CN102171842A - 从太阳辐射产生能量的能量产生装置 - Google Patents

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Abstract

从太阳辐射产生能量的能量产生装置(D)，其用于建筑物(1)，其特征在于，所述能量产生装置在外侧包括至少一个由半透明的光伏板(4)组成的第一壁体(2)，和向内侧距所述第一壁体一定距离处，包括与所述第一壁体(2)相面对布置的暗色的不透明的第二壁体(3)，在所述第一壁体(2)和所述第二壁体(3)之间建立一自由空间(5)，能量以电的形式通过光伏板(4)产生和以热的形式通过第二壁体(3)产生，所述第二壁体(3)回收穿过所述第一壁体(2)的一部分辐射。

Description

从太阳辐射产生能量的能量产生装置
技术领域
本发明涉及从太阳辐射产生能量的能量产生装置，其用于建筑物。
背景技术
集成在住宅建筑物、第三产业建筑物和工业建筑物的光伏板已在可再生能源的开发中被实施，用于回收一部分太阳能。
通过硅晶原子对光子的捕获允许产生电位差。电流在电极之间流动并且与安装在并联电路上的光伏板中的每个的端子相连。
根据所使用的技术，入射太阳能转化为在电网上可注入的电能的能量效率在8％到15％之间(实验室数据至多20％)。运营的太阳能光伏板的电产生效率以平均10％被建立。
光伏板由电池组成，这些电池埋入在树脂中并且插置在两玻璃壁体或两透明的复合材料壁体之间。
需要注意的是，通过光伏板接收的大部分太阳能(90％)要么被反射，要么被转化成热量，所述热量通过向外的对流和辐射而消散。
发明内容
本发明的目的尤其在于寻求在使用太阳能光伏板时减小损失的太阳能。
根据本发明，从太阳辐射产生能量的能量产生装置，其用于建筑物，其特征在于，所述能量产生装置在外侧包括至少一个由半透明的光伏板组成的第一壁体，和向内侧距所述第一壁体一定距离处，包括与所述第一壁体相面对布置的暗色的不透明的第二壁体，在所述第一壁体和所述第二壁体之间建立一自由空间，能量以电的形式通过光伏板产生，并以热的形式通过第二壁体产生，所述第二壁体回收穿过所述第一壁体的一部分辐射，并且作为光伏发电的补充，允许以热量的形式使用所述部分的能量。
存在允许建筑物接受天空光线的半透明的光伏板；在此情形下，其实施与玻璃墙相类似。
优选地，在壁体之间的自由空间被设置成用于允许空气流在所述第一壁体和所述第二壁体之间流动，以使得所述光伏板被冷却。会发现，在较低的温度条件下，光伏板的效率得到改进。
对于热量的使用，装置可包括在所述第一壁体和所述第二壁体之间的空气捕获部件；所述空气捕获部件可包括与一机械通风设备相连的一管道。
装置还包括将适度的空气引入进所述自由空间中的引入部件。根据一实施方式，适度的空气的引入部件包括至少一个设置在所述第二壁体中的开口。
装置可包括水或任何液体流通的蛇形回路，其插置在第一和第二壁体之间。
第二壁体可具有隔热层。第二壁体可以是部分地半透明的。所述第二壁体可以是穿孔的，以保证在通风的空气层和建筑物内部之间的在空气层上回收热量的作用。
所述能量产生装置被布置成产生的热能被用于加热炉具的燃烧空气，所述炉具与发电相关联。
所述能量产生装置被布置成产生的热能被用于加热容置在一容器中的流体。
附图说明
本发明的其它特征和优点将在接下来的参照附图的且无任何限定性的优选实施方式的描述中得到展示。附图中：
图1是根据本发明的能量产生装置的剖视图。
图2是根据本发明的能量产生装置的第二实施方式的剖视图。
图3是根据本发明的能量产生装置的第三实施方式的剖视图。
图4是根据图2的本发明的实施方式的放大细部图，和
图5是根据图1的实施方式的一变型的放大细部图。
具体实施方式
在图1上可以看到一部分建筑物1。建筑物1可是工业建筑物或住宅建筑物，其被根据本发明的一装置D覆盖。装置D包括一外壁2和离外壁2一段距离处的一内壁3。
外壁2通过围绕建筑物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。
内壁3通过暗色板的并置形成，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和内壁3之间存在一自由空间5。在外壁2中设置开口6以允许空气到达自由空间5中并在自由空间5中流动。作为变型，在空间5中的空气层可是静态的。
当内壁3用作天花板时，开口9被设置在内壁3中，并且开口9使位于建筑物1上方的自由空间5的区域与建筑物1内部相联通。
一管道7穿过壁体3并且允许借助于布置在管道7的端部的一风机8抽取自由空间5的空气以将其吹向建筑物1内部。
根据本发明的装置的运行如下。
到达建筑物1和装置D的太阳辐射RS部分地通过光伏板4被转化成电能。需要注意的是，在一温带气候区域，通过一水平面接收的太阳能可大约为1200千瓦时/平方米/年，在南方区域会达到1800千瓦时/平方米/年。
大部分太阳辐射RS穿过外壁2并且在暗色的内壁3的位置被吸收和转化成热量。通过“温室效应”这一壁体3加热在自由空间5中存在的空气。
风机8的启动引起新鲜空气AF自建筑物外通过开口6进入自由空间5中。
自由空间5被来自开口6的空气扫掠，空气逐渐地接触内壁3加热。因而获得通过透热壁回收热量的作用。
开口9允许使得来自建筑物内或外的空气进入自由空间5中。
在空间5中加热的空气通过风机8经过管道7被抽向建筑物内。这一热空气可被使用于固态、液态或气态燃料的燃烧，或被直接地被使用于建筑物1或工业设施的供热。
根据本发明的装置D允许在同一表面上同时地组合直接的光伏发电和热能的产生。在空间5中的空气流动允许冷却光伏板4和改善其发电效率。
作为变型，通过图5的细部示出，可在两壁体2和3之间插置安装蛇形的水回路10，水或载热流体将通过空气的经过被加热，以便将回收的热量运输至远离的使用地点。
另一可能性在于在热量方面隔离与建筑物1内部相面对的内壁3。
图2示出废物燃烧发电的设备I的情形。
围绕设备建筑，与图1的装置相似的装置D被安装就位。这一方面更为特别地在图4上示出。在设备I的屋顶和墙壁上安装一外壁2和一内壁3。
外壁2通过透明的光伏板4的并置形成。内壁3通过以聚碳酸酯制成的暗色板的并置形成。
内壁3的天花板部分通过元件3a固定在金属主梁24上。主梁建立在柱墩25上。
在外壁2和内壁3之间存在自由空间5。在外壁2中设置开口6以允许空气AF进入自由空间5中。
当内壁3用作天花板并且使得位于设备I建筑的上部的自由空间5的区域与这些建筑的内部相联通时，在内壁3中设置开口9。
管道7和26允许抽取自由空间5的空气用于设备I所需，尤其是用于给废物燃烧或液态、固态或气态的化石燃料炉12供给空气。
设备I如下运行。
可燃废料DC被输入进配备有锅炉13的炉具12中用于产生蒸汽。产生的蒸汽带动与一交流发电机15相连的一涡轮机14。
从涡轮机14出离的蒸汽继而被一空气冷凝器16冷凝，并且冷凝物在使用从涡轮机14倾析的蒸汽的一预热器17中被预热。
在预热器17的出口，冷凝物穿过一脱气单元18，此外，所述脱气单元18可通过位于涡轮机14位置的倾析进行供给。
在单元18的出口，循环通过冷凝物向锅炉13的返回被关闭。
一风机19(图2)允许通过管道7和26倾析在位于炉具12和锅炉13上方的区域中的自由空间5的热空气，以将其注射进炉具12中，以保证空气的二次加热。
相同地，一风机20允许倾析自由空间5的另一区域的热空气。倾析的空气在被注射进炉具12前在一预热器21中被加热，这保证用于干燥废物继而用于燃烧废物所使用的空气的初次加热。
在该方面，在表面也配备有半透明的光伏板的太阳能热水器22(图2)被布置在设备I的建筑屋顶上。来自太阳能热水器22的水在预热器21中被使用于从自由空间5倾析的燃烧空气的加热。
开口9(图4)允许位于建筑物的上部分的、可达到40℃甚至更高的一温度的、存在在炉具12和锅炉13附近的层迭的热空气HA进入自由空间5中，这允许在管道7中的附加送热。图2的风机19、炉具12和锅炉13全部在图4上通过一长方形BC示意性地示出。
太阳能的捕集和转化设备的运行的能量平衡显著地得到提高。作为通过半透明的光伏板直接产生的电能的补充，可获得总入射太阳能的大约70％的产热，并且以大约25％的热力学效率将这一热量转化成电能。这将是经典的光伏板的简单发电的3倍。
围绕与热传感器相关联的光伏传感器的这种混合设计的变型是可能的。例如，可在设备I的一定区域中仅设置一外壁2和一内壁3。特别地，可优先日照最大的区域，对于北半球而言，这样的区域是南向、东南向、西南向、或水平的或倾斜的屋顶构架。
图3示出需要被加热的一容器R的情形，所述容器R例如是一蒸煮器或一液态流出体槽。
容器R包括混凝土或钢制的一主壁体。与图1的装置相似的一装置D围绕容器R被安装就位。
在此情形下，内壁3没有被热隔离并且允许将在自由空间5中存在的热量传递到在容器R内存在的要加热的材料上。
在日照期中，在自由空间5中的热空气的流动借助于一风机23保证，以便于容器内部的加热和最小化热损失。
在非日照期，尤其是晚上，风机23被停止并且限定在壁体2之间的静态空气层保证有效的热隔离。
本发明包括许多优点并且尤其是允许使用暴露在南向、东南向、西南向(对于北半球而言)的垂直的、倾斜的或水平的建筑物面，以吸收太阳能并同时将其转化成光伏电和以热空气或热水形式的可回收的热量。
通过使用常规的设施，按热力学循环的热能转化允许产生电能。在热力学循环中，位于水和蒸汽回路处的可用热量被作为废热发电使用，以保证建筑物的供热或多种工艺的需要。
使用太阳能的组合光伏、热量和热力的混合装置的总体能量性能等于单一的光伏产能或热产能乘以一重要因子。
从架构来说，建筑物被转变成主动能量建筑物，以非常高的能量效率使用太阳能用于产生电力和热量。
本发明允许使用在以前损失的大量资源，这具有显著的能量、经济和环境的影响。今天88％的入射太阳辐射没有被光伏电池利用。
一定的应用允许获得有效的能量单元，并保证同时用于对运行工艺产生电力和热量，所述运行工艺例如净化站或STEP，泥浆干燥，等等。
相对于单一的光伏板，该装置的追加费用并不是过度的，这是因为混合板的实施是可与单一光伏板的实施相对照的。
根据本发明的装置的应用是很多的。
根据本发明的装置的安装在所有住宅建筑物、第三产业建筑物和工业建筑物中都是可能的，如有需要与一热力学循环相关联，用于发电和生产卫生或工业用途的热水。
需要以热空气或热水形式的热量以及供电的干燥设备也是所涉及的。
特别地，可列举用于自废物产生能量的EfW(转废为能)类型的设备，STEP净化站、施堆肥现场、干燥或燃烧设备以及吸入式的或具有吸附组的致冷生产的设备。

Claims (12)

1.从太阳辐射产生能量的能量产生装置(D)，其用于建筑物(1)，其特征在于，所述能量产生装置在外侧包括至少一个由半透明的光伏板(4)组成的第一壁体(2)，和向内侧距所述第一壁体一定距离处，包括与所述第一壁体(2)相面对布置的暗色的不透明的第二壁体(3)，在所述第一壁体(2)和所述第二壁体(3)之间建立一自由空间(5)，能量以电的形式通过光伏板(4)产生，并以热的形式通过第二壁体(3)产生，所述第二壁体(3)回收穿过所述第一壁体(2)的一部分辐射。
2.根据权利要求1所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述自由空间(5)被设置成用于允许空气流在所述第一壁体(2)和所述第二壁体(3)之间流动，以使得所述光伏板被冷却，并且所述采集到能量的热空气在力学上被使用于热的用途或热力学的用途。
3.根据权利要求1或2所述的能量产生装置(D)，其特征在于，对于一种使用，所述能量产生装置包括在所述第一壁体(2)和所述第二壁体(3)之间的空气捕获部件。
4.根据权利要求3所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述在第一壁体和第二壁体之间的空气捕获部件包括一管道(7，26)。
5.根据前述权利要求任一项所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述能量产生装置包括将空气引入进所述自由空间(5)中的引入部件。
6.根据权利要求5所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述空气的引入部件包括设置在所述第二壁体(3)中的至少一个开口(9)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述能量产生装置包括水或任何热流体流通的蛇形回路(10)，所述蛇形回路插置在所述第一壁体(2)和所述第二壁体(3)之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述第二壁体(3)具有隔热层。
9.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述第二壁体(3)是部分地半透明的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述第二壁体(3)是穿孔的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述能量产生装置被布置成产生的热能被用于加热炉具(12)的燃烧空气，所述炉具与发电相关联。
12.根据权利要求1到10任一项所述的能量产生装置(D)，其特征在于，所述能量产生装置被布置成产生的热能被用于加热容置在一容器(R)中的流体。
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