專利名稱：用于加熱氣流的太陽(yáng)能空氣加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于加熱氣流的太陽(yáng)能空氣加熱器和方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)，隨著越來(lái)越關(guān)注全球變暖和其帶來(lái)的影響，可再生能源已引起了越來(lái)越大的興趣。這與不斷增長(zhǎng)的對(duì)獨(dú)立住房的需要相結(jié)合，可能導(dǎo)致濕度增加，因此產(chǎn)生了對(duì)于通風(fēng)設(shè)備和/或改進(jìn)室內(nèi)氣候的需求。同時(shí)，不斷增長(zhǎng)的能源價(jià)格也使得消費(fèi)者青睞可再生能源和節(jié)約能源并減少能源開支的方法。多年前，用于將輻射到地球上的陽(yáng)光產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為熱和/或電能的方法就已經(jīng)為人們所熟知。更具體地，本申請(qǐng)涉及只通過(guò)利用陽(yáng)光來(lái)加熱建筑物和/或使建筑物空氣流通。 EP 1 448 937 Bl描述了用于加熱氣流的太陽(yáng)能集熱板，其中太陽(yáng)能集熱板包括太陽(yáng)能電池和由所述太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)的通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)氣流通過(guò)板。通過(guò)可滲透后板提供進(jìn)空氣進(jìn)口 ，并且通過(guò)后板中的通道提供空氣出口 。 US 7， 032， 588 B2描述了預(yù)加熱建筑物的通風(fēng)空氣的太陽(yáng)能集熱板。兩個(gè)具有中間空氣流室的空氣采集空間加熱空氣，由通風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣通過(guò)板。EP 0 380 349 Bl和EP 0 553 893B1描述了用于預(yù)熱建筑物的通風(fēng)空氣的太陽(yáng)
能集熱板。多個(gè)進(jìn)氣開口與板后部的空氣采集通道連通。板的熱量加熱向上地沿著板通過(guò)
的外部空氣，該板自身被太陽(yáng)能輻射和建筑物內(nèi)部茍且散失的能量加熱。 WO 94/12832 Al描述用于加熱住處和使住處空氣流通的太陽(yáng)能收集器。該太陽(yáng)能
收集器包括吸收器和具有透明罩的隔熱容器。當(dāng)通過(guò)所述容器時(shí)，首先空氣被加熱，然后空
氣被引導(dǎo)流向吸收器的兩側(cè)。 WO 2006/102891描述了用于利用從陽(yáng)光獲得的能量(例如用于加熱氣流)的太陽(yáng)能集熱板。太陽(yáng)能集熱板包括太陽(yáng)能電池和由所述太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)的通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)氣流通過(guò)板。通過(guò)可滲透后板提供空氣進(jìn)口 ，也可能通過(guò)板位于底部的通道提供空氣進(jìn)口 ，該通道通往前板內(nèi)部氣流通道并接著通往太陽(yáng)能集熱板。通過(guò)后板中的通過(guò)提供空氣出口 。
總體來(lái)說(shuō)，已知的太陽(yáng)能集熱板和利用來(lái)自太陽(yáng)的熱能的方法的主要問(wèn)題是將來(lái)自陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)化為其他能源(如熱能)的效率。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供提高加熱氣流的效率的太陽(yáng)能空氣加熱器 已知的用于加熱建筑物的太陽(yáng)能集熱板的另一個(gè)問(wèn)題是氣流是單向流通的，即僅能將空氣吹進(jìn)建筑物中。在許多情況下(例如在溫暖的夏日時(shí))，建筑物(尤其是充分隔熱的現(xiàn)代建筑物)被充分加熱或者其太熱。在那種情況下，更加迫切地需要將空氣導(dǎo)出建筑物，這是為了通風(fēng)和/或降溫性能。本發(fā)明另一個(gè)目的是提供具有通風(fēng)和/或降溫性能的空氣加熱器。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)一種太陽(yáng)能空氣加熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述太陽(yáng)能空氣加熱器包括
4
至少一個(gè)透明或半透明的前板，所述前板包括至少一條第一氣流通道，所述第一氣流通道大體上呈細(xì)長(zhǎng)形并沿所述前板的表面延伸，優(yōu)選地與所述前板大體上平行的后板； 至少一個(gè)吸熱元件，該吸熱元件優(yōu)選地位于所述前板和所述后板之間；
至少一個(gè)空氣進(jìn)口，至少一個(gè)空氣出口 ； 位于所述前板和所述吸熱元件之間的至少一條第二氣流通道；及 位于所述吸熱元件和所述后板之間的至少一條第三氣流通道，借此從空氣進(jìn)口流
動(dòng)通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器并流向空氣出口的空氣會(huì)至少通過(guò)第一氣流通道、第二氣流
通道和第三氣流通道。 通過(guò)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)有效的加熱氣流。透明或半透明的前板可以由玻璃、諸如聚碳酸脂的高分子材料或類似材料制成。通過(guò)在前板中提供不止一層的透明或半透明的材料，可以達(dá)到更好的隔熱性能以避免來(lái)自太陽(yáng)能空氣加熱器的熱量通過(guò)前板大量地傳遞到外部。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，前板具有間隔的兩層，以提供層之間的第一氣流通道。當(dāng)通過(guò)至少一個(gè)空氣進(jìn)口向太陽(yáng)能空氣加熱器提供空氣時(shí)，空氣隨后通過(guò)第一氣流通道被導(dǎo)向前板內(nèi)部。當(dāng)空氣通過(guò)所述第一氣流通道時(shí)，空氣會(huì)通過(guò)來(lái)自射入前板的陽(yáng)光的熱能的交換而被加熱。 至少一個(gè)吸熱元件位于根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的前板和后板之間。吸熱元件優(yōu)選地大體上與前板平等，太陽(yáng)能空氣加熱器通常以一個(gè)角度放置以使陽(yáng)光最好地輻射照射。 可選地，如果由于建筑構(gòu)造的限制(例如屋頂?shù)慕嵌?，太陽(yáng)能空氣加熱器未能以最適合接收陽(yáng)光的角度放置。在那種情況下，吸熱元件可以相對(duì)于前板以某個(gè)角度放置以使射入前板的陽(yáng)光較佳地照射。 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，吸熱元件包括第一側(cè)和第二側(cè)。第二氣流通道
沿著所述吸熱元件的第一側(cè)延伸，第三氣流通道沿著所述吸熱元件的第二側(cè)延伸。借此，通
過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器的空氣會(huì)通過(guò)所述吸熱元件的第一側(cè)和第二側(cè)。 吸熱元件通過(guò)吸收射入前板的部分陽(yáng)光被加熱。前板和吸熱元件之間的空間包括
至少一條第二氣流通道。所述第二氣流通道與第一氣流通道連通，因此，流動(dòng)通過(guò)第一氣流
通道的空氣隨后會(huì)進(jìn)入第二氣流通道，其中，空氣通過(guò)經(jīng)過(guò)吸熱元件被加熱。第二氣流通道
中的空氣還會(huì)被射入前板的陽(yáng)光加熱。 后板和吸熱元件之間的空間包括至少一條第三氣流通道。所述第三氣流通道與第二氣流通道連通，因此，流動(dòng)通過(guò)第二氣流通道的空氣隨后會(huì)進(jìn)入第三氣流通道，其中，空氣通過(guò)經(jīng)過(guò)吸熱元件的對(duì)側(cè)被加熱。在通過(guò)第三氣流通道之后，空氣會(huì)通過(guò)至少一個(gè)空氣出口排出太陽(yáng)能空氣加熱器。 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，至少一組太陽(yáng)能電池優(yōu)選地位于所述前板和所述吸
熱元件之間，由此通過(guò)太陽(yáng)能電池可能在太陽(yáng)能空氣加熱器中提供電能。 在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，包括諸如通風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇的通風(fēng)裝置。至少一個(gè)風(fēng)
扇優(yōu)選地由太陽(yáng)能電池生成的電能驅(qū)動(dòng)。風(fēng)扇可驅(qū)動(dòng)通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器的氣流。風(fēng)扇
優(yōu)選地位于或靠近空氣進(jìn)口和/或空氣出口 。 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器氣流的方向可以換向。由此，
5空氣進(jìn)口成為空氣出口，相應(yīng)地空氣出口成為空氣進(jìn)口。如果一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器的氣流，氣流可以通過(guò)改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向而使氣流換向。 提供給太陽(yáng)能空氣加熱器的空氣不一定是純凈的，例如被塵埃粒子污染?？梢蕴峁┲T如濾塵器的過(guò)濾裝置，過(guò)濾裝置優(yōu)選地位于、靠近和/或毗鄰空氣進(jìn)口和/或空氣出口。過(guò)濾提供給太陽(yáng)能空氣加熱器的空氣會(huì)延長(zhǎng)所述太陽(yáng)能空氣加熱器的壽命并增加其效率，這是因?yàn)榛覊m、污物、泥土和類似物質(zhì)會(huì)在進(jìn)入太陽(yáng)能空氣加熱器之前在過(guò)濾器處受阻。如果根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器被當(dāng)作建筑物或房間的熱源來(lái)使用，過(guò)濾由太陽(yáng)能空氣加熱器提供的加熱過(guò)的空氣會(huì)成為優(yōu)選。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，過(guò)濾裝置是可替換的。隨著時(shí)間的推移，由于塵埃的堆積，過(guò)濾器的效率會(huì)。如果替換過(guò)濾器，就恢復(fù)了效率而且純凈空氣會(huì)再次提供進(jìn)入太陽(yáng)能空氣加熱器或從太陽(yáng)能空氣加熱器提供出。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，包括控制通風(fēng)的裝置(例如通過(guò)控制通風(fēng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速)。由此能夠通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器的氣流。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，包括控制與所述太陽(yáng)能空氣加熱器的出口連通的房間的溫度的裝置?？赏ㄟ^(guò)諸如改變來(lái)自太陽(yáng)能空氣加熱器的加熱過(guò)的空氣的輸出(例如通過(guò)改變通風(fēng)風(fēng)扇的速度)的方式控制所述房間的溫度。 利用控制、換向和/或過(guò)濾通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器的空氣的裝置，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一個(gè)目的。根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的一種實(shí)施方式可由此使房間、建筑物、汽車、船舶或旅行車既加熱又通風(fēng)。通過(guò)將外部空氣引入、加熱通過(guò)至少三條氣流通道的空氣并將加熱過(guò)的空吹入連通的房間、建筑物、汽車、船舶或旅行車來(lái)加熱與空氣出口連通的房間、建筑物、汽車、船舶或旅行車。太陽(yáng)能空氣加熱器的這種模式可被稱為"加熱模式"或"冬季模式"，這是因?yàn)橥ǔＴ诙酒陂g需要加熱?？赏ㄟ^(guò)排出空氣和/或換掉所述房間、建筑物、汽車、船舶或旅行車的空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)同一房間或建筑物的通風(fēng)和/或降溫，這通過(guò)換向太陽(yáng)能空氣加熱器的氣流實(shí)現(xiàn)，借此，與房間或建筑物連通的空氣出口起空氣進(jìn)口的功能且太陽(yáng)能空氣加熱器的空氣進(jìn)口起空氣出口的功能。根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的這種模式可以被稱為"通風(fēng)模式"、"降溫模式"或"夏季模式"，這是因?yàn)樵跍嘏陂g(通常是夏季)，相比于加熱，更加迫切地需要為房間或建筑物降溫和/或通風(fēng)。根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器可以自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)夏季模式和冬季模式的切換。在另一種實(shí)施方式中，切換是手動(dòng)的。 重要的是吸熱元件吸收的熱能盡可能多的傳遞給通過(guò)所述吸熱元件的空氣，即，重要的是熱量不從太陽(yáng)能空氣加熱器消散。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，后板包括隔熱體，例如至少一層隔熱材料。由此，使通過(guò)后板傳遞給周圍的熱量最小。 在溫暖和陽(yáng)光燦爛的天氣里，根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器內(nèi)部的吸熱元件可獲得非常高的溫度，導(dǎo)致太陽(yáng)能空氣加熱器內(nèi)部高溫。這可能導(dǎo)致對(duì)太陽(yáng)能空氣加熱器的易損部件的損害。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，包括用于測(cè)量和/或控制太陽(yáng)能空氣加熱器的內(nèi)部高溫的裝置。


現(xiàn)在將參考附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的一種實(shí)施方式的截面?zhèn)纫?
圖2是根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的第二種實(shí)施方式的截面?zhèn)纫晥D； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的立體前視圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的后部的視圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的截面頂視圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的另一種實(shí)施方式的空氣進(jìn)口的近視圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的另一種實(shí)施方式的通風(fēng)裝置的近視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器10的一種實(shí)施方式的截面?zhèn)纫晥D，其中，太陽(yáng)能空氣加熱器在加熱模式，加熱模式也被稱為冬季模式。箭頭示出了太陽(yáng)能空氣加熱器10內(nèi)的氣流路徑?？諝馔ㄟ^(guò)空氣進(jìn)口 6進(jìn)入太陽(yáng)能空氣加熱器10，空氣進(jìn)口 6包括多個(gè)位于太陽(yáng)能空氣加熱器IO底部的多個(gè)孔洞?？諝馔ㄟ^(guò)過(guò)濾器12以除去和過(guò)濾掉外面的塵埃粒子、污物和來(lái)自進(jìn)入的空氣的類似物質(zhì)。空氣隨后被導(dǎo)向第一氣流通道l，第一氣流通道位于半透明或透明的前板4內(nèi)部。前板優(yōu)選地由玻璃和/或塑料材料(例如聚碳酸脂)制成。前板4包括至少兩個(gè)板塊，第一氣流通道1們于這兩個(gè)板塊之間。當(dāng)空氣通過(guò)第一氣流通道時(shí)，來(lái)自通過(guò)半透明或透明的前板4的陽(yáng)光11的熱能會(huì)加熱空氣?？諝饬鞒龅谝粴饬魍ǖ?，隨后進(jìn)入第二氣流通道2，第二氣流通道2位于前板4和吸熱元件13之間的空間內(nèi)。吸熱元件優(yōu)選地由深色覆蓋以更多地吸收來(lái)自陽(yáng)光的熱能。吸熱元件13的表面優(yōu)選地是波形的和/或鋸齒狀以增加吸熱元件13的表面積并因此增加在加熱元件13旁流動(dòng)的空氣的傳熱。當(dāng)流動(dòng)通過(guò)第二氣流通道2時(shí)，空氣被來(lái)自通過(guò)前板4的陽(yáng)光的熱量和來(lái)自吸熱元件13的熱量加熱。在通過(guò)第二氣流通道2之后，氣流進(jìn)入第三氣流通道3，第三氣流通道3位于吸熱元件13的另一側(cè)和后板5之間的空間內(nèi)。在第三氣流通道3中，空氣被來(lái)自吸熱元件13的熱量加熱。氣流通過(guò)空氣出口 7流出太陽(yáng)能空氣加熱器。后板具有隔熱體以使通過(guò)后板5散失的熱量最小。在圖l所示的實(shí)施方式中，氣流通過(guò)們于空氣出口 7中的通風(fēng)單元被驅(qū)動(dòng)通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器10。由太陽(yáng)能電池14產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇8。 位于前板4內(nèi)的氣流通道1具有三個(gè)功能，所有的功能都有助于增加根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的熱效率。氣流通道l提供空氣的初始加熱。這為前板4提供了更好的隔熱性能，并因此為整個(gè)太陽(yáng)能空氣加熱器提供了更好的隔熱。通過(guò)通道l的氣流有助于避免在氣流通道1內(nèi)部生成霧(即凝結(jié))。霧會(huì)允許部分陽(yáng)光通過(guò)前板4并因此破壞太陽(yáng)能空氣加熱器的熱效率。， 在圖1和圖2中，當(dāng)太陽(yáng)能空氣加熱器在加熱模式時(shí)，空氣進(jìn)口 6(即一個(gè)空氣進(jìn)口 6)位于太陽(yáng)能空氣加熱器10、10'的底部。圖4示出了太陽(yáng)能空氣加熱器的第二種實(shí)施方式，其中，空氣進(jìn)口 6'位于后板的底部?？諝膺M(jìn)口6'的近視圖在圖6中示出。通風(fēng)裝置8位于后板5的頂部。空氣進(jìn)口和空氣出口的位置不是特別重要?？諝膺M(jìn)口可穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱的底部、側(cè)面、前部或后部。重要的是氣流被導(dǎo)向通過(guò)位于太陽(yáng)能空氣加熱器中的至少三個(gè)氣流通道1、2和3，其中氣流可在每個(gè)氣流通道1、2和3中被加熱。氣流通道1、2和3優(yōu)選地沿著所述太陽(yáng)能空氣加熱器的長(zhǎng)度方向上布置。如果空氣進(jìn)口位于前板，根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器可以更好的被整合在建筑構(gòu)造中，例如整合在屋頂和墻壁中，例如整合在墻壁中的半透明元件中。隨著全面整合，側(cè)板、底板、頂板和/或后板可不與周圍空氣連通，但通過(guò)在諸如前板的位置提供空氣進(jìn)口 ，太陽(yáng)能空氣加熱器仍然可以按上述的運(yùn)行。 圖2示出的太陽(yáng)能空氣加熱器10'非常類似于圖1中的太陽(yáng)能空氣加熱器10，除了氣流的方向反過(guò)來(lái)從空氣出口7(現(xiàn)在是空氣進(jìn)口7)開始，通過(guò)第三氣流通道，隨后通過(guò)第二氣流通道，然后通過(guò)第一氣流通道并最終通過(guò)空氣進(jìn)口 6(現(xiàn)在是空氣出口 6)流出太陽(yáng)能空氣加熱器10'。太陽(yáng)能空氣加熱器10'在通風(fēng)模式，通風(fēng)模式也被稱為夏季模式?？諝馔ǖ?已具有過(guò)濾裝置15以在空氣進(jìn)入太陽(yáng)能空氣加熱器10'之前清潔空氣。僅通過(guò)使風(fēng)扇8的轉(zhuǎn)向反向來(lái)顛倒氣流的方向。太陽(yáng)能空氣加熱器10'由此能夠使與空氣通道7連接的房間通風(fēng)。 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，太陽(yáng)能空氣加熱器是通風(fēng)系統(tǒng)(即建筑物的通風(fēng)系統(tǒng))的一部分。在這種通風(fēng)系統(tǒng)中，可能提供空氣流，借以不需要太陽(yáng)能空氣加熱器內(nèi)部的通風(fēng)裝置。通過(guò)外部力使空氣通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器，太陽(yáng)能空氣加熱器僅會(huì)提供加熱和/或過(guò)濾氣流的功能。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，串聯(lián)地布置太陽(yáng)能空氣加熱器，即一個(gè)太陽(yáng)能空氣加熱器的空氣出口按順序地連著下一個(gè)太陽(yáng)能空氣加熱器的進(jìn)口。因此，可以進(jìn)一步加熱空氣。 使通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的氣流換向的裝置具有兩個(gè)主要功能。最重要的是該裝置提供太陽(yáng)能空氣加熱器的通風(fēng)性能。與太陽(yáng)能空氣加熱器連通的房間的空氣能夠在一天中通過(guò)使用太陽(yáng)能空氣加熱器的通風(fēng)模式而交換多次。在一些情況下，通風(fēng)會(huì)使所述房間降溫，也會(huì)使房間的溫度更小，總之使室內(nèi)氣候更好。第二，使氣流換向能夠使太陽(yáng)能空氣加熱器自身?yè)Q氣，由此避免了過(guò)度加熱所述板，借此可以避免對(duì)太陽(yáng)能空氣加熱器的易損部件造成損害。隨著對(duì)根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的過(guò)度加熱的風(fēng)險(xiǎn)降低，所述太陽(yáng)能空氣加熱器能夠被置于直射陽(yáng)光下，甚至被置于強(qiáng)而且密集的陽(yáng)光下。優(yōu)選地，太陽(yáng)能空氣加熱器內(nèi)部可具有至少一個(gè)溫度傳感器，例如溫度傳感器可位于氣流通道1、2和3中的一個(gè)內(nèi)部和/或位于吸熱元件13和/或位于前板4和/或后板5。這種溫度傳感器能夠提供太陽(yáng)能空氣加熱器的內(nèi)部溫度的反饋，由此太陽(yáng)能空氣加熱器能夠成為自動(dòng)調(diào)節(jié)的，即當(dāng)達(dá)到臨界內(nèi)部時(shí)，能夠增加通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器的通風(fēng)以降低內(nèi)部溫度。
太陽(yáng)能空氣加熱器的過(guò)濾裝置優(yōu)選地提供清潔吹入連接的房間或建筑物的空氣。根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器能夠與用于房間或建筑物的自動(dòng)氣候控制的溫度傳感器和/或控制器和/或電子控制電路連接，所述房間或建筑物與太陽(yáng)能空氣加熱器連通。通過(guò)增加通過(guò)板的氣流(優(yōu)選地通過(guò)增加通風(fēng)的能力)能夠增加房間的溫度?？梢酝ㄟ^(guò)減少通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器的氣流或者甚至通過(guò)使通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器的氣流換向而從房間或建筑物抽出空氣來(lái)降低房間或建筑物的溫度。溫度傳感器也可以為太陽(yáng)能空氣加熱器提供反饋，例如啟動(dòng)房間空氣交換。根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的加熱和/或通風(fēng)性能的控制可以是手動(dòng)的或自動(dòng)的。 當(dāng)太陽(yáng)能空氣加熱器10僅用于加熱空氣并且氣流只是單向的(即從空氣進(jìn)口 6到空氣出口7)時(shí)，過(guò)濾裝置12只需要(但不排除)與空氣進(jìn)口6連通，以過(guò)濾進(jìn)入太陽(yáng)能空氣加熱器的空氣。當(dāng)太陽(yáng)能空氣加熱器IO '即用于加熱又用于通風(fēng)時(shí)，過(guò)濾裝置12，15可位于空氣進(jìn)口 6和空氣7中，這是因?yàn)樵谕L(fēng)模式下，通過(guò)出口 7吸入空氣，借此過(guò)濾裝置15可以與所述出口 7連通以過(guò)濾通過(guò)出口 7進(jìn)入太陽(yáng)能空氣加熱器10'。 通風(fēng)裝置可以具有風(fēng)扇8，但也可具有其他用于移動(dòng)氣流的裝置。風(fēng)扇的好處是風(fēng)
扇旋轉(zhuǎn)的方向容易換向，借此由風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的氣流換向。風(fēng)扇可被設(shè)計(jì)成靜音的以避免在與
根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器連通的空間或建筑物中產(chǎn)生噪音。 可以選擇后板5的隔熱體9。隔熱體會(huì)提供一個(gè)較重的和/或較大的太陽(yáng)能空氣加熱器但很可能會(huì)增加根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的熱效率。圍繞太陽(yáng)能空氣加熱器的內(nèi)部的邊緣的至少一層隔熱體能夠使得通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器的氣流不遇到太陽(yáng)能空氣加熱器中的任何冷部位和/或冷橋，由此避免了空氣在流出根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器之間被冷卻。圖1和圖2將后板5的隔熱體示出為所述后板5的內(nèi)部的層9，但也可僅在外部提供隔熱體。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，絕緣層被涂敷在太陽(yáng)能空氣加熱器的外部。由此可以提供太陽(yáng)能空氣加熱器的快速和/或簡(jiǎn)單裝配組件。在密封太陽(yáng)能空氣加熱器之后將絕緣層涂敷在外部在某種程度能夠比從內(nèi)部密封太陽(yáng)能空氣加熱器更加容易。諸如聚苯乙烯和/或聚亞安酉旨的材料可以用作絕緣材料。 進(jìn)入根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器優(yōu)選地通過(guò)至少一個(gè)過(guò)濾器12、15以去除和過(guò)濾掉塵埃粒子、污物和來(lái)自進(jìn)入的空氣的類似物質(zhì)。過(guò)濾器12、15可以優(yōu)選地由合成材料的氈制成。過(guò)濾器12、15必須是致密的以捕捉小顆粒，但也必須可透過(guò)以提供通過(guò)過(guò)濾器12、 15的良好的空氣流通，由此有助于通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器的良好的空氣流通。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，太陽(yáng)能空氣加熱器包括太陽(yáng)能電池14(例如一組太陽(yáng)能電池14)。太陽(yáng)能電池14優(yōu)選地包括硅。太陽(yáng)能電池14必須覆蓋足夠大的表面以產(chǎn)生足夠多的電能(例如足以為通風(fēng)裝置提供電力)。吸熱元件13優(yōu)選地由具有良好熱性能的輕金屬(例如鋁)制成，并優(yōu)選地被漆上深色以更多地吸收陽(yáng)光ll。通過(guò)為吸熱元件13提供波形表面能夠增加陽(yáng)光的吸收和隨后生成的熱量。吸熱元件13優(yōu)選地為皺紋狀以提供足夠的硬度和良好地吸收陽(yáng)光11。吸熱元件覆蓋太陽(yáng)能空氣加熱器盡可能多的內(nèi)部區(qū)域以盡可能多地捕捉從前板4射進(jìn)的陽(yáng)光11。 根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的框架優(yōu)選地由鋁制成。 一種便宜的方案是使用玻璃纖維作為框架的材料和/或后板。太陽(yáng)能空氣加熱器的內(nèi)部與外部密封，即太陽(yáng)能空氣加熱器的內(nèi)部?jī)?yōu)選地不可透過(guò)液體(例如水)。 根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器可被應(yīng)用到建筑物以加熱和/或通風(fēng)整個(gè)建筑物或僅僅是建筑物中的一個(gè)或多個(gè)房間。太陽(yáng)能空氣加熱器可安裝在墻壁和/或屋頂構(gòu)造和/或成為這些構(gòu)造的一部分。太陽(yáng)能空氣加熱器的外部設(shè)計(jì)可以通過(guò)使用不同的前板和后板材料而不同，以使其適于安裝在不同的建筑構(gòu)造中。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，鋼化玻璃前板或玻璃板被鋪設(shè)在太陽(yáng)能空氣加熱器的外部，使得太陽(yáng)能空氣加熱器從外部看起來(lái)像玻璃(例如窗戶)。 根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器不限于加熱和/或通風(fēng)建筑物。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器也可以加熱和/或通風(fēng)汽車、卡車、旅居車、流動(dòng)房屋、船舶和/或類似設(shè)施。 根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器不限于具有三條氣流通道。具有三層透明或半透明的材料的前板可為前板內(nèi)的至少兩條氣流通道提供空間。兩個(gè)或更多個(gè)吸熱元件可提供額外的氣流通道(例如沿著額外的吸熱元件)，其中不直接暴露在陽(yáng)光下的吸熱元件可通
9過(guò)諸如熱導(dǎo)性的方式加熱。不止三個(gè)的氣流通道可增加通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器傳遞給氣流 的熱能，并由此提高太陽(yáng)能空氣加熱器的效率。只要吸熱元件或太陽(yáng)能空氣加熱器的其他 部分比通過(guò)的氣流的溫度高，熱量就會(huì)傳遞給氣流。 示出的根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器的實(shí)施方式大體上是扁平、細(xì)長(zhǎng)的矩形形 狀。本發(fā)明不限于這些形狀。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，可能想像任何幾何形狀，例如 圓形、橢圓形、三角形或類似形狀。太陽(yáng)能空氣加熱器可能有其他形狀和設(shè)計(jì)以適于建筑構(gòu) 造，但具有本申請(qǐng)描述的相同性能。太陽(yáng)能空氣加熱器可以垂直地、水平地布置，或者可以
具有垂直的角度。只要陽(yáng)光和/或日光照到前板，它就會(huì)工作。根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣 加熱器可方便地用于度假屋，例如安裝在屋頂上。在冬季期間，度假屋經(jīng)常輕微地被加熱， 例如為了避免水管和/或水箱結(jié)霜。根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱器可有助于升溫和/或 通風(fēng)度假屋，借此可以降低熱開銷。此外，通過(guò)太陽(yáng)能空氣加熱器的通風(fēng)性能可以提供更好 的總體室內(nèi)氣候，即可以提供較低的濕度和/或內(nèi)部空氣的持續(xù)交換。由此可以避免度假 屋在一段時(shí)間不使用后的經(jīng)常性不通氣和不通風(fēng)的氣味。 在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，來(lái)自太陽(yáng)能空氣加熱器的熱量可應(yīng)用到其他目的 而不是空氣。例如通過(guò)在太陽(yáng)能空氣加熱器內(nèi)部包括通過(guò)管道液體(例如水)流動(dòng)的管道 系統(tǒng)，由吸熱元件吸收的熱量能夠被傳遞給管道，并由此加熱通過(guò)管道流動(dòng)的液體。
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權(quán)利要求
太陽(yáng)能空氣加熱器，包括至少一個(gè)透明或半透明的前板，所述前板包括至少一條第一氣流通道，所述第一氣流通道大體上呈細(xì)長(zhǎng)形并沿所述前板的表面延伸；優(yōu)選地與所述前板大體上平行的后板；至少一個(gè)吸熱元件，該吸熱元件優(yōu)選地位于所述前板和所述后板之間；至少一個(gè)空氣進(jìn)口，至少一個(gè)空氣出口；位于所述前板和所述吸熱元件之間的至少一條第二氣流通道；及位于所述吸熱元件和所述后板之間的至少一條第三氣流通道，借此從空氣進(jìn)口流動(dòng)通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器并流向空氣出口的空氣會(huì)至少通過(guò)第一氣流通道、第二氣流通道和第三氣流通道。
2. 如權(quán)利要求l所述的太陽(yáng)能空氣加熱器，其中，所述吸熱元件包括第一側(cè)和第二側(cè)；所述至少一條第二氣流通道大體上平行且毗鄰所述吸熱元件的第一側(cè)；及所述至少一條第三氣流通道大體上平行且毗鄰所述吸熱元件的第二側(cè)，借此從空氣進(jìn)口流動(dòng)通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器并流向空氣出口的空氣會(huì)至少通過(guò)所述吸熱元件的第一側(cè)和第二側(cè)。
3. 如前述任一條權(quán)利要求所述的太陽(yáng)能空氣加熱器，還包括至少一組太陽(yáng)能電池，所述至少一組太陽(yáng)能電池優(yōu)選地位于所述前板和所述吸熱元件之間。
4. 如前述任一條權(quán)利要求所述的太陽(yáng)能空氣加熱器，還包括通風(fēng)裝置，所述通風(fēng)裝置由太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)且位于所述空氣進(jìn)口和/或空氣出口內(nèi)，或者所述通風(fēng)裝置毗鄰所述空氣進(jìn)口和/或空氣出口。
5. 如前述任一條權(quán)利要求所述的太陽(yáng)能空氣加熱器，還包括使空氣流換向/逆向/改變方向的裝置。
6. 如前述任一條權(quán)利要求所述的太陽(yáng)能空氣加熱器，還包括過(guò)濾裝置，其位于或毗鄰所述空氣進(jìn)口和/或空氣出口，所述過(guò)濾裝置優(yōu)選地是可替換的。
7. 如前述任一條權(quán)利要求所述的太陽(yáng)能空氣加熱器，還包括用于控制通風(fēng)的裝置。
8. 如前述任一條權(quán)利要求所述的太陽(yáng)能空氣加熱器，還包括用于控制與所述太陽(yáng)能空氣加熱器連通的房間的溫度的裝置。
9. 如前述任一條權(quán)利要求所述的太陽(yáng)能空氣加熱器，其中，所述后板包括隔熱體。
10. 如前述任一條權(quán)利要求所述的太陽(yáng)能空氣加熱器，還包括用于控制所述太陽(yáng)能空氣加熱器的內(nèi)部溫度的裝置。
11. 一種利用太陽(yáng)能空氣加熱器加熱氣流的方法，所述方法包括如下步驟通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器中的至少一個(gè)空氣進(jìn)口提供氣流，通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器的透明或半透明的前板中的至少一條氣流通道提供氣流，借此來(lái)自穿過(guò)所述前板的陽(yáng)光的熱量加熱氣流；通過(guò)沿著所述太陽(yáng)能空氣加熱器內(nèi)部的至少一個(gè)吸熱元件的至少一條第二氣流通道提供氣流，從而來(lái)自所述吸熱元件的第一側(cè)的熱量加熱氣流；通過(guò)沿著所述太陽(yáng)能空氣加熱器內(nèi)部的至少一個(gè)吸熱元件的至少一條第三氣流通道提供氣流，從而來(lái)自所述吸熱元件的第二側(cè)的熱量加熱氣流，以及通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器中的至少一個(gè)空氣出口提供加熱過(guò)的氣流。
12. —種利用太陽(yáng)能空氣加熱器使房間或建筑物通風(fēng)的方法，所述方法包括如下步驟通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器中的至少一個(gè)空氣進(jìn)口提供來(lái)自所述房間或建筑物的氣流，優(yōu)選地通過(guò)包括在所述太陽(yáng)能空氣加熱器中的諸如風(fēng)扇的通風(fēng)裝置提供氣流；通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器內(nèi)部的至少一條第三氣流通道提供氣流；通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器內(nèi)部的至少一條第二氣流通道提供氣流；通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器的透明或半透明的前板中的至少一條第一氣流通道提供氣流；及通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器中的至少一個(gè)空氣出口提供氣流。
13. —種如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過(guò)諸如風(fēng)扇的通風(fēng)裝置提供氣流，所述通風(fēng)裝置優(yōu)選地包括在所述太陽(yáng)能空氣加熱器中。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，包括在所述太陽(yáng)能空氣加熱器中的太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)所述通風(fēng)裝置。
15. 如權(quán)利要求11-14之中任一權(quán)利要求所述的方法，其中，提供進(jìn)入所述太陽(yáng)能空氣加熱器的空氣和/或從所述太陽(yáng)能空氣加熱器提供的空氣被過(guò)濾，優(yōu)選地通過(guò)過(guò)濾單元過(guò)濾。
16. 如權(quán)利要求12-15之中任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述通風(fēng)裝置是受控的。
17. 如權(quán)利要求11-16之中任一權(quán)利要求所述的方法，其中，與所述太陽(yáng)能空氣加熱器連通的房間的溫度是受控的，優(yōu)選地通過(guò)調(diào)節(jié)所述太陽(yáng)能空氣加熱器的通風(fēng)來(lái)控制所述房間的溫度。
18. 如權(quán)利要求11-17之中任一權(quán)利要求所述的方法，其中，提供用于使通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器的空氣換向的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能空氣加熱器，該太陽(yáng)能空氣加熱器包括至少一個(gè)透明或半透明的前板，所述前板包括至少一條第一氣流通道，所述第一氣流通道大體上呈細(xì)長(zhǎng)形并沿所述前板的表面延伸；優(yōu)選地與所述前板大體上平行的后板；至少一個(gè)吸熱元件，該吸熱元件優(yōu)選地位于所述前板和所述后板之間；至少一個(gè)空氣進(jìn)口；至少一個(gè)空氣出口；位于所述前板和所述吸熱元件之間的至少一條第二氣流通道；及位于所述吸熱元件和所述后板之間的至少一條第三氣流通道，借此從空氣進(jìn)口流動(dòng)通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器并流向空氣出口的空氣會(huì)至少通過(guò)第一氣流通道、第二氣流通道和第三氣流通道。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，太陽(yáng)能空氣加熱器包括用于驅(qū)動(dòng)和/或換向通過(guò)所述太陽(yáng)能空氣加熱器的氣流的裝置，借此能夠使與所述太陽(yáng)能空氣加熱器連通的房間和/或建筑物加熱和/或通風(fēng)。
文檔編號(hào)F24J2/20GK101755174SQ200880011456
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月5日
發(fā)明者保羅·里斯·阿爾恩特 申請(qǐng)人:保羅·里斯·阿爾恩特