[发明专利]能量供应装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于收集、传送、储存、冷却和释放能量的能量供应 装置。能量供应器具有在一个挤出方向上用工具挤出型材而产生的细 长腔穴。然后，该腔穴为例如空气或流体的介质提供空间，以从能量 供应器吸收能量/释放能量到能量供应器。按照本发明，腔穴由壁构件、 底构件和顶构件包围，它们构成了被设计为有效地支撑结构元件的有 效支撑结构(activelysupportingstructure)，同时它们也构成了能量 供应器的一部分。

背景技术

就目前市场上的所述类型的结构而言，简单的能量供应器被用于 收集、传送、释放和储存能量。各种类型的具有腔穴(如简单的挤出 型材，例如塑料软管)的太阳能收集器被布置在不同结构的元件上， 以吸收廉价的太阳能储存起来(对于气候较为寒冷的国家是在夏季， 而对于气候较为温暖、阳光充足的国家则是在全年)，然后以热水的形 式排放出来。也可以借助泵或自循环在腔穴内循环流通水或其它介质， 以吸收和释放能量。此外，可以使较冷的水在能量供应器中循环流通 以冷却各类房屋。这些结构的问题在于：它们必须被锚固在具有支撑 特征的结构元件(例如屋顶、墙壁、板材等)上，这带来了额外的成 本，且因为它们要从结构元件上伸出而不美观。然后，能量供应器必 须用昂贵的紧固结构锚固在结构元件上，这是不美观的，且要占据空 间，需要结构元件中的开口并导致结构元件的渗漏。能量供应器在装 满水后会变得沉重，因此结构元件必须加固到支持此额外的载荷之上。 此外，不能将现有的能量供应器安置在公路、桥梁、露台、阳台等上， 因为它们无法有效地支撑行人和车辆载荷而不发生故障。

发明内容

本发明的一个目的在于通过以下手段消除上述结构的缺陷，该手 段为例如通过壁构件、底构件或房屋构件包围包含有介质的能量供应 器内的腔穴，以形成有效支撑结构，该有效支撑结构机械地支撑并构 成整个结构元件或不同结构元件的一些部分，例如屋顶、墙壁、板材、 桥梁、桥墩、公路、人行道、露台或阳台，同时也作为能量供应器的 一部分。

本发明提供了一种能量供应器，该能量供应器的特征在于其有效 地支撑载荷并形成不同结构元件的一部分，其不但能同时作为太阳能 收集器和能量发送器(例如散热器)来收集和释放太阳能，而且有时 还构成了能量储存器(例如储蓄槽)，还能够利用在多个能量供应器中 循环的冷水来冷却房屋。这是通过以下手段而实现的：即在工具中沿 一个挤出方向挤出，以形成具有在挤出方向上延伸的细长腔穴的细长 型材，从而制造出能量供应器。该腔穴为例如空气或流体的介质提供 循环通过或储存其中的空间。按照本发明，腔穴由构件包围，所述构 件构成例如壁构件、底构件或顶构件，所述构件形成用于机械地支撑 部分结构元件(例如屋顶、墙壁、板材、桥梁、桥墩、公路、人行道、 露台或阳台)的有效支撑结构的一部分。这就在能量供应器中产生了 有效支撑结构，该有效支撑结构同时构成了结构元件的一部分，其中 静态地，支撑结构是能量供应器中强度最高的部分，用于吸收主要横 向于挤出方向的载荷。在本发明的优选具体实施方式中，该支撑结构 在横向于挤出方向的虚拟截面中具有梁构件，该梁构件的静态尺寸被 确定为承受预定的载荷。然后，该梁构件被构造为例如I型、L型、 O型、T型、U型、V型、X型、Y型或Z型梁。这就构成了整个型 材或是型材的一部分，其与纵向的中间元件或构造为单独的元件相组 合，该单独的元件由单独的型材构成，不具有梁构件的支撑功能。该 单独的元件可以由易于接收太阳能的透明塑料挤出成型。为了有效地 吸收太阳能，用再生塑料和/或橡胶材料(例如带有或不带有增强纤维) 挤出黑色或深色的整个型材是简单且成本低廉的。制造出的能量供应 器是细长的箱型构件，具有多个平行延伸并被布置为彼此邻接、长侧 相抵靠的腔穴。能量收集器通过入口注入介质并通过出口排出。在多 个能量供应器之间的循环过程中，这是通过在封闭系统中的入口和出 口发生的。该箱型构件具有底侧、两个长侧、上侧和两个相对端头。 该箱型构件的厚度相对其长度和宽度而言非常小。底侧和上侧由梁构 件的一些部分构成，带有或不带有固定的或可拆卸的中间元件。上侧 的一些部分产生了用于通过介质吸收/释放能量的曝露表面。该曝露表 面被构造为约2-16mm厚的薄壁，其朝向能量供应器外的周围外界空 气，并对着太阳的能量，与较厚的有效支撑部分相比，该薄壁使得介 质能更容易地吸收或释放能量。为了进一步提高效率，当能量供应器 被用作太阳能收集器时，细长的腔穴设置有隔热层，以减少通过底部 的能量循环，接近朝向底部的波纹构件。该隔热层由例如泡沫塑料 (frigolite)、矿毛绝缘纤维、玻璃绒构成，它由朝向水形式的介质的密 封层保护，以抵抗介质的作用。该型材沿纵向挤出并切成预定的长度。 开放端头用密封元件进行密封。为了能够循环并确保所有的腔穴都填 充介质，在密封元件内或者是通过包围构件中的开口，在腔穴之间横 向于挤出方向产生连通。没有用密封元件密封的端头构成了能够与通 向腔穴的其它开口连通的开口，或是通过长侧、底侧或上侧的开口， 使得介质在多个连通在一起的能量供应器中循环流通或是储存其中。 为了能够在结构元件为扁平状，例如为屋顶、板材、铺板、桥墩、桥 梁、公路等环境下使用所述能量供应器，底侧和上侧被制成扁平且平 行的。因此，型材挤出有布置在各自的长侧凹凸榫(rebate)/折叠件 (fold)，以类似具有连接功能的板材，或构成彼此面对的折叠支撑件， 这样就可以建立起结构元件。当能量供应器被用来接收强度为 800-2000W/m²(根据其所处的位置)的太阳能时，为了提供良好的能 量交换，需要这样的的能量供应器，该能量供应器具有彼此邻接的细 长腔穴，且具有容纳约5-20升流体(优选为水)量的每米长度容量。 因此，能量被吸收到多个能量供应器上，该多个能量供应器布置在外 侧，延伸总长约100-500米，且彼此直接或间接面对，并一起容纳约 2-5m³循环水。它们在室内传送、储存并释放能量到第二系列上，该 第二系列覆盖约100-500米，这意味着不需要有储蓄槽(accumulator tank)。唯一需要的可能是循环泵，但自循环可能也足够了。