JP2018528385A - 蒸散型太陽光収集器、及び、蒸散型太陽光収集器を製造する方法 - Google Patents

蒸散型太陽光収集器、及び、蒸散型太陽光収集器を製造する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018528385A
JP2018528385A JP2018521721A JP2018521721A JP2018528385A JP 2018528385 A JP2018528385 A JP 2018528385A JP 2018521721 A JP2018521721 A JP 2018521721A JP 2018521721 A JP2018521721 A JP 2018521721A JP 2018528385 A JP2018528385 A JP 2018528385A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transpiration
solar collector
chromium oxide
panel
oxide layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018521721A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018528385A5 (ja
Inventor
アンドリュー ジョン ブロワー
アンドリュー ジョン ブロワー
リチャード ホール
リチャード ホール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Energy Transitions Ltd
Original Assignee
Energy Transitions Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Energy Transitions Ltd filed Critical Energy Transitions Ltd
Publication of JP2018528385A publication Critical patent/JP2018528385A/ja
Publication of JP2018528385A5 publication Critical patent/JP2018528385A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D5/00Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems
    • F24D5/005Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems combined with solar energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/80Solar heat collectors using working fluids comprising porous material or permeable masses directly contacting the working fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/66Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of facade constructions, e.g. wall constructions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/67Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of roof constructions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/60Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules
    • F24S25/61Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules for fixing to the ground or to building structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/10Details of absorbing elements characterised by the absorbing material
    • F24S70/12Details of absorbing elements characterised by the absorbing material made of metallic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/225Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/25Coatings made of metallic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/60Details of absorbing elements characterised by the structure or construction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

ステンレス鋼で形成された本体(118)を有する吸収材パネル(108)と、本体(118)の外面(122)にある酸化クロムの表面層(120)と、本体(118)および表面層(120)を貫通して形成された複数の貫通孔(110)とを備え、表面層(120)が、少なくとも70ナノメートルの厚さ(126)を有する、蒸散型太陽光収集器(100)。【選択図】図2

Description

本発明は、蒸散型太陽光収集器、及び、蒸散型太陽光収集器を製造する方法に関する。
建物をますます気密にする建築構造における改良では、建物を通して新鮮な空気を循環させる換気システムを提供することがますます重要になっている。導入される新鮮な空気が、放出されている温かい空気よりも冷たい場合、建物の内側の温度が低下することがある。これは、建物が暖房を必要とし得ることを意味する。
米国特許第4899728号は、南に面した壁に太陽エネルギー吸収型収集器パネルを設けることによって建物の換気空気があらかじめ温められるシステムを開示し、当該パネルは、パネルの後ろに、空気収集チャネルと連通する複数の吸気開口部を備えている。パネルに沿って上向きに通る外気は、太陽放射と建物の内部から失われる熱との組合せによってそれ自体が温められるパネルの熱によって温められる。パネルに沿って最も近接した吸気開口部まで短い距離を通る外気は、そこを通って空気収集チャネルへと引き込まれ、建物の内部へと放出される。米国特許第4899728号に記載された太陽光収集器の種類は、蒸散型太陽光収集器として知られている。
蒸散型太陽光収集器を使用して、建物に導入される空気をあらかじめ温めることができ、したがって、標準的な暖房システムによりもたらされる必要な暖房が低減される。また、蒸散型太陽光収集器を使用して、あらかじめ温められた空気を他の用途に供給することもできる。
蒸散型太陽光収集器により供給される熱は、自由に利用可能な太陽エネルギー(再生可能エネルギー源)から取り込まれる。蒸散型太陽光収集器に必要な唯一の外部電力は、空気循環システム(ファンなど)を駆動するために必要な電力である。その一方で、標準的な暖房システムは、暖房を提供するために大きな外部電力を必要とする。(空気循環システムまたは標準的な暖房システムのための)外部電力は、化石燃料(石炭またはガスなど)、原子力源または再生可能源から生成され得る。したがって、蒸散型太陽光収集器を使用すると、必要な外部電力量を低減することができ、コストが低減される。また、外部電力が化石燃料または原子力源によって供給されるならば、環境への恩恵が大きく、枯渇しそうな供給物の使用が低減される。
しかしながら、蒸散型太陽光収集器システムの効率は、蒸散型太陽光収集器材から大気への放射熱損失によって制限される。そのような放射熱損失は、蒸散型太陽光収集器と比較して周囲の温度が低い結果であり、蒸散型太陽光収集器の温度が上昇するにつれて著しく増大する。放射熱損失はまた、蒸散型太陽光収集器材の温度上昇と、それにより温められる外気の温度上昇を制限する。これは、温められた空気の供給物を使用することができる用途を制限する。
さらに、蒸散型太陽光収集器は、典型的には、軟鋼またはアルミニウムを使用して構築され、一般に、吸収される太陽エネルギーの割合を増大させるように、通常は暗色である塗料のコーティングを採用する。これらのコーティングは、経時的な紫外線暴露による退色および劣化の影響を受けやすく、蒸散型太陽光収集器の寿命が制限される。
本発明の第1の態様によれば、蒸散型太陽光収集器であって、ステンレス鋼で形成された本体を有する吸収材パネルと、本体の外面上にある酸化クロムの表面層と、本体および表面層を貫通して形成された複数の貫通孔とを備え、表面層が、少なくとも70ナノメートルの厚さを有する、蒸散型太陽光収集器が提供される。
硬化した酸化クロム層は、低放射率および高吸光度の特性を有する蒸散型太陽光収集器吸収材パネルを提供する(すなわち、選択的吸収材を形成する)。したがって、この蒸散型太陽光収集器は、他の蒸散型太陽光収集器よりも効率的であり、吸収材パネルの所与の面積に注ぐ太陽放射のより高い割合を有用な熱エネルギーに変換することを意味する。吸収材パネルはまた、高い耐腐食性を有し、当該収集器は、長寿命を有することを意味する。さらに、酸化クロムは、ペイントされたコーティングではなく吸収材パネルの化学構造の一体部分であり、紫外光に耐久性があるので、それは、退色または剥離しにくい。
さらに、蒸散型太陽光収集器は、それを通過する空気をより高い温度まで温めることが可能であり、したがって、あらかじめ温められた空気は、建物の換気以外の用途で使用され得る。
表面層は、70ナノメートル〜400ナノメートルの厚さを有し得る。好ましくは、表面層は、100ナノメートル〜280ナノメートルの厚さを有し得る。
表面層の厚さは、蒸散型太陽光収集器の外観を決定するように配置され得る。表面層の厚さは、蒸散型太陽光収集器の色を決定し得る。
厚さを使用して外観および/または色を制御すると、依然として高効率の吸収材パネルを達成しつつ、審美的に満足な外観が提供される。色はまた、紫外光に耐久性があり、色が長寿命を有することも意味する。
吸収材パネルは、0.30以下の放射率を有し得る。吸収材パネルは、0.0〜0.30の放射率を有し得る。吸収材パネルは、0.10〜0.26の放射率を有し得る。
吸収材パネルは、少なくとも0.50の太陽光吸収率を有し得る。吸収材パネルは、0.50〜0.90の太陽光吸収率を有し得る。
表面層は、蒸散型太陽光収集器の外部表面を形成し得る。
蒸散型太陽光収集器は、吸収材パネルから離間した背面パネルであって、吸収材パネルと背面パネルとの間に空洞が設けられ、表面層が空洞の外側にある背面パネルをさらに備え得る。
背面パネルは、建物の壁または屋根によって形成され得る。
表面層は、酸化クロムの化学的または電気化学的に厚化した層であり得る。
本発明の第2の態様によれば、化学的または電気化学的に厚化した酸化クロム表面層を有するステンレス鋼蒸散型太陽光収集器が提供される。
第2の態様は、第1の態様の任意の特徴のうちのいずれか1つまたは複数を含み得る。
本明細書の第3の態様によれば、第1または第2の態様の蒸散型太陽光収集器を備える建物であって、蒸散型太陽光収集器は、表面層が建物の外面を形成するように、建物の壁または屋根上に装着されている、建物が提供される。
本発明の第4の態様によれば、蒸散型太陽光収集器を製造する方法であって、本方法が、ステンレス綱板を提供するステップであって、ステンレス綱板が、第1の表面上に元々の酸化クロム層(典型的には、自然に生じる固有の酸化クロム層)を有する、ステンレス綱板を提供するステップと、第1の表面上の元々の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、厚化酸化クロム層を形成するステップと、ステンレス綱板を貫通する複数の貫通孔を形成するステップと、蒸散型太陽光収集器の吸収材パネルとしてステンレス綱板を形成するステップであって、厚化酸化クロム層が、蒸散型太陽光収集器の外面を形成する、ステンレス綱板を形成するステップとを含み、元々の酸化クロムを化学的または電気化学的に厚化するステップを、複数の貫通孔を形成するステップの前または後に行うことができる、蒸散型太陽光収集器を製造する方法が提供される。
第1の表面上の元々の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、厚化酸化クロム層を形成するステップは、第1の表面上の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、少なくとも70ナノメートルの厚さを有する厚化酸化クロム層を形成するステップを含み得る。
第1の表面上の元々の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、厚化酸化クロム層を形成するステップは、第1の表面上の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、70ナノメートル〜400ナノメートルの厚さを有する厚化酸化クロム層を形成するステップを含み得る。
好ましくは、第1の表面上の元々の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、厚化酸化クロム層を形成するステップは、第1の表面上の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、100ナノメートル〜280ナノメートルの厚さを有する厚化酸化クロム層を形成するステップを含み得る。
本方法は、建物の屋根または壁に吸収材パネルを装着することによって、蒸散型太陽光収集器を形成するステップをさらに含み得、吸収材パネルが、吸収材パネルと屋根または壁との間に空洞が設けられるように、屋根または壁から離間しており、表面層が、建物の外面を形成する。
代替的には、本方法は、空洞が設けられるように吸収材パネルから離間した背面パネルを提供することによって、蒸散型太陽光収集器を形成するステップであって、表面層が空洞の外側にある、背面パネルを提供するステップをさらに含み得る。
添付図面を参照して、単に例として、本発明の実施形態について以下に説明する。
建物換気システムの一部として、建物の外部に形成された蒸散型太陽光収集器の例示的実施形態の断面図である。 本発明による吸収材パネルを通る断面の例示的実施形態を示す図である。 蒸散型太陽光収集器を製造するための例示的な方法を示す図である。 本発明による吸収材パネルの前面の例示的実施形態を示す図である。 化学的または電気化学的に厚化した酸化クロム層を備える蒸散型太陽光収集器を使用することによって達成することができる改良の一例を示す図である。
図1は、蒸散型太陽光収集器100の一例を示す。蒸散型太陽光収集器100は、建物の外部102に配置され、ブラケット(図示せず)によって建物の壁106に装着される吸収材パネル108(吸収型収集器パネル)を有する。吸収材パネル108を貫通して、複数の貫通孔110(穿孔)が形成される。
吸収材パネル108は、吸収材パネル108と壁106との間に空洞112が設けられるように壁106から離間している。空洞112は、建物の内部104へ新鮮な空気を供給するように構成された換気システムの配管114に接続される。
使用時、吸収材パネル108は、太陽エネルギーを吸収し、吸収材パネル108の材料を温める。吸収材パネル108の外(前)面122に隣接する境界層は、吸収材プレート108により温められ、貫通孔110を通って空洞11へと引き込まれ、さらに、空気移動ファン116を使用することによって、空洞112内から出口配管114へと引き込まれる。吸収材パネル108および換気システムを通る空気流を図1の矢印によって示す。
図2は、本発明の実施形態による吸収材パネル108の断面図を示す。吸収材パネル108は、ステンレス鋼製である。既知のように、ステンレス鋼は、クロム含有鋼の合金である。ステンレス鋼は、その表面上に酸化クロム(たとえば、Cr23)の酸化表面を有する。通常の状況では、酸化表面の厚さは、1〜8ナノメートルであり、通常は厚さが10ナノメートル以下であるである。
図2に示した吸収材パネル108は、化学的または電気化学的に厚化した酸化クロム層を有する。1つの例では、ステンレス鋼の吸収材パネルを、クロム酸と硫酸とを含有する熱溶液に浸漬する。パネル108の両面に、厚化酸化クロム層が形成される。このプロセスは、米国特許第4071416号において最初に開示されているが、当該特許は、蒸散型太陽光収集器のための材料には使用されていない。
吸収材パネルは、ステンレス鋼製の本体118、ならびにパネルの前面122および吸収材パネル108の背面124上の酸化クロム製の一体の表面層120から形成されると考えることができる。
酸化クロム層の表面層120は、70ナノメートルを超える厚さ126を有しなければならない。厚さ126はまた、400ナノメートル未満でなければならない。1つの例では、厚さは、100〜280ナノメートルとなるように選択される。吸収材パネルの全厚128は、0.5ミリメートル〜2ミリメートルである。
光の波長が太陽エネルギーを含んでいる場合、厚化酸化クロム表面層を備えるステンレス鋼は、高い太陽光吸収率および低い放射率を有し、選択的材料となる。
光の波長が太陽エネルギーを含んでいる場合、厚化酸化クロム表面層を備えるステンレス鋼は、高い太陽光吸収率(波長0nm〜3000nm)および低い長波放射率(>3000nm)を有し、選択的材料となる。
70nm〜400nmの表面層を備えるステンレス鋼の場合、吸収材パネル108の太陽光吸収率は、0.50〜0.90であり、放射率は0.10〜0.30である。太陽光の吸収率および放射率は、表面層120の厚さに依存する。
表面層の厚さ126はまた、吸収材パネル108の色に影響を及ぼし、したがって、厚さを選択することによって色を選択することができ、審美的効果を奏する。たとえば、厚さ70ナノメートルの層は、青銅色を提供し、130ナノメートルの層は、青色を提供する。表面をパターニングしてもよい。たとえば、表面は、研磨および/または冷間圧延によってパターニングされ得る。
色は、表面層120の構造の結果であり、したがって、退色などの影響を受けやすい。表面層120はまた、耐腐食性である。これらの因子は、吸収材パネル108が最長100年の寿命を有することができ、さらなる外部表面保護を必要とせず、表面層120が大気に開放している外部層を形成できることを意味している。
図3は、蒸散型太陽光収集器100を製造する方法200についての例示的実施形態を示す。
第1のステップ202において、固有の酸化クロム層を表面上に有するステンレス鋼のシートを提供する。次いで、シートの酸化クロム層122を、化学的または電気化学的に厚化する(204)。次いで、貫通孔110を形成し(206)、最終的に、蒸散型太陽光収集器100内に吸収材パネル108としてシートを提供する(208)。
酸化クロム層を厚化する(204)前に孔を形成しても、その後に孔を形成してもよい(206)。また、プロセス200の任意の段階において、シートを所望のサイズに切断してもよいことが理解されよう。
図5は、化学的または電気化学的に厚化した酸化クロム層を備える蒸散型太陽光収集器100を使用することによって得ることができる改良の一例を示す図である。
図5(a)〜5(d)は、化学的または電気化学的に厚化した酸化クロム層を備える蒸散型太陽光収集器100と比較して、黒色の表面被覆を備える標準的な蒸散型太陽光収集器を用いて達成される気温上昇302を示す。黒色仕上げの蒸散型太陽光収集器についての気温上昇304、および青色仕上げの蒸散型太陽光収集器についての気温上昇306を示す。
蒸散型太陽光収集器100の所与の面積に注ぐ太陽放射に応じて、気温上が示される。例として、夕暮れまたは夜明けには、概ね、太陽放射は1平方メートル当たり約200ワットであり、太陽光が中程度のときには、太陽放射は1平方メートル当たり約600ワットであり、太陽光が強いときには、太陽放射は1平方メートル当たり約1000ワットであり、暗闇では、太陽放射は1平方メートル当たり0ワットである。太陽光収集器を用いると、吸収材パネル108が受ける太陽放射は、最大で1平方メートル当たり1200ワットとなることができ、吸収材パネル108に隣接する反射面を用いて、入射する太陽放射を集めることによって、吸収材パネル108が受ける太陽放射が高くなり得る。
いずれの場合も、蒸散型太陽光収集器は、300平方メートルの面積を有する。図5(a)には、1秒当たり5.25キログラムの空気流量(より低い空気流量を使用すると、より高い気温が得られる)、0℃の周辺気温、および−10℃の外気温について、気温上昇が示される。図5(b)には、1秒当たり5.25キログラムの空気流量、25℃の周辺気温、および15℃の外気温について、気温上昇が示される。図5(c)には、1秒当たり14キログラムの空気流量(より低い空気流量を使用すると、より高い気温が得られる)、0℃の周辺気温、および−10℃の外気温について、気温上昇が示される。図5(d)には、1秒当たり14キログラムの空気流量、25℃の周辺気温、および15℃の外気温について、気温上昇が示される。
図5(a)〜図5(d)から、様々な動作条件について、化学的または電気化学的に厚化した層を備える蒸散型太陽光収集器100は、より高い温度まで空気を温めることが可能であることが分かり、これは、より効率的に動作することを意味する。
図4は、吸収材パネル108の断片の前面122の例を示す。図示の例では、貫通孔110は円形であり、規則的なグリッドパターンで設けられる。ただし、貫通孔は任意の形状でもよく、任意のパターンで配列され得ることが理解されよう。貫通孔は、背面124と前面122との間で吸収材パネル108を貫通する任意の開口部でもよいことが理解されよう。いくつかの例では、孔は、ドリル孔、パンチ孔、パンチ圧延スリット、または任意の他の好適な開口部でもよい。
また、孔は任意のサイズとしてもよく、任意の個数としてもよい。たとえば、各孔は、0.15〜15平方ミリメートルの面積を有してもよく、5ミリメートル〜30ミリメートル離間し得る。孔は、正方格子、三角格子、または任意の適切な配列で配列され得る。
図に示した例では、吸収材パネル108の背面124と建物の壁106との間に空洞112が形成される。ただし、空洞112は、背面パネル(図示せず)によって壁106とは別個に形成できることが理解されよう。次いで、蒸散型太陽光収集器100全体が、建物の外部に装着される。
空洞が壁106によって形成されるか、または背面パネルによって形成されるかにかかわらず、壁106/背面パネル間の縁部は封止され得るが、これは必須ではないことが理解されよう。
建物換気システムとともに使用されるとき、蒸散型太陽光収集器100は、建物の任意の好適な表面に設けられ得る。たとえば、蒸散型太陽光収集器は、壁106または屋根に設けてもよく、壁106または屋根は、任意の方向を向いていてもよい。1つの例では、蒸散型太陽光収集器100は、その表面に注ぐ太陽放射量が最大になるように、南に面するように配列され得る。
建物の表面で使用されるとき、吸収材パネル108の低放射率表面120は、建物から熱が逃げることを防止するように作用することができ、したがって、冬には特に優れた断熱材として作用する。また、吸収材パネル108は、夏には追加の日除けとして作用することができ、必要とされる冷却量が低減される。
代替的には、蒸散型太陽光収集器100は、建物にはまったく装着されない別個のユニットとして設けてもよい。この状況では、配管は、蒸散型太陽光収集器100を建物の配管114に接続する。
図1に示した換気システムは、例として示されており、建物は、任意の好適な配管および任意の好適な空気循環システムを有することができる。
また、建物換気システムに関して上記で論じた蒸散型太陽光収集器の例のいずれも、建物換気システムのために空気をあらかじめ温める以外の用途で使用され得る。
たとえば、蒸散型太陽光収集器100によりあらかじめ温められた空気は、以下の他の状況で使用できる。
−冷却システム、除湿システムまたは空調システム内の乾燥剤を再生し、それにより、デシカント冷房、脱湿または空調のエネルギー効率をそれぞれ向上させるために、熱交換器またはヒートポンプを介した直接加熱または間接加熱のいずれかを行うための温められた空気の供給として。
−建物内の空間暖房のために、熱交換器またはヒートポンプを介した直接加熱または間接加熱のいずれかを行うための温められた空気の供給として。
−建物内の水加熱のために、熱交換器またはヒートポンプを介した直接加熱または間接加熱のいずれかを行うための温められた空気の供給として。
−食品セクターおよび飲料セクターにおける、乾燥、解凍、蒸発、蒸留および漂白を含む、熱を必要とする工業におけるプロセス加熱のために、ならびに、テキスタイル産業、金属産業およびプラスチック産業における表面処理および塗装のために、熱交換器またはヒートポンプを介した直接加熱または間接加熱のいずれかを行うための温められた空気の供給として。
−空間空調またはプロセス加湿のために、加湿器への直接加湿または間接加湿のいずれか行うための温められた空気の供給として。
−空間冷却または工業冷却のために、吸収冷却システムへの直接加熱または間接加熱のいずれかを行うための温められた空気の供給として。
−空間冷却または工業冷却のために、吸着冷却システムへの直接加熱または間接加熱のいずれかを行うための温められた空気の供給として。
−温められた空気が必要な任意の他の状況のために。
吸収材パネル108は、任意の形状およびサイズであり得ることが理解されよう。さらに、蒸散型太陽光収集器100は、大面積をカバーするために複数の吸収材パネル108を使用することによって、大面積をカバーする用に作製してもよい。
(クロム酸および硫酸を含有する熱溶液を使用する)表面層を厚化するための上述したプロセスは、単に例であり、任意の好適な方法を使用してもよいことが理解されよう。いくつかの例では、吸収材パネル108の前面122上でのみ、表面層を厚化してもよい。
さらに、異なる実施形態に記載される特徴を、単一の実施形態で組み合わせてもよいことが理解されよう。同様に、いくつかの特徴について、単一の実施形態で組み合わせて記載する場合、そのような特徴を、別々にまたは好適なサブコンビネーションで提供してもよい。

Claims (21)

  1. 蒸散型太陽光収集器であって、
    ステンレス鋼で形成された本体を有する吸収材パネルと、
    前記本体の外面上にある酸化クロムの表面層と、
    前記本体および前記表面層を貫通して形成された複数の貫通孔と
    を備え、
    前記表面層が、少なくとも70ナノメートルの厚さを有する、蒸散型太陽光収集器。
  2. 請求項1に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記表面層が、70ナノメートル〜400ナノメートルの厚さを有する、蒸散型太陽光収集器。
  3. 請求項2に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記表面層が、100ナノメートル〜280ナノメートルの厚さを有する、蒸散型太陽光収集器。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記表面層の前記厚さが、前記蒸散型太陽光収集器の外観を決定するように構成される、蒸散型太陽光収集器。
  5. 請求項4に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記表面層の前記厚さによって、前記蒸散型太陽光収集器の色が決定される、蒸散型太陽光収集器。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記吸収材パネルが、0.30以下の放射率を有する、蒸散型太陽光収集器。
  7. 請求項6に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記吸収材パネルが、0.10〜0.30の放射率を有する、蒸散型太陽光収集器。
  8. 請求項1から7のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記吸収材パネルが、少なくとも0.50の太陽光吸収率を有する、蒸散型太陽光収集器。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記吸収材パネルが、0.50〜0.90の太陽光吸収率を有する、請求項1から8のいずれかに記載の蒸散型太陽光収集器。
  10. 請求項1から9のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記表面層が、前記蒸散型太陽光収集器の外面を形成する、蒸散型太陽光収集器。
  11. 請求項1から10のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記吸収材パネルから離間した背面パネルであって、前記吸収材パネルと前記背面パネルとの間に空洞が設けられ、前記表面層が前記空洞の外側にある背面パネル
    をさらに備える、蒸散型太陽光収集器。
  12. 請求項11に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記背面パネルが、建物の壁または屋根によって形成される、蒸散型太陽光収集器。
  13. 請求項1から12のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記表面層が、酸化クロムの化学的または電気化学的に厚化した層である、蒸散型太陽光収集器。
  14. 請求項1から13のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器であって、
    前記蒸散型太陽光収集器は、前記表面層が前記建物の前記外面を形成するように、前記建物の前記壁または屋根上に装着される、蒸散型太陽光収集器。
  15. 蒸散型太陽光収集器を製造する方法であって、
    ステンレス綱板を提供するステップであって、前記ステンレス綱板が、第1の表面上に元々の酸化クロム層を有する、ステンレス綱板を提供するステップと、
    前記第1の表面上の前記元々の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、厚化酸化クロム層を形成するステップと、
    前記ステンレス綱板を貫通する複数の貫通孔を形成するステップと、
    蒸散型太陽光収集器の吸収材パネルとして前記ステンレス綱板を形成するステップであって、前記厚化酸化クロム層が、前記蒸散型太陽光収集器の外面を形成する、前記ステンレス綱板を形成するステップと
    を含み、
    前記元々の酸化クロムを化学的または電気化学的に厚化する前記ステップを、複数の貫通孔を形成する前記ステップの前または後に行うことができる、
    蒸散型太陽光収集器を製造する方法。
  16. 請求項15に記載の蒸散型太陽光収集器を製造する方法であって、
    前記第1の表面上の前記元々の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して厚化酸化クロム層を形成する前記ステップが、
    前記第1の表面上の前記酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、少なくとも70ナノメートルの厚さを有する厚化酸化クロム層を形成するステップ
    を含む、蒸散型太陽光収集器を製造する方法。
  17. 請求項15に記載の蒸散型太陽光収集器を製造する方法であって、
    前記第1の表面上の前記元々の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、厚化酸化クロム層を形成する前記ステップが、
    前記第1の表面上の前記酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、70ナノメートル〜400ナノメートルの厚さを有する厚化酸化クロム層を形成するステップ
    を含む、蒸散型太陽光収集器を製造する方法。
  18. 請求項17に記載の蒸散型太陽光収集器を製造する方法であって、
    前記第1の表面上の前記元々の酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、厚化酸化クロム層を形成する前記ステップが、
    前記第1の表面上の前記酸化クロム層を化学的または電気化学的に厚化して、100ナノメートル〜280ナノメートルの厚さを有する厚化酸化クロム層を形成するステップ
    を含む、蒸散型太陽光収集器を製造する方法。
  19. 請求項15から18のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器を製造する方法であって、
    建物の屋根または壁に前記吸収材パネルを装着することによって、蒸散型太陽光収集器を形成するステップ
    をさらに含み、
    前記吸収材パネルが、前記吸収材パネルと前記屋根または壁との間に空洞が設けられるように、前記屋根または壁から離間しており、
    前記表面層が、前記建物の外面を形成する蒸散型太陽光収集器を製造する方法。
  20. 請求項15から18のいずれか1項に記載の蒸散型太陽光収集器を製造する方法であって、
    空洞が設けられるように前記吸収材パネルから離間した背面パネルを提供することによって、蒸散型太陽光収集器を形成するステップであって、前記表面層が前記空洞の外側にある、背面パネルを提供するステップをさらに含む蒸散型太陽光収集器を製造する方法。
  21. 化学的または電気化学的に厚化した酸化クロム表面層を有するステンレス鋼の蒸散型太陽光収集器。
JP2018521721A 2015-07-15 2016-07-13 蒸散型太陽光収集器、及び、蒸散型太陽光収集器を製造する方法 Pending JP2018528385A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1512356.5A GB2540384B (en) 2015-07-15 2015-07-15 Transpired solar collector
GB1512356.5 2015-07-15
PCT/GB2016/052109 WO2017009638A1 (en) 2015-07-15 2016-07-13 Transpired solar collector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018528385A true JP2018528385A (ja) 2018-09-27
JP2018528385A5 JP2018528385A5 (ja) 2019-08-22

Family

ID=54013972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018521721A Pending JP2018528385A (ja) 2015-07-15 2016-07-13 蒸散型太陽光収集器、及び、蒸散型太陽光収集器を製造する方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20180209665A1 (ja)
EP (1) EP3322943A1 (ja)
JP (1) JP2018528385A (ja)
CN (1) CN107850343A (ja)
CA (1) CA2992169A1 (ja)
GB (1) GB2540384B (ja)
HK (1) HK1255928A1 (ja)
RU (1) RU2749242C2 (ja)
WO (1) WO2017009638A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3851557A4 (en) * 2018-09-12 2022-01-05 Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. SUBSTRATE FOR FLEXIBLE DEVICES

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51134936A (en) * 1975-05-20 1976-11-22 Nisshin Steel Co Ltd Solar-heat selective absorption plate and production of same
JPS57101257A (en) * 1980-12-16 1982-06-23 Nippon Steel Corp Solar heat absorbing plate excellent in weldability
US4899728A (en) * 1989-01-27 1990-02-13 Solarwall International Limited Method and apparatus for preheating ventilation air for a building
JP2000241031A (ja) * 1999-02-18 2000-09-08 Tadashi Murai 太陽熱利用空調ユニット
JP2000257911A (ja) * 1999-03-03 2000-09-22 Bunka Shutter Co Ltd 除湿空調装置およびその制御方法
JP2002005530A (ja) * 2000-06-23 2002-01-09 Asahi Kogyosha Co Ltd ソーラーウオールユニット
JP2014141715A (ja) * 2013-01-24 2014-08-07 Yazaki Energy System Corp 高性能な選択吸収処理膜の形成方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3210220A (en) * 1962-07-30 1965-10-05 Norman E Clegg Process for coating stainless steel
US3963530A (en) * 1974-01-08 1976-06-15 Coral Chemical Company Stainless steels coated with black oxides
US4029080A (en) * 1975-01-27 1977-06-14 Westinghouse Electric Corporation Thermal collector of solar energy adapted for high temperature operation
JPS6014275B2 (ja) * 1975-09-22 1985-04-12 矢崎総業株式会社 太陽熱利用集熱器の選択吸収面およびその製法
DE2843571A1 (de) * 1978-10-05 1980-04-17 Peter Wankelmuth Strahlungsenergie absorbierende flaechen fuer sonnenkollektoren aus metall und verfahren zu deren herstellung
JPS56108056A (en) * 1980-01-31 1981-08-27 Matsushita Electric Works Ltd Solar heat collecting plate
DE3029637C2 (de) * 1980-08-05 1982-09-16 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Sulfatfreies galvanisches Schwarzchrombad und Verfahren unter Verwendung dieses Bades
JPS58124161A (ja) * 1982-01-20 1983-07-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 太陽熱集熱器
JPS6042390B2 (ja) * 1982-05-19 1985-09-21 矢崎総業株式会社 太陽熱利用集熱器の選択吸収性受熱面の製法
US4515151A (en) * 1982-09-27 1985-05-07 Sri International Fiber-reinforced concrete solar collector
US5692491A (en) * 1996-04-19 1997-12-02 Midwest Research Institute Unglazed transpired solar collector having a low thermal-conductance absorber
KR100345320B1 (ko) * 1999-12-23 2002-07-24 학교법인 포항공과대학교 스테인레스 스틸 표면상에 크롬산화막을 형성하는 방법
DE20021644U1 (de) * 2000-12-20 2002-05-02 ALANOD Aluminium-Veredlung GmbH & Co.KG, 58256 Ennepetal Solarkollektorelement
DE102004010689B3 (de) * 2004-02-27 2005-06-30 Schott Ag Absorber mit einer strahlungsselektiven Absorberbeschichtung und Verfahren zu seiner Herstellung
US7032588B2 (en) * 2004-05-14 2006-04-25 John Hollick Method and apparatus for preheating ventilation air for a building
DE102005057277B4 (de) * 2005-11-25 2010-08-12 Schott Ag Absorberrohr
US7677243B2 (en) * 2007-01-22 2010-03-16 Wal-Mart Stores, Inc. Solar heating system and architectural structure with a solar heating system
CN101418990A (zh) * 2007-10-26 2009-04-29 河南桑达能源环保有限公司 太阳能吸热板
DE102008010199A1 (de) * 2008-02-20 2009-08-27 Schott Ag Strahlungsselektive Absorberbeschichtung, Absorberrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
CN201273726Y (zh) * 2008-06-26 2009-07-15 张文征 一种太阳能吸热板
CA2690650C (en) * 2009-02-18 2016-04-12 Matrix Energy Inc. Modular transpired solar air collector
DE202010016606U1 (de) * 2010-06-04 2011-10-05 Franz Kraft Flächig durchströmter Absorber
RU2467094C1 (ru) * 2011-11-08 2012-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") Способ получения светопоглощающего покрытия
ES2631680T3 (es) * 2013-02-08 2017-09-04 Council Of Scientific And Industrial Research Un revestimiento solar selectivo híbrido multicapa para aplicaciones solares térmicas a alta temperatura y un proceso para la preparación del mismo

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51134936A (en) * 1975-05-20 1976-11-22 Nisshin Steel Co Ltd Solar-heat selective absorption plate and production of same
JPS57101257A (en) * 1980-12-16 1982-06-23 Nippon Steel Corp Solar heat absorbing plate excellent in weldability
US4899728A (en) * 1989-01-27 1990-02-13 Solarwall International Limited Method and apparatus for preheating ventilation air for a building
JP2000241031A (ja) * 1999-02-18 2000-09-08 Tadashi Murai 太陽熱利用空調ユニット
JP2000257911A (ja) * 1999-03-03 2000-09-22 Bunka Shutter Co Ltd 除湿空調装置およびその制御方法
JP2002005530A (ja) * 2000-06-23 2002-01-09 Asahi Kogyosha Co Ltd ソーラーウオールユニット
JP2014141715A (ja) * 2013-01-24 2014-08-07 Yazaki Energy System Corp 高性能な選択吸収処理膜の形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB2540384A (en) 2017-01-18
CA2992169A1 (en) 2017-01-19
WO2017009638A1 (en) 2017-01-19
RU2018101873A3 (ja) 2020-01-20
RU2018101873A (ru) 2019-08-15
GB201512356D0 (en) 2015-08-19
CN107850343A (zh) 2018-03-27
RU2749242C2 (ru) 2021-06-07
HK1255928A1 (zh) 2019-09-06
US20180209665A1 (en) 2018-07-26
GB2540384B (en) 2020-04-29
EP3322943A1 (en) 2018-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chan et al. Review of passive solar heating and cooling technologies
Spanaki et al. On the selection and design of the proper roof pond variant for passive cooling purposes
EP2904334B1 (en) Solar air heating / cooling system
JP5389925B2 (ja) 熱の回収及び太陽光による空気加熱のための透明な有孔板ガラス
WO2008095502A2 (en) Solar air heater for heating air flow
CN210713404U (zh) 一种可调光玻璃幕墙
Hall et al. Transpired solar collectors for ventilation air heating
CN210597723U (zh) 一种百叶窗型太阳能多功能墙
CN101892795A (zh) 一种发汗传热式太阳能光伏光热联用窗
Bake et al. A systematic review on parametric dependencies of transpired solar collector performance
CN102155058B (zh) 保温墙体及节能保温房屋
Gu et al. A review of recent techniques in performance augmentation and evaluation metrics of Trombe walls
JP2018528385A (ja) 蒸散型太陽光収集器、及び、蒸散型太陽光収集器を製造する方法
CN108104300A (zh) 多孔渗透型新风预热太阳墙
SE509473C2 (sv) Byggelement för värmeisolering, -isolering och/eller - reglering av byggnadshöljen
CN107165563A (zh) 一种节能百叶窗
KR101484019B1 (ko) 태양광 집열기능이 구비된 블라인드
Irshad et al. Implementation of Photo Voltaic Trombe Wall system for developing non-air conditioned buildings
GB2373849A (en) Ventilation heat exchanger
CN109779003A (zh) 驱动型的节能建筑
CN102312497A (zh) 太阳能与建筑一体化幕墙系统及其安装施工方法
WO2008082370A2 (en) Heat activated panel
Buker Building integrated solar thermal collectors for heating & cooling applications
Kalogirou Building integrated solar thermal systems—a new era of renewables in buildings
EP3287713B1 (en) Modular façade or covering element with solar energy recovery for water heating, air conditioning and ventilation

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190709

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190709

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200730

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200901

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20201117

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210511