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集光入室任意拼接
該裝置采用菲涅爾棱鏡折光原理。胡連印通過對菲涅爾平板透鏡作出4項(xiàng)改進(jìn)，從而在太陽能熱利用方面邁出關(guān)鍵一步。一是平板菲涅爾聚光鏡面改為球冠面形或柱面形，提高了大型薄板透鏡的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度。二是折光棱鏡底面由柱面形改為錐面形，令所有棱鏡底面與該處入射光線的一次折射線相重合，提高了棱鏡折光效率3%~7%以上。三是聚光鏡面加工采用區(qū)塊分割法，每一區(qū)塊單獨(dú)設(shè)計(jì)加工成為瓦狀薄板透鏡，然后將各類聚光瓦透鏡依次拼接搭建在相應(yīng)的球冠狀或柱面狀金屬網(wǎng)格框架上，構(gòu)成大型整體點(diǎn)焦或線焦聚光透鏡。此舉解決了菲涅爾透鏡直徑難以變大的困境，通過制造技術(shù)上可行的任意大直徑聚光透鏡，獲得大功率高溫光能源。四是聚光鏡面選用高透光率的塑料或玻璃作為聚光基材，省去了金屬反射膜，可以節(jié)省成本并延長使用壽命。
這些改進(jìn)使平板菲涅爾透鏡以全新的面貌形成一種全新型的太陽能聚光集熱器。聚光焦點(diǎn)在陽光的另一面，預(yù)示著人們可以將其做成室內(nèi)操縱式太陽能集光裝置，避開室外的風(fēng)、沙、灰塵與寒冷天氣，與反射式太陽爐相比具有無法比擬的優(yōu)勢。
聚光瓦透鏡的成功研制為人們展示出一種廣闊、誘人的前景；菲涅爾薄板透鏡的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕價(jià)廉，具有高聚焦比，缺點(diǎn)是直徑難以增大，無法獲得大功率太陽能，該缺點(diǎn)限制了其在陽光集熱方面的應(yīng)用。聚光瓦透鏡的制造成功預(yù)示著人們利用聚光瓦就像用磚瓦蓋房子一樣，任意拼接搭建自己所需要的聚光集熱裝置，獲得所需要的高溫光能源，金屬網(wǎng)格框架的設(shè)置使曲面薄板透鏡的強(qiáng)度和剛度進(jìn)一步得到加強(qiáng)，凡是能接到陽光的地方都可以應(yīng)用這種大功率太陽能集熱裝置。
廣闊的應(yīng)用前景
據(jù)胡連印介紹，新型高溫太陽能爐在中國應(yīng)用的前景主要有聚光高溫太陽爐窗戶、高溫太陽能廚房、線焦聚光大棚、聚光光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)。
第一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)——聚光高溫太陽爐窗戶。為了采光、舒適，我國居民住房都設(shè)有大小不等的窗戶，過去窗戶用紙糊，現(xiàn)在用玻璃窗，如果用巨型薄板透鏡聚光器代替現(xiàn)在的玻璃窗，既起到房間密封作用又可將聚光太陽能引入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)燒水、做飯、蒸煮、煎炒、取暖等。一般窗戶高1.4米、寬1.7米，面積2.38平方米，利用得好可得到1.3KW~1.5KW的太陽能熱功率，利用得差至少可得到800W~1000W的熱功率，遠(yuǎn)超普通電飯鍋功率。薄板透鏡聚光器如何與窗口結(jié)合？可以根據(jù)不同的窗口尺寸，設(shè)計(jì)相應(yīng)的窗口聚光器，滿足社會(huì)需求。我國有14億人，估計(jì)有3億~4億家庭，如果安裝窗口聚光器，這將是一個(gè)很大的需求。
第二項(xiàng)產(chǎn)業(yè)——高溫太陽能廚房。太陽能廚房是將足夠尺寸的薄板集光透鏡由薄壁管將熱能吸收裝置聯(lián)結(jié)固定，形成一頭大一頭小的錐體，錐體上有軸與柱狀箱體相連，可90°緯向旋轉(zhuǎn)，柱狀箱體與地面上的導(dǎo)軌相連，可360°徑向旋轉(zhuǎn)，陽光的跟蹤由重力驅(qū)動(dòng)的棘輪電控系統(tǒng)完成。該裝置是一種室內(nèi)操縱的陽光集熱系統(tǒng)，可精確追蹤日光，只要有陽光存在，就可以燒開水、做飯等，完全避開了室外的風(fēng)沙、灰塵。該裝置尤其適合北方地區(qū)民眾使用，可以為少數(shù)民族、地質(zhì)隊(duì)、邊防哨所提供充足的高溫光能源。
第三項(xiàng)產(chǎn)業(yè)——線焦聚光大棚的應(yīng)用。線焦聚光大棚類似于現(xiàn)在廣泛使用的蔬菜大棚，但它有聚光功能，從數(shù)倍聚光直至數(shù)十倍聚光可任意調(diào)節(jié)。由于它有巨大的接光面積，可以獲得驚人的高溫陽光能量，可以為農(nóng)民帶來前所未有的幫助，如干燥糧食、木材、藥材等等。該類裝置可產(chǎn)生足量的高溫?zé)崴⒄羝?，送入?chǔ)熱器，解決住房取暖問題。該類裝置與其它技術(shù)配合可以實(shí)現(xiàn)制冷、制冰、發(fā)電等，可以成為農(nóng)民開展生產(chǎn)的有力幫手。此外，利用線焦聚光大棚可將海水淡化，生產(chǎn)足量的淡水，產(chǎn)生足量的炊事和取暖能源。
第四項(xiàng)產(chǎn)業(yè)——聚光光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)。近年來，人們普遍對光伏電池發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生濃厚興趣，認(rèn)為它清潔環(huán)保，是一種最好的綠色能源，各國政府極力扶持，希望能走出一條綠色能源道路。但是，光伏電池發(fā)電的缺陷是成本高、效率低，國內(nèi)難有市場也是不爭的事實(shí)。近年來，科學(xué)家們研究出聚光光伏發(fā)電技術(shù)和高溫光電池，聚光光伏發(fā)電有低倍聚光和高倍聚光之分，項(xiàng)目研制的聚光器二者均可適用，可任意調(diào)節(jié)。該項(xiàng)技術(shù)可用于大型光伏電站。（中國建設(shè)報(bào)）