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專利發明人聯系方式：13520361330（微信同號）

本文給大家介紹一種新的太陽能聚光跟蹤技術，這項技術的名稱是：一種按日期手動調節的太陽能拋物線型槽式集熱器。這(zhe)種集熱器(qi)最大的特點就(jiu)是不需要(yao)自動跟蹤裝置(zhi)，但(dan)聚(ju)光倍(bei)數卻可以達(da)到(dao)二十倍(bei)。這(zhe)種集熱器(qi)具有抗(kang)風能力(li)強、聚(ju)光倍(bei)數高、結構簡單、成本低(di)廉、使用壽(shou)命長等諸多(duo)優點，非常適(shi)合大規模(mo)的商業化運行。

一、目前太陽能中高溫技術的現狀

眾(zhong)所(suo)周知(zhi)，太(tai)陽能光熱(re)產業(ye)的(de)(de)(de)下一個(ge)發展目標就是太(tai)陽能中高溫(wen)領(ling)域(yu)，溫(wen)度(du)區間(jian)一般認為是在(zai)(zai)100度(du)到(dao)(dao)300度(du)之間(jian)，主(zhu)要(yao)的(de)(de)(de)應用(yong)市(shi)場(chang)是在(zai)(zai)工業(ye)用(yong)熱(re)，以及冬季(ji)采暖、夏季(ji)空調等(deng)領(ling)域(yu)。在(zai)(zai)這個(ge)領(ling)域(yu)研(yan)究(jiu)最多(duo)的(de)(de)(de)是小(xiao)型拋(pao)物線(xian)型槽式集(ji)熱(re)器，集(ji)熱(re)器的(de)(de)(de)開口寬(kuan)度(du)通常為兩到(dao)(dao)三米，技術要(yao)求相(xiang)對較低(di)。國內外都有(you)很多(duo)廠家(jia)開發過這種產品，但市(shi)場(chang)接受度(du)并不高。幾(ji)十年來一直處于(yu)示范階段(duan)，很少有(you)達到(dao)(dao)商(shang)業(ye)化運(yun)行階段(duan)的(de)(de)(de)。造成這種現(xian)象的(de)(de)(de)原因(yin)主(zhu)要(yao)在(zai)(zai)于(yu)以下幾(ji)個(ge)方面：

第一，這(zhe)種(zhong)集熱器通常都(dou)需(xu)要一套自(zi)動跟蹤裝置(zhi)，這(zhe)就(jiu)增(zeng)加了制造成本和運維成本。

第二，由于太陽能(neng)(neng)的(de)(de)(de)最大密(mi)度大約(yue)是每平方(fang)米(mi)一千瓦左右(you)，如果用(yong)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量比較大的(de)(de)(de)話，就需(xu)要(yao)反射(she)聚光鏡的(de)(de)(de)面積很(hen)大，而所有的(de)(de)(de)太陽能(neng)(neng)裝置(zhi)都必(bi)(bi)須(xu)(xu)在室(shi)外長期運行，風雨侵蝕(shi)不可避免。尤其(qi)是在風中，反射(she)聚光鏡上(shang)所受到的(de)(de)(de)風的(de)(de)(de)作用(yong)力(li)是很(hen)大的(de)(de)(de)，對整個系(xi)統的(de)(de)(de)機械穩定性要(yao)求很(hen)高。為了滿足(zu)這個要(yao)求，就必(bi)(bi)須(xu)(xu)增加(jia)整個系(xi)統的(de)(de)(de)金屬(shu)使(shi)用(yong)量，這也推(tui)高了整個系(xi)統的(de)(de)(de)制造成本。

上述兩方面都造成了這種裝置的(de)(de)(de)成本(ben)(ben)較(jiao)高(gao)。但成本(ben)(ben)高(gao)了，市場又無法接受，這是(shi)目前這個產業(ye)所遇到的(de)(de)(de)主要矛盾。應該(gai)說太陽能中(zhong)高(gao)溫產業(ye)的(de)(de)(de)市場是(shi)足夠(gou)巨大(da)的(de)(de)(de)，這是(shi)任何人(ren)都能看到的(de)(de)(de)，也是(shi)很多企業(ye)想(xiang)進入的(de)(de)(de)。但是(shi)，目前產業(ye)界還沒有找(zhao)到一個合適的(de)(de)(de)能夠(gou)大(da)規模推廣的(de)(de)(de)技術。

為了解決這個(ge)問題，我們開發了一種按日期手動調節(jie)的(de)太陽能拋(pao)物線(xian)型槽(cao)式集熱(re)器，它的(de)聚光倍數可以達到20倍，能夠滿(man)足太陽能中(zhong)高溫(wen)市場的(de)用熱(re)需求。這里所(suo)說的(de)聚光比，指的(de)是反射鏡的(de)寬度和集熱(re)管的(de)直徑之比。

二、一種按日期手動調節的太陽能拋物線型槽式集熱器

2.1實驗裝置的基本特征

圖一：實驗裝置的照(zhao)片。

圖一(yi)為這(zhe)個(ge)(ge)(ge)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)照片：一(yi)根(gen)集熱(re)管東西(xi)方向水平固定(ding)(ding)在(zai)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)支座上(shang)，同時有一(yi)個(ge)(ge)(ge)拋物線型反(fan)射(she)聚(ju)(ju)光(guang)鏡(jing)也由(you)這(zhe)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)支座支撐，這(zhe)個(ge)(ge)(ge)反(fan)射(she)聚(ju)(ju)光(guang)鏡(jing)的(de)焦線和轉(zhuan)軸(zhou)都和集熱(re)管的(de)軸(zhou)線重合。這(zhe)套(tao)(tao)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)最大(da)特點就是(shi)沒有自動跟(gen)蹤裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)，但(dan)是(shi)多了一(yi)套(tao)(tao)反(fan)射(she)鏡(jing)定(ding)(ding)位裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)，所謂的(de)反(fan)射(she)鏡(jing)定(ding)(ding)位裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)其實就是(shi)一(yi)個(ge)(ge)(ge)圓(yuan)弧板，上(shang)面(mian)有若干個(ge)(ge)(ge)位置(zhi)(zhi)(zhi)固定(ding)(ding)的(de)插(cha)孔。這(zhe)套(tao)(tao)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)需要使用者在(zai)確定(ding)(ding)的(de)日期，將(jiang)反(fan)射(she)鏡(jing)從一(yi)個(ge)(ge)(ge)插(cha)孔移到另(ling)一(yi)個(ge)(ge)(ge)插(cha)孔。調(diao)(diao)節好以后，反(fan)射(she)鏡(jing)可以連續多日靜止不動。反(fan)射(she)鏡(jing)的(de)調(diao)(diao)節頻率由(you)系統的(de)聚(ju)(ju)光(guang)倍(bei)數(shu)決定(ding)(ding)，如果聚(ju)(ju)光(guang)倍(bei)數(shu)是(shi)10倍(bei)，那(nei)么平均一(yi)個(ge)(ge)(ge)月調(diao)(diao)節一(yi)次；如果聚(ju)(ju)光(guang)倍(bei)數(shu)是(shi)20倍(bei)，那(nei)么平均10天調(diao)(diao)節一(yi)次。

2.2下面，介紹一下這項技術的主要特征：

首先，這個(ge)技術不需(xu)要自動跟(gen)蹤裝(zhuang)置，因此大(da)大(da)降低了整(zheng)個(ge)系統的(de)制造成本和技術難度(du)。

第二，這個(ge)系統的(de)聚光(guang)倍(bei)數(shu)比(bi)較高，可以達到20倍(bei)到30倍(bei)，能夠滿足太(tai)陽能中高溫產業(ye)的(de)需求。

第(di)三(san)，這套裝置雖然(ran)是手動的(de)，但是反光鏡調(diao)節(jie)(jie)一(yi)次以(yi)(yi)(yi)后可以(yi)(yi)(yi)連續靜(jing)止若(ruo)干(gan)天，而且(qie)調(diao)節(jie)(jie)也很方便，只是將插銷從一(yi)個(ge)插孔移到(dao)另一(yi)個(ge)插孔去即(ji)可，用戶的(de)負擔非(fei)常輕微，基本可以(yi)(yi)(yi)忽略不計。

第四(si)，雖然反(fan)(fan)射(she)聚光(guang)(guang)(guang)(guang)鏡(jing)的(de)(de)傾角調節一(yi)次，可(ke)(ke)以連續靜止若干天(tian)，但(dan)是(shi)在這(zhe)(zhe)期間(jian)(jian)(jian)，這(zhe)(zhe)套系(xi)統(tong)可(ke)(ke)以保(bao)證(zheng)每(mei)天(tian)的(de)(de)全聚光(guang)(guang)(guang)(guang)時間(jian)(jian)(jian)不少(shao)于(yu)4個小時——從上午10點到(dao)(dao)下午14點。這(zhe)(zhe)四(si)個小時是(shi)一(yi)天(tian)之內(nei)太陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)最(zui)強的(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)段(duan)。這(zhe)(zhe)個系(xi)統(tong)可(ke)(ke)以保(bao)證(zheng)，反(fan)(fan)射(she)鏡(jing)在這(zhe)(zhe)期間(jian)(jian)(jian)能夠將其所(suo)接受(shou)到(dao)(dao)的(de)(de)全部陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)都匯聚到(dao)(dao)集熱(re)(re)管上，這(zhe)(zhe)四(si)個小時陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)利(li)(li)用(yong)率(lv)是(shi)100%，其他的(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)利(li)(li)用(yong)率(lv)將會(hui)下降(jiang)，但(dan)那已經不重要了。因為早晨10點以前或(huo)下午14點以后(hou)，由(you)于(yu)余弦(xian)效應，太陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)強度已經明(ming)顯減弱了，它的(de)(de)熱(re)(re)利(li)(li)用(yong)價值也隨之降(jiang)低了。簡單(dan)的(de)(de)計算可(ke)(ke)以表明(ming)，反(fan)(fan)射(she)鏡(jing)在從10點到(dao)(dao)14點這(zhe)(zhe)個時間(jian)(jian)(jian)段(duan)所(suo)接收到(dao)(dao)的(de)(de)陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)占(zhan)到(dao)(dao)它全天(tian)所(suo)接受(shou)到(dao)(dao)的(de)(de)陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)總能量的(de)(de)一(yi)半左(zuo)右。我們(men)如果能將這(zhe)(zhe)個時間(jian)(jian)(jian)段(duan)的(de)(de)陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)充(chong)分(fen)利(li)(li)用(yong)起來，效果就已經很好(hao)了。

第五，這個系統的每一面鏡子都有自己獨立的固(gu)定裝置，所以它(ta)的結構非常(chang)穩定，抵(di)抗風(feng)雨的能(neng)力很強(qiang)，因(yin)此，所用的鋼鐵材料就(jiu)能(neng)減少，成本就(jiu)能(neng)降低。

第六，這個(ge)系統的(de)結構非常的(de)簡單，所以它(ta)出現(xian)故障(zhang)的(de)機會就(jiu)很少，即使(shi)出現(xian)了故障(zhang)，使(shi)用者自己也能維(wei)修，這樣它(ta)的(de)維(wei)護(hu)成本也大大降低了。

三，市場前景分析

熱能(neng)(neng)在(zai)人類能(neng)(neng)源消耗中所占(zhan)的(de)(de)(de)比(bi)例最(zui)大，將太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)直接(jie)轉變為熱能(neng)(neng)是太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)各(ge)種利用中最(zui)方便最(zui)直接(jie)的(de)(de)(de)形式(shi)。這項技(ji)術用最(zui)簡單的(de)(de)(de)方法將太(tai)陽(yang)光的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)密度提高(gao)了(le)二十倍，使熱能(neng)(neng)的(de)(de)(de)品質(zhi)有(you)(you)了(le)質(zhi)的(de)(de)(de)飛躍，由于(yu)溫(wen)度的(de)(de)(de)提高(gao)，可以使太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)應用范(fan)圍得到大幅(fu)度的(de)(de)(de)擴(kuo)展。同時還將系統的(de)(de)(de)制造成本(ben)降到最(zui)低，可以預期這項技(ji)術將具有(you)(you)非常廣闊的(de)(de)(de)市場(chang)發(fa)展空間。

首(shou)先，可以(yi)用于冬季采暖(nuan)和夏季空(kong)調，這(zhe)個(ge)市場(chang)(chang)是非常巨(ju)大(da)(da)的(de)(de)，比太陽能熱水器的(de)(de)市場(chang)(chang)要(yao)大(da)(da)得多。現在，我國正(zheng)在大(da)(da)力(li)推廣煤(mei)改電(dian)，煤(mei)改氣等(deng)各種(zhong)清潔(jie)取(qu)暖(nuan)方式(shi)，但這(zhe)些方式(shi)都會(hui)遇到資(zi)(zi)源(yuan)和價格(ge)的(de)(de)制約，需(xu)要(yao)政(zheng)府提供大(da)(da)量的(de)(de)，長(chang)期的(de)(de)財政(zheng)補(bu)貼。而太陽能是不(bu)受資(zi)(zi)源(yuan)限制的(de)(de)，一次(ci)投(tou)資(zi)(zi)，長(chang)期受益，并且這(zhe)項技術(shu)還(huan)可以(yi)使一次(ci)投(tou)資(zi)(zi)的(de)(de)額度(du)大(da)(da)幅度(du)降低(di)。

其次(ci)可(ke)以滿足工(gong)業用熱需求，例如：市政蒸汽，海水(shui)淡化，石油開采，農產品(pin)加工(gong)，紡織印染等(deng)，其市場容量也是(shi)相當可(ke)觀(guan)的。

這(zhe)項技(ji)術的(de)最大(da)優點(dian)就是找到了系(xi)統(tong)的(de)聚(ju)光(guang)(guang)(guang)倍數(shu)，全(quan)聚(ju)光(guang)(guang)(guang)時間(jian)和反射(she)(she)聚(ju)光(guang)(guang)(guang)鏡(jing)調節(jie)次(ci)數(shu)的(de)最佳平(ping)衡點(dian)，使(shi)得系(xi)統(tong)的(de)結構(gou)變得非常簡單。因為不需要任(ren)何自動跟蹤(zong)裝(zhuang)置，所(suo)以(yi)，大(da)幅度(du)地降低了系(xi)統(tong)的(de)制造成本和技(ji)術難度(du)。還因為每一(yi)面反射(she)(she)聚(ju)光(guang)(guang)(guang)鏡(jing)都有(you)一(yi)套獨立的(de)固(gu)定(ding)裝(zhuang)置，所(suo)以(yi)大(da)幅度(du)地提(ti)高了系(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性和抗風雨的(de)能力。而用(yong)戶(hu)平(ping)均(jun)十天左(zuo)右才需要調一(yi)次(ci)反射(she)(she)鏡(jing)的(de)傾角(jiao)，并(bing)不會給使(shi)用(yong)者帶來多少不便，所(suo)以(yi)，用(yong)戶(hu)也(ye)很容(rong)易(yi)接受(shou)。

這項技(ji)(ji)術(shu)(shu)使(shi)得太陽能(neng)中高溫系統變(bian)得非常簡單，不需(xu)(xu)要任何(he)復(fu)雜的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，雖然(ran)沒(mei)有(you)自動(dong)跟(gen)蹤裝置，但(dan)是達到了和有(you)自動(dong)跟(gen)蹤裝置的(de)系統相似(si)的(de)聚(ju)光效果。大(da)(da)多數光熱企業(ye)都(dou)能(neng)進(jin)入。而且目(mu)前(qian)這個產品(pin)所需(xu)(xu)要的(de)所有(you)部件，比如集熱管(guan)，反射聚(ju)光鏡，儲水箱(xiang)等，現在國內都(dou)有(you)生產廠(chang)家進(jin)行大(da)(da)規模、專(zhuan)業(ye)化的(de)生產，任何(he)企業(ye)都(dou)能(neng)夠(gou)從市(shi)場上采購到質(zhi)量(liang)上乘、物美價廉的(de)配(pei)套(tao)產品(pin)。這些(xie)都(dou)為這項技(ji)(ji)術(shu)(shu)大(da)(da)規模的(de)推廣(guang)應用提供(gong)了堅實的(de)物質(zhi)基礎。

注：作者就是這項技術的發明人，該技術已獲國家發明專利授權（專利號：ZL 201610829789.0），作者目前正在推廣這項技術，有愿意開發這項技術的廠家可以和作者聯系，作者的聯系方式為：13520361330（微信同號）。