[发明专利]透光太阳能收集器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能收集器并且更具体地涉及热太阳能收集器。

背景技术

太阳能收集器将太阳光转换为热能、电能、或化学能、或这些多种能量的组合。为此，太阳能收集器使用对接收到的太阳辐射中的全部或一些进行吸收或转换的材料。该吸收取决于使用的吸收材料且取决于太阳辐射的波长。理想地，黑体可吸收大部分太阳辐射并将其转化为热，这提高了收集器的温度。

利用该原理的热太阳能板通常是不透光的，因为它们吸收可见光范围内的波长，并且也吸收紫外线和红外线范围中的波长。

然而，在某些应用中使用对可见光透光并只收集太阳光谱的紫外线和/或红外辐射的太阳能收集器可能是有利的。这特别是在需要能量来调节房间或温室的温度，同时在这些空间中需要自然光的建筑和农业领域中的情况。

为了简化语言，用语“透光”随后将被用于表示让可见光透过的透光元件，与其在其他波长范围内的性能无关。

已存在具有反射红外辐射的性质的透光玻璃嵌板，但该辐射不是被收集来用于加热目的的，或者它虽然被收集但是效率非常低。

也存在称为“顶动态(parietodynamic)”的玻璃嵌板，其由透光的三个玻璃制品(glazing)组成，通过温室效应而被加热的空气流在其内流动，也就是说，该玻璃保持其接收到的红外辐射的一部分，同时形成朝外的隔热屏障。在不同玻璃壁(glazed wall)之间被加热的空气被迫使进入临近的房间以加热其，同时使外部的光能够透过玻璃嵌板。由于普通的透光玻璃嵌板只吸收少量红外辐射，故该设备的效率降低。

发明内容

本发明的目的

本发明主要的目的是通过光学装置来改善透光热太阳能收集器的效率，该光学装置将提高不可见太阳能(主要是红外辐射)的收集度，同时为所述收集器保持对可见光的良好透光度。

本发明的另一个目的是提出一种用于收集太阳能的设备，其是透光或半透光的，并且其透光度和红外辐射的收集度可通过适当地选择使用的材料来容易地调节。

本发明的另一个目的是提出一种用于收集太阳能的设备，其简单且经济，并且可容易地集成到各种支撑结构中，以使该太阳能收集器能够用在多种应用环境中，不管是特别地用于建筑、运输装置还是其他环境。

本发明的概述

根据本发明的设备由一个或更多个透光玻璃壁(也简单地称为玻璃嵌板)构成，该透光玻璃壁或者被循环空气空间隔开，或者互相黏附地接合并靠近空气空间，它们可通过该空气空间来执行热能的传递。

各玻璃嵌板或玻璃壁包括两个面，即称为外面的一个面和称为内面的一个面，已知外面将被限定为暴露于入射光，特别是太阳光，且内面面向相反方向。

第一玻璃壁接收外部太阳光。根据本发明，该第一玻璃壁已在表面处或其主体内经历光学处理，以便使透过其的光(例如圆形地)偏振。该圆偏振可以在如下方向上实现，该方向按照惯例或者对于左侧偏振平面是“左旋”的，或者对于右侧偏振平面是“右旋”的。该第一玻璃壁的旋转能量是由于包括在其表面上或其主体内的不对称微观结构，诸如例如如下原子排列，该原子排列形成分子或晶体的不对称空间几何图形，以至于该几何图形不可与其镜象叠加(superimpose)。这两个不对称微观结构(互相是彼此的镜像但不能够叠加)具有使光波的电场沿相反方向旋转的已知性质。该旋转性质由用语“旋光性(optical activity)”和/或“圆双折射”定义。其通过使用特定的有机化合物例如糖(蔗糖，果糖，葡萄糖)而获得。

使得可能给予玻璃嵌板该圆双折射特性的技术对本领域技术人员来说是已知的，并且不会详细描述。将简单地提及这些技术中的一个，例如如下一个技术：其在于使两个旋光性表面叠加，第一表面具有使光以线性方式偏振的特性，且另一个表面具有使光波的电分量减慢四分之一波长的特性。

根据本发明，反射装置在入射光的光学路径上布置在偏振装置的后面。这些反射装置例如布置在在表面上或者其本体内本身也已经历光学处理的第二玻璃壁上，以便反射入射的红外辐射，同时让可见光的更多或更少部分透过。

众所周知，被第二玻璃嵌板反射的偏振红外辐射在其反射期间将看到其偏振平面变化。特别地，以下为波动光学的特性：当被反射表面(特别是玻璃表面或金属表面)反射的时候，偏振平面为右旋的电磁波变为左旋，并且反之亦然。被第二玻璃嵌板反射且因此具有例如左旋偏振平面的偏振红外辐射朝具有右旋偏振的第一玻璃嵌板前进，然后第一玻璃嵌板将停止并吸收该红外辐射，因为它具有相反的偏振。