屋頂?shù)闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本屋頂涉及建筑物的屋頂并且特別地涉及農(nóng)業(yè)建筑物的屋頂。
【背景技術(shù)】
[0002]在北(南)半球，面南(面北)的屋頂僅僅以非常有限的方式用于太陽(yáng)能采集。在一些房屋和建筑物中，可得到的太陽(yáng)能的量是受約束的，并且可以分配給不同用途的太陽(yáng)能的量季節(jié)性地變化。
[0003]農(nóng)業(yè)使用不同的建筑物。所述建筑物可以是用于養(yǎng)牛的農(nóng)場(chǎng)、雞舍、溫室及其他建筑物。這些建筑物中的每一個(gè)取決于其地理位置而具有不同的光照和熱量傳送及疏散的需求。
[0004]例如，溫室用于保護(hù)作物不受諸如直射(太)陽(yáng)光、風(fēng)、大雨或冰雹、沙暴、霜凍、驟冷、昆蟲(chóng)的環(huán)境條件的改變和其他條件的影響。溫室通過(guò)提供改善的作物生長(zhǎng)條件(例如，通過(guò)對(duì)內(nèi)部加熱)或者在一些設(shè)施中通過(guò)使用輔助光照系統(tǒng)人工地增加光照時(shí)長(zhǎng)來(lái)支持加速生長(zhǎng)并縮短作物的收獲周期。溫室允許更嚴(yán)格的作物管理、延長(zhǎng)生長(zhǎng)季節(jié)和改善作物質(zhì)量及一致性。溫室出現(xiàn)了許多種類;從可以用來(lái)防止霜凍或冰雹的基本的網(wǎng)罩建筑物至控制大部分環(huán)境參數(shù)的先進(jìn)的水培生長(zhǎng)溫室。
[0005]不同的溫室建筑物設(shè)計(jì)用于不同的地理位置和不同的氣候中。在一些情況下，溫室被季節(jié)性地打開(kāi)、覆蓋或者粉刷以控制溫度以及控制到達(dá)溫室的內(nèi)部空間的(漫射或者直射)陽(yáng)光的特性和量。漫射光已經(jīng)證實(shí)對(duì)許多種作物有益。也可以執(zhí)行對(duì)光的量的控制以降低溫室中熱量的積聚。在一些情況下，例如，在較寒冷或者較少陽(yáng)光的季節(jié)或者氣候中，已經(jīng)作出努力以使光照最大化以加快植物生長(zhǎng)。
[0006]Sonneveld等(“作為溫室中的LCPV系統(tǒng)的靜態(tài)線性菲涅爾透鏡”，P.J.Sonneveld，G.L.A.Μ.Swinkels,B.A.J.van Tui jl，H.J.J.Janssen，H.F.de Zwart，聚焦于光伏系統(tǒng)的CPV7國(guó)際會(huì)議，拉斯維加斯，2011年4月4-6日)已經(jīng)提出通過(guò)在面南的溫室屋頂中結(jié)合菲涅爾透鏡(Fresnel lens)、通過(guò)將光聚焦在結(jié)合起來(lái)的光伏(PV)和熱量收集器上來(lái)結(jié)合太陽(yáng)能采集(熱能和光伏)。收集器跟蹤隨著太陽(yáng)位置改變而改變的焦點(diǎn)位置。聚焦透鏡減少了引導(dǎo)至溫室中的植物的光的量。該系統(tǒng)可以適用于需要減少的光照條件的一些熱帶植物。
[0007]Ader和Klier的US 2011/0174294 A1公開(kāi)了一種系統(tǒng)，其便于以優(yōu)化時(shí)間相關(guān)(依賴)的成本函數(shù)為基礎(chǔ)來(lái)向多種太陽(yáng)能應(yīng)用或者在多種太陽(yáng)能應(yīng)用之間動(dòng)態(tài)地分配變量的太陽(yáng)輻射，所述時(shí)間相關(guān)的成本函數(shù)使用多種參數(shù)作為成本函數(shù)的輸入。其中還描述了一種光學(xué)建筑結(jié)構(gòu)，其使得能夠以成本函數(shù)的優(yōu)化為基礎(chǔ)來(lái)向多種太陽(yáng)能應(yīng)用或者在多種太陽(yáng)能應(yīng)用之間動(dòng)態(tài)地引導(dǎo)入射的太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)能分配和散布系統(tǒng)包括分配子系統(tǒng);散布子系統(tǒng)；以及配置用于以優(yōu)化成本函數(shù)為基礎(chǔ)來(lái)控制分配子系統(tǒng)和散布子系統(tǒng)的控制器，其中成本函數(shù)是時(shí)間相關(guān)的并且以設(shè)備的能量利用為基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本建筑物的屋頂設(shè)計(jì)包括一個(gè)或多個(gè)基本上靜止(固定)的陽(yáng)光光伏(PV)收集器和一個(gè)或多個(gè)基本上靜止(固定)的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置。基本上靜止的光伏(PV)收集器和基本上靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置以小于160°且大于110°的標(biāo)稱角度相互面對(duì)。基本上靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置配置成將照射在其上的光的全部或一部分朝向基本上靜止的陽(yáng)光光伏(PV)收集器引導(dǎo)。陽(yáng)光引導(dǎo)裝置引導(dǎo)以不同角度照射在其上的光，并且將陽(yáng)光朝向其受體引導(dǎo)的引導(dǎo)效率取決于所引導(dǎo)的陽(yáng)光的相對(duì)角度。
[0009]所述建筑物可以是用于農(nóng)業(yè)用途的建筑物，并且所述屋頂可以是溫室或者糧倉(cāng)或者畜舍的屋頂。所述屋頂例如可以是溫室的屋頂并包括至少一個(gè)基本上靜止的光引導(dǎo)裝置，且可以配置成主要在具有充裕陽(yáng)光的季節(jié)中將陽(yáng)光朝向至少一個(gè)基本上靜止的光伏(PV)收集器引導(dǎo)。所述屋頂例如可以包括定位在基本上靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置下面并耦接至所述基本上靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置的集熱器。所述至少一個(gè)基本上靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置可以配置成在具有充裕陽(yáng)光的季節(jié)中將陽(yáng)光朝向集熱器引導(dǎo)和/或?qū)㈥?yáng)光朝向至少一個(gè)基本上靜止的陽(yáng)光光伏(PV)收集器引導(dǎo)。
[0010]若干基本上靜止的陽(yáng)光光伏(PV)收集器和若干基本上靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置可以成排地布置，并且其電輸出或者所產(chǎn)生的熱量可以在其他時(shí)間(如可能需要或期望其時(shí))被添加、積聚、儲(chǔ)存以及使用。
[0011]基本上靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置包括至少一個(gè)由基本上透明的材料制成的板。板的表面具有圖案(紋路)，所述圖案可以為棱鏡陣列。所述棱鏡可以是基本上直線型的棱鏡。所述圖案可以由涂層涂覆，所述涂層將過(guò)濾所需的陽(yáng)光波長(zhǎng)。附加地或備選地提高表面機(jī)械性能和/或光滑(光潔)度和/或清理性能和/或積塵抵抗力的涂層可以被使用。
[0012]建筑物的屋頂，雖然是基本上靜止的，但也可以具有不同的定向。屋頂?shù)亩ㄏ蛞约盎旧响o止的陽(yáng)光光伏(PV)收集器和靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置之間的角度例如取決于氣候、瑋度和/或建筑結(jié)構(gòu)的約束。
[0013]總之，期望具有基本上靜止的系統(tǒng)，特別是用于屋頂?shù)幕旧响o止的系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)例的陽(yáng)光和能量系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖2是一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)光光伏(PV)收集器和一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)光引導(dǎo)裝置的排布結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0016]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)例的東西方向配置的示意性剖面圖；
[0017]圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)例的適于在高瑋度處安裝的建筑物的示意圖；以及
[0018]圖5圖解了陽(yáng)光引導(dǎo)裝置結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1示意性地圖解了太陽(yáng)能系統(tǒng)100，所述太陽(yáng)能系統(tǒng)100包括至少一個(gè)陽(yáng)光光伏(PV)收集器104和至少一個(gè)選擇性的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置108。陽(yáng)光光伏(PV)收集器104和選擇性的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置108兩者都是可以以預(yù)定角度定位的基本上靜止的裝置，并且陽(yáng)光引導(dǎo)裝置108配置成將以多個(gè)角度照射在其上的陽(yáng)光以不同效率引導(dǎo)至陽(yáng)光光伏(PV)收集器104上以及朝向陽(yáng)光引導(dǎo)裝置下面的空間引導(dǎo)。陽(yáng)光引導(dǎo)裝置108將陽(yáng)光根據(jù)第一角度相關(guān)(依賴)引導(dǎo)效率引導(dǎo)至陽(yáng)光光伏(PV)收集器104上并且將陽(yáng)光根據(jù)第二角度相關(guān)引導(dǎo)效率朝向光引導(dǎo)裝置下面的空間引導(dǎo)。示意性地，光引導(dǎo)裝置108的功能通過(guò)光線122來(lái)圖解，所述光線122表示在其中大部分陽(yáng)光被引導(dǎo)至陽(yáng)光光伏(PV)收集器104以及一部分光被引導(dǎo)至陽(yáng)光引導(dǎo)裝置下面的空間(所述空間由虛線框126表示)的角度范圍內(nèi)根據(jù)第一角度相關(guān)引導(dǎo)效率朝向陽(yáng)光光伏(PV)收集器104引導(dǎo)的光線，以及光線124表不在其中大部分陽(yáng)光被引導(dǎo)至陽(yáng)光引導(dǎo)裝置下面的空間的角度范圍內(nèi)根據(jù)第二角度相關(guān)引導(dǎo)效率引導(dǎo)的光線。光線128表示陽(yáng)光引導(dǎo)裝置108的可選的附加功能，在一些實(shí)例中所述陽(yáng)光引導(dǎo)裝置108配置成將從底側(cè)在底表面上照射于其上的陽(yáng)光接收并根據(jù)一定的入射角相關(guān)引導(dǎo)效率朝向光引導(dǎo)裝置下面的空間往回引導(dǎo)。因此，陽(yáng)光引導(dǎo)裝置配置成從基本上靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置的頂表面和底表面接收并引導(dǎo)陽(yáng)光，所述陽(yáng)光引導(dǎo)裝置具有第一角度相關(guān)引導(dǎo)效率以及第二角度相關(guān)引導(dǎo)效率，所述第一角度相關(guān)引導(dǎo)效率以及第二角度相關(guān)引導(dǎo)效率可以特定于從頂方向或底方向(表面)照射在所述光引導(dǎo)裝置上的陽(yáng)光。在陽(yáng)光可能直接照射在所述陽(yáng)光引導(dǎo)裝置的頂表面或者底表面上的一些情況下，所述配置是有益的。陽(yáng)光引導(dǎo)裝置108下面的空間可以包括從多個(gè)目標(biāo)或者受體中選擇出來(lái)的陽(yáng)光的目標(biāo)或者受體，例如:(?)位于屋頂下面并且將陽(yáng)光或者太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱量的吸收器，(ii)需要光照(照明)的空間，(iii)第二種陽(yáng)光光伏(PV)收集器，或者(iv)其組合。
[0020]典型地，基本上靜止的光伏(PV)收集器104和基本上靜止的陽(yáng)光引導(dǎo)裝置108以大于110°并且甚至大于115°的標(biāo)稱角度118相互面對(duì)。在一些實(shí)例中，角度118可以大于120°或者125°，并且通常，角度118不會(huì)超過(guò)160°。在一些實(shí)例中，角度118不會(huì)超過(guò)155°或者150。。
[0021]在一些實(shí)例中，系統(tǒng)100作為建筑物的屋頂來(lái)定位。如果建筑物已經(jīng)具有屋頂，則系統(tǒng)100可以安裝在所述屋頂?shù)捻斏稀Ｋ鼋ㄖ锟梢允菧厥一蛘叻课?。例如，可能希望的是，在溫室建筑物中包含?yáng)光和能量引導(dǎo)裝置或系統(tǒng)，其支持控制為植物生長(zhǎng)而傳送的光的量以及為太陽(yáng)能采集而傳送的光或能量的量。所述陽(yáng)光和能量引導(dǎo)裝置或系統(tǒng)可以配置成當(dāng)需要時(shí)引導(dǎo)陽(yáng)光以加強(qiáng)植物生長(zhǎng);例如，在早晨、晚上或者較寒冷或較少陽(yáng)光的季節(jié)中引導(dǎo)陽(yáng)光以加強(qiáng)植物生長(zhǎng)。
[0022]圖2示意性地圖解了(具有)一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)光光伏(PV)收集器104和一個(gè)