CN107003035A - 复合太阳能收集器 - Google Patents

Abstract

一种适于吸收来自太阳的热力加热的太阳能收集器，其中所述太阳能收集器包括适于容纳介质的中空分段。该太阳能收集器是自支撑复合太阳能收集器，由至少由第一和第二材料构成的复合材料制成，其中所述第一和第二材料具有相同的或基本相同的弹性系数。

Description

复合太阳能收集器

技术领域

本发明总体涉及一种用于加热优选是水的内部介质的复合太阳能收集器。

背景技术

在现有技术中，通过吸收表面收集阳光是众所周知的，比如加热水、空气或任何其他形式的介质的太阳能收集器。介质通常适于或者被用作为在家庭应用中的热水，或者被用作为热传递介质以用来加热室内区域、地热板或任何其他形式的需要加热的应用领域。太阳能收集器用于加热公共和私人场合的游泳池的水也是常见的。

加热不同种类介质的太阳能收集器市售已经很长时间了并且目前世界上销售的最常见的方案是釉面太阳能收集器，其中收集器利用玻璃管吸收热。市场有两种不同的技术占主导，二者均有被选用于家庭和公共两种用途。那两种方案是真空管收集器以及平板收集器，二者均选用釉面。

除釉面太阳能收集器之外一部分非釉面太阳能收集器是可用的，作为大体上更便宜的替代选项。那些太阳能收集器几乎专门销售到北美、巴西和澳大利亚市场用于在游泳池中加热水。由于这些方案有限的效能，它们过多地用于由房屋主人安装的私人游泳池。即使这些太阳能收集器是非釉面，它们的结构部件脆弱并易碎。本领域的技术人员意识到，修理和更换这样的方案存在巨大的问题。

为什么脆弱的方案主导了非釉面太阳能收集器市场，这有多重原因，主要地对应于热传递速率和成本。传统非釉面太阳能收集器为了获得太阳能收集器的吸收表面与内部的介质之间的被认为足够的传递速率，那些结构通常用很薄的材料厚度制成。已经经常市售的一个普通例子是黑色塑料袋被填充水并被置于太阳中以使得水被加热。它们在现有技术中例如被用来生产热水用于露营或游船度假的便携式淋浴。

正如所描述的，非釉面太阳能收集器的现有技术存在许多缺点，诸如易碎性，相对差的效能，以及经常地令人不快的美学外观。易碎性和令人不快的美学外观的相似的问题还适用于市场上多数釉面太阳能收集器，并且此外那些方案通常更昂贵，导致太阳能收集器所创造的价值能够对应于所投资的价值之前的投资期限很长。

此外，上述釉面和非釉面收集器的两种解决方案，在许多情况下被配置为设置在例如屋顶或任何相似的结构上，优选地在那里它们尽量地难以被触及以降低损坏的风险。这是由于如前所述的易碎的性质以及由于房顶或相似的表面在白天的大部分时间经常在太阳光线与太阳能收集器之间提供清晰的界线。在一览无余的房顶及相似的区域设置太阳能收集器还增加了与此方案相关的问题。建筑师和城市规划师不愿意安装不是建筑物或建造物的美学外观一部分的设施。这导致可见的太阳能收集器会有问题，例如在许多行政辖区所需要的建筑许可。在现有技术中，大家还知道，在太阳能收集器与其内部介质的热交换对于太阳能收集器的效能是至关重要的。大家还知道，环境温度影响效能并且环境空气与介质之间的热泄露应该被最小化以增加效能。然而，通常降低热泄露与传递率之间的关系使得薄结构成为最适合的方案。

本领域的技术人员应理解，釉面太阳能收集器是易碎的结构，需要在安装期间小心处理，并且以一种确保它们难以被触及从而被损坏的方式安装。然而，效能的需求需要太阳能收集器中的材料是薄的，以便利用在吸收表面与介质之间的充分的热传递，其也造成非釉面太阳能收集器变得易碎。

发明内容

本发明的目的是提供一种牢固的太阳能收集器，提供良好的效能，以及良好的产品寿命。

本发明的另一个目的是解决如上所述的至少一些问题，同时提供替代和补充的目前市场上的太阳能收集器的环境友好、成本有效并且实用的方案。

因此，该发明大体上涉及被配置为从太阳吸收热力加热的太阳能收集器。太阳能收集器包括至少一个中空分段被配置为容纳介质并且太阳能收集器是由第一和第二材料构成的复合材料制成的自支撑结构，其中所述第一和第二材料具有相同或基本相同的弹性系数。

在优选的实施例中，复合太阳能收集器是牢固的结构，与市场上大多数其他选择相比，其能够抵挡很大的应力和压力而不损坏。已知的复合材料被用于例如建筑材料并且该材料的强度比目前可获得的并用于太阳能收集器的其他选择显著地更强。

太阳能收集器的所述至少一个中空分段为太阳能收集器内中空的并被配置容纳介质的分段。介质可以是任何形式的介质诸如空气、气体、或液体，优选地水。所述至少一个中空分段可以是任何形式的分段，包括但不限于，软管、挤制材型、或管道。在优选的实施例中，至少一个中空分段由挤压生产并且构成太阳能收集器主体的一部分。

在现有技术中用聚合物或复合材料制造太阳能收集器具有显著的问题。由聚合物制作的太阳能收集器在热力学上不如釉面替代品有效并且最常见的方案是生产吸收太阳光线的薄袋状结构。那些结构较弱且直接阳光中寿命较短。复合材料具有更好的热性能并因此能够被制造得更厚，然而例如将金属作为复合材料的一部分以增强热性能的尝试在太阳能收集器均已告终，其由于阳光造成的降解而破裂。

当阳光，特别是阳光的紫外线，击中表面，它以分子长度收缩的方式影响分子。这最终导致结构破损。因此不认为具有好的热性能的复合材料被用于太阳能收集器中是有益的。然而，这些问题通过使用具有基本相同或相同弹性系数的第一和第二材料的复合材料得到避免。在一个实施例中，这能够通过利用木质材料并选择具有相似弹性系数的聚合物作为复合材料的来实现。此外，材料是可回收的，其增加了这些产品的环境友好性。

相对于现有技术的方案，另一个优势是通过具有基本相同的弹性系数的复合材料生产的太阳能收集器能够被制成自支撑，意味着构成太阳能收集器的结构是能够承受负荷、支撑其自身重量的牢固结构，并且甚至用作建造码头，桥墩，房屋，房顶等的建筑材料。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，至少一个中空分段是被配置用于介质的循环的通道，且所述介质是水。

在复合太阳能收集器的另一个实施例中，介质是任何包含水的混合物，例如甘油和水混合，或任何其他防冻介质、气体、或空气。

在复合太阳能收集器的一个优选的实施例中，复合太阳能收集器是基本细长的形状，包括第一接第二吸收表面以及两个端片，其中所述第一吸收表面被设置基本平行于所述第二吸收表面。

还应当理解，复合太阳能收集器能够具有为了适合其目的的任何形式或形状。例如，如果用作建筑材料，太阳能收集器具有压条或板条的基本形状。在另一个实施例中，复合太阳能收集器可能是圆形、矩形、或任何其他适用的几何形状。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，自支撑特征被利用以创建双表面或双侧面吸收的太阳能收集器，意味着太阳能收集器能够从两个不同的方向吸收太阳光线。在该发明的一个优选的实施例中，太阳能收集器因此被放置为站立在其南北方向的纵向边缘上，允许在白天的大部分时间吸收太阳光线。这能够由自支撑太阳能收集器而无需任何其他的附加支撑结构而实现。

在优选的实施例中，太阳能收集器被设置在其纵向边缘上，太阳能收集器在整个白天具有相当相同的吸收率。在早晨期间，当太阳相对于地平线位于低处时，复合太阳能收集器的第一吸收表面直接垂直于太阳光线方向，使得最大吸收表面经受所述太阳光线。地球在白天相对于太阳旋转，在这种方式中第一吸收表面渐渐地经受更少的太阳光线。然而，太阳光线在这期间强度也增加，使得吸收率基本相同。在中午，太阳光线最强的时候，太阳光线落入太阳能收集器的纵向边缘，使得太阳能收集器朝向太阳的吸收表面最小化。而在下午期间，太阳光线在日落消失之前击中第二吸收表面。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，第一吸收表面被设置为以与第二吸收表面相反的方向吸收太阳光线。

在一个实施例中，太阳能收集器的形状基本上是具有两个主要吸收表面的长方体或平行六面体。本领域的技术人员应理解，太阳能收集器的其他表面和边缘还间接地充当吸收表面，尽管它们的主要目的是保持太阳能收集器的结构完整性以及将介质限制在所述太阳能收集器的中空分段。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，所述第一和第二吸收表面被配置为吸收来自不同的基点的太阳光线。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，反射器被设置为基本平行于所述第一和第二吸收表面。

通过将反射器设置在太阳能收集器的一侧，两侧可被用于同时吸收。反射器被用于向目前在阴影中的吸收表面反射太阳光线。本领域的技术人员应理解，设置多个反射器提供了额外的效能，且反射器能够被放置在太阳能收集器的两个或全部侧面并且因此便于整个白天的最大吸收。

本领域的技术人员还应理解，反射器可被设置为相对于所述第一和第二吸收表面两者，以及相对于其的任何合适的附加角度，以便在任何时间或给定时间增加经受太阳光线的表面面积。

在一个实施例中，反射器可以是镜子，在另一个实施例中，反射器可以是被配置为能够双侧吸收的任何形式的反射材料。双侧吸收显著地增加太阳能收集器的效能，并且使其可用于新的应用领域。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，反射器被配置为向目前在阴影中的吸收表面反射太阳光线。

在任一给定时间点处于阴影中的吸收表面将受环境温度的影响，环境温度通常比在直接太阳光中能够实现的温度显著地更低。这意味着太阳能收集器的阴影侧将降低太阳能收集器的效能。这能够通过设置此前描述的能够双侧吸收的一个或多个反射器来解决。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，复合太阳能收集器由厚度至少4mm的材料制成，优选地从材料获得绝缘，限制热向周围环境的损失。

现有技术方案的材料总体上非常薄，使得结构脆弱并易碎。然而，由于热性能增加厚度是无益的。如前所述的，复合材料包括热传递速率能够被维持在足够水平的优点。

通过利用增加的材料厚度而不损失效能，这用如前所述的复合材料是有可能的，实现了多种益处。例如，增加的材料厚度提供了附加的绝缘，减少热向周围环境的损失。此外，材料厚度减少了紫外降解的风险，因为取决于地理位置和对太阳的暴露，聚合物材料快速地降解。在本方案中，仅仅能够损失半毫米而不显著地影响太阳能收集器的总体性能，尽管绝缘性能下降了。这提供了聚合物太阳能收集器的优点，而没有在之前的现有技术方案中所呈现的缺点。

本领域的技术人员应理解，如本发明所描述的太阳能收集器的寿命将相对于现有技术的方案显著地增加。实现这个而不影响效能使得其能够应用于多个新应用领域并且使得增加的效能成为可能。

在一个实施例中，复合太阳能收集器是用于加热水的单独的完整系统。

在一个实施例中，复合太阳能收集器是双侧的太阳能收集器，是用于加热介质的单独的完整系统。

尽管一个实施例中的复合太阳能收集器被配置为永久地设置在上例如屋顶上，与现有技术的方案相关的许多组件可以被去除。例如，在一个实施例中，复合太阳能收集器是单独的完整系统，意味着密封的具有例如两个帽的太阳能收集器能够独立于其他任何物体被使用以加热诸如水。这进一步使得在一个实施例中复合太阳能收集器能够是便携的。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，收集器能够被用作单独的系统，不需要附加的部件，除非是将介质密封在收集器内部的连接设备或将其引导向任何形式的应用单元，诸如游泳池。例如，如果需要热水，复合太阳能收集器能够被放置在草坪、后院、或任何其他在太阳下合适的地方一个小时无需循环。太阳能收集器因此既充当太阳能收集器和又充当水箱。一旦水达到所需温度，收集器将被收起并被运到例如室内。

在一个实施例中，单独的系统能够被设置为被固定到例如屋顶并被连接到一个或多个软管，用于水供应以及热水的清空。

在一个实施例中，复合太阳能收集器是由反射可见光波长区间在400nm和700nm之间的吸收表面制成的太阳能收集器。

在一个实施例中，复合太阳能收集器是由反射可见光谱频率区间在430THz和750THz之间，在一些案例中甚至400THz和790THz之间，的吸收表面制成的太阳能收集器。

在一个实施例中，吸收表面被配置为反射在400和484THz之间，(620–750nm)，在另一个实施例中526-606THz(495-570nm)对应红色和绿色。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，太阳能收集器是基本上红色、橙色或绿色。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，复合太阳能收集器是具有如下至少一个的复合太阳能收集器：

-由反射可见光波长区间在400nm和700nm之间的吸收表面制成，

-由反射可见光谱频率区间在430THz和750THz之间的吸收表面制成，

-被制成使得所述太阳能收集器呈现基本上红色、橙色或绿色。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，复合太阳能收集器是具有如下全部的复合太阳能收集器：

-由反射可见光波长区间在400nm和700nm之间的吸收表面制成，

-由反射可见光谱频率区间在430THz和750THz之间的吸收表面制成，

-被制成使得所述太阳能收集器呈现基本上红色、橙色或绿色。

太阳能收集器传统上被以暗色诸如黑色或深灰色制造，因为这些颜色比亮色具有更好的吸收率。然而，如上文所公开的复合材料的一个预料不到的效果是吸收率比其他方案受颜色的影响更小。这意味着太阳能收集器能够以宽泛的颜色范围被制造而没有显著的效能损失。这解决了例如在太阳辐射强的区域诸如非洲的问题，在那里例如具有稍低效能的收集器能够提供具有更适用的温度的水。此外，太阳能收集器的市场渗透广泛地取决于获得建筑许可证的可能性。城镇建筑师经常对太阳能收集器呈现的美学元素是消极的；这用太阳能收集器能够被制造为像例如金属或瓦屋顶的方案来解决。

在一个实施例中，复合太阳能收集器是用户能够随身携带的尺寸，优选地作为移动太阳能收集器。

在另一个实施例中，复合太阳能收集器被设置有轮子，在另一个实施例中，其被设置为具有协助移动的任何其他装置，从而使得用户更容易在吸收点和加热的介质所要用的地方之间运输它。

对于一些应用领域，太阳能收集器是移动的或可动的是有益的。这能够例如用于露营或在发达国家使用。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，所述不同的材料是至少一种聚合物以及一种有机纤维材料，优选地，选自纤维素基材料和木质材料。

在一个实施例中，木质材料可以是锯末或锯屑。在另一个实施例中，木质材料基本形成为旋转或转向弹簧，优选地作为木质刨花、刨花或卷屑。

在一个优选的实施例中，复合太阳能收集器由挤出或注射成型制造。然而，本领域的技术人员应理解，任何合适的生产方法均可被利用。

在一个实施例中，复合太阳能收集器被配置为在每平方米吸收表面容纳至少40升介质。

在进一步的实施例中，复合太阳能收集器被配置以为在每平方米吸收表面容纳容纳不多于50升介质。

太阳能收集器中介质的量与吸收表面之间的关系是重要的以便取得良好的效能同时避免系统的过热。介质的量是进一步有意义的以便生产所需温度的介质。

在一个实施例中，所述复合太阳能收集器的中空分段在内表面上包括不规则性，优选地凸起或凹坑，优选地使介质能够涡流。

由于由例如木纤维吸收的水分，当使用复合材料时不规则性被意外地创建。如果单独地聚合物能被用于轮廓的内部和外侧，将是平的表面。

一个实施例中，复合太阳能收集器被配置为抵挡经受高压的介质。

对于一些应用领域，将高压下的介质放入太阳能收集器是有益的，这是大多数市场上存在的方案所不能够完成的。此外，当介质膨胀时复合太阳能收集器的自支撑结构最小化太阳能收集器的膨胀。这有如下效果，当加热诸如水时，在太阳能收集器中产生了压力，其能够在使用内部介质时被利用。

在一个实施例中，复合太阳能收集器被配置为用作建筑材料，优选地用于码头、桥墩、墙壁、篱笆、屋顶、或任何其他建筑形式的建筑材料。

用于太阳能收集器的材料的结构完整性启动了新的应用领域，例如墙壁、篱笆、或屋顶能够由太阳能收集器构建。此外，该收集器的美学外观将解决与建筑许可证等相关的许多监管问题。

在该发明的一个实施例中，太阳能收集器复合材料由两种不同的材料组成，第一种材料是聚合物以及第二种材料是木纤维碎料，木纤维卷屑，木纤维刨花，或相似的具有旋转或转向弹簧形状的木纤维。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，所述复合太阳能收集器中不同的材料的一个具有旋转或转向弹簧形状。

本领域的技术人员应理解，优选地是木质材料形成为旋转或转向弹簧，然而，其他材料也适合于复合材料，并且能够被用于本发明范围内的太阳能收集器。

在一个实施例中，所述复合太阳能收集器的中空分段包括被配置为与所述介质接触的内表面上的不规则性，优选地凸起或凹坑使介质能够涡流。

在一个优选的实施例中，太阳能收集器通过挤出制造，其有益地能够用于创建所述凸起和/或凹坑，帮助太阳能收集器内的介质被均匀分配与加热。

根据一方面，太阳能收集器设置包括至少一个太阳能收集器，其中所述太阳能收集器是复合太阳能收集器。

在一个实施例中，所述复合太阳能收集器是根据本发明描述的任一实施例的太阳能收集器。太阳能收集器设置是一种如本发明所公开的复合太阳能收集器在操作期间的设置。

根据复合太阳能收集器的一个实施例，复合太阳能收集器是基本细长的形状并且包括第一和第二吸收表面。吸收表面被设置在所述复合太阳能收集器的外侧上并且所述第一吸收表面基本平行于所述第二吸收表面设置。复合太阳能收集器是双面太阳能收集器，意味着复合太阳能收集器能够在两个不同的表面上从至少两个方向吸收太阳光线。

复合太阳能收集器还包括两个端片以及两个细长的侧片，将所述第一和第二吸收表面连接在一起形成复合太阳能收集器，优选地以矩形或立方体形状形成。本领域的技术人员应理解，如本发明所描述的复合太阳能收集器具有多个面，并且所有面间接地具有吸收太阳光线的能力，然而所述两个吸收表面被配置为用于太阳吸收且基本上是复合太阳能收集器最大的表面。

在复合太阳能收集器的一个实施例中，所述第一吸收表面被设置为从与第二吸收表面相反的方向吸收太阳光线，优选地从不同的基点的方向。

在一个实施例中，太阳能收集器设置还包括至少一个反射器，其被基本平行于所述第一和第二吸收表面设置，优选地，其中所述反射器被配置向目前在阴影中的吸收表面反射太阳光线。

在另一个实施例中，太阳能收集器设置还包括至少一个太阳能电池，其中

-太阳能收集器具有至少一个吸收表面被配置以吸收太阳光线，以及

-所述至少一个太阳能电池被设置在所述至少一个吸收表面上。

复合太阳能收集器的另一个有益的且预料不到的效果是，由于其自支撑特征，可以将其他物体设置在太阳能收集器吸收表面以及复合太阳能收集器的其他表面。另一个优势是复合太阳能收集器不仅受到直接的太阳光线影响，还受到环境温度的影响，意味着如果环境温度足够高，即使在吸收表面上当前没有呈现直接的太阳光线，太阳能收集器仍工作良好。因此，在如本发明所描述的另一个实施例中，复合太阳能收集器能够用作组合冷却装置以及用于太阳能电池的太阳能收集器。如本领域的技术人员意识到的，太阳能电池被配置以从太阳收获电能，同时太阳能收集器被配置收获热能。该实施例将在下文的详细的说明中描述。

一个实施例中，太阳能收集器设置包括至少一个复合太阳能收集器以及多于一个可移动地设置的反射器，其中所述反射器被配置为被控制以向第一和第二吸收表面的至少一个反射太阳光线。

在太阳能收集器设置的一个实施例中，多于一个反射器被设置以在白天时跟随太阳基点。

在太阳能收集器设置的一个实施例中，多于一个反射器被设置为单独地移动到向所述第一和第二吸收表面的至少一个反射太阳光线。

复合太阳能收集器设置的一个优势是，通过移动一个或多个反射器，吸收表面的表面温度能够被控制。

应当理解，任一上述实施例能够以在本发明的范围内的任何合适的方式组合，只要这种结合与该复合太阳能收集器的总体功能不相矛盾。

附图说明

现参考附图以举例方式对本发明进行描述，其中：

图1示出了复合太阳能收集器的一个实施例的主要示意图，其中复合材料被示出。

图2示出了复合太阳能收集器的一个实施例。

图3示出了复合太阳能收集器的一个实施例的视图，其中吸收表面已经被去除，并显示中空分段。

图4示出了复合太阳能收集器的另一个实施例，其中吸收表面已经被去除，并显示中空分段。

图5示出了复合太阳能收集器设置的一个实施例，其中太阳能收集器及反射器被设置以提高双表面吸收。

图6示出了复合太阳能收集器设置的一个实施例，其中太阳能收集器的第二吸收表面是可见的。

图7示出了复合太阳能收集器设置中的复合太阳能收集器的一个实施例。

图8示出了复合太阳能收集器的第二实施例，其中入口和出口设置在同一端片上。

图9示出了复合太阳能收集器设置中的复合太阳能收集器的一个实施例，其中太阳能收集器设置在典型样例应用领域的系统中。

图10示出了由至少两种材料组成的复合材料的一种实施例，其中材料之一具有回旋或转向弹簧形状的材料结构形状。

图11示出了一个实施例，其中多个可移动反射器被设置在太阳能收集器设置中并且被引导朝向复合太阳能收集器。

图12示出了另一个实施例，其中多个可移动反射器被设置在太阳能收集器设置中并且被引导远离复合太阳能收集器。

图13示出了太阳能收集器设置的一个实施例，其中至少一个太阳能电池被设置在复合太阳能收集器上。

具体实施方式

以下根据附图对复合太阳能收集器进行详细说明。

图1示出了太阳能收集器1的主要示意图，其中复合材料15被示出。如所示，复合材料是至少两种组分的混合物，或如前所述的构成太阳能收集器的生产材料的材料。在优选的实施例中，这些材料是具有与木屑相同的弹性系数的至少一种聚合物。然而，本领域的技术人员能理解的是，具有相同的或基本相同的弹性系数的任何材料能够被本领域的技术人员使用以生产本发明所公开的太阳能收集器。图1还示出了介质在其中被存储、流通或运输的中空分段16，或通道16。

图1还示出了在一个实施例中收集器本体在生产期间的状况的示例，例如收集器本体能够以长的连续的分段被挤出。

图2示出了在一个优选的实施例中的复合太阳能收集器，其中太阳能收集器1包括第一吸收表面11、入口和出口2，以及两个端片4。本领域的技术人员能理解，太阳能收集器1还包括第二端片4，以及在图2的视图中隐藏或部分隐藏的第二吸收表面。图2还示出了细长形状的太阳能收集器1，其为优选的实施方案。然而，领域的技术人员理解，在所要求保护的发明范围内，太阳能收集器1可以具有不同的形状或形式。

图3示出了太阳能收集器的实施例，其中吸收表面是透明的或以某种方式被移除以使得中空分段330的内部被显示。如图3所示的实施例大体上是仅用于说明目的的示例性实施例，然而，在一个实施例中，如图3所示的，太阳能收集器能够制作成在每个中空分段330上设置多个吸收表面。

图4示出了与如图3所示的实施例相似的另一个实施例，然而，入口输入端2a和输出端2b设置在同一端片4上。本领域的技术人员应理解，取决于每个太阳能收集器的尺寸和优选的应用领域，如图3和图4所示，中空分段330的数量能够是任何数量的中空分段330。如本发明所描述的，复合太阳能收集器不限于任何特定数量的中空分段330。在另一个实施例中，复合太阳能收集器1能够具有仅一个中空分段330。

图5示出了太阳能收集器1的一个实施例，其中反射器30被设置在太阳能收集器1的一侧上。反射器30可以是任何形式的反射器，作为示例但不限于，镜子、反射物体、玻璃片或任何其他适用的反射装置。反射器30被设置成，当直射的太阳光线击中第一吸收表面1时，朝向第二吸收表面反射太阳光线。

图6示出了如图3所示的实施例的第二视图，其中反射器30被设置为朝向太阳能收集器1的第二吸收表面12反射太阳光线。

除使用同一弹性系数外，复合材料能够通过使用具有旋转或转向弹簧形状的，在纤维中产生附加的柔韧性的削皮、卷屑、刨花或相似物，而转向被制作得更强。这进一步降低了太阳能收集器中裂纹形成的风险。

图7示出了复合太阳能收集器设置111中的复合太阳能收集器1的一个实施例，其中反射器30，诸如镜子或任何其他反射物体，被设置在所述太阳能收集器的一侧上并被设置为朝向吸收表面11、12反射太阳光线，特别是当时位于阴影中的吸收表面12(参见图6)。本领域的技术人员应理解，位于阴影中的吸收表面1、12可能是在一天的不同时间中不同的吸收表面11、12，其进一步在图7中被示出。太阳71的路径显示了在一天的不同时间中太阳72的不同位置并且还示出了一个实施例中复合太阳能收集器1所处的基点。

本领域的技术人员应理解，在如图7所示的一个优选的实施例中，南北方向设置的太阳能收集器设置的太阳能收集器1在一天中创建最平稳的功率输出。本领域的技术人员还应理解，第二反射物体30优选地可以设置在太阳能集热器1的相对于第一反射器30的相对侧上，如图7所示，以便在下午反射太阳光线。

当太阳升起时，太阳光线不如它们在一天的中间强烈并且因此方向如图7所示的太阳能收集器提供对于常规的太阳能收集器而言未闻的益处。太阳能收集器具有在早晨期间指向太阳光线的吸收表面11，同时地以第二吸收表面12也被加热的方式在反射器30中太阳光线也被反射。在中午，当太阳是最强烈的时候，仅仅一个端片4处于垂直于太阳光线的方向，此时第一11和第二12吸收表面被设置为被以纵向设置，创建指向太阳更少的吸收表面。然而，由于在一天的中间期间太阳强度的上升，在一个实施例中，仍可能在那些小时中具有相似的效能。本领域的技术人员应理解，端片4因此能够充当间接的吸收表面，并且纵向侧连接所述第一11和第二12吸收表面。

图8示出了与如图4所示的实施例对应的实施例，其中输入端2a和输出端2b被设置在同一端片4上。在一个实施例中，输入端2a和输出端2b是可互换的，且介质能够以任一优选的方向流通。一个实施例中，取决于加热的介质在哪侧最后被提取出来，循环更够在两个方向进行。

图9示出了太阳能收集器1的一个实施例，其中太阳能收集器被设置为加热游泳池91的水的典型的应用领域。在如图9所示的一个实施例中，水通过在所述太阳能收集器1和游泳池91之间的流通泵92经由连接装置93，诸如管道、管子或软管被循环。在另一个实施例中，循环自然地发生，由于包括太阳能收集器1和游泳池91的系统内的温度变化。游泳池91是示例性例子，并且任何形式的水箱、淋浴间或其他能够用于由图9揭示的实施例的应用。

图10示出了太阳能收集器1的复合材料15的一个实施例，其中说明性的放大100示出了复合材料15中的进一步细节。如图10所示的实施例是复合材料15的优选的实施例，其中两个种不同的材料15a、15b被使用。第一材料15a是聚合物以及第二材料15b是木纤维刨花、木纤维卷屑、木纤维刨花或相似的木纤维，其具有旋转或转向弹簧形状。具有旋转或转向弹簧形状的木纤维产生了比使用直木纤维的解决方案显著地提高的材料弹性。旋转或转向弹簧形状纤维的使用不限于太阳能收集器的实施例，然而显著地提高和优选的实施例。对于直纤维诸如锯屑或锯末被用作复合材料的实施例，复合材料变得强大，但易碎且具有低量的弹性。当负载被施加到太阳能收集器时，这产生了问题，并且在材料增加中裂纹的风险。

根据复合太阳能收集器的一个实施例以及复合太阳能收集器设置，任何形式的木质材料能够被用作第二材料15b，并不限定为某种木材类型。关键是木质纤维借助于他们的基本设计而不同于其他纤维，诸如碳纤维或玻璃纤维。天然纤维被配置为运输例如树中的水并且因此发展出包括弯曲的、扭曲的或旋转形成的纤维的结构。然而，其他纤维，诸如玻璃纤维和碳纤维，是直的且因此较小柔性的。第一材料15a可以是任何形式的聚合物，优选是聚乙烯或聚丙烯，取决于其中太阳能收集器被应用的地理位置。聚乙烯处理零下温度好于聚丙烯，因此更适合于某些地理区域。在另一个实施例中，来自旧袋子的麻或相似物能够被用作第二材料15。这产生了太阳能收集器的可持续性的附加方面。太阳能收集器除完全可回收外还可能用从其他产品回收的材料制造。

图11示出了太阳能收集器设置111的实施例，其中多个反射器30被围绕太阳能收集器1制造。多反射器30被设置为朝向太阳能收集器1的第一11和第二12表面反射太阳光线。反射器可以是任何形式或形状并且能够例如平面镜或抛物面反射器，然而，本领域的技术人员应理解，许多反射器的不同的形式、类型和形状被使用。

图12示出了太阳能收集器设置111的另一个实施例，其中如图11所示反射器30以一种方式可移动地设置，使得阳光可以被引导朝向所述第一11和第二12吸收表面(如图11所示)或远离第一11和第二12吸收表面(如图12所示)。取决于太阳的强度，一个或多个反射器30能够朝向或背离第一11和/或r第二12吸收表面创建设置111，其中表面温度能够被控制。

图13示出了太阳能收集器设置111的实施例，其中太阳能电池120被设置在太阳能收集器1的一个或多个吸收表面上。

太阳能收集器1被配置为吸收来自太阳的热能以及将热转移到太阳能收集器1内部的介质，诸如水。热大体上吸收于太阳光线经受太阳能收集器1的吸收表面11、12。然而，如果环境温度比太阳能收集器1中介质更暖，即使没有直接的太阳光线，太阳能收集器1内的介质能够被加热。这与热传递速率一起使得进一步的实施例中复合太阳能收集器1可被用于冷却其他装置。在优选的实施例中，其中被用作冷却单元的复合太阳能收集器1是被设置在一个或多个吸收表面12、13上的太阳能电池。太阳能电池发电并且大体上被设计为吸收尽量多的来自太阳的能量。这产生了一个问题，由于在发电的太阳能电池周围吸收了大量多余的热，此外，该多余的热甚至降低太阳能电池的效能。通过将太阳能电池设置在自支撑的复合太阳能收集器1上，由此产生设置111，其中温水和电由比现有技术解决方案更好效能的设置所产生。可以为在如此的设置111中产生的温水达到50摄氏度的热而不出现问题。

在太阳能收集器设置111的一个实施例，包括至少一个复合太阳能收集器1，具有太阳能电池120设置在吸收表面11，12上，施加在太阳能电池上的约17％的能量被转换为电能，其余部分是多余热能，其能够通过复合太阳能收集器1被用作温水的生产。则不能使用例如平板太阳能收集器或真空管太阳能收集器完成，因为它们需要直接的阳光以便获得良好的效能。

Claims (14)

1.一种太阳能收集器，所述太阳能收集器被配置为从太阳吸收热力加热，其中所述太阳能收集器包括至少一个中空分段，所述至少一个中空分段被配置为容纳介质，所述太阳能收集器的特征在于所述太阳能收集器是由复合材料制成的自支撑结构，所述复合材料至少由第一材料和第二材料构成，其中所述第一材料和所述第二材料是具有相同或基本相同弹性系数的不同的材料。

2.根据权利要求1所述的复合太阳能收集器，其中所述至少一个中空分段是至少一个通道，所述至少一个通道被配置用于所述介质的循环，并且所述介质是水。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的复合太阳能收集器，其中所述复合太阳能收集器由至少4mm的材料厚度制成，优选地限制向周围环境中的热损耗。

4.根据权利要求中1-3任一项所述的复合太阳能收集器，其中所述复合太阳能收集器是双侧太阳能收集器。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的复合太阳能收集器，其中所述复合太阳能收集器是用于加热介质的完整的单独的移动太阳能收集器系统。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的复合太阳能收集器，其中所述第一材料是聚合物且所述第二材料是有机纤维材料，优选地，其中后者选自纤维素基和木质材料。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的复合太阳能收集器，其中所述复合太阳能收集器的所述中空分段包括在被设置为与所述介质接触的内表面上的不规则性，优选为凸起或凹坑以使所述介质涡流。

8.根据权利要求中1-7任一项所述的复合太阳能收集器，其中所述复合太阳能收集器被配置以用于建筑材料，优选地作为用于码头、桥墩、墙壁、篱笆、屋顶、或任何其他建筑形式的建筑材料。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的复合太阳能收集器，其中所述复合太阳能收集器中的所述第一材料和所述第二材料中的一个具有旋转或转向弹簧形状。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的复合太阳能收集器，其中所述复合太阳能收集器包括以下至少一个：

-反射波长区间在400nm和700nm之间的可见光的吸收表面，

-反射频谱区间在430THz和750THz之间的可见光的吸收表面，

-呈现基本上红色、橙色或绿色的吸收表面。

11.一种复合太阳能收集器设置，所述复合太阳能收集器设置包括根据权利要求1-10中任一项所述的太阳能收集器，其中所述太阳能收集器设置是基本细长的形状，包括第一吸收表面和第二吸收表面，所述第一吸收表面和所述第二吸收表面在所述复合太阳能收集器的外侧上，所述第一吸收表面基本平行于所述第二吸收表面并且所述复合太阳能收集器是双侧太阳能收集器。

12.根据权利要求11所述的复合太阳能收集器设置，其中所述第一吸收表面被设置为从与所述第二吸收表面相反的方向吸收太阳光线，优选地从不同的基点的方向吸收太阳光线。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的复合太阳能收集器设置，其中所述太阳能收集器设置还包括至少一个反射器，所述至少一个反射器被设置为基本平行于所述第一吸收面和所述第二吸收表面，优选地，其中所述反射器被配置为将太阳光线朝向目前在阴影中的所述吸收表面反射。

14.根据权利要求11或12中任一项所述的复合太阳能收集器设置，其中所述太阳能收集器设置还包括太阳能电池，所述太阳能电池被设置在所述吸收表面中的一个上。