本說明書要求與2015年6月16日提交的美國專利申請(qǐng)no.14/740389和于2014年10月2日提交的美國專利申請(qǐng)no.14/504740的優(yōu)先權(quán)益，這二者都通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本說明書總體涉及太陽能煙囪塔，并且具體涉及滲透式太陽能收集器煙囪塔。

背景技術(shù)：

太陽能可使空氣運(yùn)動(dòng)，并且可將運(yùn)動(dòng)的空氣導(dǎo)向風(fēng)力渦輪機(jī)以產(chǎn)生電。在太陽能上升氣流塔或煙囪中，日照加熱非常寬的溫室型的有頂收集器結(jié)構(gòu)(即，透明的和/或有蓋的板)旁邊的空氣，所述收集器結(jié)構(gòu)圍繞非常高的煙囪塔的中央基座。該加熱導(dǎo)致對(duì)流，從而通過煙囪效應(yīng)使空氣向塔運(yùn)動(dòng)。該空氣流驅(qū)動(dòng)放置于煙囪內(nèi)或放置于煙囪基部周圍的風(fēng)力渦輪機(jī)，以產(chǎn)生電。蓋可由在地面上近似水平伸展的玻璃和聚合物膜組成。蓋的高度朝塔基部的方向升高，在塔基部處，加熱的空氣以最小的摩擦損耗從水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向豎向運(yùn)動(dòng)。蓋允許短波太陽能輻射穿透，并保留來自加熱的地面的長(zhǎng)波再輻射。因此，在頂下的地面熱起來，并將其熱傳遞給進(jìn)入太陽能收集器陣列圓周的空氣，所述空氣徑向地流向塔，然后在煙囪中上升。

然而，與太陽能塔一起使用的這樣的溫室式收集器具有許多問題，包括高成本、非常低的效率、低的溫度升高以及需要大的地塊產(chǎn)生熱能以制造充分的空氣運(yùn)動(dòng)。換言之，在頂上使用了非常大面積的蓋來產(chǎn)生空氣流。

此外，在大面積中所述頂可容易地積累灰塵，因此太陽光學(xué)效率因灰塵積累導(dǎo)致隨著時(shí)間的推移而降低，和/或必須清潔所述蓋。此外，這樣的透明頂?shù)哪途眯缘?，因?yàn)殡y以加固透明的板。此外，玻璃板可能容易損壞；并且用作頂?shù)乃芰仙w或聚合物蓋當(dāng)暴露于UV射線時(shí)將隨著時(shí)間的推移而降解，并且薄塑料片可能在強(qiáng)風(fēng)條件下被拆散。

這樣的頂還具有熱問題，其包括低的太陽能效率和低的溫度升高，從而影響太陽能塔或煙囪的一般性的能量轉(zhuǎn)換。該低效率需要更大的太陽能收集器面積來產(chǎn)生更多的熱和空氣運(yùn)動(dòng)，從而需要更高的投資成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本說明書總體涉及這樣的裝置，其包括滲透式太陽能收集器以加熱空氣，并且一般而言，所述裝置被構(gòu)造成使加熱的空氣運(yùn)動(dòng)至從所述滲透式太陽能收集器延伸的煙囪塔，以使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述滲透式太陽能收集器包括吸熱頂，和內(nèi)部空間。例如，所述吸熱頂可由一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板形成，并且側(cè)壁可從所述吸熱頂延伸，以至少部分地限定所述內(nèi)部空間。在所述吸熱頂上分布有進(jìn)氣開口，所述進(jìn)氣開口允許空氣從該處的所述熱吸收頂板流動(dòng)通過所述內(nèi)部空間，或流進(jìn)所述內(nèi)部空間中。太陽輻射加熱所述吸熱頂，所述吸熱頂進(jìn)而加熱所述內(nèi)部空間中的空氣；在所述內(nèi)部空間的空氣與所述滲透式太陽能收集器外的空氣之間產(chǎn)生空氣壓力差，這導(dǎo)致所述內(nèi)部空間中的加熱的空氣流動(dòng)通過所述煙囪，從而使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)使周圍空氣通過所述進(jìn)氣開口進(jìn)入所述內(nèi)部空間中。

在本說明書中，可將元件描述為“構(gòu)造成”執(zhí)行一種或多種功能，或“構(gòu)造用于”這樣的功能。一般而言，構(gòu)造成執(zhí)行功能或構(gòu)造用于功能的元件能夠執(zhí)行該功能，或適于執(zhí)行該功能，或被適配成執(zhí)行該功能，或可操作地執(zhí)行該功能，或能夠以其他方式執(zhí)行該功能。

應(yīng)理解，出于本說明的目的，用語“X、Y和Z中的至少一個(gè)”和“X、Y和Z中的一個(gè)或多個(gè)”可被解釋為僅X、僅Y、僅Z，或X、Y和Z中的兩項(xiàng)或更多項(xiàng)的任何組合(例如，XYZ、XY、YZ、ZZ等)?？蓪㈩愃频倪壿嫅?yīng)用于在出現(xiàn)“至少一種……”和“一個(gè)或多個(gè)……”用語的任何情況下的兩個(gè)或更多項(xiàng)目。

本說明書的一個(gè)方面提供了一種使用太陽輻射來產(chǎn)生電的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：包括以下的滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備：吸熱頂；與所述吸熱頂相鄰的內(nèi)部空間；以及，在所述吸熱頂上分布的并且被構(gòu)造成使周圍空氣從所述吸熱頂外流進(jìn)所述內(nèi)部空間中的多個(gè)進(jìn)氣開口；從所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備延伸并與所述內(nèi)部空間連接的煙囪塔，以使所述內(nèi)部空間中的加熱的空氣從所述內(nèi)部空間流動(dòng)通過所述煙囪塔；以及，布置于所述內(nèi)部空間內(nèi)和所述煙囪塔中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)并且布置于空氣流從所述內(nèi)部空間通過所述煙囪塔的路徑上的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)。

所述多個(gè)進(jìn)氣開口導(dǎo)致的所述吸熱頂?shù)目紫堵士山橛诩s0.25％的開放面積至約5％的開放面積的范圍內(nèi)。所述多個(gè)進(jìn)氣開口導(dǎo)致的所述吸熱頂?shù)目紫堵士山橛诩s0.25％的開放面積至約2％的開放面積的范圍內(nèi)。

所述多種進(jìn)氣開口可近似均勻地分布于所述吸熱頂上。

所述多個(gè)進(jìn)氣開口的總開放面積可大于當(dāng)所述內(nèi)部空間中所述加熱的空氣從所述內(nèi)部空間流動(dòng)通過所述煙囪塔時(shí)離開所述煙囪塔最窄部位的空氣體積的總截面積。

所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備還可包括從所述吸熱頂延伸的側(cè)壁，所述側(cè)壁和所述吸熱頂至少部分地限定所述內(nèi)部空間。

當(dāng)所述內(nèi)部空間處于表面上的使用中位置附近和該位置中的一種或多種位置時(shí)，所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備可被構(gòu)造成吸收所述內(nèi)部空間內(nèi)和與所述吸熱頂相鄰中的一種或多種位置處的太陽輻射和熱空氣。

所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備可被構(gòu)造以形成由所述內(nèi)部空間內(nèi)的所述加熱的空氣制造的通過所述煙囪塔的上升氣流。

所述吸熱頂?shù)耐鈧?cè)可為吸收太陽輻射的顏色和黑色中的一種或多種。

所述吸熱頂可由金屬材料、有穿孔的吸熱板、平的有穿孔的吸熱板和有皺起的有穿孔的吸熱板中的一種或多種組成。

所述一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)可包括圍繞所述煙囪塔的基部的渦輪機(jī)布置。

所述一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)都可與蓄電設(shè)備和電網(wǎng)中的一種或多種連接。

所述系統(tǒng)還包括定位于所述內(nèi)部空間內(nèi)的支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成當(dāng)將所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備安裝于表面上時(shí)支承所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備和所述煙囪塔中的一種或多種。

所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備可被構(gòu)造成用于安裝于表面上或尾礦池上方中的一種或多種位置。

所述煙囪塔的頂部可比所述煙囪塔的基部更寬，所述基部與所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備相鄰。

所述吸熱頂可包括多個(gè)光伏模塊，并且所述多個(gè)進(jìn)氣開口包括處于所述多個(gè)光伏模塊之間的缺口。

所述系統(tǒng)還可包括：與所述吸熱頂?shù)耐獠棵嫦噜彽亩鄠€(gè)光伏模塊，并在所述多個(gè)光伏模塊之間形成空間；以及所述空間與所述多個(gè)光伏模塊之間的一個(gè)或多個(gè)開口。所述多個(gè)光伏模塊與所述吸熱頂?shù)耐獠棵嬷g的距離可在約1cm至約4cm的范圍內(nèi)。所述多個(gè)光伏模塊與所述吸熱頂?shù)耐獠棵嬷g的距離可在約1cm至約2cm的范圍內(nèi)。

所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備還可包括與所述吸熱頂?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板相鄰的一個(gè)或多個(gè)有蓋的板，所述一個(gè)或多個(gè)有蓋的板和所述一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板形成所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備的頂，并且所述一個(gè)或多個(gè)有蓋的板為有穿孔的和無穿孔的中的一種或多種。

所述系統(tǒng)還包括所述吸熱頂?shù)闹辽俨糠值纳戏降囊粋€(gè)或多個(gè)有蓋的板，所述一個(gè)或多個(gè)有蓋的板和所述吸熱頂限定第二空間，所述吸熱頂隔開所述內(nèi)部空間和所述第二空間。

所述系統(tǒng)還可包括包括多個(gè)相應(yīng)進(jìn)氣開口的第二吸熱表面，以及與所述吸熱頂相鄰并且處于所述第二吸熱表面上方的一個(gè)或多個(gè)有蓋的板，所述第二吸熱表面將所述內(nèi)部空間與跟所述煙囪塔相鄰的第二內(nèi)部空間隔開。

本說明書的另一方面提供一種用于產(chǎn)生電的方法，所述方法包括：在滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備的內(nèi)部空間與連接至其的煙囪塔之間制造空氣壓力差，所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備包括：吸熱頂；與所述吸熱頂相鄰的內(nèi)部空間；以及分布于所述吸熱頂上并構(gòu)造成允許周圍空氣從所述吸熱頂外側(cè)流入所述內(nèi)部空間的多個(gè)進(jìn)氣開口，當(dāng)太陽輻射照射所述吸熱頂時(shí)產(chǎn)生所述空氣壓力差；以及，使用布置于從所述內(nèi)部空間通過所述煙囪塔的空氣流的路徑上的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)產(chǎn)生電。

本說明書的另一個(gè)方面提供了一種使用太陽輻射來產(chǎn)生電的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：包括以下的滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備：吸熱頂；與所述吸熱頂相鄰的內(nèi)部空間；以及，在所述吸熱頂上分布的并且被構(gòu)造成使周圍空氣從所述吸熱頂外流進(jìn)所述內(nèi)部空間中的多個(gè)進(jìn)氣開口，因所述多個(gè)進(jìn)氣開口導(dǎo)致的所述吸熱頂?shù)目紫堵式橛诩s0.25％的開放面積至約5％的開放面積的范圍內(nèi)；從所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備延伸并與所述內(nèi)部空間連接的煙囪塔，以使所述內(nèi)部空間中的加熱的空氣從所述內(nèi)部空間流動(dòng)通過所述煙囪塔；以及布置于所述內(nèi)部空間內(nèi)和所述煙囪塔中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)并且布置于空氣流從所述內(nèi)部空間通過所述煙囪塔的路徑上的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)。

所述多個(gè)進(jìn)氣開口導(dǎo)致的所述吸熱頂?shù)目紫堵士山橛诩s0.25％的開放面積至約2％的開放面積的范圍內(nèi)。

所述多種進(jìn)氣開口可近似均勻地分布于所述吸熱頂上。

所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備還可包括從所述吸熱頂延伸的側(cè)壁，所述側(cè)壁和所述吸熱頂至少部分地限定所述內(nèi)部空間。

所述多個(gè)進(jìn)氣開口的總開放面積可大于當(dāng)所述內(nèi)部空間中所述加熱的空氣從所述內(nèi)部空間流動(dòng)通過所述煙囪塔時(shí)離開所述煙囪塔最窄部位的空氣體積的總截面。

當(dāng)所述內(nèi)部空間處于表面上的使用中位置附近和該位置中的一種或多種位置時(shí)，所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備可被構(gòu)造成吸收所述內(nèi)部空間內(nèi)和與所述吸熱頂相鄰中的一種或多種位置處的太陽輻射和熱空氣。

所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備可被構(gòu)造以形成由所述內(nèi)部空間內(nèi)的所述加熱的空氣制造的通過所述煙囪塔的上升氣流。

所述吸熱頂?shù)耐鈧?cè)可為吸收太陽輻射的顏色和黑色中的一種或多種。

所述吸熱頂可由金屬材料、有穿孔的吸熱板、平的有穿孔的吸熱板和有皺起的有穿孔的吸熱板中的一種或多種組成。

所述一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)可包括圍繞所述煙囪塔的基部的渦輪機(jī)布置。

所述一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)都可與蓄電設(shè)備和電網(wǎng)中的一種或多種連接。

所述系統(tǒng)還包括定位于所述內(nèi)部空間內(nèi)的支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成當(dāng)將所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備安裝于表面上時(shí)支承所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備和所述煙囪塔中的一種或多種。

所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備可被構(gòu)造成用于安裝于表面上。

所述煙囪塔的頂部可比所述煙囪塔的基部更寬，所述基部與所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備相鄰。

所述吸熱頂可包括多個(gè)光伏模塊，并且所述多個(gè)進(jìn)氣開口可包括處于所述多個(gè)光伏模塊之間的缺口。

所述系統(tǒng)還可包括：與所述吸熱頂?shù)耐獠棵嫦噜彽亩鄠€(gè)光伏模塊，并在所述多個(gè)光伏模塊之間形成空間；以及所述空間與所述多個(gè)光伏模塊之間的一個(gè)或多個(gè)開口。所述多個(gè)光伏模塊與所述吸熱頂?shù)耐獠棵嬷g的距離可在約1cm至約4cm的范圍內(nèi)。所述多個(gè)光伏模塊與所述吸熱頂?shù)耐獠棵嬷g的距離可在約1cm至約2cm的范圍內(nèi)。

附圖說明

為了更好地理解本文描述的多種實(shí)施方案，以及更清楚地顯示如何使它們生效，將通過僅示范性的方式來參照附圖，其中：

圖1描繪了根據(jù)一些非限制性實(shí)施方案的包括滲透式太陽能收集器煙囪塔的系統(tǒng)的透視圖。

圖2描繪了根據(jù)一些非限制性實(shí)施方案的通過圖1系統(tǒng)的直徑的截面示意圖。

圖3描繪了根據(jù)一些非限制性實(shí)施方案的通過圖1系統(tǒng)的直徑的另一個(gè)截面示意圖，以示出支承結(jié)構(gòu)。

圖4描繪了根據(jù)一些非限制性實(shí)施方案的運(yùn)行中的圖1的系統(tǒng)。

圖5描繪了根據(jù)一些非限制性實(shí)施方案的包括滲透式太陽能收集器煙囪塔的一個(gè)可選系統(tǒng)的透視圖。

圖6描繪了根據(jù)一些非限制性實(shí)施方案的包括具有兩階段加熱的滲透式太陽能收集器煙囪塔的另一個(gè)可選系統(tǒng)的截面示意圖。

圖7描繪了根據(jù)一些非限制性實(shí)施方案的包括具有兩階段加熱的滲透式太陽能收集器煙囪塔的另一個(gè)可選系統(tǒng)的截面示意圖。

圖8描繪了根據(jù)一些非限制性實(shí)施方案的包括光伏模塊的吸熱頂?shù)捻斠暿疽鈭D。

圖9描繪了根據(jù)一些非限制性實(shí)施方案的包括具有兩階段加熱和光伏模塊的滲透式太陽能收集器煙囪塔的另一個(gè)可選系統(tǒng)的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

本文描述了滲透式太陽能收集器煙囪塔的實(shí)施方案，以及具體地，滲透式太陽能收集器上升氣流煙囪塔的實(shí)施方案，這些實(shí)施方案可相對(duì)于使用溫室型太陽能收集器的太陽能煙囪塔提高效率。在這樣的溫室型太陽能收集器中，收集器的頂包括玻璃太陽能收集器或塑料太陽能收集器，這些收集器一般受到大量熱損失和整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的破壞，這可降低總體塔性能。此外，這樣的溫室型太陽能收集器中的渦輪機(jī)由收集器內(nèi)的溫室效應(yīng)導(dǎo)致的浮力產(chǎn)生的空氣流所驅(qū)動(dòng)。溫室型收集器的玻璃頂或塑料頂允許太陽能照射穿透至地面。地面吸收穿透的輻射，并反射該輻射以加熱進(jìn)入收集器中的空氣。結(jié)果，頂下的地面熱起來，進(jìn)而加熱在其上方徑向流動(dòng)的空氣。在這種情況下，間接實(shí)現(xiàn)了對(duì)收集器中的空氣的加熱，因?yàn)榈孛娴臏囟缺冗M(jìn)入收集器的空氣的溫度更高。由于收集器的玻璃頂與收集器下的土壤表面之間的空氣加熱方法具有多階段，所以存在差的熱傳遞和大量的熱損失，從而導(dǎo)致更低的系統(tǒng)效率。

本文描述的滲透式太陽能收集器煙囪塔組合三種組件：滲透式太陽能收集器設(shè)備、從所述滲透式太陽能收集器設(shè)備延伸的煙囪塔，以及包括一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)的功率轉(zhuǎn)化單元。在所述滲透式太陽能收集器設(shè)備的頂中不使用玻璃或塑料，而使用在不使用溫室技術(shù)的情況下允許在其中對(duì)空氣直接加熱的滲透式太陽能空氣加熱收集器。所述滲透式太陽能收集器設(shè)備包括吸熱頂(其可為金屬等)，并且其允許周圍空氣穿過穿孔和/或微穿孔，在該過程中收集熱。這樣的空氣流由于煙囪塔頂部處的空氣與所述滲透式太陽能收集器設(shè)備處的空氣之間的壓力差而發(fā)生，所述滲透式太陽能收集器設(shè)備在使用時(shí)一般定位于表面和/或地面(即，地球)旁邊。一般將穿孔的總開放面積的大小設(shè)為大于離開煙囪的空氣的總截面，這將在使空氣到達(dá)煙囪和渦輪機(jī)時(shí)的速度提高。但是，在另一些實(shí)施方案中，一般可將穿孔的總開放區(qū)域的大小設(shè)為近似與離開煙囪的空氣體積的總截面相匹配。

與煙囪塔的直徑相比，所述滲透式太陽能空氣收集器可具有大的面積，該收集器包括由柱結(jié)構(gòu)和支承基質(zhì)支承于地面上的平的和/或有皺起的吸熱片和/或板，所述柱結(jié)構(gòu)和支承基質(zhì)可水平伸展開許多米。太陽能收集器頂?shù)母叨瓤裳刂霃匠渲行暮蜔焽杷械囊粋€(gè)或多個(gè)稍微提高，以引導(dǎo)向內(nèi)的氣流。

所述煙囪塔包括空心的豎向結(jié)構(gòu)，并且可具有高度范圍，但是越高越好，并且一般可定位于太陽能空氣收集器設(shè)備的近似中心或偏心，以使?jié)B透式太陽能空氣收集器設(shè)備的頂圍繞塔。

在滲透式太陽能收集器設(shè)備中生成的加熱的空氣進(jìn)入煙囪塔的底部開放末端，該末端也稱為塔基部。因?yàn)榧訜岬目諝獗韧饷娴闹車諝飧p，所以其上升通過煙囪塔，并通過煙囪塔的頂部處的第二開放末端離開煙囪塔。

該塔的恰好頂部處的空氣與太陽能收集器設(shè)備中的空氣之間溫度和/或壓力的差制造了塔中的上升氣流，從而提高了通過系統(tǒng)的空氣速度。

在一些實(shí)施方案中，可將所述滲透式太陽能收集器設(shè)備的吸熱頂與透明的蓋散置和/或交替，所述透明的蓋將允許一些光穿過以加熱地面，地面將在晚上把熱輻射至收集器中，從而使得在晚上繼續(xù)進(jìn)行煙囪效應(yīng)。

在另一些實(shí)施方案中，可將有穿孔的板定位于透明的蓋部段下，以協(xié)助熱傳遞，并將與所述有穿孔的板相鄰的空氣加熱至比僅地面被加熱的情況下所能達(dá)到的更高的溫度。

可將渦輪機(jī)陣列定位于塔的底部。將所述渦輪機(jī)布置成由運(yùn)動(dòng)的空氣流的流驅(qū)動(dòng)。

因此，參照分別描繪使用用于產(chǎn)生電的太陽輻射的系統(tǒng)100的透視圖和截面示意圖的圖1和2。事實(shí)上，系統(tǒng)100還可被稱為滲透式太陽能收集器煙囪塔和/或滲透式太陽能收集器上升氣流煙囪塔。圖2中描繪的截面一般通過系統(tǒng)100的直徑。系統(tǒng)100包括：包括以下的滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101：吸熱頂105；與所述吸熱頂105相鄰的內(nèi)部空間109(最好參見圖2)；以及，在吸熱頂105上分布的并且被構(gòu)造成使周圍空氣從吸熱頂105外流進(jìn)內(nèi)部空間109中的多個(gè)進(jìn)氣開口111(出于清楚起見，在圖2中放大描繪)。系統(tǒng)100還包括：從滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101延伸并與內(nèi)部空間109連接的煙囪塔113，以使內(nèi)部空間109中的加熱的空氣從內(nèi)部空間109流動(dòng)通過煙囪塔113。系統(tǒng)100還包括布置于內(nèi)部空間109內(nèi)和煙囪塔113中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)并且布置于空氣流從內(nèi)部空間109通過煙囪塔113的路徑上的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115(最好參見圖2)。如所描繪的，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101還包括從所述吸熱頂105延伸的側(cè)壁107，側(cè)壁107和所述吸熱頂105至少部分地限定內(nèi)部空間109。

系統(tǒng)100一般被構(gòu)造用于安裝于地面(即，沙漠、土地、田地等的地面)和表面201(包括但不限于，混凝土、瀝青墊等中的一種或多種)中的一種或多種上，以使在使用位置上，吸熱頂105面朝天空，一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107延伸至系統(tǒng)100所放置于其上的表面201，從而使得內(nèi)部空間109還可被表面201所限定，并且煙囪塔113的開放末端向上延伸。換言之，當(dāng)系統(tǒng)100處于使用位置時(shí)，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101可在與煙囪塔113相對(duì)側(cè)上開放，表面201處于滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101的下面，形成內(nèi)部空間109的底部。但是，表面201不是滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101的部件，由此，所述裝置在底端是開放的(例如參見圖3)，但是，在另一些實(shí)施方案中，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101可包括蓄熱底部。無論如何，當(dāng)系統(tǒng)100處于表面201的使用位置時(shí)，內(nèi)部空間109是關(guān)閉的，以將空氣流從內(nèi)部空間109引導(dǎo)通過煙囪塔113：換言之，在至少使用位置中，內(nèi)部空間109是關(guān)閉的，以使系統(tǒng)100發(fā)揮功能，但是在安裝之前，可在至少部分的內(nèi)部空間109開放的情況下運(yùn)輸系統(tǒng)100。

吸熱頂105可包括一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103，所述吸熱板103可包括但是限于其中具有穿孔的一個(gè)或多個(gè)金屬板，每個(gè)金屬板可具有吸收太陽照射的顏色和黑色中的一種或多種顏色的外側(cè)。例如，可將所述一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103中的每一個(gè)都漆成黑色等。此外，所述一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103中的每一個(gè)都可為平的和有皺起中的一種或多種，并且可包括金屬材料，但是可吸熱并且可形成頂105的其他材料落在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)。在一些具體的非限制性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103中的每一個(gè)都可包括有皺起的板，所述板具有如的美國專利No.4,899,728(Peter等)和美國專利No.4,934,338(Hollick等)的每一篇中公開的穿孔，每篇文獻(xiàn)都通過引用并入本文；美國專利No.4,899,728和美國專利No.4,934,338的每一篇公開了對(duì)于具有有皺起的收集器板的建筑的預(yù)熱通過的空氣，其中空氣沿著所述有皺起的收集器板通行，并且當(dāng)空氣穿過板時(shí)，被來自板的太陽熱和和來自建筑內(nèi)部的熱散失的組合加熱。但是，其他有穿孔的吸熱板落在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)。例如，一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103中的每一個(gè)可為平的、有皺起的、有紋理的等，和/或其組合。

因此，吸熱頂105一般由一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103形成，例如使用合適的附著裝置將一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103聯(lián)鎖和/或附接在一起，所述附著裝置例如螺絲、膠、焊劑等。一般而言，當(dāng)系統(tǒng)100處于使用位置時(shí)，吸熱頂105將處于面朝上和/或面朝天空中的一種或多種情況。因此，太陽加熱吸熱頂105，吸熱頂105進(jìn)而加熱與其相鄰的空氣，包括內(nèi)部空間109中的空氣，以及與吸熱頂105外側(cè)相鄰的周圍空氣。

一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107一般從吸熱頂105延伸。例如，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101一般被構(gòu)造用于安裝于表面201上，并且在使用位置中，一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107可因此從吸熱頂105延伸至表面201。此外，一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107可包括一種或多種金屬和結(jié)構(gòu)材料，在一些實(shí)施方案中，所述金屬和結(jié)構(gòu)材料可至少部分地支承吸熱頂105。

但是，簡(jiǎn)短地關(guān)注圖3，與圖2相似，其描繪了系統(tǒng)100的另一個(gè)截面視圖，但是示出了定位于內(nèi)部空間109內(nèi)的支承結(jié)構(gòu)290，支承結(jié)構(gòu)290被構(gòu)造成當(dāng)將滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101安裝于表面201上時(shí)支承滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101和煙囪塔113中的一種或多種。以示意圖和折線的方式描繪了支承結(jié)構(gòu)290，并且其可包括但不限于支柱、樁、拉索等，定位于內(nèi)部空間109中，并且其可將滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101和煙囪塔113中的一種或更多種支承于表面201上。但是，支承結(jié)構(gòu)290還可包括一種或更多種外部支承結(jié)構(gòu)組件；例如，系統(tǒng)100可包括支承煙囪塔113的外部拉索。

此外，支承結(jié)構(gòu)290被構(gòu)造成運(yùn)行氣流通過內(nèi)部空間109至煙囪塔113。例如，雖然支承結(jié)構(gòu)290還可包括壁和擋板等，但是這樣的壁和擋板被布置和/或構(gòu)造成不干擾通過內(nèi)部空間109至煙囪塔113的空氣流，和/或有助于和/或協(xié)助和/或引導(dǎo)通過內(nèi)部空間109至煙囪塔113的空氣流。例如，壁和擋板可沿著內(nèi)部空間109的半徑和/或直徑延伸，例如朝向側(cè)壁107和煙囪塔113延伸。此外，壁和/或擋板可包括用于使空氣流動(dòng)通過其中的開口。

應(yīng)注意，在圖3中，出于清楚起見，沒有描繪一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115，并且圖3可表示將一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115安裝于系統(tǒng)100之前的系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)。此外，支承結(jié)構(gòu)290還可被構(gòu)造用于支承一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115；作為另一選擇，系統(tǒng)100還可包括用于一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115的額外的支承結(jié)構(gòu)。

還應(yīng)注意，圖3沒有描繪表面201，因?yàn)楸砻?01表示其上放置和/或安裝了系統(tǒng)100的環(huán)境。因此，圖3還可表示安裝于表面201之前以及安裝一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115之前的系統(tǒng)100。事實(shí)上，可將系統(tǒng)100模塊化，并以未組裝的狀態(tài)運(yùn)輸至安裝位置，然后在安裝位置處在表面201上組裝。

回到圖1和2，一般而言，一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107和煙囪塔113從吸熱頂105的相對(duì)側(cè)延伸。此外，側(cè)壁107與吸熱頂105一起，以及在其上安裝系統(tǒng)100的表面201，可限定內(nèi)部空間109。例如，在使用位置中，一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107可包括內(nèi)部空間109的側(cè)面，系統(tǒng)100安裝于其上的表面201可包括內(nèi)部空間109的底，并且吸熱頂105可包括內(nèi)部空間109的頂。

此外，雖然描繪了僅一個(gè)側(cè)壁107，因?yàn)闈B透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101一般是圓形的，但是滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101可為限定內(nèi)部空間109的任何形狀，并且因此，與滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101的邊緣的數(shù)量相應(yīng)的任何側(cè)壁數(shù)量都落在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)。例如，在一些實(shí)施方案中，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101可為八角形的，在這種情況下，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101包括八個(gè)側(cè)壁。

圖2中放大描繪的多個(gè)進(jìn)氣開口111一般遍布于吸熱頂105上，并且可具有近似匹配或大于當(dāng)內(nèi)部空間109中的加熱的空氣從內(nèi)部空間109流動(dòng)通過煙囪塔113時(shí)離開煙囪塔113的空氣體積的總截面的總開放面積。例如，多個(gè)進(jìn)氣開口111的總開放面積可具有大于煙囪塔113的截面面積(例如，橫截面)的總開放面積。但是，一般而言，多個(gè)進(jìn)氣開口111可包括處于一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103中的穿孔、微穿孔、凹陷、裂縫、洞等，和/或一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103之間的缺口。此外，一般遍布于吸熱頂105上的多個(gè)進(jìn)氣開口111可為均勻分布的和/或不均勻分布的，但是一般盡可能多地散布于吸熱頂105上。在一些具體實(shí)施方案中，多個(gè)進(jìn)氣開口111中的每一個(gè)都包括可能相當(dāng)于1mm至2mm直徑的穿孔。但是，更小的和更多的穿孔落在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)；事實(shí)上，更小的和更多的開口可更好地捕獲吸熱頂105處的熱邊界層。

吸熱頂105還可相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107和煙囪塔113傾斜，以使吸熱頂105上收集的一種或多種水分(例如，雨、露等)將流向側(cè)壁107，并促進(jìn)內(nèi)部空間109內(nèi)的空氣流。例如，在一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107和煙囪塔113之間，吸熱頂105可具有約0°至約10°的范圍的傾斜，并且當(dāng)系統(tǒng)100處于使用位置時(shí)，側(cè)壁107的頂部低于煙囪塔113的基部。換言之，可將吸熱頂105的高度從吸熱頂105的圓周邊緣升高至煙囪塔113。該傾斜還可增加更接近煙囪塔113的尺寸。

煙囪塔113一般包括煙囪、空心塔等，從滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101以與一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107近似相反方向延伸。將煙囪塔113與內(nèi)部空間109連接，以使內(nèi)部空間109中的加熱的空氣可流動(dòng)通過煙囪塔113和/或沿?zé)焽杷?13向上流。換言之，在使用位置中，煙囪塔113向上延伸，并且空氣從內(nèi)部空間109向上流動(dòng)通過煙囪塔，并在煙囪塔113的頂部流出開口。在這些實(shí)施方案中的一些中，內(nèi)部空間109和煙囪塔113可限定整合的空間，以將煙囪塔113的內(nèi)部與內(nèi)部空間109整合到一起。

一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115一般定位于從內(nèi)部空間109通過煙囪塔113的空氣流的路徑上。因此，一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115可定位于內(nèi)部空間109上、煙囪塔113中、煙囪塔113基部處中的一個(gè)或多個(gè)位置中。在一些具體的非限制性實(shí)施方案中，如所描繪的，一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115包括圍繞煙囪塔113的基部(例如，在煙囪塔113與內(nèi)部空間109匯合之處)的渦輪機(jī)布置；部分渦輪機(jī)115可定位于內(nèi)部空間109中，同時(shí)另一部分渦輪機(jī)115可定位于煙囪塔113中和/或煙囪塔113的基部處。

此外，一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115中的每一個(gè)一般都構(gòu)造成當(dāng)加熱的空氣經(jīng)過和/或穿過一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)時(shí)產(chǎn)生電，例如通過轉(zhuǎn)動(dòng)，使一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115中的每一個(gè)產(chǎn)生電。因此，一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115中的每一個(gè)可與蓄電設(shè)備和電網(wǎng)中的一種或多種連接，以使可將由此產(chǎn)生的電收集和/或儲(chǔ)存和/或提供于可利用所產(chǎn)生的電的設(shè)備。一般而言，一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115中的每一個(gè)可包括電力轉(zhuǎn)換單元、電力產(chǎn)生設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)葉片、發(fā)電機(jī)等，和/或可通過與運(yùn)動(dòng)的空氣產(chǎn)生電的任何其他組件。

雖然滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備一般被描繪為圓形，但是任何形狀都落在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)。此外，雖然煙囪塔113被描繪成從滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101的近似中心延伸，但是煙囪塔113可定位于滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101內(nèi)任何位置，其中加熱的空氣可從內(nèi)部空間109流動(dòng)通過煙囪塔113。此外，雖然系統(tǒng)100安裝于其上的表面201被描繪為平的和/或均勻的和/或不傾斜的，但是系統(tǒng)100可適配用于安裝于不均勻的表面上和/或傾斜的表面包括山坡上，例如，通過調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107的尺寸和/或形狀來進(jìn)行和/或通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)100的支承結(jié)構(gòu)來進(jìn)行。

此外，相對(duì)于煙囪塔113的直徑，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101的面積一般是大的。例如，煙囪塔113的直徑可介于一米或兩米至兩百米或長(zhǎng)的范圍(該范圍的更寬那端的煙囪塔具有以千米計(jì)的高)，并且滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101對(duì)應(yīng)的面積可介于數(shù)十平方米至數(shù)千平方，甚至數(shù)萬平方米和數(shù)十萬平方米至許多平方千米，根據(jù)將產(chǎn)生的能量的量而不同。但是，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101的區(qū)域可比相應(yīng)的溫室型太陽能收集器的面積小約一半至約三分之二。

然后關(guān)注圖4，其基本與圖2相似，相同的元件具有相同的附圖標(biāo)記，并且其示出了在表面201上的使用位置中處于運(yùn)行狀態(tài)下的系統(tǒng)100，吸熱頂105的外部面一般面朝天空，并且煙囪塔113一般向上延伸向天空。雖然圖3中未顯示一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103，但是它們?nèi)匀豢纱嬖?；但是，吸熱?05可由包括多個(gè)進(jìn)氣開口111的其他吸熱裝置組合形成。

在任何情況下，在圖4中，太陽輻射301照射吸熱頂105，吸熱頂105進(jìn)而加熱內(nèi)部空間109中的空氣和與吸熱頂105朝外的面相鄰的周圍空氣305二者303，其還可被稱為熱邊界層。由于滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101被構(gòu)造成吸收太陽輻射301，并加熱處于內(nèi)部空間109內(nèi)和與吸熱頂105(即，熱邊界層)相鄰中的一種或多種位置的空氣303，一旦空氣303熱起來并在內(nèi)部空間109與滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101外面的周圍空氣之間產(chǎn)生壓力差后，即發(fā)生煙囪效應(yīng)，并且加熱的空氣流以最小阻力的路徑沿?zé)焽杷?13向上流。換言之，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101被構(gòu)造以形成由內(nèi)部空間109內(nèi)的加熱的空氣制造的通過煙囪塔113的上升氣流310，上升氣流310進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪機(jī)115，產(chǎn)生電。因此，系統(tǒng)100可稱為滲透式太陽能收集器上升氣流煙囪塔。此外，通過多個(gè)進(jìn)氣開口111引入與包括熱邊界層的吸熱頂105相鄰的空氣305，所述空氣在與吸熱頂105的外部面接觸時(shí)和/或在內(nèi)部空間109內(nèi)被加熱和/或進(jìn)一步加熱，并流動(dòng)通過上升氣流310中的渦輪機(jī)115和煙囪塔113。在圖4中，空氣305被表示為小箭頭，出于清楚起見，將僅一個(gè)小箭頭標(biāo)記為空氣305。

換言之，在一些實(shí)施方案中，圖4描繪了一種用于產(chǎn)生電的方法，所述方法包括：在滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101的內(nèi)部空間109與連接至其的煙囪塔113之間制造空氣壓力差，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101包括：吸熱頂105；與吸熱頂105相鄰的內(nèi)部空間109；以及分布于吸熱頂105上并構(gòu)造成允許周圍空氣從吸熱頂105外流入內(nèi)部空間109的多個(gè)進(jìn)氣開口111，當(dāng)太陽輻射照射吸熱頂105時(shí)產(chǎn)生所述空氣壓力差；以及，使用布置于從內(nèi)部空間109通過煙囪塔的113空氣流的路徑上的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115產(chǎn)生電。

此外，圖4清楚地標(biāo)會(huì)了定位于從內(nèi)部空間109通過煙囪塔113的空氣流的路徑上的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115。

一般而言，使用其中具有多個(gè)進(jìn)氣開口111吸熱頂105來替換對(duì)表面的溫室型加熱可導(dǎo)致加熱效率比溫室型太陽能煙囪收集器提高，進(jìn)而導(dǎo)致與溫室型表面的面積相比，當(dāng)產(chǎn)生相似的電量時(shí)，吸熱頂105的面積更小。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會(huì)，還存在更多可能的可選實(shí)施方案和修飾。例如，雖然一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107被描繪成沒有空氣開口，但是在另一些實(shí)施方案中，例如在其中多個(gè)進(jìn)氣開口111的總開放面積小于離開煙囪塔的空氣體積的總截面的實(shí)施方案中，可將一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107適配成協(xié)助氣流進(jìn)入內(nèi)部空間109中，并且因此，一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107可包括被構(gòu)造成協(xié)助周圍氣流進(jìn)入內(nèi)部空間109的一個(gè)或多個(gè)開口(未描繪)。因此，可使用在一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107中的這樣的額外的開口來提供不能使用多個(gè)進(jìn)氣開口111的額外的空氣流。

在另一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107還可包括一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣開口，并且事實(shí)上，在這些實(shí)施方案中的一些中，一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁107可與吸熱頂105相似。此外，在另一些實(shí)施方案中，可省去側(cè)壁107，吸熱頂105以一定的角度從煙囪塔113延伸，吸熱頂105的圓周邊緣被構(gòu)造成停留在表面201上，內(nèi)部空間109由傾斜的吸熱頂105和表面201限定。

在另一些實(shí)施方案中，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101可被適配成部分地包括一個(gè)或多個(gè)有蓋的板，所述有蓋的板可為有穿孔的和無穿孔的中的一種或多種情況。例如，接下來關(guān)注圖5，其描繪了與系統(tǒng)100基本相似的系統(tǒng)100a的透視圖，相同元件的元件具有相同附圖標(biāo)記，但是這些附圖標(biāo)記附加有“a”。因此，系統(tǒng)100a包括與滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101相似的滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101a、側(cè)壁107a和煙囪塔113a，系統(tǒng)100a內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)(未描繪)。此外，系統(tǒng)100a被描繪成坐落和/或?？亢?或安裝于表面201a上。

但是，在這些實(shí)施方案中，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101a包括與吸熱頂105a的一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103a相鄰的一個(gè)或多個(gè)有蓋的板405，出于清楚起見圖5中的每個(gè)元件的僅一些具有附圖標(biāo)記，一個(gè)或多個(gè)有蓋的板405和一個(gè)或多個(gè)有穿孔的吸熱板103a形成滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101a的頂，與內(nèi)部空間109相似的內(nèi)部空間與所述頂相鄰。例如，如所描繪的，一個(gè)或多個(gè)有蓋的板405與一個(gè)或多個(gè)吸熱板103a以輻射狀的圖式交替。此外，如所描繪的，一個(gè)或多個(gè)有蓋的板405還定位于煙囪塔113a的基部。但是，其他構(gòu)型的有蓋的板405落在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)；所描繪的實(shí)施方案可例如在使用一般是矩形的有穿孔的吸熱板103a時(shí)使用，無需切割或以其他方式成形有穿孔的吸熱板103a。

在任何情況下，在所描繪的實(shí)施方案中，系統(tǒng)100a以與系統(tǒng)100相似的方式發(fā)揮功能，但是其還包括包含透明材料的有蓋的板405，所述透明材料包括但不限于玻璃、塑料、聚合物等，這使得能夠?qū)ο到y(tǒng)100a下的表面201a進(jìn)行太陽加熱，以使表面201a可在晚上繼續(xù)加熱系統(tǒng)100a內(nèi)的內(nèi)部空間，因?yàn)楫?dāng)被穿過有蓋的板405的太陽輻射照射時(shí)，表面201a一般熱起來了。

在另一些實(shí)施方案中，可使用有蓋的板進(jìn)一步提高系統(tǒng)100的效率。例如，接下來關(guān)注圖6，其描繪了與圖2基本相似的系統(tǒng)100b，相同元件的元件具有相同附圖標(biāo)記，但是這些附圖標(biāo)記附加有“b”，并且圖6描繪了系統(tǒng)100b的截面。因此，系統(tǒng)100b包括滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101b以及煙囪塔113b和一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115b，所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101b包括吸熱頂105b、內(nèi)部空間109b和分布于吸熱頂105上的多個(gè)進(jìn)氣開口111b。但是，在這些實(shí)施方案中，系統(tǒng)100b還包括吸熱頂105b上方的一個(gè)或多個(gè)有蓋的板505，一個(gè)或多個(gè)有蓋的板505和吸熱頂105b限定第二空間509，吸熱頂105b隔開內(nèi)部空間109b和第二空間509。在這些實(shí)施方案中，側(cè)壁107b沿著內(nèi)部空間109b和空間509二者延伸。此外，空氣可通過側(cè)壁107b中的與空間509相鄰的一個(gè)或多個(gè)開口流進(jìn)空間509中，和/或有蓋的板505可為有穿孔的(即，有蓋的板505可包括但不限于有穿孔并且至少部分地透過太陽輻射的聚合物、塑料等)。作為另一選擇，當(dāng)系統(tǒng)100b包括側(cè)壁107b中的開口時(shí)，有蓋的板505可為無穿孔的。在任意方式中，有蓋的板505至少部分地透過太陽輻射。

在一些實(shí)施方案，一個(gè)或多個(gè)有蓋的板505可覆蓋僅部分的吸熱頂105b，側(cè)壁從該處進(jìn)一步延伸，以在吸熱頂105b上制造出多個(gè)空間509，從而使吸熱頂105b的暴露的部分與吸熱頂105b的覆蓋的部分交替。在系統(tǒng)例如系統(tǒng)100a中，其中有蓋的板405與有穿孔的吸熱板103a交替，一個(gè)或多個(gè)有蓋的板103a可被如系統(tǒng)100b中的另一些有蓋的板覆蓋，以在吸熱頂105a的每個(gè)部分上限定另一個(gè)空間。

在任何情況下，有蓋的板505制造空間509內(nèi)的溫室效應(yīng)，從而提供對(duì)空間509內(nèi)的空氣的預(yù)熱，這些空氣被從太陽輻射吸熱的吸熱頂105b進(jìn)一步加熱，如圖4中描繪的。換言之，在系統(tǒng)100b中發(fā)生了對(duì)空氣的兩階段加熱。

但是，用于這樣的兩階段加熱的其他幾何結(jié)構(gòu)落在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)。例如，接下來關(guān)注圖7，其描繪了與圖2基本相似的系統(tǒng)100c，相同元件的元件具有相同附圖標(biāo)記，但是這些附圖標(biāo)記附加有“c”，并且圖7描繪了系統(tǒng)100c的截面。因此，系統(tǒng)100c包括滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101c以及煙囪塔113c和一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115c(但是出于清楚起見，描繪了僅一個(gè)渦輪機(jī)115c)，所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101b包括吸熱頂105c、具有兩部分(內(nèi)部空間109c-1和109c-2)的內(nèi)部空間109c和分布于吸熱頂105上的多個(gè)進(jìn)氣開口111c。但是，在這些實(shí)施方案中，系統(tǒng)100c還包括吸熱頂105c上方的一個(gè)或多個(gè)有蓋的板605，一個(gè)或多個(gè)有蓋的板605被布置成與煙囪塔113c徑向相鄰，并且吸熱頂105c被布置成與側(cè)壁107c徑向相鄰，因此，吸熱頂105c具有比有蓋的板605更大的平均直徑。有蓋的板605和吸熱頂105c之間的接合可密封和/或不密封和/或附接和/或可去除地附接，并且另一些有蓋的板605和吸熱頂105c可由支承結(jié)構(gòu)(未描繪)支承。有蓋的板605可為有穿孔的和無穿孔的中的一種或多種情況，并且在其他方面與有蓋的板505類似。從圖7顯而易見的是，每個(gè)有蓋的板605和吸熱頂105c處于不同的角度，有蓋的板605的角度大于吸熱頂105c的角度，每個(gè)角度都相對(duì)于側(cè)壁107c和/或上安裝了系統(tǒng)100c的表面來定義。因此，在另一些實(shí)施方案中，有蓋的板605和吸熱頂105c可處于相似的角。

此外，內(nèi)部空間109c-1和內(nèi)部空間109c-2一般是相連接的，但是內(nèi)部空間109c-1與吸熱頂105c相鄰，而內(nèi)部空間109c-2與有蓋的板605相鄰。除了任何支承結(jié)構(gòu)的特征外，其間一般沒有任何障礙，也沒有任何邊界，并且內(nèi)部空間109c-1、109c-2一般形成一個(gè)內(nèi)部空間。

系統(tǒng)100c還包括第二吸熱表面615，這與吸熱頂105c類似，定位于有蓋的板605下，吸熱表面615包括與進(jìn)氣開口111c相似的多個(gè)進(jìn)氣開口621。此外，吸熱表面615限定第二內(nèi)部空間629，吸熱表面615將內(nèi)部空間109c-2與第二內(nèi)部空間629隔開。第二內(nèi)部空間629與煙囪塔113c相鄰，并且與其連接。

在任何情況下，如上文所述，吸熱頂105c發(fā)揮與吸熱頂105相似的功能，并且有蓋的板605與吸熱表面615的組合制造空間109c-2內(nèi)的溫室效應(yīng)，從而提供對(duì)空間109c-2內(nèi)的空氣的預(yù)熱，所述空氣被吸熱表面615進(jìn)一步加熱，以使得發(fā)生量階段加熱，這與上文相對(duì)于圖6描述的效應(yīng)相似。內(nèi)部空間109c-1、109c-2(無論被吸熱頂105c加熱和/或被有蓋的板605和吸熱表面615的組合加熱)然后從內(nèi)部空間109c-2通過多個(gè)空氣開口621流進(jìn)內(nèi)部空間629中，并沿?zé)焽杷?13c向上流，與一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115c相互作用，以產(chǎn)生電。因此，在系統(tǒng)100c中，發(fā)生兩階段加熱。此外，由于內(nèi)部空間109c-1與吸熱頂105c相鄰，并且內(nèi)部空間109c-2與有蓋的板605相鄰，所以對(duì)內(nèi)部空間109c-1、109c-2中的空氣加熱都在使用針對(duì)圖4描述的方法和針對(duì)圖6描述的溫室效應(yīng)的情況下發(fā)生。但是，特別地，空氣從其被吸熱頂105c加熱的內(nèi)部空間109c-1流至其被溫室效應(yīng)進(jìn)一步加熱的內(nèi)部空間109c-2中，通過進(jìn)氣開口621流至內(nèi)部空間629中，并沿?zé)焽杷?13c向上流。因此，還可通過使用吸熱頂105c加熱并使用溫室效應(yīng)進(jìn)一步加熱來進(jìn)行兩階段加熱。在這樣的實(shí)施方案中的一些中，每個(gè)吸熱頂105c和有蓋的板605可具有十平方千米的面積，因此，可將內(nèi)部空間109c-1的一些部分與內(nèi)部空間109c-2的一些部分寬闊地隔開；因此可將內(nèi)部空間109c-1的一些部分與內(nèi)部空間109c-2的一些部分寬闊地隔開，并且預(yù)加熱和空氣流的體積二者都是巨大的。

本發(fā)明描述了一種系統(tǒng)和/或裝置，其被構(gòu)造成與溫室型收集器相比，更高效地通過太陽將大體積的空氣加熱至更高的溫度，在不需要風(fēng)扇的情況下使用煙囪效應(yīng)使空氣運(yùn)動(dòng)，并利用運(yùn)動(dòng)的空氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)和/或發(fā)電機(jī)，以產(chǎn)生電。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會(huì)，還存在更多可能的可選實(shí)施方案和修飾。例如，在一些實(shí)施方案中，本文描述的煙囪塔的形狀可比所述煙囪塔的基部更寬，所述基部與滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備相鄰。所述煙囪塔的這樣的從底部到頂部的加寬，可增強(qiáng)從滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備通過煙囪塔的加熱的空氣流。在這些實(shí)施方案中，所述多個(gè)進(jìn)氣開口的總開放面積大于當(dāng)所述內(nèi)部空間中所述加熱的空氣從所述內(nèi)部空間流動(dòng)通過所述煙囪塔時(shí)離開所述煙囪塔最窄部位的空氣體積的總截面。

此外，參照?qǐng)D2，對(duì)系統(tǒng)100的研究已經(jīng)示出，由于約0.25％開放面積至約5％開放面積的范圍內(nèi)的多個(gè)進(jìn)氣開口111所致的吸熱頂105的孔隙率對(duì)系統(tǒng)100的運(yùn)行具有減小風(fēng)影響的效果。這樣的研究還示出，由于約0.25％開放面積至約2％開放面積的范圍內(nèi)的多個(gè)進(jìn)氣開口111所致的吸熱頂105的孔隙率特別可用于例如，當(dāng)系統(tǒng)100被部署于非常多風(fēng)的環(huán)境中時(shí)，減小對(duì)系統(tǒng)100的運(yùn)行的風(fēng)影響。換言之，多個(gè)進(jìn)氣開口111的開口可在吸熱頂105的約0.25％開放面積至約5％的開放面積的范圍內(nèi)，并且特別地，可在吸熱頂105的約0.25％開放面積至約2％開放面積的范圍內(nèi)，以減小風(fēng)對(duì)系統(tǒng)100的影響。在這些實(shí)施方案中發(fā)現(xiàn)，與當(dāng)孔隙率大于約5％，并且特別是大于約2％時(shí)相比，由于圍繞系統(tǒng)100的周圍空氣中的風(fēng)所致的影響被減小。例如，當(dāng)將系統(tǒng)100放置于吸熱頂105的孔隙率大于約5％并且特別是大于約2％的環(huán)境中時(shí)，風(fēng)可干擾通過多個(gè)進(jìn)氣開口111的空氣流。雖然可將系統(tǒng)100適配成包括吸熱頂105上方的有蓋的板，以保護(hù)多個(gè)進(jìn)氣開口111使其免受風(fēng)的影響，如在系統(tǒng)100b、100c中，但是這樣的有蓋的板提高了生產(chǎn)系統(tǒng)100的成本。此外，這樣的有蓋的板增加了需要支承的重量，例如由支承結(jié)構(gòu)290來支承，并增加了安裝系統(tǒng)100和維護(hù)系統(tǒng)100二者的復(fù)雜性。

因此，本說明書還提供了一種使用太陽輻射來產(chǎn)生電的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：包括以下的滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備：吸熱頂；與所述吸熱頂相鄰的內(nèi)部空間；以及，在所述吸熱頂上分布的并且被構(gòu)造成使周圍空氣從所述吸熱頂外流進(jìn)所述內(nèi)部空間中的多個(gè)進(jìn)氣開口，因所述多個(gè)進(jìn)氣開口導(dǎo)致的所述吸熱頂?shù)目紫堵式橛诩s0.25％的開放面積至約5％的開放面積的范圍內(nèi)；從所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備延伸并與所述內(nèi)部空間連接的煙囪塔，以使所述內(nèi)部空間中的加熱的空氣從所述內(nèi)部空間流動(dòng)通過所述煙囪塔；以及，布置于所述內(nèi)部空間內(nèi)和所述煙囪塔中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)并且布置于空氣流從所述內(nèi)部空間通過所述煙囪塔的路徑上的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)。在一些具體實(shí)施方案中，因所述多個(gè)進(jìn)氣開口導(dǎo)致的所述吸熱頂?shù)目紫堵士山橛诩s0.25％的開放面積至約2％的開放面積的范圍內(nèi)，在非常多風(fēng)的環(huán)境中，這可對(duì)降低風(fēng)的影響特別有用。

此外，在這些實(shí)施方案中的一些中，如在圖2中描繪的，多個(gè)進(jìn)氣開口111近似均勻分布于吸熱頂105上。這樣的均勻分布一般可協(xié)助空氣流通過多個(gè)進(jìn)氣開口111、內(nèi)部空間109，并通過煙囪塔113。但是，這樣的均勻分布可包括多個(gè)進(jìn)氣開口111的形成簇的子集合，并且這樣的簇可均勻地分布于吸熱頂105上。

類似地，在吸熱頂105的區(qū)域內(nèi)吸熱頂105的孔隙率可為恒定的，或者在吸熱頂105的區(qū)域內(nèi)吸熱頂105的孔隙率可為可變的。例如，吸熱頂105的孔隙率可為在約0.25％開放面積至約5％開放面積的范圍內(nèi)和/或在約0.25％開放面積至約2％開放面積的范圍內(nèi)的任何指定的恒定值，例如約1％，并且進(jìn)氣開口111均勻分布。換言之，吸熱頂105中的進(jìn)氣開口111的面密度可為近似恒定的。作為另一選擇，在吸熱頂105的區(qū)域內(nèi)，吸熱頂105的孔隙率可變化，只要所述可變孔隙率的值在約0.25％開放面積至約5％開放面積的范圍內(nèi)和/或約0.25％開放面積至約2％開放面積的范圍內(nèi)即可，并且進(jìn)氣開口111的分布可變。換言之，吸熱頂105中的進(jìn)氣開口111的面密度可變化，只要所述可變的孔隙率的值在約0.25％開放面積至約5％開放面積的范圍內(nèi)和/或約0.25％開放面積至約2％開放面積的范圍內(nèi)即可。

在另一些實(shí)施方案中，可適配系統(tǒng)100以使吸熱頂105包括多個(gè)光伏模塊，并且多個(gè)進(jìn)氣開口111包括處于所述多個(gè)光伏模塊之間的缺口。例如，接下來關(guān)注圖8，其描繪了吸熱頂805的頂視圖，吸熱頂805包括多個(gè)光伏模塊806，并且多個(gè)進(jìn)氣開口包括處于多個(gè)光伏模塊806之間的缺口811?？稍谙到y(tǒng)100中的吸熱頂105的位置中使用吸熱頂805。此外，雖然吸熱頂805描繪了特定的光伏模塊806的布置，但是其他光伏模塊806的布置落在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)。還應(yīng)領(lǐng)會(huì)，煙囪塔113可近似地以吸熱頂805的中心為中心，和/或放置于任何地方，只要其與內(nèi)部空間109連接并從內(nèi)部空間109延伸即可，例如以向上的方向延伸。

此外，雖然圖8描繪了光伏模塊806形成吸熱頂805的外表面的整體，但是在另一些實(shí)施方案中，吸熱頂805可部分地由光伏模塊806形成，并且部分地由有穿孔的吸熱板103和/或有蓋的板形成。

在任何情況下，內(nèi)部空間109的進(jìn)氣開口由光伏模塊806之間的缺口811形成。特別地，由缺口811所致的吸熱頂?shù)目紫堵士稍诩s0.25％開放面積至約5％開放面積的范圍內(nèi)和/或在約0.25％開放面積至約2％開放面積的范圍內(nèi)。作為另一選擇，可使用有蓋的板保護(hù)缺口811，使其免受風(fēng)的影響。

應(yīng)領(lǐng)會(huì)，雖然圖8中顯示了僅兩個(gè)缺口811，但是缺口811存在于各光伏模塊806之間，和/或存在于大多數(shù)光伏模塊806之間。在一些實(shí)施方案中，缺口811可在約1cm至約4cm的范圍內(nèi)，以允許該處的空氣流通至內(nèi)部空間109中，以及用于擴(kuò)展光伏模塊806。在一些實(shí)施方案中，缺口811可在約1cm至約2cm的范圍內(nèi)。

雖然未描繪出來，但還是應(yīng)領(lǐng)會(huì)，光伏模塊806包括電連接器、電纜等，以使光伏模塊806可與蓄電系統(tǒng)、電網(wǎng)等電連接。在一些實(shí)施方案中，可將對(duì)渦輪機(jī)115的電連接與對(duì)光伏模塊806的電連接組合，以使系統(tǒng)100具有一個(gè)電輸出。

接下來關(guān)注圖9，其基本與圖2相似，相同元件的元件具有相同附圖標(biāo)記，但是這些附圖標(biāo)記附加有“d”。因此，系統(tǒng)100d包括滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101d以及煙囪塔113d和一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)115d(包括一個(gè)或多個(gè)吸熱板103d)，所述滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101d包括吸熱頂105d、內(nèi)部空間109d和分布于吸熱頂105d上的多個(gè)進(jìn)氣開口111d。但是，在這些實(shí)施方案中，系統(tǒng)100d還包括與吸熱頂105d的外部面相鄰的多個(gè)光伏模塊906，并在所述多個(gè)光伏模塊906之間形成空間909；以及空間909與多個(gè)光伏模塊906的外部之間的一個(gè)或多個(gè)開口911，以使空氣可從多個(gè)光伏模塊906的外部流入空間909，并通過多個(gè)進(jìn)氣開口111d。

一般而言，一個(gè)或多個(gè)開口911和空間909的尺寸使空氣流動(dòng)通過多個(gè)進(jìn)氣開口111d。因此，由于因多個(gè)進(jìn)氣開口111d所致的吸熱頂105d的孔隙率可在約0.25％開放面積至約5％開放面積的范圍內(nèi)和/或在約0.25％開放面積至約2％開放面積的范圍內(nèi)，以及由于多個(gè)光伏模塊906可具有與吸熱頂105d近似相同的面積，因一個(gè)或多個(gè)開口911所致的光伏模塊906的孔隙率可約等于或大于吸熱頂105d的孔隙率，和/或約等于或大于約0.25％開放面積至約5％開放面積的范圍，和/或約等于或大于約0.25％開放面積至約2％開放面積的范圍。

雖然在圖9中示出了僅四個(gè)光伏模塊906，以及僅六個(gè)開口9111，但是應(yīng)領(lǐng)會(huì)，模塊906和開口911僅以示意的方式描繪，并且其他布置和數(shù)量的光伏模塊906和開口911落在本實(shí)施方案的范圍內(nèi)。事實(shí)上，下文描述了每個(gè)光伏模塊906和開口9111的功能。

光伏模塊906一般保護(hù)多個(gè)進(jìn)氣開口111d使其免于受風(fēng)，與上文描述的有蓋的板相似。此外，光伏模塊906吸收來自太陽的太陽輻射(例如，太陽輻射301)，并且這樣的太陽輻射輻射為到達(dá)吸熱頂105d的熱，該熱進(jìn)而加熱吸熱頂105d。換言之，熱從光伏模塊906的內(nèi)側(cè)和/或后側(cè)輻射，所述熱被流動(dòng)通過多個(gè)進(jìn)氣開口111d的空氣以及通過吸熱頂105d的吸收來冷卻。這樣的效果是協(xié)同的。例如，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101d至少部分地依賴對(duì)吸熱頂105d的加熱來發(fā)揮功能，如上文所述，并且此外，光伏模塊906的效率一般在每冷卻1攝氏度的情況下提高約0.5％。因此，光伏模塊906向吸熱頂105d的熱傳遞協(xié)助滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101d的功能，并進(jìn)一步冷卻光伏模塊906以提高其效率。例如，對(duì)系統(tǒng)100d的研究已經(jīng)示出，可將各光伏模塊906冷卻約10℃至約20℃的范圍，導(dǎo)致光伏模塊906的效率的提高約5％至約10％。因此，與如果滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101d和光伏模塊906各自彼此獨(dú)立運(yùn)行相比，對(duì)于相同的表面積，滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備101d和光伏模塊906的綜合效率總體提高。

因此，選擇多個(gè)光伏模塊906和吸熱頂105d的外部面之間的距離以協(xié)助其間的熱傳遞。研究已經(jīng)示出，多個(gè)光伏模塊906與吸熱頂105d的外部面之間的距離可在約1cm至約4cm的范圍內(nèi)，和/或在約1cm至約2cm的范圍內(nèi)，以允許充分的空氣流通過開口911和多個(gè)進(jìn)氣開口111d，并且光伏模塊906的孔隙率大于吸熱頂105d的孔隙率。

此外，本文已經(jīng)描述了系統(tǒng)和/或裝置，所述系統(tǒng)和/或裝置一般被構(gòu)造用于安裝于地面(即，沙漠、土地、田地等的地面)和多種表面(包括但不限于，混凝土墊、瀝青墊等中的一種或多種)上。應(yīng)領(lǐng)會(huì)，這樣的安裝還可包括安裝于水體上，包括但不限于，尾礦池。例如，可將墊，例如混凝土墊、瀝青墊等安裝于與水體和/或尾礦池相鄰、其附近和/或其中，并且本文描述的滲透式太陽能空氣加熱收集器裝置安裝于所述墊上，并因此處于水體和/或尾礦池的上方。同樣地，水體和/或尾礦池將至少部分地限定本文描述的內(nèi)部空間，并且當(dāng)與水體和/或尾礦池相互作用時(shí)，將發(fā)生本文描述的煙囪效應(yīng)，導(dǎo)致其蒸發(fā)和/或干燥。因此，可加快尾礦池的蒸發(fā)，同時(shí)產(chǎn)生能量。因此，本文描述的滲透式太陽能空氣加熱收集器設(shè)備可被構(gòu)造用于安裝于尾礦池的上方，例如，所述尾礦池可至少部分地形成其內(nèi)部空間。

本發(fā)明描述了一種系統(tǒng)和/或裝置，其被構(gòu)造成與溫室型收集器相比，更高效地通過太陽將大體積的空氣加熱至更高的溫度，在不需要風(fēng)扇的情況下使用煙囪效應(yīng)使空氣運(yùn)動(dòng)，并利用運(yùn)動(dòng)的空氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)和/或發(fā)電機(jī)，以產(chǎn)生電。該系統(tǒng)可被適配成在不使用有蓋的板的情況下防風(fēng)的，通過將吸熱頂?shù)目紫堵士刂圃诩s0.25％開放面積至約5％開放面積的范圍內(nèi)和/或約0.25％開放面積至約2％開放面積的范圍內(nèi)來實(shí)現(xiàn)。此外，該系統(tǒng)可被適配成包括光伏模塊以除了使用煙囪效應(yīng)外，還協(xié)同地利用系統(tǒng)的面積來產(chǎn)生電。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會(huì)，還存在更多可能的可選實(shí)施方案和修飾，并且以上實(shí)施例僅僅是對(duì)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的舉例說明。因此，范圍僅受本文所附的權(quán)利要求書的限制。