[发明专利]太阳能窗户和太阳能墙的结构及方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请是于2010年3月10日提交的题为“太阳能墙的设备及方法”(发明人：Narinder Singh Kapany)的美国专利申请No.12/720,982的部分继续申请，该申请是于2009年9月18日提交的美国专利申请No.12/563,052、于2011年11月1日被公布的题为“太阳能窗户的设备及方法”(发明人：Narinder Singh Kapany)的美国专利No.8,046,960的部分继续申请，上述提及的申请的全部公开内容为了所有目的通过引用的方式并入本申请中。

技术领域

本发明总体上涉及太阳能窗户和太阳能墙的太阳能建筑的设备和方法。更具体地讲，本发明涉及被配置为将接收的电磁辐射转化成电和热的太阳能窗户和太阳能墙。

背景技术

建筑物采用的传统窗户通常是单窗格的。这些单窗格的窗户在窗户内部和窗户外部之间提供较低水平的绝热。由于单窗格窗户的较低水平的绝热，开发了双窗格窗户和三窗格窗户，这些窗户比单窗格窗户提供较高水平的绝热。Wild的美国专利3,793,961、Kapany的美国专利3,936,157以及美国专利No.4,078,548均描述了具有两个窗格的玻璃窗户。

在开发双窗格窗户之后，开发了窗格之间形成有光伏电池的各种双窗格窗户。这些窗户中的光伏电池被配置为在不遮挡通过窗户和光伏电池观察的情况下发电以供远离窗户使用(例如，点亮灯)。Field的美国专利No.4,137,098以及Kapany的美国专利No.4,265,222均讨论了其中设有光伏电池以供发电的双窗格窗户。

众所周知，双窗格窗户在单个窗格之间具有空气间隙，受热的空气容易陷入空气间隙中。已经开发了多种双窗格窗户，以便例如当窗户内部比期望的要冷时排出空气间隙中受热的空气到窗户内部(例如，进入建筑物的室内)。这些双窗格窗户通常还被配置为从窗户的内部(例如，从建筑物的室内)排出受热的空气到窗户的外部(例如，排出到建筑物之外的空间)。例如，当窗户内部比期望的要热时，可以从窗户的内部排出热量到窗户的外部。Howe的美国专利No.4,577,619以及Arndt的国际专利公开WO2008/095502均描述了一种双窗格窗户，这种双窗格窗户被配置为传递受热的空气到建筑物内或者从建筑物传递受热的空气到外部。

虽然开发了多种双窗格窗户来使用光发电以及使受热的空气运动，窗户设计者和制造者继续大力开发用于发电、传热等的新型窗户，与公知的窗户相比，在这些新型窗户中较高百分比的接收的电磁辐射用于产生能源。

发明内容

本发明总体上涉及一种太阳能窗户和太阳能墙的结构和方法。更具体地讲，本发明涉及被配置为将接收的电磁辐射转化成电和热的太阳能窗户和太阳能墙。

根据本发明的一个实施例，多窗格窗户包括：彼此相对的第一和第二窗格；以及框架，其连接到所述第一窗格和第二窗格上以在第一窗格、第二窗格与框架之间形成空气间隙。所述多窗格窗户进一步包括设置在所述空气间隙中的发电机，所述发动机被配置为将电磁辐射转化成电力。所述多窗格窗户进一步包括排气系统，所述排气系统被配置为从所述空气间隙沿远离所述第一窗格或所述第二窗格的方向选择性地排出热量。所述多窗格窗户进一步包括分别设置在所述第一和第二窗格的第一表面上的第一和第二反射涂层。所述第一表面面对所述空气间隙，并且所述反射涂层被配置为反射红外线辐射到所述空气间隙中以在所述空气间隙中产生受热的空气。

所述多窗格窗户进一步包括分别设置在所述第一和第二窗格的第二表面上的防反射涂层。所述第二表面背离所述空气间隙，并且所述防反射涂层被配置为透射可见光和红外线辐射到所述空气间隙中。所述第一反射涂层和所述第二反射涂层可以是光伏涂层，并且所述第一防反射涂层和所述第二防反射涂层可以同样是光伏涂层。根据一些实施例，多窗格窗户还包括在面对所述空气间隙的窗格的第一表面上或在所述反射涂层上的防反射涂层。与传统的窗户相比，根据本发明的窗户实现了将较高百分比(例如，15％至25％)的接收的电磁辐射转化成有用的能量的，因为接收的电磁辐射被最佳地透射到所述空气间隙中和发电机中。