具有非常大集束比的校正全反射反射器的混合式光致电压集束系统

摘要

本发明涉及开发具有弯曲矩形全反射棱镜的新型抛物型全反射反射器，它消除常规抛物型TRR中常规矩形棱镜的漫射缺陷，因此，可以实现精确的聚焦和高的集束比(500至1500个太阳或更多)。此外，本发明还涉及开发具有全反射壁，具有弯曲矩形全反射棱镜的新型太阳能波导，它消除常规空心太阳能波导中常规矩形棱镜处的漫射现象(和损耗)，并在相同损耗水平下增大一个或多个数量级，和太阳能波导的范围。本发明还涉及开发混合式集束太阳能系统，它利用有上述弯曲矩形全反射棱镜的校正抛物型反射器，并可以实现太阳能加热，冷却能和电能的适当价格，本发明还涉及一种混合式太阳能系统，它能够在上述的太阳能波导中建立窄光束，利用太阳能照明替换建筑物照明以及生产热能，冷却能和电能。

主权项

1.一种用于太阳能照明，太阳能空调和太阳能水浴加热的单点聚焦太阳能系统S/S(500A)，其特征是，它配置校正的主抛物型全反射反射器(501A)和次椭球型反射器(201A)以及校正的太阳能波导(551A)和太阳能波导附件(571A)和(581A)，它们相应地配置弯曲矩形棱镜(CRP)(007A)，(CRP)(007′A)和(556A)，因此，可以消除简单的常规矩形全反射棱镜的缺陷；其特征是，它设计成提供建筑物内的太阳能照明并生产冷却和热能；其特征是，实现S/S(500A)中结构元件的结构，如以下所描述的：主抛物型全反射反射器(PTRR)(501A)包含抛物型反射器中的一个部分[它也表示为(101A)且该部分可以理解为完整反射器中的任何一个部分或完整反射器]；例如，主PTRR(501A)可以包含1，2，3，4或更多个基于合适抛物型基片的全反射瓦片(TTR)(131A)，每个瓦片的主要尺寸约为20×20cm，因此，利用现有的玻璃压制机器可以低成本制作(TTR)(131A)；(501A)和(131A)的材料包括：例如，没有氧化铁的水透明玻璃或自撑式或支撑在合适基片上的透明塑料；其特征是，TTR(131A)的前表面(113A)有光滑的抛物型形状，而后表面(113Γ)也是抛物型和浮雕形状，并包含校正的矩形棱镜(007A)[它也表示为(114A)]，其顶部Acmes(115A)会聚并相交于完整抛物型全反射反射器(101A)的顶点(102A)[(101A)与主PTRR(501A)一致，而校正矩形棱镜CRP(114A)或(007A)的侧面相交线不是直线，它们是CRP(114A)或(007A)的校正曲线，因此，可以实现精确的聚焦；其特征是，它有对称轴(551A)(指向太阳)以及旋转轴(512A)和(512Γ)(分别对应水平和垂直方向)；其特征是，主PTRR(501A)是基于金属支撑架(505A)(例如，其结构是利用压制铝片制成卫星电视天线的抛物型板)，它基于垂直旋转机构(508A)，该机构基于水平旋转机构(508B)[类似于以下的机构(108A)和(109A)]，并借助基于支撑底座(510B)的两个轴承(508Γ)；其特征是，次全反射反射器(STRR)(201A)包含椭球型反射器中的一个部分，它类似于对应物(501A)中的这个部分，并由与对应物(501A)相同的材料制成；其特征是，STRR(201A)包含1，2，3，4或更多个基于金属支撑架(507A)的全反射瓦片(TRT)(231A)，该金属支撑架基于支撑架(505A)；其特征是，TRT(231A)的前表面(213A)有光滑的抛物型或旋转椭球型形状[取决于(201A)位于焦点(504A)之前或之后]，而后表面(213Γ)也是抛物型或椭球型和浮雕形状，并包含校正的矩形棱镜(214A)，其Acmes(215A)会聚到(201A)的顶点(202A)，而校正矩形棱镜CRP(214A)的侧面(233Γ)相交线不是直线，它们是CRP的校正曲线，因此，可以实现精确的聚焦；其特征是，主全反射反射器(501A)[利用CRP(007A)或(114A)校正]建立宽光束射线(052A)，它入射到次反射器(201A)上并被反射返回，次反射器(201A)设计成有合适尺寸的旋转椭球型，并放置在焦点(504A)之后，因此，它收缩太阳图像到所需的程度，并按照这种方式建立有所需光束角(例如，小于±5°)的窄光束射线(053A)；其特征是，S/S(500A)在入射到焦点(504′B)之前具有窄光束射线(053A)的反射媒体(231C)(例如，有平行后表面全反射棱镜的全反射反射器)，它放置成与窄光束轴(053A)成45°角，非常接近于焦点(504′B)并在它之后，和非常接近于太阳能波导(551A)的入口，因此，它反射窄光束(053A)进入太阳能波导(551A)，该波导的开口接近于反射窄光束(053A)的焦点(504A)及其光轴(553A)，该轴平行于一个光束(053A)；在那些情况下或在建筑物内不需要太阳能照明的白天时间，可以抽出TRR(231Γ)或其中一些，因此，窄光束直接聚焦到选择性黑色吸收剂表面(562A)，它放置在焦点(504′B)上，从而可以转移光束(053A)的热能进入工作流体(502E)[利用它作为热水或通过有硅胶的吸收热泵用于空调的冷却功率]；其特征是，反射的窄光束射线(053A)被聚焦到太阳能波导(551A)的中心(552A)，该波导放置在最后的焦点(504B)上，而太阳能波导的轴(553A)平行于窄光束轴(053A)；太阳能波导(551A)结构中有校正的弯曲矩形棱镜(556A)，可以使损耗减至最小，因此，太阳能光谱的窄光束(053A)通过太阳能波导(551A)被转移到建筑物内，通过特殊的太阳能照明器材(SLF)(591A)进行自然照明；其特征是，对于集中太阳能辐射的许多主反射器(501A)，它们串联地安排在固定底座或浮动旋转底座上，每个主反射器(501A)的太阳能波导(551A)集合地通过角度附件(571A)到主多角度附件(581A)，每个主反射器(501A)的太阳能波导(551A)中每个太阳能光束(053A)与附件一起插入到主波导(551′A)并被转移到建筑物内部，其中按照相反的方式借助于多角度附件(581A)分配太阳能辐射(053A)到每个楼层的较小波导，该波导发射光到我们需要照明的房间，其中利用较小直径的太阳能波导(551A)或较大直径的光纤，最后分配到照明器件，从而可以实现恒定的照明强度进入房间，当太阳能辐射强度变化时，常规的荧光灯通过调光器可以保持照明强度恒定，相应地增大或减小荧光灯的光通量。