專利名稱：具有外部太陽能集熱器的太陽能煙囪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從太陽能產(chǎn)生電力或其它有用功。
背景技術：
在太陽能煙囪中，來自太陽的能量加熱在細長的、封閉的垂直結構中 的空氣，從而在所述結構中產(chǎn)生上升氣流。然后流動的空氣可以用于驅動 渦輪機產(chǎn)生電力，或者用于執(zhí)行其它的有用功。太陽能煙囪具有優(yōu)點，艮P， 不依靠風的出現(xiàn)，而僅僅要求日光作為能源。
在美國專利No. 3979597、 No. 4275309、 No. 4331042、 No. 4433544、 No. 5381048、 No. 6016015、 No. 6089021、 No. 6772593和No. 7026723給出的 作為在先技術的太陽能煙囪的示例，上述專利的內(nèi)容通過引用在此并入。
本發(fā)明提出了對于所述在先技術的太陽能煙囪的改善。本發(fā)明的太陽 能煙閨將入射的太陽輻射聚集成高強度光束，所述高強度光束可以被引導 或聚焦到集熱器(collector)上。在一個實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)即使
在夜晚也可以用于產(chǎn)生能量。

發(fā)明內(nèi)容
在第一實施例中，本發(fā)明的太陽能煙囪包括位于煙囪內(nèi)的太陽能集熱 器。煙囪外面的太陽輻射通過反射器或其等同物聚集，并通過煙囪壁上的 采光口。所述采光口可以包括透鏡，或可以省略所述透鏡。聚集的太陽輻 射照射在集熱器上，所述集熱器將吸收的能量分布到同樣位于煙囡內(nèi)的熱
交換器上。由于所述熱交換器與周圍環(huán)境之間的溫差，通過對流加熱所述 煙囪內(nèi)的空氣。加熱空氣在所述煙囪內(nèi)產(chǎn)生上升氣流。所述上升氣流包括 可以用于執(zhí)行有用功的移動氣流。
所述熱交換器可以是固定的結構，或可以包括多個葉片，所述多個葉 片在電動機的功率作用下相對于所述煙囪旋轉或通過在所述煙囪內(nèi)的上升氣流的影響下的自由旋轉而相對于所述煙囪旋轉。
在另一個實施例中，所述太陽能集熱器位于所述煙囪的外部，同時所
述熱交換器位于所述煙囪的內(nèi)部。使用固體熱導體或通過換熱流體將由所 述集熱器吸收的熱量傳送到所述熱交換器上。
在又一個實施例中，所述太陽能煙囪包括具有兩個或更多隔間的容 器，所述系統(tǒng)能夠在白天和夜晚使用。在白天，從容器中泵送所述換熱流 體進入太陽能集熱器，在所述太陽能集熱器中所述流體從太陽輻射吸收熱 量。然后被加熱的流體輸送到位于煙囪內(nèi)部的熱交換器中。已經(jīng)放出其一 些熱量給所述熱交換器而仍然相對較熱的流體返回到容器中，并且存儲在 一個與所述流體最初離開的隔間不同的隔間內(nèi)。在夜晚，換熱流體被直接 從容器輸送到煙囪內(nèi)的熱交換器中。由此，即使在夜晚也能產(chǎn)生在所述煙 囪內(nèi)的上升氣流。所述容器的隔間由可以一個或多個可移動的隔板限定， 所述可移動的隔板在隔間之間提供機械分離和熱分離。
在再一個實施例中，所述太陽能煙囪可以包括位于所述煙囪內(nèi)的內(nèi)部 太陽能集熱器和位于所述煙囪外并且被連接用于將熱量傳送到所述煙囪 內(nèi)的熱交換器的外部太陽能集熱器。所述內(nèi)部太陽能集熱器和所述外部太
陽能集熱器相互配合地(in tandem)操作。
在又一個實施例中，所述太陽能煙囪包括多個外部太陽能集熱器，所 述太陽能集熱器將熱量提供給在具有多個隔間的容器中的流體，所述系統(tǒng) 在白天和夜晚都可以使用。
因此本發(fā)明的主要目的是提供太陽能煙囪，其中太陽能加熱所述煙囪 內(nèi)的空氣從而產(chǎn)生上升氣流，可以利用所述上升氣流執(zhí)行有用功。
本發(fā)明的另一目的是提供一種太陽能煙囪，其中所述太陽能集熱器和 熱交換器位于所述煙囪內(nèi)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種太陽能煙囪，其中在所述煙囪外的太陽 能集熱器將熱量提供給位于所述煙囪內(nèi)的熱交換器。
本發(fā)明的另一目的是提供能夠在白天和夜晚操作的太陽能煙囪。
本發(fā)明的另一目的是提供具有外部太陽能集熱器和內(nèi)部太陽能集熱 器的太陽能煙囪。
本發(fā)明的另一目的是提供具有多個外部太陽能集熱器的太陽能煙囪，
5所述多個外部太陽能集熱器并聯(lián)連接而供給容器，其中所述太陽能煙囪在 白天和夜晚都可以使用。
本發(fā)明的另一目的是提高太陽能煙囪的效率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種利用太陽能做有用功的改進的裝置。 通過閱讀以下簡單的


、本發(fā)明的具體描述、和附屬權利要求， 本領域內(nèi)的普通技術人員將會認識到本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點。

圖l提供了根據(jù)本發(fā)明制造的、組合的太陽能集熱器和熱交換器以及
用于聚集太陽能的裝置的剖開透視圖2提供了圖1中的組合的太陽能集熱器和熱交換器的另一個透視圖； 圖3提供了圖1中的組合的太陽能集熱器和熱交換器的又一個透視圖； 圖4A提供了從頂部看的圖1一3中的組合的太陽能集熱器和熱交換器
的橫截面圖4B提供了從側面看的圖4A中的裝置的橫截面圖5提供了根據(jù)本發(fā)明制造的、組合的太陽能集熱器和熱交換器的剖 開透視圖，其中太陽能通過不具有的透鏡的采光口 (aperture)進入所述 裝置；
圖6A提供了從頂部看的圖5中所示的裝置的橫截面圖； 圖6B提供了從側面看的圖5中所示的裝置的橫截面圖； 圖7提供了本發(fā)明的再一個實施例的剖開透視圖，其中吸收涂層 (absorptive coating)和目標基板相對于太陽能集熱器和熱交換器的組 合體旋轉；
圖8A提供了從頂部看的圖7中所示的實施例的橫截面圖； 圖8B提供了從側面看的圖7中所示的實施例的橫截面圖； 圖9提供了本發(fā)明的另一個實施例的剖開透視圖，其中所述太陽能集 熱器在煙囪外面；
圖10A提供了從頂部看的圖9中的實施例的橫截面圖； 圖10B提供了從側面看的圖9中的實施例的橫截面圖； 圖ll提供了本發(fā)明的另一個實施例的剖開透視圖，其中太陽能集熱器
6在煙囪外面并且其中通過換熱流體進行熱交換；
圖12提供了圖11中的實施例的橫截面圖13A提供了從側面看的圖11中實施例的太陽能集熱器部分的橫截面
圖13B提供了從頂部看的圖11中實施例的太陽能集熱器部分的橫截面
圖14提供了本發(fā)明的又一個實施例的示意圖，所述實施例包括用于白
天/夜晚操作的、用于存儲被加熱的流體的容器；
圖15A、 15B和15C提供了圖示圖14中系統(tǒng)在白天和夜晚的操作示意圖，
并且顯示了從一種模式到另一種模式的轉換；.
圖16提供了用于圖14的實施例中的容器的細節(jié)的部分橫截面的局部
示意圖17提供了本發(fā)明的再一個實施例的示意圖，其中內(nèi)部和外部太陽能 集熱器相互配合地操作或獨立地操作；和
圖18提供了本發(fā)明的另一個實施例的示意圖，其中使用多個并聯(lián)的太 陽能集熱器供給容器。
具體實施例方式
圖1-3和4A-4B圖示了本發(fā)明的一個實施例，其中太陽能集熱器和熱交 換器作為位于大體上圓柱形的煙囪內(nèi)的單個單元設置。所述煙囪包括太陽 能集熱器和熱交換器的外殼。位于煙囪外部的太陽反射器l將陽光聚集(或 會聚)成高強度光束，所述高強度光束通過透鏡3。由透鏡支架4支撐的透 鏡用作允許太陽能進入煙囪的裝置。所述透鏡再次聚焦通過位于煙囪內(nèi)的 采光口 5的所述高強度光束。所述采光口可以由與煙囪相同的材料制成， 或采光口由專門的耐熱材料制成。
已聚焦的太陽輻射照射在(impinge on)布置在目標基板9上的吸收 涂層7上。所述吸收涂層包括容易吸收太陽能的材料。所述目標基板與主 散熱片ll熱接觸，并且與副散熱片13間接熱接觸。所述散熱片為加熱通過 煙囪的對流空氣提供熱交換表面。由于溫差，能量傳遞在太陽能集熱器的 熱表面與周圍空氣之間實現(xiàn)。位于內(nèi)殼體15的內(nèi)表面上的另一個吸收涂層23吸收分散入射的太陽 輻^寸。從而熱吸收加熱所述內(nèi)殼體，并且由此也加熱副散熱片13。煙囪的 外殼體19的反射內(nèi)表面17將內(nèi)殼體發(fā)射的輻射反射回到內(nèi)殼體和副散熱 片13上。隔熱層(絕緣層)21防止了由于傳導引起的熱損失。
所述裝置也可以設置有沿煙囪的采光口的周邊布置的瑢絲25，如果發(fā) 生高強度光束的誤聚焦所述熔絲25將會引起反射器斷路，由此為煙囪提供 包括緊急斷路機構的安全裝置。
聚集在煙囪內(nèi)的太陽能加熱煙囪內(nèi)的空氣，產(chǎn)生上升氣流，然后所述 上升氣流可以用于驅動渦輪機產(chǎn)生電力或執(zhí)行其它有用功。
圖5、 6A和6B圖示了本發(fā)明的另一個實施例。除了沒有使用透鏡聚集 太陽光束之外，此實施例類似于1至4中的實施例。代替地，太陽輻射僅被 引導通過形成在煙囪壁內(nèi)的采光口31。所述采光口可以安裝有包括透明或 半透明材料的窗33。由此所述窗允許太陽能進入煙囪，同時通過防止空氣 進入有效地密封外殼。內(nèi)殼體35也具有采光口37。除了與前面實施例中的 目標基板39的位置相比，由于入射光束沒有通過透鏡聚焦從而移動了目標 基板39之外，其它部件類似于圖1至4中實施例中的部件。
具有透鏡的實施例和不具有透鏡的實施例都是有用的，但是包括透鏡 的實施例被認為是更優(yōu)選的。透鏡引起入射光剛一進入煙囪就發(fā)散。然后 發(fā)散光落在目標基板的較大面積上。該面積越大，基板可以吸收的能量就 越多，導致更全面地加熱在煙囪內(nèi)的空氣，并且由此導致產(chǎn)生更多更強大 的上升氣流。透鏡也固有地(inherently)防止空氣進入到煙囪中，從而 透鏡由此具有聚集光線和將空氣排斥在外的作用。僅有的缺點是透鏡比簡 單的窗更貴。在這些實施例中，透鏡和窗都包括用于允許太陽輻射進入由 煙囪限定的外殼內(nèi)的裝置。
可以使用用于將太陽能引入到煙囪內(nèi)的其它裝置代替附圖中所示的 裝置。例如，通過一系列反射鏡、 一系列透鏡、或光線管(light tube)、 或上述的一些組合可以將日光引入到煙囪內(nèi)。
在圖7、 8A和8B中顯示了本發(fā)明的另一個實施例。在此實施例中，目 標基板和其吸收涂層相對于固定的煙囪旋轉。葉片43限定目標基板，所述 目標基板具有吸收涂層(沒有明確示出)。所述葉片安裝用于在軸41上旋轉。其它部件與圖1至4中的實施例相似。此實施例也可以應用于圖5至6的 布置中。
在圖7至8的實施例中，自動實現(xiàn)目標基板的旋轉，g口，在煙囪內(nèi)的上
升氣流的影響下通過允許結構自由旋轉自動實現(xiàn)目標基板的旋轉。指示旋
轉方向的箭頭45也用于表示用于引起此旋轉的電動機。葉片旋轉提供了煙 囪內(nèi)的更大紊流，這導致到對流空氣的更高的熱通量。所述太陽能集熱器 也可以設置有旋轉部件和固定部件的組合。
圖9、 10A和10B顯示了本發(fā)明的又一個實施例，其中太陽能集熱器在 所述煙囪外面。太陽能反射器61弓I導高強度日光束通過由形成在容器67內(nèi) 的窗框65支撐的玻璃63。所述容器是密閉的外殼，并且可以是金屬或非金 屬。容器被表示為圓柱形，但是也可以具有其它的形狀。進入容器的太陽 束然后通過透鏡69。聚焦的太陽輻射照射到目標基板73的吸收涂層71上。 所述目標基板通過固體導熱體75將熱量傳導到位于煙囪79內(nèi)的熱交換器 77。熱交換器77被反射殼體78環(huán)繞，所述反射殼體78反射由熱交換器發(fā)射 的輻射。反射殼體78安裝有散熱片74以便提高熱傳遞。煙囪79可以是隔熱 的。
容器67包括內(nèi)殼體81，所述內(nèi)殼體81優(yōu)選地具有用于吸收分散入射的
太陽輻射的吸收外涂層。所述內(nèi)殼體也可以具有反射內(nèi)表面，所述反射內(nèi) 表面將分散入射的輻射反射回到目標基板73的吸收涂層71上。容器的外殼 體也可以包括反射內(nèi)表面，用于將發(fā)射的輻射反射回到內(nèi)殼體上。容器優(yōu) 選地抽真空并且完全隔熱以便降低或消除對流熱和傳導熱損失。
由此，引入到所述集熱器上的太陽能在集熱器內(nèi)轉換成熱能，被傳導 到煙囪，然后用于加熱煙囪內(nèi)的空氣，從而形成用于執(zhí)行有用功的需要的 上升氣流。
圖11至13圖示了本發(fā)明的再一個實施例，其中所述太陽能集熱器也在 煙囪的外面，并且其中熱量從太陽能集熱器通過換熱流體傳導。在此實施 例中，反射器91引導太陽輻射的高強度光束通過容器95的窗93。優(yōu)選地所 述容器被密封并被抽空。所述高強度光束通過在中間殼體99內(nèi)的采光口 97。然后通過透鏡101再次將高強度光束聚焦到目標基板105上的吸收涂層 103。由此目標基板被加熱。
9分散入射的太陽輻射被內(nèi)殼體109的吸收涂層107吸收，由此加熱內(nèi)殼體。發(fā)射的輻射被布置在中間殼體99的內(nèi)表面上的吸收涂層111吸收。外 殼體113具有反射內(nèi)表面118，所述反射內(nèi)表面118將中間殼體99發(fā)射的輻 射反射回到中間殼體上。換熱流體線圈115、 117和119分別連接到中間殼 體99、內(nèi)殼體109、和目標基板105上。換熱流體進入容器內(nèi)，首先從中間 殼體99傳送熱能，然后從內(nèi)殼體109傳送熱能，最后從目標基板105傳送熱 能。所述換熱流體線圈與在煙囪內(nèi)的太陽能集熱器與熱交換器之間輸送流 體的相同的流體導管流體連接。當所述換熱流體攜帶熱量時，就會變得逐 漸更熱，并且在將熱能傳導到煙囪121內(nèi)的熱交換器周圍的空氣之前以其 最高溫度離開集熱器。通過泵(沒有示出)或通過例如熱虹吸管(thermosiphon)的被動裝 置可以循環(huán)換熱流體，在熱虹吸管中，在沒有泵的情況下，由于自然對流 流體在垂直的閉環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)。與先前的實施例中一樣，集熱器可以是金屬或非金屬。所述集熱器優(yōu) 選地被抽真空并完全隔熱以便降低或消除對流熱和傳導熱損失。圖14圖示了適于在白天操作和夜晚操作使用的本發(fā)明的實施例。圖14 圖示了總的操作。圖15A至15C中圖示了細節(jié)。簡言之，在白天，由泵P1將 換熱流體從容器201泵送通過閥V1進入外部太陽能集熱器203中。換熱流體 在所述太陽能集熱器中吸收熱量，然后流出集熱器進入位于煙囪205內(nèi)的 熱交換器中。在煙囪中換熱流體將熱量傳遞給環(huán)繞加熱器的空氣，然后流 回容器。在夜晚，閥V1被關閉而閥V2被打開，這使得存儲的加熱的流體從 容器直接流入煙囪中，在所述煙囪中以相同的方式流體的熱量被傳遞到周 圍的空氣中。然后流體返回到容器中。由此，閥、導管和泵一起組成用于在容器、太陽能集熱器、和煙囪內(nèi)的熱交換器之間引導換熱流體的裝置。圖15A至15C更具體地圖示了圖14中的布置的操作。首先考慮在白天的 操作，這在圖15A中示出。在此情況下，閥V1打開，閥V2關閉，并且閥V3， 即容器的出口閥打開。通過吸收集熱器301中的太陽輻射加熱換熱流體。被加熱的換熱流體 在煙囪303內(nèi)釋放吸收的能量，如上所述，假定所述煙囪303包括熱交換器。在煙囪內(nèi)釋放的能量是被加熱的流體和ATD (日間空氣溫度)之間的溫差的函數(shù)。在換熱流體通過煙囪后具有溫度LTD (由流體與日間空氣進行熱 交換之后的流體溫度限定溫度LTD)。所述溫度LTD仍然足夠高以便傳遞殘 余能量給更冷的夜間空氣，所述夜間空氣的溫度被標明為ATN。換言之， 已經(jīng)用于加熱日間空氣的流體可以加熱夜間空氣，這使得煙囪在夜晚也能 夠產(chǎn)生能量。至關緊要的是，防止能夠進行此操作的不同溫度的流體混合。隔板305 作為物理障礙和熱障。圖15A代表白天開始時的容器的狀況。所述容器的上部保持具有溫度 LTN的換熱流體，溫度LTN表示換熱流體與夜間空氣進行熱交換之后的流體 的溫度。所述流體通過閥V3和V1離開容器，并且被輸送到集熱器301，在 所述集熱器301處流體被加熱。流體然后流到煙囪303內(nèi)，在所述煙囪303 處釋放其吸收的部分能量。熱流體加熱煙囪內(nèi)的具有溫度ATD的空氣，在 煙囪內(nèi)產(chǎn)生上升氣流，所述上升氣流對于執(zhí)行有用功十分有效。所述系統(tǒng)是封閉系統(tǒng)，從而流體(溫度為LTN)離開容器的上部，同 時具有溫度LTD的等量的換熱流體充滿容器的底部。如此一整天流體積聚 在容器的底部。隔板305自動調(diào)整其本身，即因為上部內(nèi)的流體的體積減 少而被上拉，因為下部內(nèi)的流體的體積增加而被向上推動。當隔板向上移 動時膨脹風箱(膨脹伸縮式波紋管)307提供了卸壓作用。在白天隨著時間過去，隔板305在容器內(nèi)向上移動。當白天結束時， 如圖15B中所示，所述隔板將位于容器的頂部或位于容器的頂部附近。此 時，容器大量充滿了已經(jīng)釋放其熱量給日間空氣并且具有溫度LCD的流體?，F(xiàn)在它轉換到夜間操作。隔板305必須向下移動以便防止已經(jīng)將熱量釋放給夜間空氣并且具有 溫度LTN的迸入的換熱流體與已經(jīng)將熱量釋放給日間空氣(溫度為LTD)的 較熱流體混合。通過打開閥VR完成轉換，所述閥V則各時地使得隔板無效。 然后，通過調(diào)整其密度使其更重或者通過機械裝置將所述隔板降低至容器 的底部。在降低隔板之后，再關閉閥VR，這恢復不同溫度的流體間的物理 障礙和熱障。然后關閉閥V1，打開閥V2，從而流體從容器可以繞過太陽能 集熱器301直接流到煙囪303內(nèi)。當然，所述太陽能集熱器在夜晚是不必要打開閥VR使得容器內(nèi)的流體變成具有溫度LTD和具有接近溫度LTD的 流體。此流體將流入煙囪303內(nèi)，并且可以釋放其剩余能量給更冷的具有 溫度ATN的夜間空氣以便產(chǎn)生能量。到拂曉時，容器底部內(nèi)的流體是具有 溫度LTN的流體，g卩，容器底部內(nèi)的流體是已經(jīng)釋放熱量給夜間空氣的流 體。那就是為什么在圖15A和15B中容器的上部和下部分別被標明為LTN和 LTD，而在圖15C中被分別標明為LTD和LTN。拂曉時，具有溫度LTN的流體將會替代在容器底部內(nèi)的溫度為LTD的流 體。然后打開閥VR以再次降低隔板。然后打開閥V1，關閉閥V2，從而重新 開始白天過程。容器可以設置有多個隔板和/或多個進口和出口閥。使用多個隔板可 以增加不同溫度的流體之間的區(qū)別，導致形成在煙囪內(nèi)的上升氣流產(chǎn)生的 更大效率和更恒定的能量輸出。由此，本發(fā)明使用具有兩個或更多隔間的 容器，由隔板限定所述隔間。由此，圖15A至15C顯示了不同溫度的流體如何保持分離以便防止混 合。此過程需要避免混合。僅僅通過打幵閥VR完成系統(tǒng)操作的切換。當閥 VR關閉時此過程重新開始。圖16提供了圖14和15A至15C中描述的容器的更多細節(jié)。此附示了 其中存在多個隔板和多個出口閥的情況。在圖16中顯示了隔板321、 323、 和325。布置在這些隔板層之間的是閥V3A、 V3B、和V3C，所述閥V3A、 V3B、 和V3C相當于圖15A至15C中顯示的出口閥V3。圖16也用詳細視圖顯示了隔 板相對于容器的壁的運動。如在附圖中所示，隔板可以安裝到在軌道導向 器333內(nèi)移動的滾輪331上。容器可以是金屬的或非金屬的，并且可以水平布置或垂直布置。盡管 優(yōu)選地容器提供絕緣，但其也可以是非絕緣的。容器可以位于地面上或地 面下。膨脹風箱適應(accommodate:或吸收)存儲在其中的換熱流體的 熱膨脹。容器完全被封閉，從而形成具有太陽能集熱器的閉環(huán)系統(tǒng)。所述一個或多個隔板是絕熱的。所述隔板與容器的壁配合的位置形成 密封，這在隔板的任一側上形成對流體的物理障礙和熱障。由此隔板可以 根據(jù)容納在由隔板限制的空間內(nèi)的流體的體積變化移動。由機械密封或彈性體提供容器壁與隔板之間的密封。隔板優(yōu)選地配備 有可以將隔板移動到需要的位置上的機械機構、電動機構或物理機構。圖17顯示了本發(fā)明的另一個實施例，其中所述系統(tǒng)包括內(nèi)部集熱器和外部集熱器。如圖中所示的，煙囪401包括內(nèi)部太陽能集熱器403和外部太 陽能集熱器405。由此，附圖顯示了完全位于煙囪內(nèi)的組合的太陽能集熱 器和熱交換器，以及與所述組合的太陽能集熱器和熱交換器間隔分開的、 與外部太陽能集熱器連接使用的熱交換器。這些太陽能集熱器可以與先前 實施例中所述的太陽能集熱器的構造一樣。關于外部太陽能集熱器，圖17顯示了熱量通過換熱流體被傳遞，但是 應該理解的是，此實施例可以包括使用如先前描述的固體傳熱裝置。由此太陽能集熱器相互配合地工作，兩者都在煙囪內(nèi)產(chǎn)生熱量，并且 由此產(chǎn)生可以執(zhí)行有用功的上升氣流。使用先前實施例的一些特征和全部 特征相互配合地工作，從而增加太陽能煙囪的輸出。也可以以與先前實施 例相同的方式將容器增加到圖17中的布置，從而在白天和夜晚都可以產(chǎn)生 能量。圖18顯示了本發(fā)明的又一個實施例。在此實施例中，存在并聯(lián)連接的 用于供給(feed)容器的多個太陽能集熱器。以與先前所述的相同方式構 造容器。圖18顯示了由一個或多個太陽能集熱器供給容器。為了簡化圖示， 沒有示出在煙囪內(nèi)的容器與熱交換器之間的連接，但是應該理解的是，圖 18包括圖14至16中所示的實施例的變型。使用多個太陽能集熱器增加了系 統(tǒng)的可靠性和靈活性。不需要中斷系統(tǒng)操作，可以通過一次增加一個太陽 能集熱器擴大系統(tǒng)。同樣，使用并聯(lián)連接的多個太陽能集熱器不需要停止 整個系統(tǒng)的操作就可以實現(xiàn)拆除一個集熱器進行維修。太陽能煙囪的結構設計成使得熱損失最小化。太陽能煙囪可以由符合 最大經(jīng)濟性、高強度、低熱損失和高效的氣流的需要的磚、混凝土、玻璃 纖維、鋼或其它材料、或以上材料的組合制成。煙囪可以由玻璃纖維形成 的管構造而成，煙囪可以是單壁的或多壁的，并且煙囪可以利用或不利用 例如蜂窩狀物的加強材制造，以及利用或不利用絕緣制造。所述管子可以 排列成排或不排列成排，并且可以是符合操作需要的溫度的相同材料或不 同材料。13應該理解的是，關于所述的特定實施例的特征也通常適用于其它的實 施例。例如，在太陽能集熱器位于煙囪內(nèi)的情況下，以及在太陽能集熱器 位于煙囪外的情況下，也可以設置熱交換器的可旋轉葉片。兩個實施例的 太陽能集熱器可以設置有用于允許太陽輻射進入的透鏡、窗戶或采光口。 在太陽能集熱器位于煙囪內(nèi)部的情況下，透鏡或窗戶或采光口可以位于煙 囪壁內(nèi)。在太陽能集熱器在煙囪外部的情況下，透鏡或窗戶或采光口位于 用于此集熱器的罩內(nèi)。同樣地，在其中沒有容器時使用外部太陽能集熱器的情況下，在煙囪 內(nèi)部太陽能集熱器與熱交換器之間的傳熱裝置可以是固體傳熱導體或換 熱流體。對于具有容器的實施例，傳熱介質(zhì)必須是流體。在圖17的實施例中，通過如圖9中所示的固體傳熱導體外部太陽能集熱器可以將熱量傳遞到煙囪的內(nèi)部，所述固體傳熱導體替代了圖17中所建議的換熱流體。盡管圖17中沒有顯示容器，但是以與圖14至16中披露的相同的方式， 容器可以與在所述實施例中使用的任何或所有外部太陽能集熱器一起使 用。由此，在特定實施例中出現(xiàn)的特定特征不被理解為將此特征的使用限 制到所述實施例。相反地，當合理并且適當時，所披露的特征可以很多不 同的方式組合。本領域的普通技術人員將認識到本發(fā)明的其它變型。這些變型被認為 在權利要求的精神和保護范圍內(nèi)。
權利要求
1、一種太陽能煙囪，包括a)外殼；b)位于所述外殼內(nèi)的熱交換器；c)位于所述外殼外部的太陽能收集裝置；和d)用于將熱量從太陽能收集裝置傳遞到熱交換器的裝置。
2、 根據(jù)權利要求1中所述的太陽能煙囪，其中所述用于將熱量從太 陽能收集裝置傳遞到熱交換器的裝置包括將太陽能收集裝置連接到熱交 換器的固體材料。
3、 根據(jù)權利要求1中所述的太陽能煙囪，其中所述用于將熱量從太 陽能收集裝置傳遞到熱交換器的裝置包括用于將換熱流體從太陽能收集 裝置輸送到所述熱交換器的導管。
4、 根據(jù)權利要求1中所述的太陽能煙囪，其中所述外殼包括大體上 圓柱形的結構。
5、 根據(jù)權利要求1中所述的太陽能煙囪，其中所述太陽能收集裝置 包括位于所述外殼之外的罩，所述罩具有用于允許太陽輻射進入所述罩內(nèi) 的裝置。
6、 根據(jù)權利要求5中所述的太陽能煙囪，其中從由透鏡、窗戶、和 采光口組成的組中選擇所述用于允許太陽輻射進入所述罩內(nèi)的裝置。
7、 根據(jù)權利要求5中所述的太陽能煙囪，其中所述太陽能收集裝置 包括與所述用于將熱量從太陽能收集裝置傳遞到熱交換器的裝置進行熱 接觸的目標基板。
8、 根據(jù)權利要求7中所述的太陽能煙囪，其中所述目標基板位于安 裝在所述罩內(nèi)的內(nèi)殼體內(nèi)。
9、 根據(jù)權利要求1中所述的太陽能煙囪，其中所述熱交換器包括被 安裝用于相對于所述外殼旋轉的多個葉片。
10、 根據(jù)權利要求l中所述的太陽能煙囪，其中所述太陽能收集裝置 包括罩和布置在所述罩內(nèi)的內(nèi)殼體，所述收集裝置包括位于所述內(nèi)殼體內(nèi) 的目標基板。
11、根據(jù)權利要求10中所述的太陽能煙囪，其中存在環(huán)繞所述內(nèi)殼 體并且位于所述罩內(nèi)的中間殼體。
12、 根據(jù)權利要求11中所述的太陽能煙囪，其中所述內(nèi)殼體具有吸 熱內(nèi)表面，其中所述中間殼體具有吸熱內(nèi)表面，并且其中所述罩具有反射 內(nèi)表面。
13、 一種太陽能煙囪，包括a) 大體上圓柱形的外殼；b) 位于所述外殼內(nèi)的罩，所述罩包括用于吸收進入到所述罩內(nèi)的太陽輻射的目標基板；c) 位于所述外殼內(nèi)的熱交換器；和d) 用于將熱量從目標基板傳送到所述熱交換器的傳熱裝置。
14、 根據(jù)權利要求13中所述的太陽能煙囪，其中所述罩包括用于允許太陽輻射進入所述罩內(nèi)的裝置。
15、 根據(jù)權利要求14中所述的太陽能煙閨，其中從由透鏡、窗戶、 和采光口組成的組中選擇所述用于允許太陽輻射迸入所述罩內(nèi)的裝置。
16、 根據(jù)權利要求13中所述的太陽能煙囪，其中所述熱交換器包括 被安裝用于相對于所述外殼旋轉的多個葉片。
17、 根據(jù)權利要求13中所述的太陽能煙囪，其中所述傳熱裝置包括 將目標基板連接到所述熱交換器的固體材料。
18、 根據(jù)權利要求13中所述的太陽能煙囪，其中所述傳熱裝置包括 用于將換熱流體從所述目標基板輸送到所述熱交換器的導管。
19、 一種太陽能煙囪，包括a) 限定將被加熱的流體的流動路徑的外殼；b) 位于所述外殼外用于收集太陽能的太陽能收集裝置；c) 用于將熱量從所述太陽能收集裝置傳遞給安裝在所述外殼內(nèi)的熱交換器的裝置，其中所述熱交換器定位成用于在所述外殼的內(nèi)部區(qū)域范圍 內(nèi)分布熱量以便加熱通過所述外殼的流體。
20、 根據(jù)權利要求19中所述的太陽能煙囪，其中從由固體傳熱導體 和用于輸送換熱流體的導管組成的組中選擇所述用于將熱量從所述太陽 能收集裝置傳遞給安裝在所述外殼內(nèi)的熱交換器的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括太陽能集熱器的太陽能煙囪，所述太陽能集熱器加熱煙囪內(nèi)的空氣產(chǎn)生上升氣流，且可以利用所述上升氣流執(zhí)行有用功。所述太陽能集熱器可以位于煙囪內(nèi)部或位于煙囪外部。所述裝置可以包括用于存儲換熱流體的容器，由此可以在白天和夜晚使用此裝置。所述太陽能煙囪可以配備有并聯(lián)連接到容器的內(nèi)部太陽能集熱器和外部太陽能集熱器。本發(fā)明的太陽能煙囪提供了將太陽能轉換成電能的便利的并且實用的方法。
文檔編號F23J13/00GK101556049SQ200810092150
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月8日 優(yōu)先權日2008年4月8日
發(fā)明者皮塔雅·楊皮契特 申請人:皮塔雅·楊皮契特