Тонкопленочный параболоцилиндрический солнечный коллектор

Номер патента: 13199

Опубликовано: 30.04.2010

Автор: Пруеитт Мелвин Л.

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Система аккумулирования солнечной энергии, содержащая

набор пар жестких ребер, пространственно разнесенных вдоль длины системы аккумулирования солнечной энергии, в каждой из которых ребра имеют параболическую кривизну на своей внутренней поверхности;

набор соединительных узлов, к которым присоединяются жесткие ребра;

набор опор, анкерно прикрепленных к земле или другому основанию и соединенных с возможностью вращения с упомянутыми соединительными узлами, чтобы поддерживать соединительные узлы и жесткие ребра;

отражающую пленку, прикрепленную к внутренней части жестких ребер, пленку, имеющую кривизну, приблизительно соответствующую кривизне внутренней поверхности жестких ребер, чтобы таким образом определять параболоцилиндр, имеющий параболическое поперечное сечение, для отражения солнечных лучей на фокальную линию;

систему слежения за солнцем и жесткой сцепки, присоединенную к каждому из жестких ребер с целью вращения системы аккумулирования солнечной энергии в направлении солнца и для того, чтобы сделать систему аккумулирования солнечной энергии жесткой при вращении;

набор тросов системы слежения, прикрепленных к системе слежения за солнцем и жесткой сцепки для вращения системы слежения за солнцем и жесткой сцепки;

систему управления для натягивания и отпускания кабелей системы слежения для направления системы аккумулирования солнечной энергии на солнце и

трубу для текучей среды, расположенную на фокальной линии отраженного солнечного света от отражающей пленки для пропускания текучей среды, протекающей с целью поглощения теплоты из солнечной энергии;

при этом система управления перемещает тросы системы слежения синхронно, чтобы вращать систему аккумулирования солнечной энергии в направлении на солнце так, чтобы солнечный свет, падающий на отражающую пленку, отражался на трубу для текучей среды, которая нагревает текучую среду, протекающую внутри трубы для текучей среды так, что нагретая текучая среда обеспечивает теплоту для полезных целей, причем тросы системы слежения и система слежения за солнцем и жесткой сцепки делают систему аккумулирования солнечной энергии жесткой при вращении.

2. Система по п.1, в которой система слежения за солнцем и жесткой сцепки содержит узкую арку, присоединенную к каждой паре ребер, причем арка содержит по меньшей мере одну канавку на своей поверхности для помещения в нее тросов системы слежения, причем тросы системы слежения вызывают вращение системы сбора солнечной энергии по мере того, как тросы системы слежения перемещаются, и тросы системы слежения в системе слежения и жесткой сцепки обеспечивают жесткость системы аккумулирования солнечной энергии, когда тросы системы слежения синхронно перемещаются системой управления.

3. Система по п.2, в которой упомянутые тросы системы слежения крепятся к аркам по меньшей мере одной системы аккумулирования солнечной энергии на поле и в которой тросы системы слежения крепятся к трубам системы слежения на краях поля и накручиваются вокруг труб системы слежения, причем трубы системы слежения накручивают или раскручивают тросы системы слежения по мере того, как трубы системы слежения вращаются, и в которой система управления вызывает вращение труб системы слежения, чтобы заставить системы аккумулирования солнечной энергии направляться на солнце по мере того, как солнце пересекает небосвод, и в которой, когда труба системы слежения на одной стороне поля натягивает тросы, труба системы слежения на другой стороне поля отпускает кабели.

4. Система по п.1, в которой система слежения за солнцем и жесткой сцепки содержит жесткую рамную конструкцию, эффективно соединенную с каждой парой ребер, в которой соединительный стержень соединен с жесткой рамной конструкцией, в которой по меньшей мере один трос системы слежения прикреплен к концу каждого соединительного стержня, в которой тросы системы слежения вызывают вращение системы аккумулирования солнечной энергии по мере того, как тросы системы слежения перемещаются, и в которой тросы системы слежения и система слежения и жесткой сцепки обеспечивают жесткость системы аккумулирования солнечной энергии, когда тросы системы слежения движутся синхронно системой управления.

5. Система по п.4, в которой упомянутые тросы системы слежения функционально соединены с соединительными стержнями по меньшей мере одной системы аккумулирования солнечной энергии на поле, в которой тросы системы слежения прикреплены на боковых сторонах поля к трубам системы слежения и накручиваются вокруг труб системы слежения, причем трубы системы слежения накручивают или раскручивают тросы системы слежения по мере того, как трубы системы слежения вращаются, в которой система управления вызывает вращение труб системы слежения, чтобы заставить системы аккумулирования солнечной энергии направляться на солнце по мере того, как солнце пересекает небосвод, и в которой, когда труба системы слежения на одной стороне поля тянет тросы, труба системы слежения на другой стороне поля отпускает тросы.

6. Система по п.1, в которой центром вращения системы аккумулирования солнечной энергии является центр трубы для текучей среды, чтобы исключить необходимость движения или вращения трубы для текучей среды по мере того, как система аккумулирования солнечной энергии вращается, при этом труба для текучей среды находится в сообщении по текучей среде на ее концах с входными и выходными трубами.

7. Система по п.1, в которой отражающая пленка растягивается в продольном направлении так, чтобы кривизна пленки в направлении, перпендикулярном ее длине, приблизительно соответствовала кривизне внутренней поверхности ребер, в которой концы системы аккумулирования солнечной энергии содержат рамные конструкции для поддержания натяжения отражающих пленок и в которой концы тросов поддерживают рамные конструкции, причем концы тросов крепятся так, чтобы поддерживать конструкции в точке, находящейся на одной линии с центром трубы для текучей среды.

8. Система по п.1, в которой защитная покрывающая пленка располагается с наружной стороны ребер, чтобы защищать отражающую пленку.

9. Система по п.1, в которой труба для текучей среды находится внутри прозрачной трубы, чтобы предотвратить потерю тепла.

10. Система по п.1, в которой прозрачное покрытие помещается поверх параболоцилиндра и герметизируется на краях, чтобы обеспечить защиту отражающей пленки.

11. Система по п.9, в которой прозрачная труба вакуумируется.

12. Система по п.2, в которой упомянутые кабели системы слежения прикреплены к аркам по меньшей мере одной системы аккумулирования солнечной энергии на поле, в которой тросы системы слежения, идущие в направлении каждой боковой стороны поля, пропускаются через шкивы и проходят в направлении трубы системы слежения в поле и намотаны на трубу системы слежения, при этом тросы, проходящие от шкивов на одной стороне поля, намотаны вокруг трубы системы слежения в направлении вращения, противоположном тому, в котором намотаны тросы, идущие от шкивов на другой стороне поля, в которой труба системы слежения натягивает или отпускает тросы системы слежения по мере того, как труба системы слежения вращается, и в которой система управления вызывает вращение трубы системы слежения, чтобы заставлять системы аккумулирования солнечной энергии направляться на солнце по мере того, как солнце пересекает небосвод.

Рисунок 1


Текст

Смотреть все

013199 Перекрестная ссылка на родственную заявку Настоящим заявляется приоритет и преимущества предварительной патентной заявки США 60/744675, поданной 12 апреля 2006 г., которая во всей полноте включается в настоящий патент путем ссылки. Уровень техники изобретения Обычные параболоцилиндрические солнечные коллекторы, как правило, строятся с ужесточающими конструктивными элементами для обеспечения жесткости, так чтобы когда механизм слежения за солнцем вращает одну часть параболоцилиндра, весь параболоцилиндр вращается вместе с ней. Параболические рефлекторы обычно выполняются из стекла или хорошо отполированного металла. Патенты США 4114694 и 5058565 показывают параболоцилиндрические конструкции, которые могут поворачиваться внешним средством, но параболоцилиндры при вращении должны быть жесткими. Жесткие конструкции этих параболоцилиндров дороги и отражающие поверхности также дороги. Трубы, подводящие охлаждающую текучую среду, обычно располагаются несколько выше параболического рефлектора. Эти конструкции обычно крайне чувствительны к точности системы слежения за солнцем, т.е. если параболоцилиндры не направлены совершенно точно на солнце, отраженные лучи имеют тенденцию пропускать цель (трубу, несущую охлаждающую текучую среду). Такие патенты США, как 3923381 и 6676263, решают эту проблему за счет наличия очень узкого канала для концентрации солнечных лучей, при этом труба для текучей среды располагается глубоко внутри полости. Эти параболоцилиндры также требуют жестких и дорогостоящих конструкций для сохранения геометрии параболоцилиндров. Сущность изобретения Настоящее изобретение, названное здесь "Suntrof", является конструкцией параболоцилиндрического солнечного коллектора, который имеет целевую трубу для текучей среды, опущенную в полость, образованную параболическим рефлектором. Рефлектор является алюминированной пластмассовой пленкой или другим гибким отражающим материалом, который удерживается на месте, растянутым горизонтально (продольно) между твердыми ребрами и прикрепленным к внутренним частям ребер. Защитный лист жесткой пластмассовой пленки крепится к наружной стороне ребер, чтобы предотвратить удары порывов ветра по отражающей пленке. Ребра могут быть металлические или из армированной волокном пластмассы и могут быть недорого отлиты на заводе. Поскольку многие из алюминированных пластмассовых пленок имеют высокий предел прочности,если лист пленки сильно натягивается между двумя изогнутыми ребрами, пленка между ребрами будет иметь сильную тенденцию поддерживать ту же самую кривизну, что и ребра по всей длине пленки. Натяжение листа передается от ребра к ребру до тех пор, пока лист не достигнет конца параболоцилиндра,где силе натяжения противодействует жесткий конец конструкции. За счет этого ребра не должны подвергаться воздействию каких-либо больших боковых или продольных сил. Одним из главных признаков конструкции "Suntrof" является концепция, что жесткость параболоцилиндра обеспечивается, главным образом, системой слежения за солнцем. При наличии набора тросов системы слежения за солнцем, присоединенных к вершинам ряда параболоцилиндров поля, жесткость обеспечивается, и все части каждого параболоцилиндра направляются на солнце. Тросы крепятся к трубам системы слежения на восточной и западной сторонах поля, которые вращаются, чтобы заставлять тросы двигаться на восток и запад и, таким образом, перемещать параболоцилиндры на восток и на запад для системы слежения за солнцем. В этом смысле, это подобно способу системы слежения, представленному настоящим изобретателем в американской патентной заявке 60/648865 "Solar Power ConcentratorUsing Reflective Films". Эта система известна под сокращенным названием "Suncone". Система слеженияSuncone подобна той, которая представлена здесь, за исключением того, что Suncone имеет слежение по двум осям, тогда как система Suntrof имеет слежение по одной оси. Но основная разница состоит в том,что система слежения Suntrof разработана таким образом, чтобы обеспечить жесткость параболоцилиндров, тогда как система слежения Suncone не обеспечивает жесткость геометрии отражающих поверхностей. Поскольку параболоцилиндры удерживаются на месте за счет рычажного действия тросов сверху,нет необходимости в бетонных основаниях, так как они образуются обычными солнечными параболоцилиндрами и гелиоцентрическими концентраторами. Опоры Suntrof могут быть просто трубами, вбитыми в землю. Пластмассовые пленочные рефлекторы гораздо менее дороги, чем стеклянные или полированные металлические рефлекторы. Поскольку для обеспечения жесткости не требуются мощные металлические балки, получается дополнительная экономия в расходах. При наличии трубы для текучей среды, проходящей внизу вблизи днища довольно узкого параболоцилиндра, система требует меньшей точности системы слежения, и способ слежения с использованием тросов будет функционировать должным образом. Поэтому задача настоящего изобретения состоит в эффективном аккумулировании солнечной энергии с помощью конструкции параболоцилиндра, требующей меньшей точности системы слежения за солнцем, чем широко используемые параболоцилиндры.-1 013199 Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить способ использования недорогих пластмассовых пленок в качестве параболических рефлекторов, чтобы обеспечить более дешевый способ аккумулирования солнечной энергии. Еще одна другая задача настоящего изобретения состоит в обеспечении системы слежения за солнцем, которая не только заставляет поле параболоцилиндров следить за солнцем, но также обеспечивает жесткость параболоцилиндров без необходимости иметь тяжелые металлические конструкции. Прочие задачи, преимущества и новые признаки и дополнительная область применения настоящего изобретения будут изложены частично в подробном описании, которое необходимо рассматривать вместе с сопроводительными чертежами, и частично станут очевидны специалистам в данной области техники при изучении нижеследующего описания или могут быть изучены путем практического использования изобретения. Задачи и преимущества изобретения могут быть осуществлены и достигнуты с помощью средств и комбинаций, конкретно указанных в прилагаемой формуле изобретения. Краткое описание нескольких видов чертежей Сопроводительные чертежи, которые введены в описание и составляют его неотъемлемую часть,поясняют варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения. Чертежи предназначены только для цели иллюстрирования предпочтительных вариантов осуществления изобретения и не должны истолковываться как ограничивающие изобретение. На чертежах фиг. 1 - схематическое поперечное сечение вида сбоку одного варианта осуществления настоящего изобретения, в котором ребра показаны поддерживающими отражающую пленку и внешнюю защитную пленку, а параболоцилиндр направляется на солнце тросами, присоединенными к арке над параболоцилиндром; фиг. 2 - вид параболоцилиндра сбоку, показывающий ребра с присоединенными арками системы слежения; фиг. 3 - чертеж в изометрии, показывающий другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором для работы системы слежения используется каркас и соединительный стержень, которые вращают все параболоцилиндры в поле в направлении солнца и обеспечивают жесткость параболоцилиндров; фиг. 4 - схематический вид сбоку, показывающий способ с опорами для поддержки трубы для текучей среды и компонент параболоцилиндра; фиг. 5 - схематический вид сбоку конструкции соединительного узла, показанного на фиг. 4, поясняющий взаимосвязь опоры и ребра. Нижняя часть параболоцилиндра открыта, чтобы позволить проникновение опоры, но пластмассовые пленки крепятся к соединительному узлу в этой области, чтобы предотвратить попадание пыли в параболоцилиндр; фиг. 6 - перспективное компьютерное графическое изображение решетки Suntrof, показывающее присоединение тросов системы слежения к аркам над параболоцилиндрами. Подробное описание изобретения На фиг. 1 показан схематический чертеж боковой проекции параболоцилиндра. На фиг. 2 показан вид сбоку короткого параболоцилиндра. Фактически параболоцилиндр может быть очень длинным и может иметь множество ребер, периодически распределенных по параболоцилиндру. Важным признаком настоящего изобретения является то, что весь параболоцилиндр поддерживается жестким с помощью тросов системы слежения. Во-первых, представляется, что система с длинным параболоцилиндром, выполненная на основе легких пластмассовых компонентов, будет иметь тенденцию скручиваться по длине, т.е. ее части могут быть направлены в различных направлениях. Но система тросов системы слежения крепится к арке 5 системы слежения и это обеспечивает ей рычаг с длинным плечом, который вращается вокруг трубы 11 для текучей среды. Даже малый трос может удерживать систему жесткой в условиях ветра, благодаря длинному плечу рычага. Архимед сказал: "Дайте мне достаточно длинный рычаг и точку опоры, в которую его поместить, и я переверну мир". Ребра 2 и дуги 5 системы слежения образуют рычаги, которые вращают параболоцилиндр сверху, а не поворачивают параболоцилиндр снизу, как в обычных параболоцилиндрах и параболоидных гелиоконцентраторах. На фиг. 1 параболоцилиндр 30 имеет отражающую пленку 1, которая поддерживается ребрами 2. Защитное покрытие 3, которое может быть жесткой пластмассовой пленкой, поддерживается путем крепления пленки к внешней стороне ребер. Арка 5 системы слежения жестко крепится к ребрам. Трос 6 укладывается в канавку наверху арки и присоединяется к арке в точке 9. Трос 7 укладывается во вторую канавкув арке и крепится в точке 8. При такой конструкции по мере того как кабели движутся из стороны в сторону, арка вращается и перемещает вместе с собой параболоцилиндр. Параболоцилиндр поддерживается опорой 10. Подпорка также поддерживает трубу 11 для текучей среды и стеклянную покрывающую трубку 12. Параболоцилиндр покрывается прозрачным покрытием 16, чтобы предотвратить попадание в параболоцилиндр ветра и пыли. Покрытие герметично крепится к пленке защитной оболочки вдоль верхних сторон. На фиг. 2 показан схематический вид параболоцилиндра сбоку, поясняющий взаимосвязь пленок 1-2 013199 и 3, ребер 2, арки 5, трубы 11 для текучей среды и опор 10. На ней также показаны диагональные проволочные оттяжки 21, которые помогают поддерживать жесткость конструкции параболоцилиндра. Проволочные оттяжки 22 обеспечивают опору для концевых рам 20. Проволочные оттяжки 22 крепятся к опорным конструкциям 23 в точке, которая находится на одной линии с центром вращения параболоцилиндра (центр трубы 11 для текучей среды). Арка 5 системы слежения представляет собой кусок твердого материала, являющийся дугой окружности, как если бы она была частью обода колеса с радиусом, равным расстоянию от обода до осевой линии вращения коллектора (осевой линией вращения является центр трубы для текучей среды). Тросы системы слежения укладываются в канавки 17. Если силы, необходимые для уравновешивания силы тяжести и ветровых нагрузок, обеспечиваются точкой опоры на дне параболоцилиндра (как это имеет место в настоящее время для существующих параболоидных гелиоконцентраторов и параболоцилиндровых солнечных коллекторов), конструкция могла бы быть очень жесткой и потребовались бы тяжелые коробки передач для наведения параболоцилиндра на солнце. На фиг. 3 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения. Вместо арок для крепления тросов он имеет рамные конструкции над параболоцилиндрами, которые присоединяются к тросам системы слежения. Фиг. 3 является изображением в изометрии, где показана система слежения за солнцем, состоящая из тросов 33, присоединенных к соединительным стержням 32 (соединителям тросов),которые поддерживаются над параболоцилиндрами 30 рамными конструкциями 31. Тросы 33 оборачиваются вокруг труб 35 и 36 системы слежения на восточной и западной сторонах поля, соответственно. Трубы системы слежения вращаются приводами 37. По мере того как трубы системы слежения поворачиваются, тросы, которые обернуты вокруг труб системы слежения, укорачиваются или удлиняются. Трубы системы слежения действуют как катушки. Тросы образуют однослойную обмотку вокруг труб. Столбы 38 со шкивами на вершине обеспечивают опору для тросов. На чертеже не показаны промежуточные опоры труб системы слежения с подшипниками, расположенные вдоль труб системы слежения. Этот способ может быть немного проще, чем арки, но он имеет тот недостаток, что по мере того как параболоцилиндры направляются все дальше на восток или на запад, тросы натягиваются вниз за счет соединений с соединительными стержнями 32. Это может потребовать, чтобы трубы системы слежения на востоке и западе вращались с несколько разными скоростями. Когда используются круговые арки, трубы системы слежения на востоке и на западе могут вращаться с одной и той же скоростью. Когда западная труба системы слежения вращается, чтобы накручивать трос, а восточная труба системы слежения вращается, чтобы раскручивать трос, параболоцилиндры поворачиваются на запад, следуя за солнцем (в обоих вариантах осуществления, показанных на фиг. 1 и 3). Если точка соединения тросов находится на шесть футов выше трубы для текучей среды, трубе системы слежения необходимо будет накрутить примерно 15 футов троса (полагая, что параболоцилиндры опускаются не ниже 20 над горизонтом). При использовании четвертьдюймового троса и трубы системы слежения диаметром 4 дюйма трос обернется вокруг трубы приблизительно 14 раз, что означает, что трос, когда полностью накручен, может занять расстояние приблизительно 4 дюйма вдоль трубы. Мы не хотим, чтобы трос накручивался больше, чем в один слой по высоте трубы. Если он накручивается больше, чем в один слой, величина силы тяги во время одного оборота на втором слое должна отличаться от первого слоя. На фиг. 4 показано схематическое изображение вида сбоку, который поясняет способ с опорами 10,поддерживающими параболоцилиндр и трубу 11 для текучей среды и ее стеклянную покрывающую трубу 12. Опора поддерживает соединительный узел 40 с помощью подшипников 43, так как соединительный узел должен вращаться. Ребро 2, к которому прикреплены пластмассовые пленки 1 и 3, присоединено к соединительному узлу 40. По мере того как система слежения поворачивает параболоцилиндр, соединительный узел вращается вместе с параболоцилиндром и ребрами. Но труба 11 для текучей среды и ее стеклянная покрывающая труба 12 не вращаются. Отверстие, проходящее слева направо через верхнюю часть соединительного узла, обеспечивает прохождение стеклянной трубы и трубы для текучей среды. Другой подшипник 44 позволяет соединительному узлу вращаться, поскольку он поддерживает стеклянную трубу. Трубчатый разделитель 42 стеклянной трубы между трубой и стеклянной трубой обеспечивает опору трубы для текучей среды. Заметим, что отражающая пленка 1 и покрывающая пленка 3, подходящие с правой стороны, крепятся к ребру. Однако опора должна проходить через пленки, чтобы поддержать трубу для текучей среды. Это означает, что внизу непрерывность пленок нарушается за счет проникновения опоры в параболоцилиндр. Соединительный узел обеспечивает способ крепления пластмассовых пленок таким образом,чтобы пыль не попадала в параболоцилиндр. Отражающая пленка 1 и покрывающая пленка 3, подходящие слева внизу, крепятся к соединительному узлу в точках 45 и 46 соответственно. На фиг. 5 показан схематический вид сбоку взаимосвязей между опорой 10, соединительным узлом 40 и ребрами 2. На фиг. 6 показано компьютерное графическое изображение установки на поле нескольких параболоцилиндров в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 1 и 2. Он имеет арки 5,-3 013199 которые соединяют тросы 7 с параболоцилиндрами 30. Вдали видны труба 35 системы слежения и ее привод 37. Эффективность сбора солнечной энергии концентратора Suntrof по сравнению с другими гелиоконцентраторами. Желобовые коллекторы обладают тем недостатком, что теряют свою эффективность в зимнее время из-за того, что солнце стоит низко на юге (в северном полушарии) и параболоцилиндры не поворачиваются на юг. 21 декабря каждого года в южной Калифорнии, Аризоне и Нью Мехико солнце стоит под углом только лишь приблизительно 34 выше горизонта в полдень, что означает, что солнечные коллекторы получают только 56% той максимальной солнечной энергии, которую они могли бы получать, если бы солнечные лучи были перпендикулярны к апертуре коллекторов. Солнечные параболоидные гелиоцентрические концентраторы и коллекторы Suncone могут поворачиваться на юг, чтобы поддерживать направление солнечных лучей перпендикулярным к апертуре. Недостаток параболоидных гелиоконцентраторов состоит в том, что они должны быть пространственно разнесены в направлении север-юг, чтобы предотвратить экранирование друг друга зимой (все параболоидные гелиоконцентраторы, параболоцилиндр и коллекторы Suncone должны быть пространственно разделены в направлении восток-запад). Предположим, что коллектор Suntrof имеет ширину 4 м и длину 100 м. 21 декабря в полдень он будет принимать 224 кВт солнечной энергии. Ряд параболоидных гелиоконцентраторов, выстроенных в направлении север-юг, каждый из которых имеет диаметр 4 м,должен иметь разнос в направлении север-юг приблизительно 5,5 м, чтобы уменьшить экранирование. Каждый параболоидный гелиоконцентратор должен иметь апертуру 12,57 кв.м. Если имелось 19 параболоидных гелиоконцентраторов, расположенных в линию на поле длиной 100 м, общая сумма полученной солнечной энергии была бы 239 кВт в середине зимы, что составляет только приблизительно на 7% больше, чем для солнечного параболоцилиндра, охватывающего ту же самую площадь земли. Летом ряд параболоидных гелиоконцентраторов будет получать 239 кВт солнечной энергии, но параболоцилиндр должен принять 395 кВт. Таким образом, для одного и того же покрытия площади земли параболоцилиндры должны получить намного больше солнечной энергии. Конечно, мы должны также учесть, насколько эффективно каждый коллектор преобразует энергию в тепло в текучей среде, текущей через него. Для сравнения между Suntrof и стандартными параболоцилиндрическими солнечными коллекторами в таблице приведены компьютерные расчеты с учетом прохождения лучей для обоих типов солнечных коллекторов. Сравнение эффективности Suntrof и регулярных параболоцилиндрических солнечных коллекторов как функция температуры и степени удаления от центра (точность системы слежения за солнцем) Если коллектор направлен точно на солнце, так что солнечный свет фокусируется на трубе для текучей среды (содержащей аккумулирующую тепло текучую среду), "степень удаления от центра" является нулевой. Степень удаления от центра относится к точности системы слежения в направлении востокзапад, а не к положению солнца между севером и югом. Эффективность представляет количество теплоты, переданное текучей среде, по сравнению с солнечным светом, падающим на рефлектор. В обоих случаях коллекторная апертура имеет ширину 2 м. Однако размеры могут пропорционально увеличиваться до любого размера с теми же самыми результатами по эффективности. Заметим, что эффективность обоих типов гелиоконцентраторов падает по мере удаления от центра,-4 013199 но эффективность обычного солнечного параболоцилиндра снижается быстрее. Фактически, когда обычный солнечный коллектор направлен на три градуса в сторону от нулевой точки расположения солнца,он фокусирует нулевую энергию на трубу для текучей среды для всех случаев, рассматриваемых в таблице. При более высоких температурах эффективность снижается, потому что имеется большое излучение от трубы для текучей среды. Для высоких температур параболоидные гелиоконцентраторы или коллекторы Suncone имеют более высокую эффективность, чем параболоцилиндры. Коллекторы Suntrof имеют более высокую эффективность, менее дороги и требуют меньшей точности системы слежения, чем обычные параболоцилиндры. Изготовление. Конструкция ребер имеет параболическую форму для внутренней поверхности. Два ребра соединяются болтами внизу, чтобы образовывать ребра на каждой стороне. Ребра могут собираться в систему опоры параболоцилиндра в поле и затем могут присоединяться арки системы слежения. После того как труба для текучей среды с ее стеклянной покрывающей трубой кожуха устанавливается на место и ребра соединяются, блок наклоняется в одну сторону, и лист отражающей пленки помещается на нижние ребра, вытягивается в горизонтальном направлении и крепится к ребрам. При желании можно использовать ленту из пластичного материала, чтобы прижать пленку к ребрам, и лента может быть закреплена на месте болтами, которые пропускаются через пластмассовую пленку в ребро. После того как отражающая пленка установлена на место, блок поворачивается в противоположном направлении, и отражающий лист накладывается на другую половину, натягивается и закрепляется на месте. Два листа герметично соединяются вместе внизу. Затем защитная покрывающая наружная пленка с натяжением накладывается на наружные стороны ребер. Эта защитная пленка предотвращает воздействие ветра на отражающую пленку. Конструкция рамы на концах модулей Suntrof должна быть достаточно жесткой, чтобы выдерживать натяжение пластмассовых листов и проволочных оттяжек. Концевые проволочные оттяжки обеспечивают силу, противодействующую натяжению пластмассового листа. Нижний конец проволочных оттяжек крепится анкерным креплением в точке, которая находится на одной линии с линией точки опоры(центр трубы для текучей среды). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система аккумулирования солнечной энергии, содержащая набор пар жестких ребер, пространственно разнесенных вдоль длины системы аккумулирования солнечной энергии, в каждой из которых ребра имеют параболическую кривизну на своей внутренней поверхности; набор соединительных узлов, к которым присоединяются жесткие ребра; набор опор, анкерно прикрепленных к земле или другому основанию и соединенных с возможностью вращения с упомянутыми соединительными узлами, чтобы поддерживать соединительные узлы и жесткие ребра; отражающую пленку, прикрепленную к внутренней части жестких ребер, пленку, имеющую кривизну, приблизительно соответствующую кривизне внутренней поверхности жестких ребер, чтобы таким образом определять параболоцилиндр, имеющий параболическое поперечное сечение, для отражения солнечных лучей на фокальную линию; систему слежения за солнцем и жесткой сцепки, присоединенную к каждому из жестких ребер с целью вращения системы аккумулирования солнечной энергии в направлении солнца и для того, чтобы сделать систему аккумулирования солнечной энергии жесткой при вращении; набор тросов системы слежения, прикрепленных к системе слежения за солнцем и жесткой сцепки для вращения системы слежения за солнцем и жесткой сцепки; систему управления для натягивания и отпускания кабелей системы слежения для направления системы аккумулирования солнечной энергии на солнце и трубу для текучей среды, расположенную на фокальной линии отраженного солнечного света от отражающей пленки для пропускания текучей среды, протекающей с целью поглощения теплоты из солнечной энергии; при этом система управления перемещает тросы системы слежения синхронно, чтобы вращать систему аккумулирования солнечной энергии в направлении на солнце так, чтобы солнечный свет, падающий на отражающую пленку, отражался на трубу для текучей среды, которая нагревает текучую среду,протекающую внутри трубы для текучей среды так, что нагретая текучая среда обеспечивает теплоту для полезных целей, причем тросы системы слежения и система слежения за солнцем и жесткой сцепки делают систему аккумулирования солнечной энергии жесткой при вращении. 2. Система по п.1, в которой система слежения за солнцем и жесткой сцепки содержит узкую арку,присоединенную к каждой паре ребер, причем арка содержит по меньшей мере одну канавку на своей-5 013199 поверхности для помещения в нее тросов системы слежения, причем тросы системы слежения вызывают вращение системы сбора солнечной энергии по мере того, как тросы системы слежения перемещаются, и тросы системы слежения в системе слежения и жесткой сцепки обеспечивают жесткость системы аккумулирования солнечной энергии, когда тросы системы слежения синхронно перемещаются системой управления. 3. Система по п.2, в которой упомянутые тросы системы слежения крепятся к аркам по меньшей мере одной системы аккумулирования солнечной энергии на поле и в которой тросы системы слежения крепятся к трубам системы слежения на краях поля и накручиваются вокруг труб системы слежения,причем трубы системы слежения накручивают или раскручивают тросы системы слежения по мере того,как трубы системы слежения вращаются, и в которой система управления вызывает вращение труб системы слежения, чтобы заставить системы аккумулирования солнечной энергии направляться на солнце по мере того, как солнце пересекает небосвод, и в которой, когда труба системы слежения на одной стороне поля натягивает тросы, труба системы слежения на другой стороне поля отпускает кабели. 4. Система по п.1, в которой система слежения за солнцем и жесткой сцепки содержит жесткую рамную конструкцию, эффективно соединенную с каждой парой ребер, в которой соединительный стержень соединен с жесткой рамной конструкцией, в которой по меньшей мере один трос системы слежения прикреплен к концу каждого соединительного стержня, в которой тросы системы слежения вызывают вращение системы аккумулирования солнечной энергии по мере того, как тросы системы слежения перемещаются, и в которой тросы системы слежения и система слежения и жесткой сцепки обеспечивают жесткость системы аккумулирования солнечной энергии, когда тросы системы слежения движутся синхронно системой управления. 5. Система по п.4, в которой упомянутые тросы системы слежения функционально соединены с соединительными стержнями по меньшей мере одной системы аккумулирования солнечной энергии на поле, в которой тросы системы слежения прикреплены на боковых сторонах поля к трубам системы слежения и накручиваются вокруг труб системы слежения, причем трубы системы слежения накручивают или раскручивают тросы системы слежения по мере того, как трубы системы слежения вращаются, в которой система управления вызывает вращение труб системы слежения, чтобы заставить системы аккумулирования солнечной энергии направляться на солнце по мере того, как солнце пересекает небосвод, и в которой, когда труба системы слежения на одной стороне поля тянет тросы, труба системы слежения на другой стороне поля отпускает тросы. 6. Система по п.1, в которой центром вращения системы аккумулирования солнечной энергии является центр трубы для текучей среды, чтобы исключить необходимость движения или вращения трубы для текучей среды по мере того, как система аккумулирования солнечной энергии вращается, при этом труба для текучей среды находится в сообщении по текучей среде на ее концах с входными и выходными трубами. 7. Система по п.1, в которой отражающая пленка растягивается в продольном направлении так,чтобы кривизна пленки в направлении, перпендикулярном ее длине, приблизительно соответствовала кривизне внутренней поверхности ребер, в которой концы системы аккумулирования солнечной энергии содержат рамные конструкции для поддержания натяжения отражающих пленок и в которой концы тросов поддерживают рамные конструкции, причем концы тросов крепятся так, чтобы поддерживать конструкции в точке, находящейся на одной линии с центром трубы для текучей среды. 8. Система по п.1, в которой защитная покрывающая пленка располагается с наружной стороны ребер, чтобы защищать отражающую пленку. 9. Система по п.1, в которой труба для текучей среды находится внутри прозрачной трубы, чтобы предотвратить потерю тепла. 10. Система по п.1, в которой прозрачное покрытие помещается поверх параболоцилиндра и герметизируется на краях, чтобы обеспечить защиту отражающей пленки. 11. Система по п.9, в которой прозрачная труба вакуумируется. 12. Система по п.2, в которой упомянутые кабели системы слежения прикреплены к аркам по меньшей мере одной системы аккумулирования солнечной энергии на поле, в которой тросы системы слежения, идущие в направлении каждой боковой стороны поля, пропускаются через шкивы и проходят в направлении трубы системы слежения в поле и намотаны на трубу системы слежения, при этом тросы,проходящие от шкивов на одной стороне поля, намотаны вокруг трубы системы слежения в направлении вращения, противоположном тому, в котором намотаны тросы, идущие от шкивов на другой стороне поля, в которой труба системы слежения натягивает или отпускает тросы системы слежения по мере того, как труба системы слежения вращается, и в которой система управления вызывает вращение трубы системы слежения, чтобы заставлять системы аккумулирования солнечной энергии направляться на солнце по мере того, как солнце пересекает небосвод.

МПК / Метки

МПК: F24J 2/38

Метки: солнечный, параболоцилиндрический, тонкопленочный, коллектор

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/9-13199-tonkoplenochnyjj-parabolocilindricheskijj-solnechnyjj-kollektor.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Тонкопленочный параболоцилиндрический солнечный коллектор</a>

Похожие патенты