高溫直接太陽能熱轉(zhuǎn)換的制作方法
【專利摘要】高效并具成本效益地從太陽得到能量的技術(shù)挑戰(zhàn)使用呈蝶形安排或其他平坦安排的、處于流體連接的一個歧管和一個抽真空管道陣列得到解決。多個管道流體導(dǎo)管和歧管流體導(dǎo)管被管接用于同軸流和/或平行流，并且通過套管、不銹鋼管子和/或真空進行熱保護。多個管道設(shè)有一個選擇性低輻射率涂層和/或內(nèi)反射鏡以減少熱損耗。抽真空管道的太陽能吸收表面可為五平方米或更多，其中僅使用了低質(zhì)量的聚集光學(xué)器件、或不使用聚集光學(xué)器件。該管道陣列利用一個兩軸運動平臺來跟蹤太陽。流體操作溫度的范圍是從150攝氏度至300攝氏度，這取決于陽光暴露、工作流體以及補充熱源(若有的話)。流體可使熱量在該歧管與熱力發(fā)動機、廢熱發(fā)電設(shè)施和/或其他模塊之間循環(huán)。
【專利說明】高溫直接太陽能熱轉(zhuǎn)換
通過引用結(jié)合
[0001]本申請通過引用結(jié)合以下每個申請的全部內(nèi)容:2012年7月7日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/669，057,2013年3月I日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/771，621,2013年3月19日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/803，130。在適用法律所允許的范圍內(nèi)，本申請還要求前述通過引用結(jié)合的每個申請的優(yōu)先權(quán)。
進旦冃月^
[0002]例如，利用太陽能的技術(shù)寬泛地分為:(a)將陽光轉(zhuǎn)換成電力的那些技術(shù)；以及(b)將陽光轉(zhuǎn)換成熱量(熱量又可用于發(fā)電、或用于加熱水或加熱起居空間)的那些技術(shù)。光伏系統(tǒng)是通過使用在暴露于陽光時電特性改變的太陽能電池來將陽光轉(zhuǎn)換成電力的技術(shù)的一個實例。太陽能熱收集器是通過吸收陽光并將所得熱量傳遞至水或傳遞至循環(huán)通過該太陽能熱收集器的另一工作流體來將陽光轉(zhuǎn)換成熱量的技術(shù)的一個實例。
概述
[0003]在此所描述的一些實施例涉及高效并具成本效益地從太陽得到能量這種技術(shù)問題。所面對的一些技術(shù)挑戰(zhàn)是如何來提供一種能夠產(chǎn)生高到足以運行高效熱力發(fā)動機的溫度的太陽能熱技術(shù)、以及如何支持高溫太陽能熱系統(tǒng)進行安全并容易地現(xiàn)場組裝。在此還解決了其他技術(shù)挑戰(zhàn)。
[0004]從系統(tǒng)的角度來看，一些實施例包括一個歧管和多個抽真空管道。每個抽真空管道包含一個陽光吸收表面和一個管道流體導(dǎo)管。該管道流體導(dǎo)管具有一個管道流體供應(yīng)管路和一個管道流體返回管路。該歧管包含一個歧管流體供應(yīng)管路和一個歧管流體返回管路，其中該歧管流體供應(yīng)管路連接至多個該管道流體供應(yīng)管路上并且該歧管流體返回管路連接至多個該管道流體返回管路上。取決于實施例，一個歧管和多個抽真空管道的這種基礎(chǔ)系統(tǒng)進一步按照以下方式中的至少一種進行表征:
[0005](系統(tǒng)改進A)在一些實施例中，每個流體導(dǎo)管是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管。另外，該流體返回管是不銹鋼、或具有低于相同大小和構(gòu)型的銅管的熱傳導(dǎo)率的另一種材料。
[0006](系統(tǒng)改進B)在一些實施例中，每個流體導(dǎo)管同樣是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管。另外，該流體返回管是(例如，通過一個套管)與該流體供應(yīng)管的內(nèi)部熱隔絕的。
[0007](系統(tǒng)改進C)在一些實施例中，每個流體導(dǎo)管同樣是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管。在這種改進中，一個供應(yīng)配件位于該歧管流體供應(yīng)管路與該管道流體供應(yīng)管路的一個接合處。一個返回配件位于該歧管流體返回管路與該管道流體返回管路的一個接合處，并且該返回配件包含在一個流體供應(yīng)管路內(nèi)。
[0008](系統(tǒng)改進D)在一些實施例中，歧管流體返回管路和/或相關(guān)聯(lián)的管件的至少一部分包含在一個抽真空的歧管腔室內(nèi)。即，流體返回管路和/或相關(guān)聯(lián)的管件穿過一個真空腔室。
[0009]這些經(jīng)改進的系統(tǒng)各自也順從于在此所描述的另外的改進和變化。例如，在一些實施例中，這些抽真空管道位于該歧管的至少兩側(cè)，即呈一種蝶形安排、一種輻射輻條安排、或包括一個中心歧管或在一個歧管的至少兩側(cè)上的多個抽真空管道的另一種安排。在這些實施例和其他實施例的一些中，這些抽真空管道是呈一種平坦安排(而非呈例如拋物面槽體)。
[0010]在一些實施例中，至少一個抽真空管道的一個背側(cè)的至少一部分已用一種低輻射率涂層進行了處理。在一些實施例中，至少一個抽真空管道包括一個拋物面反射鏡，該拋物面反射鏡將自該流體導(dǎo)管的熱損耗和/或自吸收表面的一個背側(cè)的熱損耗反射回該吸收表面和/或反射回該流體導(dǎo)管。
[0011]在一些實施例中，該陽光吸收表面的一個光反射部分(該表面的通常未直接暴露于陽光的一側(cè))具有一個選擇性涂層，該涂層增加了陽光熱吸收和/或減少熱輻射造成的吸收器熱損耗。在一些實施例中，連接到該歧管上的抽真空管道的陽光吸收表面的直射光接收部分的總面積為至少五平方米。在一些實施例中，該面積為至少十平方米。在一些實施例中，該系統(tǒng)可在無太陽能聚集的情況下達到操作溫度，因為該系統(tǒng)不具有將陽光反射到和/或聚焦到連接至該歧管上的多個抽真空管道的陽光吸收表面的多于10%上的任何反射鏡或透鏡。一些實施例包括一個運動平臺，該運動平臺被配置成使得該歧管和這些抽真空管道一起移動以跟蹤處于垂直于吸收器平面的垂線的45度內(nèi)的太陽。
[0012]關(guān)于操作溫度，在一些實施例中，該系統(tǒng)包括一種工作流體，該工作流體在這些抽真空管道和該歧管內(nèi)循環(huán)并且具有至少150攝氏度的操作溫度，即使該系統(tǒng)不具有將陽光重定向到這些抽真空管道的陽光吸收表面的多于10%上的任何光學(xué)器件。在一些變化中，取決于實施例，操作溫度分別為至少200攝氏度、至少250攝氏度、或至少300攝氏度。一些實施例包括在歧管和流體導(dǎo)管內(nèi)的一種流體，并且該歧管流體返回管路具有至少150攝氏度的晴天30分鐘陽光暴露停滯流體溫度。在一些實施例中，無防凍劑的水是在歧管和流體導(dǎo)管內(nèi)的工作流體。在一些實施例中，該工作流體在16小時時間段內(nèi)在O攝氏度的環(huán)境溫度下并且在無陽光到達吸收器的情況下(例如，在足夠長且足夠冷的夜間)不凍。在一些實施例中，一種加溫流體與該工作流體熱連接地進行周期性循環(huán)，但是該熱連接對總體系統(tǒng)熱效率的影響可忽略不計。
[0013]關(guān)于具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管的直流同軸流式流體導(dǎo)管，在一些實施例中，該流體返回管是由具有低于相同大小和構(gòu)型的銅管的熱傳導(dǎo)率的一種材料制成。在一些實施例中，該流體返回管是通過一個套管與該流體供應(yīng)管的內(nèi)部熱隔絕的。在一些實施例中，一個供應(yīng)配件位于該歧管流體供應(yīng)管路與該管道流體供應(yīng)管路的一個接合處，一個返回配件位于該歧管流體返回管路與該管道流體返回管路的一個接合處，并且該返回配件包含在一個流體供應(yīng)管路內(nèi)。
[0014]一些實施例包括與以下項中的至少一個組合并且熱連接的一個歧管和多個抽真空管道:蒸汽發(fā)動機、斯特林發(fā)動機、郎肯循環(huán)發(fā)動機、埃里克森循環(huán)發(fā)動機、熱交換器、熱能儲存系統(tǒng)、吸收式冷凍器系統(tǒng)、要求至少150攝氏度的熱量注入以正常操作的系統(tǒng)。
[0015]從方法的角度來看，一些實施例是通過以下方式將陽光轉(zhuǎn)變成所含熱量:在一個抽真空管道陣列內(nèi)的多個吸收器表面上接收陽光；并且允許一種流體從一個歧管內(nèi)的一個供應(yīng)管路向每個抽真空管道內(nèi)的多個對應(yīng)供應(yīng)管路、再向這些抽真空管道內(nèi)的多個對應(yīng)返回管路、接著向該歧管內(nèi)的一個流體返回管路進行循環(huán)，由此將熱量從這些吸收器表面?zhèn)鬟f至該流體。接收陽光并循環(huán)流體的這種基礎(chǔ)方法進一步以持續(xù)為至少四個小時的至少一個時間段的以下方式中一種進行表征(這取決于實施例):
[0016](方法改進A)在一個抽真空的歧管腔室內(nèi)，將循環(huán)到歧管中的流體與這些抽真空管道隔離；
[0017](方法改進B)在一個抽真空的歧管腔室內(nèi)，將在該歧管內(nèi)循環(huán)的基本上所有的(按體積計超過90% )流體隔離；
[0018](方法改進C)僅接收未聚集的陽光；
[0019](方法改進D)接收為至少90%直射陽光的陽光；
[0020](方法改進E)在這些抽真空管道內(nèi)的至少五平方米的吸收器表面上接收陽光；
[0021](方法改進F)在這些抽真空管道內(nèi)的至少十平方米的吸收器表面上接收陽光；
[0022](方法改進G)在不要求太陽能聚集的情況下，在該歧管內(nèi)的該流體返回管路內(nèi)將該流體加熱至至少150攝氏度；
[0023](方法改進H)在不要求太陽能聚集的情況下，在該歧管內(nèi)的該流體返回管路內(nèi)將該流體加熱至至少200攝氏度；
[0024](方法改進I)在不要求太陽能聚集的情況下，在該歧管內(nèi)的該流體返回管路內(nèi)將該流體加熱至至少250攝氏度；
[0025](方法改進J)在不要求太陽能聚集的情況下，在該歧管內(nèi)的該流體返回管路內(nèi)將該流體加熱至至少300攝氏度；和/或
[0026](方法改進K)除了吸收器前表面上所接收的直射陽光之外，接收通過成像光學(xué)器件(例如，非天花板(anidolic)光學(xué)器件)重定向(即，反射和/或聚集)到吸收器表面的前面和/或背面的陽光。
[0027]這些經(jīng)改進的方法各自也順從于在此所描述的另外的改進和變化。例如，一些實施例使改進中的一個或多個維持至少六個小時而非僅僅四個小時。一些實施例組合特定多個改進，例如，D、E和H或者D、F和I。
[0028]—些實施例使該流體與以下項中的至少一個熱連接:蒸汽發(fā)動機、斯特林發(fā)動機、郎肯循環(huán)發(fā)動機、埃里克森循環(huán)發(fā)動機、熱交換器、熱能儲存系統(tǒng)、吸收式冷凍器系統(tǒng)、要求至少200攝氏度的熱量注入以進行正常操作的系統(tǒng)。
[0029]一些實施例包括使這些抽真空管道和該歧管在無陽光到達這些抽真空管道的情況下在16小時時間段內(nèi)暴露于O攝氏度的環(huán)境溫度,其中該暴露未使工作流體結(jié)凍。
[0030]所給出的這些實例僅是說明性的。本概述不旨在標(biāo)識出要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制要求保護的主題的范圍。相反，本概述被提供用來介紹(以簡化的形式)一些技術(shù)概念，這些技術(shù)概念將在以下詳細描述中得到進一步描述。新穎性由權(quán)利要求書限定，并且程度為如果本概述與權(quán)利要求書有沖突，則權(quán)利要求書應(yīng)占主導(dǎo)。
附圖
[0031]將通過明確地和隱含地參考附圖來給出一個描述。這些附圖僅僅示出各實施例所選擇的方面，并且因此并未完全確定覆蓋面或范圍。
[0032]圖1為示出具有閉合著的一個蝶形歧管的一個實施例的前(面朝太陽的)視圖，其中多個抽真空管道安裝在該歧管中；
[0033]圖2為圖1所示出的實施例的后視圖；
[0034]圖3為具有多個抽真空管道、一個歧管以及一個運動平臺的一個實施例的俯視圖；
[0035]圖4為圖3所示出的實施例的側(cè)視圖；
[0036]圖5為具有一個單陣列式(非蝶形的)歧管的一個替代性實施例的前(面朝太陽的)視圖；
[0037]圖6為示出適合在一些實施例中使用的一個平行流式抽真空管道的側(cè)視圖；
[0038]圖7為示出一個平行流式抽真空管道的截面視圖；
[0039]圖8為示出一個平行流式抽真空管道的截面視圖，其中一個涂層被施加至該管以將熱輻射損耗反射回一個或多個吸收器板；
[0040]圖9為示出一個平行流式抽真空管道的截面視圖，其中多個大致拋物面反射鏡位于該管中以將熱輻射損耗反射回一個或多個吸收器板；
[0041]圖10為示出一個平行流式抽真空管道的一部分和一個歧管區(qū)段的局部截面視圖，為了清楚示出，歧管的一部分已被切除；
[0042]圖11為示出一個同軸流式抽真空管道的截面視圖；
[0043]圖12為示出一個同軸流式抽真空管道的截面視圖，其中一個涂層被施加至該管道以將熱輻射損耗反射回一個或多個吸收器板；
[0044]圖13為示出一個同軸流式抽真空管道的一部分和一個歧管區(qū)段的局部截面視圖，為了清楚示出，歧管的一部分已被切除；
[0045]圖14為示出就一些實施例而言適合用作一個部件并且就一些其他實施例而言適于根據(jù)在此的教導(dǎo)內(nèi)容而修改的一個歧管的前視圖，為了清楚示出，一個歧管殼箱的一部分已被切除；
[0046]圖15為根據(jù)在此的教導(dǎo)內(nèi)容的一個同軸返回-供應(yīng)管路配件和一個歧管區(qū)段的透視圖；
[0047]圖16為在一個歧管中用作一個歧管流體導(dǎo)管的一部分的一個帶套管的管的視圖；
[0048]圖17為在一個管道中用作一個管道流體導(dǎo)管的一部分的一個帶套管的抽真空管道的視圖；
[0049]圖18為示出具有一種配備有多個抽真空管道的一個歧管且還具有一個熱力發(fā)動機的系統(tǒng)的方框圖；并且
[0050]圖19為示出一些方法實施例的多個步驟的流程圖。
描述
[0051]概述
[0052]雖然太陽能是豐富并有力的，但是高效并具成本效益地從太陽得到能量是一具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。當(dāng)前可用的太陽能發(fā)電產(chǎn)品一般限于少量百萬瓦特級的發(fā)電廠以及進口光伏(PV)系統(tǒng)。常規(guī)較小型的聚集式太陽能發(fā)電(CSP)系統(tǒng)正在進入市場，但它們的光學(xué)系統(tǒng)是復(fù)雜的。這些系統(tǒng)還在生產(chǎn)、安裝以及維護方面是昂貴的，且它們的光學(xué)器件總引起一些效率損耗?，F(xiàn)成的PV系統(tǒng)是昂貴的，但卻實現(xiàn)不到20%的效率。
[0053]將有幫助的是具有一種太陽能熱技術(shù)，這種技術(shù)能夠產(chǎn)生高到足以在不通過多個反射鏡或透鏡進行太陽能聚集的情況下運行一臺高效熱力發(fā)動機的溫度。在此所描述的一些實施例提供了這種太陽能熱技術(shù)的各方面。在此所描述的一些實施例提供了一種高溫太陽能熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)與熱力發(fā)動機結(jié)合提供了一種局部制造解決方案，其有可能通過規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)濟來達到或超過當(dāng)前PV技術(shù)每瓦特的成本。這些實施例中的多數(shù)不如常規(guī)CSP復(fù)雜，并適于上到大規(guī)模發(fā)電廠下到住宅應(yīng)用的安裝。相關(guān)和對應(yīng)的方法也在此進行了描述。
[0054]術(shù)語
[0055]在本披露中闡明多個術(shù)語的含義，因此應(yīng)在仔細留意這些闡明內(nèi)容的情況下對權(quán)利要求書進行閱讀。雖然給出多個特定實例，但相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其他實例也可落入所使用的這些術(shù)語的含義內(nèi)，并且落入一條或多條權(quán)利要求的范圍內(nèi)。術(shù)語在此不一定具有與它們在一般用法中、在特定行業(yè)的用法中或在特定一本詞典或一套詞典中相同的意義。參考數(shù)字可與不同詞組一起使用，以幫助示出術(shù)語范圍。從給定一段文本中省略一個參考數(shù)字并不一定意味著該文本未討論附圖的內(nèi)容。本發(fā)明人持有并行使其對自己所用術(shù)語進行編纂的權(quán)利。在此可在申請文件中的詳細說明和/或其他地方明確或含蓄地定義多個術(shù)語。
[0056]如在此所使用，“包括(include) ”允許另外的要素(即，包括(include)意指包括(comprise))，除非另外表明。“由……組成”意指“基本上由……組成”、或“完全地由……組成”。就考慮到一條相關(guān)權(quán)利要求而言，當(dāng)可以自由更改、移除和/或添加X的非Y部分(若有的話)而不更改要求保護的各實施例的功能性時，X基本上由Y組成。
[0057]在整個這篇文獻中，任選復(fù)數(shù)形式“(多個)”的使用意指存在一個或多個所指示的特征。例如，“管道(多個)”意指“一個或多個管道”、或等同地意指“至少一個管道”。
[0058]在整個這篇文獻中，除非另外明確表明，否則對方法中一個步驟的任何引用都假定該步驟可由相關(guān)方直接執(zhí)行和/或由相關(guān)方通過多個中間機構(gòu)和/或中間實體間接執(zhí)行，并仍在該步驟的范圍內(nèi)。即，并不要求由相關(guān)方直接執(zhí)行步驟，除非明確表明要求直接執(zhí)行。
[0059]標(biāo)題僅是為了方便。本文獻的標(biāo)題不旨在將特征嚴(yán)格地分類成例如實施例特征類和非實施例特征類，或是排除并未在一個特定標(biāo)題下出現(xiàn)的定義或?qū)嵗?br> [0060]系統(tǒng)
[0061]在此所給出的這些實例僅是說明性的。參考多個示例性實施(諸如附圖中示出的那些)，并且在此將會使用特定語言描述它們。但相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員和擁有本披露的人員通常將做出的對在此所示出的特征的更改和進一步修改以及對在此所示出的原理的額外應(yīng)用都被認為是在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
[0062]如圖1所示，一些實施例包括了一個系統(tǒng)100，該系統(tǒng)具有一個歧管102和多個抽真空管道104。圖1是示出具有一個蝶形歧管102的一個系統(tǒng)100的前(面朝太陽的)視圖，其中多個抽真空管道104被安裝在位于歧管的相反側(cè)上的兩個陣列106之中。參考數(shù)字100是指一系列實施例，它們可以各種方式有所不同，諸如運動平臺的包括或省略、抽真空管道內(nèi)部使用的特定流體導(dǎo)管構(gòu)型以及在此所討論的其他變化。
[0063]圖2為圖1所示出的實施例的后視圖。這些抽真空管道安排在一個支架108中，并由其物理地支撐。在示出的實施例中，將支架108和歧管102緊固到一個運動平臺110上，這個運動平臺被機動化并配置成將歧管102和這些抽真空管道104 —起移動到以跟蹤太陽。如圖7所示，多個抽真空管道包含吸收太陽能的一個吸收器板表面702。該吸收器表面是大致平坦的；在附圖中，物理吸收器板表面702與一個幾何形狀吸收器平面704重合。在一些實施例中，運動平臺110是跟蹤在垂直于吸收器平面的一條垂線706的45度內(nèi)的太陽的一個兩軸運動平臺110。吸收器平面704和垂直于該平面704的垂線706是無形的幾何形狀構(gòu)造，用于幫助描述在此所討論的有形物理構(gòu)造，諸如吸收器表面702和運動平臺110。
[0064]圖3為具有多個抽真空管道104、一個歧管102以及一個運動平臺110的一個實施例的俯視圖，該運動平臺包括一種具有多個齒輪和一個電機的安排302。圖4為圖3所示出的實施例的側(cè)視圖，進一步示出了運動平臺110中的安排302的多個齒輪402和一個電機404?？梢允褂萌魏螒T用的安排302，諸如每天至少四個小時移動支架108以跟蹤在垂直于吸收器平面的垂線706的45度內(nèi)的太陽的一個兩軸安排。
[0065]圖5示出一種具有一個單陣列式(因此，非蝶形的)歧管102的替代性系統(tǒng)500。在該系列的單陣列式系統(tǒng)500內(nèi)，關(guān)于運動平臺存在、流體導(dǎo)管構(gòu)型等，有所變化是可能的。在另一些實施例中，抽真空管道104是呈一種輻射輻條安排(未示出)、或呈包括一個中心歧管或包括在一個歧管的至少兩側(cè)上的多個抽真空管道的一些其他安排而定位的。
[0066]圖6為示出一個平行流式抽真空管道104的側(cè)視圖。一些實施例僅使用平行流式抽真空管道104，一些實施例僅使用同軸流式抽真空管道104(例如在圖11和圖12中示出的)，而一些實施例則使用兩種流配置的混合形式。在一個實施例中，一個蝶形歧管102的一側(cè)管接用于多個同軸流式抽真空管道，而該蝶形歧管102的另一側(cè)管接用于多個平行流式抽真空管道。在另一個實施例中，多個平行流式管道104和多個同軸流式管道104在一個陣列106中交替。
[0067]如圖6所不,一個抽真空管道104包括一個玻璃管壁602,該玻璃管壁包含管件和一個吸收器板604。在一些實施例中，管件被配置有一個U形彎頭606供平行流通過與一個平行流體返回管610間隔開的一個流體供應(yīng)管608，如例如圖6至圖9所示。一些其他實施例使用了同軸流式管件(例如圖11和圖12所示)，其中供應(yīng)管在返回管內(nèi)，或反之亦然。一個選擇性涂層612被涂覆至或以其他方式粘結(jié)至吸收器板604的一側(cè)或兩側(cè)上。
[0068]一些實施例使用了多個可商購的抽真空管道104，諸如一個可商購的歐晟真空太陽能系統(tǒng)股份有限公司(EuroSun Vacuum-Solar-Systems GmbH)(德國馬爾堡市(Marburg, Germany))DF120收集器(其為一種高真空收集器,其中直流從其中流過)中使用的管道104。歐晟是歐晟真空太陽能系統(tǒng)股份有限公司的商標(biāo)。圖6和圖7示出這些可商購的抽真空管道的一些設(shè)計改變。所更改的設(shè)計使用如在此所描述的具有不同管子的相同玻璃缸體602，其與一個常規(guī)管道104的管子差異和其他差異根據(jù)所使用的實施例而呈現(xiàn)變化。為了方便，參考數(shù)字104在此大體是指多個抽真空管道，無論這些抽真空管道是可商購的和/或在設(shè)計方面相比可商購的管道有所改變。
[0069]圖7為示出接收陽光720的一個平行流式抽真空管道104的截面視圖。圖8為示出一個平行流式抽真空管道的截面視圖，其中一個反射涂層802被施加至管壁602以將熱輻射損耗反射回一個或多個吸收器板604。圖9為示出一個平行流式抽真空管道104的截面視圖，其中多個大致拋物面反射鏡902位于該管中以將熱輻射損耗反射回一個或多個吸收器板604。
[0070]更一般地，在一些實施例中，每個抽真空管道104包含一個陽光720吸收表面702和一個管道流體導(dǎo)管904。管道流體導(dǎo)管904具有一個管道流體供應(yīng)管路608和一個管道流體返回管路610。如例如圖10所示,一個歧管102包含一個歧管流體供應(yīng)管路1008和一個歧管流體返回管路1010。歧管流體供應(yīng)管路1008為流體流動而連接到管道104流體供應(yīng)管路608,并且歧管流體返回管路1010為流體流動而連接到管道104流體返回管路610。在一些實施例中，電加熱帶和/或另一外部熱源1012被定位來加熱一些或全部的可接取的流體導(dǎo)管，作為防止供應(yīng)線路1018和內(nèi)部部件1008、608在嚴(yán)寒天氣中結(jié)凍的一個預(yù)防措施。
[0071]圖11為示出一個同軸流式抽真空管道104的截面視圖。在這種同軸構(gòu)型中，流體導(dǎo)管904是這樣的一個直流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管608內(nèi)的一個流體返回管610。圖12為示出一個同軸流流式抽真空管道104的截面視圖，其中一個反射涂層802被施加至該管道以將熱輻射損耗反射回一個或多個吸收器板604。
[0072]圖13示出一個同軸流式抽真空管道104和一個歧管102區(qū)段，其中歧管區(qū)段的一部分被切除以示出位于歧管102內(nèi)的同軸管件1008、1010。示出的實施例包括圍繞歧管的管件的一個殼1302(諸如氣密不銹鋼室)、或允許管件1008、1010的內(nèi)部部分在真空中封閉以最小化熱損耗的另一個殼。如本文所使用，“真空”意指0.5atm或更少的壓力，S卩，一個標(biāo)準(zhǔn)大氣的一半或更少。在一些實施例中，殼1302的不銹鋼室部分被進一步容納在一個鋁箱1304中，該鋁箱利用一個基于氣凝膠的隔熱件1306隔熱，以便進一步減少熱損耗。
[0073]圖14進一步示出了具有連接到多個抽真空管道102的同軸管件1008、1010的一個歧管102。箱1304的一部分已被移除以幫助示出多個抽真空管道104與歧管管件1008、1010之間的連接。在一些實施例中，殼的使用使得管子1008、1010的至多一個短的區(qū)段暴露出來，即，從抽真空管道向抽真空歧管延伸的管未受真空保護。圖13和圖14示出了其他的實施例，其中多個抽真空管道102末端裝配到殼箱1302中的多個插座1308中，使得管子1008、1010都不完全暴露出來。
[0074]正如在此其他參考數(shù)字那樣，參考數(shù)字102是指一系列項，而非僅僅是指一個單獨實例。因此，相同參考數(shù)字102用于指示圖10的具有平行流式管件的歧管102，同樣用于指示圖13的具有同軸流式管件的歧管102。
[0075]圖15為一個同軸返回-供應(yīng)配件1502 (有時稱為一個“配件中的配件(fitting-1n-a-fitting) ”)的透視圖。在此實施例中，為服務(wù)于抽真空管道中的管件的同軸安排(例如圖11和圖12所示)，該歧管的管件包括位于返回管路1010每側(cè)上的一個供應(yīng)管路1008。因此，在此實施例中，歧管102每側(cè)上的太陽能管104的陣列106將由一個對應(yīng)的專用供應(yīng)線路1008服務(wù)。流體將從歧管供應(yīng)管路1008通過配件供應(yīng)管路1508流入管道供應(yīng)管路608之中。同樣，流體將從管道返回管路610通過配件返回管路1510流入歧管返回管路1010之中。在一些實施例中，這些配件1502連同歧管供應(yīng)管路1008和歧管返回管路1010被視為歧管流體導(dǎo)管1002的一部分。在其他實施例中，歧管流體導(dǎo)管1002包括歧管供應(yīng)管路1008和歧管返回管路1010、但不包括這些配件1502。
[0076]圖16示出一個帶套管1614的管1610的一部分，這一部分在一個歧管102中用作一個歧管流體導(dǎo)管1002的一部分,諸如一個歧管返回管路1010的一部分。套管1614的一部分在此圖示中已移除以便示出套管1614內(nèi)的管1610，但在許多實施例中，管1610的大部分(如果不是全部的話)都將由該套管1614覆蓋，至少覆蓋達到管道流體導(dǎo)管。在示出的實施例中，套管1614延伸超過一個配件1616。帶套管1614的管1610可以用于同軸流式管件構(gòu)型和/或直流式管件構(gòu)型；配件1616可以是一個同軸返回-供應(yīng)配件1502或一個平行流式配件。圖17類似地示出了一個帶套管1614的管1610的一部分，這一部分用于在一個管道流體導(dǎo)管904中作為一個抽真空管道返回管路610的一部分。
[0077]就所有圖而言，不同的實施例可以按不同方式進行表征。在一些實施例中，每個流體導(dǎo)管904、1002是這樣的一個直流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管。在一些實施例中，一個管道流體返回管610和/或歧管流體返回管1010是不銹鋼、或具有低于相同大小和構(gòu)型的銅管的熱傳導(dǎo)率的另一種材料。
[0078]在一些實施例中，每個流體導(dǎo)管904、1002是這樣的一個直流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管608、1008內(nèi)的一個流體返回管610、1010。在一些實施例中，該流體返回管是(例如，通過一個套管1614)與該流體供應(yīng)管的內(nèi)部熱隔絕的。
[0079]在一些實施例中，每個流體導(dǎo)管904、1002是這樣的一個直流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管，并且一個供應(yīng)配件1508位于歧管流體供應(yīng)管路1008與管道流體供應(yīng)管路608的一個接合處。一個返回配件1510位于歧管流體返回管路1010與管道流體返回管路610的一個接合處。返回配件1510包含在一個流體供應(yīng)管路內(nèi)，如例如圖13所示。
[0080]在一些實施例中，歧管流體返回管路和/或相關(guān)聯(lián)的管件的至少一部分包含在一個抽真空的歧管腔室，諸如由歧管箱1304或由一個歧管殼1302的最外側(cè)壁所形成的一個腔室內(nèi)。
[0081]應(yīng)當(dāng)了解，不同的抽真空管道104實施例可與適當(dāng)管接的歧管102實施例一起使用，并且一種給定設(shè)備可以包括在此所描述的新穎抽真空管道特征、在此所描述的新穎歧管特征、或這兩種新穎特征。一種給定設(shè)備還可包括在此所描述的其他新穎特征，諸如多種新穎操作方法，而不一定包括特定歧管102或抽真空管道104特征。
[0082]具體來說，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，一個“同軸流式”抽真空管道104是具有同軸流體供應(yīng)管和返回管的抽真空管道，如例如圖11和圖12所示；而一個“平行流式”抽真空管道104是具有一個大致U形的管的抽真空管道，這個大致U形的管在一個位置處進入管道作為流體供應(yīng)管路并且在一個分開的非同軸位置處離開管道，在該分開的非同軸位置處該管用作流體返回管路，如例如圖6至圖9所示。術(shù)語“平行”并不限于一種嚴(yán)格的常規(guī)幾何形狀解釋，而相反是用作用于將同軸流與其中一個管不在另一管內(nèi)的一種替代性安排區(qū)分的一個方便術(shù)語。實際上，平行流甚至不需要包括直管。另外，“同軸”并不限于其中縱向軸線相重合的一種嚴(yán)格的常規(guī)幾何形狀解釋，而僅指示一個管在另一管內(nèi)部。雖然抽真空管道104內(nèi)的管子針對同軸流和平行流通常是呈直的區(qū)段，但是管道內(nèi)的流體也可遵循其他形狀，諸如線圈、蛇形彎路以及其他路徑。同軸流式管道和平行流式管道是“直流式”管道的兩個實例，如該術(shù)語在此所使用的那樣。
[0083]一些實施例包括同軸流式抽真空管道104，其與管接用于同軸流式抽真空管道的一個歧管102流體連接，如例如圖13所示。一些其他實施例包括平行流式抽真空管道104，其與管接用于平行流式抽真空管道的一個歧管102流體連接，如例如圖10所示。
[0084]平行流式歧管因具有更少的接頭和更少的材料而比同軸流式歧管更為簡單。在一個平行流式設(shè)備中，抽真空管道104包括一個獨立且分開的冷流體供應(yīng)管路608和一個返回?zé)崃黧w返回線路610，并且不同于同軸流式方法，小型內(nèi)部較熱流體返回管610并不穿過該歧管的冷流體供應(yīng)管路1008。由于直接接觸并且因此從熱返回管路向冷供應(yīng)管路的熱逸出不再是個顯著問題，因此兩個導(dǎo)管(供應(yīng)管路和返回管路)可以由銅制成，并且不采用一些同軸流實施例中使用的編織套管1614。吸收器板702與抽真空管道104內(nèi)的流體導(dǎo)管904之間的接觸表面區(qū)域通過使用平行流而可增加一倍以上，這改進了兩個部件702、904之間的熱傳遞。圖13示出管接用于同軸流式構(gòu)型的一個歧管和抽真空管道組件中的流體流，并且圖10示出管接用于平行流式構(gòu)型的一個歧管和抽真空管道組件中的流體流。
[0085]雖然一些實例在此描述一種特定流，但是一個給定實施例可以包括具有相對應(yīng)的歧管管件的直流式和/或其他管道(例如，同軸流式管道、平行流式管道)。一些實施例包括與在此所描述的其他特征組合的多個熱管管道。在一些實施例中使用單壁抽真空管道104，在一些實施例中使用雙壁抽真空管道104，并且一些實施例包括單壁管道104和雙壁管道104的混合形式。
[0086]在一些實施例中，諸如圖1至圖3所示的那些，抽真空管道104位于歧管102的至少兩側(cè)上。例如，管道104可以被配置呈一種蝶形安排(如圖1)、一種輻射輻條安排(未示出)、或包括一個中心歧管102或至少包括在一個歧管102的兩側(cè)上的多個抽真空管道104的一些其他安排。
[0087]在一些實施例中，多個光伏面板112可定位在中心歧管區(qū)域上方，如例如圖1所示。面板112電力輸出用于幫助向主要部件和輔助部件供電，這些部件例如，跟蹤太陽移動的電機404、防止在極冷天氣下結(jié)凍的加熱帶1012、和/或在運動平臺110中的帶有警報和面板重新定位功能以防止系統(tǒng)100因部件故障而過熱至損壞點的安全特征諸如恒溫器。
[0088]在一些實施例中，如圖6所示，陽光吸收表面702的一個光發(fā)射部分具有一個選擇性涂層612，該涂層增加了陽光熱吸收和/或減少熱輻射造成的吸收器熱損耗。在一些實施例中，陽光吸收表面的光發(fā)射部分是表面702的通常未直接暴露于陽光的一側(cè),例如,背對太陽安裝的一個背側(cè)。
[0089]在一些實施例中，一個或多個抽真空管道的背側(cè)(背對陽光720安裝)部分的部分或全部已用一個涂層802進行處理，以將熱輻射損耗反射回吸收器板604或其他吸收器表面。一個這樣的實施例在圖8中以一個平行流式管道104示出；如圖12所示，同軸流式管道104也可利用這種背側(cè)反射涂層802進行處理。涂層802可以包括一種常規(guī)低E (低輻射率)涂層或等效涂層，諸如窗戶上使用的低E涂層。在一些實施例中，一個低E涂層802沉積在管道104的在管道背部區(qū)域中與吸收器板604的位置相對應(yīng)的內(nèi)側(cè)。涂層802可以是連續(xù)的或間斷的。一些慣用的抽真空管道已在管道內(nèi)側(cè)的幾個位置處具有像這樣的一個涂層，但該涂層在那里是用來在其整個使用壽命期間犧牲性地吸收試圖泄漏到該管道中的任何氧氣，而非將熱輻射損耗反射回吸收器。因此，一些實施例使用了這個涂層802、或類似涂層用于抽真空管道104的全長(而非間斷地使用)，并且基于反射能力而非氧氣吸收能力來對涂層802進行選擇。
[0090]作為像圖8和圖12中那樣的涂層實施例的一個替代形式，一些實施例包括一個拋物面的或其他彎曲的反射鏡表面902，如例如圖9所示。反射鏡902將熱輻射損耗反射回吸收器板604或其他吸收器表面。一個這樣的實施例在圖9中以一個平行流式管道104示出，但是同軸流式管道104也可以利用一種類似的單反射鏡902進行配置。在收集器后面的完全覆蓋將是最有效的，但一些實施例僅僅提供部分覆蓋。反射鏡902不一定是拋物線面的。將反射熱輻射損耗并將該熱輻射損耗的至少一部分重定向到和/或聚焦在管道流體導(dǎo)管904上的任何一個或多個物體、材料、涂層和/或裝置都可以(單獨地或共同地)用作反射鏡902。更一般地，將減少從吸收表面的背側(cè)的紅外輻射損耗的任何方法都可以在高溫下提聞系統(tǒng)效率。
[0091]為進一步突出在無用于太陽能聚集的光學(xué)器件的情況下進行有效操作的實施例的能力，應(yīng)當(dāng)注意，在許多實施例中，抽真空管道104是呈平坦安排，而非呈例如拋物面槽體或常用于太陽能聚集的其他不平坦的安排。這種平坦安排例如在圖3和圖4中示出。
[0092]在一些實施例中，連接到該歧管102上的抽真空管道104的陽光吸收表面的直射光接收部分的總面積為至少五平方米。在一些實施例中，該直射光接收面積為至少十平方米。一般來說，未使用跟蹤的實施例傾向于具有一個較大的陽光720吸收表面面積。
[0093]由于在此所描述的較大接收面積以及其他特征，一些實施例能夠在無太陽能聚集的情況下達到一個操作溫度。它們不具有將陽光720反射到和/或聚焦到連接至歧管102上的多個抽真空管道104的陽光吸收表面702的多于10% (例如或5%、15%或20%，這取決于實施例)上的任何反射鏡或透鏡。
[0094]一些實施例包括在這些抽真空管道104和該歧管102內(nèi)循環(huán)的一種工作流體1702。在一個實施例中，工作流體1702具有至少150攝氏度的溫度，并且例如在其他對應(yīng)的實施例中，具有至少200、250、275或300攝氏度的溫度。這些實施例中的一些不具有將陽光720重定向到這些抽真空管道104的陽光吸收表面702的多于10% (例如)上的任何光學(xué)器件。一些實施例重定向陽光720，將照射這些抽真空管道104的陽光吸收表面702的總光量相比利用非重定向陽光進行照射的總光量增加了多于10%。
[0095]在一些實施例中，每個流體導(dǎo)管904、1002是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管608、1008內(nèi)的一個流體返回管610、1010。另外，流體返回管是由具有低于相同大小和構(gòu)型的銅管的熱傳導(dǎo)率的一種材料(諸如不銹鋼)制成。在一些實施例中，該流體返回管是通過一個套管1614與該流體供應(yīng)管的內(nèi)部熱隔絕的。例如，在一些實施例中，使用具有一個丙烯酸飽和的涂層的一個編織纖維玻璃套管1614。在一些實施例中，使用一個“配件中的配件” 1502。即，一個供應(yīng)配件位于該歧管流體供應(yīng)管路與該管道流體供應(yīng)管路的一個接合處，一個返回配件位于該歧管流體返回管路與該管道流體返回管路的一個接合處，并且該返回配件包含在一個流體供應(yīng)管路內(nèi)。
[0096]在一些實施例中，該歧管流體返回管路1010的至少一部分包含在一個抽真空的歧管腔室1021內(nèi)。歧管102是真空密封的。一些歧管實施例包括位于一個鋁箱1304內(nèi)的一個氣密不銹鋼室1021，該鋁箱還包含諸如氣凝膠的隔熱件?！皻饽z”是得自凝膠的一種合成多孔材料，其中凝膠中的液體組分已被氣體替代。在一些實施例中，箱1304由不銹鋼而非鋁制成。對于箱1304和/或腔室1021的壁也可以使用其他材料，例如其他金屬、塑料和/或碳纖維增強的聚合物材料。
[0097]一些實施例包括在歧管和流體導(dǎo)管內(nèi)的一種流體1702。在一些實施例中，歧管流體返回管路1010具有至少150攝氏度的晴天30分鐘陽光暴露停滯流體1702溫度。在一些實施例中，暴露持續(xù)60分鐘或90分鐘，并且停滯流體1702溫度例如對于任一暴露而言是175或200或225度，這取決于實施例。
[0098]如圖18所示，一些實施例包括與以下熱管理模塊1802中的至少一個組合并熱連接的歧管和抽真空管道流體管件:蒸汽發(fā)動機、斯特林發(fā)動機、郎肯循環(huán)發(fā)動機、埃里克森循環(huán)發(fā)動機、熱交換器、熱能儲存系統(tǒng)、吸收式冷凍器系統(tǒng)、要求至少150/200/250/300攝氏度的熱量注入以正常操作的系統(tǒng)(所要求的注入取決于實施例)。在一些實施例中，添加一個第二或補充的熱源1012(例如，通過燃燒燃料得到)以將組合系統(tǒng)的流體溫度增加至更高范圍，并且因此允許一個熱力發(fā)動機或其他加熱管理模塊1802在一個更高效的電力包絡(luò)中操作。
[0099]一些實施例包括在歧管和流體導(dǎo)管內(nèi)的作為一種工作流體1702的無防凍劑的水。在一些實施例中，工作流體1702在16小時時間段內(nèi)在O攝氏度的環(huán)境溫度下并且在無陽光720到達吸收器604的情況下(例如，在足夠長且足夠冷的夜間)不凍。在一些實施例中，工作流體1702在16小時時間段內(nèi)在低于O攝氏度的環(huán)境溫度下并在無陽光720到達吸收器604的情況下(例如，在夜間)不凍，并且系統(tǒng)包含與該工作流體熱連接的一種加溫流體的周期性循環(huán)作為一個補充熱源1012，而該熱連接對總體系統(tǒng)熱效率的影響可忽略不計。
[0100]圖19以流程圖1900示出了一些過程實施例。在一些實施例中，可以自動執(zhí)行所示出的過程(亦稱方法)。還可以部分自動并部分手動地執(zhí)行多個過程，除非另外指明。在一個給定的實施例中，可以重復(fù)一個過程中的零個或多個步驟，但可能是以不同參數(shù)或數(shù)據(jù)進行操作。在一個實施例中的多個步驟還可以按照不同于圖19中展開的從上到下次序的次序完成?？梢赃B續(xù)地、以部分重疊的方式、或完全并行地執(zhí)行多個步驟。遍歷流程圖1900以指示一個過程期間所執(zhí)行的步驟的次序可在過程的一次執(zhí)行與過程的另一次執(zhí)行之間有所不同。該流程圖遍歷次序還可以在一個過程實施例與另一個過程實施例之間有所不同。步驟也可被省略、組合、重新命名、分組、或以其他方式背離所示流程，只要所執(zhí)行的過程是可操作的并符合至少一個權(quán)利要求。
[0101]一些實施例是通過以下方式將陽光轉(zhuǎn)變成所含熱量:在一個抽真空管道104陣列內(nèi)的多個吸收器表面702上接收1902陽光；并且允許1914 一種流體1702從一個歧管102內(nèi)的一個供應(yīng)管路1008向每個抽真空管道內(nèi)的多個對應(yīng)供應(yīng)管路608、再向這些抽真空管道內(nèi)的多個對應(yīng)返回管路610、接著向該歧管內(nèi)的一個流體返回管路1010進行循環(huán)。循環(huán)將熱量從吸收器604表面?zhèn)鬟f1216至流體1702。
[0102]在此上下文中，進一步在不同實施例中以持續(xù)不同時間段(例如，至少兩個小時、四個小時、六個小時、或八個小時，這取決于實施例)的不同方式對轉(zhuǎn)變進行表征。
[0103]在一個實施例中，轉(zhuǎn)變在一個抽真空的歧管腔室1021內(nèi)將循環(huán)到該歧管102中的流體1702與這些抽真空管道104隔離1934。在一些實施例中，轉(zhuǎn)變在一個抽真空的歧管腔室1021內(nèi)將在該歧管102內(nèi)循環(huán)的基本上所有的(按體積計至少90% )流體1702隔離1934。
[0104]在一些實施例中，轉(zhuǎn)變僅接收1904未聚集的陽光進行轉(zhuǎn)變。在一些實施例中，轉(zhuǎn)變接收1904為至少90% (或80%或75%，這取決于實施例)直射陽光的陽光720。
[0105]在一些實施例中，轉(zhuǎn)變在這些抽真空管道內(nèi)的至少五平方米的吸收器表面上接收1208陽光720，而在一些實施例中，轉(zhuǎn)變在這些抽真空管道內(nèi)的至少十平方米的吸收器表面上接收1208陽光720。
[0106]更一般地，抽真空管道104、歧管102以及上文或在此其他地方指出的其他系統(tǒng)的變化一般在不同轉(zhuǎn)變方法實施例的步驟中有對應(yīng)部分。例如，一些轉(zhuǎn)變方法使該流體與以下模塊1802中的至少一個熱連接1918:蒸汽發(fā)動機、斯特林發(fā)動機、郎肯循環(huán)發(fā)動機、埃里克森循環(huán)發(fā)動機、熱交換器、熱能儲存系統(tǒng)、吸收式冷凍器系統(tǒng)、要求至少200攝氏度的熱量注入以進行正常操作的系統(tǒng)。作為各對應(yīng)部分的另一實例，一些轉(zhuǎn)變方法包括使這些抽真空管道和該歧管在無陽光到達這些抽真空管道104的情況下在16小時時間段內(nèi)暴露1920于O攝氏度的環(huán)境溫度，并且這樣做時，該暴露未使工作流體1702結(jié)凍1922。
[0107]在一些實施例中，在不要求太陽能聚集的情況下，轉(zhuǎn)變在該歧管102內(nèi)的該流體返回管路1010內(nèi)加熱1932流體1702達到至少150/200/250/300攝氏度，其中所達到的溫度根據(jù)特定實施例而變化(150/200/250/300)。太陽能聚集的缺乏可以通過多種方式清楚。例如，不要求太陽能聚集的一些實施例如所描述的在沒有將陽光反射和/或聚集到抽真空管道吸收器表面上的反射鏡、透鏡、或其他光學(xué)元件的情況下操作一作為替代，在無人工路徑改變的情況下，陽光720從太陽直射穿過外太空和地球磁層以及大氣層并且穿過抽真空管道104的壁到達吸收器板604。作為透鏡，抽真空管道104的壁被認為具有可忽略不計的影響。
[0108]然而，在一些實施例中，使用某種程度的太陽能聚集。在一些實施例中，除了吸收器前表面702上所接收的直射陽光720之外，轉(zhuǎn)變方法還接收1906通過成像光學(xué)器件1804(例如，非天花板光學(xué)器件)重定向(即，反射和/或聚集)的有待在吸收器板表面的前面接收1910和/或在吸收器板表面的背面接收1912的陽光720。
[0109]一些實施例包括一個運動平臺110，該運動平臺被配置成使得該歧管102和這些抽真空管道104 —起移動1924以跟蹤處于垂直于吸收器平面的垂線706的45度內(nèi)的太陽。
[0110]一些實施例使用具有低于相同大小和構(gòu)型的銅管的熱傳導(dǎo)率的一種管608、610、1008、1010材料(諸如不銹鋼)。避免1926銅管增加了制造難度但減少了熱損耗。在一些實施例中，該歧管流體返回管路1010和/或相關(guān)聯(lián)的管件的至少一部分包含在一個抽真空的歧管腔室1021內(nèi)。利用1928 —個抽真空的(并且有時是隔熱的)歧管腔室1021增加了制造難度和成本但減少了熱損耗。
[0111]一些實施例的一些適當(dāng)用途包括使用當(dāng)前和未來的熱力發(fā)動機技術(shù)的低成本、高容量廢熱發(fā)電應(yīng)用。其中可以利用1936 —個實施例的一些示例性廢熱發(fā)電太陽能設(shè)備包括多個設(shè)施1806，諸如洗車中心、公共水池、融雪系統(tǒng)、政府建筑以及其中廢熱使用將提高投資回報率(ROI)的地點。非廢熱發(fā)電太陽能設(shè)備的一個實例是用作光伏(PV)設(shè)備的可行競爭產(chǎn)品的實施例，尤其是在熱力發(fā)動機技術(shù)改進并且當(dāng)國內(nèi)生產(chǎn)具有高優(yōu)先級時。
[0112]由于陽光720普遍存在于許多地方，并且一些實施例包括了有待安裝1930的相當(dāng)簡單的產(chǎn)品，它們提供一種用于將太陽能源置于需要熱量的設(shè)施1806附近的良好解決方法，從而最終給出比傳統(tǒng)CSP甚至PV好得多的回報。這是具有更廣泛的用途并且在太陽能應(yīng)用外較為有名的廢熱發(fā)電的一般概念的一個實例。
[0113]附加實例
[0114]以下提供各種附加的細節(jié)和設(shè)計考慮。在一個給定實施例中，以下或在此其他地方描述的特征可以單獨和/或組合使用、或完全不使用。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，附圖所示實現(xiàn)方式細節(jié)無需出現(xiàn)在每一個實施例中。技術(shù)人員還應(yīng)了解，原型限制無需涉及每一個實施例。不過，雖然并不一定要求將這些細節(jié)在此處呈現(xiàn)出來，但是由于這些細節(jié)可以通過提供上下文來幫助一些讀者和/或可以示出在此所討論的技術(shù)的許多可能實現(xiàn)方式的一些，所以提供這些細節(jié)。
[0115]一些實施例是利用流體操作范圍內(nèi)的常見流體1702(諸如油、水、乙二醇、蒸汽或熔融鹽)來起作用的。在對抽真空管道104做出所提議的設(shè)計改變后，一些實施例(有時通過發(fā)明人的商標(biāo)1xCalibur和/或發(fā)明人的商標(biāo)HESolar指示)可以用于通過熱交換器生成1936就蒸汽的高壓而言超臨界的蒸汽。大多數(shù)情況下，即使不是全部，熱力發(fā)動機1808采用熱交換器，因為它們的工作流體被保持在發(fā)動機內(nèi)部。
[0116]雖然在此所描述的許多實施例提供相對高的操作溫度，諸如150至300攝氏度或更高的溫度，但是在此所描述的新穎內(nèi)容的一些方面還可以提高以較低溫度(低于150攝氏度)操作的系統(tǒng)和方法的效率。
[0117]例如，一個有機郎肯循環(huán)(ORC)發(fā)動機1802典型地以低至足以使用常規(guī)抽真空管道太陽能面板的溫度操作，并且不需要在此所描述的新穎技術(shù)，但仍然可以具有得益于這些新穎內(nèi)容的提高的效率。ORC發(fā)動機為了較低溫度輸入而犧牲效率/性能，這在某些像是使用常規(guī)基于抽真空管道的面板的情況下具有優(yōu)勢。
[0118]一些實施例提供了一種能夠產(chǎn)生高至足以在無太陽能聚集的情況下運行一臺高效熱力發(fā)動機1808的溫度的太陽能熱系統(tǒng)。促成此能力的新穎技術(shù)的一些方面包括:圍繞歧管內(nèi)部(例如，真空密封的歧管102)的氣密腔室1021，其阻止從歧管的熱損耗；使用不銹鋼管件、而非慣用的但更導(dǎo)熱的銅管件；將選擇性涂層612添加至吸收器板604的背面，以便捕獲屋頂或收集器管下方的其他表面所反射的陽光720 ;以及在具有中心歧管102的收集器中使用蝶形或其他大密度的管道陣列106。其他方面也在此進行了描述。
[0119]一些實施例使用商用現(xiàn)貨原料和專有設(shè)計來提供一種適于發(fā)電的太陽能熱收集器(如例如在附圖中所示)。一些系統(tǒng)和方法體現(xiàn)了以下設(shè)計成就中的一個或多個。1kW單個單位輸出(熱)的輸出通過在聚集式太陽能發(fā)電(CSP)連接之前進行直接太陽能暴露來獲得。使用一個十平方米真空封閉的收集器區(qū)域702，這容忍低質(zhì)量的CSP光學(xué)器件1804，包括作為光學(xué)器件1804的基于建筑、地貌和地理的反射表面。約500攝氏度(“約”意指增減10% )的最大流體1702操作溫度是可用的，并且在一些情況下，更高的限值也是可以實現(xiàn)的。在一些實施例中，約400攝氏度的最大流體1702溫度是可用的，并且在一些實施例中，約300攝氏度的最大流體1702溫度是可用的。通過40個直流式抽真空管道104收集器(0.27平方米/收集器)實現(xiàn)了高效的太陽能捕獲。由于在此所描述的新穎歧管102和流體傳送設(shè)計(例如附圖中所示)，所發(fā)生的熱損耗可忽略不計。提供一種儀表化的且受計算機控制的系統(tǒng)例如用于跟蹤1924太陽。通過多個自動過程和/或利用經(jīng)最低程度至中等適度訓(xùn)練的人力進行國內(nèi)制造是可行的。通過最低程度的訓(xùn)練以及簡單的工具作業(yè)，甚至在遙遠位置當(dāng)?shù)厣倘硕伎梢赃M行容易的貨運、組裝和安裝。
[0120]PV具有不到20%效率的已知極限，并且在利用更低成本的面板時顯著更差。同時，太陽能熱可以在低成本國內(nèi)生產(chǎn)下實現(xiàn)80%的效率，而熱力發(fā)動機生產(chǎn)者則聲稱10%至60%的效率，但卻要求更高級的熱量。
[0121]本發(fā)明的太陽能面板106設(shè)計的一些實施例可以提供每單位超過1kW的高級熱量。一些可由現(xiàn)成的原料制造。一些大量制造起來成本低廉。一些可在沒有復(fù)雜且昂貴的高級CSP光學(xué)器件的情況下操作，但仍容易地通過簡單聚集方法得以增強。此外，一些實施例的設(shè)計使得它們極為適于安裝在需要電力的點處。
[0122]一些實施例可有效將流體1702加熱至高于300C(攝氏溫度，亦稱攝氏度)。這轉(zhuǎn)化成在應(yīng)用任何太陽能聚集之前由斯特林熱力發(fā)動機1808生成電力的約25%的效率。
[0123]典型地采用傳統(tǒng)太陽能聚集器(通常稱為CSP)來實現(xiàn)類似輸出，但其復(fù)雜得多并且損耗更高。使用太陽能熱生成電力優(yōu)于光伏(PV)之處在于:PV效率無法嘗試超過20%，并且由太陽能熱面板106驅(qū)動的熱力發(fā)動機1808所產(chǎn)生的廢熱可以得到良好利用，諸如加熱水和建筑1806。由于陽光720普遍存在于許多地方，并且一些實施例包括了有待安裝的相當(dāng)簡單的產(chǎn)品，它們提供一種用于將太陽能源置于需要熱量的設(shè)施1806附近的良好解決方法，從而最終給出比傳統(tǒng)CSP甚至PV好得多的回報。這是具有更廣泛的用途并且在太陽能應(yīng)用外較為有名的稱為廢熱發(fā)電的更一般的概念的一個實例。另外，當(dāng)與聚集式太陽能發(fā)電相比較考慮在此所描述的一些實施例時，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，聚集式太陽能發(fā)電在捕獲非直射的或散射的太陽能方面效率較低，而該實施例與吸收直射太陽能同等地吸收散射太陽能。即使在晴天時，照射地表的散射光量也是顯著的。利用空中的云和其他顆粒，散射光組分進一步增加，并且即使在多云條件下，一些實施例也可產(chǎn)生可用的熱量，即使不一定足以用于驅(qū)動熱力發(fā)動機。
[0124]在一些實施例中，面板106收集器面積本身多于10平方米。另一方面，CSP使用相當(dāng)精確的光學(xué)器件將陽光聚焦到非常小的收集器上，因為較小的大小促成更高的溫度更高。一些實施例可通過聚集陽光而實現(xiàn)，但是一個或多個面板106的大表面非常容忍質(zhì)量差的光學(xué)器件，諸如基于建筑、地理和地貌的特征。
[0125]一些實施例包括跟蹤太陽的一個簡單2軸運動平臺110，參見例如圖2至圖4。相比之下，在CSP中，需要更精確的跟蹤。
[0126]一些實施例使用40個用于以上所指明的歐晟六管面板的相同的抽真空管道104。在這種六管面板中，并且或許在許多其他情況下同樣地，歧管是面板中主要的熱損耗源。一些實施例包括減少或防止這種熱損耗的設(shè)計特征。
[0127]在一些實施例中，管道104附接至歧管102的兩側(cè)上，而非附接至僅一側(cè)上，例如，一個實施例包括為流體流動而附接至歧管102左側(cè)上的20個管道104以及為流體流動而附接至歧管102右側(cè)上的20個管道104 ;歧管本身是大致豎直的。這導(dǎo)致了相比總體收集器106面積而言小得多的歧管102大小。在一些實施例中，主要流體輸入和輸出管位于歧管中心點(例如，圖2中的運動平臺110附近)，在此位置，它們更少暴露；這與在歧管102的每個末端130、132處進行附接形成對比。歧管末端處的附接目的在于使得產(chǎn)品同軸聯(lián)動。
[0128]在一些實施例中，不銹鋼用于可引起熱損耗的所有管件部件。雖然銅的使用在行業(yè)中是常見的，但銅展現(xiàn)出比不銹鋼大得多的熱傳導(dǎo)率。
[0129]在一些實施例中，配件1616的安排允許所有大型部件容易地組裝和拆卸，同時保護真空封閉體1021，以有利于貨運和安裝方便。例如，抽真空管道流體導(dǎo)管904可釋放地裝配到歧管流體導(dǎo)管1002上，而非永久地附接到其上。
[0130]本發(fā)明人在原型中使用的歐晟抽真空管道104具有增加至原型的功能的不一般的特征。這些特征包括:單壁614玻璃缸體(與較廉價的兩壁614缸體不同)，其提高了太陽能得熱；直流式管(與更常見的熱管管件不同)，其實現(xiàn)了更高的最大溫度并且消除了低效率換熱步驟；在行業(yè)中最大的每管吸收器604面積(0.268平方米)，使得每吸收器面積的熱損耗顯著減少，這是因為熱損耗主要在每個管的頂部處的小區(qū)域處發(fā)生(在原型中該管還利用氣凝膠隔熱件1306進行隔熱)。
[0131]本發(fā)明人已向歐晟請求對歐晟抽真空管道的一些設(shè)計改變。一種改變包括將選擇性涂層612添加至吸收器的背側(cè)以減少熱輻射損耗，并且允許吸收反射到面板106的背側(cè)的陽光。另一改變包括將流體流管內(nèi)的同軸管替換成在分開的位置處進入和離開抽真空管道的U形管(平行流式)。這將顯著減少歧管102的復(fù)雜程度并且消除供應(yīng)流體與返回流體之間的熱傳遞。其他改變包括在吸收器的背側(cè)上添加反射器，這有助于恢復(fù)自吸收器的背側(cè)的熱輻射損耗。
[0132]在一些實施例中，從熱力發(fā)動機1808供給和返回流體的主要供應(yīng)管1018和返回管1020的剛性區(qū)段是由常見的銅管件和配件制成的真空隔熱導(dǎo)管。
[0133]當(dāng)在艷陽條件下與斯特林發(fā)動機1808組合時，上述面板106實施例中的一些在理論上可以25%轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生超過3kW的電力。
[0134]參考數(shù)字
[0135]已通過參考數(shù)字對附圖進行了參考。為方便起見，以下提供此類參考數(shù)字的一個列表。除非另外明確指示，否則附圖或文本中與一個給定參考數(shù)字相關(guān)聯(lián)的詞組中的任何明顯的不一致應(yīng)理解為僅放寬該數(shù)字所表示的內(nèi)容的范圍。
[0136]文本或附圖中一個給定參考數(shù)字的不同實例可涉及不同的實施例，即使使用的是相同參考數(shù)字。例如，參考數(shù)字102指代圖1中的一個雙面板式歧管并且指代圖5中的一個單面板式歧管。同樣，參考數(shù)字104指代圖7中的一個平行流式抽真空管道并且指代圖11中的一個同軸流式抽真空管道。
[0137]102 歧管
[0138]104抽真空管道
[0139]106抽真空管道陣列(亦稱面板)
[0140]108固持抽真空管道和歧管的支架
[0141]110運動平臺
[0142]112光伏面板
[0143]130歧管的底端
[0144]132歧管的頂端
[0145]302運動平臺中的齒輪和電機的安排
[0146]402運動平臺中的齒輪
[0147]404運動平臺中的電機
[0148]602玻璃管壁
[0149]604吸收器板
[0150]606U 形彎頭
[0151]608管道中的流體供應(yīng)管
[0152]610管道中的流體返回管
[0153]612吸收器板上的選擇性涂層
[0154]614—個或多個抽真空管道缸壁
[0155]702吸收器板表面
[0156]704吸收器平面
[0157]706垂直于吸收器平面的垂線
[0158]720 陽光
[0159]802反射涂層
[0160]902拋物面反射鏡
[0161]904管道流體導(dǎo)管
[0162]1002歧管流體導(dǎo)管
[0163]1008歧管中的流體供應(yīng)管路
[0164]1010歧管中的流體返回管路
[0165]1012電加熱帶和/或另一種外部熱源
[0166]1018 (例如)從熱力發(fā)動機至歧管的供應(yīng)線路
[0167]1020從歧管的返回線路
[0168]1021抽真空的歧管腔室
[0169]1302圍繞歧管的殼
[0170]1304殼內(nèi)的箱
[0171]1306基于氣凝膠的隔熱件或其他隔熱件
[0172]1308鋁箱內(nèi)的管道插座
[0173]1502同軸返回-供應(yīng)配件
[0174]1508配件供應(yīng)管路
[0175]1510配件返回管路
[0176]1610帶套管的管
[0177]1614 套管
[0178]1616 配件
[0179]1702工作流體
[0180]1802熱量管理模塊
[0181]1804光學(xué)器件
[0182]1806廢熱發(fā)電設(shè)施
[0183]1808熱力發(fā)動機
[0184]結(jié)論
[0185]在此提供多個實例以幫助示出該技術(shù)的多個方面，但本文獻中給出的多個特定實例并未描述出所有可能的實施例。實施例不限于在此所提供的特定實現(xiàn)方式、安排、材料、緊固技術(shù)、特征、方法、或情景。一個給定實施例可以包括例如附加或不同的特征、機制和/或結(jié)構(gòu)，并且可以其他方式背離在此所提供的實例。
[0186]雖然多個具體實施例在此被明確地示出并描述為方法或系統(tǒng)，但將理解，對一種類型的實施例的討論通常也延伸至其他類型的實施例。例如，結(jié)合圖19對方法的描述還有助于描述像結(jié)合其他圖來討論的那些的系統(tǒng)和制品的操作。但不能斷定來自一個實施例的限制一定適于另一個實施例。具體來說，方法并不一定限于在討論系統(tǒng)或制品時呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和安排。
[0187]附圖中示出的每一項并非都需要被呈現(xiàn)在每一個實施例中。相反，一個實施例可包含未在附圖中明確示出的一個或多個項。雖然此處在文本和附圖中通過特定實例示出一些可能性，但實施例可以背離這些實例。例如，一個實例的多個特定特征可被省略、重新命名、差異地分組、重復(fù)，或可以是在兩個或更多個實例中出現(xiàn)的多個特征的混合。在一些實施例中，一個位置處示出的功能也可提供在一個不同位置處。
[0188]如在此所使用，諸如“一個”和“該”的術(shù)語包括所指示的項或步驟中的一個或多個。具體來說，在權(quán)利要求書中，提及一個項一般表示存在至少一個這樣的項，而提及一個步驟表示執(zhí)行該步驟的至少一個實例。
[0189]標(biāo)題僅是出于方便；關(guān)于一個給定主題的信息可在其標(biāo)題指示該主題的章節(jié)之外找到。
[0190]摘要是本說明書的部分。所提出的所有權(quán)利要求也都是本說明書的部分。描述可以在訴訟期間從權(quán)利要求書至本說明書的其余部分、或從以上本說明書的部分至權(quán)利要求書自由變動，而不因此注入在提交時未呈示的新的主題。
[0191]盡管已在附圖中示出并在上文描述了多個示例性實施例，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將清楚的是，可以在不背離權(quán)利要求書中闡述的原理和概念的情況下進行許多修改，并且此類修改無需涵蓋完整抽象概念。盡管以結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作的特定語言對本主題進行了描述，但應(yīng)理解，所附權(quán)利要求書中限定的本主題并不一定限于所附權(quán)利要求書所描述的特定特征或動作。在給定定義或?qū)嵗袠?biāo)識出的每一個手段或方面并不一定存在或被利用于每一個實施例中。相反，所描述的特定特征和動作是作為在實現(xiàn)權(quán)利要求書時考慮的實例而被披露的。
[0192]達不到包含完整抽象概念但在權(quán)利要求書等價物的意義和范圍內(nèi)的所有改變都將以法律所允許的最大程度被包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
[0193]權(quán)利要求書:
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 多個抽真空管道，每個抽真空管道包含一個陽光吸收表面和一個管道流體導(dǎo)管，該管道流體導(dǎo)管具有一個管道流體供應(yīng)管路和一個管道流體返回管路； 一個歧管，該歧管包含一個歧管流體供應(yīng)管路和一個歧管流體返回管路，該歧管流體供應(yīng)管路連接至多個該管道供應(yīng)管路上，并且該歧管流體返回管路連接至多個該管道流體返回管路上； 其中該系統(tǒng)進一步按以下方式中的至少一種進行表征: (a)每個流體導(dǎo)管是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管，并且該流體返回管是不銹鋼、或具有低于相同大小和構(gòu)型的銅管的熱傳導(dǎo)率的另一種材料； (b)每個流體導(dǎo)管是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管，并且該流體返回管是(例如，通過一個套管)與該流體供應(yīng)管的內(nèi)部熱隔絕的； (C)每個流體導(dǎo)管是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管，一個供應(yīng)配件位于該歧管流體供應(yīng)管路與該管道流體供應(yīng)管路的一個接合處，一個返回配件位于該歧管流體返回管路與該管道流體返回管路的一個接合處，并且該返回配件包含在一個流體供應(yīng)管路內(nèi)；或者 (d)該歧管流體返回管路和/或相關(guān)聯(lián)的管件的至少一部分包含在一個抽真空的歧管腔室內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中這些抽真空管道位于該歧管的至少兩側(cè)，即呈一種蝶形安排、一種輻射輻條安排、或包括一個中心歧管或在一個歧管的至少兩側(cè)上的多個抽真空管道的另一種安排。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該陽光吸收表面的一個光反射部分(該表面的通常未直接暴露于陽光的一側(cè))具有一個選擇性涂層，該涂層增加陽光熱吸收和/或減少熱輻射造成的吸收器熱損耗。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中這些抽真空管道是呈一種平坦安排(而非呈例如拋物面槽體)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中連接到該歧管上的多個抽真空管道的陽光吸收表面的多個直射光接收部分的總面積為至少五平方米。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中連接到該歧管上的多個抽真空管道的陽光吸收表面的多個直射光接收部的總面積為至少十平方米。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)能夠在無太陽能聚集的情況下達到操作溫度，因為該系統(tǒng)不具有將陽光反射到和/或聚焦到連接至該歧管上的多個抽真空管道的該陽光吸收表面的多于1 %上的任何反射鏡或透鏡。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括一種工作流體，該工作流體在這些抽真空管道和該歧管內(nèi)循環(huán)并且具有至少150攝氏度的溫度，并且該系統(tǒng)不具有將多于10%的陽光重定向從而使其隨后被接收在這些抽真空管道的該陽光吸收表面上的任何光學(xué)器件。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括一種工作流體，該工作流體在這些抽真空管道和該歧管內(nèi)循環(huán)并且具有至少200攝氏度的溫度，并且該系統(tǒng)不具有將多于10%的陽光重定向從而使其隨后被接收在這些抽真空管道的該陽光吸收表面上的任何光學(xué)器件。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括一種工作流體，該工作流體在這些抽真空管道和該歧管內(nèi)循環(huán)并且具有至少250攝氏度的溫度，并且該系統(tǒng)不具有將多于10%的陽光重定向從而使其隨后被接收在這些抽真空管道的該陽光吸收表面上的任何光學(xué)器件。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括一種工作流體，該工作流體在這些抽真空管道和該歧管內(nèi)循環(huán)并且具有至少300攝氏度的溫度，并且該系統(tǒng)不具有將多于10%的陽光重定向從而使其隨后被接收在這些抽真空管道的該陽光吸收表面上的任何光學(xué)器件。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中每個流體導(dǎo)管是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管，并且該流體返回管是由具有低于相同大小和構(gòu)型的銅管的熱傳導(dǎo)率的一種材料制成。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中每個流體導(dǎo)管是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管，并且該流體返回管是通過一個套管與該流體供應(yīng)管的內(nèi)部熱隔絕的。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中每個流體導(dǎo)管是這樣的一個直流同軸流式流體導(dǎo)管:具有同軸位于一個流體供應(yīng)管內(nèi)的一個流體返回管，一個供應(yīng)配件位于該歧管流體供應(yīng)管路與該管道流體供應(yīng)管路的一個接合處，一個返回配件位于該歧管流體返回管路與該管道流體返回管路的一個接合處，并且該返回配件包含在一個流體供應(yīng)管路內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該歧管流體返回管路的至少一部分包含在一個抽真空的歧管腔室內(nèi)。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)通過這些(a)、(b)、(c)和(d)表征中的至少兩個進行表征。
17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)通過這些(a)、(b)、(c)和(d)表征中的至少三個進行表征。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括在該歧管和這些流體導(dǎo)管內(nèi)的一種流體，并且其中該歧管流體返回管路具有至少150攝氏度的晴天30分鐘陽光暴露停滯流體溫度。
19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)與以下項中的至少一個組合并且熱連接:蒸汽發(fā)動機、斯特林發(fā)動機、郎肯循環(huán)發(fā)動機、埃里克森循環(huán)發(fā)動機、熱交換器、熱能儲存系統(tǒng)、吸收式冷凍器系統(tǒng)、要求至少150攝氏度的熱量注入以進行正常操作的系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括一個運動平臺，該運動平臺被配置成使得該歧管和這些抽真空管道一起移動以跟蹤在垂直于吸收器平面的垂線的45度內(nèi)的太陽。
21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括在該歧管和這些流體導(dǎo)管內(nèi)的作為一種工作流體的無防凍劑的水。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該工作流體在16小時時間段內(nèi)在O攝氏度的環(huán)境溫度下并且在無陽光到達該吸收器的情況下(例如，在足夠長且足夠冷的夜間)不凍。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該工作流體在16小時時間段內(nèi)在低于O攝氏度的環(huán)境溫度下并且在無陽光到達該吸收器的情況下(例如，在夜間)不凍，并且該系統(tǒng)包含與該工作流體熱連接的一種加溫流體的周期性循環(huán)，并且該熱連接對總體系統(tǒng)熱效率的影響可忽略不計。
24.一種用于將陽光轉(zhuǎn)變成所含熱量的方法，該方法包括以下步驟: 在一個抽真空管道陣列內(nèi)的多個吸收器表面上接收陽光；并且 允許一種流體從一個歧管內(nèi)的一個供應(yīng)管路向每個抽真空管道內(nèi)的多個對應(yīng)供應(yīng)管路、再向這些抽真空管道內(nèi)的多個對應(yīng)返回管路、接著向該歧管內(nèi)的一個流體返回管路進行循環(huán)，由此將熱量從這些吸收器表面?zhèn)鬟f至該流體； 并且其中該方法是進一步以持續(xù)為至少四個小時的至少一個時間段的以下方式中的至少一種進行表征: (a)該方法在一個抽真空的歧管腔室內(nèi)將循環(huán)到該歧管中的流體與這些抽真空管道隔離； (b)該方法在一個抽真空的歧管腔室內(nèi)將在該歧管內(nèi)循環(huán)的基本上所有的流體隔離； (C)該方法僅接收未聚集的陽光； (d)該方法接收為至少90%直射陽光的陽光； (e)該方法在這些抽真空管道內(nèi)的至少五平方米的吸收器表面上接收陽光； (f)該方法在這些抽真空管道內(nèi)的至少十平方米的吸收器表面上接收陽光； (g)該方法在不要求太陽能聚集的情況下，在該歧管內(nèi)的該流體返回管路內(nèi)將該流體加熱至至少150攝氏度； (h)該方法在不要求太陽能聚集的情況下，在該歧管內(nèi)的該流體返回管路內(nèi)將該流體加熱至至少200攝氏度； (i)該方法在不要求太陽能聚集的情況下，在該歧管內(nèi)的該流體返回管路內(nèi)將該流體加熱至至少250攝氏度； U)該方法在不要求太陽能聚集的情況下，在該歧管內(nèi)的該流體返回管路內(nèi)將該流體加熱至至少300攝氏度； (k)該方法接收除了在吸收器前表面上所接收的直射陽光之外，通過多個成像光學(xué)器件(例如，多個非天花板光學(xué)器件)重定向(即，反射和/或聚集)到這些吸收器表面的前面和/或背面的陽光。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中該方法是以持續(xù)為至少四個小時的至少一個時間段的這些方式(a)至(k)中的至少三個進行表征。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其中該方法是以持續(xù)為至少四個小時的至少一個時間段的這些方式(a)至(k)中的至少五個進行表征。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其中該方法是以持續(xù)為至少四個小時的至少一個時間段的這些方式(a)至(k)中的至少七個進行表征。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括使該流體與以下項中的至少一個熱連接:蒸汽發(fā)動機、斯特林發(fā)動機、郎肯循環(huán)發(fā)動機、埃里克森循環(huán)發(fā)動機、熱交換器、熱能儲存系統(tǒng)、吸收式冷凍器系統(tǒng)、要求至少200攝氏度的熱量注入以進行正常操作的系統(tǒng)。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括使這些抽真空管道和該歧管在無陽光到達這些抽真空管道的情況下在16小時時間段內(nèi)暴露于O攝氏度的環(huán)境溫度，其中該暴露未使該工作流體結(jié)凍。
30.如權(quán)利要求24所述的方法，其中該方法以持續(xù)為至少六個小時的至少一個時間段的以下方式進行表征:⑷、(e)和(h)。
31.如權(quán)利要求24所述的方法，其中該方法以持續(xù)為至少六個小時的至少一個時間段的以下方式進行表征:(d)、(f)和(i)。
32.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中至少一個抽真空管道的一個背側(cè)的至少一部分已用一種低輻射率涂層進行了處理。
33.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中至少一個抽真空管道進一步包括一個拋物面反射鏡，該拋物面反射鏡將自該流體導(dǎo)管的熱損耗和/或自該吸收表面的一個背側(cè)的熱損耗反射回該吸收表面和/或反射回該流體導(dǎo)管。
【文檔編號】F24J2/24GK104380006SQ201380032122
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月7日
【發(fā)明者】馬克·穆勒 申請人:馬克·穆勒