CN112673566A - 太阳能面板系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能面板系统，包括：太阳能面板的阵列，所述阵列基本上布置为平行于诸如屋顶或海面之类的大致平坦的支撑表面的平面并且与所述平面相距一定距离，每个太阳能面板相对于所述阵列倾斜并且因此相对于所述平坦的表面倾斜；至少一个空气入口，在所述支撑表面和所述阵列之间；至少一个空气出口，在所述阵列中的相邻的太阳能面板之间，其特征在于，通过至少两个壁形成从所述空气入口到所述至少一个空气出口的用于空气的通道，所述至少两个壁从所述支撑表面朝所述阵列的平面延伸，并且在邻接包括所述至少一个空气入口的一侧的两个相对侧处位于所述支撑表面和所述阵列之间限定的空间的两侧。

Description

太阳能面板系统
技术领域
本发明涉及太阳能面板系统。更具体地，本发明涉及一种太阳能面板的阵列，其布置在诸如平坦的屋顶之类的大致平坦的表面上。
背景技术
将平坦的表面用于借助太阳能面板发电已经变得很普遍。这些表面提供放置相对大量的太阳能面板的选择，这些太阳能面板可以被布置为使得它们朝向太阳倾斜，以在每天最多的工作时间内使电能的产出最大化。
除了太阳能面板相对于太阳的运动线路定位之外，环境温度对太阳能面板的效率也有影响。面板在高光强和相对较低的温度下运行最佳。然而，在大多数时候，环境温度在光强高的时候较高，而当温度较低时，光强通常也较低。最近的夏天已经显示不断上升的温度模式，其中温度记录被反复打破。尽管普遍假设，太阳能面板在那些天内产生较少的能量，同时为保持室内舒适，气候控制的能量需求却最高。在高光强时冷却太阳能面板是一种提高效率的方法，并可以通过多种方式实现。
利用例如流体的主动冷却或应用具有大热容量的材料体在本领域中是已知的。然而，这具有如下缺点：复杂、需要(可获得的)能量(源)和流体冷却的基础结构，并且因此，成本吸引力较小。
发明内容
本发明的目的是消除现有技术的缺点，并提供已知系统的替代方案。
本发明为此提供一种太阳能面板系统，包括：太阳能面板的阵列，所述阵列基本上布置为平行于诸如屋顶或海面之类的大致平坦的支撑表面的平面并且与所述平面相距一定距离，每个太阳能面板相对于所述阵列倾斜并且因此相对于所述平坦的表面倾斜；在所述支撑表面和所述阵列之间的至少一个空气入口；以及在所述阵列中的相邻的太阳能面板之间的至少一个空气出口；其中通过至少两个壁形成从所述空气入口到所述至少一个空气出口的用于空气的通道，所述至少两个壁从所述支撑表面延伸到所述阵列并且在所述支撑表面和所述阵列之间限定的空间的两侧。优选地，所有太阳能面板在相邻的太阳能面板之间配备有空气出口。
通过在离支撑表面一定距离处提供太阳能面板，在太阳能面板和支撑表面之间产生空气能够流过的空间。空气通过由支撑表面、壁和太阳能面板本身的表面形成的通道从空气入口被引导到至少一个空气出口。在大多数情况下，该通道因此可以具有管状形状，在空气流动方向上具有基本上矩形的横截面。太阳能面板的底侧因此可以被暴露，以允许空气直接沿着它们流动。
气流本身是由环境气压和当地气候条件自动产生的。特别是当根据本发明的太阳能面板系统被布置在高于其周围环境的建筑物的屋顶上，或者例如漂浮在海上时，容易获得气流。当将根据本发明的系统定位在屋顶上时，空气入口可以明显地定位成朝向风通常吹来的方向。太阳能面板的阵列结构可以在主体结构的立面或壁的上方延伸，从而捕获更多的气流以向内引导。同一申请人的国际专利申请WO2018012964中描述了这种配置。
在优选实施例中，除了空气入口和至少一个空气出口之外，通道可以基本或完全封闭。
在这种情况下，相邻的太阳能面板之间的空气出口和支撑表面与阵列之间的出口是仅有的用于空气的出口。这种配置确保将全部气流朝相邻的太阳能面板之间的空气出口引导，或者如果存在其它出口，气流也部分地通过支撑表面和阵列之间的空气出口。
当根据本发明的太阳能面板系统包括支撑表面和阵列之间的空气出口时，可以产生穿过通道的气流，当发电机布置在通道中时，该气流可以用于发电。否则，出口可以提供的优点在于，限制气流变得过高的风险，或者当出口开口的面积可变时，气流甚至可以被控制。支撑表面和阵列之间的这种空气出口可以优选地布置在空气入口的相对侧。
在本发明的进一步的实施例中，空气入口可以具有气流偏导器，该气流偏导器将风朝相邻的太阳能面板之间的至少一个空气出口引导，或者如果相邻的太阳能面板之间有几个出口，则朝这几个出口引导。这种气流偏导器可以例如相对于支撑表面倾斜，特别是指向太阳能面板的阵列，以引导空气沿着太阳能面板的底表面。
在一改进的实施例中，气流偏导器是可移动的，以修改倾斜角度。例如，气流偏导器可以相对于旋转轴线旋转，该旋转轴线可以基本与支撑表面的平面重合或位于支撑表面的平面内。气流偏导器本身可以包括平坦或弯曲的平面，用于使空气流偏转。太阳能面板系统可以进一步地被配置成根据空气入口处的空气的速度或力来调节气流偏导器相对于支撑表面的角度。用于调节角度的配置例如包括弹簧，其被配置和/或引导以在进入的空气流没有施加力时增加倾斜角度。空气流越强，角度越小，从而就不那么直接迫使空气朝向太阳能面板。
太阳能面板系统还可以包括在支撑表面和阵列之间的空气出口处的第二气流偏导器。这种第二气流偏导器也可以用于控制质量流量的量，或者特别是通过通道到达支撑表面和阵列之间的空气出口的空气的比例，以及通过相邻的太阳能面板之间的空气出口的量或比例。根据权利要求9所述的太阳能面板系统，其中该第二气流偏导器可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，通过出口开口的空气流动被允许，在第二位置，空气流动被禁止以迫使空气经由阵列中的相邻的太阳能面板之间的至少一个出口流出。
在根据本发明的太阳能面板系统包括在阵列中的相邻的太阳能面板之间的多个空气出口的实施例中，出口的面积可以选择成与空气入口和相应空气出口之间的距离成比例，以允许沿着每个太阳能面板的均匀空气流动。通常，空气流沿着产生最小阻力的路径流动，这可能导致非预期的情况，即沿着靠近空气入口的太阳能面板流动的空气相对多于沿着远离空气入口的太阳能面板流动的空气。
为了避免过高的压力，根据本发明的太阳能面板系统包括过压阀，该过压阀可以集成在相邻的太阳能面板之间的空气出口中。
在进一步的实施例中，太阳能面板系统可以包括或者尤其可以容纳空调系统，该空调系统布置在太阳能面板的阵列的阴影中。因此，太阳能面板提供的阴影得到了利用。用于从空调系统中排出热量的排气装置优选地被布置成使得其不会将热空气排放到用于冷却太阳能面板的空气流中。
在又一实施例中，太阳能面板系统包括在每个太阳能面板下方的球形气流偏导器，以增加空气流动。这些球形气流偏导器可以优选地放置在太阳能面板的中心的下方(在那里太阳能面板的温度变得最高)，以引导尽可能多的风流量沿着太阳能面板以冷却太阳能面板。该系统还可以包括烟雾过滤器，该烟雾过滤器可以是包括至少一个阴极和一个阳极的电烟雾过滤器，其被配置成借助磁引力移除空气流中的颗粒。这种电烟雾过滤器可以放置在发电机之后，该发电机可以形成本发明的任何实施例的一部分。与主体结构相互作用的城市风或任何其他的气流在太阳能电池阵列和底表面之间被重新引导，在那里它可能首先被引导通过发电机、阴极阳极烟雾过滤器阵列，然后它将更清洁的空气释放到环境中。在附图中，相同的部分用相同的附图标记表示。
附图说明
现在将参照以下附图更详细地阐述本发明，其中:
图1示出本发明的第一实施例的示意性侧视图；
图2示出本发明的第二实施例的示意性侧视图；
图3示出本发明的第三实施例的示意性侧视图；
图4示出本发明的第四实施例的示意性侧视图；
图5示出本发明的第五实施例的示意性侧视图；
图6示出本发明的第六实施例的示意性侧视图；
图7示出本发明的第七实施例的示意性侧视图；和
图8示出本发明的第八实施例的示意性侧视图。
具体实施方式
图1示出本发明的太阳能面板系统的第一实施例1的示意性侧视图。该系统包括太阳能面板5的阵列2，该阵列基本上布置为平行于大致平坦的支撑表面3的平面并且与该平面相距一定距离，在该示例中，该大致平坦的支撑表面3由建筑物4的屋顶形成但通常不限于此，每个太阳能面板5相对于阵列2以角度α倾斜，并且因此相对于平坦表面3以角度α倾斜。在给出的示例中，所有太阳能面板5都以相同的角度α倾斜，但是这不是本发明发挥功能所必需的。该系统进一步包括在支撑表面3和阵列2之间的至少一个空气入口6以及在阵列2中的相邻的太阳能面板5之间的多个空气出口8。通过至少两个壁10形成从空气入口6到空气出口7和8的用于空气的通道9，该至少两个壁10从支撑表面3朝阵列2的平面延伸，并且在邻接包括至少一个空气入口6的一侧的两个相对侧处位于支撑表面3和阵列2之间限定的空间的两侧。在所示的示例中，除了空气入口6与空气出口7和8之外，通道9是封闭的。空气出口8在空气入口6的相对侧处布置在支撑表面3和阵列2之间。
太阳能面板系统包括气流偏导器11，气流偏导器11将风向空气出口7引导，特别是向阵列2引导，其中气流偏导器11相对于支撑表面3以角度β倾斜。细节A示出该图细节的三维表示，其中还示出存在位于通道中的烟雾过滤器12。
图2示出本发明第二实施例的示意性侧视图，其中气流偏导器是可移动的，以修改倾斜角度β。该系统可以被配置成根据空气入口6处的空气的速度或力来调节角度β。
图3示出在实际实施例中如何能够实现根据空气入口6处的空气的速度或力来调节角度β，该实施例包括弹簧13，该弹簧13被配置成增加倾斜角度β。
图4示出在支撑表面和阵列之间的空气出口处包括第二气流偏导器14的实施例。第二气流偏导器14可在第一位置(未示出)和第二位置(已示出)之间移动，在第一位置，通过出口开口8的空气流动被允许，在第二位置，空气流动被禁止，以迫使空气经由阵列中的相邻的太阳能面板之间的出口7流出。所示的情况对应于来自方向C的空气流。当空气从方向D流动时，气流偏导器14将旋转以打开空气出口8，然后空气出口8变成入口，并借助气流偏导器11关闭空气入口6。
图5示出阵列中的相邻的太阳能面板之间的多个空气出口，其中出口的面积15与空气入口6和相应的空气出口7之间的距离成比例，以允许沿着每个太阳能面板的均匀空气流动。出口7的面积15由过压阀限定，过压阀可以由具有不同表面积的(柔性)闸门形成。
图6示出包括空调系统16的太阳能面板系统，空调系统16布置在太阳能面板的阵列5的阴影中，其中排气装置布置成使得其不在用于冷却太阳能面板的气流中。
图7示出在每个太阳能面板5下方的球形气流偏导器18以增加空气流动。
图8示出还可以应用半球形气流偏导器17以获得(至少局部地)增加空气流动的相同效果。
实施例中所示的所有特征可以与实施例中的特征组合。本申请中的附图决不限制如所附权利要求所限定的保护范围。

Claims (16)

1.一种太阳能面板系统，包括:
-太阳能面板的阵列，所述阵列基本上布置为平行于诸如屋顶或海面的大致平坦的支撑表面的平面并且与所述平面相距一定距离，每个太阳能面板相对于所述阵列倾斜并且因此相对于所述平坦的表面倾斜；
-至少一个空气入口，在所述支撑表面和所述阵列之间；
-至少一个空气出口，在所述阵列中的相邻的太阳能面板之间；
其特征在于
-通过至少两个壁形成从所述空气入口到所述至少一个空气出口的用于空气的通道，所述至少两个壁从所述支撑表面朝所述阵列的平面延伸，并且在邻接包括所述至少一个空气入口的一侧的两个相对侧处位于所述支撑表面和所述阵列之间限定的空间的两侧。
2.根据权利要求1所述的太阳能面板系统，包括在所述支撑表面和所述阵列之间的另一空气出口。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能面板系统，其中相邻的太阳能面板之间的所述空气出口和所述支撑表面与所述阵列之间的所述出口是仅有的用于空气的出口。
4.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能面板系统，其中所述空气入口包括气流偏导器，所述气流偏导器将风朝所述至少一个空气出口引导，特别是朝所述阵列引导，其中所述气流偏导器相对于所述支撑表面倾斜。
5.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能面板系统，其中所述气流偏导器是可移动的，以修改倾斜角度。
6.根据权利要求5所述的太阳能面板系统，被配置为根据所述空气入口处的空气的速度或力来调节所述角度。
7.根据权利要求6所述的太阳能面板系统，其中用于调节所述角度的配置包括弹簧，所述弹簧被配置用以增加所述倾斜角度。
8.根据权利要求2所述的太阳能面板系统，包括在所述支撑表面和所述阵列之间的所述另一空气出口处的第二气流偏导器。
9.根据权利要求8所述的太阳能面板系统，其中所述第二气流偏导器能在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，通过所述出口开口的空气流动被允许，在所述第二位置，空气流动被禁止以迫使空气经由所述阵列中的相邻的太阳能面板之间的所述至少一个出口流出。
10.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能面板系统，包括在所述阵列中的相邻的太阳能面板之间的多个空气出口，其中所述出口的面积与所述空气入口和相应的空气出口之间的距离成比例，以允许沿着每个太阳能面板的均匀空气流动。
11.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能面板系统，包括过压阀。
12.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能面板系统，包括布置在太阳能面板的所述阵列的阴影中的空调系统，其中排气装置被布置成使得其不在用于冷却所述太阳能面板的空气流中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能面板系统，包括在每个太阳能面板下方的球形气流偏导器，以增加空气流动。
14.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能面板系统，包括烟雾过滤器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能面板系统，其中电烟雾过滤器包括阴极和阳极。
16.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能面板系统，包括布置在所述通道中的发电机。
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