[发明专利]天窗能量管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及辐射能量管理，并且更具体地涉及用于捕获太阳能以管理在限定的空间中的照明和温度的系统。

背景技术

随着燃料成本和对环境的关注度增加，太阳能发电和热电联产系统能够为使用化石燃料的能量系统提供合理的替代或补充。被收集在收集系统中的太阳热，产电(比如通过光伏电池)或不产电，均可以显著地提高能量系统的值。然而不幸的是，“太阳能热电联产”系统需要安置于使用地点，这对大多数现有或先前的聚焦器方法构成了挑战。因为收集的热量大体上处于较低的温度(例如，通常在40-80摄氏度)，所以热能不能被远距离地传输而不造成显著的额外损失。另外，热水和其它传热系统的资本成本倾向于直接就地使用。并且，这种低温热量通常不能在热机中被转换成机械能或电能，因为与环境温度的温差较小。因此，需要这样的系统，其获取光能且容易地将获取的能量传递至位于使用地点的热需求处，从而使得该地点的各种即刻需求被分解成该系统如何控制。

太阳能热电联产技术在部分程度上因为在制造出既便宜又能够安装或集成到建筑物中的光学系统方面的挑战而止步不前。一个问题是，为了使其在其所安装的装置和建筑物上能够承受住由大风天气产生的力而可以具有的设计高度的实际限制。将热电联产设备固定至建筑物的基础设施或负荷承载结构将产生昂贵的用于适应系统应力的设施和/或安装系统，特别是在屋顶上。许多商业地点缺少足够用于合理大小的系统的地面空间，屋顶安装是获得足够的收集器区域的唯一可行的选择。

有人做出过努力以应对前述挑战。例如，本申请的受让人MBC Ventures，Inc.已开发出获取太阳能的设备和方法及其在建筑物结构上的结合，如在共有的题为“太阳能转换装置和系统”的美国专利公开号US2009/0173375(美国专利申请号12/349,728)以及共有的题为“太阳能转换”的美国专利公开号US2011/0214712(美国专利申请号13/056,487)中描述的，该两个申请的内容通过引用全部并入本文。尽管这种系统相比先前的太阳能获取系统提供了显著的改进，但仍有机会增强这种系统的可靠性、减小这种系统的成本以及改善这种系统的性能。

发明内容

公开一种获取太阳能的系统和方法，并且更特别地公开一种积极的能量天窗系统，其可以给多种商业建筑物提供整合的能量技术方案。设置多个天窗模块，每个天窗模块具有多个栅板，该多个栅板被构造成将入射的阳光反射到在邻近的栅板上的热接收器区域上以加热与栅板相关联的工作流体(即，以使在热接收器和工作流体之间实现热传递)，同时允许控制经过模块的日光的量。该模块被如此构造，以使太阳能的未用于日光照明的剩余部分被以热量的形式捕获，该热量继而可以被应用于建筑物系统的冷却和加热应用。

对于本发明的特别优选的实施例的一个方面而言，提供一种能量管理系统，包含：天窗模块；第一栅板，其具有前侧且布置在天窗模块内；第二栅板，其具有后侧且邻近第一栅板地布置在天窗模块内以使第二栅板的后侧面向第一栅板的前侧；和接收器管，其固定地安装在天窗模块内，该接收器管具有包含热收集器的外表面和内部流体通道，并且该第二栅板可枢转地附接至接收器管，其中，第一栅板的前侧被构造成将照射到第一栅板的前侧上的阳光反射到第二栅板的后侧，并且该热收集器被构造成将被反射的阳光的至少一部分转换成热量并将热量传递至在内部流体通道内的工作流体。

对于本发明的特别优选的实施例的另一方面而言，提供一种能量管理系统，包含：第一栅板，其具有前侧；第二栅板，其具有后侧且邻近第一栅板地布置以使第二栅板的后侧面向第一栅板的前侧；接收器管，其附接至第二栅板的后侧，该接收器管具有包含热收集器的外表面和内部流体通道；漫反射器，其附接至第二栅板的后侧，其中，该第一栅板的前侧被构造成将照射到第一栅板的前侧上的阳光反射到第二栅板的后侧，该热收集器被构造成将被反射的阳光的至少一部分转换成热量并将热量传递至在内部流体通道内的工作流体，并且该漫反射器被构造成将被反射的阳光的至少一部分反射至在第一和第二栅板下方的空间。

附图说明

本领域技术人员参照附图可以更好地理解本发明的众多优点，其中：

图1是根据本发明特别优选的实施例方面的天窗模块的立体图。

图2是图1的天窗模块的前视俯视立体图。

图3是用于与图1的天窗模块一同使用的栅板组件的立体图。

图3a是图3的栅板组件的多种运行模式的示意性侧视图。

图4是用于与图3的栅板组件一同使用的两个栅板的侧视立体截面图。