JP2016500801A - 太陽空気加熱/冷却システム - Google Patents
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Abstract
Description
隣接して配置された複数の上部空気チャネルと、
トップパネルと上部空気チャネルとの間に太陽エネルギー吸収空間を画定するために、上部空気チャネルの上に位置付けられたトップパネルであって、上部空気チャネルは、太陽エネルギー吸収空間と熱的連通する、トップパネルと、
熱エネルギーを上部空気チャネルの底面に位置付けられ、それと熱的連通する複数の上部空気チャネルと交換する手段とを備え、
上部および下部空気チャネルは、異なる源から空気を受領するように構成され、流体連結されない。
複数の空気チャネルと、
太陽エネルギー吸収空間を画定するために、空気チャネルの上に位置付けられたトップパネルであって、空気チャネルは、太陽エネルギー吸収空間と熱的連通する、トップパネルと、
空気チャネルに沿った空気の流れを実質的に妨げることなく、気流の乱流を空気チャネルの内部に生成する手段とを備える。
入射太陽エネルギーを受領するように位置付けられた1つまたは複数の上部空気チャネルと、
熱エネルギーを上部空気チャネルの底面に位置付けられ、それと熱的連通する複数の上部空気チャネルと交換する手段とを備える太陽熱エネルギー集熱装置と、
上部空気チャネルの上端を外気に流体連結させる第1の空気排出路と、
上部空気チャネルの上端および建造物内部を流体連結させる第1の内部空気路と、
上部空気チャネルの下端および外気を流体連結させる空気導入路と、
空気を、第1の内部空気路を通って建造物内部に向かって駆動する手段と、
第1の空気排出路を選択的に遮断するように構成された第1の流れ制御手段と、
第1の内部空気路を選択的に遮断するように構成された第2の流れ制御手段とを備え、
第1の流れ制御手段は、第2の流れ制御手段が開いているときに閉じており、逆も同様である。
下部空気チャネルの上端および建造物内部を流体連結させる第2の内部空気路と、
下部空気チャネルの下端および外気を流体連結させる第2の空気排出路と、
空気を建造物内部から離れて第2の内部空気路を通って駆動する手段とをさらに備える。
上部空気チャネルの下端および建造物内部を流体連結させる第3の内部空気路と、
空気導入路を選択的に遮断するように構成された第3の流れ制御手段と、
第3の内部空気路を選択的に遮断するように構成された第4の流れ制御手段とを備え、
第3の流れ制御手段は、第4の流れ制御手段が開いているときに閉じており、逆も同様である。
下端および上端を有する空気チャネルを備える太陽エネルギー集熱装置であって、太陽エネルギー集熱装置は、太陽エネルギーを受領し、空気チャネルを通って流れる空気を加熱するように構成される、太陽エネルギー集熱装置と、
集熱装置空気チャネルの上端に流体連結された空気排出路と、
集熱装置空気チャネルの下端および建造物内部を流体連結させる第1の空気導入路と、
集熱装置空気チャネルの下端を外気に流体連結させる第2の空気導入路と、
第1および第2の導入路の集熱装置空気チャネルへの流体連結を選択的に遮断するように構成された流れ制御手段とを備える、建造物を換気するための太陽光発電の換気システムが提供される。
図1〜7は、本発明の一実施形態による、太陽熱集熱装置または熱交換器100を示す。図1および2は、それぞれ平面図および底面図である。図3は、空気チャネルを横切る横断面図であり、図4は、空気チャネルの方向における長手軸断面図である。図5および6は、それぞれCおよびDと示された図4の領域の拡大図である。図7は等角断面図である。同じ参照は、図1〜7を通して同じ部分を指すために使用される。
管110は、管110の内側の気流の乱流を増加させるような形状または構成を有し、または管110はこの効果を有する構造を備える。図1〜7に示された本発明の実施形態では、2つの機構がここで説明されるように乱流を増加させる。他の実施形態では、このような機構の1つのみが使用されてもよく、さらに他の実施形態では、乱流を生成する他の手段が存在してもよい。
本発明の一実施形態では、集熱装置は建築構造に一体化される。例えば集熱装置を屋根の上に装着する代わりに、集熱装置は屋根自体に一体化される。例えば波形鉄板または鋼の屋根を備えた家屋の上に、集熱装置のトップパネルが、屋根に一体化された波形材料の透明パネルから形成されてもよい。これは審美的により魅力的であり、太陽熱集熱装置の空間的影響を最小にする場合がある。
図9は、本発明の一実施形態による、建造物801のための太陽空気加熱および冷却システム800の概略図である。建造物801は、屋根空間805を画定する内部804および屋根803を有する。
次に図9の太陽空気加熱および冷却システム800の作動について、本発明の一実施形態に従って説明される。作動のいくつかのモードについて説明される。本発明の他の実施形態の太陽空気加熱および冷却システムは、あらゆる1つまたは複数の説明されたモードで作動可能であってもよく、本発明は必ずしもすべてのモードで作動できるシステムに限定されないことが理解されよう。
本発明の1つの代替的実施形態では、カナダ特許第1082544号に説明されたようなハニカム構造を使用して、集熱装置の上部チャネルとトップパネルとの間の熱を捕捉してもよい。しかし再放射および自然対流の問題を緩和するためにハニカム構造を使用することは、一部の設置には有益であり得るが、トップパネルおよび集熱装置の他の構成要素の余分な汚れは他の設置に望ましくないことがある。
Claims (65)
- 換気システムで使用するための太陽熱集熱装置であって、
隣接して配置された複数の上部空気チャネルと、
トップパネルと前記上部空気チャネルとの間に太陽熱エネルギー吸収空間を画定するために、前記上部空気チャネルの上に位置付けられた前記トップパネルであって、前記上部空気チャネルは、前記太陽熱エネルギー吸収空間と熱的連通する、トップパネルと、
熱エネルギーを前記上部空気チャネルの底面に位置付けられ、それと熱的連通する前記複数の上部空気チャネルと交換する手段とを備え、
前記上部および下部空気チャネルは、異なる源から空気を受領するように構成され、流体連結されない、太陽熱集熱装置。 - 前記熱エネルギーを交換する手段は、少なくとも1つの下部空気チャネルを備える、請求項1に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記上部および下部空気チャネルは、空気を反対方向に導くように構成される、請求項2に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記太陽熱集熱装置は、その中に前記上部空気チャネルおよび下部空気チャネルが含まれる封止されたハウジングを備え、前記ハウジングの上面は前記トップパネルを備える、請求項2または3に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記太陽熱エネルギー吸収空間は、前記トップパネル、前記ハウジングの1つまたは複数の側壁、および前記上部空気チャネルの上面によって封止される、請求項4に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記ハウジングは、前記ハウジングの前記トップパネルと前記ハウジングの前記側壁の1つとの間に1つまたは複数の封止を備え、前記封止(複数可)は、前記ハウジングの前記トップパネルを開くことができるように構成される、請求項5に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記ハウジングは、熱を前記ハウジング内に捕捉するように構成された絶縁手段を備える、請求項4〜6のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記上部空気チャネルは、前記チャネル内部に気流の乱流を生成する手段を備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記乱流を生成する手段は、それぞれのチャネルに沿って長手軸方向に延在する螺旋状フィンを備える、請求項8に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記螺旋状フィンは、前記チャネル内部に取外し可能な手法で装着される、請求項9に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記乱流を生成する手段は、1つまたは複数の突起を前記チャネルの前記内側表面上に備える、請求項8〜10のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記熱エネルギーを交換する手段は、太陽熱エネルギーを保存する手段を備える、請求項1〜11のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記太陽熱エネルギーを保存する手段は相変化材料を備える、請求項12に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記太陽熱エネルギーを保存する手段は、前記1つまたは複数の下部空気チャネルと熱的連通して位置付けられる、請求項12または13に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記太陽熱集熱装置は、1つまたは複数の管を備え、各管は前記上部空気チャネルの1つを画定する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記1つまたは複数の管は、隣接した管を一緒に連結する連結手段を備える、請求項15に記載の太陽熱集熱装置。
- 換気システムで使用するための太陽熱集熱装置であって、
複数の空気チャネルと、
太陽熱エネルギー吸収空間を画定するために、前記空気チャネルの上に位置付けられたトップパネルであって、前記空気チャネルは、前記太陽熱エネルギー吸収空間と熱的連通する、トップパネルと、
前記空気チャネルに沿った空気の流れを実質的に妨げることなく、前記気流の乱流を前記空気チャネルの内部に生成する手段と
を備える、太陽熱集熱装置。 - 前記乱流を生成する手段は、それぞれのチャネルに沿って長手軸方向に延在する螺旋状フィンを備える、請求項17に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記螺旋状フィンは、前記チャネル内部に取外し可能な手法で装着される、請求項18に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記乱流を生成する手段は、1つまたは複数の突起を前記チャネルの前記内側表面上に備える、請求項17〜19のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記複数の空気チャネルは、隣接した配置に配置された複数の上部空気チャネルを備え、前記太陽熱エネルギー吸収空間は、前記トップパネルと前記上部空気チャネルとの間にある、請求項17〜20のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記集熱装置は、熱エネルギーを前記上部空気チャネルの底面に位置付けられ、それと熱的連通する前記複数の上部空気チャネルと交換する手段を備える、請求項17〜21のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記熱エネルギーを交換する手段は少なくとも1つの下部空気チャネルを備え、前記上部および下部空気チャネルは、異なる源から空気を受領するように構成され、流体連結されない、請求項22に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記上部および下部空気チャネルは、空気を反対方向に導くように構成される、請求項23に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記太陽熱集熱装置は、その中に前記上部空気チャネルおよび下部空気チャネルが含まれる封止されたハウジングを備え、前記ハウジングの上面は前記トップパネルを備える、請求項23または24に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記トップパネル、前記ハウジングの1つまたは複数の側壁、および前記上部空気チャネルの上面は、前記太陽熱エネルギー吸収空間を画定する、請求項25に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記ハウジングは、前記ハウジングの前記トップパネルと前記ハウジングの前記側壁の1つとの間に1つまたは複数の封止を備え、前記封止(複数可)は、前記ハウジングの前記トップパネルを開くことができるように構成される、請求項25または26に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記ハウジングは、熱を前記ハウジング内に捕捉するように構成された絶縁手段を備える、請求項25〜27のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記熱エネルギーを交換する手段は、太陽熱エネルギーを保存する手段を備える、請求項27または28に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記太陽熱エネルギーを保存する手段は相変化材料を備える、請求項29に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記太陽熱エネルギーを保存する手段は、前記1つまたは複数の下部空気チャネルと熱的連通して位置付けられる、請求項29または30に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記太陽熱集熱装置は、1つまたは複数の管を備え、各管は前記上部空気チャネルの1つを画定する、請求項27〜31のいずれか1項に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記1つまたは複数の管は、隣接した管を一緒に連結する連結手段を備える、請求項32に記載の太陽熱集熱装置。
- 建造物のための太陽空気加熱/冷却システムであって、
入射太陽エネルギーを受領するように位置付けられた1つまたは複数の上部空気チャネルと、
熱エネルギーを前記上部空気チャネルの底面に位置付けられ、それと熱的連通する前記上部空気チャネルと交換する手段を備える太陽熱集熱装置と、
前記上部空気チャネルの上端を前記外気に流体連結させる第1の空気排出路と、
前記上部空気チャネルの前記上端および前記建造物内部を流体連結させる第1の内部空気路と、
前記上部空気チャネルの下端および前記外気を流体連結させる空気導入路と、
空気を、前記第1の内部空気路を通って前記建造物内部に向かって駆動する手段と、
前記第1の空気排出路を選択的に遮断するように構成された第1の流れ制御手段と、
前記第1の内部空気路を選択的に遮断するように構成された第2の流れ制御手段と
を備え、
前記第1の流れ制御手段は、前記第2の流れ制御手段が開いているときに閉じており、逆も同様である、
システム。 - 前記熱エネルギーを交換する手段は、前記建造物から熱エネルギーを回収する熱回収手段を備える、請求項34に記載のシステム。
- 前記熱回収手段は、1つまたは複数の下部空気チャネルを備え、前記上部および下部空気チャネルは流体連結されず、
前記システムは、
前記下部空気チャネルの上端および前記建造物内部を流体連結させる第2の内部空気路と、
前記下部空気チャネルの下端および前記外気を流体連結させる第2の空気排出路と、
空気を前記第2の内部空気路を通って前記建造物内部から離れて駆動する手段と
をさらに備える、請求項35に記載のシステム。 - 前記システムは、
前記上部空気チャネルの前記下端および前記建造物内部を流体連結させる第3の内部空気路と、
前記空気導入路を選択的に遮断するように構成された第3の流れ制御手段と、
前記第3の内部空気路を選択的に遮断するように構成された第4の流れ制御手段と
を備え、
前記第3の流れ制御手段は、前記第4の流れ制御手段が開いているときに閉じており、逆も同様である、
請求項34〜37のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記第1および第3の内部空気路は、分離した開口を介して前記建造物内部に流体連結される、請求項37に記載のシステム。
- 前記システムは、前記第1および第3の内部空気路を流体連結させる連結管を備える、請求項38に記載のシステム。
- 前記上部および下部空気チャネルは、空気が前記上部チャネル内で前記下部チャネルと反対方向に流れるように配置される、請求項36〜39のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記集熱装置は前記建造物の屋根の中または上に位置付けられる、請求項34〜40のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1、第2および第3の内部空気路は前記屋根の下に位置付けられる、請求項41に記載のシステム。
- 前記空気を駆動する手段は1つまたは複数のファンを備える、請求項34〜42のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記流れ制御手段は1つまたは複数のダンパーを備える、請求項34〜43のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システムは、前記それぞれの空気路を選択的に遮断するために前記流れ制御手段を制御するように構成された、1つまたは複数の制御装置を備える、請求項34〜44のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の制御装置は、前記空気を駆動する手段の作動を制御するように構成される、請求項45に記載のシステム。
- 前記システムは、前記建造物内部の1つまたは複数の臨界温度に達すると、前記1つまたは複数の制御装置を作動するように構成された1つまたは複数の温度センサを備える、請求項34〜46のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システムは、前記制御装置が前記導管内および/または前記建造物内部の1つまたは複数の検出された圧力に基づいて、前記システムを作動するように、前記1つまたは複数の制御装置と連通するように構成された1つまたは複数の圧力センサを備える、請求項34〜47のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システムは、前記集熱装置に熱的連通して位置付けられた1つまたは複数の太陽電池をさらに備える、請求項34〜48のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記熱エネルギーを交換する手段は、太陽熱エネルギーを保管する手段を備える、請求項34〜49のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記太陽熱エネルギーを保存する手段は相変化材料を備える、請求項50に記載のシステム。
- 前記太陽熱エネルギーを保存する手段は、前記1つまたは複数の下部空気チャネルと熱的連通して位置付けられる、請求項50または51に記載のシステム。
- 前記システムは、前記第1の空気排出路内に位置付けられた風力発電機を備える、請求項34〜52のいずれか1項に記載のシステム。
- 建造物を換気するための太陽光発電の換気システムであって、
下端および上端を有する空気チャネルを備える太陽エネルギー集熱装置であって、前記太陽エネルギー集熱装置は、太陽エネルギーを受領し、前記空気チャネルを通って流れる空気を加熱するように構成される、太陽エネルギー集熱装置と、
前記集熱装置空気チャネルの前記上端に流体連結された空気排出路と、
前記集熱装置空気チャネルの前記下端および建造物内部を流体連結させる第1の空気導入路と、
前記集熱装置空気チャネルの前記下端を前記外気に流体連結させる第2の空気導入路と、
前記第1および第2の導入路の前記集熱装置空気チャネルへの前記流体連結を選択的に遮断するように構成された流れ制御手段と
を備える、システム。 - 前記集熱装置空気チャネルの前記下端は、複数の開口を介して前記建造物内部に流体連結される、請求項54に記載のシステム。
- 前記流れ制御手段は、前記第1および第2の空気導入路と前記集熱装置空気チャネルとの間の導管接合部に位置付けられたダンパーを備える、請求項54または55に記載のシステム。
- 前記換気システムは、前記第1および第2の空気導入路の1つの前記集熱装置空気チャネルへの流体連結を選択するために、前記流れ制御手段を制御するように構成されたスイッチング手段を備える、請求項54〜56のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記換気システムは、前記建造物内部の1つまたは複数の臨界温度に達すると、前記スイッチング手段を作動するように構成された温度センサを備える、請求項54〜57のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記スイッチング手段は、前記建造物内部の前記温度が臨界温度より下がると、前記第1の空気導入路を遮断するように構成される、請求項58に記載のシステム。
- 前記システムは、前記導管内および/または前記建造物内部の1つまたは複数の検出された圧力に基づいて、前記流れ制御手段を制御するために前記スイッチング手段と連通するように構成された1つまたは複数の圧力センサを備える、請求項54〜59のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記太陽光発電の換気システムは、前記集熱装置空気チャネルに熱的連通して位置付けられた1つまたは複数の太陽電池をさらに備える、請求項54〜60のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システムは、前記空気排出路内に位置付けられた風力発電機を備える、請求項54〜61のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記図に示された前記実施形態のいずれか1つを参照して上述されたように、実質的に換気システムに使用されるための太陽熱集熱装置。
- 前記図に示された前記実施形態のいずれか1つを参照して上述されたように、実質的に建造物システムのための太陽空気加熱/冷却システム。
- 前記図に示された前記実施形態のいずれか1つを参照して上述されたように、実質的に建造物を換気するための太陽光発電の換気システム。
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