本發(fā)明屬于清潔能源系統(tǒng)的陽光采集傳輸裝置，尤其涉及一種陽光采集傳輸裝置和真空光熱傳輸導(dǎo)管。

背景技術(shù)：

目前在住宅清潔能源利用領(lǐng)域存在多種技術(shù)方案，在太陽能熱源利用領(lǐng)域，通常采用反光板將陽光聚焦加熱光熱轉(zhuǎn)換裝置，光熱轉(zhuǎn)換裝置再通過熱載體輸出所產(chǎn)生的熱能。這類太陽能利用裝置需要在陽光聚焦點處設(shè)置光熱轉(zhuǎn)換裝置，而陽光聚焦點的位置在反光板之上，反光板的面積越大，利用的太陽能就越多，陽光聚焦點的位置也就越高，這給光熱轉(zhuǎn)換裝置的安裝和熱能的傳輸帶來困難；而一些高溫、高能量的太陽能利用裝置必需配置大面積的反光板。如果利用住宅的屋面和地面采集太陽能，過高的裝置會帶來成本的顯著增加，還會影響住宅的外觀。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種陽光采集傳輸裝置和真空光熱傳輸導(dǎo)管的技術(shù)方案，改進陽光的采集和傳輸方式，更為充分地利用太陽能，并使太陽能的利用更為便利。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種陽光采集傳輸裝置,采集陽光并傳輸至太陽能利用裝置，所述陽光采集傳輸裝置包括陽光采集陣單元（1）和真空光熱傳輸導(dǎo)管（2），所述陽光采集陣單元設(shè)有將反射光（G-2）聚焦到預(yù)定反射焦點（F-1）的多塊陽光采集組件（1-1）；所述真空光熱傳輸導(dǎo)管包括接收端、光導(dǎo)管（2-2）和發(fā)射端，所述真空光熱傳輸導(dǎo)管將含有熱能的光束從接收端傳輸?shù)桨l(fā)射端，所述真空光熱傳輸導(dǎo)管的接收端位于所述陽光采集陣單元的預(yù)定反射焦點處，所述真空光熱傳輸導(dǎo)管的發(fā)射端連接到所述太陽能利用裝置（3）處。

更進一步，所述陽光采集傳輸裝置包括多個所述陽光采集陣單元，每個所述陽光采集陣單元的預(yù)定反射焦點與所述熱能利用裝置之間設(shè)有一條所述真空光熱傳輸導(dǎo)管。

更進一步，所述陽光采集傳輸裝置是應(yīng)用于住宅太陽能利用的陽光采集傳輸裝置；在所述住宅的屋面（0-1）設(shè)有多個所述陽光采集陣單元；在所述住宅的室外地面（0-3）之上設(shè)有一個或多個所述陽光采集陣單元，所述室外地面之上的陽光采集陣單元的預(yù)定反射焦點位于住宅屋檐下。

更進一步，所述陽光采集陣單元的多塊陽光采集組件以矩陣形式布置。

更進一步，所述陽光采集組件設(shè)有多塊以矩陣形式布置的矩形陽光反射板（1-1-1）所述陽光反射板的反射面是旋轉(zhuǎn)拋物面。

更進一步，所述陽光采集陣單元設(shè)有用于同步跟蹤太陽方位和調(diào)整方向的調(diào)控機構(gòu)（1-2）。

一種真空光熱傳輸導(dǎo)管，所述真空光熱傳輸導(dǎo)管（2）包括接收端、光導(dǎo)管和發(fā)射端，所述真空光熱傳輸導(dǎo)管將含有熱能的光束從接收端傳輸?shù)桨l(fā)射端，其特征在于，在所述接收端和發(fā)射端之間設(shè)有所述光導(dǎo)管（2-2），所述光導(dǎo)管的內(nèi)壁設(shè)有光反射層（2-2-2），所述接收端設(shè)有接收透鏡（2-1），所述接收透鏡將接收到的聚焦反射光線折射為高密度平行光束沿所述光導(dǎo)管傳輸?shù)桨l(fā)射端，在所述發(fā)射端設(shè)有發(fā)射透鏡（2-3），所述發(fā)射透鏡將高密度平行光束再次聚焦，其焦點（F-2）投射到所述太陽能利用裝置（3）。

更進一步，所述接收透鏡是單向凹透鏡，所述發(fā)射透鏡是單向凸透鏡。

更進一步，所述光導(dǎo)管是傳輸光線的真空管道。

更進一步，所述光導(dǎo)管包括多段互相連接的直線傳輸光導(dǎo)管（2-2-4）和轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管（2-2-3）；所述直線傳輸光導(dǎo)管是光線沿平行于光導(dǎo)管軸線的方向照射的光導(dǎo)管，所述轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管設(shè)有反射平板（2-2-1），所述反射平板是平面反光板，從一端進入所述轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管的光線經(jīng)所述反射平板反射后，從轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管的另一端射出。

本發(fā)明的有益效果是：采用多塊陽光采集組件以矩陣形式布置的陽光采集陣單元，形成密集型準(zhǔn)菲涅爾聚焦反射陣，在住宅用地面積一定的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)有效采光面積最大化；能夠在太陽高度角最大的強光照季節(jié)和正午陽光輻射強度最大時點實現(xiàn)陽光采集量最大化；實現(xiàn)由一套太陽方位跟蹤控制模塊操控整套陣列同步運行。采用真空光導(dǎo)管傳輸高密度光能，不需要外加動力。傳輸效率高、能量損耗低，可實現(xiàn)長距離傳輸，使后續(xù)的太陽能利用裝置或光熱轉(zhuǎn)換裝置的位置不受陽光聚焦點限制，環(huán)境適應(yīng)性強，尤其適用于廣大農(nóng)村住宅和小型建筑、獨棟住宅的太陽能利用。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作一詳細描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明陽光采集組件正面結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明陽光采集組件背面結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明陽光采集陣單元結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明陽光采集陣單元工作示意圖；

圖6是本發(fā)明的陽光采集陣單元隨季節(jié)和時點變化跟蹤太陽方位示意圖；

圖7是本發(fā)明真空光熱傳輸導(dǎo)管光傳輸示意圖；

圖8是本發(fā)明真空光熱傳輸導(dǎo)管結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

實施例一：

如圖7、圖8，一種真空光熱傳輸導(dǎo)管（2），包括接收端、光導(dǎo)管和發(fā)射端，真空光熱傳輸導(dǎo)管將含有熱能的光束從接收端傳輸?shù)桨l(fā)射端，在所述接收端和發(fā)射端之間設(shè)有所述光導(dǎo)管（2-2）。

光導(dǎo)管包括多段互相連接的直線傳輸光導(dǎo)管（2-2-4）和轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管（2-2-3）；直線傳輸光導(dǎo)管和轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管是直徑相同的不銹鋼管體，在直線傳輸光導(dǎo)管和轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管的內(nèi)壁設(shè)有光反射層（2-2-2），其作用是對光導(dǎo)管內(nèi)的散射光線反射匯集，使其逐次反射到發(fā)射透鏡（2-3）。直線傳輸光導(dǎo)管是光線沿平行于光導(dǎo)管軸線的方向照射的光導(dǎo)管。轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管設(shè)有反射平板（2-2-1），反射平板是平面反光板，從一端進入所述轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管的光線（G-3）經(jīng)所述反射平板反射后，從轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管的另一端射出。帶有平面反光板2-2-1的轉(zhuǎn)向光導(dǎo)管的功能是將射入的高密度平行光束（G-3）反射到預(yù)定方向。

光導(dǎo)管是傳輸光線的真空管道，光導(dǎo)管在安裝完成后進行抽真空，以提高光傳輸效率并減少管道發(fā)熱。

接收端設(shè)有接收透鏡（2-1），接收透鏡是單向凹透鏡，接收透鏡將接收到的聚焦反射光線折射為高密度平行光束沿所述光導(dǎo)管傳輸?shù)桨l(fā)射端，在發(fā)射端設(shè)有發(fā)射透鏡（2-3），發(fā)射透鏡是單向凸透鏡，所述發(fā)射透鏡將高密度平行光束再次聚焦，其焦點（F-2）投射到所述太陽能利用裝置（3）。

接收透鏡（2-1）在凹透鏡的表面進行金屬等離子體磁控濺射工藝處理，使之能高效透過正向光線、有效反射逆向熱射線，以減少熱射線逆向輻射能量損失。

發(fā)射透鏡（2-3）在凸透鏡的表面進行金屬等離子體磁控濺射工藝處理，使之能高效透過正向光線、有效反射逆向熱射線，以減少熱射線逆向輻射能量損失。

本實施例的真空光熱傳輸導(dǎo)管能夠接收多方向射入的聚焦反射光線G-2，沿光導(dǎo)管傳輸?shù)叫枰霉饽艿奈恢?。采用真空的光?dǎo)管可以降低光線中熱能的損耗，同時減少了光導(dǎo)管自身的發(fā)熱，提高了傳輸效率。采用圓形光導(dǎo)管可保證真空壓力下的結(jié)構(gòu)強度，采用平面反光板2-2-1準(zhǔn)確控制光線的傳導(dǎo)方向。

本實施例的真空光熱傳輸導(dǎo)管可以高效地將聚焦光束從接收端輸送至發(fā)射端，并將光線聚焦在熱能利用裝置上，可使太陽能利用系統(tǒng)的應(yīng)用更為便利，適用性更好。

實施例二：

如圖1至圖6，一種陽光采集傳輸裝置,采集陽光并傳輸至太陽能利用裝置。陽光采集傳輸裝置包括陽光采集陣單元（1）和真空光熱傳輸導(dǎo)管（2）。真空光熱傳輸導(dǎo)管是實施例一所述的一種真空光熱傳輸導(dǎo)管。

本實施例的陽光采集傳輸裝置是應(yīng)用于住宅太陽能利用的陽光采集傳輸裝置；在住宅的屋面（0-1）設(shè)有多個陽光采集陣單元（1）；在所述住宅的室外地面（0-3）之上設(shè)有一個陽光采集陣單元（根據(jù)不同的住宅條件，也可以在住宅的室外地面設(shè)置多個陽光采集陣單元）。每個陽光采集陣單元都有一個預(yù)定反射焦點（F-1）。陽光采集陣單元設(shè)有將反射光（G-2）聚焦到預(yù)定反射焦點（F-1）的多塊陽光采集組件（1-1）。

如圖2、圖3所示，陽光采集組件是四邊為矩形的陽光采集組件，陽光采集組件的反射面是旋轉(zhuǎn)拋物面，反射面上設(shè)有多塊以矩陣形式布置的方形的光反射板（1-1-1）。本實施例的反射面上設(shè)有3×4的矩陣排列的光反射板（如圖2所示）。陽光采集組件設(shè)有縱向調(diào)節(jié)軸（1-2-1）和橫向調(diào)節(jié)軸（1-2-2）；縱向調(diào)節(jié)軸垂直于橫向調(diào)節(jié)軸并隨橫向調(diào)節(jié)軸轉(zhuǎn)動。

陽光采集陣單元的多塊陽光采集組件以矩陣形式布置。如圖4所示，本實施例的一個陽光采集陣單元安裝在水平面上，設(shè)有四行、每行五塊、共二十塊陽光采集組件；每行陽光采集組件共用一支橫向調(diào)節(jié)軸（1-2-2）。陽光采集陣單元設(shè)有用于同步跟蹤太陽方位和調(diào)整方向的調(diào)控機構(gòu)（1-2）。調(diào)控機構(gòu)通過橫向調(diào)節(jié)軸分別調(diào)節(jié)每行陽光采集組件與水平面的夾角，調(diào)控機構(gòu)通過縱向調(diào)節(jié)軸（1-2-1）單獨調(diào)節(jié)每個陽光采集組件的轉(zhuǎn)動角度。陽光采集組件隨季節(jié)和時點的變化同步跟蹤太陽方位，如圖6所示。

住宅屋面的陽光采集陣單元的預(yù)定反射焦點的位置高于陽光采集組件。室外地面之上的陽光采集陣單元的預(yù)定反射焦點高于住宅屋面。

每個所述陽光采集陣單元的預(yù)定反射焦點與熱能利用裝置3之間設(shè)有一條真空光熱傳輸導(dǎo)管。真空光熱傳輸導(dǎo)管的接收端位于陽光采集陣單元的預(yù)定反射焦點處，真空光熱傳輸導(dǎo)管將含有熱能的光束從接收端傳輸?shù)桨l(fā)射端，真空光熱傳輸導(dǎo)管的發(fā)射端連接到太陽能利用裝置（3）處。

陽光采集組件1-1的投影平面輪廓為正矩形，陽光采集組件的旋轉(zhuǎn)拋物面的曲率依據(jù)拋物面數(shù)學(xué)表達式y(tǒng)=ax²+c(式中： a ≤ 1/5 ；c ≤ 5米; 焦距F ≤10米。)精密制作。多塊陽光采集組件（1-1）以菲涅爾方式排列，形成一個準(zhǔn)菲涅爾聚焦反射組件。

在組裝時，相鄰的陽光采集組件（1-1）之間緊密相接，不存在光學(xué)意義上的縫隙。

陽光采集陣單元（1）安裝在縱向調(diào)節(jié)軸（1-2-1）上，并圍繞縱向調(diào)節(jié)軸（1-2-1）在追蹤太陽方位過程中做90度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)擺動。每行陽光采集組件以橫向調(diào)節(jié)軸為軸心在水平位置與垂直位置之間轉(zhuǎn)動。

每行陽光采集組件之間的間距，以在太陽照射高度角最大時點（通常在正午時），全部反射面恰好布滿陽光、沒有陽光遺漏為準(zhǔn)。

為優(yōu)化自然陽光G-1采集、減小設(shè)備規(guī)模，每個陽光采集陣單元（1）都有自己的預(yù)定反射焦點（F-1），可根據(jù)住宅的結(jié)構(gòu)條件以最有效的方式布置陽光采集陣單元，最大程度地利用太陽能。陽光采集陣單元依據(jù)屋面和常年有光照地面的需要進行布置。本實施例中，根據(jù)住宅的結(jié)構(gòu)，其住宅屋面（0-1）是陽光采集的主要區(qū)域，在住宅的屋面上設(shè)了多個陽光采集陣單元（1-1），又可稱為陽光采集主陣。為利用更多的太陽能，在住宅的室外地面（0-3）之上設(shè)置有一個陽光采集陣單元（1-1），又可稱為陽光采集輔陣。為了避免對房屋結(jié)構(gòu)的影響和人員活動的影響，其陽光采集陣單元的預(yù)定反射焦點（F-1）設(shè)置于住宅屋檐之下。

本實施例的太陽能利用裝置是一臺光熱轉(zhuǎn)換器（3），光熱轉(zhuǎn)換器將光能轉(zhuǎn)化為熱能，通過流體載熱介質(zhì)（3-1）輸出熱能，為一臺含有斯特林發(fā)動機的斯特林自體發(fā)電-熱泵聯(lián)體機（4）提供做功的熱源，斯特林自體發(fā)電-熱泵聯(lián)體機產(chǎn)生電能提供給制氫裝置5和住宅的用電設(shè)備（8）。斯特林自體發(fā)電-熱泵聯(lián)體機的發(fā)電余熱和制取的熱量儲蓄到蓄熱設(shè)備（6）；斯特林自體發(fā)電-熱泵聯(lián)體機4制取的冷能量儲蓄到蓄冷設(shè)備（7）。光熱轉(zhuǎn)換器（3）和斯特林自體發(fā)電-熱泵聯(lián)體機4設(shè)置在住宅的地下室（0-2）中，這種設(shè)置方式有利于住宅結(jié)構(gòu)的合理布局和使用。

本實施例的陽光采集傳輸裝置在屋面和住宅的室外地面采集陽光，通過真空光熱傳輸導(dǎo)管輸送太陽光能，使太陽能利用設(shè)備斯特林自體發(fā)電-熱泵聯(lián)體機（4）不必安裝在陽光采集陣單元（1-1）的預(yù)定反射焦點（F-1）處，可將其設(shè)置在房屋結(jié)構(gòu)的適宜位置，即地下室（0-2）中。反射陣可以采用較小形體的陽光采集陣單元（1-1），使陽光采集陣單元的預(yù)定反射焦點（F-1）處于較低位置，既可減小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的形體，便于精密制造，也有利于抵御強風(fēng)等自然因素的干擾。

采用在屋面安陽光采集陣單元還可充分利用環(huán)境資源，杜絕土地重復(fù)占用。為太陽能的利用創(chuàng)造了更廣泛的技術(shù)條件。