200935002 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域：！ 發明領域 5 e 10 15 20 本發明是關於可再生能源之使用以提供冷卻源。特別 地’本發明提供一種可用於空調、食物儲藏以及其他此等 應用的冷卻源。 t先前技術3 發明背景 無論是用於空調、食物儲藏還是其他應用的泠卻本身 是一高能量使用應用。冷卻對於電以及成本不 < 避免地是 一大的吸引，無論是用於家庭、商業還是工業用途。 因此，提供一種吸收可再生能量的冷卻系統玎能非常 有用且在經濟上是有利的，但是也是一種相對不可開發的 應用。 【發明内容3 發明概要 在第一層面中’本发明提供一種冷卻系統，该冷却系 统包含：一太陽能收集器，用以收集熱；一蒸汽產生器， 適用於使用該熱產生一蒸汽流；一冷卻單元，與一熱源傳 導，該冷卻單元包含一用於接收該蒸汽的冷凝器，以及一 透過一膨脹閥與該冷凝器進行流體傳導的蒸發單元，使得 該蒸汽進入該冷卻單元且作為液體離開，因此一產生的冷 卻效應被施加給該熱源。 在第二層面巾’本发明提供—種冷卻_熱源的方法’ 3 200935002 包含以下步驟：自一太陽能收集器收集熱；在一蒸汽產生 器内利用該收集的熱產生蒸汽；將該蒸汽通過一冷凝器以 形成一冷凝物；將該冷凝物通過一膨脹閥以蒸發該冷凝 物，從而冷卻該蒸發的冷凝物；將該蒸發的冷凝物施加給 5 一熱源以冷卻該熱源。 該太陽能收集器可採用一些不同的形式，包括形成結 構體及非結構體元件之部分。在其最基本形式中，其可以 是一面板，例如可固定於一建築物之一房頂或侧邊。可選 擇地，其可固定於一結構體框架以包圍一空間。該框架可 10 以任何一些配置以最佳化太陽之暴露。 在一較佳實施例中，該太陽能收集器可固定於一框 架，使得該太陽能收集器形成一頂點。此一形狀可以是楔 形、錐形、截頭圓錐體或類似的形狀。在一較佳實施例中， 其可以金字塔形狀，以在重要方向提供一最佳平面且是用 15 於構建之一方便配置。 在一較佳實施例中，吸收劑可包含一溴化鋰水溶液或 氨水溶液。 應注意到的是，習知的吸收冷卻器使用天然氣或LPG 作為工作能量之主要來源。 20 此外，太陽能輔助冷卻可幫助維持電源柵上的負載平 衡。當太陽輻射增加時，冷卻之需求也增加。這藉以較高 溫度之熱水之產生而被偏移，且可被用於吸收冷卻循環。 在一較佳實施例中，本發明可合併一類似金字塔的太 陽能收集器、一蒸汽產生器以及一冷卻單元(例如一吸收冷 200935002 卻系統之一冷凝器單元）。 雖然該太陽能收集器之許多配置是可能的，但是收敵 在一頂點的多個面板可被認為是有利的。有關此方面，且 對於建構目的’一金字塔形狀可以是一方便結構體。 5 ❹ 10 15 ❹ 20 例如，一類似金子塔的結構體包令—基底以及3個或多 個側框架’每個侧框架與該基底形成之一角度，該類似金 字塔的結構體在該類似金字塔的結構體内具有一封閉空 間，該類似金字塔的結構體具有： 一太陽能收集器； 一熱能之累積器-傳導器； 一空氣吸入裝置，將周圍的空氣吸入封閉空間； 多個風洞，位於基底上以容納周圍的空氣； 一冷凝器，位於風洞内以影響被加熱的冷媒蒸汽與 引入的空氣之間的熱傳輸； •一風力機； 一用於一傳熱媒介之儲存、循環及加熱的系统，該 傳熱媒介從一主儲熱器到位於該類似金字塔結構體之頂部 的多個常用槽，接著進入熱能之累積器及傳導器； •一鋼爐系統；以及 一控制太陽能輔助吸收冷卻器之工作的系統。 該類似金字塔的結構體是由熱能之累積器_傳導器收 集熱能’該累積器-傳導器傳遞的熱能用以加熱傳熱媒介。 局溫傳熱媒介將熱能傳遞給冷媒吸收剂溶液以自該冷媒吸 收剂溶液吸收冷媒。 5 200935002 在-特定實施例中，本發明可包括作為一太陽能收集 器的一金字塔結構體。 在-較佳實施例中，本發明可進—步包括位於該金字 塔結構體之基底附近的-組風洞以自外部容納加㈣圍空 5 氣。空氣可由一組感應風扇提供。 在-較佳實施例中，每個風洞可被進一步配備一空氣 冷卻冷凝器。該產生器單元產生的蒸發冷媒流過該冷凝器 中的導管以經歷冷凝以及與被引人的空氣之熱交換。 在-較佳實施例中，每個風洞可被進_‘步配備—线 〇 10冷卻熱交換器。溫水經歷與被引入的空氣之熱交換以成為 冷水。冷水流過該冷卻單元中的多個導管以吸收由該冷卻 - 單元產生的廢熱。 . 在-較佳實施例中’本發明可進一步包括位於該金字 塔結構體内的-中央排氣管，該金字塔結構體配備一風力 I5機以恢復來自該風洞的熱感應空氣之熱能及動能。 為了迎合日夜操作’該系統也可被配備一額外的氣體 燃燒器以補充維持吸收冷卻循環所需的熱供應。該氣體燃 ◎ 燒器可燃燒LPG、天然氣或褐色氣體（依據美國專利 4,〇81，656之方法自水之電分析獲得的氫氧氣體之形式）。 20 在一較佳實施例中，本發明可進一步包括一主儲熱器 以收集藉該太陽能熱收集器或者藉補充燃燒氣體或藉以上 產生的高溫傳熱媒介。該主辟熱器確保高溫傳熱媒介之連 續供應以供該產生器單元内的冷卻溶液之間接加熱，即使 沒有足夠的太陽能照射。 6 200935002 在一較佳實施例中，該太陽能收集器可以是-且有四 個侧框架的類似金字塔的結構。每個側框架與基材且有所 量測的30至60角度，取決於收集器之位置以及太陽之最大 方位角。該結構體之基底可包含軟鋼混合座基、其内包含 5鋼的狀錄’從轉成軸⑽字塔的結構體。 該金子塔結構體之每個側框架可包含多層面板以容納 至少以下四層： -一加熱層； -ιυ -一吸熱及傳熱層； ^ -一熱保持層 ★傳熱層中的水可在從金字塔之頂部螺旋到基底的金屬 管内輸送。水傳遞且吸收來自加熱層的熱能以儲存在金字 塔之底部的一儲熱器内。 15 _，在金字塔之底部可能具有三彳_雜。參考金 . 料之頂點’該等槽可以—同心方式陳列。最内的槽可以 是-儲熱器以儲存來自傳熱層之被加熱的水。儲熱器之鄰 近可以是-漠化鐘溶液之儲存槽。最外的槽可以是冷水儲 存槽。被加熱的水槽與溴化鋰儲存槽可由—導管壁隔開， 20其用以預先加熱溴化鋰溶液。此外，然而，該冷水槽可與 其他槽隔離。 收集冷媒蒸汽之鼓狀物可位於金字塔之頂部。當如此 做時，該鼓狀物可通過一連串導管連接於溴化鋰溶液之儲 存槽。 7 200935002 在該鼓狀物之頂部也可具有一開口以將冷媒蒸汽排放 到該吸收冷卻器之冷凝器。輸送溴化鋰溶液的導管可位於 金子塔之表面附近。 該連串導管可自該金字塔之基底上的溴化鋰溶液槽輻 5 射且在頂部收斂於該鼓狀物。當在該等表面之一者上具有 充足的太陽照射時，冷媒蒸汽以及稀釋的溴化鋰溶液可能 由於熱虹吸效應而上升到頂鼓狀物。在頂鼓狀物内，漠化 鐘之進一步的吸收可能發生且得到較高濃度的演化鐘溶 液。 藉重力，較高濃度的溴化鋰溶液可流到漠化鐘儲存 槽。儲存槽内之一些濃縮的溴化鋰溶液被輸送到該吸收冷 卻器之吸收器單元以吸回冷媒蒸汽。來自該吸收冷卻器之 稀釋的漠化貍溶液可透過一系返回到溴化鐘儲存槽以維持 操作。 15 該類似金字塔的結構體之基底上的該組風洞可用於# 周圍的空氣強迫循環回到該類似金字塔的結構體。載有被 加熱的冷媒蒸汽之一冷凝器單元將冷媒蒸汽之熱量傳遞給 被引入的空氣。當蒸發之潛熱施加給被引入的空氣時，冷 媒壓縮。在周圍空氣與金字塔之風洞内的被加熱空氣之間 產生一溫差’從而產生被加熱的空氣之連續流動，這使風 力機旋轉以產生電流，從而補充維持太陽能輔助吸收冷卻 器之操作所需的能量。 該累積器-傳導器可包含具有吸熱材料的至少三層以 及一具有熱保持材料的底層，三個吸熱材料層是一作為最 20 200935002 外層的第一加熱層、一在第一加熱層之下的第二傳熱層、 一在第二傳熱層之下的第三吸收及傳導層，以及是—第四 保持層的熱保持材料之底層。 5 e ' 10 15 Ο 20 在一較佳實施例中，該太陽能收集器可包含第_加熱 層1以及一整合太陽電池的玻璃面板層。 在一較佳實施例中，第一加熱層可由破璃面板或其他 透明材料製造，例如透明聚碳酸酯，與太陽電池整合。 可選擇地，第一加熱層由玻璃面板或其他透明材料製 造，例如透明聚碳酸酯，與凸透鏡整合以收集光束。 在一較佳實施例中，第二傳熱層可包含一金屬導管網 路，其中一導管可被用以傳遞傳熱媒介，且另一導管用以 傳遞其他傳熱液體。 在一較佳實施例中，第四熱保持層可由絕緣材料製造 以吸收自第-加熱層、第二傳熱層以及第三吸熱及傳熱層 傳遞的熱量。 在一較佳實施例，第一加熱層、第二傳熱層、第二吸 熱及傳熱層以及第四熱保持層可形成該他架之橫截面之 部分。 空氣吸入袭置可包含由多個風洞連接的一垂直主通風 井。該垂直㈡風井在錢似金字塔結構體之頂部及一放 大的圓t基底具有_頂端，具有—大的風力機。該垂直主 通風井之頂端排向外部且具有自動天窗。 该垂直主通風井之放大的圓形基底連接於多個風洞。 每個風洞以—螺旋曲線收斂管之形式，該螺旋曲線收斂管 9 200935002 具有連接於該等垂直主通風井之放大圓形基底之釋放端。 每個風洞具有一包括多個管道的空氣冷卻冷凝器單 元，該等管道輸送需被冷凝成液體形式的冷媒蒸汽。—空 氣吸入裝置收納周圍的空氣以與該冷凝器内的被加熱的冷 5 媒蒸汽進行熱交換。 用於儲存、循環及加熱一傳熱媒介的系統可包含—主 儲熱器，0玄主儲熱器連接于多個平衡槽、一用於傳熱媒介 之入口，以及一導管及泵以將傳熱媒介循環上升到該類似 金字塔的結構體之頂部的多個產生器單元，且自該產生器 ❹ 10 單元下降回到該主儲熱器。 該傳熱媒介可通過第二傳熱層之導管網路被緩慢地抽 - 吸到該等產生器單元，該傳熱媒介吸收熱能且也將熱能從 - 第一加熱層傳遞到第三吸熱及傳熱層。在熱交換器内，高 溫傳熱媒介進一步將熱能施加給包含在產生器單元内的冷 15媒吸收劑溶液以自該冷媒吸收劑溶液吸收冷媒，且該傳熱 媒介流回到主儲熱器。 較佳地’該主儲熱器位於該類似金字塔結構體之基底 〇 上"玄導管網路包含用於傳熱媒介(例如淡水)的導管。 該導S網路可包含用於傳熱媒介之導管，例如位於該 側框架之内u P的第一加熱層以及第三吸熱及傳熱層内的淡 水。 違導官網料驗傳熱媒介(例如 ，該側框架之第1層 及第3層㈣-之字形彎相案設置的淡水)的導管組成以 最大讀熱媒介(例如，淡水)流過該等導管所需的時間。 10 200935002 用於一冷媒之循環、加熱及冷卻一冷媒的系統可包含 —用於冷媒吸收劑溶液之貯存器，該貯存器透過一導管網 路連接於用於冷媒·吸收劑溶液之^入口，以將冷媒吸收劑 溶液循環上升到該類似金字塔結構體之頂部的多個產生器 5單元。 該冷媒吸收劑溶液通過一導管及泵流到該等產生器單 元。在熱交換器内，自傳熱媒介吸收熱量的冷媒吸收劑溶 液影響冷媒之蒸發。由於浮力，在該流程中形成的冷媒蒸 汽將在該等產生器單元處與冷媒吸收劑溶液吸收的冷媒收 10 集在一起。 該導管網路可包含用於冷媒吸收劑溶液（例如溴化鋰 水溶液或氨水溶液）之導管。 在該等產生器單元内，該導營_妨 ^、 過导S網路可以是使得冷媒之 向與傳熱媒介之流向相反。 15 20 "在該等產生器單元内收集的冷媒蒸汽釋放到一空氣冷 郃冷凝ϋ單元㈣-賴導㈣㈣料板。該冷凝器單 元可位於風洞之中間部分。從R图 ^ π 〜的冷卻纽流過該 寺熱交換器鰭以及冷凝器單元之矣 ^ <表面以吸收自該冷媒蒸汽 4發之潛熱，從而影響冷媒之冷凝。 冷媒冷凝物進一步透過一址膨 i私賬閥及管釋放到吸收冷 卻器之-低壓、蒸伽。纽期間，該冷凝物祕溫蒸發 ^及收卜傳遞需被冷卻的傳熱液體之熱交換器蒸發之潛 熱。 脹閥之一組合釋放到 冷媒冷凝物通過導管、泵以及膨 11 200935002 一吸收冷卻器之蒸發器單元。該蒸發器單元直接連接於一 吸收器單元。該蒸發器單元及吸收器單元都被維持在接近 真空狀態。特別地’該蒸發器單元内的條件如下：該蒸發 器單元被維持在一真空狀態以影響以一較低溫度的冷媒冷 5凝物之蒸發。例如，壓力可以是大約lkPa，且溫度可以是 大約4°C。 在冷媒在該蒸發器單元中形成一冷媒噴霧之前，來自 該冷凝器單元的冷媒冷凝物流過包含一膨脹閥的導管。該 冷媒冷凝物可被喷灑且蒸發到該蒸發器單元内的一捆冷水 10管内。當冷媒以喷霧在接近真空狀態下蒸發時，其吸收自 在一捆冷卻水管内流動的溫水之蒸發的潛熱。因此，冷卻 水自該等冷卻水管釋放。在此流程中產生的冷媒蒸汽被該 吸收器單元中的濃縮吸收劑吸收。當該蒸發器單元與吸收 器單元被互連時，冷媒蒸汽之快速吸收在該蒸發器單元中 15產生一真空狀態。特別地，可具有一連接於蒸發器單元及 吸收器單元的泵（圖未示）。該泵產生小於1〇%大氣壓的高 真空。濃縮的吸收劑在該類似金字塔的結構體之頂部的2 生器單元内產生。當來自該產生器單元的冷媒蒸發時，濃 縮的吸收劑形成。濃縮的吸收劑溶液通過多個導管（包含 2〇膨脹閥）流到該吸收器單元以形成一吸收劑喷霧。來自^吸 收劑喷霧的吸收劑溶液可在該吸收器單元之底部收集心 吸收劑溶液與來自蒸發器單元的冷媒蒸汽結合時形成: 池冷媒吸收劑溶液，吸收劑溶液可藉一泵循環回到該產生 器單元内的冷媒吸收劑溶液。在吸收劑吸收冷媒期間可產 12 200935002 .生熱。該吸收器單元内的一熱交換器具有大約25°C之温度 的冷水，被饋入位於該風洞内的一空氣冷卻熱交換器。一 稍微較高溫度的水可自該熱交換器釋放，且被回饋給該風 ' 洞内的空氣冷卻熱交換器。 5 依據又一實施例，本發明可進一步包含至少一用於產 生冷卻水之腔室。特別地，該至少一腔室可以是一吸收冷 卻器單元之一部分。 該至少一腔室可包含： Ο - 一第一入口，用於接收一吸收劑； 10 -—第二入口，用於接收一冷媒； -一第三入口，用於接收冷水； • -一第四入口，用於接收溫水； -一第一熱交換器； -一第二熱交換器； 15 -一第一出口，用於釋放溫水；以及 -一第二出口，用於釋放所產生的冷卻水； ^ 其中該第三入口及第一出口可連接於第一熱交換器， 且該第四入口及第二出口可連接於第二熱交換器。 吸收劑可以是溴化鋰(LiBr)、氨水(NH3)以及其他適合 20 的吸收劑（例如，乾燥劑或減濕器），如該項領域内具有通常 知識者所明白的。冷媒可以是水。其他適合的冷媒也可被 用於本發明之目的。 該至少一腔室可利用自執行來自至少第二儲存腔室的 熱水之一熱交換器產生的熱或者直接自該至少一第一腔室 13 200935002 產生的熱（自褐色氣體之燃燒）以使冷媒及吸收劑蒸發以影 響一冷卻循環。由於冷卻循環，來自該至少一第二腔室的 水可被冷卻。所產生的冷卻水可被儲存在至少一第三儲存 腔室内。冷卻水可被用於各種應用。例如，用於空間冷卻 5應用。特別地，來自至少一第三儲存腔室的冷卻水可流入 一空氣處理單元，該空氣處理單元包含具有一吹風機的一 熱交換器以提供空間冷卻。 該鋼爐系統包含在活性金屬元件之一板塊或外殼之頂 邛的一鋼爐。當沒有足夠的太陽照射時，該鍋爐提供熱給 10傳熱媒介以維持溫度要求。例如，可被用於該腔室的活性 金屬元件可包括下列但不限於下列··鉑、鋼、鎳鉻合金或 其他高溫鎳合金。該活性金屬元件在外殼表面上可以具有 穿孔的一單曲線或雙曲線外殼之形式以最大化金屬元件與 由一燃燒器射出的火焰之間的接觸面積。該活性金屬元件 15可設置在由—褐色氣體燃燒器產生的火焰之路徑内以影響 活性燃燒’從而進―步提高鋪内的火焰溫度。 "亥鋼爐内產生的傳熱媒介通過多個導管及循環系循環 至主儲熱器。 ι控制系統可包含空氣之移動、傳熱媒介之移動、冷 媒吸收劑溶液的控制以及用於監測各個系統之操作、流量 以及傳熱媒介之溫度、周圍空氣以及冷媒吸收劑溶液的控 制。 用於空氣之移動的控制可包括自動天窗及感應風扇。 用於傳,、、、媒介之移動以及冷媒吸收劑溶液之控制可包括栗 200935002 及流量調整器。該控制系統可利用來自一電腦或其他電氟/ 電子裝置的指令操作。 該風力機可安裝在垂直通風井之擴大基底之前的换面 處。該風力機可由在多個導管中輸送高溫冷媒蒸汽的泠疑 5器單元所產生的熱空氣驅動。該等冷凝器單元可位於收納 來自周圍的冷空氣之風洞内。 安裝在該結構體之基底周圍的一組感應風扇將來自肩 圍的冷空氣吸入風洞内。該風洞内的冷空氣可由多個泠凝 器單元加熱。熱空氣自收斂成連接於垂直通風井的嫘旋曲 10線風洞之風洞退出、產生一空氣擾動、熱空氣以一角度離 開S亥風度進入該垂直通風井内的風力機葉片以旋轉風力機 以產生電流。 在一第三層面中，本發明提供一種系統，包含：至少 —框架，該或每個框架提供一内腔室；且具有一暴露於太 15陽光的表面；該表面包含熱能之一累積器_傳導器；該累積 器傳導器具有-太％能收集器；以及一傳熱循環系統，包 含一導管網路以以一閉迴路配置循環一傳熱媒介，以允許 該傳熱媒介自以接收熱能的該表面循環至該傳熱媒介之一 儲熱器以將該熱能儲存為一熱質（thermal mass)。 ί〇 在一较佳实施例中，该太阳能收集器可包括三个吸热 材料層以及一热保持材料之底層。该三个吸热材料層可包 括作为最外層的一加热層、一该加热層之下的傳熱層' — 在该傳熱層之下的吸熱層，以及是一第四保持層的熱保持 材料之底層。 15 200935002 在一較佳實施例中，该加热層可由破螭面板或其他透 明材料制造，例如透明聚碳酸酯。此外，其可与光伏电池 整合。 可選擇地，该加熱層由玻璃面板或其他透明材料製 5造，例如透明聚碳酸酯，與凸透鏡整合以聚集光束。 在一較佳實施例中’該傳熱層可包含—金屬導管網 路，其中一導管可被用以傳遞傳熱媒介、另一導管用於傳 遞被處理的水且另一導管用以傳遞其他傳熱液體。 在一較佳實施例中，該吸熱層可由導熱金屬板製造， 10 以達成一最佳傳熱特性。 在一較佳實施例中，該熱保持層可由絕緣材料製造以 吸收自第-加熱層、第二傳熱層以及吸熱及傳熱層傳遞的 熱量。 在一較佳實施例，該加熱層、傳熱層、吸熱及傳熱層 15以及熱保持層可形成該側框架之橫截面之部分。 ' 在-較佳實施例中，用於一傳熱媒介之儲存、迴圈及 加熱的系統可包含-連接於多個預加熱側槽的主儲熱器、 平衡槽以及-用於傳熱媒介之入口。此外，其可具有4 管網路以及多贿以使傳熱媒介循環上升到該結構體之頂 2〇部的多個常用槽。從此處，在該傳熱媒介流回到該主儲熱 器之前，該傳熱媒介可通過傳熱層之導管網路自該等常用 槽循環下降’該傳熱媒介吸收熱能且也將來自該加熱層的 熱能傳遞到該吸熱及傳熱層。 、 較佳地，社儲熱H位於職構體之基底上。可選擇 16 200935002 地，該儲熱器可以遠離該等框架的一槽之形式。在又一較 佳實施例中，該熱槽可位於或接近該等框架之至少一者的 一上部。 5 ❹ 10 15 20 在一較佳實施例中，該導管網路可包含用於傳熱媒介 之導管，例如淡水、鹽水、漠化裡、處理水或具有良好熱 保持特性的其他適合的傳熱液體。 較佳地，該導管網路可包含用於傳熱媒介之多個導 管，該等導管在該框架内的加熱層及吸熱層内並排排列。 在一較佳實施例中，該鍋爐系統可包含在一熱板之頂 部的一鍋爐以及一用於接收該鍋爐產生的蒸汽之蒸汽腔室 以供一蒸汽產生器進一步使用該蒸汽、用於電力產生或藉 一脫鹽系統以將海水處理成飲用水。 較佳地，該鍋爐系統可具有多個設置在該結構體之基 底附近的外部抛物形反射器，使得太陽光被導向熱板以加 熱該鍋爐内的傳熱媒介。 在一較佳實施例中，該熱板可以是一包含鍋爐系統及 控制系統的平面水平區域。 較佳地，用於傳熱媒介之移動以及其他傳熱液體及水 的控制可包括泵及流量調整器。 較佳地，該控制系統利用來自一電腦或其他電氣/電子 裝置的指令操作。 圖式簡單說明 按照描述了本發明之可能配置的附圖描述本發明是方 便的。本發明之其他配置是可能的，因此附圖之特性並不 17 200935002 被期望限制本發明。 第1圖是依據本發明之一第一實施例的冷媒系統之一 不意圖， 第2圖是依據本發明之一實施例的太陽框架之一截面 5 圖； 第3圖是依據本發明之一實施例的風力機之一平面圖； 第4圖是依據本發明之一實施例的冷卻系統之完全太 陽幸昌射循環之一示意圖； 第5圖依據本發明之一實施例的冷卻系統之部分太陽 10 輕射循環之一示意圖； 第6圖是依據本發明之一實施例的冷卻系統之無太陽 賴射循環之一示意圖； 第7圖是依據本發明之一實施例的冷卻系統之一示意 圖； 15 第8圖是依據本發明之又一實施例的固定於一結構體 的多個框架之一正視圖； 第9圖是依據本發明之又一實施例的冷卻一結構體的 框架之一正視圖； 第10A、10B及10C圖是依據本發明之各個實施例的框 20 架之正視圖； 第11圖是依據本發明之又一實施例的一加熱總成之一 平面圖；以及 第12A及12B圖是依據本發明之又一實施例的一迷你 太陽能系統之正視圖。 200935002 C實施方式；1 較佳實施例之詳細說明 第1圖顯示了本發明之一實施例，提供一裝置之整體配 置以在一系列環境條件下提供一冷卻水供應126。 5 e 10
15 Q 20 該實施例包含一以一金字塔5之形式的結構體，具有至 少三個被組配成傾斜式的太陽框架10以接收太陽輻射15。 該金字塔5豎立在一具有多個風洞117的基底上，該等風洞 Π接收來自金字塔5外部的空氣U9且將空氣流ι18導向通 過一風力機114，上升通過一中央垂直杆in以將該空氣排 出。空氣可通過感應風扇112被導入該等風洞，感應風扇n2 將空氣導入風洞117，以將空氣流118通過一冷凝器與熱交 換器’ s亥冷凝器與熱交換器在該風洞117内並聯或串聯。離 開該等風洞117的空氣將驅動風力機114，且使用連接於一 變壓器121的交流發電機116產生電流。空氣通過主通風井 (airshaft)113被排出，通過該金字塔5之頂點。 關於該等太陽框架1〇 ’在每個框架内是多個導管之 一網絡’具有一傳熱媒介(例如，水50)，該傳熱媒介藉太陽 輕射15被加熱以在之後的流程中使用。被加熱的水接著被 饋入一蒸汽產生器，從而水流中的熱量之至少一部分在— 第一傳熱媒介（例如’ 一蒸汽產生器22内的漠化鐘）内交 換。水接著被饋入鄰近位於與該金字塔之基底的一熱槽 51。水自該熱槽51被回饋到與該金字塔之頂部相鄰設置的 一常用槽26 ’該常用槽26作為在水通過該太陽框架1 〇再循 環之前的一儲存區域。 19 200935002 水蒸汽21自該蒸汽產生器22取出且被饋入該風洞117 内的冷凝器111。該冷凝物進一步通過一膨脹閥饋入一蒸發 器’该蒸發器使該蒸發器125内產生一溫差的冷凝物蒸發。 6亥蒸發器進一步接收一溫水流127，該溫水流127經過包含 膨服的冷凝物之線圈’因此成為自該蒸發器饋送的冷卻水 126 ,、 ’從而提供一冷卻源。該蒸發器125内藉冷凝流程加熱 的已冷卻冷凝蒸汽接著作為低溫水蒸汽被饋入 一吸收器。 10 15 20
在空氣冷卻冷凝器110與吸收器之間是水之一閉循 環使得該冷凝器產生溫水，溫水最終在吸收器内被冷卻 且再循環回到該冷凝器110。
在此情形中是溴化鋰的第二傳熱媒介將飽和或弱溴1 鐘接收到蒸n產生器内。由於自該太陽框架10接收之被力 熱的水，水作為蒸汽自溴化鋰取出且離開該蒸汽產生I 22。這產生一較濃縮的溴化鋰，該濃縮的溴化鋰自蒸汽』 及取155且被饋入一熱交換器，使得濃縮的溴化链經益 该熱交換器16G内的線圈，以使得該等線圈使漠化經自該免 收器循環。熱交換1冷卻濃縮⑽化經，且將其作為-4 霧饋入祕收器140,該嘴霧自來自該冷凝⑽水加熱且多 來自該蒸發器的水蒸汽結合以形成該吸收器14 G内的弱g 化鐘之—濃縮°該_化鐘在_交換H中之前討論的調 圈内循環且回饋到該蒸汽產生器22内。 、类、獅系統’已進—步提供一鋼爐122’該鋼爐12: 透過該蒸汽產生器谁 写22内的水H 通，該蒸汽產生11在該蒸汽產在 的水如線圈<任-側上具有閥門。如之後較詳細 20 200935002 討論的，該配置是使得鍋爐122内的水透過一氣體燃燒器 123加熱且饋入該蒸汽產生器之上流以補充或代替被加熱 的水供應到該蒸汽產生器。此外，該第二閥門242可被切 換，使得離開該產生器22而不是進入該熱槽51的水被導向 5該鍋爐122以再加熱。因此，與被該金字塔5接收的太陽輻 射15無關，該流程可被維持以維持一冷卻水流。 第2圖是太陽框架1〇之一詳細圖式，太陽熱能通過該太 陽框架自太陽輻射15被接收且被傳遞給以上闡述的本發 Ο 明。可看出該框架由在該框架10之最外表面上是一透明面 1〇板的一第一層組成以允許太陽輻射15傳遞到該框架之内部 機構。第—層265覆蓋該框架10内的一空穴，在該框架1〇内 设置一導管網路(例如，金屬管）之一第二層，一傳熱媒介(例 如，水)將通過該導管網路流動。因此，該太陽輻射15通過 第一層傳遞，且透過傳熱，太陽熱能被傳遞給該等金屬管 15 30内的循環水。該第二層之導管30網路支撐在組成第三層 280的黑色塗層導電金屬膜上。黑色塗層導電金屬膜有兩個 ® 目的；首先被用以吸收未被第二層直接吸收的熱，且將傳 導熱施加給該金屬管3〇。第二目的是促進通過第三層傳熱 給是一熱保持材料之底下的第四層。第四層285進一步包括 2〇 金屬管270,在該金屬管270内設置又一液體278,此時液體 278未流動。包括金屬管（具有非循環液體278)的第四層之目 的是作為一熱質，使得當由於多雲量或白天較晚，太陽輻 射15減少時，被保持的熱被維持且將熱施加給具有循環水 的第二層。其在夜間具有一較小的影響，但是給定太陽框 21 200935002 架10之結構體，當熱在大氣中損失時，這僅具有~有限的 影響。因此是—熱保持層的第四層期望作為一熱質以僅在 短的期間維持熱。 第3圖顯示了該等風洞117之一平面圖，該等風洞117將 5來自金字塔5外部的空氣流導向—中央垂直杆113，空氣被 排出到該中央垂直杆113外。該等風洞自該金字塔之周邊緣 以一曲線方向排列，以促進到達該中央垂直杆113的空氣之 一旋風流。因此，當空氣進入周邊時，其以一曲線線性方 向自以一旋轉對稱方式設置的四個風洞117之每個導向中 ❿ 10心。在每個風洞117之入口設置一對感應風扇112，每個感 應風扇112被導向一熱交換器或一冷凝器，其二者都使用空 氣流以使空氣被冷卻。 現在考慮該結構體之功能，第4、5及6圖顯示了三個不 同操作模式，取決於該等太陽框架10上的太陽輻射15之強 15度。在第4圖中，該配置是用於一高太陽輻射負載，使得通 過該太陽框架10内的導管網路3 〇流動的水2 〇 〇在離開該太 陽框架10之前被加熱。在此實施例中，蒸汽產生器之任一 0 側上的閥門23及24被閉合以隔離該鍋爐122。因此，被加熱 的水205被導向該蒸汽產生器以加熱飽和漠化鋰，從而自該 20溴化鋰釋放水蒸汽21，從而允許該水蒸汽21離開該蒸汽產 生器2 2。離開該蒸汽產生器的溫水210接著被儲存在一熱槽 51内，該熱槽51作為該金字塔5内的一熱質。取決於循環水 之要求，水215自該熱槽51汲取到一常用槽26，該常用槽在 溫水220自該常用槽26循環回到該太陽框架1〇以藉高太陽 22 200935002 輕射模式再加熱之前提供短期儲存。 5 e 10 15 ❹ 20 第5圖顯示了當太陽輻射減少時(例如，在冬天、陰天 等）的相同配置。此處太陽輻射15仍提供一定程度的太陽熱 能’因此通過該太陽框架10内的導管網路3〇循環的水225接 著被來自該鍋爐122的一水流代替。因此，閥門23、24被部 为打開’以提供水235通過該蒸汽產生器之一循環程度以補 充來自該太陽框架1〇的溫水230。因此蒸汽產生器22内的溫 度被維持且維持水蒸汽21之流動。如同第4圖内的配置，水 接著被回饋給該熱槽51。 第6圖顯示了一夜間循環，因此沒有太陽輻射導向該太 陽框架。在此情形中’閥門23及24被組配成用以隔離通過 該等太陽框架的水之循環，使得通過該蒸汽產生器22的水 自該鍋爐12 2直接流動且回260到該鍋爐且離開該蒸汽產生 器22。因此’可看出在一系列範圍條件下，該系統被維持， 與该金字塔5接收的太陽輻射無關以提供一最佳解決方案。 在第5及6圖之情形中，該鍋爐可能受到該等燃燒器釋 放的氣體，因此該氣體可以是丙烷、天然氣、LPG或褐色 乳體中的任何或—組合。 第7圖顯示了本發明之又一實施例。簡而言之，其顯示 了傳熱之一直接方法。不是水被加熱，而是熱被傳遞給第 一傳熱媒介(例如，LiBr)，LiBr被直接加熱，因此節省了由 於傳熱之中間步驟而產生的任何熱損失。特別地，第7圖顯 不了一類似金字塔的太陽能收集器315及一產生器3〇5，該 太陽能收集器315使一傳熱媒介335之溫度上升，且該產生 23 200935002 器305將高溫度傳熱媒介用於自一吸收劑吸收冷媒。圖未示 的是一具有熱交換器的風洞，該熱交換器使冷媒蒸汽冷 凝。除了本發明所涵蓋的，該類似金字塔的太陽能收集器 315之表面可被覆蓋光伏電池，以最大化系統之額定能量。 . 5 此外，可具有一連串排熱管320, 一連串塗有吸熱及熱保持 材料的水管。類似金字塔的太陽能收集器之功能是產生熱 水以使來自一吸收劑的冷媒蒸發。來自該太陽能收集器之 過多的熱水可被儲存在該結構體之下的一絕緣貯存器内以 供夜間使用，這作為一熱質以當來自該太陽能收集器的熱 © 10 減少時，確保系統周圍的蒸汽之流動沒有停止。 蒸發的冷媒在一冷凝器110内受到冷凝’該冷凝器110 可設於一風洞内以提供用以使水蒸汽冷凝的一冷卻源。在 此情形中，該風洞可被配備一組自周圍汲取冷空氣的感應 風扇。因此，冷空氣流過該風洞内的冷凝器以吸收冷媒蒸 15 發之潛熱。 由於浮力及作用力感應’被加熱的空氣逃離到一主垂 直通風井。安裝在主垂直通風井入口的又一風力機可恢復 ® 上升的熱空氣之熱能及動能以產生電流’從而補充操作辅 助系統(例如，泵及感應風扇）所需的電源。 2〇 自該冷凝器110冷凝的冷媒通過一膨脹閥120抽吸到該 蒸發器125内以產生冷卻水。該蒸發器125連接於一吸收器 140，來自該產生器及一熱恢復單元的高濃度吸收劑被喷射 到該吸收器140内。來自該產生器的高濃度吸收劑經過一熱 恢復單元以與來自該吸收器之稀釋吸收劑經歷熱交換。吸 24 200935002 5 ❹ 10 15 ❹ 20 收劑對冷媒的高親和力幫助取出該蒸發器内的低溫冷媒蒸 汽以形成可被再次抽吸到該產生器之稀釋的吸收劑以重複 冷卻循環。該太陽能輔助吸收冷卻器也包含一主儲熱器以 吸入且維持傳熱媒介，該傳熱媒介藉類似金字塔的太陽能 收集器被加熱。若期望，當沒有足夠的能量來自太陽照射 時’傳熱媒介可藉褐色氣體之輔助燃燒被加熱。 此外’在此實施例中，該類似金字塔的結構體包括液 體儲存槽330、一收集冷媒蒸汽355的鼓狀物26、用於熱交 換液體之流動的導管以及用於吸收劑之流動的導管。 該系統可被配備一氣體燃燒器單元以提供用以在長期 不存在太1%光期間操作系統所需的熱。 在本發明之又一實施例中，本發明之關鍵元件可被組 配成用以對系統以及框架之方位之兩個目的提供較大的彈 性。第8圖顯示了-系統400，從而如-建築物或其他永久 固定物此類的—結構體410被用以支撐多個具有依據本發 明的太陽能收集n之框架4G5。固定該等框架之裝置可以是 该項領域内具有通常知識者顯而^見的任何習知方法。該 等t架405可&與該結構體之部分對準的個別框架或 根據需要在4結構體41G周圍形成__整體元件。該等框架 405可U與該結構體41〇直接接觸’或如第$圖中所示， 工八425也可形成。在此方向該系統*⑽被期望自該等 框架開發熱能。該等框架之太陽收集 器内的導管中 的傳.、、、液體藉切光被加熱因此傳熱液體被吸取到一儲 、器15内在此情形中是位於該等框架405之上部的-熱 25 200935002 槽。藉由將水作為傳熱媒介’本實施例可提供熱水之直接 供應。將瞭解的是，任何適合的熱傳輸液體將是可應用的。 在此實施例中’該系統4〇〇之彈性允許該熱槽415遠離 忒等框架405設置。在進一步的實施例中，該熱槽可被設置 5方便於該熱槽之目的，且使來自位置對應不同的一系列不 同框架的傳熱液體被吸取到該熱槽。例如，一個單一熱槽 可與一框架陣列進行流體流通，該框架陣列被組配成用以 最大化太陽光之暴露，類似於一光伏場。 在第8圖中所示的情形中，該槽415設置在傳熱液體可 ® 1〇自該槽取出430的-‘點以用於加熱或作為 一吸收冷卻器（例 =，依據本發明的一吸收冷卻器）之一熱水之供應。在一升 同的同度，該液體也可被重力饋入到期望的位置。 欽該等框架405可包括透明上面板以接收太陽光 ，且仍 …、該等面板可包括透鏡以將太陽關聚焦到該太陽能聚集 器在第8圖中所不的情形中，太陽能之捕捉將被最佳化， 該等透鏡將最大化施加給傳驗體的熱能之產生。 第9圖顯不了本發明之又_實施例從而多個框架之— © 匕膜440已形成在一結構體445周圍以冷卻該結構體。該結 構體可以是一系列不同的類型，包括建築物、工廠或設備 /實際上任何此結構體，從而自冷卻獲得一利益。 在此If形中’依據本發明的該等框架可組成該包膜· 之所有或一部分以產生傳遞給一傳熱液體的熱能 。對於440 1包膜特财是觀料需被冷卻㈣構體445，因此 内腔或工八450。因此，不是將該結構體445暴露 26 200935002 於太陽光’而是該等+1架44G不僅使該結構體遮擋太陽光， 而且知:供捕捉太％熱能的裝置。為了進一步增強冷卻效 應，該空穴450可利用-裝置455通風，例如一通風風扇或 用以自該空穴450抽送或移除熱空氣的其他裝置，因此提供 5 冷卻該結構體445的又一裝置。 第10A至10C圖以及第11圖顯示了依據本發明之一實 施例的一框架之一可選擇配置。第2圖中所示的太陽框架顯 不了用於接收太陽輻射且將太陽輻射轉換成被一傳熱媒介 〇 傳遞的熱之一配置。第、10B及10C圖顯示了依據一實 10施例的不同配置。輻射熱透過提供暴露於第2圖實施例中的 一大表面面積被最有效的收集，大的表面區域由第J圖中所 見的太陽框架中以一之字形彎曲設置配置的導管30提供。 由第10A至10C圖中所示的實施例提供的表面區域由分佈 在該框架500之表面501周圍的多個加熱總成5〇2或加熱總 15成502陣列達成。第11圖顯示了包含一輻射收集器的此一加 熱總成’在此情形中是一圓盤575，固定於一熱傳導元件 〇 580。在此情形中的熱傳導元件是一導管，該導管具有適用 於從輻射元件575到傳熱導管585之快速熱傳導的一液體。 一般的液體是具有高熱容量及低成本的水，使其成為 20 一適合的傳熱媒介。可選擇地，當其沸點需被升高時，水 中之一適合的有機化合物(例如乙稀乙二醇、二甘醇或丙二 醇)之溶液可被使用。 油可被用於水不適合的應用。由於具有比水之沸點更 高的沸點，油可被上升到相當高的溫度（高於1〇〇攝氏度）， 27 200935002 沒有在導管中引入高壓。如該項領域内具有通常知識者所 瞭解的’其他此等傳熱液體可被使用。 該元件580同樣可以是一銅棍或者其熱傳輸特性已知 的其他材料。該元件580凸出到該導管585内且在位於該導 5管585之流向595内的一散熱元件590處停止。因此，該太陽 輻射對該圓盤575加熱，該圓盤575通過一散熱元件590將熱 傳遞給傳熱液體。
該等加熱總成之分佈可隨著第l〇A、10B以及10C圖中 所示的三個此等配置而變化。第1〇A圖顯示了具有幾個輻射 U 10收集器506、505的加熱總成，該等輻射收集器506、505固 定於每個熱傳導元件51〇上。這樣，每個加熱總成最大化暴 露於太陽光的表面區域，其中幾個元件接收熱，因此最大 - 化被接收的熱’同時最小化所需的熱傳導元件51〇之數目。 與第1圖中的導體30之配置比較，可看出第1〇A圖中所示的 15導體515限於一對直導管。因此，將加熱總成設置在該框架 之表面501最大化所收集的輻射熱，藉由對此輻射熱收集維 持一高表面區域，沒有以一複雜配置設置導管之困難。因 魏) 此’ 一框架500之製造可被認為比第1圖中所示的框架便宜 得多。 20 第ίο®及i〇c圖顯示了該等加熱總成之可選擇的配 置，具有第10B圖中所示的一交錯配置，其中該等輻射收集 器530通過一個單一元件535連接於該導管540。第10C圖顯 示了 一類似的配置，然而，該陣列550包含設置在一對導體 之間而不是僅連接于一個單一導管的加熱總成。其他配置 28 200935002 對於4項7貞域内具有通常知識者是清楚的因此第·、Β 及C圖中所示的配置描述了可能的各個形式。 5 10 15 φ 20 第12Α及12Β圖顯示了依據本發明之又一實施例的系 統，從而一模組迷你系統可固定于一現存結構體435。此處 在此情形中是一金字塔形狀的系統6〇〇包含框架6〇5以暴露 於太陽光。該等框架6〇5定義了一内空間626，使得該框架 605之加熱傾向於加熱該内腔室626内的空氣。如同類似的 實施例，該内腔室626内的空氣被加熱，且當上升時驅動一 渦輪機635，該渦輪機635接著產生電流。為了增強氣流， 風扇620設置在該系統6〇〇之下部以將周圍的外部空氣625 驅動到該内腔室626内。 該系統600進一步包括一傳熱循環系統，該傳熱循環系 統具有位於用於暴露於太陽光的該等框架605上的一連串 導管610。如同其他實施例，該導管61〇内的傳熱媒介藉太 %光被加熱。在此情形中，該導管610也返回到該内腔室626 内以加熱該内腔室中。此外，在此實施例中，該導管61〇包 括設置在該等風扇620之一者或多者相鄰設置的一部分 640。在此配置中，周圍的空氣被驅動通過導管部分64〇以 將傳熱媒介傳遞的熱施加給進入的空氣625。因此，此實施 例中進入該内腔室626的空氣已經被加熱以進一步增強驅 動該渦輪機635的空氣流630。同樣如同之前的實施例，導 管610的傳熱媒介通過一儲存腔室615再循環以維持傳熱媒 介之一穩定流動，以保持沒有被風扇620驅散的熱。 此實施例之簡化允許該系統600固定於多個結構體，使 29 200935002 得由該系統驅動的電流可被用於執行風扇或其他此等輔助 設備。因此第9圖中所示的系統可進一步受益於此一迷你系 統600以驅動習知系統之各個層面。 I：闽式簡單說明3 5 第1圖是依據本發明之一第一實施例的冷媒系統之一 不意圖， 第2圖是依據本發明之一實施例的太陽框架之一截面 圖， 第3圖是依據本發明之一實施例的風力機之一平面圖； © 10 第4圖是依據本發明之一實施例的冷卻系統之完全太 陽輻射循環之一示意圖； 第5圖依據本發明之一實施例的冷卻系統之部分太陽 輻射循環之一示意圖； 第6圖是依據本發明之一實施例的冷卻系統之無太陽 15 輻射循環之一示意圖； 第7圖是依據本發明之一實施例的冷卻系統之一示意 圖； ❹ 第8圖是依據本發明之又一實施例的固定於一結構體 的多個框架之一正視圖； 20 第9圖是依據本發明之又一實施例的冷卻一結構體的 框架之一正視圖； 第10A、10B及10C圖是依據本發明之各個實施例的框 架之正視圖； 第11圖是依據本發明之又一實施例的一加熱總成之一 30 200935002 平面圖；以及 第12 A及12 B圖是依據本發明之又一實施例的一迷你 太陽能系統之正視圖。 【主要元件符號說明】
5.. .金字塔 10.. .太陽框架 15.. .太陽輕射 21…水蒸汽 22.. .蒸汽產生器 23.. .閥門 24.. .閥門 26.. .常用槽 30.. .金屬管 50.. .傳熱媒介 51…熱槽 110.. .冷凝器 111.. .冷凝器 112.. .感應風扇 113.. .中央垂直杆 114…風力機 116.. .交流發電機 117.. .風洞 118.. .空氣流 119.. .空氣 120.. .膨脹閥 121.. .變壓器 122.. .鍋爐 123.. .氣體燃燒器 125.. .蒸發器 126.. .冷卻水 127.. .溫水流 140.. .吸收器 155.. .汲取 160.. .熱交換器 200.. .水 205.. .被加熱的水 210.. .溫水 215…水 220…溫水 225.. .水 230.. .溫水 235…水 260.. .步驟 265···第一層 31 200935002 270...金屬管 502...加熱總成 278...液體 505...輻射收集器 280...第三層 506…輻射收集器 285...第四層 510…熱傳導元件 - 305...產生器 515...導體 315...太陽能收集器 530…輻射收集器 320...排熱管 535··.單一元件 330...流體儲存槽 540...導管 335...傳熱媒介 550...陣列 © 345...冷媒蒸汽 575...圓盤 355...冷媒蒸汽 580…熱傳導元件 400...系統 585…傳熱導管 — 405...框架 590…散熱元件 410...結構體 595...流向 415...儲熱器 600...系統 425...空穴： 605...框架 430...步驟 610…導管 ❹ 435...結構體 615...儲存腔室 440...包膜 620...風扇 445...結構體 625...空氣 450...空穴 626...内腔室 455...裝置 630...空氣流 500...框架 635...渦輪機 501...表面 640...導管部分 32