南京工业大学：微型槽式太阳能聚光集热器光学性能研究

　　根据所能达到的温度和用途的不同，太阳能热利用可分为低温利用、中温利用和高温利用；温度不同，所采用的太阳能集热器也不一样。

　　太阳能集热器主要有平板、真空管集热器、空气集热器、聚光集热器等。其中，平板、真空管集热器的优点是便于安装，无追光系统，便于与建筑物结合，节省空间占用等；缺点是主要用于低温供能，真空度降低及温差过大造成炸管，平板集热器本身无法防冻等。太阳能空气集热器目前市场占份额低，主要应用于家庭或办公场所的供暖需求。聚光集热器的优点：聚光比为30-2000，最高温度可达200-1800℃；缺点是结构笨重，成本高，机构复杂，占地面积大，镜场规模大，后期维护成本高，需要复杂追光系统。南京工业大学目前设计了一种微型槽式太阳能聚光集热器，结构简单，集热效率高，应用广泛，能够与建筑很好的结合。

　　南京工业大学建立了微型槽式集热器的光学效率理论模型，并进行了模拟计算；计算发现，一天中，t1之前，遮挡损失是影响集热器光学效率的主要因素，t1到t2之间，余弦损失主导微型槽式集热器的光学效率。集热器南北水平放置时的理论年平均光学效率为54%，东西放置为48%； 集热器与水平面的倾角光学效率影响较大，倾角为60°时的年平均光学效率为51%，可很好地与建筑物南立面墙结合。以下就南京工业大学杨谋存教授的研究报告进行分享，以供参考：

图：微型槽式太阳能集热器结构图

 

图：光传播损失

　　模拟计算主要参数如下：

　　1、理论计算与模拟计算的误差在8%以内，太阳形状、镜面误差等因素是造成偏差的主要因素。 

　　2、t1之前，遮挡损失是影响光学效率的主要因素；t1到t2之间，余弦效率成为主导光学效率的因素。

图：模拟计算与理论计算对比

　　1）从日出开始，遮挡效率逐渐升高，在t1达到最大，随后保持不变。 

　　2）相同的时间点上，夏至的遮挡效率最高，春分与秋分接近，冬至的遮挡效率最低。 

　　3）在相邻两槽式反射镜面的遮挡消失后，春分、夏至、秋分和冬至日的遮挡效率为定值。

图：不同放置方式下的理论光学效率

 

　　1）微型槽式太阳能集热器南北水平放置时，理论年平均光学效率为54% 

　　2）集热器东西水平放置的年平均光学效率为48%。

　　1）二分日里，倾角在数值上等于当地的纬度时，入射角最小，光学效率最高，夏至日一天内的入射角较小，冬至正好相反。 

　　2）倾角为60°和90°时的年平均光学效率为52%和36%。