。原則上，該框架形成被膜張緊的密封腔，就像鼓的膜那樣。形成聚集器的膜通過由所述真空泵產(chǎn)生的真空被吸入到該框架中(或者通過環(huán)境壓力被從外部擠壓到該框架中)， 然后獲得基本上球形的但接近于拋物面的形狀一即運(yùn)行位置。Distal II具有8. 5m的反射鏡直徑或聚集器直徑。
膜的使用具有重量小的優(yōu)點(diǎn)，而該優(yōu)點(diǎn)又導(dǎo)致膜被張緊于其上的框架的低花費(fèi)。 構(gòu)造花費(fèi)與制造昂貴的常規(guī)重反射鏡相比明顯更低。
太陽塔式發(fā)電設(shè)備系統(tǒng)具有以高架方式(在“塔”上)安裝的、用于成百上千個(gè)單獨(dú)的反射鏡的中心吸收器，其中太陽光被反射到該中心吸收器，其結(jié)果是太陽輻射能通過很多反射鏡或聚集器被聚集到該吸收器中，由此獲得高達(dá)1300°C的溫度，這對(duì)下游的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的效率來說是有利的(通常是用于發(fā)電的蒸汽或流體渦輪發(fā)電設(shè)備)。在加利福利亞的 "Solar two”設(shè)備具有幾兆瓦特的功率。
拋物槽式發(fā)電設(shè)備具有大量的收集器，這些收集器包括具有小橫向直徑的長(zhǎng)聚集器，因此這些收集器不具有焦點(diǎn)而是具有焦線。這些線聚集器目前具有20m到150m的長(zhǎng)度。 用于所聚集的熱(高達(dá)大約500°C)的吸收器管線在該焦線中延伸，該吸收器管線將所聚集的熱傳輸給發(fā)電設(shè)備?？煽紤]將熱油或過熱的水作為傳輸介質(zhì)。
在南加利福利亞的9個(gè)SEGS槽式發(fā)電設(shè)備一起產(chǎn)生大約350MW的功率。在2007年進(jìn)入該電網(wǎng)的“Nevada Solar One”發(fā)電設(shè)備具有槽式收集器，這些槽式收集器具有18M00 個(gè)設(shè)置在140公頃面積上的彎曲反射鏡，并產(chǎn)生65MW。
槽式發(fā)電設(shè)備的另一個(gè)示例是建設(shè)中的在安達(dá)路西亞的Andasol 1，它具有 510000 m2的聚集器的面積和50麗的功率，其中在吸收器管線中的溫度應(yīng)當(dāng)達(dá)到大約 400°C。估計(jì)成本為3億歐元。應(yīng)當(dāng)在2009年進(jìn)入該電網(wǎng)的Andasol 2以及計(jì)劃的Andasol 3也是如此。
根據(jù)粗略計(jì)算，可以注意到太陽能發(fā)電設(shè)備的總成本的40%或更多歸結(jié)于收集器，而該發(fā)電設(shè)備的效率關(guān)鍵由聚集器的質(zhì)量來確定。
WO 2008/037108現(xiàn)在提出了收集器，尤其是槽式收集器，這些收集器的聚集器具有有涂層的膜。這些收集器適合于以上述數(shù)量級(jí)用于工業(yè)用途并且實(shí)現(xiàn)比如諸如簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和降低的成本的期望優(yōu)點(diǎn)。
但是由于不可避免球形彎曲的收集器，與具有拋物彎曲的常規(guī)制造的反射鏡相比會(huì)有效率的損失。因此在附加的實(shí)施例中，聚集器被設(shè)計(jì)為分段地暴露于不同的壓力下，使得該聚集器的內(nèi)部區(qū)域與相鄰的外部區(qū)域相比更嚴(yán)重地彎曲，其結(jié)果是獲得拋物形狀的近似，由此焦線區(qū)域是拋物槽式收集器的理論焦線的更好的近似。
壓力區(qū)通過密封唇或者半透明泡沫帶來分離，該密封唇或半透明泡沫帶允許“足夠的密封”而不會(huì)對(duì)該聚集器造成“機(jī)械損傷”。由于該密封裝置和由昂貴的薄膜制成的聚集器之間的接觸，不可避免地且不利地造成球形膜彎曲的變形，從而導(dǎo)致太陽輻射聚集的甚至更進(jìn)一步的惡化。結(jié)果是則效率降低的程度超過通過不同彎曲的區(qū)域可能改善的程度。
所公開的、意欲避免任何機(jī)械損傷的足夠的密封導(dǎo)致連續(xù)的泄漏空氣流，從而聚集器浮在該密封裝置上(并且因此均勻地壓在該密封裝置的整個(gè)面積上)，而該泄漏空氣流又連續(xù)地通過旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇來補(bǔ)償。
但實(shí)際上，該機(jī)械損傷即使在沒有機(jī)械接觸的情況下也會(huì)由于有意穿過該密封裝置以及在該密封裝置上方流過的空氣而發(fā)生，從而最終產(chǎn)生問題，即實(shí)際上獲得不同彎曲的片段的共同焦線區(qū)域以及處于相鄰的壓力區(qū)域被密封到正確的程度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有聚集器膜的改進(jìn)的收集器。
該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的輻射收集器來實(shí)現(xiàn)。
通過改變對(duì)聚集器膜的彎曲有效的線張力，實(shí)現(xiàn)了不會(huì)導(dǎo)致不期望的變形而是導(dǎo)致期望結(jié)果的機(jī)械影響，即改進(jìn)對(duì)太陽輻射的聚集。
本發(fā)明的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中描述。


下面參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。
在附圖中
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)槽式收集器的視圖，
圖2示意性示出穿過圖1的槽式收集器的壓力元件的橫截面，
圖3示出穿過圖1所示類型的槽式收集器的橫截面，但其中聚集器分為兩個(gè)部分，
圖4示意性示出穿過根據(jù)本發(fā)明的具有膜裝置的槽式收集器的壓力元件的橫截面，
圖5示意性示出穿過根據(jù)本發(fā)明的膜裝置的另一實(shí)施例的橫截面，
圖6a和6b分別示出穿過又另外實(shí)施例的橫截面，以及圖7示出具有4個(gè)區(qū)域的膜裝置的工作示例。
具體實(shí)施例方式圖1示出常規(guī)類型的槽式收集器1，該常規(guī)類型的槽式收集器包括具有墊子形式并且通過上柔性膜3和在圖1中被覆蓋的下柔性膜4形成的壓力元件2。壓力元件2借助流體通道5保持在運(yùn)行壓力下，其中還提供了流體通道6，該流體通道6的功能參照?qǐng)D2詳細(xì)描述。
膜3對(duì)太陽射線7來說是透明的，太陽射線7在壓力元件2內(nèi)入射到聚集器膜8 (圖2)上，并且被聚集器膜8作為射線V反射到吸收器管9，在該吸收器管9中循環(huán)著熱傳輸介質(zhì)并且其帶走了通過收集器聚集的熱。吸收器管9通過支架10保持在聚集器膜8的焦線區(qū)域中(圖2)。
壓力元件2被夾在框11中，而該框11又根據(jù)太陽的位置可傾斜地安裝在框架上。
圖2示意性示出穿過圖1的收集器的壓力元件2的橫截面以及流體通道5和6。 示出對(duì)太陽射線來說透明的上膜3、下膜4以及穿過壓力元件2的聚集器膜8。聚集器膜8 在其朝向太陽的一側(cè)上具有例如通過蒸鍍沉積的涂層，使得太陽射線7被反射到吸收器管 9所在的焦線區(qū)域13中。
聚集器膜8將壓力元件2分為聚集器室15和補(bǔ)償室16。聚集器室15例如用由流體泵通過流體通道5饋送的空氣來加壓，該流體泵優(yōu)選被配置為風(fēng)扇17。結(jié)果是，空氣通過流體通道6流入補(bǔ)償室16中。另一優(yōu)選也被配置為風(fēng)扇18的流體泵與該流動(dòng)方向相反地運(yùn)行，使得補(bǔ)償室16被空氣填充但是壓力梯度相對(duì)于聚集器室15來說總是占據(jù)主導(dǎo)。然后壓力P在聚集器室中占據(jù)主導(dǎo)，而稍微更低的壓力P-Δ ρ在補(bǔ)償室中占據(jù)主導(dǎo)。
由此聚集器膜8暴露于運(yùn)行壓力Δρ下，該運(yùn)行壓力將聚集器膜8保持在工作的球形彎曲的位置。
該裝置所具有的優(yōu)點(diǎn)是該裝置對(duì)風(fēng)的侵襲相對(duì)不靈敏，因此允許非常薄并因此在質(zhì)量上非常先進(jìn)的聚集器膜(參見WO 2008/037108)。但是該裝置所具有的缺點(diǎn)是由于球形彎曲產(chǎn)生的不是焦線而是焦線區(qū)域13。
圖3示出穿過根據(jù)還未公布的申請(qǐng)CH 00462/08的槽式收集器20的橫截面，該槽式收集器20包括壓力元件21及其透明的上膜22，太陽輻射23，24透過該上膜22入射進(jìn)來并且被作為射線23’，24’反射。還示出由兩部分25，26組成的聚集器膜27，其中這些部分25，26相互分離但是關(guān)于對(duì)稱虛線32相互對(duì)稱地設(shè)置?？梢栽谥行膸?8上行走，以例如方便安裝和維護(hù)在所述帶上延伸的吸收器管線四，并且該中心帶觀將所述部分25，沈相互足夠遠(yuǎn)地分離，使得通過兩部分的次級(jí)聚集器30所投下的陰影不會(huì)到達(dá)聚集器膜27的部分25，26。
該裝置允許吸收器管線四設(shè)置在壓力元件21中。這是很重要的，因?yàn)檠由煸诼短斓某Ｒ?guī)吸收器管線9 (圖1)由于環(huán)境空氣(風(fēng))導(dǎo)致的熱耗散和冷卻而失去多達(dá)lOOW/m， 這對(duì)應(yīng)于多達(dá)IOOkm (或更多)的管線長(zhǎng)度上的IOMW的損失。因此，例如通過對(duì)風(fēng)冷卻的防護(hù)而得到的該損失的任何減小都是重要的，并且應(yīng)當(dāng)是努力追求的。該裝置的另一優(yōu)點(diǎn)在于次級(jí)聚集器30的球形彎曲部分25，26的焦線區(qū)域通過該次級(jí)聚集器被減小，使得如該圖所示的在內(nèi)部進(jìn)行吸收的吸收器管線四的優(yōu)點(diǎn)開始發(fā)揮作用。
圖4示意性示出穿過根據(jù)本發(fā)明配置的槽式收集器的一個(gè)實(shí)施例的壓力元件40 的橫截面，其中該圖以稍微夸大的方式示出以便對(duì)幾何關(guān)系進(jìn)行圖解。
該壓力元件的基本結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于圖3的壓力元件的基本結(jié)構(gòu)，即槽式收集器的聚集器被配置為壓力元件40的一部分，并且包括柔性(在此多層)膜裝置41，該柔性膜裝置在所示出的實(shí)施例中分為兩個(gè)關(guān)于對(duì)稱線43對(duì)稱的部分(該對(duì)稱線43對(duì)應(yīng)于圖3的對(duì)稱線 32)，這兩個(gè)部分通過中心帶44相互連接。以下的描述參照該圖所示的右側(cè)部分；應(yīng)當(dāng)理解左側(cè)的對(duì)稱部分按照相同的方式配置。
膜裝置41包括被反射層覆蓋的聚集器膜42，該反射層未示出以減輕圖上的負(fù)擔(dān)。
該聚集器膜42就其而言在運(yùn)行時(shí)一方面借助夾具45被張緊在中心帶44上，另一方面借助夾具46被張緊在槽式收集器的框47上。還可以看出通過夾具48類似地固定在框47上的上透明膜47。
透明膜47與該膜裝置41 一起形成聚集器膜50，該聚集器膜50通過作為風(fēng)扇51 示意性示出的流體泵保持在與外部壓力Pext相比提高的運(yùn)行壓力P處。優(yōu)選的，P處在30 到IOOPa的范圍中，特別優(yōu)選的是501^。在這樣的運(yùn)行壓力條件下，膜裝置41與其聚集器膜42在運(yùn)行時(shí)彎曲。
還示出內(nèi)部吸收器管52，該內(nèi)部吸收器管52在壓力元件40中的懸架53示意性示出，并且可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)該槽式收集器的特定配置來設(shè)計(jì)。
太陽射線M從上面入射到聚集器膜42上，并且作為射線54’被反射到吸收器管 52的內(nèi)部。
在該圖中，太陽在天頂處，槽式收集器垂直地向上對(duì)準(zhǔn)。因此，太陽被設(shè)計(jì)為位于頂部，使得例如中心帶44位于(進(jìn)一步)下面的特定高度處，或者位于與吸收器管52相比更低的特定高度處，同時(shí)框47位于與中心帶44相比更高以及(進(jìn)一步)向外的地方，中心帶 44位于與框47相比(進(jìn)一步向內(nèi))的地方。
該圖示出第一其它膜60和第二其它膜61，其中通過運(yùn)行壓力條件以及各膜 42，60，61的張緊的給定，聚集器膜42在第一區(qū)域63中靠在第一其它膜60上，以及在第二區(qū)域64中穿過所述第一其它膜60而靠在第二其它膜61上。
第一區(qū)域63從聚集器膜42的外端延伸到第一預(yù)定線65那么遠(yuǎn)，即在此從框47向內(nèi)延伸到第一預(yù)定線65那么遠(yuǎn)。
第二區(qū)域64從聚集器膜42的外端延伸到第二預(yù)定線66那么遠(yuǎn)，即在此從框47 向內(nèi)延伸到第二預(yù)定線66那么遠(yuǎn)。
在該圖中必須作為點(diǎn)在橫截面視圖中示出的預(yù)定線65，66基本上以恒定高度在膜裝置41的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸(以及因此在槽式收集器的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸)。
同時(shí)，第一其它膜60被向著第一預(yù)定位置施加預(yù)張力，該第一預(yù)定位置配置為位于聚集器膜42的內(nèi)端之下或者位于夾具45之下的第一錨點(diǎn)67。第二其它膜61向著第二預(yù)定位置被施加預(yù)張力，該第二預(yù)定位置配置為相應(yīng)地位于第一預(yù)定位置之下、即位于第一錨點(diǎn)67之下的第二錨點(diǎn)68。
第一和第二錨點(diǎn)67，68只是示意性的在該圖中示出，并且可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)槽式收集器的特定配置來設(shè)計(jì)以及合適地附連到槽式收集器的框或框架上。
第一和第二預(yù)定位置、即錨點(diǎn)67，68的位置按照這樣的方式被預(yù)定，即在運(yùn)行壓力條件下以及在運(yùn)行預(yù)張力下，聚集器膜42以及第一和第二其它膜60，61在任何情況下如所述那樣相互靠在一起直到第一或第二預(yù)定線65，66那么遠(yuǎn)。
下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述一種可以用于確定第一和第二預(yù)定線65，66的位置和相關(guān)的預(yù)張力的方法。
第一和第二預(yù)定線65，66將聚集器膜42分為從中心帶44開始的三個(gè)區(qū)域 70，71，72，其中每個(gè)區(qū)域70，71，72基本上是無變形的球形彎曲，并且具有所分配的曲率半徑，即第一曲率半徑73，第二曲率半徑74和第三曲率半徑75，在每一種情況下都具有增加的長(zhǎng)度。最內(nèi)區(qū)域70是最大彎曲的，接下來的中間區(qū)域71較小地彎曲，而外區(qū)域72是最小彎曲的。
從該圖中進(jìn)一步看出在預(yù)定線65，66的位置上——在此兩個(gè)相鄰區(qū)域70和71以及71和72相互鄰接，各相鄰區(qū)域70和71或71和72的曲率半徑重合并由此這些區(qū)域在預(yù)定線65，55的位置上的切線也重合。結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)聚集器膜42的彎曲以連續(xù)可微的方式在其整個(gè)伸展范圍上延伸，即即使在線65，66的位置上也沒有任何彎折。這是對(duì)最小可能的焦線區(qū)域的要求，該最小可能的焦線區(qū)域接近拋物彎曲的聚集器部分的理論焦線。
被加壓的膜的彎曲將通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的關(guān)系式Tci=PtlRtl來描述。Ttl是在該膜的邊緣上通過對(duì)膜的夾緊而引入到該膜中的線張力(N/m，即每米膜長(zhǎng)度所作用的力， 其中該膜的厚度并不重要)。Po是作用在該膜上從而導(dǎo)致該膜的球形彎曲的(差)壓力，而R。 是該膜的所產(chǎn)生的曲率半徑。因此在給定壓力Ptl下，曲率半徑Rtl的長(zhǎng)度可以通過改變線張力Ttl來調(diào)節(jié)，該線張力即是用于對(duì)該膜施加預(yù)張力或夾緊的力。
基本線張力Tb現(xiàn)在在聚集器膜中占據(jù)主導(dǎo)，在第一其它膜60中根據(jù)該第一其它膜的預(yù)張力由第一線張力T1占據(jù)主導(dǎo)，而在第二其它膜61中根據(jù)該第二其它膜的預(yù)張力由第二線張力T2占據(jù)主導(dǎo)。因此，根據(jù)本發(fā)明，
■在膜裝置41的第一區(qū)域70中，線張力Z1=Tb ■在膜裝置41的第二區(qū)域71中，線張力Z2=TB+T1;以及 ■在膜裝置41的第三區(qū)域72中，線張力Α=Τβ+ \+Τ2
結(jié)果是在每個(gè)連續(xù)區(qū)域70至72中的曲率半徑73至75都大于前一區(qū)域中的曲率半徑。 根據(jù)本發(fā)明，通過這種方式聚集器膜42的彎曲被近似為拋物線。
因此根據(jù)本發(fā)明，區(qū)域70至72的彎曲和延伸被最佳地確定尺寸，并且借助第一和第二錨點(diǎn)67，68的位置以在相關(guān)的膜60，61中的對(duì)應(yīng)預(yù)張力來實(shí)現(xiàn)，使得最終聚集器膜42 的彎曲以盡可能好的方式被近似為拋物線的彎曲，其中焦點(diǎn)在吸收器管52的位置處，結(jié)果是焦線區(qū)域的延伸可以被最小化而且槽式收集器的效率可以被最大化。
這可以借助本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的弧樣條插值來完成。通過使用弧樣條插值，給定的曲線(在這種情況下待近似的拋物線)通過圓弧段來近似。
在這個(gè)情況下，待近似的拋物線上的第一點(diǎn)通過其切線給出作為弧樣條插值的起始位置這是夾具45的以下位置，在該位置上聚集器膜42肯定具有斜度，使得垂直入射到那里的太陽射線被反射到吸收器管51中。待近似的拋物線上的另一個(gè)點(diǎn)是夾具46的位置。 最后，用吸收器管52的位置來確定待近似的拋物線。由此對(duì)應(yīng)于該圖中的實(shí)施例，在該待近似的拋物線上應(yīng)當(dāng)假設(shè)有另外兩個(gè)點(diǎn)(這另外兩個(gè)點(diǎn)在此對(duì)應(yīng)于第一和第二線65，66)。
那么通常成立的是兩個(gè)所述連續(xù)的點(diǎn)具有已知的坐標(biāo)XiZVi或xi+1/yi+1，并且穿過這兩個(gè)點(diǎn)的圓弧的中心具有未知的坐標(biāo)^/yz。關(guān)于該中心的曲率半徑R是未知的，而在第一點(diǎn)處的斜度m又是已知的(聚集器膜42在夾具45的位置處的斜度)。
結(jié)果，獲得以下3個(gè)等式
權(quán)利要求
1.一種太陽能收集器，包括框(47)和聚集器，該聚集器在運(yùn)行時(shí)被張緊在該框中并且配置為壓力元件的一部分，該聚集器包括具有聚集器膜(42)的柔性的膜裝置(41)，該膜裝置在運(yùn)行時(shí)在運(yùn)行壓力條件下彎曲，其特征在于，設(shè)置有用于沿著至少一個(gè)或η個(gè)預(yù)定線 (65，66)改變對(duì)該聚集器膜(42)的曲率有效的、在運(yùn)行期間在所述膜裝置(41)中占據(jù)主導(dǎo)的線張力的裝置，使得由此給定的所述膜裝置(41)的區(qū)域(70，71，72)被不同地彎曲，曲率即使在這些預(yù)定線(65，66)的位置上也連續(xù)可微，并且這些不同彎曲的區(qū)域(70，71，72)的焦點(diǎn)或焦線區(qū)域基本上重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽式收集器，該槽式收集器的膜裝置(41)包括兩個(gè)關(guān)于彼此對(duì)稱設(shè)置的部分，其中用于該膜裝置(41)的每一部分的裝置包括第一其它膜(60)，該第一其它膜(60)按照在運(yùn)行壓力條件下所述聚集器膜(42)的各部分從其外端直到第一預(yù)定線(65)那么遠(yuǎn)地靠在該第一其它膜(60)上的方式被張緊，并且其中該第一其它膜(60)朝著位于聚集器膜(42)的內(nèi)端下方的第一預(yù)定位置被施加預(yù)壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的槽式收集器，其中用于所述膜裝置(41)的每一部分的裝置包括第二其它膜(61)，該第二其它膜按照在運(yùn)行壓力條件下所述聚集器膜(42)在第二區(qū)域(64)中從其外端穿過第一其它膜(60)而直到第二預(yù)定線(66)那么遠(yuǎn)地靠在該第二其它膜(61)上的方式被張緊，并且其中該第二其它膜(61)朝著位于第一其它膜(60)的第一預(yù)定位置下方的第二預(yù)定位置被施加預(yù)壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的槽式收集器，其中所述聚集器膜(42)的膜區(qū)域和/或彼此疊置的其它膜(60，61)至少部分地彼此連接或者配置為整塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3之一或兩者的槽式收集器，其中設(shè)置有夾緊裝置來用于張緊其它膜(60，61)中的至少一個(gè)，該夾緊裝置根據(jù)分配給該夾緊裝置的預(yù)定線(65，66)抓緊這些膜，并且朝著分配給該夾緊裝置的預(yù)定位置對(duì)所述膜施加預(yù)張力。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的槽式收集器，其中所述第一其它膜(60)延伸超過第一預(yù)定線(65)并且向內(nèi)延伸超過第一其它區(qū)域(82)，以及封閉在聚集器膜(42)與第一其它區(qū)域 (82)之間的空間按照不漏流體的方式配置為第一壓力室(84)，并且其中設(shè)置有用于維持該第一壓力室中的第一運(yùn)行壓力P1的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的槽式收集器，其中所述第二其它膜(61)延伸超過第二預(yù)定線(66)并且向內(nèi)延伸超過第二其它區(qū)域(87)，以及形成在聚集器膜(42)或第一其它區(qū)域(82)與第二其它區(qū)域(87)之間的空間按照不漏流體的方式配置為第二壓力室(88)， 其中設(shè)置有用于維持該第二壓力室中的第二運(yùn)行壓力P11的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的槽式收集器，其中設(shè)置有用于第一其它膜(60)的夾緊裝置，并且第二其它膜(61)在第二其它區(qū)域(87)中向內(nèi)延伸超過第二負(fù)載表面線(66)，以及形成在聚集器膜(42)與第二其它區(qū)域(87)之間的空間按照不漏流體的方式配置為壓力室以維持該壓力室中的第二運(yùn)行壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽式收集器，該槽式收集器的聚集器膜(42)包括兩個(gè)關(guān)于彼此對(duì)稱設(shè)置的部分，其中用于該聚集器膜(42)的每一部分的裝置包括第一夾緊裝置，該第一夾緊裝置配置為在第一預(yù)定線(65)的位置上將第一線夾緊力引入到聚集器膜(42) 中，以及其中第一夾緊裝置優(yōu)選包括第一夾緊膜(101)，該第一夾緊膜在運(yùn)行時(shí)在第一預(yù)定線(65 )的位置上連接到聚集器膜(42 )，以及形成在聚集器膜(42 )與第一夾緊膜(101)之間的空間特別優(yōu)選地按照不漏流體的方式配置為第一壓力室，并且設(shè)置有用于維持該第一壓力室中的第一運(yùn)行壓力P1的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的槽式收集器，其中用于所述聚集器膜(42)的每一部分的裝置包括第二夾緊裝置，該第二夾緊裝置配置為在第二預(yù)定線(66)的位置上將線夾緊力引入到聚集器膜(42)中，以及其中第二夾緊裝置優(yōu)選地包括第二夾緊膜(102)，該第二夾緊膜在運(yùn)行時(shí)在第二預(yù)定線(66)的位置上連接到聚集器膜(42)，以及其中形成在第一夾緊膜 (101)與第二夾緊膜(102)之間的空間特別優(yōu)選地按照不漏流體的方式配置為第二壓力室， 并且設(shè)置有用于維持該第二壓力室中的第二運(yùn)行壓力P11的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器，包括圓形聚集器膜，其中所述裝置包括第一其它膜，該第一其它膜按照在運(yùn)行壓力條件下所述聚集器膜在第一區(qū)域中從其外端直到第一預(yù)定線那么遠(yuǎn)地靠在該第一其它膜上的方式被張緊，以及所述第一其它膜朝著位于聚集器膜的內(nèi)端下方的第一預(yù)定位置被施加預(yù)張力。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器，包括圓形聚集器膜，其中所述裝置包括第一夾緊裝置，該第一夾緊裝置配置為在第一預(yù)定線的位置上將第一線夾緊力引入到聚集器膜中，以及其中第一夾緊裝置優(yōu)選地包括第一夾緊膜，該第一夾緊膜在運(yùn)行時(shí)在第一預(yù)定線的位置上連接到聚集器膜，以及形成在聚集器膜與第一夾緊膜之間的空間特別優(yōu)選地按照不漏流體的方式配置為第一壓力室，并且設(shè)置有用于維持該第一壓力室中的第一運(yùn)行壓力的另外的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的槽式收集器，其中用于所述聚集器膜的每一部分的裝置包括第二夾緊裝置，該第二夾緊裝置配置為在第二預(yù)定線的位置上將線夾緊力弓I入到聚集器膜中，以及其中第二夾緊裝置優(yōu)選地包括第二夾緊膜，該第二夾緊膜在運(yùn)行時(shí)在第二預(yù)定線的位置上連接到聚集器膜，以及其中形成在第一夾緊膜與第二夾緊膜之間的空間特別優(yōu)選地按照不漏流體的方式配置為第二壓力室，并且設(shè)置有用于維持該第二壓力室中的第二運(yùn)行壓力的另外的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求6，7，9或10中任一項(xiàng)所述的槽式收集器，其中所述聚集器膜(42) 按照不漏流體的方式穿過壓力元件(40)，并將壓力元件分為用于聚集器壓力的上聚集器室 (50)和用于補(bǔ)償壓力的下補(bǔ)償室(80)，以及其中聚集器壓力Pk高于第一運(yùn)行壓力P1，該第一運(yùn)行壓力高于第二運(yùn)行壓力Pii,而該第二運(yùn)行壓力就其而言高于補(bǔ)償壓力ΡΑ，其中補(bǔ)償壓力Pa高于外部壓力Prart。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽式收集器，包括具有外部絕緣的吸收器管(52)、內(nèi)部吸收器室以及設(shè)置在該外部絕緣中的裂縫開口(52’)，該裂縫開口用于讓聚集的太陽輻射通過到所述吸收器室中，所述不同彎曲的區(qū)域(70，71，72)的焦點(diǎn)或焦線區(qū)域位于該裂縫開口 (52’)的區(qū)域中。
16.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器的方法，其特征在于，在第一步驟中為了確定聚集器膜(42)在各個(gè)區(qū)域(70，71，72)中的曲率，從收集器中的該聚集器膜(42)的夾緊點(diǎn)以及熱吸收器或吸收器管(52)的位置開始，定義將通過聚集器膜(42)近似的拋物形狀，其中該近似應(yīng)當(dāng)通過聚集器膜(42)的η+1個(gè)、優(yōu)選3個(gè)球形彎曲的區(qū)域 (70，71，72)來實(shí)現(xiàn)，并且為此假定η個(gè)預(yù)定線(65，66)在該拋物形狀上，在第二步驟中通過弧樣條插值方法確定該η+1個(gè)球形彎曲的區(qū)域(70，71，72)的第一配置，在第三步驟中優(yōu)選使用Levenberg-Marquardt方法，在移動(dòng)η個(gè)預(yù)定線(65，66)的情況下針對(duì)該η+1個(gè)球形彎曲的區(qū)域(70，71，72)相對(duì)于待近似的拋物形狀的高度偏差來最小化在所述η+1個(gè)球形彎曲的區(qū)域(70，71，72)的第一配置中的通過弧樣條插值給定的誤差，使得確定出由此獲得的η+1個(gè)球形彎曲區(qū)域(70，71，72)的第二配置，該第二配置是對(duì)該待近似的拋物形狀的改進(jìn)的近似。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在第三步驟中，使用Levenberg-Marquardt方法針對(duì)η+1個(gè)球形彎曲的區(qū)域(70，71，72)相對(duì)于待近似的拋物形狀的斜度來最小化在所述η+1個(gè)球形彎曲的區(qū)域(70，71，72)的第一配置中的通過弧樣條插值給定的誤差，使得確定出由此獲得的η+1個(gè)球形彎曲區(qū)域(70，71，72)的第二配置，該第二配置是對(duì)該待確定的拋物形狀在其焦線區(qū)域的位置方面的改進(jìn)的近似。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中在第三步驟中，優(yōu)選使用 Levenberg-Marquardt方法步驟針對(duì)η+1個(gè)球形彎曲的區(qū)域(70，71，72)離待近似的拋物形狀的焦點(diǎn)或焦線的距離來加權(quán)地最小化在該η+1個(gè)球形彎曲的區(qū)域(70，71，72)的第一配置中的通過弧樣條插值給定的誤差，其中隨著距離的增大權(quán)重增加，使得確定出由此獲得的η+1個(gè)球形彎曲的區(qū)域(70，71，72)的第二配置，該第二配置是對(duì)該待確定的拋物形狀在其焦線區(qū)域的最小延伸方面的改進(jìn)的近似。
19.根據(jù)權(quán)利要求17和18所述的方法，其中在第三步驟中，根據(jù)斜度并且隨著離待近似的拋物形狀的焦點(diǎn)或焦線的距離增大而權(quán)重更大地來最小化所述誤差的最小化，使得確定出η+1個(gè)球形彎曲的區(qū)域(70，71，72)的第二配置，該第二配置是對(duì)該待確定的拋物形狀在其焦線區(qū)域的位置和最小延伸方面的改進(jìn)的近似。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的太陽能收集器具有包括具有不同球形彎曲的區(qū)域70,71,72的膜裝置41，使得其被反射層覆蓋的聚集器膜42最佳地近似于拋物形狀，并因此具有最佳地小的焦點(diǎn)或焦線區(qū)域。
文檔編號(hào)F24J2/14GK102187162SQ200980138364
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者A·佩德雷蒂 申請(qǐng)人:空氣光能源Ip有限公司