屋顶的制作方法
屋顶的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本屋顶涉及建筑物的屋顶并且特别地涉及农业建筑物的屋顶。
【背景技术】
[0002]在北(南)半球，面南(面北)的屋顶仅仅以非常有限的方式用于太阳能采集。在一些房屋和建筑物中，可得到的太阳能的量是受约束的，并且可以分配给不同用途的太阳能的量季节性地变化。
[0003]农业使用不同的建筑物。所述建筑物可以是用于养牛的农场、鸡舍、温室及其他建筑物。这些建筑物中的每一个取决于其地理位置而具有不同的光照和热量传送及疏散的需求。
[0004]例如，温室用于保护作物不受诸如直射(太)阳光、风、大雨或冰雹、沙暴、霜冻、骤冷、昆虫的环境条件的改变和其他条件的影响。温室通过提供改善的作物生长条件(例如，通过对内部加热)或者在一些设施中通过使用辅助光照系统人工地增加光照时长来支持加速生长并缩短作物的收获周期。温室允许更严格的作物管理、延长生长季节和改善作物质量及一致性。温室出现了许多种类;从可以用来防止霜冻或冰雹的基本的网罩建筑物至控制大部分环境参数的先进的水培生长温室。
[0005]不同的温室建筑物设计用于不同的地理位置和不同的气候中。在一些情况下，温室被季节性地打开、覆盖或者粉刷以控制温度以及控制到达温室的内部空间的(漫射或者直射)阳光的特性和量。漫射光已经证实对许多种作物有益。也可以执行对光的量的控制以降低温室中热量的积聚。在一些情况下，例如，在较寒冷或者较少阳光的季节或者气候中，已经作出努力以使光照最大化以加快植物生长。
[0006]Sonneveld等(“作为温室中的LCPV系统的静态线性菲涅尔透镜”，P.J.Sonneveld，G.L.A.Μ.Swinkels,B.A.J.van Tui jl，H.J.J.Janssen，H.F.de Zwart，聚焦于光伏系统的CPV7国际会议，拉斯维加斯，2011年4月4-6日)已经提出通过在面南的温室屋顶中结合菲涅尔透镜(Fresnel lens)、通过将光聚焦在结合起来的光伏(PV)和热量收集器上来结合太阳能采集(热能和光伏)。收集器跟踪随着太阳位置改变而改变的焦点位置。聚焦透镜减少了引导至温室中的植物的光的量。该系统可以适用于需要减少的光照条件的一些热带植物。
[0007]Ader和Klier的US 2011/0174294 A1公开了一种系统，其便于以优化时间相关(依赖)的成本函数为基础来向多种太阳能应用或者在多种太阳能应用之间动态地分配变量的太阳辐射，所述时间相关的成本函数使用多种参数作为成本函数的输入。其中还描述了一种光学建筑结构，其使得能够以成本函数的优化为基础来向多种太阳能应用或者在多种太阳能应用之间动态地引导入射的太阳辐射。太阳能分配和散布系统包括分配子系统;散布子系统；以及配置用于以优化成本函数为基础来控制分配子系统和散布子系统的控制器，其中成本函数是时间相关的并且以设备的能量利用为基础。
【发明内容】
[0008]本建筑物的屋顶设计包括一个或多个基本上静止(固定)的阳光光伏(PV)收集器和一个或多个基本上静止(固定)的阳光引导装置。基本上静止的光伏(PV)收集器和基本上静止的阳光引导装置以小于160°且大于110°的标称角度相互面对。基本上静止的阳光引导装置配置成将照射在其上的光的全部或一部分朝向基本上静止的阳光光伏(PV)收集器引导。阳光引导装置引导以不同角度照射在其上的光，并且将阳光朝向其受体引导的引导效率取决于所引导的阳光的相对角度。
[0009]所述建筑物可以是用于农业用途的建筑物，并且所述屋顶可以是温室或者粮仓或者畜舍的屋顶。所述屋顶例如可以是温室的屋顶并包括至少一个基本上静止的光引导装置，且可以配置成主要在具有充裕阳光的季节中将阳光朝向至少一个基本上静止的光伏(PV)收集器引导。所述屋顶例如可以包括定位在基本上静止的阳光引导装置下面并耦接至所述基本上静止的阳光引导装置的集热器。所述至少一个基本上静止的阳光引导装置可以配置成在具有充裕阳光的季节中将阳光朝向集热器引导和/或将阳光朝向至少一个基本上静止的阳光光伏(PV)收集器引导。
[0010]若干基本上静止的阳光光伏(PV)收集器和若干基本上静止的阳光引导装置可以成排地布置，并且其电输出或者所产生的热量可以在其他时间(如可能需要或期望其时)被添加、积聚、储存以及使用。
[0011]基本上静止的阳光引导装置包括至少一个由基本上透明的材料制成的板。板的表面具有图案(纹路)，所述图案可以为棱镜阵列。所述棱镜可以是基本上直线型的棱镜。所述图案可以由涂层涂覆，所述涂层将过滤所需的阳光波长。附加地或备选地提高表面机械性能和/或光滑(光洁)度和/或清理性能和/或积尘抵抗力的涂层可以被使用。
[0012]建筑物的屋顶，虽然是基本上静止的，但也可以具有不同的定向。屋顶的定向以及基本上静止的阳光光伏(PV)收集器和静止的阳光引导装置之间的角度例如取决于气候、玮度和/或建筑结构的约束。
[0013]总之，期望具有基本上静止的系统，特别是用于屋顶的基本上静止的系统。
【附图说明】
[0014]图1是根据一个实例的阳光和能量系统的示意图；
[0015]图2是一个或多个阳光光伏(PV)收集器和一个或多个阳光引导装置的排布结构的示意图；
[0016]图3是根据一个实例的东西方向配置的示意性剖面图；
[0017]图4是根据一个实例的适于在高玮度处安装的建筑物的示意图；以及
[0018]图5图解了阳光引导装置结构的实例。
【具体实施方式】
[0019]图1示意性地图解了太阳能系统100，所述太阳能系统100包括至少一个阳光光伏(PV)收集器104和至少一个选择性的阳光引导装置108。阳光光伏(PV)收集器104和选择性的阳光引导装置108两者都是可以以预定角度定位的基本上静止的装置，并且阳光引导装置108配置成将以多个角度照射在其上的阳光以不同效率引导至阳光光伏(PV)收集器104上以及朝向阳光引导装置下面的空间引导。阳光引导装置108将阳光根据第一角度相关(依赖)引导效率引导至阳光光伏(PV)收集器104上并且将阳光根据第二角度相关引导效率朝向光引导装置下面的空间引导。示意性地，光引导装置108的功能通过光线122来图解，所述光线122表示在其中大部分阳光被引导至阳光光伏(PV)收集器104以及一部分光被引导至阳光引导装置下面的空间(所述空间由虚线框126表示)的角度范围内根据第一角度相关引导效率朝向阳光光伏(PV)收集器104引导的光线，以及光线124表不在其中大部分阳光被引导至阳光引导装置下面的空间的角度范围内根据第二角度相关引导效率引导的光线。光线128表示阳光引导装置108的可选的附加功能，在一些实例中所述阳光引导装置108配置成将从底侧在底表面上照射于其上的阳光接收并根据一定的入射角相关引导效率朝向光引导装置下面的空间往回引导。因此，阳光引导装置配置成从基本上静止的阳光引导装置的顶表面和底表面接收并引导阳光，所述阳光引导装置具有第一角度相关引导效率以及第二角度相关引导效率，所述第一角度相关引导效率以及第二角度相关引导效率可以特定于从顶方向或底方向(表面)照射在所述光引导装置上的阳光。在阳光可能直接照射在所述阳光引导装置的顶表面或者底表面上的一些情况下，所述配置是有益的。阳光引导装置108下面的空间可以包括从多个目标或者受体中选择出来的阳光的目标或者受体，例如:(?)位于屋顶下面并且将阳光或者太阳能转换成热量的吸收器，(ii)需要光照(照明)的空间，(iii)第二种阳光光伏(PV)收集器，或者(iv)其组合。
[0020]典型地，基本上静止的光伏(PV)收集器104和基本上静止的阳光引导装置108以大于110°并且甚至大于115°的标称角度118相互面对。在一些实例中，角度118可以大于120°或者125°，并且通常，角度118不会超过160°。在一些实例中，角度118不会超过155°或者150。。
[0021]在一些实例中，系统100作为建筑物的屋顶来定位。如果建筑物已经具有屋顶，则系统100可以安装在所述屋顶的顶上。所述建筑物可以是温室或者房屋。例如，可能希望的是，在温室建筑物中包含阳光和能量引导装置或系统，其支持控制为植物生长而传送的光的量以及为太阳能采集而传送的光或能量的量。所述阳光和能量引导装置或系统可以配置成当需要时引导阳光以加强植物生长;例如，在早晨、晚上或者较寒冷或较少阳光的季节中引导阳光以加强植物生长。
[0022]图2示意性地图解了(具有)一个或多个阳光光伏(PV)收集器104和一个 或多个阳光引导装置108的排布结构。阳光光伏(PV)收集器104和阳光引导装置108两者都作为建筑物200的屋顶的一部分来安装。所述建筑物可以是温室。阳光引导装置108被配置，以使得第一角度相关引导效率在预定角度范围(在附图中由角度204示意性地标出)内基本上为零，从而当太阳的角度位置处于第一预定角度范围204内时至少防止所引导的阳光中的一些照射到阳光光伏(PV)收集器104上，并且所述阳光引导装置108进一步被配置成当太阳的角度位置处于由208示意性地标出的第二角度范围内时将大部分的阳光引导至阳光光伏(PV)收集器上。
[0023]在一些实例中，(具有)一个或多个阳光光伏(PV)收集器104和一个或多个阳光引导装置108的排布结构可以包括一个或多个孔口 212，包括防止照射在阳光光伏(PV)收集器104上的阳光的一些阳光通过所述一个或多个孔口 212被引导至第一预定阳光接收区域220上。在一些实施例中，照射在阳光引导装置的背面上的光主要被引导至温室内部。
[0024]对引导至温室内部的光的量及其特性进行影响可以有助于改善作物生长条件、增加作物产量，以及例如便于在有竞争力的较早的时间将作物交付至市场。另外，其可以有利于产生诸如可以在温室中直接使用的热量及电能或者降温的一些附属的太阳能产物，或者如独立产物。所述建筑物进一步增强了阳光的利用。
[0025]在一个实例中，潜在地除了通过孔口212引导光之外，漫射光和/或折射光通过阳光引导装置108引导至温室200的内部202;这在图2中示意性地示出，其中一个或多个阳光引导装置108对于从第二预定角度范围228照射在其上的附加光至少是部分透明的，从而便于将所述附加光引导至第二预定阳光接收区域216上。在一些实例中，第一和第二阳光接收区域，S卩220和216各自可以部分地交叠或者相似。
[0026]在一些实例中，昆虫网可以设置在孔口212中，以防止昆虫进入建筑物的内部空间202中，而同时允许热量疏散和空气流动。备选地，玻璃、漫射性玻璃、透明聚合物片材或者漫射性透明聚合物片材可以设置在孔口212中，以例如用于额外地减少热量从建筑物的内部空间202外逸和/或改善光分布220。
[0027]如图2中所示，建筑物200的屋顶包括成排地布置的基本上静止的阳光光伏(PV)收集器和基本上静止的阳光引导装置。
[0028]在类似于图2中所示实例的一些实例中，基本上静止的阳光光伏(PV)收集器在北(南)半球上设置于面南(面北)的屋顶部段上。阳光光伏(PV)收集器可以占据小于50%的面南的屋顶部段，以使得照射在面南的屋顶部段上的阳光的主要部分能够被引导至补充的阳光受体，所述补充的阳光受体可以包括屋顶下面的空间。在一个实例中，阳光光伏(PV)收集器占据小于25%并且有时小于15%的面南的屋顶部段，以支持增加照射在面南屋顶部段上的待引导至补充的阳光受体的光的量。
[0029]所述至少一个阳光引导装置的定向可以根据屋顶约束和太阳的轨道或路径来配置。所述配置可以特定于与光引导装置的标称法向相对的阳光入射角度以及特定于太阳朝向和气候的统计值(例如其中太阳朝向和日照满足一定几何及辐照水平标准的白天的统计上的年平均百分比)。
[0030]在一些实例中，光引导装置可以在大部分白天大体上背离太阳。在一些实例中，其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置的标称法向和太阳位置角度之间的角度大于60°的白天的百分比按年度计(即在一年中计算)高于50%，或者甚至高于60%，并且在一些附加实例中甚至高于70%。
[0031]在一些实例中，其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置的标称法向和太阳位置角度之间的角度大于45度的白天的百分比按年度计高于60%，或者甚至高于70%，并且有时甚至高于80 %。
[0032]在一些实例中，基本上静止的阳光光伏(PV)收集器和基本上静止的阳光引导装置间隔开并且可以形成诸如单独的农场建筑物的单独建筑物的屋顶。在一些实例中，所述农场建筑物以5至20米的距离间隔开。在一些实例中，成排的阳光引导装置可以包括阳光引导装置的两倍(两重)或多倍(多重)排布结构。
[0033]图2图解了其中系统200定位于北玮30°以北的一个实例。基本上静止的阳光光伏(PV)收集器可以倾斜15°成排地布置，并定向成大体上面向南向，以及将光面反射和/或折射的阳光引导装置相反地定向成以高于25°或者甚至高于35°并且有时甚至高于50°的倾斜角大体上面向北向，阳光引导装置的最尚点可以基本上尚于阳光光伏(PV)收集器中的最尚点，并且其中由所述点所限定的线和水平线之间的角度至少为30°并且有时至少为40°。应当注意到，大体上面向南向或者面向北向或者面向任意方向是指面向该方向的定向可以是在小于30°并且甚至小于10°的误差内面向该方向。
[0034]在一些实例中，在太阳日长的季节性变化可能小的赤道或者亚热带玮度，可能希望在整个白天影响进入房屋或者温室的阳光的量以及在延长的季节并且甚至全年中通过使过剩的光能瞄准附加的受体来使用所述过剩的光能。
[0035]图3是根据一个实例的东西方向配置的示意剖面图，其中屋顶大体上面向东向和西向，并且所述至少一个阳光光伏(PV)收集器和所述至少一个阳光引导装置中的任一个或者两者都大体上面向东向和西向。非限制性的是，所述配置适于在赤道或者亚热带玮度使用。在所示的实例中，阳光光伏(PV)收集器104、阳光引导装置108和孔口 118对称地布置，第一预定角度范围312包括其中阳光主要被至少一个阳光引导装置朝向至少一个阳光光伏(PV)收集器104引导的角度范围。所述配置无须是如图中可能隐含地对称的，并且例如，阳光光伏(PV)收集器可以稍微向东或者向西倾斜，以允许雨水从其前表面流下，以及角度108和角度范围312可以在向东和向西倾斜的阳光引导装置之间稍微不同。
[0036]根据一个实例，所述至少一个阳光光伏(PV)收集器和所述至少一个阳光引导装置是基本上静止的。根据一个实例，所述至少一个阳光光伏(PV)收集器和所述至少一个阳光引导装置可以为了维修而移动或者改变其倾斜状态以定期回应季节改变或者允许打开和关闭屋顶中的孔口，但是阳光光伏(PV)收集器和阳光引导装置两者大体上保持基本静止。
[0037]参考图4，其中公开了一种包括至少一个集热器的屋顶，并且提供了根据一个实例的适于在高玮度处安装的建筑物的示意图。所述安装可以包括一个或多个阳光引导装置108，所述阳光引导装置108可以定位在集热器404的顶上并且配置成主要在有过量阳光的季节中将入射的阳光408部分地朝向集热器404引导以及将入射的阳光的另一部分朝向阳光光伏(PV)收集器104引导。所示建筑物还包括屋顶部段420，所述屋顶部段420可以是传统屋顶、玻璃屋顶或者至少包括用于将光引导至附加的单独阳光受体的阳光引导装置的屋顶部段。
[0038]太阳能集热器典型地通过加热流体介质(空气、水、盐水或者油)将太阳辐射转换为热量，所述流体介质可以用于居住或工业用途;例如，加热水、空间加热或者工业过程加热，或者通过吸收制冷来冷却。
[0039]热能采集通常比光伏能采集更高效;然而，必须小心以有效地使用所产生的热量。高效的太阳能集热器已经在最近提出，以用于较寒冷的地理区域的加热应用;然而，其在较温暖或者阳光较充足的气候或者季节中的使用受到过量热量形成的限制，在一些情况下，其需要热量释放，以防止损坏收集器。可能期望的是，潜在地通过将一些阳光能量引导至阳光光伏(PV)收集器或者备选的阳光受体来减少过量热量的形成。进一步可能期望的是，提供一种太阳能引导系统，所述太阳能引导系统将支持影响为热能而传送的光的量，例如，当需要更多的太阳能时，例如在早晨、晚上以及较寒冷或较少阳光的季节，引导更多阳光能量用于热能采集。
[0040]再次参考图4，通过使用高效的集热器404，可以在甚至相对极端的条件下在面北的屋顶部段上实现充足热量的收集。射线408和412表示以在较温暖的季节照射在阳光引导装置上的直射阳光为代表的以相对高的太阳高度照射在阳光引导装置108上的阳光。射线412示出了在较温暖的季节一些阳光被朝向阳光光伏(PV)收集器104引导以增加阳光光伏(PV)收集器的阳光收集。因此，在不同季节被集热器收集的热量的量的变化减小了，并且集热器上的潜在过载也减小了。射线416示出了可能实际上来自东西线以北的方位的一些光，并且该光可能是漫射的天空辐射或者直射的日光。此处，射线416还示出了所述光与集热器的耦合。在不同实例中，所述至少一个阳光光伏(PV)收集器和至少一个阳光引导装置以及所述光耦合至其的至少一个 集热器覆盖不同比例的屋顶。
[0041]图5是根据一个实例的基本上静止的阳光引导装置结构的示意图。图5A提供了基本上静止的阳光引导装置的剖面的右视图(非等比例)，以及图5B提供了基本上静止的阳光引导装置的剖面的等轴(非等比例)侧视图。所述基本上静止的阳光引导装置包括带有图案化表面的基材。所述图案化表面可以是棱镜阵列，并且其中所述棱镜是基本上直线型的棱镜，即在沿直线布置的棱镜。所述棱镜可能是不完全的以及例如可能具有倒圆(圆化)边缘。进行明显圆化处理(其边缘以一定程度圆化)的棱镜可以称为倒圆棱镜。在不完全棱镜的情况下，棱镜线对应于穿过棱镜图案的剖面的顶点或者对应于所述剖面的极点(最高点和最低点)。棱镜线可以在名义上平行于阳光引导装置的边缘、框架或者轮廓，或者相对于其旋转(围绕标称法向的旋转也被称为“偏转”)，并且附加地可以相对于阳光引导装置的边缘(例如，按诸如余弦的周期函数)定期地改变所述棱镜线的位置。棱镜线位置的变化和旋转可以是复合变化。图案化表面可以包括一种以上类型或尺寸的棱镜图案，并且可以例如连续地、阶梯式地、定期地、伪随机地或者按照其组合地变化。棱镜图案的特征可以是沿着棱镜线或者在相继的棱镜线之间可控地变化。棱镜图案的表面、即顶表面或底表面可以是光滑的或者被控制，以形成亚光或漫射纹理。
[0042]带有图案化表面的基材可以由玻璃或者聚合物材料、例如丙烯酸(酯)/压克力或者聚碳酸酯制成，并且所述图案化的基材可以在其顶表面上以及基本上平坦的底表面上包括棱镜结构。基材的厚度可例如因加工限制而变化，并且可能因此在其底表面的平面度上包括一定波度。在一个实例中，基本上静止的阳光引导装置是具有与传统的阳光光伏(PV)收集器的长度和宽度相类似的长度和宽度的矩形。基本上静止的阳光引导装置可以是有框架的或者可以是无框架的。
[0043]在一些实例中，基本上静止的阳光引导装置的图案化基材可以包括被配置以反射和/或折射和/或在光谱上选择或过滤一定波长的入射阳光的元件。
[0044]参考图5A，T1表示棱镜的深度，T2表示基材的厚度，并且棱镜角度分别由希腊字母阿尔法和贝塔来表示。在特别的实例中，T1大于0.1_;在另一实例中，T1大于0.5_。在又一实例中，T1小于1.0mm。在一个实例中，T2近似等于2 XT1，虽然根据一些实例，T2可以是2 XT1<<T2<5XT1。在一个实例中，角度阿尔法(α)可以大于20°但小于40°，并且角度贝塔(β)可以大于30°但小于50°。在一优选实施例中，25° <阿尔法<35°，并且35° <贝塔<47°。在又一实例中，角度阿尔法可以大于27°但小于32°，并且角度贝塔可以大于40°并小于45°。其他阿尔法和贝塔棱镜角度可以取决于安装的玮度、屋顶的倾斜以及其他约束。在一些实例中，棱镜线可以稍微倾斜或者相对于基本上静止的阳光引导装置的标称长度和宽度变化(例如，正弦变化)。在一些实例中，边缘的倒圆半径可以在0.05mm和0.15mm之间。在一些实例中，边缘的倒圆半径可以在0.15mm和0.35mm之间。
[0045]基本上静止的阳光引导装置可以由涂层涂覆以修整其反射特性和/或促进自清理或除尘性能。在一些实例中，使用涂层或者向基材材料中添加添加剂来吸收或反射阳光光谱的某一部分。在特别的实例中，紫外线(UV)和/或对应于绿色的光波长被阻止穿透基材或者穿过基材。
[0046]基本上静止的阳光光伏(PV)收集器可以可选地包括支持一定附加功能的耦接元件。例如，容纳热传导流体的管道可以耦接至光伏(PV)收集器的背面以用于热交换。所述阳光光伏(PV)收集器支持在运行期间降低其由于由阳光引导装置引导至其的附加光和建筑物一体结构下面的体积的加热而升高的温度，因为内在地，光的第一主要部分被转换成电能，以及外在地，转换成热量的第二部分通过热交换器或者通过将所述热量通过收集器的表面传导至周围环境中来疏散。所述建筑物增强了阳光的利用。热交换可以包括通过接地回路或者通过空气或雾化空气进行的光伏(PV)冷却。在一个实施例中，接地回路用于将所疏散的热量储存在地下(热量蓄存器)，其起到缓冲器和储存器的作用。在一个实施例中，所述光伏(PV)所连接的热交换器配置成控制建筑物中的温度，所述建筑物可以是住宅或者工业房屋或者温室。
[0047]在一个实例中，在夜间，热量可以通过所述管道从蓄存器栗送至阳光光伏(PV)收集器，从而对其进行加热并且使得所积聚的热量能够通过辐射和对流从系统的基本上静止的阳光光伏(PV)收集器的表面疏散。
【主权项】
1.一种屋顶，所述屋顶用于建筑物，所述屋顶包括: 至少一个基本上静止的阳光PV收集器和至少一个基本上静止的阳光引导装置；以及 其中所述至少一个基本上静止的PV收集器和所述至少一个基本上静止的阳光引导装置以小于160°并且大于110°的标称角度相互面对；以及 其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置将以不同角度照射在其上的光的至少一部分根据第一角度相关引导效率朝向所述至少一个基本上静止的PV收集器引导，并且将所述光的一部分根据第二角度相关引导效率朝向所述屋顶下面的空间引导。2.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，所述建筑物是温室，并且所述屋顶是温室的屋顶。3.根据权利要求1和2中的任一项所述的屋顶，其特征在于，所述至少一个基本上静止的光引导装置配置成主要在具有充裕阳光的季节中将阳光朝向所述至少一个基本上静止的PV收集器引导。4.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，所述屋顶还包括至少一个集热器，所述至少一个集热器定位在所述基本上静止的阳光引导装置下面的空间中并耦接至所述基本上静止的阳光引导装置。5.根据权利要求4所述的屋顶，其特征在于，在具有充裕阳光的季节中，所述基本上静止的阳光引导装置配置成将阳光朝向所述集热器引导并且将阳光朝向至少一个基本上静止的阳光PV收集器引导。6.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，至少一个阳光PV收集器和至少一个基本上静止的阳光引导装置成排地布置。7.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，至少一个基本上静止的阳光引导装置包括至少一个板，所述至少一个板由基本上透明的材料制成并且具有至少一个图案化的表面。8.根据权利要求7所述的屋顶，其特征在于，至少一个基本上静止的阳光引导装置配置成从所述基本上静止的阳光引导装置的顶表面和底表面接收并引导阳光。9.根据权利要求7所述的屋顶，其特征在于，所述图案化的表面包括棱镜阵列或者倒圆棱镜阵列。10.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，所述至少一个基本上静止的阳光引导装置部分地过滤照射在其上的光。11.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置的标称法向和太阳位置角度之间的角度大于60°的白天的百分比按年度计高于.50%。12.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置的标称法向和太阳位置角度之间的角度大于45度的白天的百分比按年度计高于.60%。13.一种增强阳光利用的方法，所述方法包括: 提供一种屋顶，所述屋顶用于建筑物，所述屋顶包括: 以大于110°的标称角度相互面对的至少一个基本上静止的阳光PV收集器和至少一个基本上静止的阳光引导装置； 使用至少一个基本上静止的阳光引导装置将照射在其上的光的至少一部分根据第一角度相关引导效率朝向所述至少一个基本上静止的PV收集器引导，并且将所述光的一部分根据第二角度引导效率朝向所述屋顶下面的空间引导。14.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述建筑物是温室，并且所述屋顶是温室的屋顶。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括提供至少一个集热器，所述至少一个集热器定位在所述基本上静止的阳光引导装置下面并耦接至所述基本上静止的阳光引导装置。
【专利摘要】一种建筑物的屋顶设计包括一个或多个基本上静止的阳光PV收集器和一个或多个基本上静止的阳光引导装置。所述基本上静止的PV收集器和基本上静止的阳光引导装置以小于160°且大于110°的标称角度相互面对。所述基本上静止的阳光引导装置配置成将照射在其上的光的全部或一部分朝向所述基本上静止的阳光PV收集器引导。
【IPC分类】E04D13/18
【公开号】CN105492707
【申请号】CN201480033430
【发明人】Y·萨洛莫内
【申请人】阳光强化公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年5月27日
【公告号】EP3011117A1, US20160081282, WO2014203234A1
【技术领域】
[0001 ]本屋顶涉及建筑物的屋顶并且特别地涉及农业建筑物的屋顶。
【背景技术】
[0002]在北(南)半球，面南(面北)的屋顶仅仅以非常有限的方式用于太阳能采集。在一些房屋和建筑物中，可得到的太阳能的量是受约束的，并且可以分配给不同用途的太阳能的量季节性地变化。
[0003]农业使用不同的建筑物。所述建筑物可以是用于养牛的农场、鸡舍、温室及其他建筑物。这些建筑物中的每一个取决于其地理位置而具有不同的光照和热量传送及疏散的需求。
[0004]例如，温室用于保护作物不受诸如直射(太)阳光、风、大雨或冰雹、沙暴、霜冻、骤冷、昆虫的环境条件的改变和其他条件的影响。温室通过提供改善的作物生长条件(例如，通过对内部加热)或者在一些设施中通过使用辅助光照系统人工地增加光照时长来支持加速生长并缩短作物的收获周期。温室允许更严格的作物管理、延长生长季节和改善作物质量及一致性。温室出现了许多种类;从可以用来防止霜冻或冰雹的基本的网罩建筑物至控制大部分环境参数的先进的水培生长温室。
[0005]不同的温室建筑物设计用于不同的地理位置和不同的气候中。在一些情况下，温室被季节性地打开、覆盖或者粉刷以控制温度以及控制到达温室的内部空间的(漫射或者直射)阳光的特性和量。漫射光已经证实对许多种作物有益。也可以执行对光的量的控制以降低温室中热量的积聚。在一些情况下，例如，在较寒冷或者较少阳光的季节或者气候中，已经作出努力以使光照最大化以加快植物生长。
[0006]Sonneveld等(“作为温室中的LCPV系统的静态线性菲涅尔透镜”，P.J.Sonneveld，G.L.A.Μ.Swinkels,B.A.J.van Tui jl，H.J.J.Janssen，H.F.de Zwart，聚焦于光伏系统的CPV7国际会议，拉斯维加斯，2011年4月4-6日)已经提出通过在面南的温室屋顶中结合菲涅尔透镜(Fresnel lens)、通过将光聚焦在结合起来的光伏(PV)和热量收集器上来结合太阳能采集(热能和光伏)。收集器跟踪随着太阳位置改变而改变的焦点位置。聚焦透镜减少了引导至温室中的植物的光的量。该系统可以适用于需要减少的光照条件的一些热带植物。
[0007]Ader和Klier的US 2011/0174294 A1公开了一种系统，其便于以优化时间相关(依赖)的成本函数为基础来向多种太阳能应用或者在多种太阳能应用之间动态地分配变量的太阳辐射，所述时间相关的成本函数使用多种参数作为成本函数的输入。其中还描述了一种光学建筑结构，其使得能够以成本函数的优化为基础来向多种太阳能应用或者在多种太阳能应用之间动态地引导入射的太阳辐射。太阳能分配和散布系统包括分配子系统;散布子系统；以及配置用于以优化成本函数为基础来控制分配子系统和散布子系统的控制器，其中成本函数是时间相关的并且以设备的能量利用为基础。
【发明内容】
[0008]本建筑物的屋顶设计包括一个或多个基本上静止(固定)的阳光光伏(PV)收集器和一个或多个基本上静止(固定)的阳光引导装置。基本上静止的光伏(PV)收集器和基本上静止的阳光引导装置以小于160°且大于110°的标称角度相互面对。基本上静止的阳光引导装置配置成将照射在其上的光的全部或一部分朝向基本上静止的阳光光伏(PV)收集器引导。阳光引导装置引导以不同角度照射在其上的光，并且将阳光朝向其受体引导的引导效率取决于所引导的阳光的相对角度。
[0009]所述建筑物可以是用于农业用途的建筑物，并且所述屋顶可以是温室或者粮仓或者畜舍的屋顶。所述屋顶例如可以是温室的屋顶并包括至少一个基本上静止的光引导装置，且可以配置成主要在具有充裕阳光的季节中将阳光朝向至少一个基本上静止的光伏(PV)收集器引导。所述屋顶例如可以包括定位在基本上静止的阳光引导装置下面并耦接至所述基本上静止的阳光引导装置的集热器。所述至少一个基本上静止的阳光引导装置可以配置成在具有充裕阳光的季节中将阳光朝向集热器引导和/或将阳光朝向至少一个基本上静止的阳光光伏(PV)收集器引导。
[0010]若干基本上静止的阳光光伏(PV)收集器和若干基本上静止的阳光引导装置可以成排地布置，并且其电输出或者所产生的热量可以在其他时间(如可能需要或期望其时)被添加、积聚、储存以及使用。
[0011]基本上静止的阳光引导装置包括至少一个由基本上透明的材料制成的板。板的表面具有图案(纹路)，所述图案可以为棱镜阵列。所述棱镜可以是基本上直线型的棱镜。所述图案可以由涂层涂覆，所述涂层将过滤所需的阳光波长。附加地或备选地提高表面机械性能和/或光滑(光洁)度和/或清理性能和/或积尘抵抗力的涂层可以被使用。
[0012]建筑物的屋顶，虽然是基本上静止的，但也可以具有不同的定向。屋顶的定向以及基本上静止的阳光光伏(PV)收集器和静止的阳光引导装置之间的角度例如取决于气候、玮度和/或建筑结构的约束。
[0013]总之，期望具有基本上静止的系统，特别是用于屋顶的基本上静止的系统。
【附图说明】
[0014]图1是根据一个实例的阳光和能量系统的示意图；
[0015]图2是一个或多个阳光光伏(PV)收集器和一个或多个阳光引导装置的排布结构的示意图；
[0016]图3是根据一个实例的东西方向配置的示意性剖面图；
[0017]图4是根据一个实例的适于在高玮度处安装的建筑物的示意图；以及
[0018]图5图解了阳光引导装置结构的实例。
【具体实施方式】
[0019]图1示意性地图解了太阳能系统100，所述太阳能系统100包括至少一个阳光光伏(PV)收集器104和至少一个选择性的阳光引导装置108。阳光光伏(PV)收集器104和选择性的阳光引导装置108两者都是可以以预定角度定位的基本上静止的装置，并且阳光引导装置108配置成将以多个角度照射在其上的阳光以不同效率引导至阳光光伏(PV)收集器104上以及朝向阳光引导装置下面的空间引导。阳光引导装置108将阳光根据第一角度相关(依赖)引导效率引导至阳光光伏(PV)收集器104上并且将阳光根据第二角度相关引导效率朝向光引导装置下面的空间引导。示意性地，光引导装置108的功能通过光线122来图解，所述光线122表示在其中大部分阳光被引导至阳光光伏(PV)收集器104以及一部分光被引导至阳光引导装置下面的空间(所述空间由虚线框126表示)的角度范围内根据第一角度相关引导效率朝向阳光光伏(PV)收集器104引导的光线，以及光线124表不在其中大部分阳光被引导至阳光引导装置下面的空间的角度范围内根据第二角度相关引导效率引导的光线。光线128表示阳光引导装置108的可选的附加功能，在一些实例中所述阳光引导装置108配置成将从底侧在底表面上照射于其上的阳光接收并根据一定的入射角相关引导效率朝向光引导装置下面的空间往回引导。因此，阳光引导装置配置成从基本上静止的阳光引导装置的顶表面和底表面接收并引导阳光，所述阳光引导装置具有第一角度相关引导效率以及第二角度相关引导效率，所述第一角度相关引导效率以及第二角度相关引导效率可以特定于从顶方向或底方向(表面)照射在所述光引导装置上的阳光。在阳光可能直接照射在所述阳光引导装置的顶表面或者底表面上的一些情况下，所述配置是有益的。阳光引导装置108下面的空间可以包括从多个目标或者受体中选择出来的阳光的目标或者受体，例如:(?)位于屋顶下面并且将阳光或者太阳能转换成热量的吸收器，(ii)需要光照(照明)的空间，(iii)第二种阳光光伏(PV)收集器，或者(iv)其组合。
[0020]典型地，基本上静止的光伏(PV)收集器104和基本上静止的阳光引导装置108以大于110°并且甚至大于115°的标称角度118相互面对。在一些实例中，角度118可以大于120°或者125°，并且通常，角度118不会超过160°。在一些实例中，角度118不会超过155°或者150。。
[0021]在一些实例中，系统100作为建筑物的屋顶来定位。如果建筑物已经具有屋顶，则系统100可以安装在所述屋顶的顶上。所述建筑物可以是温室或者房屋。例如，可能希望的是，在温室建筑物中包含阳光和能量引导装置或系统，其支持控制为植物生长而传送的光的量以及为太阳能采集而传送的光或能量的量。所述阳光和能量引导装置或系统可以配置成当需要时引导阳光以加强植物生长;例如，在早晨、晚上或者较寒冷或较少阳光的季节中引导阳光以加强植物生长。
[0022]图2示意性地图解了(具有)一个或多个阳光光伏(PV)收集器104和一个 或多个阳光引导装置108的排布结构。阳光光伏(PV)收集器104和阳光引导装置108两者都作为建筑物200的屋顶的一部分来安装。所述建筑物可以是温室。阳光引导装置108被配置，以使得第一角度相关引导效率在预定角度范围(在附图中由角度204示意性地标出)内基本上为零，从而当太阳的角度位置处于第一预定角度范围204内时至少防止所引导的阳光中的一些照射到阳光光伏(PV)收集器104上，并且所述阳光引导装置108进一步被配置成当太阳的角度位置处于由208示意性地标出的第二角度范围内时将大部分的阳光引导至阳光光伏(PV)收集器上。
[0023]在一些实例中，(具有)一个或多个阳光光伏(PV)收集器104和一个或多个阳光引导装置108的排布结构可以包括一个或多个孔口 212，包括防止照射在阳光光伏(PV)收集器104上的阳光的一些阳光通过所述一个或多个孔口 212被引导至第一预定阳光接收区域220上。在一些实施例中，照射在阳光引导装置的背面上的光主要被引导至温室内部。
[0024]对引导至温室内部的光的量及其特性进行影响可以有助于改善作物生长条件、增加作物产量，以及例如便于在有竞争力的较早的时间将作物交付至市场。另外，其可以有利于产生诸如可以在温室中直接使用的热量及电能或者降温的一些附属的太阳能产物，或者如独立产物。所述建筑物进一步增强了阳光的利用。
[0025]在一个实例中，潜在地除了通过孔口212引导光之外，漫射光和/或折射光通过阳光引导装置108引导至温室200的内部202;这在图2中示意性地示出，其中一个或多个阳光引导装置108对于从第二预定角度范围228照射在其上的附加光至少是部分透明的，从而便于将所述附加光引导至第二预定阳光接收区域216上。在一些实例中，第一和第二阳光接收区域，S卩220和216各自可以部分地交叠或者相似。
[0026]在一些实例中，昆虫网可以设置在孔口212中，以防止昆虫进入建筑物的内部空间202中，而同时允许热量疏散和空气流动。备选地，玻璃、漫射性玻璃、透明聚合物片材或者漫射性透明聚合物片材可以设置在孔口212中，以例如用于额外地减少热量从建筑物的内部空间202外逸和/或改善光分布220。
[0027]如图2中所示，建筑物200的屋顶包括成排地布置的基本上静止的阳光光伏(PV)收集器和基本上静止的阳光引导装置。
[0028]在类似于图2中所示实例的一些实例中，基本上静止的阳光光伏(PV)收集器在北(南)半球上设置于面南(面北)的屋顶部段上。阳光光伏(PV)收集器可以占据小于50%的面南的屋顶部段，以使得照射在面南的屋顶部段上的阳光的主要部分能够被引导至补充的阳光受体，所述补充的阳光受体可以包括屋顶下面的空间。在一个实例中，阳光光伏(PV)收集器占据小于25%并且有时小于15%的面南的屋顶部段，以支持增加照射在面南屋顶部段上的待引导至补充的阳光受体的光的量。
[0029]所述至少一个阳光引导装置的定向可以根据屋顶约束和太阳的轨道或路径来配置。所述配置可以特定于与光引导装置的标称法向相对的阳光入射角度以及特定于太阳朝向和气候的统计值(例如其中太阳朝向和日照满足一定几何及辐照水平标准的白天的统计上的年平均百分比)。
[0030]在一些实例中，光引导装置可以在大部分白天大体上背离太阳。在一些实例中，其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置的标称法向和太阳位置角度之间的角度大于60°的白天的百分比按年度计(即在一年中计算)高于50%，或者甚至高于60%，并且在一些附加实例中甚至高于70%。
[0031]在一些实例中，其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置的标称法向和太阳位置角度之间的角度大于45度的白天的百分比按年度计高于60%，或者甚至高于70%，并且有时甚至高于80 %。
[0032]在一些实例中，基本上静止的阳光光伏(PV)收集器和基本上静止的阳光引导装置间隔开并且可以形成诸如单独的农场建筑物的单独建筑物的屋顶。在一些实例中，所述农场建筑物以5至20米的距离间隔开。在一些实例中，成排的阳光引导装置可以包括阳光引导装置的两倍(两重)或多倍(多重)排布结构。
[0033]图2图解了其中系统200定位于北玮30°以北的一个实例。基本上静止的阳光光伏(PV)收集器可以倾斜15°成排地布置，并定向成大体上面向南向，以及将光面反射和/或折射的阳光引导装置相反地定向成以高于25°或者甚至高于35°并且有时甚至高于50°的倾斜角大体上面向北向，阳光引导装置的最尚点可以基本上尚于阳光光伏(PV)收集器中的最尚点，并且其中由所述点所限定的线和水平线之间的角度至少为30°并且有时至少为40°。应当注意到，大体上面向南向或者面向北向或者面向任意方向是指面向该方向的定向可以是在小于30°并且甚至小于10°的误差内面向该方向。
[0034]在一些实例中，在太阳日长的季节性变化可能小的赤道或者亚热带玮度，可能希望在整个白天影响进入房屋或者温室的阳光的量以及在延长的季节并且甚至全年中通过使过剩的光能瞄准附加的受体来使用所述过剩的光能。
[0035]图3是根据一个实例的东西方向配置的示意剖面图，其中屋顶大体上面向东向和西向，并且所述至少一个阳光光伏(PV)收集器和所述至少一个阳光引导装置中的任一个或者两者都大体上面向东向和西向。非限制性的是，所述配置适于在赤道或者亚热带玮度使用。在所示的实例中，阳光光伏(PV)收集器104、阳光引导装置108和孔口 118对称地布置，第一预定角度范围312包括其中阳光主要被至少一个阳光引导装置朝向至少一个阳光光伏(PV)收集器104引导的角度范围。所述配置无须是如图中可能隐含地对称的，并且例如，阳光光伏(PV)收集器可以稍微向东或者向西倾斜，以允许雨水从其前表面流下，以及角度108和角度范围312可以在向东和向西倾斜的阳光引导装置之间稍微不同。
[0036]根据一个实例，所述至少一个阳光光伏(PV)收集器和所述至少一个阳光引导装置是基本上静止的。根据一个实例，所述至少一个阳光光伏(PV)收集器和所述至少一个阳光引导装置可以为了维修而移动或者改变其倾斜状态以定期回应季节改变或者允许打开和关闭屋顶中的孔口，但是阳光光伏(PV)收集器和阳光引导装置两者大体上保持基本静止。
[0037]参考图4，其中公开了一种包括至少一个集热器的屋顶，并且提供了根据一个实例的适于在高玮度处安装的建筑物的示意图。所述安装可以包括一个或多个阳光引导装置108，所述阳光引导装置108可以定位在集热器404的顶上并且配置成主要在有过量阳光的季节中将入射的阳光408部分地朝向集热器404引导以及将入射的阳光的另一部分朝向阳光光伏(PV)收集器104引导。所示建筑物还包括屋顶部段420，所述屋顶部段420可以是传统屋顶、玻璃屋顶或者至少包括用于将光引导至附加的单独阳光受体的阳光引导装置的屋顶部段。
[0038]太阳能集热器典型地通过加热流体介质(空气、水、盐水或者油)将太阳辐射转换为热量，所述流体介质可以用于居住或工业用途;例如，加热水、空间加热或者工业过程加热，或者通过吸收制冷来冷却。
[0039]热能采集通常比光伏能采集更高效;然而，必须小心以有效地使用所产生的热量。高效的太阳能集热器已经在最近提出，以用于较寒冷的地理区域的加热应用;然而，其在较温暖或者阳光较充足的气候或者季节中的使用受到过量热量形成的限制，在一些情况下，其需要热量释放，以防止损坏收集器。可能期望的是，潜在地通过将一些阳光能量引导至阳光光伏(PV)收集器或者备选的阳光受体来减少过量热量的形成。进一步可能期望的是，提供一种太阳能引导系统，所述太阳能引导系统将支持影响为热能而传送的光的量，例如，当需要更多的太阳能时，例如在早晨、晚上以及较寒冷或较少阳光的季节，引导更多阳光能量用于热能采集。
[0040]再次参考图4，通过使用高效的集热器404，可以在甚至相对极端的条件下在面北的屋顶部段上实现充足热量的收集。射线408和412表示以在较温暖的季节照射在阳光引导装置上的直射阳光为代表的以相对高的太阳高度照射在阳光引导装置108上的阳光。射线412示出了在较温暖的季节一些阳光被朝向阳光光伏(PV)收集器104引导以增加阳光光伏(PV)收集器的阳光收集。因此，在不同季节被集热器收集的热量的量的变化减小了，并且集热器上的潜在过载也减小了。射线416示出了可能实际上来自东西线以北的方位的一些光，并且该光可能是漫射的天空辐射或者直射的日光。此处，射线416还示出了所述光与集热器的耦合。在不同实例中，所述至少一个阳光光伏(PV)收集器和至少一个阳光引导装置以及所述光耦合至其的至少一个 集热器覆盖不同比例的屋顶。
[0041]图5是根据一个实例的基本上静止的阳光引导装置结构的示意图。图5A提供了基本上静止的阳光引导装置的剖面的右视图(非等比例)，以及图5B提供了基本上静止的阳光引导装置的剖面的等轴(非等比例)侧视图。所述基本上静止的阳光引导装置包括带有图案化表面的基材。所述图案化表面可以是棱镜阵列，并且其中所述棱镜是基本上直线型的棱镜，即在沿直线布置的棱镜。所述棱镜可能是不完全的以及例如可能具有倒圆(圆化)边缘。进行明显圆化处理(其边缘以一定程度圆化)的棱镜可以称为倒圆棱镜。在不完全棱镜的情况下，棱镜线对应于穿过棱镜图案的剖面的顶点或者对应于所述剖面的极点(最高点和最低点)。棱镜线可以在名义上平行于阳光引导装置的边缘、框架或者轮廓，或者相对于其旋转(围绕标称法向的旋转也被称为“偏转”)，并且附加地可以相对于阳光引导装置的边缘(例如，按诸如余弦的周期函数)定期地改变所述棱镜线的位置。棱镜线位置的变化和旋转可以是复合变化。图案化表面可以包括一种以上类型或尺寸的棱镜图案，并且可以例如连续地、阶梯式地、定期地、伪随机地或者按照其组合地变化。棱镜图案的特征可以是沿着棱镜线或者在相继的棱镜线之间可控地变化。棱镜图案的表面、即顶表面或底表面可以是光滑的或者被控制，以形成亚光或漫射纹理。
[0042]带有图案化表面的基材可以由玻璃或者聚合物材料、例如丙烯酸(酯)/压克力或者聚碳酸酯制成，并且所述图案化的基材可以在其顶表面上以及基本上平坦的底表面上包括棱镜结构。基材的厚度可例如因加工限制而变化，并且可能因此在其底表面的平面度上包括一定波度。在一个实例中，基本上静止的阳光引导装置是具有与传统的阳光光伏(PV)收集器的长度和宽度相类似的长度和宽度的矩形。基本上静止的阳光引导装置可以是有框架的或者可以是无框架的。
[0043]在一些实例中，基本上静止的阳光引导装置的图案化基材可以包括被配置以反射和/或折射和/或在光谱上选择或过滤一定波长的入射阳光的元件。
[0044]参考图5A，T1表示棱镜的深度，T2表示基材的厚度，并且棱镜角度分别由希腊字母阿尔法和贝塔来表示。在特别的实例中，T1大于0.1_;在另一实例中，T1大于0.5_。在又一实例中，T1小于1.0mm。在一个实例中，T2近似等于2 XT1，虽然根据一些实例，T2可以是2 XT1<<T2<5XT1。在一个实例中，角度阿尔法(α)可以大于20°但小于40°，并且角度贝塔(β)可以大于30°但小于50°。在一优选实施例中，25° <阿尔法<35°，并且35° <贝塔<47°。在又一实例中，角度阿尔法可以大于27°但小于32°，并且角度贝塔可以大于40°并小于45°。其他阿尔法和贝塔棱镜角度可以取决于安装的玮度、屋顶的倾斜以及其他约束。在一些实例中，棱镜线可以稍微倾斜或者相对于基本上静止的阳光引导装置的标称长度和宽度变化(例如，正弦变化)。在一些实例中，边缘的倒圆半径可以在0.05mm和0.15mm之间。在一些实例中，边缘的倒圆半径可以在0.15mm和0.35mm之间。
[0045]基本上静止的阳光引导装置可以由涂层涂覆以修整其反射特性和/或促进自清理或除尘性能。在一些实例中，使用涂层或者向基材材料中添加添加剂来吸收或反射阳光光谱的某一部分。在特别的实例中，紫外线(UV)和/或对应于绿色的光波长被阻止穿透基材或者穿过基材。
[0046]基本上静止的阳光光伏(PV)收集器可以可选地包括支持一定附加功能的耦接元件。例如，容纳热传导流体的管道可以耦接至光伏(PV)收集器的背面以用于热交换。所述阳光光伏(PV)收集器支持在运行期间降低其由于由阳光引导装置引导至其的附加光和建筑物一体结构下面的体积的加热而升高的温度，因为内在地，光的第一主要部分被转换成电能，以及外在地，转换成热量的第二部分通过热交换器或者通过将所述热量通过收集器的表面传导至周围环境中来疏散。所述建筑物增强了阳光的利用。热交换可以包括通过接地回路或者通过空气或雾化空气进行的光伏(PV)冷却。在一个实施例中，接地回路用于将所疏散的热量储存在地下(热量蓄存器)，其起到缓冲器和储存器的作用。在一个实施例中，所述光伏(PV)所连接的热交换器配置成控制建筑物中的温度，所述建筑物可以是住宅或者工业房屋或者温室。
[0047]在一个实例中，在夜间，热量可以通过所述管道从蓄存器栗送至阳光光伏(PV)收集器，从而对其进行加热并且使得所积聚的热量能够通过辐射和对流从系统的基本上静止的阳光光伏(PV)收集器的表面疏散。
【主权项】
1.一种屋顶，所述屋顶用于建筑物，所述屋顶包括: 至少一个基本上静止的阳光PV收集器和至少一个基本上静止的阳光引导装置；以及 其中所述至少一个基本上静止的PV收集器和所述至少一个基本上静止的阳光引导装置以小于160°并且大于110°的标称角度相互面对；以及 其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置将以不同角度照射在其上的光的至少一部分根据第一角度相关引导效率朝向所述至少一个基本上静止的PV收集器引导，并且将所述光的一部分根据第二角度相关引导效率朝向所述屋顶下面的空间引导。2.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，所述建筑物是温室，并且所述屋顶是温室的屋顶。3.根据权利要求1和2中的任一项所述的屋顶，其特征在于，所述至少一个基本上静止的光引导装置配置成主要在具有充裕阳光的季节中将阳光朝向所述至少一个基本上静止的PV收集器引导。4.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，所述屋顶还包括至少一个集热器，所述至少一个集热器定位在所述基本上静止的阳光引导装置下面的空间中并耦接至所述基本上静止的阳光引导装置。5.根据权利要求4所述的屋顶，其特征在于，在具有充裕阳光的季节中，所述基本上静止的阳光引导装置配置成将阳光朝向所述集热器引导并且将阳光朝向至少一个基本上静止的阳光PV收集器引导。6.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，至少一个阳光PV收集器和至少一个基本上静止的阳光引导装置成排地布置。7.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，至少一个基本上静止的阳光引导装置包括至少一个板，所述至少一个板由基本上透明的材料制成并且具有至少一个图案化的表面。8.根据权利要求7所述的屋顶，其特征在于，至少一个基本上静止的阳光引导装置配置成从所述基本上静止的阳光引导装置的顶表面和底表面接收并引导阳光。9.根据权利要求7所述的屋顶，其特征在于，所述图案化的表面包括棱镜阵列或者倒圆棱镜阵列。10.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，所述至少一个基本上静止的阳光引导装置部分地过滤照射在其上的光。11.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置的标称法向和太阳位置角度之间的角度大于60°的白天的百分比按年度计高于.50%。12.根据权利要求1所述的屋顶，其特征在于，其中所述至少一个基本上静止的阳光引导装置的标称法向和太阳位置角度之间的角度大于45度的白天的百分比按年度计高于.60%。13.一种增强阳光利用的方法，所述方法包括: 提供一种屋顶，所述屋顶用于建筑物，所述屋顶包括: 以大于110°的标称角度相互面对的至少一个基本上静止的阳光PV收集器和至少一个基本上静止的阳光引导装置； 使用至少一个基本上静止的阳光引导装置将照射在其上的光的至少一部分根据第一角度相关引导效率朝向所述至少一个基本上静止的PV收集器引导，并且将所述光的一部分根据第二角度引导效率朝向所述屋顶下面的空间引导。14.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述建筑物是温室，并且所述屋顶是温室的屋顶。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括提供至少一个集热器，所述至少一个集热器定位在所述基本上静止的阳光引导装置下面并耦接至所述基本上静止的阳光引导装置。
【专利摘要】一种建筑物的屋顶设计包括一个或多个基本上静止的阳光PV收集器和一个或多个基本上静止的阳光引导装置。所述基本上静止的PV收集器和基本上静止的阳光引导装置以小于160°且大于110°的标称角度相互面对。所述基本上静止的阳光引导装置配置成将照射在其上的光的全部或一部分朝向所述基本上静止的阳光PV收集器引导。
【IPC分类】E04D13/18
【公开号】CN105492707
【申请号】CN201480033430
【发明人】Y·萨洛莫内
【申请人】阳光强化公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年5月27日
【公告号】EP3011117A1, US20160081282, WO2014203234A1
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