一种新型槽式太阳能集热器及其在采暖系统的应用研究
槽式太阳能储热采暖系统设计
收稿日期：2018-02-05作者简介：牛高云（1981—），男，河南安阳人，工程师，大学本科，工学学士，毕业于中原工学院，热能与动力工程专业，主要从事火力发电厂项目管理工作。
郭锋（1978—），男，黑龙江北安人，高级工程师，硕士研究生，毕业于东北电力学院，热能工程专业，主要从事火力发电厂设计工作。
刘杨（1978—），女，沈阳人，工程师，硕士研究生，毕业于东北电力学院，热能工程专业，主要从事火力发电厂设计工作。
摘要：我国太阳能辐射资源丰富，大力开发太阳能资源，对改变国家能源结构，优化能源配置，提高能源综合利用率具有重要意义。
在分析太阳能与常规供热方式联合供热的基础上，提出一种新型的槽式太阳能储热采暖系统，白天光照条件好的情况下，利用供水泵将冷水罐中的冷水泵入槽式太阳光镜场中，将集热管内部的水加热到额定温度，热水回流至热水罐储存起来，一部分热水通过换热器加热供暖系统，由换热水泵将换热后的水泵入冷水罐，多余的热水则储存在热水罐中；晚上或白天无光照条件下，利用热水罐中存储的热水加热供暖系统，从而达到全天24h 供热。
关键词：太阳能；槽式；储热；采暖；水罐中图分类号：TK513.5文献标志码：A文章编号：1005－7676（2018）02－0063－04NIU Gaoyun,GUO Feng,LIU Yang（State Nuclear Electric Power Planning Design &Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 100094,china ）It is of great significance to develop solar energy resources in China,which changes the national energy structure,optimizes the energy allocation,and improves the comprehensive utilization rate of energy.A new kind of parabolic trough solar collecting heat system is put forward on the basis of analyzing the combined solar energy and traditional energy.During the daytime with enough light intensity,cold-water is pumped into the parabolic trough solar concentrator heated to the rated temperature.The water with rated temperature flows back to the hot-water tank,part of it flows through the heat exchanger to the heating system while the redundant hot water stored in the hot-water tank.During the nighttime or the daytime without enough light intensity,the hot-water tank is utilized to provide heat for the collecting heat system so as to achieve24-hour-heating.solar;parabolic trough;heat storage;collecting heat;water tank槽式太阳能储热采暖系统设计牛高云，郭锋，刘杨（国核电力规划设计研究院有限公司，北京100094）我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，能源结构中将近76%由煤炭供给，这种过度依赖化石燃料的能源结构已经造成了很大的环境、经济和社会负面影响。
槽式太阳能热发电技术的现状及进展
槽式太阳能热发电技术的现状及进展槽式太阳能热发电技术简介槽式太阳能热发电是利用槽式聚光镜将太阳光聚在一条线上，在这条线上安装着一个管状集热器，用来吸收太阳能，并对传热工质进行加热，再借助蒸汽的动力循环来发电。
槽式聚光器的抛物面对太阳进行的是一维跟踪，聚光比为10~100，温度可以达到400℃。
20世纪80年代中期槽式太阳能热发电技术就已经发展起来了，目前美国加利福尼亚州已经安装了354 MW的槽式聚光热发电站，其工作介质是导热油，换热器可以使导热油产生接近400℃的过热蒸汽来驱动汽轮机发电。
槽式太阳能热发电技术特点槽式太阳能热发电技术最主要的特点是使用了大量的抛物面槽式聚光器来收集太阳辐射能，并把光能直接转化为热能，通过换热器使水变成高温高压的蒸汽，并推动汽轮机来发电。
因为太阳能是不确定的，所以在传热工质中加了一个常规燃料辅助锅炉，以备应急之用。
槽式太阳能热发电的缺点是：（1）虽然这种线性聚焦系统的集光效率由于单轴跟踪有所提高，但很难实现双轴跟踪，致使余弦效应对光的损失每年平均达到30%。
（2）槽式太阳能热发电系统结构庞大，在我国多风、高风沙区域难以立足。
（3）由于线型吸热器的表面全部裸露在受光空间中无法进行绝热处理，尽管设计真空层以减少对流带来的损失，但是其辐射损失仍然随温度的升高而增加。
槽式太阳能热发电技术集热系统结构（一）集热管集热管是槽式太阳能热发电集热系统的一个关键部件，能够将反射镜聚集的太阳直接辐射能转换成热能，温度可达400℃。
目前使用的集热管内层为不锈钢管，外层为玻璃管加两端的金属波纹管。
内管涂覆有选择性吸收涂层，以实现聚集太阳直接辐射的吸收率最大且红外波再辐射最小。
两端的玻璃一金属封接与金属波纹管实现密封连接，提供高温保护，密封内部空间保持真空。
减少气体的对流与传导热损，又加上应用选择性吸收涂层-使真。
槽式太阳能热发电技术研究现状与未来发展趋势
槽式太阳能热发电技术研究现状与未来发展趋势1、槽式太阳能热发电技术的研发背景能源是人类生存和发展的重要物质基础，更是社会经济发展的动力源泉。
在当今世界的能源结构中，人类利用的能源是以煤炭、石油和天然气为主的化石能源。
在 2008 年世界主要能源需求比例中，煤炭、石油和天然气的需求量占了能源总需求量的 75%以上。
然而这些常规能源是一次性不可再生能源，其蕴藏量十分有限，随着开采量和使用量的急剧增加而逐渐枯竭，预计到2020 年世界一次能源消费总量将达到 200-250 亿吨标准煤。
与此同时，化石能源燃烧不可避免地产生大量二氧化碳等温室气体，导了全球生态环境的严重污染和破坏。
随着世界能源匮乏与环境恶化日益加剧，开发新的能源利用方式，充分利用清洁能源，逐步改变以煤、石油为主的能源结构，将会成为全球性的研究问题。
世界各国的煤炭需求情况，2008年中国、美国、印度、俄罗斯、欧盟和日本消耗的煤炭量占当年全球煤炭消耗总量的 83%，这六个国家CO2温室气体的排放量也占到了当年全球CO2排放量的70%。
产生电力是煤炭消耗的最重要途径之一。
从2008年的数据可以看出，全球电力部门发电燃烧的煤炭量将近占全年世界煤炭消耗总量的三分之二。
因此，世界各国开始关注一次能源在产生电力方面的替代，并积极调整以燃煤发电为主的能源结构，大力研究开发和利用可再生能源发电技术，新型的能源发电技术和节能技术也在全球范围内迅速发展起来，可再生能源在整个能源消耗中所占的比例必然会逐步地提高，这对人类社会可持续发展有着十分重要的意义。
对于中国来说，能源短缺与环境恶化的问题显得更为严峻。
为了满足迅速膨胀的工业和城市的电力需要，我国对电力的需求量变得越来越大。
据 2007年6月报道中国平均每天都有两个新电站竣工，同时国家发展和改革委员会能源局透露，2010年我国的电力装机总容量超过了8.4亿千瓦。
然而，当前我国将近四分之三的电力来自燃煤的火力发电厂。
槽式集热器工作原理
槽式集热器工作原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：槽式集热器是一种利用太阳能进行能量收集的设备，主要用于太阳能热水器和太阳能采暖系统。
其工作原理是利用镀膜表面的吸收率高的吸收板吸收太阳辐射热能，并将其传导至工作流体，从而实现能量转换。
本文将详细介绍槽式集热器的工作原理及其优点。
槽式集热器由吸热板、槽式集热管、集热器壳体、绝热材料等部分组成。
当太阳光线照射到吸热板表面时，吸热板的表面会吸收太阳能，并将其转化为热能。
吸热板的材料通常选择具有高吸收率和低反射率的材料，如黑色涂层，以增加热能的吸收效率。
槽式集热管是将吸热板上吸收的热能传导到工作流体的关键部件。
当太阳能照射到吸热板表面时，吸热板表面的温度升高，热能被传导到集热管内的工作流体中。
工作流体经过吸热后，会变热并流动至集热器壳体的热交换器中，将热能传递给热水或空气。
集热器壳体通常采用保温效果好的材料，如泡沫塑料或玻璃纤维，以减少热能的散失。
绝热材料被用于包裹整个集热器，以保持工作流体在传输过程中的高温状态，提高集热效率。
槽式集热器的工作原理可以简单概括为：吸热板吸收太阳能，传导热能至工作流体，工作流体流动至集热器壳体的热交换器中，传递热能给热水或空气。
通过这样的能量传递过程，太阳能得以被有效地转化为热能，实现能源的可再生利用。
槽式集热器具有以下优点：1. 高效利用太阳能。
槽式集热器的设计能够最大限度地吸收太阳辐射热能，提高太阳能的利用率。
2. 环保节能。
槽式集热器采用太阳能作为能源，无需消耗化石燃料，减少温室气体排放，具有环保节能的特点。
3. 维护简便。
槽式集热器结构简单，易于安装和维护，可靠性高，使用寿命长。
4. 适用性广泛。
槽式集热器可用于热水供暖、游泳池加热、工业热水等多个领域，适用性广泛。
槽式集热器是一种高效环保的能源利用设备，可为人们提供绿色、清洁的热能来源。
希望未来能有更多的槽式集热器投入使用，促进可再生能源的发展。
第二篇示例：槽式集热器是一种利用太阳能热源进行集热的设备，其主要工作原理是通过反射器将太阳光聚焦到集热槽内，从而提高集热效率并将太阳能转化为热能。
槽式集热器分类和应用
槽式集热器分类和应用槽式集热器是一种利用太阳能将光能转化为热能的设备，广泛应用于太阳能热水器、太阳能空调、太阳能发电等领域。
根据其不同的形式和结构，槽式集热器可以分为直线槽式集热器和折线槽式集热器。
直线槽式集热器是一种最常见的槽式集热器。
它由一个长而窄的集热槽构成，通常呈东西走向，且与地面保持一定的倾角。
集热槽内部覆盖着高吸收率和低发射率的涂层，可以有效吸收太阳辐射并将其转化为热能。
集热槽的两侧通常有一系列反射板，用于反射从上方来的散射光，增加光的入射角度，提高光的吸收效率。
直线槽式集热器的优点是结构简单、制造成本较低，适用于各种规模的太阳能热利用系统。
折线槽式集热器是一种改进型的槽式集热器。
与直线槽式集热器不同的是，折线槽式集热器的集热槽呈折线形状，可以增加集热槽的长度，提高吸收面积。
这种设计可以更充分地利用太阳能，提高集热效率。
折线槽式集热器通常适用于大型太阳能热利用系统，如太阳能发电站等。
槽式集热器的应用非常广泛。
在太阳能热水器中，槽式集热器通常用于吸收太阳辐射，将光能转化为热能，加热水箱中的水。
水箱内部通常有一层绝热材料，用于保持水的温度。
太阳能热水器可以利用槽式集热器在阳光充足的地区提供充足的热水。
在太阳能空调系统中，槽式集热器用于吸收太阳辐射，将光能转化为热能。
然后，槽式集热器将热能传递给制冷机组，制冷机组通过制冷剂的循环来实现空调效果。
太阳能空调系统可以有效利用太阳能，减少对传统能源的依赖，节约能源。
在太阳能发电领域，槽式集热器也发挥着重要的作用。
槽式集热器可以将太阳辐射转化为热能，然后利用热能发电。
这种集热器通常用于太阳能热电联供系统，可以实现太阳能的多重利用。
槽式集热器是一种重要的太阳能利用设备，根据其形式和结构的不同，可以分为直线槽式集热器和折线槽式集热器。
它们广泛应用于太阳能热水器、太阳能空调、太阳能发电等领域，为人们提供了可持续、清洁的能源解决方案。
随着太阳能技术的不断发展，槽式集热器的性能和效率也将不断提高，为可再生能源的开发和利用做出更大的贡献。
槽式太阳能集热系统传热计算与分析
Ｔｌ 。 ｌ ＿ ｈ ｎ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ￣ ｙ ｎ ａ ｍｉ ＂ ｃ ｃ ａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｎ ａ ｎ ａ ’ ｌ ｙ ｓ ｌ ‘ ｓ ｏ ０ ｆ Ｐａ ｒ ａ ｂ ｏｌ ｉ ｅ Ｔｒ １ ｒ ｏ ｕｇ ｈ Ｓｏ ｌ ａ ｒ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｅ ｔ ｏ ｒ ｓ
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成， 反射镜装在支架上， 由跟 踪 装置 自动 跟 踪 太 阳 。
系统进行 了传热计算和分析 ， 证 明了系统设计的合理性。
１ 槽式 Ｓ Ｅ Ｇ Ｓ太 阳能 发 电技 术
槽式抛物面 反射镜太 阳能 热发 电系统简称槽 式太 阳能热发 电系统（ Ｓ Ｅ Ｇ Ｓ ） 。 它是将众 多的槽 型抛物面 聚光集 热器， 经过 串并 联的排列 ， 从而可 以收集较高温度 的热能， 加热工 质， 产生蒸汽 ， 驱动汽轮机发电机 组发电。 系统的吸热工质 为油 时需要采用双 回
低成本 ， 提高光 热转 换效率 。 因此， 有必要对集热器传热特性进一 步研究 。 本文对 槽式太 阳能集 热系统 提 出了一种热力 计算 的方
槽式太阳能热发电技术研究现状与未来发展趋势
槽式太阳能热发电技术研究现状与未来发展趋势1、槽式太阳能热发电技术的研发背景能源是人类生存和发展的重要物质基础，更是社会经济发展的动力源泉。
在当今世界的能源结构中，人类利用的能源是以煤炭、石油和天然气为主的化石能源。
在 2008 年世界主要能源需求比例中，煤炭、石油和天然气的需求量占了能源总需求量的 75%以上。
然而这些常规能源是一次性不可再生能源，其蕴藏量十分有限，随着开采量和使用量的急剧增加而逐渐枯竭，预计到2020 年世界一次能源消费总量将达到 200-250 亿吨标准煤。
与此同时，化石能源燃烧不可避免地产生大量二氧化碳等温室气体，导了全球生态环境的严重污染和破坏。
随着世界能源匮乏与环境恶化日益加剧，开发新的能源利用方式，充分利用清洁能源，逐步改变以煤、石油为主的能源结构，将会成为全球性的研究问题。
世界各国的煤炭需求情况，2008年中国、美国、印度、俄罗斯、欧盟和日本消耗的煤炭量占当年全球煤炭消耗总量的 83%，这六个国家CO2温室气体的排放量也占到了当年全球CO2排放量的70%。
产生电力是煤炭消耗的最重要途径之一。
从2008年的数据可以看出，全球电力部门发电燃烧的煤炭量将近占全年世界煤炭消耗总量的三分之二。
因此，世界各国开始关注一次能源在产生电力方面的替代，并积极调整以燃煤发电为主的能源结构，大力研究开发和利用可再生能源发电技术，新型的能源发电技术和节能技术也在全球范围内迅速发展起来，可再生能源在整个能源消耗中所占的比例必然会逐步地提高，这对人类社会可持续发展有着十分重要的意义。
对于中国来说，能源短缺与环境恶化的问题显得更为严峻。
为了满足迅速膨胀的工业和城市的电力需要，我国对电力的需求量变得越来越大。
据 2007年6月报道中国平均每天都有两个新电站竣工，同时国家发展和改革委员会能源局透露，2010年我国的电力装机总容量超过了8.4亿千瓦。
然而，当前我国将近四分之三的电力来自燃煤的火力发电厂。
槽式太阳能热发电技术的现状及进展
槽式太阳能热发电技术的现状及进展
槽式太阳能热发电技术是一种利用镜面反射将太阳热能聚焦到管路中的流体介质上，通过流体介质中的高温高压水汽推动汽轮机发电的技术。
目前，槽式太阳能热发电技术已经取得了一定的进展。
在技术方面，槽式太阳能热发电技术相对于其他太阳能热发电技术来说具有更高的温度和更高的发电效率。
槽式太阳能热发电技术可以将太阳能的集中度提高到非常高的水平，从而使得其发电效率相对较高。
此外，槽式太阳能热发电技术在控制系统、镜面制造等方面也有所进展，使得系统的稳定性和可靠性得到了提高。
在应用方面，槽式太阳能热发电技术已经在一些国家开始大规模商业化应用，如西班牙的塞维利亚槽式太阳能热发电站。
这些发电站可以实现大规模的发电，为电网供电。
同时，一些国家也在进一步推进槽式太阳能热发电技术的研究和发展，增加其在能源产业中的占比。
然而，槽式太阳能热发电技术也面临一些挑战。
首先，槽式太阳能热发电技术需要大面积的镜面反射器来聚焦太阳光线，因此对土地资源要求较高。
其次，槽式太阳能热发电技术的建设成本较高，需要大规模的投资。
再次，槽式太阳能热发电技术对太阳光照的依赖较强，天气条件对其发电效率有一定影响。
总体来说，槽式太阳能热发电技术在技术和应用方面都取得了一定的进展，但仍面临一些挑战。
随着技术的不断进步和成本的降低，相信槽式太阳能热发电技术
在未来会有更广阔的应用前景。
光热发电用槽式集热器技术发展研究
光热发电用槽式集热器技术发展研究摘要：在分析槽式集热器关键组成的基础上，对光热发电领域不同时间段主流槽式集热器类型和技术特性进行了统计，并分析不同技术路线下（扭矩框、扭矩管、空间桁架）集热器技术特点、发展路线图和趋势，明确了拦截率和光学效率等关键参数指标，提出槽式集热器发展的“技术-经济”优化迭代的过程。
关键词：光热发电；槽式集热器；扭矩框；扭矩管；空间桁架一、槽式光热发电槽式光热发电全称为“槽式抛物面聚光太阳能热发电”，是最成熟的聚光热发电技术，其发展历史可以追溯到20世纪70年代。
其装置是一种借助槽式抛物面反光镜将太阳光反射并聚焦到集热管上，加热集热管中的导热流体，管中导热流体通过换热系统将水加热成水蒸汽，驱动汽轮发电机组发电的清洁能源利用装置[1，2]。
二、槽式集热器组成聚光集热子系统，是系统的核心，主要由反光镜、真空集热管、跟踪系统（包括：驱动、控制和传感器）、柔性连接和钢结构支架等部件组成。
一般采用集热器轴线南北线水平布置，由东向西跟踪太阳[3]。
钢结构支架作为反光镜、集热管、柔性连接的支撑和连接结构，实现集热器面型维持。
集热器技术发展主要为支架形式的优化，包括扭矩管、扭矩框、空间桁架等不同的结构设计。
在材料方面，主流材料选型为碳钢，也有技术选用铝合金作为结构材料。
集热器通过反光镜将太阳光束聚集到一条焦线上而收集太阳能直接辐射能。
反光镜作为关键光学部件，选型中需保证高精度、高反射率、和高耐用性。
反光镜接收阳光直射辐射，然后反射光至焦线，从而将能量聚集在真空集热管之上。
发电用集热器的反光镜聚光倍率一般在60倍至100倍。
真空集热管是集热器的关键部件，将太阳辐射能转换成热能。
其构造原理：包括一个内层不锈钢管，直径为70mm-100mm，外层为高硼硅玻璃管和两端金属波纹管。
内管涂覆有选择性吸收涂层以实现聚集太阳辐射的吸收率最大，和红外辐射的最小；玻璃管上涂布有减反涂层，用于提高光透过率；位于两端的玻璃管通过精密玻璃－金属封接与金属波纹管实现连接（补偿内部金属管和外部玻璃管之间的热胀冷缩的差异），密封内部空间保持真空。
槽式太阳能光热发电原理
槽式太阳能光热发电原理
槽式太阳能光热发电是一种利用太阳能将阳光转化为电能的技术。
其主要原理如下：
1. 光吸收：太阳辐射进入槽式太阳能光热发电系统后，被吸收和聚焦在一个集热器中。
集热器通常由镜面或反射物质构成，可将太阳辐射集中到一个小区域内。
2. 储热：集中聚焦的太阳辐射使集热器表面温度升高，集热器内部的热媒质（如水或油）可以通过热交换器将热能转移到储热装置中，以便后续利用。
3. 蒸汽发电：当储热装置中的热媒质温度升高到足够高时，可以通过热交换器将热媒质的热能转移至工质（如水）中。
这样，水就被加热成为高温蒸汽。
4. 蒸汽发电机：高温蒸汽被引导到蒸汽发电机中，蒸汽的压力和温度使发电机内的涡轮转动。
涡轮的转动通过发电机的转子转动来产生电能。
5. 电能输出：发电机产生的交流电经过变压器转换成适合输送的电压，并通过输电线路输送到用户使用的地方。
6. 废热回收：在电能产生的过程中，蒸汽释放了部分的废热。
这些废热可以通过回收利用来提供额外的能量，例如用于加热水或提供供热。
槽式太阳能光热发电利用太阳能的热量产生蒸汽驱动发电机，相比于传统的光伏发电技术，该技术能够同时利用太阳辐射的光热和光电部分，提高能源利用效率，并且在储热方面具备一定的优势，可以实现能源的长期稳定供应。
小型槽式太阳能集热系统设计和实验研究
小型槽式太阳能集热系统设计和实验研究摘要：基于泰安某公司一层办公楼的建筑冷负荷，本文设计出一套与该建筑相匹配的槽式太阳能集热系统，通过实验计算一系列性能参数，并与DeST数据库里的参数进行转化和比较，从而证明了系统在初步运行阶段具有可行性，也为以后系统的运行调节提供了数据参考。
关键字：冷负荷；集热器设计；DeST数据库；效率；可行性1.引言人类社会的飞跃式发展离不开对能源的利用，随着人类社会的不断向前，化石燃料持续减少、全球变暖、环境污染等能源和环境问题带来的威胁也日益突出。
为了减少对环境的破坏和节约能源，人们开始将重心转移到开发清洁环保的可再生能源，其中太阳能就以它独特的优势成为了发展可再生能源的一个很好的切入点，且发展潜力巨大。
仅就我国而言，我国太阳能丰富的地区占我国领土总面积的90%以上，太阳能每年辐射到我国领土上的总量相当于17000亿吨标准煤。
开发利用太阳能，不仅可以有效减少化石能源的使用，还可以进一步减少有害气体对大气环境的影响，对新能源的开发具有十分重要的意义[1]。
太阳能集热器作为太阳能热利用系统的关键部位，其性能与其成本对太阳能利用系统的优劣起着关键作用。
因此，为了更好地利用太阳能，我们可以采用槽式抛物面聚光集热器，槽式聚光集热器具有反应灵敏、集热效率高、工作流体出口温度高等优点[2]。
本文通过对泰安某公司一层办公室进行冷负荷分析，设计出一套与之相匹配的槽式太阳能集热系统，分析影响集热器性能的主要因素及其光学效率和集热效率，从而能够为太阳能集热器的设计和改进提供参考依据。
另外，由于太阳能集热器所组成的集热场是太阳能集热系统的主体部分，太阳能集热场的设计规划和整体布局对整个集热系统的运行性能和经济效益至关重要，对于太阳能槽式集热场性能和布局的研究能够为以后槽式太阳能集热系统的设计提供参考。
2.太阳能集热系统设计本项目的山东泰安某公司办公楼一层平面概况见图1。
在该系统中，采用槽式太阳能集热器作为太阳能空调系统的集热系统，夏季采用溴化锂吸收式冷水机组向空调区域供冷，太阳能集热系统为溴化锂吸收式冷水机组提供高温导热油；冬季根据需求，太阳能集热系统也可对空调区域通过板式换热器进行供暖；此外，还可以利用槽式集热器中的高温导热油进行喷蒸汽实验。
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中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议论文编号：081115 一种新型槽式太阳能集热器及其在采暖系统的应用研究谢果，郑宏飞，何开岩，薛晓迪，陶涛（北京理工大学机械与车辆工程学院，北京，100081）（Tel.010-********; Email:hongfeizh@）摘要：设计了一种新型的槽式高温太阳能集热器，对一组2m2的实验性集热器进行了测试，证明其集热效率可以达到43%左右，而且其效率随运行温度的升高降低比较缓慢。
提出了一个利用本新型的槽式高温太阳能集热器供热，利用中高温固-固相变材料储热的建筑采暖系统。
对系统的相关参数进行了设计计算，指出此类太阳能采暖系统是可行的，甚至可以利用风机盘管系统为用户供热。
关键词：太阳能；新型槽式集热器；太阳能采暖1. 引言在现有的太阳能供热系统中存在很多的弊端，使得太阳能供热尤其是太阳能集中供热的推广使用受到了限制。
存在的弊端主要有[1]：1）太阳能集热装置在较高温度下运行就会使集热器效率迅速降低，这样为了获得足够的太阳能必须匹配很大面积的太阳能集热器。
2）由于传统太阳能集热装置的出水温度达不到常用供热系统的供水温度，所以末端采暖系统为适应低位能的使用只能采取地板供暖的方式，限制了太阳能供热系统的使用范围。
3）低温集热因为达不到相变需要温度，很多相变焓很大的固—固相变蓄热材料不能被利用，不利于长期蓄热。
本文提出一种新型太阳能供热系统，并着重研究了太阳能集热装置。
设计出一种新型槽式太阳能聚光集热器。
该装置能在高温下运行并且效率降低很慢，配合固—固相变材料蓄热，即可以跨季节蓄热。
解决了现有太阳能供热系统受当天太阳辐射情况影响极大的问题，又可以扩大供热系统末端的使用类型。
2. 新型太阳能供暖系统的设计思路本文提出的新型太阳能采暖系统运行原理见图1。
太阳光能经由新型槽式太阳能集热装置1转化为热能，管路中运行的传热工质为导热油。
循环油泵3将高温导热油传送到地下高温储热器中，高温导热油将热量传递给存储器的储能材料进行存储。
高温储热器中采用相变焓很大的固—固相变醇类物质作为储能材料[2]。
高温储热器置于地下，土壤是一种很好的保温材料，可以有效减少高温储热器的散热量。
采暖末端即可以采用常用的热水供热系统也可以采用风机盘管系统。
此种采暖方式对老旧建筑尤其具有积极意基金项目：国家自然科学基金项目（50576004）；国家高技术发展计划（863）项目（2007AA05Z433）义，在原有供热系统老化的情况下采用风机盘管系统对原有建筑的破坏性最小。
不仅如此，本系统的集热和储热温度均高于100℃，因此在非采暖季节还可以为用户提供生活热水甚至开水，并且经过改造还可以为用户提供炊事用能。
3. 新型槽式太阳能集热器的设计[3]本新型槽式太阳能集热器横截面如图2所示，其聚光面的设计及光路原理示于图3。
图中两条抛物线AD、BC 的方程分别为2)(21l x p y −=和2)(21l x py +=，和分别是它们的焦点，1F 2F p 为焦参数，l 为焦点与轴的水平距离。
用平行于y x 轴的直线AB 去截两条抛物线，此时线段AB 必须同时满足两个条件：（ⅰ）线段AB 必须在焦点和的上方,即1F 2F 2py y B A >=,这样平行于轴的所有的平行光经由BC 段抛物面的反射后才会会聚于点。
（ⅱ）AB 的长度正好为两抛物线焦点距离的一半，即y F l F F AB ==221。
这样点是点关于平面镜AE 的像，并且恰好在装置的对称轴上。
同理，由抛物线段AD 反射的光，在BG 的反射作用下也会聚于点上。
所以点就是整个组合抛物面聚光器的焦点。
F 1F F F此种结构的槽式太阳能聚光器，两条抛物线焦点转移到聚光凹面的外侧，在聚光凹面的内侧没有任何遮光的物体，所有的支撑架和接收装置都安装在聚光凹面的外侧，所以对聚集到的太阳能的处理更加方便灵活，比如可以方便的进行绝热保温处理，可以很方便地进行导光、传光处理等。
安装了太阳光接收管的新型槽式集热器的部件组成见图4.4．新型槽式聚光集热器的实验测试实验装置的实物照片如图5所示。
它主要由新型槽式反射聚光面、二次反射平面镜、槽底抛物面聚光器和高温太阳能接收器构成。
结构参数的具体取值如下：（1）抛物线方程，焦距y x 42=1=f （2）取平移距离，即25.4=l 25.421==l F F（3）B 点的坐标：1875.343==l x B ；54004.21875.3414122=×==B B x y （4）A 点的坐标：0625.141==l x A ；54004.2==B A y y（5）直线F 1A 的方程：00625.1154004.201−−=−−x y 即144945.1+=x y （6）直线F 1A 的与抛物线的交点D的坐标：⎪⎩⎪⎨⎧=+=241144945.1x y x y求得，42078.6=D x 30660.10=D y具体到实验装置，其开口宽度为1.0m ，长度为1.88 m ，底槽宽度为0.28 m 。
真空接收管选用高温太阳能集热管，其选择性吸收涂层的最佳工作温度在250~300℃，长度为1.88 m 。
由于单根接收管很难将工质加热到高温，在此只测量其对太阳光的接收效率及效率随运行温度的变化关系。
实验中，采用自来水作为受热工质，水箱储水70kg 。
典型天气条件下的实测数据如图6和7所示。
可见，在相对晴好的天气条件下，水箱内水温可达到约70℃，而且基本上是成线性增加的。
图中的温度波动点是由于有一小段时间无太阳，循环泵停止运行所致。
据此，可计算系统的瞬时效率。
效率计算公式：AHQ u=η 这里，Q u 为集热器实际获得的有用能量；A 为集热器的集热面积；H 为太阳辐射进入装置的能量。
系统的归一化温差定义为：Ht t T ai −=其中，T 为以集热器进口温度为参考的归一化温差，W K m /)(2⋅；为集热器进口温度，℃；为集热器出口温度，℃。
经计算，实验给出了系统效率随归一化温差的关系如图8。
i t a t 图6 5月12日太阳辐射强度随时间的变图7 水箱中水温随时间的变图8效率与归一化温差的关系曲线由图8可见，系统的效率随归一化温差的增加下降很缓慢，说明它与平板集热器和全玻璃真空管集热器相比在这方面具有显著优势[4]。
5. 新型供热系统应用实例计算假设利用本新型槽式太阳能集热器为一栋四层别墅 冬季采暖。
设建筑面积400，耗热量指标取30。
室外计算温度为－5℃，平均日照时数8小时，太阳能日平均辐射强度700。
假定太阳能集热器效率为45％。
2m 2/m W 2/m W （1）集热面积计算估算得整栋别墅的采暖热负荷：kW Q 1240030=×=′；每集热器收集到的有用能： 2m d m kWh q u ⋅=××=2/52.245.08700则所需太阳能集热器面积：23.11452.22412m q Q A u =×=′=（2）储热器热容量计算采暖季往往是太阳辐射处于不利情况，不是每天都有足够的太阳辐射，此时，储能器存储的热量对于房屋采暖至关重要。
假定采暖期为120天，最多连续5天阴天，则储能器存储的能量应能供5天采暖使用。
据此，估算储热器热容量为h kW Q C ⋅=××=144052412（3）储热材料需求量采用多元醇类固-固相变储热材料作为储热工质，其储能密度为192kJ/kg,则储热材料的需求量为：kg m 2700019236001440=×=多元醇类固-固相变储热材料的市售价格约为8元/㎏，则储热材料成本为21.6万元（4）储热器容积多元醇类固-固相变储热材料（颗粒）的质量密度为：，则储热器所需容积为：3/1900m kg =ρ32.14m mV ==ρ为此，可设计储热器容积为：3625.155.25.25.2m m m m =××6．结论本温提出的新型槽式高温太阳能集热器，具有集热温度高和集热效率高等优点，其集热效率可以达到43%左右，而且其效率随运行温度的升高降低比较缓慢，可以使集热温度达到150℃以上（本实验槽式集热器的聚光比大于20）。
提出的利用本新型的槽式高温太阳能集热器供热，利用中高温固-固相变材料储热的建筑采暖系统具有供热温度高，可以与常规采暖系统的暖气片配合使用，也可以采暖风机盘管系统直接为用户提供热风。
改变了传统太阳能采暖系统只能采用地板辐射采暖的模式，具有良好的应用前景。
设计计算表明，对于400m 2建筑面积的别墅，需配备114.3 m 2集热器、15.6 m 2容量的储热器，以及27000kg 的储热材料，可保证连续5天阴天时为建筑正常供暖。
参考文献：[1] 王曦、李春梅、范军，太阳能地板采暖系统，农业工程学报，2006.10，第22卷增刊1[2] 郑宏飞，陶涛，何开岩，薛晓迪. 光漏斗导光聚能高温相变储热直接供热式太阳炉的性能研究[J]. 太阳能学报，2008，（已接收）。
[3] 郑宏飞，何开岩，陶涛等. 反射式顺向聚焦整体跟踪式高温太阳能集热装置[J], 太阳能学报，2008，（已接收）。
[4] 殷志强编著，全玻璃真空太阳集热管，北京：科学出版社，1998.一种新型槽式太阳能集热器及其在采暖系统的应用研究作者：谢果， 郑宏飞， 何开岩， 薛晓迪， 陶涛作者单位：北京理工大学机械与车辆工程学院,北京,1000811.程泽东.何雅玲.肖杰.陶于兵槽式太阳能集热器集热性能分析(B)：吸收管内换热特性研究[会议论文]-20082.高志超.隋军.刘启斌.赵芫桦.宿建峰.李和平.金红光槽式太阳能集热器性能模拟分析[会议论文]-20093.沈钧昌.余先进.吴汉江.孙邦彦.戴志国.丁开明.张展发展安庆太阳能热发电产业[会议论文]-20084.李辉鹏.张仁元.陈枭.刘宗建.Li Hui-peng.Zhang Ren-yuan.Chen Xiao.Liu Zong-jian盛装储热铝硅共晶合金的容器材料研究[期刊论文]-广东工业大学学报2009,26(2)5.陶于兵.何雅玲槽式太阳能集热器内耦合换热特性研究[会议论文]-2008本文链接：/Conference_6844722.aspx。