[发明专利]一种室内太阳集热装置

说明书

本发明涉及一种室内太阳集热装置，包括聚光元件、椭圆面反射镜、导光管和导热板；椭圆面反射镜的第二焦点位于导热板上，导光管一端朝向椭圆面反射镜，另一端的出口连接导热板；聚光元件将太阳光汇集于椭圆面反射镜的第一焦点，并经过椭圆面反射镜反射至导光管内并最终汇集在导热板上。经过椭圆面反射镜的作用，太阳光线能够直接汇集到导热板上，使用者能够直接使用导热板上的热量，整个过程没有传热介质的参与，避免了在热量传递的过程中造成的热量损失，提高了集热效率。同时，本发明的装置结构更加简单，能够降低集热装置的成本。

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，更具体地，涉及一种室内太阳集热装置。

背景技术

基于对集热装置和操作人员的保护，技术人员设计并开发出了多种室内太阳集热装置。依据能量传递方法的不同，可将室内太阳集热装置分成两类。第一类室内太阳集热装置的工作原理：通过聚光元件将大面积的太阳光汇聚于小面积的集热器接收表面，而集热器接收表面的吸热涂层将太阳能转化为热能，并传递给内部的集热工质；在相关动力装置的驱动下，集热工质沿着管道流动，在室内用热端完成能量交换后流回集热器吸热，开始新一轮的循化。第二类室内太阳集热装置的工作原理：聚光元件所汇聚的高能流密度太阳光通过光纤束及其相关配件直接送至室内用热端，进而完成光热转换。第一类室内太阳集热装置的优点在于技术成熟、运行性能稳定，但能量转化和传递过程分多步进行，整体效率较低，且成本较高。而第二类室内太阳集热装置采用光学的办法实现太阳能的传递，光热转换过程简单高效，但由于光纤束极易在高温下融化，因此工作温度较低，且运行性能不稳定。

公开号为“CN103954049A”，公开日为2014年7月30日的中国专利文件公开了一种太阳能集热器，包括主支架、集热机构、散热台和太阳追踪系统，所述主支架、集热机构和太阳追踪系统设于室外；所述集热机构包括抛物柱面反射镜和集热管，所述抛物柱面反射镜设于一反射镜支架上，反射镜支架两端设有支架轴，通过支架轴可转动地安装于主支架上；所述集热管安装于支架轴上，其中心轴位于抛物柱面反射镜的焦线上；所述散热台设于室内，所述集热管一端穿过墙体延伸至室内的散热台内；集热管位于室外的部分置于保温玻璃管内；所述太阳追踪系统包括太阳光探测单元和驱动单元，所述驱动单元带动反射镜支架及其上的抛物柱面反射镜随太阳光照角度而转动。

但是，上述的技术方案中是通过集热管中的集热工质进行热传递，整体效率较低，且成本较高。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中室内太阳能集热装置效率低的问题，提供一种室内太阳集热装置，能够将光更直接集中在用热端，减少介质传递造成的损耗，提高集热效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种室内太阳集热装置，包括聚光元件、椭圆面反射镜、导光管和导热板；所述椭圆面反射镜的第二焦点位于所述导热板上，所述导光管一端朝向所述椭圆面反射镜，另一端的出口连接所述导热板；所述聚光元件将太阳光汇集于所述椭圆面反射镜的第一焦点，并经过所述椭圆面反射镜反射至所述导光管内并最终汇集在导热板上。

在上述的技术方案中，为了方便光的传导和保护导光管，导光管设置于墙体内，椭圆面反射镜的椭圆面为椭圆线以长轴为旋转轴的旋转椭圆面的一部分。聚光元件实现将太阳光汇集在椭圆面反射镜的第一焦点上，而对于椭圆面反射镜，从椭圆反射镜一个焦点发出的光线经椭圆面反射后必经过另一个焦点，因此，太阳光线经过导光管后最终集中在导热板的一个点上，对导热板进行加热。而导热板上可以放置用热设备，直接利用太阳光带来的热量。

优选的，椭圆面反射镜的截距长度的选择在于采用最小的工作面积反射最多的汇聚光线，进而最大程度地降低生产、安装和维护成本。考虑到一年当中冬至日太阳高度角最低，即此时椭圆面反射镜所对应截距最长，同时结合光路对称规律，所述椭圆面反射镜截距以冬至日真太阳时12时的光线光路为基准，具体的公式为：