[發明專利]用于熱能回收和太陽能空氣加熱的多孔透明玻璃窗

無效

• 申請號: 200880131019.2
• 申請日: 2008-09-05
• 公開（公告）號: CN102149986A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 克里斯蒂安·瓦尚
• 申請（專利權）人: 溶解能量概念公司
• 主分類號: F24J2/20
• 分類號: F24J2/20;F24J2/05;F24J2/50
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 顧紅霞;何勝勇

技術領域

本發明整體涉及適合于依靠例如太陽能和/或熱能等自由能回收來將新鮮外部空氣預熱的裝置。

背景技術

常規的有玻璃的太陽能空氣加熱器的設計通常包括置于暗色的太陽能吸收器前部的玻璃、聚碳酸酯或萊克桑的透明蓋。前部透明蓋用來將從收集器的頂部損失的熱能最小化。通常從前部透明蓋與太陽能吸收器之間的收集器的一端導入新鮮外部空氣。空氣沿著散熱片通過收集器并在沿著散熱片移動時從太陽能吸收器上吸收熱能。在收集器的相反末端排出溫空氣或熱空氣。當空氣在收集器中前行時，空氣的溫度上升到高于環境溫度。收集器中的溫度越高，損失到環境中的熱能就越多。在收集器的底部、邊緣以及頂部(玻璃窗所在的部位)均發生熱能損失。通常邊緣和底部是隔熱的，所以主要經由頂部發生熱能損失，也就是說，熱能通過吸收器與玻璃窗之間的對流，然后經由玻璃窗傳導而損失。當玻璃窗變得非常溫暖時，收集器效率變低。

這些年還設計出了多種無玻璃窗的太陽能空氣加熱器。目前透氣的收集器設計是這樣的：太陽能吸收表面位于面向太陽的外側，并且沒有玻璃窗防護。多孔吸收器連接至在建筑物(或收集器的底部)與吸收器之間產生負壓的風扇。當風扇運轉時，經由吸收器抽入空氣。從外部不透明吸收器中的孔穿過的空氣破壞了自然地存在于吸收器面向外部的一側處的溫暖空氣薄膜(邊界層)。當收集器的每單位面積的空氣流量超過6cfm每平方英尺時，這種方法所提供的性能是可接受的。然而，當單位流量低于5cfm每平方英尺時，經多孔板過濾的冷空氣量不足以防止收集器板升溫，從而會對系統的總熱效率造成不利影響。當速率為2cfm每平方英尺時，效率降到30％或更低。

發明內容

因此，本發明旨在解決上述的問題。

所以，根據本發明的總體方面，提供一種熱能收集器包括：透明玻璃窗，其暴露在環境中，所述透明玻璃窗與背表面隔開以與所述背表面限定氣室；多個孔，其限定為貫穿所述透明玻璃窗，所述多個孔用于允許外部空氣經由所述透明玻璃窗流入所述氣室中，所述孔分布在所述透明玻璃窗的表面區域上，所述氣室具有出口；以及空氣移動裝置，其將被加熱的空氣經由所述出口從所述氣室中抽出。

根據其它總體方面，所述背表面包括太陽輻射吸收板。

根據另一總體方面，提供一種用于加熱空氣的裝置，所述裝置包括：多孔透明表面，其允許太陽輻射穿過所述多孔透明表面；太陽輻射吸收表面，其位于所述多孔透明表面后方，以吸收太陽輻射；以及空氣間隙，其被限定在所述多孔透明表面與所述太陽輻射吸收表面之間，在所述空氣間隙中流動的空氣在新鮮環境空氣經由所述多孔透明表面的孔流入時，從所述太陽輻射吸收表面吸收熱能，從而使所述多孔透明表面的溫度變化量最小。

根據另一總體方面，提供一種暴露在環境中的多孔透明表面。所述多孔透明表面與背表面間隔開以在所述多孔透明表面與所述背表面之間限定空氣間隙或氣室。經由所述多孔透明表面將新鮮外部空氣抽入所述氣室中。所述背表面可以設置為以下形式：例如，太陽能收集器的底部、建筑物的墻壁或屋頂、溫室的外部表面、光電板、地面或任何無孔表面。利用機械或自然手段將所述多孔透明表面與所述背表面之間的所述空氣間隙保持為負壓。設置出口，所述出口用于允許將流過所述氣室的空氣抽入導管或管道中，以用作消耗或需要熱能的補給、通風、處理或裝置的助燃空氣。

所述氣室中的空氣由入射到作為太陽能吸收器的背板的表面上的太陽輻射加熱，或/和由從所述背表面逸出的熱能加熱。因此，所述裝置可以作為太陽能空氣加熱器和/或熱能回收單元。當用作太陽能空氣加熱器時，所述背表面可以是暗色的，以便使通過所述多孔透明表面入射的太陽輻射被所述背表面以熱能的形式吸收而不被反射回外部空間。然而，如果由于美學或其它原因所述背表面必須是淺色的，則太陽能熱效率仍然比其它的常規無玻璃窗的收集器設計的太陽能熱效率高。這在將所述裝置用作熱能回收裝置時尤其明顯，這是因為所述背表面可以是任何顏色而對效率沒有影響(如在溫室的情況下，所述背表面甚至可以是透明的)，但是所述背表面的耐熱性(隔熱性)越低，熱能回收率就越高。所述裝置可以同時用來實現太陽能加熱和熱能回收的功能。

如果有必要的話，離開所述裝置的被預加熱的空氣可以使位于下游的輔助加熱裝置(例如，燃氣系統)的溫度達到預定設定值。