[发明专利]基于屋顶的能量转换系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于建筑物的基于屋顶的能量转换系统，且特别涉及一种基于屋顶的可更新或可更换的能量转换系统。

背景技术

已有文件证明，使用矿物燃料来为诸如机动车引擎和发电站这样的能量转换装置和系统提供动力会带来潜在的环境、经济和文化方面的危险。为了减少和避免这些危险，一些人提倡增加核动力的使用。然而，这会带来涉及放射性废料的安全存放的其它难题。此外，由于它们的副产品有可能用于建造核武器，所以核发电站被许多人和政府所反对。

人们已经做出很多尝试来开发基于清洁可替换能源和/或能量转换系统的发电站，这些能量转换系统例如地热能设施、风力发电站和大型太阳能电池阵列。然而，许多这些系统的局限在于，它们仅在特定地理位置上商业可用，并且需要相对较高的资本投入。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种基于屋顶的能量转换系统，包括：

屋顶框架结构；和

多个太阳能转换瓦片，每个太阳能转换瓦片包括底部瓦片和一个或多个覆盖瓦片，所述底部瓦片固定至所述屋顶框架结构的至少一部分，所述一个或多个覆盖瓦片附着到相应的底部瓦片，其中底部瓦片构造为沿相邻边缘彼此密封地配合，以形成用于屋顶结构的该部分的基本上防水的覆层。

多个太阳能转换瓦片可以包括(a)将太阳能转换成电能的多个光电瓦片；或(b)将太阳能转换成热能的多个热瓦片；或(c)至少一个光电瓦片和至少一个热瓦片的组合。底部瓦片可构造或形成为与屋顶结构热绝缘。

屋顶框架结构可以包括倾斜的屋顶框架结构，该倾斜的屋顶框架结构具有至少两个沿向上的方向朝向彼此会聚的倾斜侧。

用于光电瓦片和热瓦片的覆盖瓦片可以形成为具有各自的外观上基本相同的暴露表面。以这种方式，光电瓦片和热瓦片在固定至屋顶框架结构时视觉上具有相同的外观。

能量转换系统还可以包括水电系统，所述水电系统构造为将从屋顶的一部分上流下的雨水的动能转换成电能。水电系统可包括一个或多个水槽和落水管；和一个或多个水力涡轮机，其中水槽和落水管布置为将从屋顶框架结构的一部分上流下的雨水收集起来，以形成驱动所述水力涡轮机或每个所述水力涡轮机的水流。可以想到，一个或多个落水管的上端设置有蓄水池，以调整到相关联的涡轮机的水流。可以设置一个或多个屋顶通道，其对角地跨过屋顶设置，导向至所述水槽。水电系统还可包括储存罐以收集雨水，用于整个能量转换系统或用于建筑物的水系统中。

能量转换系统还可包括风力发电系统，该风力发电系统具有一个或多个由屋顶框架结构支承的风力涡轮机，将大量运动空气的动能转换成电能。在该实施例中，风力发电系统还可包括位于一个或多个风力涡轮机上方的整流罩或子屋顶，其与屋顶框架结构一起产生风洞，该风洞使运动的空气向屋顶框架上方流动，流过所述一个或多个风力涡轮机。该风力涡轮机可以沿屋顶框架结构的顶部安装。

能量转换系统还可包括能量管理系统，该能量管理系统接收和管理来自太阳能转换瓦片、水电系统和风力发电系统的电能。还有，该能量管理系统可包括与供电网连接的连接部，并且构造为管理能量转换系统和供电网之间的电能的双向流动。更具体地，能量管理系统可以包括电能储存设备，能量管理系统构造为在电能储存设备处于完全充电状态时将电能供应至供电网，以及在电能储存设备具有低于阈值水平的电荷水平时将供电网连接至电能储存设备。能量管理系统还可包括测量、控制和确保能量输入的装置以及将电力供应转化成提供来自电能储存设备的交流电的装置。

附图说明

现在仅参考所附附图并以实例的方式对本发明的实施例进行描述，其中：

图1为建筑物的截面图，该建筑物合并有根据本发明实施例的基于屋顶的能量转换系统；

图2为图1所示的建筑物的局部侧视图；

图3为光电瓦片组件的底部瓦片的截面图，该光电瓦片组件合并到图1和2所示的基于屋顶的能量转换系统中；

图4为图3所示的底部瓦片的顶部正视图；

图5为合并到光电瓦片组件中的覆盖瓦片的截面图；

图6为图5所示的覆盖瓦片的顶部正视图；

图7为光电瓦片组件的侧向截面图；

图8为光电瓦片组件的横断截面图；

图9为合并到光电瓦片组件中的电连接柱的示意性表示；

图10为合并到光电瓦片组件中的电连接管的透视图；

图11为图10所示的管的平面图；

图12为图10和11所示的管的截面图；

图13为图5和6所示的覆盖瓦片的一部分的截面图；