[发明专利]太阳能系统

说明书

本发明描述了一种太阳能面板(302)，该太阳能面板(302)用于使用入射太阳辐射对目标流体进行加热，该太阳能面板(302)包括：三个主边缘(306)，其布置为使得太阳能面板(302)能够内接于一个三角形中，并且面板(302)的每个主边缘(308)沿该三角形的边的至少一部分布置；用于保持目标流体的腔室；以及用于目标流体的入口和出口，其用于与相邻的太阳能面板(302)交换目标流体。

本申请是申请号为2016800306014、申请日为2016年3月24日、发明名称为“太阳能系统”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及太阳能领域，并且具体地涉及从太阳辐射获取和利用能量，具体地为将能量转换为太阳能热系统中有用的热能。

背景技术

在赤道处晴朗的中午时分，地球表面一平方米接收约1000W能量。长期以来已认识到该能量可以对人类的能量需求作出重要贡献。迄今为止，已在寻求两种不同方法来利用该能量。太阳能光伏(太阳能PV)系统使用半导体材料(通常基于硅)以从太阳吸收能量并将该能量转换为电能。入射在光伏材料上的光子导致材料内的电子激发到更高能量状态，并且使这些电子能够用作电流的载流子。可以在本地使用该电能或将该电能传输到长距离传输的输电网络上。太阳能PV方法由于其直接转换入射太阳能的简单性而具有吸引力。然而，太阳能PV面板的最大理论效率为约50％且通常家用太阳能PV系统具有约15％的效率，并且操作中的PV系统的当前记录效率仅为约40％。

可选方法为使用热式太阳能系统以将入射太阳能转换为诸如水等目标流体中的热量。在某些情况下，随后可以使用目标流体生成电能，例如使用蒸汽或燃气涡轮机。然而，这需要利用使用了反射镜和透视镜来对进入的辐射进行聚焦的聚光太阳能(concentratedsolar power)在目标流体中得到足够高的温度(通常约600至800℃)，从而使转换为电能成为可能。在大多数情况下，不生成电而使用热式太阳能系统将水加热到100℃以下以用于在本地的消毒、巴氏灭菌、蒸馏、烹饪、空间或水加热、干燥、清洁或太阳能驱动冷却。

在简单的太阳能热平板系统中，诸如水等工作流体穿过通常由黑色塑料材料制成的管线。管线的塑料从进入的太阳辐射吸收能量，并且对管线内的水进行加热。受热水经过系统循环，并且如果水是目标流体则可以直接使用(例如，用于洗涤)，或可以穿过热交换器以将热量传递给另一材料(例如，用于储存热系统)。可以将管线保持在面板内的真空或接近真空的腔室内(例如由具有玻璃表面的密封腔室形成)。真空或半真空使从工作流体返回大气的热量损失减少。

对于简单地将入射辐射转换为受热流体的热式太阳能系统，理论上效率可能很高，但这些系统的效率受诸如吸收表面和任何覆盖的保护层(诸如玻璃层等)对太阳能的反射和/或透射等因素的限制。这些系统的效率还受吸收表面吸收进入的辐射的能力所限制，吸收能力随太阳能面板与其周围之间的温度差而变化。平板太阳能热系统的通常效率为约50至60％。

发明内容

根据一个方面，提供一种太阳能系统，其用于使用入射太阳辐射对目标流体进行加热，该系统包括：

保护性上层；

目标流体层，其包括目标流体；

透光流体间分隔层；

工作流体层，其包括工作流体；以及

下保持层。

该系统提供了一种太阳能系统，其中，入射辐射中的高比例的能量被吸收到目标流体中。具体地说，通过将目标流体和工作流体均布置为系统中(例如，面板中)的层，可以使用两个流体吸收入射太阳辐射。由于目标流体可以吸收与其可以直接吸收的能量一样多的能量而不需要与另一介质热交换，因此这样可以增加效率。然而，工作流体可以被设计为对目标流体而言吸收差的波长的辐射进行吸收，从而获取总入射能量中的更多能量。