專利名稱：從太陽輻射產(chǎn)生能量的能量產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從太陽輻射產(chǎn)生能量的能量產(chǎn)生裝置，其用于建筑物。
背景技術(shù)：
集成在住宅建筑物、第三產(chǎn)業(yè)建筑物和工業(yè)建筑物的光伏板已在可再生能源的開發(fā)中被實(shí)施，用于回收一部分太陽能。通過硅晶原子對(duì)光子的捕獲允許產(chǎn)生電位差。電流在電極之間流動(dòng)并且與安裝在并聯(lián)電路上的光伏板中的每個(gè)的端子相連。根據(jù)所使用的技術(shù)，入射太陽能轉(zhuǎn)化為在電網(wǎng)上可注入的電能的能量效率在8% 到15%之間(實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)至多20% )。運(yùn)營的太陽能光伏板的電產(chǎn)生效率以平均10%被建立。光伏板由電池組成，這些電池埋入在樹脂中并且插置在兩玻璃壁體或兩透明的復(fù)合材料壁體之間。需要注意的是，通過光伏板接收的大部分太陽能(90% )要么被反射，要么被轉(zhuǎn)化成熱量，所述熱量通過向外的對(duì)流和輻射而消散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的尤其在于尋求在使用太陽能光伏板時(shí)減小損失的太陽能。根據(jù)本發(fā)明，從太陽輻射產(chǎn)生能量的能量產(chǎn)生裝置，其用于建筑物，其特征在于， 所述能量產(chǎn)生裝置在外側(cè)包括至少一個(gè)由半透明的光伏板組成的第一壁體，和向內(nèi)側(cè)距所述第一壁體一定距離處，包括與所述第一壁體相面對(duì)布置的暗色的不透明的第二壁體，在所述第一壁體和所述第二壁體之間建立一自由空間，能量以電的形式通過光伏板產(chǎn)生，并以熱的形式通過第二壁體產(chǎn)生，所述第二壁體回收穿過所述第一壁體的一部分輻射，并且作為光伏發(fā)電的補(bǔ)充，允許以熱量的形式使用所述部分的能量。存在允許建筑物接受天空光線的半透明的光伏板；在此情形下，其實(shí)施與玻璃墻相類似。優(yōu)選地，在壁體之間的自由空間被設(shè)置成用于允許空氣流在所述第一壁體和所述第二壁體之間流動(dòng)，以使得所述光伏板被冷卻。會(huì)發(fā)現(xiàn)，在較低的溫度條件下，光伏板的效率得到改進(jìn)。對(duì)于熱量的使用，裝置可包括在所述第一壁體和所述第二壁體之間的空氣捕獲部件；所述空氣捕獲部件可包括與一機(jī)械通風(fēng)設(shè)備相連的一管道。裝置還包括將適度的空氣引入進(jìn)所述自由空間中的引入部件。根據(jù)一實(shí)施方式， 適度的空氣的引入部件包括至少一個(gè)設(shè)置在所述第二壁體中的開口。裝置可包括水或任何液體流通的蛇形回路，其插置在第一和第二壁體之間。第二壁體可具有隔熱層。第二壁體可以是部分地半透明的。所述第二壁體可以是穿孔的，以保證在通風(fēng)的空氣層和建筑物內(nèi)部之間的在空氣層上回收熱量的作用。
所述能量產(chǎn)生裝置被布置成產(chǎn)生的熱能被用于加熱爐具的燃燒空氣，所述爐具與發(fā)電相關(guān)聯(lián)。所述能量產(chǎn)生裝置被布置成產(chǎn)生的熱能被用于加熱容置在一容器中的流體。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在接下來的參照附圖的且無任何限定性的優(yōu)選實(shí)施方式的描述中得到展示。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生裝置的剖視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生裝置的第二實(shí)施方式的剖視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生裝置的第三實(shí)施方式的剖視圖。圖4是根據(jù)圖2的本發(fā)明的實(shí)施方式的放大細(xì)部圖，和圖5是根據(jù)圖1的實(shí)施方式的一變型的放大細(xì)部圖。
具體實(shí)施例方式在圖1上可以看到一部分建筑物1。建筑物1可是工業(yè)建筑物或住宅建筑物，其被根據(jù)本發(fā)明的一裝置D覆蓋。裝置D包括一外壁2和離外壁2 —段距離處的一內(nèi)壁3。外壁2通過圍繞建筑物1或在建筑物1上部布置的半透明或透明的光伏板4的并置形成。內(nèi)壁3通過暗色板的并置形成，暗色板例如是深灰色的，尤其是以聚碳酸酯制成的。在外壁2和內(nèi)壁3之間存在一自由空間5。在外壁2中設(shè)置開口 6以允許空氣到達(dá)自由空間5中并在自由空間5中流動(dòng)。作為變型，在空間5中的空氣層可是靜態(tài)的。當(dāng)內(nèi)壁3用作天花板時(shí)，開口 9被設(shè)置在內(nèi)壁3中，并且開口 9使位于建筑物1上方的自由空間5的區(qū)域與建筑物1內(nèi)部相聯(lián)通。一管道7穿過壁體3并且允許借助于布置在管道7的端部的一風(fēng)機(jī)8抽取自由空間5的空氣以將其吹向建筑物1內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的裝置的運(yùn)行如下。到達(dá)建筑物1和裝置D的太陽輻射RS部分地通過光伏板4被轉(zhuǎn)化成電能。需要注意的是，在一溫帶氣候區(qū)域，通過一水平面接收的太陽能可大約為1200千瓦時(shí)/平方米 /年，在南方區(qū)域會(huì)達(dá)到1800千瓦時(shí)/平方米/年。大部分太陽輻射RS穿過外壁2并且在暗色的內(nèi)壁3的位置被吸收和轉(zhuǎn)化成熱量。 通過“溫室效應(yīng)”這一壁體3加熱在自由空間5中存在的空氣。風(fēng)機(jī)8的啟動(dòng)引起新鮮空氣AF自建筑物外通過開口 6進(jìn)入自由空間5中。自由空間5被來自開口 6的空氣掃掠，空氣逐漸地接觸內(nèi)壁3加熱。因而獲得通過透熱壁回收熱量的作用。開口 9允許使得來自建筑物內(nèi)或外的空氣進(jìn)入自由空間5中。在空間5中加熱的空氣通過風(fēng)機(jī)8經(jīng)過管道7被抽向建筑物內(nèi)。這一熱空氣可被使用于固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)燃料的燃燒，或被直接地被使用于建筑物1或工業(yè)設(shè)施的供熱。根據(jù)本發(fā)明的裝置D允許在同一表面上同時(shí)地組合直接的光伏發(fā)電和熱能的產(chǎn)生。在空間5中的空氣流動(dòng)允許冷卻光伏板4和改善其發(fā)電效率。
作為變型，通過圖5的細(xì)部示出，可在兩壁體2和3之間插置安裝蛇形的水回路 10，水或載熱流體將通過空氣的經(jīng)過被加熱，以便將回收的熱量運(yùn)輸至遠(yuǎn)離的使用地點(diǎn)。另一可能性在于在熱量方面隔離與建筑物1內(nèi)部相面對(duì)的內(nèi)壁3。圖2示出廢物燃燒發(fā)電的設(shè)備I的情形。圍繞設(shè)備建筑，與圖1的裝置相似的裝置D被安裝就位。這一方面更為特別地在圖4上示出。在設(shè)備I的屋頂和墻壁上安裝一外壁2和一內(nèi)壁3。外壁2通過透明的光伏板4的并置形成。內(nèi)壁3通過以聚碳酸酯制成的暗色板的并置形成。內(nèi)壁3的天花板部分通過元件3a固定在金屬主梁M上。主梁建立在柱墩25上。在外壁2和內(nèi)壁3之間存在自由空間5。在外壁2中設(shè)置開口 6以允許空氣AF進(jìn)入自由空間5中。當(dāng)內(nèi)壁3用作天花板并且使得位于設(shè)備I建筑的上部的自由空間5的區(qū)域與這些建筑的內(nèi)部相聯(lián)通時(shí)，在內(nèi)壁3中設(shè)置開口 9。管道7和沈允許抽取自由空間5的空氣用于設(shè)備I所需，尤其是用于給廢物燃燒或液態(tài)、固態(tài)或氣態(tài)的化石燃料爐12供給空氣。設(shè)備I如下運(yùn)行?？扇紡U料DC被輸入進(jìn)配備有鍋爐13的爐具12中用于產(chǎn)生蒸汽。產(chǎn)生的蒸汽帶動(dòng)與一交流發(fā)電機(jī)15相連的一渦輪機(jī)14。從渦輪機(jī)14出離的蒸汽繼而被一空氣冷凝器16冷凝，并且冷凝物在使用從渦輪機(jī)14傾析的蒸汽的一預(yù)熱器17中被預(yù)熱。在預(yù)熱器17的出口，冷凝物穿過一脫氣單元18，此外，所述脫氣單元18可通過位于渦輪機(jī)14位置的傾析進(jìn)行供給。在單元18的出口，循環(huán)通過冷凝物向鍋爐13的返回被關(guān)閉。一風(fēng)機(jī)19 (圖2)允許通過管道7和沈傾析在位于爐具12和鍋爐13上方的區(qū)域中的自由空間5的熱空氣，以將其注射進(jìn)爐具12中，以保證空氣的二次加熱。相同地，一風(fēng)機(jī)20允許傾析自由空間5的另一區(qū)域的熱空氣。傾析的空氣在被注射進(jìn)爐具12前在一預(yù)熱器21中被加熱，這保證用于干燥廢物繼而用于燃燒廢物所使用的空氣的初次加熱。在該方面，在表面也配備有半透明的光伏板的太陽能熱水器22(圖2、被布置在設(shè)備I的建筑屋頂上。來自太陽能熱水器22的水在預(yù)熱器21中被使用于從自由空間5傾析的燃燒空氣的加熱。開口 9(圖4)允許位于建筑物的上部分的、可達(dá)到40°C甚至更高的一溫度的、存在在爐具12和鍋爐13附近的層迭的熱空氣HA進(jìn)入自由空間5中，這允許在管道7中的附加送熱。圖2的風(fēng)機(jī)19、爐具12和鍋爐13全部在圖4上通過一長方形BC示意性地示出。太陽能的捕集和轉(zhuǎn)化設(shè)備的運(yùn)行的能量平衡顯著地得到提高。作為通過半透明的光伏板直接產(chǎn)生的電能的補(bǔ)充，可獲得總?cè)肷涮柲艿拇蠹s70%的產(chǎn)熱，并且以大約25% 的熱力學(xué)效率將這一熱量轉(zhuǎn)化成電能。這將是經(jīng)典的光伏板的簡單發(fā)電的3倍。圍繞與熱傳感器相關(guān)聯(lián)的光伏傳感器的這種混合設(shè)計(jì)的變型是可能的。例如，可在設(shè)備I的一定區(qū)域中僅設(shè)置一外壁2和一內(nèi)壁3。特別地，可優(yōu)先日照最大的區(qū)域，對(duì)于北半球而言，這樣的區(qū)域是南向、東南向、西南向、或水平的或傾斜的屋頂構(gòu)架。圖3示出需要被加熱的一容器R的情形，所述容器R例如是一蒸煮器或一液態(tài)流出體槽。容器R包括混凝土或鋼制的一主壁體。與圖1的裝置相似的一裝置D圍繞容器R 被安裝就位。在此情形下，內(nèi)壁3沒有被熱隔離并且允許將在自由空間5中存在的熱量傳遞到在容器R內(nèi)存在的要加熱的材料上。在日照期中，在自由空間5中的熱空氣的流動(dòng)借助于一風(fēng)機(jī)23保證，以便于容器內(nèi)部的加熱和最小化熱損失。在非日照期，尤其是晚上，風(fēng)機(jī)23被停止并且限定在壁體2之間的靜態(tài)空氣層保證有效的熱隔離。本發(fā)明包括許多優(yōu)點(diǎn)并且尤其是允許使用暴露在南向、東南向、西南向(對(duì)于北半球而言)的垂直的、傾斜的或水平的建筑物面，以吸收太陽能并同時(shí)將其轉(zhuǎn)化成光伏電和以熱空氣或熱水形式的可回收的熱量。通過使用常規(guī)的設(shè)施，按熱力學(xué)循環(huán)的熱能轉(zhuǎn)化允許產(chǎn)生電能。在熱力學(xué)循環(huán)中， 位于水和蒸汽回路處的可用熱量被作為廢熱發(fā)電使用，以保證建筑物的供熱或多種工藝的需要。使用太陽能的組合光伏、熱量和熱力的混合裝置的總體能量性能等于單一的光伏產(chǎn)能或熱產(chǎn)能乘以一重要因子。從架構(gòu)來說，建筑物被轉(zhuǎn)變成主動(dòng)能量建筑物，以非常高的能量效率使用太陽能用于產(chǎn)生電力和熱量。本發(fā)明允許使用在以前損失的大量資源，這具有顯著的能量、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的影響。 今天88%的入射太陽輻射沒有被光伏電池利用。一定的應(yīng)用允許獲得有效的能量單元，并保證同時(shí)用于對(duì)運(yùn)行工藝產(chǎn)生電力和熱量，所述運(yùn)行工藝?yán)鐑艋净騍TEP，泥漿干燥，等等。相對(duì)于單一的光伏板，該裝置的追加費(fèi)用并不是過度的，這是因?yàn)榛旌习宓膶?shí)施是可與單一光伏板的實(shí)施相對(duì)照的。根據(jù)本發(fā)明的裝置的應(yīng)用是很多的。根據(jù)本發(fā)明的裝置的安裝在所有住宅建筑物、第三產(chǎn)業(yè)建筑物和工業(yè)建筑物中都是可能的，如有需要與一熱力學(xué)循環(huán)相關(guān)聯(lián)，用于發(fā)電和生產(chǎn)衛(wèi)生或工業(yè)用途的熱水。需要以熱空氣或熱水形式的熱量以及供電的干燥設(shè)備也是所涉及的。特別地，可列舉用于自廢物產(chǎn)生能量的EfW(轉(zhuǎn)廢為能)類型的設(shè)備，STEP凈化站、 施堆肥現(xiàn)場、干燥或燃燒設(shè)備以及吸入式的或具有吸附組的致冷生產(chǎn)的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.從太陽輻射產(chǎn)生能量的能量產(chǎn)生裝置(D)，其用于建筑物(1)，其特征在于，所述能量產(chǎn)生裝置在外側(cè)包括至少一個(gè)由半透明的光伏板(4)組成的第一壁體0)，和向內(nèi)側(cè)距所述第一壁體一定距離處，包括與所述第一壁體( 相面對(duì)布置的暗色的不透明的第二壁體(3)，在所述第一壁體( 和所述第二壁體(3)之間建立一自由空間(5)，能量以電的形式通過光伏板(4)產(chǎn)生，并以熱的形式通過第二壁體C3)產(chǎn)生，所述第二壁體(3)回收穿過所述第一壁體O)的一部分輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述自由空間(5)被設(shè)置成用于允許空氣流在所述第一壁體( 和所述第二壁體C3)之間流動(dòng)，以使得所述光伏板被冷卻，并且所述采集到能量的熱空氣在力學(xué)上被使用于熱的用途或熱力學(xué)的用途。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，對(duì)于一種使用，所述能量產(chǎn)生裝置包括在所述第一壁體( 和所述第二壁體( 之間的空氣捕獲部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述在第一壁體和第二壁體之間的空氣捕獲部件包括一管道(7，26)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述能量產(chǎn)生裝置包括將空氣引入進(jìn)所述自由空間(5)中的引入部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述空氣的引入部件包括設(shè)置在所述第二壁體(3)中的至少一個(gè)開口(9)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述能量產(chǎn)生裝置包括水或任何熱流體流通的蛇形回路(10)，所述蛇形回路插置在所述第一壁體(2)和所述第二壁體( 之間。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述第二壁體 (3)具有隔熱層。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述第二壁體 (3)是部分地半透明的。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述第二壁體 (3)是穿孔的。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述能量產(chǎn)生裝置被布置成產(chǎn)生的熱能被用于加熱爐具(12)的燃燒空氣，所述爐具與發(fā)電相關(guān)聯(lián)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到10任一項(xiàng)所述的能量產(chǎn)生裝置(D)，其特征在于，所述能量產(chǎn)生裝置被布置成產(chǎn)生的熱能被用于加熱容置在一容器(R)中的流體。
全文摘要
從太陽輻射產(chǎn)生能量的能量產(chǎn)生裝置(D)，其用于建筑物(1)，其特征在于，所述能量產(chǎn)生裝置在外側(cè)包括至少一個(gè)由半透明的光伏板(4)組成的第一壁體(2)，和向內(nèi)側(cè)距所述第一壁體一定距離處，包括與所述第一壁體(2)相面對(duì)布置的暗色的不透明的第二壁體(3)，在所述第一壁體(2)和所述第二壁體(3)之間建立一自由空間(5)，能量以電的形式通過光伏板(4)產(chǎn)生和以熱的形式通過第二壁體(3)產(chǎn)生，所述第二壁體(3)回收穿過所述第一壁體(2)的一部分輻射。
文檔編號(hào)F24J2/04GK102171842SQ200980139056
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月2日
發(fā)明者F·迪昂 申請(qǐng)人:蘇伊士環(huán)境集團(tuán)