具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1-图6所示，一种太阳能利用系统，包括线性菲涅尔透镜1、真空集热管2、复合抛物面聚光器3、脉动热管4、储水箱5和支架6；

线性菲涅尔透镜1、复合抛物面聚光器3分别置于真空集热管2的上下两侧且固定在支架6上，且两者的聚光光轴均与真空集热管2的轴心重合，真空集热管2通过支架6固定并倾斜设置，储水箱5固定在支架6的顶部并与真空集热管2的顶部连通，其中，脉动热管4是由多根铜管通过弯头连接形成首尾相连的闭环路柱状绕组结构，包括蒸发段401、冷凝段403，其中冷凝段403通过安装孔伸入储水箱5内，蒸发段401伸入真空集热管2内；真空集热管2的内壁处构建有腔体7，腔体7内填充有相变材料8；脉动热管4的蒸发段401中位于绕组外侧的外侧铜管41紧贴真空集热管2的内壁、位于绕组内侧的内侧铜管42置于腔体中被相变材料8包裹。

安装时，线性菲涅尔透镜1采用支架6固定在真空集热管2上方一定距离及角度，使聚光光轴与真空集热管2的轴心重合；复合抛物面聚光器3采用支架6固定在真空集热管2下方一定距离和角度，使其聚光光轴也与真空集热管2的轴心重合；闭环路柱状绕组结构的脉动热管4与真空集热管2的结构适配，蒸发段401的内侧铜管42通入装有相变材料8的腔体7内，外侧铜管41的外表面紧贴真空集热管2的内壁，冷凝段403穿过安装孔进入储水箱5；真空集热管2与储水箱5利用铝合金的支架6进行固定，其中真空集热管2倾斜设置，倾斜角在15°～65°，可依据地理位置不同调节不同倾斜角度适应不同太阳高度角，具体可通过调节铝合金的支架6实现。

在本实施例中，在安装孔处用聚氨酯发泡保温材料包裹铜管做绝热处理形成绝热段402，最后再使用胶水进行密封防漏。

在本实施例中，线性菲涅尔透镜1为曲面结构，具有一定免跟踪能力，使用材料为高透光率的玻璃镜片制成，可将一定面积太阳辐射平行线聚焦于光轴处；其余辐射反射由复合抛物面聚光器3接收，进行二次聚光，增大真空集热管2接受辐射量，使得真空集热管2能够充分利用太阳光辐射，提高热流密度，提升热量品位，同时，可以减少真空集热管2的安装数量，降低设备成本。

在本实施例中，脉动热管4使用紫铜作为材料，导热系数高有利于传热，硬度较低方便加工操作；为充分发挥表面张力作用，使脉动热管4运行时更容易生成驱动脉动热管4运行的气塞，脉动热管4的铜管内径不超过4mm，所以设置铜管外径为4mm，内径为3mm，壁厚为0.5mm；使用弯管器直接进行弯头加工，弯头数共16个，两端的弯头各8个，为保证弯头处通道截面不发生较大程度变形，造成流动阻力过大影响热管性能，弯头的弯曲半径不宜小于10mm；加工使得脉动热管4最终首尾相接，形成闭环路柱状绕组结构，该三维结构的外径56mm，长度为850mm，其中，塞入真空集热管2的内壁600mm长度作为蒸发段401，绝热段402的长度50mm置于储水箱5的安装孔中，冷凝段403的长度200mm伸入储水箱5内；制作完成后，对脉动热管4进行抽真空充液，充注液态工质为去离子水，充液率50％。

在本实施例中，在真空集热管2的内壁处构建填充有相变材料的腔体7，腔体7的腔壁采用聚四氟乙烯构建形成，绝热性好，重量轻，减小夜间相变材料漏热，相变材料使用工业级石蜡，导热系数0.37W/(m·℃)，相变潜热161.54kJ/kg，相变温度65.3℃；且腔壁的外侧与真空集热管2的内壁之间形成有多个容纳槽9，脉动热管4的蒸发段401中位于绕组外侧的外侧铜管41置于容纳槽9中并紧贴真空集热管2的内壁；腔体7的腔壁除形成容纳槽9之外的部分均固贴有导热金属片10，并通过导热金属片10与真空集热管2的内壁贴紧，实现无缝连接，塞入的导热金属片10可增强真空集热管2内壁与脉动热管4之间的导热性能；同时，将外侧铜管41的管身与容纳槽9之间的间隙使用导热硅脂无缝填充，增大热接触面积，可进一步减小接触热阻。

在本实施例中，脉动热管4的整体外径与真空集热管2的内径之差不超过1mm，使脉动热管4的外侧与真空集热管2的内壁之间尽可能无缝直接接触，减小接触热阻。

在本实施例中，真空集热管2的玻璃材料为硼硅玻璃，外管径为70mm，内管径为57mm，管厚为1.6mm，管长为700mm；且真空集热管2的结构为玻璃双层同轴结构，夹层抽真空，包括内玻璃管、外玻璃管和真空夹层，其中内玻璃管的外表面涂有选择性吸收涂层，设置的选择性吸收涂层，可增强真空集热管2的管壁导热能力，提高集热效率。

本发明的脉动热管4为闭环路柱状绕组结构，其中蒸发段401中位于绕组外侧的外侧铜管41紧贴真空集热管2的内壁，降低接触热阻，蒸发段401将热量传递给冷凝段403后，过余热量传递到绕组内侧的内侧铜管42与腔体7内的相变材料8耦合，实现储热功能。

本发明还提供一种集热方法，集热过程如下：

太阳光照射在真空集热管2上，真空集热管2的外壁导热至内壁，使紧贴真空集热管2内壁的脉动热管4的外侧铜管41内的液态工质吸热形成气塞，在气塞的推动下，外侧铜管41内的工质将热量输送至储水箱5内并进行换热，外侧铜管41内的工质随之冷凝，并在重力的作用下回落至外侧铜管41内继续与真空集热管2的内壁进行导热，如此往复，不断与储水箱5进行换热；

当储水箱5内的水温升高后，脉动热管4的外侧铜管41与储水箱5内的温差越来越小，外侧铜管41内的工质不能完全被冷凝，会形成更多更长的气塞，外侧铜管41内的压力越来越高，在内部压力的推动下，工质将回流到被相变材料8包裹的内侧铜管42内，此时，工质的多余热量被相变材料8吸收后冷凝，热量储存在相变材料8中，实现热量过余时储热，而工质被冷凝后再回流，给相邻的外侧铜管41补充液态工质，如此往复，实现闭环路柱状绕组结构的脉动热管4的单向循环集热。

本发明采用了高传热系数的脉动热管4作为真空集热管2内的传热部件，其中，脉动热管4为闭环路柱状绕组结构，蒸发段401的外侧铜管41与真空集热管2的内壁直接接触，并通过导热硅脂实现无缝贴合，相对于普通脉动热管与真空集热管2的结合，能够大大减小接触热阻，增大换热面积，从而提高传热效率；内侧铜管42则伸入填充有相变材料8的腔体7中，外侧铜管41集热后在气塞带动下传递到储水箱5内的弯头处冷凝，相比普通相变材料热管式真空管集热器能够大大提高产水速度，当水箱温度升高后，脉动热管4内携带热量的气塞将越过弯头，输送至给内侧铜管42传热给相变材料8冷凝，实现热量过余时储热；液态工质在内侧铜管42冷凝后回流至底部的弯头，给相邻的外侧铜管41补充液态工质，如此往复，有利于脉动热管4的单向运行，优化启动特性，提高热管运行效率。

本发明在真空集热管2内设置由聚四氟乙烯构建形成的腔壁，使腔体7中导热系数低的相变材料8不与真空集热管2的内壁直接接触，能够大大改善传统储热式热管式真空管热阻过大的问题；且腔壁采用的聚四氟乙烯是绝热材质，能够减小相变材料8夜间漏热损失。

本发明采用曲面形状的线性菲涅尔透镜1进行聚光集热，辅以复合抛物面聚光器3进行二次聚光利用，一个菲涅尔透镜聚光单元搭配单根真空集热管2，有效提升热量品位，提高热流密度的同时，降低成本，具有良好的应用前景。

显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。