[发明专利]一种槽式太阳能集热器

说明书

技术领域：

本发明涉及太阳能利用的技术领域。

背景技术：

能源是人类生存的必需。现在人类燃烧燃料来获取能源的方法，已经开始发展到危害人类本身生存的地步了。

大气环境污染的加剧；环境污染所引起的各种疾病包括各种癌症正在不断增加；大批物种的灭绝；沙漠不断扩大；气候的日益恶化；灾害性天气不断增加和加强；海平面的不断升高等等无不与人类大量燃烧燃料来获取能源的方法有直接的关系。因此，彻底解决能源问题已经摆在全人类的面前。

太阳能是最干净和取之不尽用之不竭的最基本能源；太阳从地球存在那一天起就从不间断地照射地球；是地球上除了核能之外的一切能源之源。

因此，人类解决能源问题的唯一出路在于实现大规模的太阳能作为能源，以全部取代化石能源。而一种槽式太阳能集热器的发明是为解决以上问题服务的。

发明内容：

三维可同时转动的全自动跟踪太阳的槽式太阳能集热器是根据太阳光的入射角度是不断变动的，而且温度低，照射到地面上的太阳光的温度一般只有几十度左右，而且太阳光照射到地球表面的单位能量比较少，在热带地区，每平方米地面上的太阳光平均功率才一千瓦左右，而且随着纬度的升高，照射到地面上的太阳光的能量就越少。我国主要在温带地区，由于阳光斜射的关系，平均照射到地面上的阳光每平方米才0.64千瓦左右。因此，要生产出一种比目前世界上任何一种大面积全自动跟踪太阳聚光装置，更廉价，更先进和耗用推动跟踪运行的动力耗电量更小的全自动跟踪太阳聚光装置，就一定要了解太阳光入射角度不断变动的根本原因。

那么，太阳光入射角度不断变动的根本原因是什么呢？

原来地球围绕太阳旋转的同时也进行自转。地球围绕太阳一周的时间为一年，自转一周的时间为一天即24小时。由于地球自转轴与太阳成23.4度的夹角，又称是黄道夹角。这是做成春夏秋冬四季和形成北回归线和南回归线的根本原因；并因地球是园的，所以在不同的纬度上跟踪太阳光的仰角是不同的。

以北回归线某一点为例子：由于黄道夹角为23.4度，当夏至时，阳光垂直照射到地面；到了秋分时，阳光成了23.4度的入射角；到了冬至，变成46.8度的入射角：这时入射的角度最大；到了春分时，又变成23.4度的入射角；回到夏至时，阳光又回到垂直照射到地面的位置上。

在这一年的时间中，太阳光入射角度的变化总和是93.6度，以每年365天计算，每天太阳光在这方面的入射角度的变化只有15.4分；而每天利用太阳光的时间最多只有10小时。如用中点调节，阳光在这段时间内的最大偏差，只有3.2分。因此，在这方面每天调节一次，就足以保证阳光垂直照射在跟踪器上。

大家都知道：太阳从东方升起，到西方落下。由于同样是黄道夹角成23.4度的原因，太阳光入射角度也是从偏南到偏北，每年成一个周期变化的。

以北半球的某一点为例子：当春分时，阳光从正东方升起，到正西方下，到夏至时，阳光向北倾斜23.4度，到秋分时，阳光又回到从正东方升起，到正西方下，到冬至时，阳光向南倾斜23.4度，回到春分时，阳光又从正东方升起，到正西方下，共用了一年的时间。

从以上就可以知道，阳光在一年的时间中，南北方向角度的变化共93.6度，同理，如用 中点调节，每天太阳光的角度偏差只有3.2分。因此，每天在这方面调节一次，就足以跟踪太阳光在这方面的变化。

因地球自转一周为24小时，因此，太阳光因自转而产生入射角度的变化为每小时15度。

因此，每天调节一次跟踪器的仰角和南北方向的倾斜角，并以每小时15度的角速度转动跟踪器，就能保证阳光垂直照射在阳光跟踪器上。

从以上的情况就足以证明：地球上同一地点，在每年的同一时间内，太阳光的入射角度是相同的。

综上所述，同时进行以上的三维跟踪，就必定能使太阳光时刻都垂直照射在太阳光集热器上，这就是三维跟踪太阳机械设计的理论根据。

本发明的优点是集热器时刻与太阳光的入射角度相垂直，因此，其热效率特别高，并可产生从几十℃到400℃的热水及水蒸气；由于占地面积少、造价低，并可安装在坚固的房屋下面是支柱的楼顶上。因此，可广泛应用于需要不同温度热水及水蒸气的部队、工厂、企业、院校、医院、酒店等部门和普通的家庭使用，并能产生能直接用于发电的高温高压水蒸气，其发电成本可低于火力发电，而且没有污染物向外排放，因此，极具市场价值。

具体实施方式