Черепица для крыши, выступающей в роли солнечной батареи, производящая с помощью солнечной энергии и фотогальванического способа горячую воду и электрическую энергию

Авторы патента:


Черепица для крыши, выступающей в роли солнечной батареи, производящая с помощью солнечной энергии и фотогальванического способа горячую воду и электрическую энергию
Черепица для крыши, выступающей в роли солнечной батареи, производящая с помощью солнечной энергии и фотогальванического способа горячую воду и электрическую энергию
Черепица для крыши, выступающей в роли солнечной батареи, производящая с помощью солнечной энергии и фотогальванического способа горячую воду и электрическую энергию
Черепица для крыши, выступающей в роли солнечной батареи, производящая с помощью солнечной энергии и фотогальванического способа горячую воду и электрическую энергию
Черепица для крыши, выступающей в роли солнечной батареи, производящая с помощью солнечной энергии и фотогальванического способа горячую воду и электрическую энергию
Черепица для крыши, выступающей в роли солнечной батареи, производящая с помощью солнечной энергии и фотогальванического способа горячую воду и электрическую энергию
Черепица для крыши, выступающей в роли солнечной батареи, производящая с помощью солнечной энергии и фотогальванического способа горячую воду и электрическую энергию

 


Владельцы патента RU 2457579:

ДЕ НАРДИС Маурицио (IT)

Покрывающая черепица для структур (17) крыши и стен зданий, содержащая: верхний элемент (13), содержащий выпуклый участок, имеющий внутреннюю поверхность (14), обработанную таким образом, чтобы она отражала свет, при этом верхний элемент (13) покрыт одним или более фотоэлектрическими элементами, основание (6), изготовленное с отражающей пластиной (2), покрывающей термически изолирующий элемент (16), имеющий вогнутый участок в соответствии с выпуклым участком верхнего элемента (13), при этом вышеупомянутый выпуклый участок верхнего элемента (13) и вышеупомянутый вогнутый участок отражающей пластины (2) формируют полость (18), в которой производится тепличный эффект, когда черепица подвергается солнечной радиации, эта радиация поглощается главной трубкой (15), располагающейся внутри полости (18) в соответствии с центром выпуклого участка верхнего элемента (13), основания (6), которое выполнено с нижерасположенными опорами (10) таким образом, чтобы элемент мог поддерживаться с помощью опор (10) на структуре (17) и формировать воздушную и вентиляционную камеру (5). Также предложена система для покрытия структур (17) крыши и стен зданий. Покрытия согласно изобретению выполнены совершенно совместимыми с окружающей обстановкой с помощью выбора правильного типа черепицы, зависящего от расположения, и, таким образом, удовлетворяющими эстетическим запросам и требованиям по водонепроницаемости. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе, содержащей специальную черепицу, ее варианты и принадлежности, достаточные для того, чтобы покрыть всю крышу, при этом обеспечивающие термоизоляцию, вентиляцию, не наносящие вред окружающей среде, аккумулирующие солнечную и производящие фотоэлектрическую энергию, достаточную для производства горячей воды и/или электрической энергии.

Эта система применяется для полного или частичного покрытия крыш и стен модульными, двухкомпонентными элементами или предварительно собранными элементами, термоизолированными и обеспечивающими вентиляцию, имеющими целью производство горячей воды и/или электрической энергии.

Два элемента, которые составляют «черепицу», подробно описаны на последующих страницах. Они содержат внутренние трубопроводы, смесительные схемы, поглощающие пластины и находящиеся снаружи, на верхней стороне, фотоэлектрические поглощающие элементы для производства электрической энергии, такие как:

- выпуклые металлические пластины, снабженные с наружной стороны экранами и различными фильтрами;

- пластмассы, изготовленные из углепластиков или подобных им пластиков;

- рельефные и/или штампованные производные кремния.

Эти материалы, когда они изготовлены соответствующим способом, с покрытием и специальными цветными пленками, выглядят с внешней (верхней) стороны как традиционная черепица.

«Черепица» с ее вариантами и принадлежностями специально подходит для покрытия всей крыши и/или стен дома, промышленного комплекса или любого здания, которое может быть использовано для получения преимуществ солнечной энергии, как отображено в основном пункте формулы изобретения; не наносит вред окружающей среде, и поэтому может использоваться в исторических центрах, поскольку она может точно повторять формы и цвета традиционных покрытий для крыш, является пригодным для любого типа покрытия, т.к. ее можно обрезать и формировать; имеет низкую общую стоимость и очень высокую выработку энергии.

Уровень техники

В настоящий момент производство электрической энергии и/или горячей воды с помощью систем, расположенных на зданиях, обеспечивается с помощью фотогальванических и солнечных панелей различных типов и форм.

Традиционные фотоэлектрические панели изготовлены из элементов различных размеров, главным образом составленных из кремниевых плиток, соединенных вместе, чтобы формировать фотоэлектрический элемент, предназначенный для производства электрической энергии. Они защищены устойчивым к ультрафиолетовым лучам стеклом или пластиковыми экранами, располагающимися выше покрытия, или заменяющим покрытием для больших поверхностей. Они поглощают солнечные и ультрафиолетовые лучи, преобразуя их в электрическую энергию. Они не очень хорошо интегрируются в архитектуру здания, кроме ультрасовременных зданий, в которых используются целые секции крыши, или в достаточной мере освещенных стен.

В отличие от фотоэлектрических панелей, солнечные панели используются для аккумулирования энергии солнечной радиации для производства горячей воды и изготовлены из солнечного коллектора, который является простой пластиной, которая аккумулирует солнечную радиацию. К пластине подсоединяется контур. Контур позволяет осуществить циркуляцию жидкости, предназначенную для того, чтобы отводить тепловую энергию от пластины и переносить ее во внутреннюю сеть для последующего использования. Внутренние компоненты системы защищены внешним прозрачным экраном, подобным одной из фотоэлектрических панелей, и термоизолирующим экраном, располагающимся ниже, который предназначен для предотвращения рассеивания тепла.

Солнечные панели имеют те же самые проблемы, что и фотоэлектрические панели; поскольку они располагаются выше покрытия крыши, или заменяют его, в случае покрытия больших поверхностей, то они не вписываются в архитектуру здания, таким образом создавая значительный контраст по внешнему виду с окружающей архитектурой. Установка этих элементов в качестве покрытия крыши является довольно сложным, и часто, со временем, вызывает протечки воды. При этом обе системы являются слишком дорогими по сравнению с реальной выработкой энергии, которую они производят. Несколько лет требуется для компенсации затрат по установке; этот фактор значительно ограничивает их использование даже в наше время.

В прошлые годы несколько изобретателей посвятили себя поиску альтернативных решений традиционным солнечным и фотоэлектрическим панелям. Несколько заявок на патент были заявлены и выданы, обе заявки были сделаны в Италии и распространяют свое действие за ее границами, для различных типов изделий (покрывающая черепица, панели и т.д.) с целью оптимизации производства горячей воды или электричества, в независимом режиме, с поглощающими элементами, предназначенными для покрытия зданий полностью или частично, замещающими солнечные и фотоэлектрические панели, существующие на рынке на сегодняшний день. Эти подходы к решению забыты при рассмотрении того, что для достижения приемлемого результата нужно, чтобы улучшение, в основном, касалось «покрывающей системы», при этом используя систему, которая могла бы заменить традиционно используемую черепицу, легко приспосабливается к любой ситуации, позволяет избежать проблем с загрязнением окружающей среды, способна производить горячую воду и электрическую энергию за счет аккумулирования солнечной радиации.

Эти новые предложенные или патентованные системы не достигли какого-то значительного результата, т.к. они не были приняты и не производятся промышленностью, которая сегодня все еще производит традиционные солнечные и фотоэлектрические панели. Они также не удовлетворяют функциональным и практическим требованиям в отношении приспособляемости к различным крышам, снижению стоимости, эффективности и, самое главное, совместимости с традиционными покрытиями для крыш, для того, чтобы не создавать проблем с загрязнением окружающей среды, и чтобы их можно было использовать в традиционной архитектуре и исторических центрах.

Раскрытие изобретения

В настоящий момент оптимальное и широко применяемое покрытие дома или, в более широком смысле, покрытие здания достигается при использовании термически изолирующих и вентилируемых панелей, позиционированных горизонтально на наклонной вершине чердачного этажа или традиционной деревянной кровле, или кровле, на которой располагаются глиняная черепица для крыши, цемент, шифер, канадская черепица, другие типы черепицы и т.д. Эти покрытия выполнены совершенно совместимыми с окружающей обстановкой с помощью выбора правильного типа черепицы, зависящего от расположения, и, таким образом, удовлетворяющими эстетическим запросам и требованиям по водонепроницаемости. Они не используют, а просто рассеивают солнечную энергию, которую они аккумулируют.

Новая система покрытия предлагает использовать специально сделанную черепицу для покрытия всего здания, становясь частью его, в то же время производя горячую воду для бытовых нужд, для обогрева и получения электрической энергии, за счет аккумулирования и впитывания солнечной и ультрафиолетовой радиации.

Изобретение направлено на удовлетворение следующих требований.

1. Термически изолировать крышу дома, обеспечивая оптимальную температуру. Проблема перегрева самых верхних этажей вызвана недостатком достаточной изоляции и вентиляции и является общей для традиционных систем.

2. Создавать достаточную вентиляцию между изолирующим материалом и находящейся ниже структурой крыши, как для деревянных крыш, используемых в англосаксонских зданиях северной Европы, северной Америки и т.д., так и для армированного цементного покрытия, которое используется в традиционных итальянских зданиях.

3. Хорошо соответствовать архитектурному проекту, поскольку внешняя поверхность воспроизводит те же самые формы и цвета различных традиционных черепиц, позволяя, таким образом, использовать новые покрытия также в исторических центрах и религиозных зданиях.

4. Может использоваться как на наклонных крышах или на стенах, направленных в сторону севера, где нет достаточного солнечного освещения, так и на хорошо освещаемых стенах, направленных на юг, юго-запад и юго-восток.

5. Может легко принимать нужную форму, т.к. не все крыши являются линейными и прямоугольными, чтобы соответствовать углам, мансардным окнам, различиям в высотах крыш и т.д. Для того чтобы адаптироваться к такого рода ситуациям, они могут быть обрезаны с помощью ножовки и получить необходимую форму, в зависимости от технических нужд, без потери времени.

6. Это покрывающий элемент с оптимальным, не громоздким размером, достаточным, чтобы отвечать техническим и позиционирующим требованиям, описанным ранее. Он удовлетворяет требованиям по изоляции и простому покрытию поверхностей для облицовки северных стен, а для освещаемых частей он является аккумулятором солнечной энергии, чтобы производить горячую воду и электроэнергию, а также раздельно, в зависимости от нужд. Он противостоит погоде в соответствующее время, легко прикрепляется к находящейся ниже структуре с помощью дюбеля или гвоздя, он должен легко заменяться или обновляться на внешней поверхности, допускающей перемещение людей, подвергающейся воздействию атмосферных явлений, при этом каждый элемент прикрепляется к следующему вертикально, благодаря металлическим или пластиковым соединениям, образующим парное соединение с необходимыми уплотнениями, а боковые стенки накладываются внахлест.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - поперечное сечение черепицы типа «A» для производства тепловой и/или электрической энергии, с конструктивными деталями, имеющей внешний вид как у традиционной черепицы португальского типа, у которой верхняя и нижняя части образуют двухфокусную линзу и внутренний «бойлер» с пластиной и поглощающими трубками.

Фиг.2 - вид с аксонометрической проекцией черепицы типа «A» для производства тепловой и/или электрической энергии, с двумя покрывающими черепицами и обычно расположенным основанием. Верхняя черепица имеет двухфокусные линзы. Она позиционируется в обратном направлении (не в закрытом положении), чтобы показывать внутреннюю часть черепицы с пластиной, поглощающие трубки и расположенную ниже термически изолирующую пену.

Фиг.3 - вид с аксонометрической проекцией по направлению к нижней части черепицы типа «A» для производства тепловой и/или электрической энергии, с двумя покрывающими черепицами, линзами Френеля, соединения с наружными элементами крепления, позиционирующими скобами и воздушной камерой.

Фиг.4 - вид с аксонометрической проекцией черепицы типа «B» или «простой черепицы» с двумя покрывающими черепицами, без двухфокусных линз, с термически изолирующей пеной, позиционирующими скобами, воздушной камерой, верхними фиксирующими точками, основанием, и расположением первой черепицы на водосточной трубке.

Фет.5 - вид с поперечным сечением черепицы типа «В» или «простой черепицы», имеющей внешний вид как у традиционной черепицы португальского типа, с верхней черепицей, основанием, с термически изолирующей пеной, фиксирующими скобами, позиционирующими скобами, воздушной камерой.

Фиг.6 - вид с поперечным сечением соединений с трубками, образующими парное соединение, которые позволяют совершенное и простое закрепление нижней и верхней черепиц.

Фиг.7 - поперечное сечение черепицы типа «A» для производства тепловой и/или электрической энергии, с конструктивными деталями, имеющая наружный внешний вид как у традиционной черепицы португальского типа. Верхняя черепица является открытой, вместе с основанием, линзой, внутренним «бойлером» с пластинами и поглощающими трубками и, прежде всего, кремниевыми пластинами для увеличения производства электрической энергии, и располагается на нижней плоской части черепицы.

Осуществление изобретения

Инновационная система покрытия, предназначенная не только для покрытия зданий, но также и для производства тепловой и/или фотоэлектрической энергии, должна быть представлена на международном рынке как замена для существующих продуктов, используемых для покрытия крыш и стен, и должна удовлетворять одновременно следующим требованиям.

Используемые элементы должны покрывать всю поверхность крыши, и, если возможно, также хорошо освещаемые стены, они должны хорошо соответствовать архитектурному дизайну, они также должны в достаточной степени термически изолировать крышу, они должны соответствовать требованиям по защите окружающей среды, они также должны оптимально и постоянно использовать освещаемые поверхности, превращая покрытие в единый впитывающий тепло элемент для производства горячей воды (удаляя бойлер) и для производства фотоэлектрической энергии, значительно снижая энергетические затраты для здания. Если покрытие устанавливается во время фазы строительства, то уменьшение стоимости будет максимальным. Основной проблемой, которую следует рассмотреть, является то, что только часть крыши, которая направлена на юг, юго-восток или юго-запад, может оптимально использоваться для аккумулирования солнечной энергии, а все оставшиеся поверхности, направленные на север, могут использоваться только для частичного аккумулирования ультрафиолетовых лучей.

Изобретение, описанное в этой заявке на патент, вводит улучшения и радикальные изменения в осуществление покрытий для крыш домов и зданий, которые можно резюмировать следующим образом.

Система подходит для любого типа зданий, как для итальянских, так и для англосаксонских, с армированным цементом или деревянных крыш, осуществляется полный модульный принцип конструкции, низкая стоимость по отношению в общей выработке энергии, элементы легко транспортируются и устанавливаются, не оказывают никакого негативного воздействия на эстетику зданий и окружающую среду, уменьшают стоимость производства электрической и тепловой энергии относительно альтернативных систем, используемых кем-либо, уменьшают стоимость фотоэлектрической энергии по отношению к большой используемой поверхности, с финансовой помощью от правительства, по отношению к начальным инвестициям или другим стимулирующим мотивам, действующим в других странах. Фундаментальной идеей, содержащейся в главном пункте формулы изобретения этого патента, является получение всех функций совершенным образом изолирующего и обеспечивающего вентиляцию покрытия крыши, вместе с выработкой энергии, получаемой от общей поверхности крыши или большой ее части, направленная на одновременное или раздельное использование фотоэлектрической или тепловой части солнечной энергии.

Система использует единственный элемент - сконструированную заново «черепицу», размеры и форма которой могут изменяться в зависимости от требуемых нужд, и которая может быть изготовлена и как единичный заранее собранный элемент, и в двух отдельных частях, при этом верхняя часть определяется как «покрывающая черепица», а нижняя часть определяется как «основание», причем эти части должны быть собраны во время установки. «Черепица» имеет изменяющийся размер, в зависимости от моделей и типов, которые она моделирует, существует в двух разновидностях: «A» и «B», которые внешне являются идентичными в обоих своих компонентах, но различаются внутренним содержимым.

Тип «A» (фиг.1-2-3) используется на достаточно освещаемых участках крыши, производя:

A. Тепловую энергию, получаемую с помощью солнечной радиации (фиг.1, п.3), проходящей внутрь черепицы, оптимально собираемую с помощью специально изготовленной на заказ верхней стороны, и увеличенной за счет использования линз Френеля, чтобы концентрировать солнечные лучи во внутренней части (фиг.1, п.1), которые расположены в выпуклой части (фиг.1, п.13) той же самой черепицы, для того, чтобы захватить солнечные лучи с любого угла, распределить и увеличить их (фиг.1, п.3) внутри полости черепицы (фиг.1, п.18), облучая металлическую пластину и/или поглощающие излучение трубки (фиг.1, п.2-4).

Использование линз Френеля с металлической черепицей является оптимальным, когда солнечные лучи являются наклонными или общая ситуация является неудовлетворительной. Использование линз позволяет расположить черепицы с любым наклоном и, таким образом, положить их прямо на любую поверхность, не обращая внимания на угол наклона солнечных лучей, как в случае использования солнечных панелей. Когда солнечные лучи попадают на вогнутую, аккумулирующую металлическую пластину (фиг.1 и 2) внутри полости черепицы, то серия отражений увеличивает эффект облучения. Так же как на бильярдном столе, лучи отражаются (фиг.1, п.3) и подвергают воздействию все внутренние поверхности (фиг.1, п.14) и их поглощающие трубки (фиг.1, п.4), включая главную трубку (фиг.1, п.15), располагающуюся в центре выпуклой части верхней черепицы. Внутренняя поверхность верхней черепицы (фиг.1, п.13) специально обработана в том случае, если для черепицы используются материалы из пластика, которые являются прозрачными на внешней стороне и непрозрачными и отражающими свет на внутренней стороне, таким образом, солнечная или ультрафиолетовая радиация может проникать внутрь, но не может выйти, создавая тепличный эффект, который увеличивает тепло, обеспечиваемое для коллектора. Поглощающая пластина (фиг.1, п.2) располагается на теплоизолирующей пене (фиг.1, п.16), имеющей вогнутую внутреннюю форму и вставленной в элемент (фиг.1, п.6), являющийся основанием, при этом поглощающие трубки (фиг.1, п.4) располагаются на пластине (фиг.1, п.2), и их количество подходит для определенного использования. Для определенных случаев использования могут быть изготовлены двойной слой, рельефная аккумулирующая пластина, с соответствующими каналами, действующими как трубки. Все трубки внутри каждой черепицы (фиг.6, п.21-24) соединены с соответствующими трубками предыдущей и последующей черепиц с помощью парных, входящих одно в другое соединений (фиг.6, п.23) с соответствующими уплотняющими прокладками (фиг.6), в пластике или металле, подходящих для создания единого контура, соединяющего все черепицы вместе, чтобы нагревать теплообменник для производства горячей воды. Соединительная система позволяет быстро соединить черепицы между собой, не затрачивая время на прикручивание с помощью винтов, сваривание и т.д.

B. Электрическую энергию из фотоэлектрической энергии с помощью солнца и ультрафиолетовых лучей, аккумулируемых верхней частью черепицы (фиг.1, п.13-14). Эти элементы (фиг.1-2-3) черепицы, соединенные друг с другом через определенные соединения (фиг.1, п.8) в пластике или металле, как описано позже, превращают все покрытие крыши в единую фотоэлектрическую панель.

Тип «B», определяемый как «простая черепица», универсальная (фиг.4), регулируемая под любую форму крыши, и должна использоваться в тех частях, направленных в сторону севера, которые не производят тепловую энергию и/или в трудных местах, где нет необходимости для использования вырабатывающей энергию черепицы. Этот элемент составлен из «верхней черепицы» (фиг.4-5 п.13-14-15) без линз Френеля, и такой же нижней частью, являющейся «основанием» (фиг.4-5, п.6), при этом он собран заранее или собирается позже, внутренняя часть заполнена пеной (фиг.4-5, п.16), и формирует единую черепицу, которая может быть обрезана, чтобы придать ей различные формы и т.д., приспосабливая ее к любому необходимому покрытию.

«Основание» изготовлено из термического упрочненного пластика или металла, формирующего разновидность коробки без крышки, где крышкой является верхняя черепица. Основание имеет ограничивающие боковые стенки высотой в несколько сантиметров (фиг.1-2-3-4-5, п.6), внутри которых находится вспененный термически изолирующий материал (фиг.1-2-3-4-5, п.16), типа полиуретана или полистирола. Пена принимает определенную вогнутую форму в верхней части, в которой располагается поглощающий слой. В том случае, если черепица выполняет роль простой черепицы, то пена заполняет всю полость, увеличивая защиту и термоизоляцию частей (фиг.4, п.16), наименее освещаемых солнцем. Основание формирует соответствующие воздушную и вентиляционную камеры (фиг.1-3-5, п.5) между нижним основанием и черепицей, которая приподнята над основанием на несколько сантиметров с помощью направляющих или позиционирующих стоек (фиг.1-3-4-5, п.10-12), также используемых для прикрепления модуля черепицы с помощью дюбелей или гвоздей (фиг.1-3-4-5, п.11) к нижней структуре (фиг.1-3-4-5, п.17), чтобы избежать повреждения покрытия из-за сильных ветров. В особых случаях поддерживающее основание может быть сделано из жесткого полиуретана или подобных материалов, без использования внешней структуры поддержки основания. Она включает в себя пространство в поглощающей пластине, которому придается соответствующая форма, чтобы встроить туда поглощающую пластину, если она подходит для трубок, содержащихся в полиуретане, а также направляющими и поддерживающими опорами, являющимися частью того же самого модуля.

Воздушная камера и слой пены позволяют избежать рассеивания энергии наружу и образование конденсата. Поглощающая пластина в виде вогнутого металла с гальваническим покрытием лежит на термоизолированном слое из пены. На его верхней поверхности располагаются поглощающие трубки, внутри которых протекает дешевая жидкость с высокой теплоемкостью, например смеси азота и жидкого фосфора.

Дополнительная центральная поглощающая трубка (фиг.1-3-5, п.15) располагается в центре вогнутой полости основания и в выпуклой полости «верхней черепицы». Она лежит на особых опорах, располагающихся на двух концах основания (фиг.1-5, п.8). Все трубки термической поддержки имеют соединения на вертикальных концах основания, образующие парные сочленения (фиг.1-6, п.19-20) для присоединения к смежным черепицам. Основание также имеет боковые направляющие (фиг.1-5, п.9), чтобы соответствовать фиксирующим точкам верхней черепицы (фиг.1-5, п.8).

«Покрывающая черепица» сделана из любого прозрачного пластика или углеродных полимеров, покрытых силиконовыми пленками или проводящими электродами с микро/наноструктурной органической краской (один или более слоев), достаточно защищенной и стойкой к ультрафиолетовым лучам, подходящего цвета, чтобы соответствовать цвету, который будет иметь верхняя черепица, согласно требованиям по архитектуре сооружений. Если она сделана с теплопроводным слоем и поглощающим металлическим слоем (медь, алюминий и т.д.), то она будет покрыта составом, содержащим взвешенные пленки аморфного диоксида кремния (двойное или тройное соединение) желаемого цвета, сделанными пористыми с помощью электролитической коррозии, для того, чтобы эксплуатироваться в более широком спектре солнечного спектра, или с другими слоистыми пленками, которые могут быть предложены с помощью самых последних технических достижений, подобных пленкам из диоксида кремния или другим подходящим материалом для аккумулирования фотоэлектрической энергии из солнечных или ультрафиолетовых лучей. В этом случае, цвет внешнего основания (фиг.1-3-5, п.13) также будет таким, чтобы соответствовать архитектурным требованиям. Эта верхняя черепица является достаточно толстой, чтобы по ней можно было ходить, в зависимости от размера и материала она изготовлена с внешней формой традиционной черепицы, которую хотят воспроизвести, или с новым дизайном, и имеет соединения, позволяющие обеспечить соединение внахлест, профилирование и т.д. Она имеет соответствующие прокладки (фиг.1-5, п.7), чтобы сделать ее водонепроницаемой, позволить избежать конденсации и утечек пара, образуемого внутри. Она также имеет специальные пробки с резьбой на боковых сторонах (фиг.1-5, п.8), чтобы прикреплять ее посредством заталкивания в боковые направляющие нижнего поддерживающего основания (фиг.1-5, п.9), делая ее единым и непрерывным модулем вместе с другими черепицами.

Верхняя черепица содержит в ее верхней центральной выпуклой части, как было показано ранее, линзы (фиг.1-2-3, п.1), которые позволяют принимать солнечные лучи (фиг.1-5, п.3), падающие под любым углом, распределяя и увеличивая их внутри черепицы. Эти лучи отражаются линзами Френеля внутри овальной полости между двумя частями черепицы, в центре которой проходит главная трубка поглощающей жидкости. Солнечные лучи входят в полость, которая является настоящим паровым котлом, отражаются от зеркальной металлической пластины, находящейся ниже главной (фиг.1-5, п.15) и боковых (фиг.1-3-5, п.4) трубок, нагревая жидкость до высоких температур. Внутренняя вогнутая сторона верхней черепицы обработана таким образом, чтобы сделать ее непрозрачной и отражающей внутренний свет. Для поликарбонатов или другого пластика и стеклообразных материалов будут использоваться светоотражающие краски, чтобы задерживать солнечные лучи; что касается металлических опор, то их внутренняя часть будет покрыта гальваническим способом таким образом, чтобы отражать лучи внутрь полости.

Вариант черепицы типа «A» показан на фиг.7. Он изготовлен как немного более дорогая система, пригодная для увеличения производства электрической энергии с помощью кремниевых кристаллов, расположенных на особых опорах на верхней части поглощающей пластины (фиг.7, п.26), защищенной верхней черепицей. Этот тип может использоваться в «Черепицах», использующих верхнюю черепицу, изготовленную из поддерживающего прозрачного стекла или поликарбонатной пластмассы и т.д., или с металлическими верхними пластинами (фиг.7, п.13-14), собранными вместе со стеклообразными или пластиковыми частями (фиг.7, п.25), расположенными таким образом, чтобы соответствовать месту расположения кремниевых (silica) кристаллов. Все эти черепицы соединяются вместе через особые соединения, находящиеся ниже верхней черепицы, чтобы сформировать единую фотоэлектрическую панель.

Описание компонентов и установки системы

Установка черепиц типа «A», которые производят тепловую и электрическую энергию

После выравнивания поверхности должна быть позиционирована первая горизонтальная линия поддерживающих оснований, слева направо, как для установки традиционной черепицы, прикручивая винтами к нижней структуре направляющих элементов некоторых поддерживающих оснований, в зависимости от погодных условий. При этом последняя черепица обрезается на правой боковой стороне с помощью ножовки или подобных инструментов, используя простой базовый вариант черепицы, до тех пор пока не будет достигнута металлическая конструкция на боковой стороне. После достижения правильного позиционирования и с правым вертикальным наклоном первого ряда поддерживающих оснований один за другим позиционируются основания смежного второго ряда, фиксируя вертикально центральные и боковые трубки на нижней и верхней черепицах через особые соединения, образующие парные сочленения, просто поднимая опорное основание и толкая его вниз, до тех пор пока не будет слышен щелчок. После того, как второй ряд поддерживающих оснований прикреплен, позиционируется первый ряд покрывающих черепиц, обеспечивая перекрывание соседних черепиц в направлении слева направо, и вертикальное выравнивание их по отношению к нижним черепицам. После того, как верхние черепицы установлены, по уже готовой части крыши можно будет безопасно ходить, продолжая устанавливать один ряд поддерживающих оснований и один ряд покрывающей черепицы до конца ряда. В том случае, если последняя черепица слишком длинная, то поддерживающее основание будет отрезано, при этом черепица имеет трубки, которые впоследствии будут соединены с помощью обычных гидравлических соединений. Трубки в последнем поддерживающем основании и законченной или обрезанной покрывающей черепице будут соединены с изолированными распределительными медными трубками, расположенными внутри основания, при этом они будут изолированы и покрыты пеной после установки, покрыты тем же самым материалом, который используется для верхних черепиц, подведены и присоединены к изолированным нагревательным змеевикам для производства горячей воды. Бойлер следует по возможности располагать близко к крыше или в определенном месте, где он должен быть соединен с отопительной системой здания. В особом случае использования системы в районах с интенсивным солнечным излучением система может даже производить пар.

Поскольку производство электрической энергии подразумевает, что она будет передаваться к аккумулятору или линиям гидроэлектростанций, на основе помощи со стороны правительства, то должно быть определено, что четыре соединительных болта нижнего поддерживающего основания позволяют соединять все верхние черепицы, расположенные в сторону севера или освещаемые стороны, чтобы получить единую фотоэлектрическую поверхность для всей крыши, т.к. они присоединены к нижней структуре. Кроме того, они могут создавать даже более широкую поверхность, соединяясь через болты к пластинам или черепицам, расположенным вертикально или к другим черепицам, производящим фотоэлектрическую энергию.

Черепицы, которые накладываются на стены здания, могут использоваться для производства тепловой и фотоэлектрической энергии, используя нормальную черепицу, или только фотоэлектрическую энергию, используя простую черепицу с внутренней теплоизоляцией или без нее. Внешняя поверхность верхней черепицы в этом случае принимает форму, размер и цвет, соответствующие общим архитектурным потребностям.

Установка черепицы, аккумулирующей только ультрафиолетовые лучи, производится на наклонных крышах или на стенах, обращенных на север, или там, где тепловые соединения являются нецелесообразными:

После того, как установка черепицы типа «A» произведена в оптимально освещаемых позициях, установка продолжается вдоль тех же самых рядов для черепицы простого типа «B», которые производят только теплоизоляцию. Установка продолжается до тех пор, пока крыша не будет полностью покрыта, или пока не будут покрыты вертикальные стены, которые могут использовать ультрафиолетовое излучение в отсутствие прямой солнечной радиации. И верхняя черепица, и черепица, служащая основанием, обрезаются, формируются и настраиваются по отношению к форме, которая предназначается для покрытия.

Особые компоненты и другие возможные применения системы:

На стадии изготовления, верхние черепицы, сделанные из пластика или металла, могут содержать внутренние металлические провода, присоединенные к точкам рассеивания, предназначенным для получения клетки Фарадея для всего здания, и т.д.

В использованных чертежах не показаны специальные части для укомплектования системы. Эти части являются пластиковыми или металлическими боковыми лентами, чтобы покрывать боковые обрезанные части черепиц, соединения с системами распределения тепловой или электрической энергии, соединения с кристаллами кремния или покрывать границы крыши.

1. Покрывающая черепица для структур (17) крыши и стен зданий, содержащая:
- верхний элемент (13), содержащий выпуклый участок, имеющий внутреннюю поверхность (14), обработанную таким образом, чтобы она отражала свет, при этом верхний элемент (13) покрыт одним или более фотоэлектрическими элементами,
- основание (6), изготовленное с отражающей пластиной (2), покрывающей термически изолирующий элемент (16), имеющий вогнутый участок в соответствии с выпуклым участком верхнего элемента (13),
при этом вышеупомянутый выпуклый участок верхнего элемента (13) и вышеупомянутый вогнутый участок отражающей пластины (2) формируют полость (18), в которой производится тепличный эффект, когда черепица подвергается солнечной радиации, эта радиация поглощается главной трубкой (15), располагающейся внутри полости (18) в соответствии с центром выпуклого участка верхнего элемента (13), основания (6), которое выполнено с нижерасположенными опорами (10) таким образом, чтобы элемент мог поддерживаться с помощью опор (10) на структуре (17) и формировать воздушную и вентиляционную камеру (5).

2. Покрывающая черепица по п.1, отличающаяся тем, что одна или более поглощающих радиацию трубок (4) располагаются в контакте с отражающей пластиной (2), при этом вышеупомянутые трубки (4), предпочтительно, обеспечены конечными участками с парными соединениями (19, 20, 23) и уплотняющими прокладками.

3. Покрывающая черепица по п.2, отличающаяся тем, что вышеупомянутые трубки (4) изготовлены посредством отражающей пластины (2) и второй нижней пластины, которые определяют каналы, действующие как вышеупомянутые трубки (4).

4. Покрывающая черепица по п.1, отличающаяся тем, что верхний элемент (13) выполнен или с двухфокусной линзой, или линзой (1) Френеля для концентрации солнечной радиации внутри полости (18).

5. Покрывающая черепица по п.1, отличающаяся тем, что отражающая пластина (2) содержит плоскую часть, в которой один или более фотоэлектрических компонентов располагаются в соответствующих ложах, при этом соответствующий участок верхнего элемента (13) изготовлен из прозрачного стекла, или поликарбоната, или пластика.

6. Покрывающая черепица по п.1, отличающаяся тем, что главная трубка (15) обеспечена на конце парными соединениями (19, 20, 23) и уплотняющими прокладками.

7. Покрывающая черепица по п.1, отличающаяся тем, что верхний элемент (13) обеспечен во внутренней части металлическими проводами.

8. Покрывающая черепица по п.1, отличающаяся тем, что верхний элемент (13) изготовлен из металлического материала, в котором внутренняя поверхность (14), предпочтительно, с гальваническим покрытием, и/или выполнена из пластика, и/или углерод-полимера, и/или стеклообразного материала, в котором внутренняя поверхность (14), предпочтительно, покрыта светоотражающей краской таким образом, что верхний элемент (13) является прозрачным с внешней стороны и непрозрачным на внутренней стороне (14).

9. Покрывающая черепица по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что верхний элемент (13) и основание (6) соединены друг с другом с помощью или пластиковых, или металлических соединений, причем такие соединения, предпочтительно, содержат пробки (8) с резьбой на стороне для соединения верхнего элемента (13) с боковыми направляющими основания (6).

10. Система для покрытия структур (17) крыши и стен зданий, производящая тепловую и фотоэлектрическую энергию, содержащая первое множество покрывающих черепиц, отличающаяся тем, что каждая покрывающая черепица включает
- верхний элемент (13), содержащий выпуклый участок, имеющий внутреннюю поверхность (14), обработанную таким образом, чтобы она отражала свет, при этом верхний элемент (13) покрыт одним или более фотоэлектрическими элементами,
- основание (6), изготовленное с отражающей пластиной (2), покрывающей термически изолирующий элемент (16), имеющий вогнутый участок в соответствии с выпуклым участком верхнего элемента (13),
при этом вышеупомянутый выпуклый участок верхнего элемента (13) и вышеупомянутый вогнутый участок пластины (2) формируют полость (18), в которой производится тепличный эффект, когда черепица подвергается солнечной радиации, эта радиация поглощается главной трубкой (15), располагающейся внутри полости (18) в соответствии с центром выпуклого участка верхнего элемента (13), основания (6), которое выполнено с нижерасположенными опорами (10) таким образом, чтобы элемент мог поддерживаться с помощью опор (10) на структуре (17) и формировать воздушную и вентиляционную камеру (5), при этом
соответствующие трубки смежных черепиц соединены друг с другом и с теплообменником для производства горячей воды и/или пара, при этом фотоэлектрические элементы черепиц соединяются вместе и присоединяются к аккумулятору или электрической распределительной системе, причем черепицы поддерживаются с помощью соответствующих расположенных ниже опор (10) на структуре (17) так, чтобы формировать воздушную и вентиляционную камеру (5).

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что жидкость, имеющая высокую теплоемкость, протекает в трубках множества покрывающих черепиц, при этом вышеупомянутая жидкость является, предпочтительно, смесью азота и жидкого фосфора.

12. Система по п.10, отличающаяся тем, что дополнительно содержит одну или более вторых покрывающих черепиц, содержащих верхний элемент (13), имеющий выпуклый участок, и основание (6), выполненное с термически изолирующим элементом (16), предпочтительно из вспененного материала, более предпочтительно, изготовленным из жесткого термоупрочненного полиуретана или полистирола, при этом верхний элемент (13) соединен с основанием таким образом, чтобы он лежал на термически изолирующем элементе (16), верхний элемент (13), предпочтительно, покрыт одним или более фотоэлектрических элементов, присоединенных к фотоэлектрическим элементам первого множества покрывающих черепиц.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, подмножество покрывающих черепиц, которое содержит система, накладываются одно на другое.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа, способных преобразовывать солнечную энергию как в электрическую, так и тепловую энергию с высокой эффективностью (кпд).

Изобретение относится к солнечным батареям (СБ) с прямым преобразованием солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), а именно к солнечным батареям с охлаждаемыми модулями.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентраторами для получения электричества и/или тепла. Солнечный модуль с концентратором состоит из приемника солнечного излучения и цилиндрического солнечного концентратора, отражающая поверхность которого образована прямоугольными зеркально отражающими пластинами - фацетами. Фацеты установлены так, что солнечный луч L1, лежащий в плоскости поперечного сечения концентратора и идущий с отклонением от прицельного направления на Солнце, равным точности следящей системы α, после отражения на ближней к приемнику кромке фацеты, попадает на дальнюю от нее границу зоны концентрированного солнечного излучения на поверхности приемника, а ширина фацет такова, что луч L2, симметричный первому лучу L1 относительно прицельного направления, после отражения на противоположной кромке фацеты попадает на ближнюю границу зоны концентрированного излучения. Изобретение обеспечивает более равномерное распределение солнечной радиации по поверхности приемника, повышение оптической эффективности концентратора и, в результате, увеличение среднегодовой выработки энергии и снижение ее себестоимости. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх