專利名稱：發(fā)電設(shè)備的制作方法
發(fā)電設(shè)備
背景技術(shù)：
本設(shè)備包括光吸收裝置，所述光吸收裝置包括外部的至少部分透明的材料層；空間，氣態(tài)介質(zhì)適于穿過所述空間進行循環(huán)并由通過外部的材料層的光輻射進行加熱；輻 射吸收材料層，被定位為與所述空間相連；以及適于將所述空間至少分為包括第一開口的 第一子空間和包括第二開口的第二子空間的部件，其中，氣態(tài)介質(zhì)適于沿著從第一子空間 的開口到第二子空間的開口延伸的路徑流動，所述路徑具有延伸部使得氣態(tài)介質(zhì)只可能從 第一子空間經(jīng)由通道被引導到第二子空間，所述通道設(shè)置在所述空間中比第一開口和第二 開口的高度位置低的高度位置。此處所述的光不僅指眼睛可見的光，還指通常的電磁光，包括紫外光和紅外光。W002/33331公開了根據(jù)以上的光吸收裝置。當光吸收裝置的輻射吸收材料層受到 入射的太陽輻射時會升溫。當優(yōu)選為空氣的氣態(tài)的第一介質(zhì)與處于空間中的暖的輻射吸收 材料層接觸時會受熱。當空氣在空間中被加熱時，子空間中一個內(nèi)的空氣溫度比另一子空 間內(nèi)的空氣溫度高。從而，在兩個子空間內(nèi)的空氣之間產(chǎn)生了熱不平衡，并且在整個光吸收 裝置中建立起空氣的自然循環(huán)。當光吸收裝置中空氣的溫度超過位于子空間開口外側(cè)的空 氣的溫度時，空氣的自然循環(huán)自動開始；當光吸收裝置中的空氣下降到等于或低于位于子 空間開口外側(cè)的空氣的溫度時，空氣的自然循環(huán)自動停止。位于子空間開口外側(cè)的空氣可 以是位于建筑物內(nèi)部的空氣。因此，這種光吸收裝置無需任何消耗能量的風扇來將介質(zhì)輸送穿過空間。因而該 光吸收裝置的運行費用基本上不存在。因此，該光吸收裝置使用氣態(tài)介質(zhì)，優(yōu)選為空氣。 因而該光吸收裝置無需通常輸送液態(tài)介質(zhì)所需的任何管道。因此，可以排除導致水損害 (water damage)的泄露風險?？墒乖摴馕昭b置具有簡單的結(jié)構(gòu)，并且可以低廉的成本制 造該光吸收裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備，該設(shè)備使從根據(jù)以上的光吸收裝置所獲得的暖 的氣態(tài)介質(zhì)中的熱能產(chǎn)生電能成為可能。該目的通過最初提到的那種設(shè)備實現(xiàn)，這種設(shè)備的特征在于，該設(shè)備包括能量裝 換裝置，能量裝換裝置適于從自光吸收裝置的第二開口流出的氣態(tài)介質(zhì)中吸收熱能并將所 吸收的熱能轉(zhuǎn)化為電能。通過這種能量轉(zhuǎn)換裝置，氣態(tài)介質(zhì)中的熱量可以被吸收并轉(zhuǎn)化為 電能。這可以直接完成或者以若干步驟完成。能量轉(zhuǎn)換裝置將氣體介質(zhì)中的熱能適當?shù)剞D(zhuǎn) 化為機械能，之后機械能被轉(zhuǎn)化成電能。電能可以直流電或者交流電的形式產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述能量轉(zhuǎn)換裝置包括具有循環(huán)冷卻介質(zhì)的回路和 蒸發(fā)器，冷卻介質(zhì)適于在蒸發(fā)器處蒸發(fā)并通過從氣態(tài)介質(zhì)中吸收的熱能被增壓。當物質(zhì)在 密閉空間中被加熱并蒸發(fā)時會產(chǎn)生過壓。因而可將空氣中的熱能轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)器中的壓力 能。選擇一種物質(zhì)作為冷卻介質(zhì)，這種冷卻介質(zhì)在比通過氣態(tài)介質(zhì)在光吸收裝置中被加熱 后所獲得的最低溫度還要低的溫度下蒸發(fā)。因而，如果氣態(tài)介質(zhì)在光吸收裝置中受熱后具有處于可能是60°C-80°C的溫度范圍內(nèi)的溫度，那么冷卻介質(zhì)必須能夠在蒸發(fā)器中主要壓力下且低于60°C的溫度下蒸發(fā)。能量轉(zhuǎn)換裝置可以包括機器單元，該機器單元由蒸發(fā)后的 冷卻介質(zhì)驅(qū)動并將冷卻介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)化為電能?？梢酝ㄟ^這種機器單元從經(jīng)加壓的冷卻 介質(zhì)中獲取電能。優(yōu)選地，機器單元包括適于將所吸收的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的第一機器構(gòu) 件和適于將機械能轉(zhuǎn)化為電能的第二機器構(gòu)件。該第一機器構(gòu)件可以是渦輪或者合適類型 的活塞式機構(gòu)。第二機器構(gòu)件可以是發(fā)電機。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，所述回路是閉合的并包括冷凝器，相對于回路 中冷卻介質(zhì)的流動方向而言，冷凝器被定位在所述機器單元的下游，在該冷凝器中，冷卻介 質(zhì)適于在被再次引導回蒸發(fā)器之前冷凝。在大多數(shù)情況下，為冷卻介質(zhì)采用閉合回路是合 適的。因而，冷卻介質(zhì)必須在其可再次用于蒸發(fā)器中之前冷凝，這種冷凝適于在冷凝器中進 行。能量轉(zhuǎn)換裝置可包括具有載熱介質(zhì)的管道系統(tǒng)，該載熱介質(zhì)適于被引導穿過冷凝器以 對冷卻介質(zhì)進行冷卻，從而使得該冷卻介質(zhì)在冷凝器中冷凝。這種熱載體可以是水或者水 溶液。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，設(shè)備包括適于將氣態(tài)介質(zhì)從光吸收裝置引到蒸 發(fā)器的管道。在這種情況下，來自光吸收單元的暖的氣態(tài)介質(zhì)用于對蒸發(fā)器中的冷卻介質(zhì) 直接進行加熱?？商鎿Q地，設(shè)備可包括熱交換器，在換熱器處，來自光吸收裝置的氣態(tài)介質(zhì) 將熱能傳遞至液態(tài)熱載體，該液態(tài)熱載體之后經(jīng)由管道被引導到蒸發(fā)器。在這種情況下，氣 態(tài)介質(zhì)通過載熱介質(zhì)對蒸發(fā)器中的冷卻介質(zhì)間接進行加熱。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，光吸收裝置包括第一單元，能量轉(zhuǎn)換裝置包括 間隔于第一單元定位的第二單元，設(shè)備包括適于將氣態(tài)介質(zhì)從光吸收裝置的第二開口引到 能量轉(zhuǎn)換裝置的管道。雖然可以將能量轉(zhuǎn)換裝置布置在建筑物的陽光充足的屋頂或墻壁 上，但是可以將該能量轉(zhuǎn)換裝置置于建筑物內(nèi)適當?shù)攸c的具有更多保護的位置。通過單獨 的能量轉(zhuǎn)換裝置，在實現(xiàn)將尺寸和容量變化的能量轉(zhuǎn)換裝置連接到光吸收設(shè)備的同時，對 能量轉(zhuǎn)換裝置的監(jiān)管和控制變得方便了。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，設(shè)備包括回流管，該回流管適于在氣態(tài)介質(zhì)在 蒸發(fā)器中傳遞熱能或?qū)崮軅鬟f至能量轉(zhuǎn)換裝置的熱交換器中的載熱介質(zhì)后，將該氣態(tài)介 質(zhì)引回到光吸收裝置的流入開口。當氣態(tài)介質(zhì)在蒸發(fā)器中或在熱交換器中傳遞熱能后，該 氣態(tài)介質(zhì)不可避免地處于略微升高的溫度。通過這種重復循環(huán)，氣態(tài)介質(zhì)可以具有比周圍 環(huán)境溫度高的溫度而被引導至光吸收裝置。因而，當氣態(tài)介質(zhì)離開光吸收設(shè)備時，該氣態(tài)介 質(zhì)也可以獲得更高的溫度，從而使得蒸發(fā)器中的冷卻介質(zhì)被更有效地加熱。因而，氣態(tài)介質(zhì) 中的熱能可用于進行有效地發(fā)電。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，設(shè)備包括流出管道，該流出管道適于在氣態(tài)介 質(zhì)在蒸發(fā)器或者在熱交換器中傳遞熱能后使氣態(tài)介質(zhì)流出到存在加熱需要的空間中。在大 多數(shù)情況下，氣態(tài)介質(zhì)在其在蒸發(fā)器中被冷卻后具有比空間中空氣高的溫度。因而，如果空 間存在加熱需要，那么氣態(tài)介質(zhì)可用于進行這種加熱。如果氣態(tài)介質(zhì)是空氣，那么該氣態(tài)介 質(zhì)可以直接流出并與空間中的空氣混合。在其它情況下，可將熱量經(jīng)由合適的熱交換器傳 遞至空間中的空氣。設(shè)備可包括閥，在氣態(tài)介質(zhì)將熱能傳遞至能量轉(zhuǎn)換裝置后，可以通過該 閥對流到回流管道或者流出管道的氣態(tài)介質(zhì)進行控制。如果存在加熱需要，那么將閥設(shè)置 在使得氣態(tài)介質(zhì)用于加熱的位置。如果不存在加熱需要，那么將閥設(shè)置在僅用于發(fā)電的位置。設(shè)備還包括流入管道和閥，該流入管道用于將新的氣態(tài)介質(zhì)供應至第一開口，可以通過 閥對氣態(tài)介質(zhì)從回流管道和流入管道向第一開口的供應進行控制。如果氣態(tài)介質(zhì)或者其一 部分用于加熱，那么還可以通過這種閥門向光吸收裝置供應新的氣態(tài)介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，所述第二開口的橫截面積比第一開口的橫截面 積大。因而減小了經(jīng)過光吸收裝置的流動阻力。也有利于氣態(tài)介質(zhì)在管道中向能量轉(zhuǎn)換裝 置的循環(huán)。


下面，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式作為示例進行描述，在附圖中圖1示出了光吸收裝置；圖2示出了通過圖1中光吸收裝置的A-A面的剖面圖；圖3示出了根據(jù)第一實施方式的發(fā)電設(shè)備；圖4示出了根據(jù)第二實施方式的發(fā)電設(shè)備；圖5示出了根據(jù)第二實施方式的發(fā)電設(shè)備。
具體實施例方式圖1和2示出了包含在發(fā)電設(shè)備中的光吸收裝置。光吸收裝置1包括由透明材料 構(gòu)成的外部材料層，這里例如為平面玻璃板2。但是，外部材料層可由其它材料構(gòu)成，如合 適的塑料材料。外部材料層不必具有平面的外表面，還可以呈其它形狀并包括由透明材料 制成的頂壁尾緣(roof tail)。玻璃板2附接在圍繞玻璃板邊緣延伸的框架結(jié)構(gòu)3中?？?架結(jié)構(gòu)3在這里呈矩形并具有上部框架部件3a、下部框架部件3b和兩個側(cè)邊框架部件3c、 3d。當然，框架結(jié)構(gòu)3也可以呈其它形狀。光吸收裝置1包括輻射吸收材料層，輻射吸收材料層可以是設(shè)置有黑色表面的板 4。當然，可以使用其它類型的輻射吸收材料層，如柔性輻射吸收材料層。黑色輻射吸收板4 具有良好的輻射吸收特性，因此當其受到太陽輻射時會具有高的溫度。輻射吸收板4附接 在框架結(jié)構(gòu)3中并位于玻璃板2的內(nèi)側(cè)。這樣，框架結(jié)構(gòu)3抵靠建筑物的墻壁部件6附接。 在輻射吸收板4內(nèi)部形成空間5，適于空氣流過。這樣，墻壁部件6的表面形成空間5的底 面6a?？諝猱敱灰龑Т┻^空間5時與輻射吸收板4的內(nèi)側(cè)接觸。將空間5設(shè)置在輻射吸收 板4內(nèi)的優(yōu)點在于，在空間5中循環(huán)的空氣不與玻璃板2接觸。因而防止了玻璃板2的內(nèi) 表面變臟。因而，在輻射吸收板4與玻璃板2之間形成了第二空間7。第二空間7在玻璃板 2與輻射吸收板4之間形成絕熱層。優(yōu)選地，第二空間7容納空氣，但還可以容納其它氣體 或者真空?？蛇x地，第二空間7可以容納具有絕熱特性的光導纖維材料。在空間5中設(shè)置有長部件8。長部件8適于將空間5分隔為第一子空間9和第二 子空間10。長部件8在鄰接于上部框架部件3a的上端8a與離開下部框架部件3b —定距 離的下端8b之間延伸。長部件8的尺寸被確定以使其具有與底面6a相接觸的下表面和與 輻射吸收板4相接觸的上表面。因此，長部件8在高度方向上填充空間5。從而，空氣僅可 以經(jīng)由定位在長部件的下端8b的下方的通道11在第一子空間9與第二子空間10之間流 通。第一子空間9包括與上部框架部件3a連接的第一開口 12，第二子空間10包括與上部 框架部件3a連接的第二開口 13。光吸收裝置1被應用以使得開口 12、13的下邊緣基本處于同一高度。開口 12和13分別與穿過墻壁部件6延伸的管道12a和13a相連。第一子空間包括位于長部件8與側(cè)邊框架部件3c之間的上部9a。第一子空間的上部8a限定引導空氣穿過空間5的路徑的起點。在第一子空間的上部8a中，空氣被引導 從開口 12基本徑直向下。路徑的橫截面積在空氣流動方向上連續(xù)增大。為了使路徑的橫 截面積逐漸增大，長部件8相對于豎直線形成角度ν。角度ν可以處于1°到45°的范圍 內(nèi)，優(yōu)選地處于10°到30°的范圍內(nèi)。因而，路徑在第一子空間的上部9a中在空氣的流動 方向上向下一直到極限線9c提供了連續(xù)增大的寬度。極限線9c標志向第一子空間的下部 9b的過渡。極限線9c從側(cè)邊框架部件3c的內(nèi)表面垂直延伸到長部件的下端Sb。處于第一 子空間9與第二子空間10之間的通道11從下部框架部件3d的內(nèi)表面垂直延伸到長部件 的下端Sb。極限線9c和通道11與框架部件3b、3c —起限定了第一子空間的下部％。路 徑是等寬的或者在通道11處比在極限線9c處寬。因此，路徑具有恒定的橫截面積或者在 第一子空間的下部9b中具有增大的橫截面積。第二子空間10可通過極限線IOc分成上部IOa和下部10b。極限線IOc從側(cè)邊框 架部件3d的內(nèi)表面垂直地向長部件的下端8b延伸。由于長部件8傾斜，路徑在第二子空 間的上部IOa中提供了一個逐漸增大的寬度。有利地，第二子空間10中的流出開口 13通 向第一子空間9的流入開口 12大。流出開口 13的橫截面積比流入開口 12的橫截面積大 1. 1至2. 0倍。第二子空間10的容積比第一子空間9的容積大。第二子空間10的容積比 第一子空間9的容積大2至5倍。當太陽照射到光吸收裝置1上時，太陽輻射穿過透明玻璃板2并照射到輻射吸收 板4上以使其受熱。輻射吸收板4接著又對空間5中的臨近空氣進行加熱。當空間5中空 氣的溫度比流入管道12a中空氣的溫度高時，空氣在較大的第二子空間10中逐漸比在較小 的第一子空間9中更暖。子空間9和10之間的熱不平衡導致空氣開始自然循環(huán)，使得空氣 將在從通向第一子空間9的開口 12延伸到第二子空間10中的開口 13的路徑中循環(huán)。從 而空氣經(jīng)由開口 12被壓迫到第一子空間9中并沿橫截面積在空氣流動方向上逐漸增大的 路徑向下進入第一子空間的上部9a中。當向下流動的空氣穿過極限線9c并到達第一子空 間的下部9b時，該空氣改變方向并被引向第二子空間10。來自第一子空間9的空氣經(jīng)由通 道11被導向第二子空間10。空氣在第二子空間10中獲得越來越高的溫度，并因此在第二 子空間10中上升直至最終經(jīng)開口 13流出。當暖空氣經(jīng)開口 13中流出后，新的冷空氣又經(jīng) 由開口 12被壓迫進來。由于所供應的空氣的溫度比第二子空間10中空氣的溫度低，所以 第一子空間9中所得到的溫度比第二子空間10中的溫度低。這種溫差導致當光吸收裝置 受到太陽輻射時實現(xiàn)空氣的穩(wěn)定自然循環(huán)。當太陽輻射停止時，空間5中的溫度也會下降。 在空間5中的空氣與管道12a中的空氣之間的溫差將不存在。這導致第一子空間9中的空 氣與第二子空間10中的空氣溫差減小，直至空氣的自然循環(huán)停止。圖3示出了包括根據(jù)以上的光吸收裝置1和能量轉(zhuǎn)換裝置14的設(shè)備。光吸收裝 置1包括第一單元，能量轉(zhuǎn)換裝置14包括間隔于第一單元定位的第二單元。能量轉(zhuǎn)換裝 置14適于從光吸收裝置1中的暖空氣中吸收熱能并將所吸收的熱能轉(zhuǎn)化為電能。能量轉(zhuǎn) 換裝置14包括具有循環(huán)冷卻介質(zhì)的回路15。該回路包括蒸發(fā)器16，在蒸發(fā)器16處，冷卻 介質(zhì)適于蒸發(fā)并通過經(jīng)由管道13a被引導到蒸發(fā)器16的暖空氣被加壓。能量轉(zhuǎn)換裝置14 包括機器單元17，機器單元17適于由蒸發(fā)器中經(jīng)蒸發(fā)和加壓的冷卻介質(zhì)驅(qū)動并將所吸收的熱能轉(zhuǎn)化為電能。機器單元17包括適于將所吸收的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的第一機器構(gòu)件。 該第一機器構(gòu)件在此處例如為渦輪17a，但當然也可以是活塞式機器或者另一類機器。機 器單元17包括適于將機械能轉(zhuǎn)化為電能的第二機器構(gòu)件。該第二機器構(gòu)件是發(fā)電機17b。 冷卻介質(zhì)的回路是閉合的，并且其包括冷凝器18，相對于回路15中冷卻介質(zhì)的流動方向而 言，冷凝器18位于機器單元17的下游。冷卻介質(zhì)適于在冷凝器18中冷凝。在回路15中 設(shè)置有泵19以將經(jīng)冷凝的冷卻介質(zhì)從冷凝器18引導到蒸發(fā)器16。冷卻介質(zhì)是為此而具有 合適的蒸發(fā)和冷凝溫度的物質(zhì)。這種冷卻介質(zhì)例如是R410。因而，設(shè)備包括管道13a，管道13a將暖空氣從光吸收裝置1的流出開口 13引到蒸 發(fā)器16。因而，冷卻介質(zhì)由來自光吸收裝置1的暖空氣在蒸發(fā)器16中直接加熱。該設(shè)備還 包括管道12a，管道12a適于將空氣從蒸發(fā)器16引導回光吸收裝置1的流入開口 12。該設(shè) 備包括應用在管道12a中的兩個可控閥21a、21b。當閥21a、21b設(shè)置在圖3中實線所示的 位置時，空氣從蒸發(fā)器16中被引導回光吸收裝置1的流入開口 12。相反，當閥21a、21b設(shè) 置在虛線所示位置時，空氣從蒸發(fā)器16被引導到流出管道12b。在這種情況下，從流入管道 12c獲得流到光吸收裝置1的新的空氣。能量轉(zhuǎn)換裝置14也包括引導系統(tǒng)，該引導系統(tǒng)具 有將液態(tài)載熱介質(zhì)引到冷凝器18的管道20a。載熱介質(zhì)具有的溫度使其可以將冷卻介質(zhì)冷 卻以使冷卻介質(zhì)在冷凝器18中冷凝。通過泵22控制載熱介質(zhì)向冷凝器18的流動。載熱 介質(zhì)可以是水或者水溶液。管道系統(tǒng)還包括管道20b，管道20b將已流過冷凝器18的載熱 介質(zhì)引出。當光吸收裝置1被太陽照射時，提供了空間5中空氣的加熱和自然循環(huán)。當空氣 經(jīng)流出開口 13流出的時候，其具有明顯升高的溫度。暖空氣穿過管道13a流到蒸發(fā)器16， 該暖空氣在蒸發(fā)器16處對冷卻介質(zhì)進行加熱。冷卻介質(zhì)被加熱至使其蒸發(fā)的溫度。蒸發(fā) 的冷卻介質(zhì)在冷凝器中產(chǎn)生過壓。經(jīng)加壓的冷卻介質(zhì)被引導到渦輪17a，該冷卻介質(zhì)在渦輪 17a處膨脹。冷卻介質(zhì)中的壓力能在渦輪17a中轉(zhuǎn)化成機械能。從而渦輪17a驅(qū)動發(fā)電機 17b，發(fā)電機17b產(chǎn)生電能。在渦輪17a中膨脹之后，冷卻介質(zhì)的壓力和溫度降低。此后，冷 卻介質(zhì)在冷凝器18中由載熱介質(zhì)冷卻到冷卻介質(zhì)在冷凝器18中冷凝的溫度。泵19將經(jīng) 冷凝的冷卻介質(zhì)引導回蒸發(fā)器16。如果不需要對建筑物進行加熱，將閥門21a、21b設(shè)置在實線所示的位置。因而，空 氣在光吸收裝置1與蒸發(fā)器16之間的閉合系統(tǒng)中循環(huán)。空氣的未傳遞至蒸發(fā)器16中冷卻 介質(zhì)的熱能由該系統(tǒng)中的這種再循環(huán)維持。因而經(jīng)由流入開口 12而導入光吸收裝置1中 的空氣提供了升高的溫度。經(jīng)由流出開口 13離開光吸收裝置1的空氣也提供了升高的溫 度?？諝鈱φ舭l(fā)器16中的冷卻介質(zhì)進行加熱的能力提高，并且單位時間蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的 量增加。蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的增加的產(chǎn)出導致渦輪17a和發(fā)電機17b提供相應提高的能力并 且發(fā)電機17b提供電能的提高的產(chǎn)出。液態(tài)載熱介質(zhì)在其經(jīng)由管道20b被引導離開之前在 冷凝器18中受熱。管道20b可以連接至熱存儲單元，該熱存儲單元用于對之后可以在需要 對建筑物進行加熱時使用的熱能進行存儲。如果在光吸收裝置1運行過程中需要對建筑物進行加熱，將閥21a、21b設(shè)置在虛 線所示的位置。這里，無法由暖空氣傳遞到冷卻介質(zhì)的熱能可在蒸發(fā)器16中用于進行加 熱。離開蒸發(fā)器16的空氣的溫度比建筑物中的空氣高。因而，流過蒸發(fā)器16的空氣可以 經(jīng)由流出管道12b直接排出到建筑物中的空間23中。這里來自建筑物的空氣經(jīng)由流入管道12c被導入光吸收裝置1中。為了提供進一步的加熱，冷凝器18中載熱介質(zhì)的所吸收的 熱能被傳遞到散熱器或者類似物中以加熱建筑物中的空氣?？商鎿Q地，可將熱泵連接至位 于冷凝器18下游的管道20b，將載熱介質(zhì)的熱能用作熱源以加熱建筑物中的空氣。圖4示出了包括根據(jù)以上的光吸收裝置1和根據(jù)第二實施方式的能量轉(zhuǎn)換裝置14 的設(shè)備。這里，能量轉(zhuǎn)換裝置14包括具有循環(huán)冷卻介質(zhì)的回路15，回路15具有與圖3中的 實施方式中的相對應的結(jié)構(gòu)。但是，在這種情況下，能量轉(zhuǎn)換裝置14包括熱交換器24，來自 光吸收裝置1的暖空氣適于在熱交換器24處將熱量傳遞至液態(tài)載熱介質(zhì)。之后，載熱介質(zhì) 經(jīng)由管道20e被引導至蒸發(fā)器16，該載熱介質(zhì)在蒸發(fā)器16處加熱冷卻介質(zhì)。因而，在這種 情況下，來自光吸收裝置1的暖空氣經(jīng)由載熱載體在蒸發(fā)器16中間接地加熱冷卻介質(zhì)。載 熱介質(zhì)也同樣被引導穿過冷凝器18以對冷卻介質(zhì)進行冷卻以使冷卻介質(zhì)冷凝。在這種情 況下，閥25，26用于將載熱介質(zhì)引導到不同的管道20a、20c、20d、20e、20f中。此外，熱交換 器27用于從載熱介質(zhì)吸收熱能。
當光吸收裝置1被太陽照射時，提供了空間5中空氣的加熱和自然循環(huán)。暖空氣 經(jīng)流出開口 13并穿過管道13a流出到換熱器24，空氣在換熱器24處對載熱介質(zhì)進行加熱。 如果不需要對建筑物進行加熱，則將閥21a、21b設(shè)置在實線所示的位置。因而，空氣在光吸 收裝置1與熱交換器24之間的封閉系統(tǒng)中循環(huán)?？諝獾膫鬟f至熱交換器24中的載熱介質(zhì) 的熱能因而可以被維持在系統(tǒng)中。因而，經(jīng)由流入開口 12被引導到光吸收裝置1中的空氣 提供了升高的溫度。經(jīng)由流出開口 13離開光吸收裝置1的空氣也提供了升高的溫度?？?氣對熱交換器24中的載熱介質(zhì)進行加熱的能力提高?？梢蕴岣吖艿?0e中的載熱介質(zhì)的 溫度。因而提供了對蒸發(fā)器16中冷卻介質(zhì)的有效加熱，并且提供了機器單元17提高的發(fā) 電量。這里，將閥25設(shè)置在使得泵22將載熱介質(zhì)引導到管道20a、20c的位置。被引導 穿過管道20a的那一部分載熱介質(zhì)在其冷卻冷凝器18中的冷卻介質(zhì)時受熱。被引導穿過 管道20c的那一部分載熱介質(zhì)在其被引導穿過熱交換器27時受熱。因而，載熱介質(zhì)在匯合 到公共管道20b中之前在兩個管道20a、20c中都受熱，公共管道20b將載熱介質(zhì)引到熱交 換器24中。載熱介質(zhì)在熱交換器24中由來自光吸收裝置1的暖空氣加熱。這里，將閥26 設(shè)置在使得來自熱交換器24的載熱介質(zhì)經(jīng)由管道20e被引導到蒸發(fā)器16的位置。在載熱 介質(zhì)對蒸發(fā)器16中的冷卻介質(zhì)進行加熱后，載熱介質(zhì)經(jīng)由管道20g被引導到熱交換器27， 載熱介質(zhì)在熱交換器27處將熱量傳遞至管道20c中的流入載熱介質(zhì)。當載熱介質(zhì)經(jīng)由流 出管道20h流出時，載熱介質(zhì)的溫度僅比其由泵22泵入管道系統(tǒng)中時稍高。因而在這種情 況下，載熱介質(zhì)和空氣都具有小的熱損耗。因而可將空氣在光吸收裝置1中所獲得的熱能 的相對較大部分用于發(fā)電。如果在光吸收裝置1運行過程中需要對建筑物進行加熱，將閥21a、21b設(shè)置在虛 線所示的位置。這里，可將空氣中傳遞到蒸發(fā)器16中冷卻介質(zhì)的熱量用于進行加熱。這 里，離開蒸發(fā)器16時的溫度比建筑物中空氣高的空氣經(jīng)由流出管道12b被直接引導到建筑 物中的空間23中。這里，來自建筑物的空氣經(jīng)由流入管道12c被引導到光吸收裝置1中。 在這種情況下，將閥25設(shè)置在使得所供應的載熱介質(zhì)被引導到管道20d中。因而載熱介質(zhì) 被引導流過冷凝器18。之后，載熱介質(zhì)被引導流過熱交換器24，該載熱介質(zhì)在熱交換器24 處由來自光吸收裝置1的暖空氣加熱。閥26經(jīng)由管道20f將暖的載熱介質(zhì)引至管道20g。因而在這種情況下，載熱介質(zhì)未被引導到蒸發(fā)器16。然后，載熱介質(zhì)被引導經(jīng)熱交換器27 并經(jīng)由流出管道20h流出。因此，在這種情況下，只產(chǎn)生熱能而不產(chǎn)生任何電能。經(jīng)由流出 管道20h流出的載熱載體可能具有相對較高的溫度?？蓪⑤d熱介質(zhì)用于產(chǎn)生熱水或者例如 通過散熱器對建筑物進行加熱。通過將閥21a、21b、26設(shè)置在上述位置，設(shè)備可替換地產(chǎn)生 電能或者熱能。容易在產(chǎn)生電能與熱能之間進行轉(zhuǎn)變。圖5示出了另一實施方式，其中熱交換器24用于將來自在光吸收裝置1中已被加 熱的空氣的熱能傳遞到液態(tài)載熱介質(zhì)。用于暖空氣的管道系統(tǒng)和具有循環(huán)冷卻介質(zhì)的回路 都具有與圖4中實施方式相對應的結(jié)構(gòu)。但是，用于載熱介質(zhì)的管道系統(tǒng)稍微改變。這里 在管道系統(tǒng)中設(shè)置了閥28，閥28將已在冷凝器18中被加熱的載熱介質(zhì)經(jīng)由管道20i引到 流出管道20h或者引到熱交換器24。此外，在管道系統(tǒng)中設(shè)置了閥29，閥29將已在蒸發(fā)器 16中被冷卻的載熱介質(zhì)引到流出管道20h或者引回到熱交換器24。在管道系統(tǒng)中設(shè)置了 另一循環(huán)泵30。如果將閥28設(shè)置在使得其將已在冷凝器18中被加熱的載熱介質(zhì)引到流出管道 20h的位置，則將閥29設(shè)置在使得其將已在蒸發(fā)器16中被冷卻的載熱介質(zhì)引回到熱交換 器24的位置。這里，循環(huán)泵30用于使載熱介質(zhì)在熱交換器24與蒸發(fā)器16之間基本上閉 合的回路中循環(huán)。相反地，如果將閥28設(shè)置在使得其將已在冷凝器18中被加熱的載熱介 質(zhì)引到熱交換器24的位置，則將閥29設(shè)置在使得其將已在蒸發(fā)器16中被冷卻的載熱介質(zhì) 引到流出管道20h的位置。絕不應該將本發(fā)明限于以上通過附圖所描述的實施方式，但是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)對本發(fā)明自由地進行修改。
權(quán)利要求
一種發(fā)電設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括光吸收裝置(1)，所述光吸收裝置(1)包括外部的至少部分透明的材料層(2)；空間(5)，氣態(tài)介質(zhì)適于穿過所述空間(5)進行循環(huán)并由通過外部的材料層(2)的光輻射進行加熱；輻射吸收材料層(4)，其被定位為與所述空間(5)相連；以及部件(6)，其適于將所述空間(5)至少分成包括第一開口(12)的第一子空間(9)和包括第二開口(13)的第二子空間(10)，其中，氣態(tài)介質(zhì)適于沿從通向所述第一子空間(9)的開口(12)延伸到所述第二子空間(10)中的開口(13)的路徑流動，所述路徑具有延伸部使得氣態(tài)介質(zhì)只可能從所述第一子空間(9)經(jīng)通道(11)被引導到所述第二子空間(10)，所述通道(11)被定位在所述空間(5)中比第一開口(12)和第二開口(13)的高度位置低的高度位置，其特征在于，所述設(shè)備包括能量轉(zhuǎn)換裝置(14)，所述能量轉(zhuǎn)換裝置(14)適于從自所述光吸收裝置(1)的第二開口(13)流出的氣態(tài)介質(zhì)中吸收能量并將所吸收的熱能轉(zhuǎn)化為電能。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換裝置(14)包括具有循環(huán)冷卻 介質(zhì)的回路(15)和蒸發(fā)器(16)，在所述蒸發(fā)器(16)處，冷卻介質(zhì)適于通過從氣態(tài)介質(zhì)中所 吸收的熱能來蒸發(fā)和加壓。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換裝置(14)包括機器單元(17， 17a，17b)，所述機器單元(17，17a，17b)適于由經(jīng)加壓的冷卻介質(zhì)驅(qū)動并適于將冷卻介質(zhì) 的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述機器單元包括第一機器構(gòu)件(17a)和第 二機器構(gòu)件(17b)，所述第一機器構(gòu)件(17a)適于將所吸收的熱能轉(zhuǎn)化為機械能，所述第二 機器構(gòu)件(17b)適于將所述機械能轉(zhuǎn)化為電能。
5.如權(quán)利要求3和4中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述回路(15)是閉合的，并且 包括冷凝器(18)，相對于所述回路(15)中冷卻介質(zhì)的流動方向而言，所述冷凝器(18)定位 在所述機器單元(17，17a，17b)的下游，在所述冷凝器(18)中，冷卻介質(zhì)適于在其被再次引 導至所述蒸發(fā)器(16)之前冷凝。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換裝置(14)包括具有載熱介質(zhì) 的管道系統(tǒng)(20a-i)，所述載熱介質(zhì)適于被引導穿過所述冷凝器(18)以對冷卻介質(zhì)進行冷 卻，使得冷卻介質(zhì)在所述冷凝器(18)中冷凝。
7.如權(quán)利要求2至6中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括熱交換器(24)， 在所述換熱器(24)處，來自所述光吸收裝置(1)的氣態(tài)介質(zhì)適于將熱能傳遞至載熱液態(tài)介 質(zhì)，之后載熱液態(tài)介質(zhì)經(jīng)由管道(20e)被引導到所述蒸發(fā)器(16)。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述光吸收裝置(1)包括第一 單元，所述能量轉(zhuǎn)換裝置(14)包括間隔于所述第一單元定位的第二單元，所述設(shè)備包括管 道(13a)，所述管道(13a)適于將氣態(tài)介質(zhì)從所述光吸收裝置(1)的第二開口(13)引到所 述能量轉(zhuǎn)換裝置(14)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括回流管道(12a)，所述回流管 道(12a)適于在氣態(tài)介質(zhì)將熱能傳遞至所述能量轉(zhuǎn)換裝置(14)之后將氣態(tài)介質(zhì)引回到所 述光吸收裝置(1)的第一開口(12)。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括流出管道(12b)，所述流出管 道(12b)適于在氣態(tài)介質(zhì)將熱能傳遞至所述能量轉(zhuǎn)換裝置(14)之后將氣態(tài)介質(zhì)引出到存在加熱需要的空間(23)。
11.如權(quán)利要求8和9所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括閥(21a)，在氣態(tài)介質(zhì)將 熱能傳遞至所述能量轉(zhuǎn)換裝置(14)之后，可以通過所述閥(21a)控制氣態(tài)介質(zhì)流到所述回 流管道(12a)和/或流出管道(12b)。
12.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括流入管道(12c)和閥(21b)， 所述流入管道(12c)用于將氣態(tài)介質(zhì)供應至第一開口(12)，通過所述閥(21b)能夠?qū)鈶B(tài) 介質(zhì)從所述回流管道(12a)和流入管道(12c)向第一開口(12)的供應進行控制。
13.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二開口(13)的橫截面 積比第一開口(12)的橫截面積大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)電設(shè)備。設(shè)備包括光吸收裝置(1)和能量轉(zhuǎn)換裝置(4)，光吸收裝置(1)包括適于以自然循環(huán)的方式進行循環(huán)并由入射的光輻射加熱的氣態(tài)介質(zhì)，能量轉(zhuǎn)換裝置(4)適于從氣態(tài)介質(zhì)吸收熱能并將所吸收的熱能轉(zhuǎn)化為電能。
文檔編號F03G6/00GK101815909SQ200880109953
公開日2010年8月25日 申請日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者亨利克·巴蓋, 弗雷德里克·特蘭德, 彼得·凱伯埃, 阿爾內(nèi)·莫貝里 申請人:太陽能科技瑞典公司