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本文給大家介紹一種新的太陽(yáng)能聚光跟蹤技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的名稱是：一種按日期手動(dòng)調(diào)節(jié)的太陽(yáng)能拋物線型槽式集熱器。這種集熱器最大的特點(diǎn)就是不需要自動(dòng)跟蹤裝置，但聚光倍數(shù)卻可以達(dá)到二十倍。這種集熱器具有抗風(fēng)能力強(qiáng)、聚光倍數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，非常適合大規(guī)模的商業(yè)化運(yùn)行。

一、目前太陽(yáng)能中高溫技術(shù)的現(xiàn)狀

眾所周知，太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)的下一個(gè)發(fā)展目標(biāo)就是太陽(yáng)能中高溫領(lǐng)域，溫度區(qū)間一般認(rèn)為是在100度到300度之間，主要的應(yīng)用市場(chǎng)是在工業(yè)用熱，以及冬季采暖、夏季空調(diào)等領(lǐng)域。在這個(gè)領(lǐng)域研究最多的是小型拋物線型槽式集熱器，集熱器的開口寬度通常為兩到三米，技術(shù)要求相對(duì)較低。國(guó)內(nèi)外都有很多廠家開發(fā)過(guò)這種產(chǎn)品，但市場(chǎng)接受度并不高。幾十年來(lái)一直處于示范階段，很少有達(dá)到商業(yè)化運(yùn)行階段的。造成這種現(xiàn)象的原因主要在于以下幾個(gè)方面：

第一，這種集熱器通常都需要一套自動(dòng)跟蹤裝置，這就增加了制造成本和運(yùn)維成本。

第二，由于太陽(yáng)能的最大密度大約是每平方米一千瓦左右，如果用的能量比較大的話，就需要反射聚光鏡的面積很大，而所有的太陽(yáng)能裝置都必須在室外長(zhǎng)期運(yùn)行，風(fēng)雨侵蝕不可避免。尤其是在風(fēng)中，反射聚光鏡上所受到的風(fēng)的作用力是很大的，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械穩(wěn)定性要求很高。為了滿足這個(gè)要求，就必須增加整個(gè)系統(tǒng)的金屬使用量，這也推高了整個(gè)系統(tǒng)的制造成本。

上述兩方面都造成了這種裝置的成本較高。但成本高了，市場(chǎng)又無(wú)法接受，這是目前這個(gè)產(chǎn)業(yè)所遇到的主要矛盾。應(yīng)該說(shuō)太陽(yáng)能中高溫產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)是足夠巨大的，這是任何人都能看到的，也是很多企業(yè)想進(jìn)入的。但是，目前產(chǎn)業(yè)界還沒(méi)有找到一個(gè)合適的能夠大規(guī)模推廣的技術(shù)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們開發(fā)了一種按日期手動(dòng)調(diào)節(jié)的太陽(yáng)能拋物線型槽式集熱器，它的聚光倍數(shù)可以達(dá)到20倍，能夠滿足太陽(yáng)能中高溫市場(chǎng)的用熱需求。這里所說(shuō)的聚光比，指的是反射鏡的寬度和集熱管的直徑之比。

二、一種按日期手動(dòng)調(diào)節(jié)的太陽(yáng)能拋物線型槽式集熱器

2.1實(shí)驗(yàn)裝置的基本特征

圖一：實(shí)驗(yàn)裝置的照片。

圖一為這個(gè)裝置的照片：一根集熱管東西方向水平固定在兩個(gè)支座上，同時(shí)有一個(gè)拋物線型反射聚光鏡也由這兩個(gè)支座支撐，這個(gè)反射聚光鏡的焦線和轉(zhuǎn)軸都和集熱管的軸線重合。這套裝置的最大特點(diǎn)就是沒(méi)有自動(dòng)跟蹤裝置，但是多了一套反射鏡定位裝置，所謂的反射鏡定位裝置其實(shí)就是一個(gè)圓弧板，上面有若干個(gè)位置固定的插孔。這套裝置需要使用者在確定的日期，將反射鏡從一個(gè)插孔移到另一個(gè)插孔。調(diào)節(jié)好以后，反射鏡可以連續(xù)多日靜止不動(dòng)。反射鏡的調(diào)節(jié)頻率由系統(tǒng)的聚光倍數(shù)決定，如果聚光倍數(shù)是10倍，那么平均一個(gè)月調(diào)節(jié)一次；如果聚光倍數(shù)是20倍，那么平均10天調(diào)節(jié)一次。

2.2下面，介紹一下這項(xiàng)技術(shù)的主要特征：

首先，這個(gè)技術(shù)不需要自動(dòng)跟蹤裝置，因此大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的制造成本和技術(shù)難度。

第二，這個(gè)系統(tǒng)的聚光倍數(shù)比較高，可以達(dá)到20倍到30倍，能夠滿足太陽(yáng)能中高溫產(chǎn)業(yè)的需求。

第三，這套裝置雖然是手動(dòng)的，但是反光鏡調(diào)節(jié)一次以后可以連續(xù)靜止若干天，而且調(diào)節(jié)也很方便，只是將插銷從一個(gè)插孔移到另一個(gè)插孔去即可，用戶的負(fù)擔(dān)非常輕微，基本可以忽略不計(jì)。

第四，雖然反射聚光鏡的傾角調(diào)節(jié)一次，可以連續(xù)靜止若干天，但是在這期間，這套系統(tǒng)可以保證每天的全聚光時(shí)間不少于4個(gè)小時(shí)——從上午10點(diǎn)到下午14點(diǎn)。這四個(gè)小時(shí)是一天之內(nèi)太陽(yáng)光最強(qiáng)的時(shí)間段。這個(gè)系統(tǒng)可以保證，反射鏡在這期間能夠?qū)⑵渌邮艿降娜筷?yáng)光都匯聚到集熱管上，這四個(gè)小時(shí)陽(yáng)光的利用率是100%，其他的時(shí)間陽(yáng)光的利用率將會(huì)下降，但那已經(jīng)不重要了。因?yàn)樵绯?0點(diǎn)以前或下午14點(diǎn)以后，由于余弦效應(yīng)，太陽(yáng)光的強(qiáng)度已經(jīng)明顯減弱了，它的熱利用價(jià)值也隨之降低了。簡(jiǎn)單的計(jì)算可以表明，反射鏡在從10點(diǎn)到14點(diǎn)這個(gè)時(shí)間段所接收到的陽(yáng)光占到它全天所接受到的陽(yáng)光的總能量的一半左右。我們?nèi)绻軐⑦@個(gè)時(shí)間段的陽(yáng)光充分利用起來(lái)，效果就已經(jīng)很好了。

第五，這個(gè)系統(tǒng)的每一面鏡子都有自己獨(dú)立的固定裝置，所以它的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，抵抗風(fēng)雨的能力很強(qiáng)，因此，所用的鋼鐵材料就能減少，成本就能降低。

第六，這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單，所以它出現(xiàn)故障的機(jī)會(huì)就很少，即使出現(xiàn)了故障，使用者自己也能維修，這樣它的維護(hù)成本也大大降低了。

三，市場(chǎng)前景分析

熱能在人類能源消耗中所占的比例最大，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁翘?yáng)能各種利用中最方便最直接的形式。這項(xiàng)技術(shù)用最簡(jiǎn)單的方法將太陽(yáng)光的能量密度提高了二十倍，使熱能的品質(zhì)有了質(zhì)的飛躍，由于溫度的提高，可以使太陽(yáng)能的應(yīng)用范圍得到大幅度的擴(kuò)展。同時(shí)還將系統(tǒng)的制造成本降到最低，可以預(yù)期這項(xiàng)技術(shù)將具有非常廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。

首先，可以用于冬季采暖和夏季空調(diào)，這個(gè)市場(chǎng)是非常巨大的，比太陽(yáng)能熱水器的市場(chǎng)要大得多?，F(xiàn)在，我國(guó)正在大力推廣煤改電，煤改氣等各種清潔取暖方式，但這些方式都會(huì)遇到資源和價(jià)格的制約，需要政府提供大量的，長(zhǎng)期的財(cái)政補(bǔ)貼。而太陽(yáng)能是不受資源限制的，一次投資，長(zhǎng)期受益，并且這項(xiàng)技術(shù)還可以使一次投資的額度大幅度降低。

其次可以滿足工業(yè)用熱需求，例如：市政蒸汽，海水淡化，石油開采，農(nóng)產(chǎn)品加工，紡織印染等，其市場(chǎng)容量也是相當(dāng)可觀的。

這項(xiàng)技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)就是找到了系統(tǒng)的聚光倍數(shù)，全聚光時(shí)間和反射聚光鏡調(diào)節(jié)次數(shù)的最佳平衡點(diǎn)，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得非常簡(jiǎn)單。因?yàn)椴恍枰魏巫詣?dòng)跟蹤裝置，所以，大幅度地降低了系統(tǒng)的制造成本和技術(shù)難度。還因?yàn)槊恳幻娣瓷渚酃忡R都有一套獨(dú)立的固定裝置，所以大幅度地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗風(fēng)雨的能力。而用戶平均十天左右才需要調(diào)一次反射鏡的傾角，并不會(huì)給使用者帶來(lái)多少不便，所以，用戶也很容易接受。

這項(xiàng)技術(shù)使得太陽(yáng)能中高溫系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)單，不需要任何復(fù)雜的技術(shù)，雖然沒(méi)有自動(dòng)跟蹤裝置，但是達(dá)到了和有自動(dòng)跟蹤裝置的系統(tǒng)相似的聚光效果。大多數(shù)光熱企業(yè)都能進(jìn)入。而且目前這個(gè)產(chǎn)品所需要的所有部件，比如集熱管，反射聚光鏡，儲(chǔ)水箱等，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)都有生產(chǎn)廠家進(jìn)行大規(guī)模、專業(yè)化的生產(chǎn)，任何企業(yè)都能夠從市場(chǎng)上采購(gòu)到質(zhì)量上乘、物美價(jià)廉的配套產(chǎn)品。這些都為這項(xiàng)技術(shù)大規(guī)模的推廣應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

注：作者就是這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明人，該技術(shù)已獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)（專利號(hào)：ZL 201610829789.0），作者目前正在推廣這項(xiàng)技術(shù)，有愿意開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的廠家可以和作者聯(lián)系，作者的聯(lián)系方式為：13520361330（微信同號(hào)）。