CN111656537B - 太阳能板的改进和源于太阳能能量的收集 - Google Patents

Abstract

光伏热(PVT)设备10结合了光伏板(PV)板24和太阳能空气加热器(SAH)。SAH包括具有中空内部14的主体12，该中空内部14限定了用于空气入口16和空气返回18的管道16a、18a。喷射口22提供空气以从PV板底侧传送热量。喷射口之间的空间提供排放口26，以使温暖的空气流走。流动改变器/偏转器124能够引导空气流。风扇42经由空气处理单元(AHU)50将环境空气推入入口16中。返回的温暖空气经由AHU流动以经由环境排气装置40逸出。组合式热传递和存储单元52确定来自PVT板的空气是否转移到内部空间。对于较冷的环境条件，PVT设备能够辐射热量，以将冷却的空气返回到空间中。PVT设备能够收集冷凝物、加热/冷却水池和工业过程。

Description

太阳能板的改进和源于太阳能能量的收集

技术领域

本发明涉及用于收集太阳能的设备和方法。

本发明的一个或多个特定应用涉及用于收集与太阳能板(诸如太阳能光伏(PV)板)有关的热能的设备和方法及其改进。

本发明的一个或多个特定应用涉及提高太阳能光伏(PV)板和太阳能板系统的效率。

背景技术

人类的活动已经影响了地球的气候。该平衡(equation)的一部分是对化石燃料的使用和依赖。已经认识到迫切需要过渡到利用更大比例的可再生能源的能源供应链。

来自太阳的太阳能是所有地球能源系统的主要驱动力，并且人类多年来以不断发展的方式来利用这种太阳能的潜能：诸如采用反射镜、光学透镜、太阳能加热、干燥；以及最近的太阳能空气、热水器和光伏(PV)电池/板。

近年来，太阳能的使用规模已从kW装置急剧增加到如今超过200MW的大型PV场。

足够的能量在2小时内降落到地球表面上，以满足每年的全球能量需求。然而，其是一种分散且不均匀的能量形式，无法像其他形式的可再生能量(例如风、浪和地热)那样自然地聚集。

众所周知，太阳能是能够在全球范围内广泛部署并且能够使用基本上相同的太阳能板概念将其功率从几瓦扩大到几兆瓦的资源。这由来自一些市场的证据得以验证，该证据显示保持了同比增长率，并且据报道，这种增长率超过了PV装机容量的30％的复合年增长率(CAGR)。太阳能热水系统已经能够负担得起并且能够使用更长的时间。结果，该市场更加成熟并且几乎没有增长，但仍然保持着巨大的市场份额，其中年价值超过$15B。2016年最新统计数据显示，太阳能PV的累计总装机容量为303GW，并且太阳能热的总装机容量为456GW。

由于空间的缘故，直到最近时间顶棚太阳能的增长才相对不受限制，因为存在这些系统可位于其中的充裕区域。安装装置是围绕现有顶棚结构建造的，并且许多单一用途的安装装置通常以随意改装的方式而占用了同一顶棚(即PV和SHW)，其中对性能或美观性的考虑有限。然而，随着建筑环境向零排放建筑和“智能建筑”的方向发展，并且服务和移动性变得强大，因此对电力的需求与日俱增，对提高可用太阳能资源性能的需求也在不断增加。

表面积的约束要求从每平方米顶棚空间(或太阳能场)提取的能量需要最大化。随着这些太阳能系统在各种顶棚空间中变得无处不在，与广泛采用的直接顶棚安装的方式相比，以更美观的方式应用这些装置的需求也很可能会增加。

历史上，电力已用于服务从在电阻空间/水加热中的低等级设备到高端消耗设备(诸如驱动电动马达)。随着社会向电气化迈进，归因于电力的价值将与这种需求成比例地增加。这会将电力消耗从这些低等级应用中转移出来，这些应用所需的能量必须来自本地可容易获得的热源，诸如环境空气或太阳能。这些热源中的一些可以直接使用，或者可能需要升级以满足消费者的需求。通常将热泵技术用于这些应用。与直接电阻加热相比，热泵通常消耗承担等效加热负荷所需电力的四分之一。热泵技术正越来越多地用于取代各种形式的热水加热、电、燃气/油以及在某些情况下的顶棚SHW。热泵也越来越多地用于空间加热，以代替电阻和燃气/油/木材中央锅炉系统。热泵系统的性能与更高等级的热源成比例地增加。这样能够消耗更少的电力来提供相同的加热服务。对直接加热或热泵辅助加热的依赖日益增加预计将进一步增加对太阳能资源的需求。

近年来，在光伏(PV)板的成本和性能方面取得了巨大进步，从而导致了PV行业的显著市场增长。然而，市售的太阳能板仍然具有介于15％到22％之间(分别用于普通设计和高级设计)的相对较低的电转换效率。对该领域进行的领先的商业前技术研究发现，太阳能板的电转换效率超过40％。

鉴于顶棚棚间有限，由于建筑物、设备和人员对电能的需求不断增加，因此太阳能PV板的效率变得极为重要。

在当前的商用PV产品中，有75-80％的能量转化为热量，随后通过辐射和对流效应损失到周围的大气中。举例来说，对于1000Wm^-2的太阳入射能量水平，超过750Wm^-2的太阳入射能量水平已经消失在大气中。太阳能中未用于发电的部分被转换为热量。结果，太阳能电池被加热到一定温度，其中热损失与未转换的入射能量相平衡。太阳能电池温度被测量超过80℃，但通常发现比环境温度高25℃。对太阳能电池温度的主要影响受入射太阳辐射水平、安装、环境温度和风速的影响。

所有太阳能PV电池技术的缺陷是与电池温度升高相关联的电转换性能下降。常见的热恶化因素是，在电池温度高于25℃时，每升高10℃，额定性能就会降低5％。因此，电池温度为75℃的太阳能板将显示出性能将下降其额定容量的25％。对于较热的气候而言，这是一个特别的问题，在这种气候中，PV的电容量在电力需求达到峰值并且时制冷需求最大的同时下降。迄今为止，与其解决因热恶化而导致的容量损失的问题，不如说是增加更多的PV容量的问题。

PV系统的另一独特特性是它们的性能对PV串(string)内任何一个电池上的单个变化非常敏感。PV板通常每板包括60或72个电池，连接到逆变器的PV系统每串能够串联连接6至15个板。因此，可以串联连接超过1000个太阳能电池，并且仅需要一个电池发生故障或表现不佳就可能影响整个系统的性能。为此，在制造PV板之前要格外小心地测试每个单独的太阳能电池并对其进行分级。具有相同性能等级的太阳能电池是匹配的，并且仅在单个板中使用。然后，将这些板进行分组并相应地评估。在PV系统等级中，系统的任何一个串仅使用相同额定值的板。

由于阴影和/或板安装角度或电池温度引起的太阳辐射的不一致性极大地影响系统性能。为了缓解这种情况，PV串通常以相同的平面角度安装，并且在太阳能板下方具有相似的空腔间隙。旨在回收PV容量的任何PV冷却系统的关键因素是确保在PV太阳能板内的所有太阳能电池以及整个PV串中均质冷却。对于那些尝试冷却的概念，这是一个经常被忽视或不被重视的因素。

已经可用顶棚太阳能热水(SHW)加热器，并且顶棚太阳能热水(SHW)加热器已经使用了许多年。它们有多种形式，其中玻璃平板和真空管是市场上的主导系统并且采用率因国家而异。随着时间的流逝，这些系统通过增强功能(诸如双层玻璃、改进的隔热性、低辐射玻璃和创新的吸收体涂层)来提高性能。这些系统通常具有大于50％的标称转换效率。尽管它们具有相对较好的转换效率，但是它们的容量因数非常低。典型的系统是围绕满足冬季需求而设计的。在冬季，系统容量(利用率)因数很高，因为一天中的大部分时间都可以满足需求，但是在夏天，一两个小时就可以满足这一需求，从而剩下的时间浪费了太阳能潜能。随着电力需求的增加，这种对有限可用顶棚空间的不良利用将不再被视为可以接受的。应当理解，由于例如顶棚中的沟/脊/隆起、向外突出的天窗中断了顶棚线、需要保持未被遮盖的天窗等等，并不是所有的顶棚空间都可用于安装太阳能PV板，因此，对于这样有限的顶棚空间“不动产(real estate)”，需要高效的系统。

太阳能空气加热器(SAH)还在较凉爽的气候中用于空间加热以及农产品和商业产品的干燥。SAH设计通常受成本及其应用的支配。SAH通常具有很高的整体转换效率(大于50％)；然而，这只是通过空气的高流速实现的，而能量等级(出口温度)则不被考虑。在该市场上已经取得了一些技术进步，以提高吸收器接收到的能量(温度)的等级。这些措施包括双层玻璃、改进的隔热性、改进的吸收器涂层以及提高吸收器与工作流体(空气)之间的热传递系数的方法。这些增强方法中的一些方法包括在吸收器板中钻孔/开槽、在吸收板上引入散热片和其他固定的外部突起、空气湍流增强器(诸如挡板和分流器)以及在吸收器板上使用射流冲击。由于对高效SAH产生高等级热量的需求低，因此随着时间的推移，改进方面的进展有限。

美学、成本、商业可扩展性、空间限制、低PV系统转换效率、低热系统容量因素、热需求增加、季节性热需求变化和热恶化的以上问题需要同时解决。

广泛接受的是，来自PV的电力是太阳能系统通过热能产生的最有价值、最灵活和可交易的输出形式。PV成本的降低和PV输出的优先考虑已导致出现了代表可再生能源新领域的市场上早期的商用太阳能光伏热(PVT)混合系统。公布的总效率增益是传统的仅PV系统的3-4倍，从而增强了该混合系统。这个新兴的PVT市场在解决上述某些问题方面取得了良好的进展，但是没有一种产品能够满足所有这些问题。

PVT市场在大多数系统中使用的工作流体有两个主要类别：空气和液体。PVT市场分为两种模式：平坦板(PVT)或集中器(CPVT)。

迄今为止，液体/制冷剂平坦板PVT系统已成为更广泛的商业选择。这可以归因于这样的事实，即：该领域中的早期开发人员和创新者希望利用他们现有的知识库将现有的SHW系统与PV系统结合起来。

液体PVT系统通常由吸收器板组成，该吸收器板在制造厂(manufacturerpremises)装配(或被翻新)到常规PV板的背面。然后将这种液体注入到能量储器中，并使用泵来控制体积流量和出口温度。这些系统可以以较小的外形尺寸(薄的板宽度)更好地利用可用空间并部分解决尺寸均匀的板的美学问题。许多因素限制了这些PVT系统。

无法在整个板上提供均匀的电池温度，而导致电池性能不匹配。热交换器通常具有单个入口和出口，该入口和出口通常在板的相对或相邻的角部上。热交换器的设计存在固有局限性，因为最靠近入口的电池始终比最靠近出口的电池要凉，并且在无玻璃板中，电池温度可能比环境温度高25℃，而对于双层玻璃板，电池温度会再次升高。

·热交换器和PV板的背面之间的热接触对于确保两者之间可接受的热传递系数至关重要。行业研究表明，即使气隙很小，热传递也会随着气隙尺寸呈指数下降。一些制造商已经引入了导热膏来减轻这一缺点；然而，由导热膏提供的这种结点将始终经受热变化并且具有结构变形的风险。

·电池的冷却潜能仅限于热交换器的覆盖范围。在大多数现有技术中，热交换器没有覆盖板的整个范围，而缺少了接线盒周围的区域和板的边缘范围。由于那些未覆盖区域依赖于沿玻璃板的热传导以及仅产生的对流和辐射热损失，因此这导致冷却效果大大降低。因此，在电池的相邻的主动冷却部分与未被主动冷却的那些部分之间产生了无效的热梯度。

·需要引入热交换器来散发附加的热量(超出内部需求)，并确保板维持安全的电池温度并仍提供良好的性能。

·在某些情况下，需要引入中间乙二醇回路，以防止流体在寒冷气候下冻结。

·在某些情况下，使用制冷剂可能需要经过专门培训、许可和操纵的技术人员。泄漏也可能很难检测到。

·将具有随后的接点泄漏可能的导电液体引入密闭的高压直流环境中。

·与液体热交换器相关联的附加板重量。

·在安装过程中增加了管道要求的复杂性。

·如果安装后随后需要进入顶棚，则增加了更换板或移除板的难度。

CPVT液体系统在较冷的气候下开始获得更大的市场认可，在较冷的气候下，现有的热负荷主导设备的消耗需求，并且其优先级高于电气需求。CPVT液体系统经历的限制因素与PVT液体系统类似；然而，关键的区别缺点是在面积和深度(250毫米)方面都比较大的比较板尺寸。这使得CPVT很难满足美学需求，除非它们能够集成到顶棚或位于视野之外。显著的优势是能够通过使用镜面浓缩器来达到更高等级的液体出口温度。

PVT空气/气体系统通常包括外壳，该外壳捕获来自PV板的底面的辐射和对流热。这些系统本质上趋向于笨重，并且迄今为止，与风管相关联的复杂性被认为限制了更广泛的市场应用。

PVT空气系统似乎已经从两种应用流中涌现，第一类是通过将PV板装箱并通过管道传递该PV板来简单地从PV板的底侧捕获可用的对流热。此过程的增强功能包括在箱体底侧进行隔热，以进一步捕获底侧辐射元素。第二类似乎是采用了SAH市场上使用的类似物理技术，以增强气流与PV板背面之间的热传递系数。

与SAH系统一样，PVT空气系统也可以通过采用质量流量来达到很高的转换效率；然而，它们在有效提取更高等级能量方面的能力受到限制。

空气PVT系统已经被部署为开环或闭环系统。开环系统直接从外部引入新空气(诸如在美国专利号9,103,563B1中公开)，而在闭环系统中空气是从建筑物内部吸入的。两种系统都利用热空气上升的浮力作用，并将入口放置在倾斜板的底部，而热空气排放口则放置在顶部。空气通常使用集成在管道回路中的风扇进行循环，并在加热模式下引入建筑物，或者在无热量需求时排入周围环境。

一些系统(诸如在公开号为US2011/0120528A1的美国专利申请中所描述的)已经引入了能量回收单元(ERU)，该能量回收单元将热量从空气流传递到流体加热盘管，该流体加热盘管可以包含水/乙二醇或制冷剂。

空气PVT系统的所有当前形式都使用热传递方法，该方法要求空气流流过至少两个相邻的PV电池。在单个PV板中，最小相邻PV电池在短轴上为6个而在长轴上为10或12个。无论哪种方式，这都会在整个空气流动路径上产生不可避免的电池温度差。这不利于最大化高等级和高效的热输出或维持恒定的电池温度以提高PV容量。其他设计通过将串联的附加板引入到流路解决这个问题。

通过使用固定的散热片已经实现了增加空气PVT热传递的附加手段，以使更多的热量能够传导到空气流动路径中，同时增加了附加的流动障碍物以增加表面粗糙度。这导致流体湍流增加，从而使流体边界层破裂。这些技术的有效性高度取决于空气流速。在太阳入射少或入口温度很低的情况下(此时必须降低空气流动速率以达到可行的出口条件)，这些措施的热传递效果呈指数下降。减小的流动条件还创造了不稳定流动的环境，由此流动变得可变(激增)和/或产生了穿过障碍物的通道，从而导致进一步的不均匀的热传递。

已经认识到该问题，并且需要进行研究以开发新技术从而增强热和质量传递。已经考虑使用射流冲击技术来解决该需求。例如，美国专利号4,201,195(Sakhuja)试图通过位于吸收器板下方的喷射口冲击板来解决这个问题，其中空气沿玻璃板的纵向轴受力。空气在喷射口冲击板下方的一端引入，然后被迫通过喷射口冲击板到达吸收器上。然后，废空气通过空气出口排出。这种设计及其各种实施例的局限在于，废空气越来越多地扰乱了朝向板的排放端的射流。这降低了这些射流的效率，因为当空气在射流板下方通过时会经历额外的热传递。

在过去的几十年中，电力电子和计算行业经历了迅猛增长。随着电力电子设备的电流承载容量和计算机芯片转换率的逐年提高，该领域已寻求采用创新技术来消散每单位面积越来越多的能量。这些应用中使用的典型热交换器设计与最大程度地提高散热速率有关，而不是与优化冷却流体的泵送功率有关。业界正在研究微喷射口和微通道作为实现此目标的一种方法，并具有耗散150-200Wcm^-2的潜力。在1000Wm^-2的太阳隔离条件下，这远远超过了0.1Wcm^-2的等效太阳热负荷。

电力电子冷却实施例的示例在公开号为US2005/0143000(Eisele)的美国专利申请中示出。本示例使用一排液体喷射口来冷却电子组件。

考虑到前述系统和问题，开发了本发明。

本发明提出了一种混合太阳能空气光伏热(PVT)收集器。

发明内容

考虑到前述问题，本发明的一方面提供了一种用于与至少一个热板和/或太阳能光伏(PV)板一起使用的热传递设备，该热传递设备包括：用于使气体流入、穿过或流出该设备的至少一个气体通道；以及气体流改变装置，该气体流改变装置被配置成引导气体的流动以将热量传递至热板和/或PV板或传递来自热板和/或PV板的热量。

本发明的另一方面或上述设备的一部分可以包括混合太阳能空气光伏热(PVT)收集器，该收集器包括用于接收太阳辐射的至少一个光伏电池、用于提供通道的至少一个空气室，以使空气通过至少一个空气通道、腔室或室流入和流出。

该设备或收集器可以包括用于将设备安装到热板和/或PV板和/或支撑件的安装布置。

优选地，该设备或收集器包括设置在PV板中的多个光伏电池或光伏电池阵列。

可以将安装布置设置为整体的或模块化的系统，诸如至少一个安装盒。

所述设备或收集器可以包括在所述至少一个太阳能电池或板的至少一部分上的玻璃，使得太阳辐射在到达所述PV电池之前穿过所述玻璃。

所述玻璃可以包括多层玻璃，诸如双层或三层玻璃。

玻璃层之间的间隙可以包括空气、真空或部分真空或诸如氮气的惰性气体或其组合。

至少一个空气通道、腔室或室可以包括在使用过程中供空气流过的多个室/腔室。

多个室/腔室可以被串联地布置，以使得空气从一个室/腔室向另一个室/腔室流动，或者可以被并联地布置，以使得空气流通过充气室/腔室被共享/分离。

根据本发明的一种或多种形式的混合设备或收集器可以被预组装地提供，或者可以在至少任何两个或更多个PV板、至少一个空气通道、腔室或室和可选的至少一个安装布置的意义上模块化。

本发明的另一方面提供了一种用于与至少一个太阳能光伏板一起使用的热传递设备，该热传递设备包括至少一个空气室和安装布置。

在下文中，能够将一个或多个所述热传递设备描述或定义为PVT(PV热)HTM(热传递设备)或简称为PVT-HTM。

PVT-HTM的安装布置可以包括安装盒配置。

可以提供管道布置以回收来自室的热空气流，并利用该热空气流来加热或用于转换成其他能源或机械功。这样的回收可以是风扇辅助的。

例如，可以提供供应和返回管道以将空气流提供到室，并且用于从室空气流中回收被加热的(热)空气流。风扇辅助装置保持了空气的流动，并且能够用于根据收集器/PVT-HTM的热加热特性、一天中的时间，天气等来控制流动的速率。可以采用风扇速度或运行的风扇数量、或流动限制/孔口控制来管理热空气流的热量回收。

应当理解，在夜间，通过帮助经由PVT-HTM/混合收集器从建筑物内的空气将热量传递到外部，能够将通过室(plenums)的空气流用于冷却目的。这能够通过夜间辐射冷却来实现。

在夜间辐射冷却操作期间，混合收集器/PVT-HTM可以用于在夜间冷凝来自大气的水分。例如，暴露于夜空的相关联PV板将导致板表面温度低于外部环境空气的温度。使空气穿过室并穿过相关联PV板的底侧表面能够将空气的温度充分冷却到低于露点，并且冷凝来自环境空气的水分。能够收集这些水分以供使用。

由系统收集的冷凝物能够被引导，诸如通过设置在PV板上或PV板内或连接到PV板的通道或管道进行引导。

本发明的另一方面提供了至少一个喷射口，该喷射口被布置和配置成将气体的流动朝向太阳能板的底侧引导。

至少一个喷射口、喷嘴或孔口可以与上述热传递设备和收集器中的一个或多个一起使用。

优选地，气体包括空气或为空气。

至少一个喷射口、喷嘴或孔口可以设置为一个或多个狭缝、口或孔，或者是其两个或更多个的组合，并且可以从基部升起或与基部齐平。

至少一个喷射口可以与用于供应气体的流动路径连通，所述流动路径诸如为至少一个室、腔室、导管、管道或管或其两种或更多种的组合。

可以将一个或多个喷射口安装到太阳能板的后部，使得来自喷射口的气体的流动被引导到太阳能板的后部上或至少朝向太阳能板的后部引导。

本发明的一种或多种形式可以包括至少一个喷射口、空气喷嘴或孔口。在下文中将使用术语“喷射口”以易于阅读，但是应当理解，如上所述，术语“一个喷射口”或“多个喷射口”是指至少一个开口(孔口)或喷嘴，诸如喷嘴或孔或狭缝，以使空气能够从其流过。

至少一个喷射口产生空气流动速度的增加。

可以在该至少一个空气通道、腔室或室与所述PV板的后部之间提供至少一个喷射口。例如，至少一个喷射口可以被布置成将来自至少一个空气通道、腔室或室的空气流引导到PV电池/板的后部上，以能够/增强PV板的冷却并且由此提高电池/板的PV效率。

能够使用/优化对在任一时间使用的可操作的所述喷射口的数量的控制和/或对通过所述喷射口或每个所述喷射口的空气速度的控制，以管理PV板/串的冷却并因此管理PV板/串的效率。例如，与日间相比，在夜间可能需要较少使用喷射口的冷却。

替代地或另外地，可能需要增加通过板/串上的较热区域后面的一个或多个喷射口的空气流，然而可能需要减少通过PV板/串的较冷区域后面的一个或多个其他喷射口的空气流。

因此，本发明的一种或多种形式提供了单独控制的喷射口或喷射口的数量或区域。例如，可以通过限制或增加相应空气通道、腔室或室内的空气压力、和/或通过限制/打开喷射口区域中的一个或多个喷射口的直径/宽度或大小、和/或通过允许/阻止空气流入或流出该区域中一个或多个喷射口，来控制从相应的空气通道、腔室或室到喷射口区域中的一个或多个喷射口的空气流。

应理解的是，术语室是指一个或多个空间或体积，用于在空气/气体供应系统内提供储器和/或分布/供应装置。

能够采用喷射口图案来控制冷却并提供部分或全部PV板/多个电池上的平均PV电池温度。

优选地，所述喷射口或每个喷射口的开口/孔口宽度/直径(“d”)在0.5mm至5.0mm之间。优选地，直径/宽度为约2.5mm。

直径/宽度可以是狭缝喷射口的宽度，其长度(“l”)大于d。

所述喷射口或每个喷射口能够具有以下截面轮廓：平行的方形边缘轮廓、凸形轮廓、凹形轮廓、长半径喷嘴方形端部出口轮廓、长半径喷嘴轮廓(铅笔端部)、长半径喷嘴(扩展端部)、长半径喷嘴(斜接端部)，或具有其两个或更多个组合的多个喷射口。

优选地，所述喷射口或每个喷射口具有相对于齐平安装喷射口高度(h)、即相对于平坦平面的开口/孔口的高度(“H”)。因此，高度H是喷射口在喷射口的根部处突出到基部平面/表面上方的高度。优选地，该高度在3.0mm至25mm之间，更优选地在5mm至18mm之间，并且更优选地为约10mm。

高度H可以表示为相对于h的比例，诸如50％，以使喷射口内夹带的废流体最少。该比例可以在20％至80％之间，更优选地在40％至60％之间，并且优选地为约50％。

喷射口可以以一个规则或不规则阵列或多个规则和不规则阵列的组合布置在板后面。此外，能够选择喷射口的间隔以及喷射口的圆形、椭圆形、狭缝和不规则开口的数量和布置，以适合特定的应用或冷却效果。

优选地，相对于特定PV板的阵列或喷射口可以在中心轴线的任一侧或相对于板在多于一个轴线的任一侧对准。

优选地，多个喷射口与这样的轴线(优选地，中心线轴线)共线地对准。

附加的喷射口可以与轴线以距离“x”切向地定位并且沿着串中心线“y”轴向地定位。尺寸x和y可以被称为喷射口直径的比率。优选的比率是10，优选的范围是5至25。

废流体排放口能够在空气从相应的喷射口撞击在PV板的后部上之后除去空气。相邻室之间和/或至少一个所述室与PV板和/或安装盒的外围边缘之间具有间距。这样的间距可以称为排放口宽度“w”。

排放口宽度(“w”)能够乘以室长度“L”，并表示为正交于PV板表面的入口之后的室截面面积的比率。优选的比率可以为至少1，并且优选地在0.5至5.0的范围内。

排放口面积“D”的总和可以表示为紧接在正交于PV板表面的入口之后的室截面面积的比率。

可以对PV板的后部进行表面处理/涂覆，这增强了喷射口空气流撞击在板的后部上的冷却效果。

替代地或附加地，PV板的后部的表面处理可以包括纹理化的表面，诸如脊、起伏、交叉影线、凸起或凹陷/压纹/压印的图案、随机的表面纹理或粗糙化。这样的表面纹理可以被施加到PV板的外层上或PV板的外层中，或者作为施加的片材被施加。

能够在喷射口流轴线的正下方、沿着喷射口的表面迹线以及在两个或更多个插入的喷射口流动之间的边界处提供施加到板上或板后面的附接件或涂层。

安装布置可以包括用于至少一个空气通道、腔室或室的结构支撑或限定装置，以及用于将混合收集器或PVVT-HTM附接到顶棚或其他支撑结构的结构。

优选地，安装布置包括用于将PV板密封到其上的密封布置。

所述室或每个室能够包括隔热件，诸如反射涂层或层、泡沫单元壁结构、层压结构或其组合。

根据本发明的至少一种形式的光伏热系统可以包括功率逆变器、至少一个光伏热(PVT)设备和初级空气处理单元(AHU)。

优选地，初级AHU包括至少一个风扇、与所述至少一个PVT设备连接的管道互连件、与组合式热传递和存储模块(CTTSM)连接的管道连接件、与环境空气入口和环境空气排出口连接的管道互连件。优选地，AHU还包括至少一个阀，以引导空气流动通过期望的流动路径以实现所需的责任/服务。

CTTSM将PVT系统的返回空气内的热能(加热/冷却)传递到另一介质(诸如水、乙二醇、导热油、制冷剂、相变材料(PCM)和/或热质)以使用或存储，诸如充当热交换器。

热存储装置能够包括热的/冷却的存储储器(诸如水箱)、热的/冷却的热质(诸如地下(underground))和/或热的/冷却的相变材料(诸如可液化盐)中的一个或多个。

优选地，CTTSM包括至少一个热泵。

应当理解，能够加热或冷却的本发明的一种或多种形式可以来自PVT系统和/或CTTSM系统。

本发明的一种或多种形式利用开环或闭环热传递模式。在开环模式中，环境空气穿过系统并排放回到大气，即，穿过至少一个空气通道、腔室或室的空气最终被排放至大气。在闭环模式中，没有来自系统的净空气损失，其中排出的空气返回到入口以经由热负荷和/或建筑物空腔再次穿过至少一个空气通道、腔室或室。

结合有本发明的一种或多种形式的混合式所述收集器、热传递设备或PVT-HTM的系统可以监测诸如在至少一个空气通道、腔室或室的内部或通过至少一个空气通道、腔室或室、或者在喷射口之前或之后、或者在进口和/或出口处或其两个或更多个的组合的流动速率和/或温度，并且可以控制开环和闭环模式空气的混合，从而可以将新鲜的环境空气添加到闭环空气流中，反之亦然，以达到系统所需的或最佳的工作结果(duty outcome)及对其的要求。

本发明的一种或多种形式结合了两种主要模式中的一种或两种；闭环模式和开环模式。

本发明的另一方面提供了一种优化组合式光伏热(PVT)板和热传递设备的操作的方法，该方法包括以下步骤：允许空气进入热传递设备、将热量传递给穿过热传递设备的空气或传递从穿过热传递设备的空气的热量、并且排出空气；或者使热传递设备内的空气再循环。

优选地，流入和流出的空气流是平衡的。能够从外部吸取入口空气，迫使空气通过PVT回路，并使废空气通过排气装置排回到外部。可替代地，PVT系统内的空气被再循环。

该方法可以包括减少空气流以允许PV电池/板保留热量，诸如更高等级的热量。

该方法可以包括控制系统以根据需要选择开环模式以吸入外部空气并且将废空气排出到排气装置，或者选择闭环模式以减少外部空气的吸入和排出并且使系统内更大比例的空气再循环。

该方法可以包括操作至少一个风扇以通过系统吸入和/或排出空气和/或迫使空气通过系统再循环。能够控制所述风扇或每个风扇的速度，以优化空气流。多个风扇可以并联和/或串联操作以优化空气流的控制。

该方法可以包括使用一个或多个风扇将空气提供到其他服务，诸如外部空气交换模块、热存储模块、循环热交换模块、热水热交换模块、；热泵冷凝器/蒸发器热交换模块和内部空气分布。

当处于闭环模式时，进气系统能够被操作以吸进一些外部空气以补充或恢复再循环空气。

将会认识到，本发明的一种或多种形式有利地提供了一种热交换器，该热交换器使用气体或液体流体作为热传递介质而对于具有相对恒定的热通量的平坦表面具有高热传递系数。

热交换器能够是可逆的，因为能够从入站能源(例如太阳能)从表面回收能量，或者可替代地，流体内的能量能够被消散/排出到冷表面或诸如夜空的黑体(例如，通过散发来自面的热量来进行夜间冷却)。

一种或多种形式的热交换器能够在整个不间断的平坦表面上提供均匀的冷却通量，该平坦表面暴露于相对均匀的加热通量中，从而使被加热的表面能够保持相对均匀的表面温度分布。

在太阳能PVT系统的情况下，这种均匀的通量冷却对于最大化通过将电池冷却至低于操作平衡状态而回收的电增益而言是有价值的。

为了最大化电回收，板串内的每个电池的平均温度应该是相同的，使得它们的电压和电流(V-I)特性同样是相同的。如果他们不相同并且穿过电池的温度分布很宽，则整个串将受到最热电池的较低V-I特性的限制。该特征在任何其他热交换器中都无法从技术上实现，所述任何其他热交换器具有穿过大于PV电池尺寸的平坦表面从进入点到离开点的主要为横向的流体流动路径。

本发明的一个或多个实施例提供了一种横向流动路径，该横向流动路径小于例如PV电池的待冷却物品的尺寸。每单位面积的流动进入点数量的增加按比例减小了横向流动路径，从而进一步提高了冷却效果的均匀性。

本发明的一种或多种形式提供了一种热交换器，该热交换器在恒定温度下从每个流体进入点(孔/喷射口)提供恒定的流动速率，并且优选地在恒定出口温度下在废流体的横向流动之后接收废流体。

本发明的一种或多种形式提供了一种热交换器，该热交换器被配置为在从恰好高于停滞状态到最大流动的整个系统流动速度范围内保持到流体进入点(孔/喷射口)的恒定流量。这提供了均匀的热传递以及最大化流体有效能产率和/或能量产率的能力。

本发明的一种或多种形式提供了一种具有一系列隔板的热交换器，这些隔板减少了在暴露于较低流动速率时有时会在倾斜的平面表面上发生的浮力感应流动(不受控制的横向流动)，在这种情况下，浮力可能会等于或大于由泵或风扇提供的流体驱动力。

本发明的一种或多种形式提供了一种热交换器，当应用于均匀加热的平面表面时，热交换器实现了大于数量级(1：>10)的热性能系数。这是回收的热能与驱动流体所需的能量的乘积，例如1：>10；1：>20、1：>30等。

本发明的一种或多种形式提供了一种热交换器，当应用于诸如珀尔帖(Peltier)或光伏(PV)电池之类的电流产生装置时，该热交换器能够实现超过驱动其所需的功率的电性能系数(1：>1)。这是回收的附加电能乘以驱动流体所需的能量的乘积，例如1：>1；1：>2，1：>3。

本发明的一种或多种形式提供了一种热交换器设计，该热交换器设计在平面表面上结合了表面特征，从而进一步提高了沿着各个横向流动路径的热传递速率。

应当理解，本发明的一种或多种形式提供了一种配置成提供加热和冷却的PVT系统。此外，当使用空气作为工作流体时，能够直接将空气施加到闭环系统中。该系统在白天提供增大的太阳能发电量和热量源，并且在夜间利用夜空辐射效应进行冷却。

根据本发明的一种或多种形式的热交换器能够被配置为利用当前存在的一个或多个PV板来完成PVT系统。

对于PV板(或仅热板)设计，能够通过在PV电池(或等效热元件)和外部玻璃元件之间引入热间隙而适于提高其热产率。这降低了电池与环境条件之间的传导潜能。热间隙能够通过固定到玻璃上的支架或通过热交换器加接件来实现。

本发明的一种或多种形式提供了一种安装布置，该安装布置结合了许多关键的集成特征，包括PV安装和背面密封、热交换器空气室安装和进气密封、干线供应和返回管道以及用于电气连接的导管。

本发明的一种或多种形式提供了一种安装布置，该安装布置能够被配置为支撑广泛的管道选择以适应复杂的安装。

本发明的一种或多种形式提供了一种安装布置，该安装布置能够适于容纳用于一系列安装应用(从顶棚固定件到独立结构)的许多固定布置。

本发明的一种或多种形式提供了一种使用包含水分的空气作为流体的热交换器，该热交换器具有内部冷凝物产生和收集特征，这些特征能够用于收集水，并且在夜间冷却模式中或在周围环境比引入的空气冷的情况下使用水。

本发明的一种或多种形式提供了一种控制系统，该控制系统管理与外围设备(HVAC、空气流、DHW、池加热器、电池能量存储装置)的接口，总体PVT系统性能，优选利用一种或多种算法来控制优先考虑热和电输出，以最大化能源产率和/或财务回报。

控制系统优选地接收从处于系统流动路径的各个点处的温度和流体流动接收的信息，并且优选地能够使用风扇速度作为主要控制来管理通过包括热交换器的系统的空气流。

应当理解，本发明的一种或多种形式可用于以下方面：

游泳池或温泉加热系统：

·与池中的流体一起通过至流体热交换器的空气直接加热；

·经由热泵间接加热，以从PVT输出中提取热量，并将能量与池中的流体一起传递给流体热交换器；

·以上各项的组合。

集中区域加热(热网)和/或电力供应(电网)：

·如上所述的直接或间接加热或直接和间接加热的组合和/或电力供应，其中PVT阵列是热量和/或电力的供应器

分布式区域加热(热网)和/或电力供应(电网)：

·如上所述的直接或间接加热或直接和间接加热的组合和/或电力供应，其中PVT阵列供应内部热量和/或电力负荷，以及

·优选地还与电网和热网结合，以输出多余的PVT产生的能量或源PVT短缺以匹配内部消费者需求

商业/工业干燥/加热：

·直接或间接加热(例如，经由热泵)或直接和间接加热的组合，其中PVT阵列用于加热和/或干燥商业或工业过程，诸如原料、试剂或产品。

·供应热水和蒸汽，诸如低等级蒸汽。

同样地，对于上述加热过程/系统应用中的一个或多个，能够通过本发明的一种或多种形式，诸如通过采用穿过PVT板/系统的夜间辐射效应，来提供相应的冷却过程/系统应用。

附图说明

图1a示出了具有切去后部的切除部分的俯视立体图，其示出了主要部件：具有体现管道的安装盒；单元空气室；和根据本发明的一个实施例的覆盖的太阳能PV板。

图1b示出了根据本发明的实施例的完整组装的PVT板和安装盒的俯视立体图。

图1c示出了根据本发明的又一实施例的如图1a中所示的分解示意性俯视立体图，其示出了主要部件：安装盒；单元空气室；覆盖的太阳能PV板；以及在该图1c中的可选的附加玻璃板以增强热性能。

图1d示出了分解立体俯视图，其示出了根据本发明的替代实施例的安装盒和单元空气室，该单元空气室具有平面上表面和开槽排放口。

图1e涉及分解俯视立体图，其示出了根据本发明的替代实施例的安装盒和单个单元空气室，该单个单元空气室具有平面上表面的圆形排放口，该排放口通过相邻的勺形排放口馈送，以收集PV电池边界处的废空气。

图1f示出了分解俯视立体图，其示出了安装盒和单个单元空气室，该单个单元空气室具有结合在平面上表面中的用于废空气的勺形排放口。勺形排放口位于每个喷嘴线之间，该喷嘴线垂直于PV串中心线辐射出。勺形排放口的深度随着其从中心线穿到PV电池边界而增大。根据本发明的替代实施例，在PV电池边界处，勺形排放口提供与相邻PV电池共享的单个圆形排放口。

图2a示出了根据本发明的实施例的两个完整的PVT板阵列串的示意性三维俯视图，其示出为安装在建筑物的顶棚上。

图2b示出了图2a的示意性截面图，其示出了将两个完整的PVT板阵列串与建筑物的内部连接的简化的管道布置。

图3a示出了代表用于典型安装的完整的集成热和电系统的框图，其分离地示出用于如在本发明的至少一个其他实施例中应用的电功能和热功能。

图3b示出了与图3a相同的框图，并进一步代表根据本发明的另一实施例的闭环模式，其中空气通过空气处理单元从用户空间吸入，然后通过PVT板驱动，而后经由可选的热传递存储模块返回到用户空间。

图4示出了能够适用于建筑物的主要PVT组件的示意性截面图，并特别地示出了根据本发明的至少另一个实施例的用于开环布置的空气流动路径，该开环布置配置为在日间的PVT冷却模式以及乘员空调(AC)闭环冷却模式。

图5a示出了用于建筑应用(诸如住宅)的主要PVT组件的示意性剖视图，并特别地示出了根据本发明的另一实施例的用于闭环布置的空气流动路径，该闭环布置配置为在日间的加热模式。

图5b示出了图5a中所示的实施例的过程流程框图。

图5c示出了图5b的过程流程框图，其被配置为在闭环模式下用于直接乘员加热模式。其示出了绕过热传递和存储模块的选择，或者在某些应用中，没有将热传递和存储模块作为安装的一部分提供的选择。

图5d示出了图5b的过程流程框图，其被配置为在闭环模式下的直接热传递和存储加热模式，并且特别地示出了根据本发明的另一实施例的被隔离的乘员/用户空间或未作为安装的一部分被提供的乘员/用户空间。

图5e示出了图5b所示的过程流程框图，其被配置为直接乘员/用户加热模式以及热传递和存储加热模式(组合加热模式)，并且特别地示出了根据本发明的另一实施例的用于改变两种热需求之间的流动的选择，以最佳地匹配用户的要求。

图6a示出了用于建筑应用的主要PVT组件的示意性剖视图，并且特别地示出了根据本发明的另一实施例的用于闭环布置的空气流动路径，该闭环布置被配置为夜间冷却模式。

图6b示出了图6a所示的PVT安装的过程流程框图，以示出过程选择。

图6c示出了图6b所示的过程流程框图，其被配置用于直接乘员冷却模式，并且特别地示出了根据本发明的另一实施例的绕过热传递和存储模块或不作为安装的一部分提供的热传递和存储模块的选择。

图6d示出了图6b所示的过程流程框图，其被配置为直接热传递和存储冷却模式，并且特别地示出了根据本发明的另一个实施例的被隔离或不作为安装的一部分提供的乘员/用户空间。

图6e示出了图6b所示的过程流程框图，其被配置用于直接乘员冷却模式以及热传递和存储冷却模式(组合冷却模式)，并且特别地示出了用于改变两种热冷却需求之间的流动的选择，以最佳符合用户的要求。

图7a示出了图4所示的过程流程框图，其包括根据本发明的另一实施例的在日间PVT冷却“开环”模式下的环境温度调节功能。

图7b至图7e示出了根据本发明的替代实施例的用于执行该功能的替代方法。

图7b示出了过程流程框图，其示出了根据本发明的另一个实施例的在PVT冷却开环模式下应用由自来水供应装置进行馈送的蒸发冷却器以冷却周围空气入口温度。

图7c示出了过程流程框图，其示出了根据本发明的另一实施例的在日间PVT冷却开环模式下应用由深冷水存储供应装置进行馈送的蒸发冷却器以冷却环境空气入口温度。

图7d示出了过程流程框图，其示出了根据本发明的另一实施例的在PVT冷却开环模式下应用所包围的深冷物质或相变材料以冷却周围空气入口温度。

图7e示出了过程流程框图，其示出了根据本发明的又一实施例的应用所包围的深冷物质或相变材料来冷却空气入口温度，并且特别地示出了集成为组合式热质和存储模块的一部分的深冷物质或相变材料。与图7b至7c中所示的实施例不同，图7e中所示的实施例被配置为闭环模式。

图8a示出了简化的示意图，其示出了根据本发明的另一实施例的用于开环回路中的PVT冷却模式的初级空气处理单元(AHU)的关键部件以及这些部件彼此之间的物理关系。

图8b示出了与图8a相同的简化示意图，但是其中空气流动路径处于闭环模式。

图9示出了简化示意图，以示出根据本发明的实施例的组合式热传递和存储模块(CTTSM)布置的关键部件以及这些部件彼此之间的物理关系。

图10a示出了在与本发明的一个或多个实施例有关的平均流体温度、环境温度和太阳隔离相关联的一系列输入条件下，可用的太阳能收集器的选择的热性能。

图10b示出了根据本发明的实施例的单层和双层玻璃的PVT系统的热性能。

图10c示出了根据本发明的实施例的单层和双层玻璃的PVT系统的热性能，并将该性能与替代布置进行比较。示出了在一系列质量流量条件下的热性能。

图11a示出了布置在安装盒上的PVT板的示意性截面图，并且具体地示出了根据本发明的实施例的从供应管道开始并向上流入单元空气室入口的空气流。

图11b示出了根据本发明的实施例的布置在安装盒上的PVT板的局部纵向截面图的示意图。该截面图是垂直于图11a的截面图。

图12a示出了根据本发明的实施例的具有孔直径“d”的孔口喷射口的示意图。

图12b示出了根据本发明的实施例的具有狭槽直径/宽度“d”的狭槽喷射口的示意图。

图13示出了根据本发明的至少一个实施例的各种喷射口的轮廓的截面示意图，包括：由薄壁管产生的孔口喷射口或狭槽喷射口(a)；由平行壁的钻出或冲出的孔或狭槽产生的孔口喷射口或狭槽喷射口(b)；由埋头孔或狭槽产生的孔口喷射口或狭槽喷射口(c)，其中喷射口出口直径/宽度大于喷射口入口直径/宽度；由埋头孔或狭槽产生的孔口喷射口或狭槽喷射口(d)，其中喷射口入口直径/宽度大于喷射口出口直径/宽度；由会聚喷嘴产生的孔口喷射口或狭槽喷射口(e)，其中会聚喷嘴在出口上具有正交于出口流的方形端部；由会聚喷嘴产生的孔口喷射口或狭槽喷射口(f)，其中会聚喷嘴在出口上具有锥形端部；由会聚喷嘴产生的孔口喷射口或狭槽喷射口(g)，其中会聚喷嘴在出口上具有埋头端部；由会聚喷嘴产生的孔口喷射口或狭槽喷射口(h)，其中会聚喷嘴在出口的端部上具有倾斜倒角。

图14a-a示出了单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了具有均匀网格图案分布的喷射口和仅沿两侧向下延伸的排放口的布置。

图14a-b示出了图14a-a的截面图的示意图，其示出了根据本发明的实施例的方形单元空气室的总体轮廓和局部空气流。

图14b-a示出了单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了具有偏置栅格图案分布的喷射口以及仅沿两侧向下延伸的排放口的布置。

图14b-b示出了图14b-a的截面图的示意图，其示出了根据本发明的实施例的三角形单元空气室的总体轮廓和局部空气流。

图14c-a示出了单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了网格图案分布的喷射口和内部单元空气室排放口的布置。

图14c-b示出了图14c-a的截面图的示意图，其示出了根据本发明的实施例的方形单元空气室并包括穿过单元空气室的主体的附加排放口的总体轮廓以及所产生的局部空气流。

图14d-a示出了单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了沿着单元空气室的轴向中心线的一系列喷射口狭槽并且结合了在狭槽的任一侧的具有均匀网格图案分布的孔口喷射口和在每个边缘向下延伸的排放口的布置。

图14e-a示出了单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了沿着单元空气室的轴向中心线的一系列喷射口狭槽并结合了在狭槽的任一侧的具有偏置栅格图案分布的孔口喷射口和在每个边缘向下延伸的排放口的布置。

图14f-a示出了单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了一系列喷射口狭槽的布置，其中一组喷射口狭槽与单元空气室的轴向中心线对准，其他狭槽正交于中心线并且朝着排放口朝向边缘延伸。

图14g示出了图1d中所示的单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其示出了结合了具有均匀网格图案分布的喷射口以及仅沿两侧向下延伸的分段排放口的布置。还包括截面图B-B(图14gB-B)和C-C(图14gC-C)的示意图，其示出了根据本发明的实施例的单元空气室的总体轮廓以及用于废空气流的局部开槽排放口。

图14h示出了图1e中所示的单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其示出了结合了具有均匀网格图案分布的喷射口以及仅沿两侧向下延伸的分段的排放口的布置。还包括截面图B-B(图14hB-B)和C-C(图14hC-C)的示意图，其示出了根据本发明的实施方案的单元空气室和用于废空气流的局部排放口的总体轮廓。

图14i示出了图1f中所示的单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其示出了结合了均匀网格图案分布的喷射口的布置，其中在与PV电池中心线正交的喷射口之间具有勺形排放口。勺形排放口的截面面积随着其从PV电池中心线前进到位于PV电池边界上的排放口而增加。排放口仅在两侧向下以阵列延伸。还包括截面图B-B(图14iB-B)和C-C(图14iC-C)的示意图，其示出了根据本发明的实施例的单元空气室和用于废空气流的局部排放口的总体轮廓。

图15a示出了局部平面图部分的示意图，其示出了根据本发明的实施例的辐射脊的表面处理图案，该辐射脊待被施加到常规PV板的底侧以增强向冲击喷射口(impingingjet)的热传递。

图15b示出了局部平面图部分的示意图，其示出了根据本发明的实施例的螺旋脊的替代实施例的表面处理图案，该螺旋脊待被施加到常规PV板的底侧以增强向冲击喷射口的热传递。

图15c示出了局部平面图部分的示意性，其示出了根据本发明的实施例的替代性表面处理。

图15d示出了如图15c中所示的实施例中所指的单个喷射口的截面图A-A的示意性图示。

图15e示出了示出根据本发明的实施例的PVT板的截面的示意图，其中该PVT板包括待施加到PV板的底侧的偏转脊，该偏转脊沿着在每个单元空气室之间的每个排放口的全长同轴地装配。

图16a示出了PVT板的上表面的示意性平面图，其示出了根据本发明的实施例的当在夜间辐射冷却模式下操作时，由略微倾斜的板产生的冷凝物流动图案。

图16b示出了图16a的示意性截面图，其示出了根据本发明的实施例的沿着板的底侧经由冷凝物收集通道朝向冷凝物收集排放口的冷凝物流动图案。

图16c示出了图16b的示意性详细截面图，其示出了根据本发明的实施例的冷凝物通道至PV板的底侧的固定以及如何将流动引导到通道中然后输送到收集排水口中。

图17a示出了根据本发明的实施例的在安装盒内的管道布置以及所得到的单元空气室配置和空气流图案的简化轴测示意图。该图示出了单个供应和返回管道的中心线平行于PVT板的短轴取向并且单元空气室(标称值为6)沿PVT板的纵向轴线的全长延伸的优选实施例。

图17b示出了简化的轴测示意图，其示出了根据本发明的实施例的单个供应和返回管道的中心线平行于PVT板的长轴取向并且单元空气室(标称值为10或12)沿PVT板的短轴的全长延伸的替代实施例。

图17c示出了简化的轴测示意图，其示出了根据本发明的实施例的单个供给(中心)和双返回管道(外部)的替代实施例，其中管道的中心线平行于PVT板的短轴取向并且单元空气室(标称值为6)从中心以相等的长度延伸到PVT板的长轴的两端。

图17d示出了简化的轴测示意图，其示出了根据本发明的实施例的单个供给(中心)和双返回管道(外部)的中心线平行于PVT板的长轴取向并且单元空气室(标称值为10或12)从中心以相等的长度延伸到PVT板的短轴的每个端部的替代实施例。

图18a示出了根据本发明的实施例的布置在PVT板外壳内的单个标准单元空气室的截面图的示意图。

图18b示出了根据本发明的实施例的布置在PVT板外壳内的单个标准单元空气室(如图18a中所示)的截面图的示意图，其中在室的底侧附加有隔热件，以减少从废空气向进入空气传递的能量。

图18c示出了根据本发明的实施例的布置在PVT板外壳内的单个单元空气室(如图18b中所示)的截面图的示意图，其中在室的上表面附加有隔热件，以还进一步减少从废气向进入空气传递的能量。

图18d示出了本发明的实施例的布置在PVT板外壳内的单个单元空气室(如图18c中所示)的截面图的示意图，其中在室的上表面的隔热件上还附加有辐射吸收片材。这种布置增强了对背部热辐射的捕获，并增加了在废空气流动路径中回收的能力，并防止其进入所进入的空气。

图19a示出了如图17a中所示的PVT板的纵向截面图的示意图。沿着PVT板的纵向长度，以各种截面图示出了三个单个的单元空气室。第一组截面代表标准的矩形轮廓，第二组截面具有三角形的底侧轮廓，第三组截面在室端部处形成倒V形轮廓。

图19b示出了如图17c中所示的PVT板的纵向截面图的示意图。沿着PVT板的纵向长度以各种截面图示出了单个单元空气室。

图20a示出了如图17a中所示的PVT板的纵向截面图的示意图。示出了隔热隔板，该隔热隔板被施加到进入和返回管道的内表面，以防止热量的增加和损失。

图20b示出了如图17a中所示的PVT板的纵向截面图的示意图。示出了隔热的膨胀泡沫，该泡沫被施加到安装盒进入和返回管道的主体内的空隙上，以防止热量的增加和损失。

图21a示出了根据本发明的实施例的PVT板的顶棚安装布置的截面图的示意图。PVT安装盒被示出为通过使用用于固定到顶棚板条/支撑件中的螺钉紧固件安装到波纹顶棚结构上。包括与波纹谷对准的底侧脊使得能够固定到顶棚而不会使波纹变形。

图21b示出了根据本发明的实施例的PVT板的顶棚安装布置的截面图的示意图。PVT安装盒被示出为通过使用用于固定到顶棚板条/支撑件中的现有螺钉紧固件利用“天井轮廓(patio profile)”固定到顶棚结构。包括被对准以提供脊的支架(standoff)的底侧脊使得能够固定到顶棚而不会使天井轮廓的接点变形。

图21c示出了根据本发明的实施例的PVT板的顶棚安装布置的截面图的示意图。其示出了通过使用用于固定到顶棚板条中的现有顶棚紧固螺钉利用装饰板轮廓将PVT安装盒固定到顶棚结构。包括对准以提供脊的支架的底侧脊使得能够固定至顶棚而不会使装饰板轮廓的接点变形。

图22a示出了根据本发明的实施例的用于容纳PVT板的替代顶棚安装布置的替代安装盒设计的截面图的示意图。其示出了使用PVT安装硬件将PVT安装盒固定到顶棚结构，该顶棚结构具有的通常为900mm的板条间距。其结合了对安装盒、入口和出口管道以及单元空气室为了适应中央偏置设计所需的修改。

图22b示出了图22a中所示的实施例的截面图的替代示意图，其示出了为了适应进气管道偏置布置所需的修改。

图22c示出了图22a中所示的实施例的截面图的替代示意图，其示出了为了适应返回管道偏置布置所需的修改。

图23a示出了示出根据本发明的实施例的将PVT板悬臂安装至竖直壁/结构上的侧视图的示意图。在这种布置中，PVT板布置在远离壁/结构延伸的上倾斜面上。

图23b示出了示出根据本发明的实施例的将PVT板悬臂安装至竖直壁/结构上的侧视图的示意图。在这种布置中，PVT板布置成远离壁/结构垂直地延伸。

图23c示出了示出根据本发明的实施例的将PVT板悬臂安装至竖直壁/结构的侧视图的示意图。在这种布置中，PVT板布置在远离壁/结构延伸的下倾斜面上。

图24示出了示出根据本发明的实施例的将PVT板悬臂安装至竖直壁/结构上的侧视图的示意图。在这种布置中，将PVT板安装在旋转铰链上，使得其能够以0度到180度之间的任意角度布置。该图提供了与替代实施例有关的附加细节，其中空气直接从周围环境被吸入入口和扩散器中。

图25示出了示出悬臂安装选择在商店遮阳篷配置中的应用的轴测示意图。

图26a示出了示出根据本发明的实施例的将PVT板悬臂安装至竖直壁/结构的侧视图的示意图。在这种布置中，安装框架有利于将两个PVT板从壁向外接合。

图26b示出了示出在图26a中所示的实施例中提及的PVT板接头的详细截面侧视图的示意图。

图26c示出了示出在图26a中所示的实施例中提及的PVT板接头的详细截面平面图的示意图。

图27a示出了示出根据本发明的实施例的结合有为四个板宽的PVT板的阵列的独立结构侧视图的示意图。

图27b示出了示出了图27a中所示的实施例，其中包括远离结构中央突脊的板的向上倾斜的轴测图的示意图。

图27c示出了示出了图27a中所示的实施例的轴测图的示意图。

图27d示出了示出图27a中所示的实施例，其中包括远离结构中央突脊的板的向下倾斜的轴测图的示意图。

图28a示出了示出本发明的实施例包括向着安装盒的延伸部以由利于包含多用途倒置通道(诸如用于檐槽、电缆桥架和维修过道)的侧视图的示意图。

图28b示出了进一步示出本发明的实施例包括图28a中所提及的向着安装盒的延伸部的侧视图的示意图，以有利于改进的服务过道设计，以适应非平坦的安装角度。

图29a示出了示出本发明的实施例包括装配到在PVT系统中使用的现有常规PV板的附加双层玻璃元件的局部截面图的示意图。双层玻璃增强了PVT板的热捕获性能。

图29b示出了示出本发明的替代实施例结合了附加的双层玻璃元件的局部截面图的示意图，该双层玻璃元件被集成到在PVT系统中使用的新PV板设计的框架中。

图29c示出了示出包括附加的双层玻璃元件的本发明的替代实施例的局部截面图的示意图。将标准玻璃板装配到现有PV板框架上。然后，将与单个PV电池串装配在一起的附加玻璃元件安装/附接/粘接到PV框架中的玻璃板上，其中间隔件在两个玻璃表面之间提供气隙。

图29d示出了示出结合有附加的双层玻璃元件的本发明的替代实施例的局部截面图的示意图。将标准玻璃板装配到现有PV板框架上。如图29c中所示的实施例中，附加的玻璃元件与单个PV电池串装配在一起。代替将玻璃PV串固定到外部玻璃，而是将玻璃PV串支撑并固定到单元空气室。

图29e示出了图29f的截面图A-A的示意图，其示出了图29d中所示的实施例的附加增强。附加的空气穿过PV玻璃串的上表面和外部玻璃之间的间隙喷射。空气通过结合到支撑柱中的内部管道被输送。

图29f示出了图29d中所示的实施例的平面图的剖切示意图，其示出了从支撑柱喷出的空气流。

图30a至30h示出了示出根据本发明实施例的PVT板内的基本过程流程以及初级风扇和次级风扇相对于PVT板串的放置的框图。

框图具有所示的两个PVT阵列。图30a示出了向两个PVT阵列的入口提供加压空气的初级风扇186。

图30b示出了示出根据本发明的实施例的初级风扇186通过两个PVT阵列的返回管道吸取负加压空气的简化框图。

图30c示出了示出根据本发明的实施例的双初级风扇186向两个PVT阵列的各个入口提供加压空气的框图。

图30d示出了示出根据本发明的实施例的双主风扇186通过两个PVT阵列的各个返回管道吸取负加压空气的框图。

图30e示出了示出根据本发明的实施例的初级风扇借助于位于入口管道中的次级风扇通过两个PVT阵列的入口提供加压空气的框图，其中，该次级风扇能够被部署为平衡穿过串内的PVT板的空气流。

图30f示出了示出根据本发明的实施例的初级风扇借助于位于返回管道中的次级风扇通过两个PVT阵列的返回管道吸取负加压空气的框图，其中该次级风扇能够被部署为平衡穿过串内的PVT板的空气流。

图30g示出了示出根据本发明的实施例的两个初级风扇186与以从每个返回管道中吸入空气的两个附加初级风扇186一起通过两个PVT阵列的入口提供加压空气的框图。

图30h示出了示出根据本发明的实施例的两个初级风扇186与以从每个返回管道吸入空气的两个附加初级风扇186一起通过两个PVT阵列的入口提供加压空气的框图。为了附加的空气流平衡，示出了位于每个PVT板阵列的入口和返回管道中的附加辅助风扇188。

图31a示出了平面图的示意图，图31aA1-A1和31aA2-A2示出了安装盒的相应截面图，以仅示出根据本发明的实施例的内部单个风扇的放置，该风扇将加压空气通过歧管从进气管道输送到所有单元空气室入口。

图31b示出了平面图的示意图，图31bB1-B1和31bB2-B2示出了安装盒的相应截面图，以示出根据本发明的实施例的内部多个风扇的放置，这些风扇将加压空气从进气口管道直接输送到专用空气室入口。

图31c示出了平面图的示意图，并且图31cC1-C1和31cC2-C2示出了安装盒的相应截面图，以示出根据本发明的实施例的内部单个风扇的放置，该风扇从PVT板的内部空腔中吸出空气并将空气输送到返回管道。PVT空腔中形成的负压会导致流动通过入口而进入单元空气室并流出相应的喷射口。

图31d示出了平面图的示意图，并且图31dD1-D1和31dD2-D2示出了安装盒的相应截面图，以示出根据本发明的实施例的内部多个风扇的放置，这些风扇从PVT板的内部空腔中吸出空气并将空气输送到返回管道。PVT空腔中产生的负压会导致流动通过入口而进入单元空气室并流出相应的喷射口。

图31e示出了平面图的示意图，并且图31eE1-E1和31eE2-E2示出了PVT板的相应截面图，以示出根据本发明的实施例的将风扇直接放置在每个单独的单元空气室的入口中。本发明的该实施例使得PVT板和空气风扇能够作为简单的包装单元被供应。

图31f示出了图31e中所示的实施例的截面图的详细示意图，其示出了将风扇安装在单元空气室的入口内以及在风扇、单元空气室与入口管道之间的密封接口内。

图32a示出了示出根据本发明的实施例的用于PVT板的各种PVT板管道布置的过程流程的框图，其中管道在板的整个宽度上对准。各种板管道配置包括终点、通过、后部进入和侧面进入。

图32b示出了示出根据本发明的实施例的用于PVT板的各种PVT板管道布置的过程流程的框图，其中管道沿着板的长度对准。各种板管道配置包括终点、通过、后部进入和侧面进入。

图33a示出了示出根据本发明的实施例的用于双PVT板串的各种PVT板管道布置的过程流程的框图。在该实施例中，每个PVT板串从同一PVT板上的侧面进入端口被提供有单独的入口和返回管道。

图33b示出了示出根据本发明的实施例的用于双PVT板串的各种PVT板管道布置的过程流程的框图。在该实施例中，两个PVT板串被接合并从相同的入口源供应并输送到相同的返回端口。这种配置体现了与交叉端口连接一起使用外部管道来完成两个串之间的回路。

图33c示出了示出根据本发明的实施例的用于单个PVT板串的各种PVT板管道布置的过程流程的框图。在这种配置中，从每个串的一端上的后部端口向每个PVT板串供应入口空气，并经由串的另一端上的后部端口返回空气。

图34示出了示出根据本发明的实施例的PVT控制系统接口以及所有各种相关系统的框图。

图35a示出了本发明的又一实施例的轴测示意图，其示出了可运输的PVT吊舱系统，该系统能够容易地运输和安装以用于临时电力应用。

图35b示出了当作为完整阵列的一部分安装时图35a中所示的本发明的实施例的轴测示意图。

图35c示出了当包装好以用于运输时的图35b中所示的实施例的轴测示意图。

图36示出了示出根据本发明的实施例的集成的PVT顶棚在商业应用上的安装的轴测示意图。

具体实施方式

本发明的一种或多种形式涉及一种混合太阳能收集器或热交换器，称为AIR PVT。

应当理解，本发明的一种或多种形式将两种技术：1.光伏(PV)和2.太阳能空气加热器(SAH)结合成为一个组件、装置或板。

本发明的一种或多种优选形式结合了PVT设备(PVTA)(1)，其包括三个元件：

1.PV板；

2.单元空气室；和

3.安装盒，并且可选地为双层玻璃，但不限于这种布置。

电力具有增强的操作能力和非常有效且适应性强的“热传递安装模块”(HTMM)。HTMM能够调谐以提供高等级的空气热源和/或向板注入达至PV电池的均匀分布的冷空气，从而提高发电量。

本发明的一种或多种形式在HTMM内利用了非常有效的热交换过程，该过程的操作所需的能量要低得多，并且在宽范围的流动条件内始终保持这些条件。

另外或替代地，本发明的一种或多种形式使用PVT设备利用辐射夜间冷却现象来提供增强的夜间冷却。该同样的过程也可以用来冷凝大气中的水。

在图1a至图1f中示出了本发明的一些优选实施例。

特别地，PVT设备10包括具有中空内部14的主体12，其提供了与相应的空气流入/入口端口/通道16和空气返回端口/通道18相关联的腔室/管道16a、18a。

多个开口20通过喷射口22传送空气，以冷却太阳能PV板24的底侧。喷射口阵列之间的空间提供了排放口26，用于使温暖的空气经由返回通道流走。

图1b示出了组装好的PVT板10。

如图1c的分解图所示，可以在PV板上方提供附加玻璃30。喷射口阵列之间的空间提供了排放口26，以使温暖的空气流出，温暖的空气能够经由开口32流到返回通道18。

图1d示出了结合到板22a中的排放口26a的布置，板22a结合了喷射口阵列。板22a包括空气界面部分34，以连接到至喷射口的板的入口开口20。

图1e示出了图1d的PVT板的实施例的替代形式，其中在喷射口阵列之间具有较大的“勺形”排放口26b。

图1f示出了图1d或图1e的PVT板的另一个替代实施例，其中在喷射口阵列之间具有较大的“勺形”排放口26c。

PVT设备10的优选实施例的一种应用在图2a中示出为安装到建筑物38的顶棚36。

图2b示出了系统的典型布置，体现了在应用于建筑物38上的普通家用顶棚36中本发明的PVT板10的一种或多种形式。多余的热量可以经由排气装置40排放到大气中。

流入风扇42和返回控制阀44控制进入建筑物的房间46的冷却/加热的循环。

图3a示出了表示用于典型安装的完整集成热电系统的框图。该框图分离地显示了用于电气功能和热功能的这些系统。该框图示出了PVT系统；转换、传递和存储系统；以及终端用户系统之间的功能关系。

图3a进一步示出了开环模式，其中通过空气处理单元从周围环境吸入空气，然后将空气驱动通过PVT板，而后经由排气装置返回到周围环境。

图3b示出了与图3a类似的框图，并且进一步示出了闭环模式，其中空气被通过空气处理单元从用户空间吸入，然后通过PVT板被驱动，而后经由可选的热传递和存储模块被返回到用户空间。在闭环模式下，用户空间和周围环境之间没有净风量传递。

电力供应能够来自电网66或向电网66供应电力。PVT系统能够将电力供应到电池/电容器存储装置68和/或供应到用户负载70。来自PVT电池板10的DC电力供应72能够通过逆变器74和AC开关76而为电网66和/或存储装置68供电。

图4示出了根据本发明的至少另一个实施例的用于开环布置的空气流动路径，该开环布置被配置用于在日间的具有乘员空调(AC)闭环冷却模式的PVT冷却模式。

环境空气通过风扇42吸入而流入环境空气入口48。风扇经由初级空气处理单元(AHU)50将空气推入PVT板10的入口16。

返回的温暖空气经由PVT初级AHU 50流动，以经由环境排气装置40逸出。

组合式热传递和存储单元52确定来自PVT板的空气是否被转移到建筑物的内部，这取决于空气是热的还是冷的以及建筑物是需要加热还是需要冷却。

与热交换器56(例如，冷却盘管)相关联的热泵54也能够用于加热/冷却或能够替代地用于加热/冷却。能够提供UV消毒灯58来消毒通过系统传送的空气/水分。能够向热交换器/从热交换器供应60空气。过滤器64去除空气中的颗粒。

在作为示例在图5a中所示的闭环系统中，能够提供PVT至加热、通风和空调(HVAC)接口模块62。

图5b示出了日间PVT流动选择的示例。图5c示出了乘员加热模式，而图5d示出了蓄热质(在组合式存储和加热模块52中)加热模式，图5e示出了进行热质存储和闭环乘员加热的示例。

图6a中示出了夜间/晚间布置。在较冷的夜间/黑暗时段，PVT板10能够辐射热量，这些热量能够从建筑物内移除，并且能够将较冷的空气泵送入房间46。

图6b示出了在夜间/晚间采用的冷却过程的图解布置。

图6c和图6d示出了相应的乘员冷却模式和热质冷却模式的应用。

图6e示出了针对热质和乘员的组合冷却的示例。

热传递设备：

本发明的一种或多种形式采用喷射口布置，该喷射口布置通过一系列单元空气室向每个单独的太阳能电池传递相等的冷却潜能。这样确保了穿过整个板和PV板串(PVpanel string)的等效平均电池温度。

热传递设备可以采用称为射流冲击(jet impingement)的过程，与其他热传递过程(诸如自然和力常规或辐射效应)相比，该过程能够实现非常高的热传递速率。这通过可以将电池空气分布室完全容纳在现有的PV板外壳内而允许实现紧凑的包装。例如参见图1c，其示出了空气室布置。

射流冲击冷却的额外益处(例如，当与在单元空气室上的喷射口和在每个单元空气室之间产生的相邻排放口的所提议布置相耦合时)在于，能够在整个流态下控制空气流。

实现稳定的空气流确保了在各种操作状态下(诸如从低流动高等级加热过程条件到高体积空气流冷却过程)稳定高效的热传递，从而能够提高PV功率容量。

例如参见图11a和图11b中的流动路径。供应管道16a将来自入口16的入口空气提供到入口端口110，从而供应PV电池10a的单元空气室112。通过密封件114将PV电池密封到主体12。来自PV单元空气室的返回空气流动到返回管道18a中，然后能够从返回出口18流动以被利用。

图11a和11b示出了根据本发明的实施例的PVT设备的纵向截面图。空气从PV单元空气室经由喷射口/喷嘴116流动，吸收从PV电池板10a的底侧辐射的热量，并经由至少一个排放口118返回到返回管道18a。

喷射口/喷嘴116可以由诸如图12a和12b中所示的一个或多个成型孔口/孔(x)提供，或作为如图12b中所示的狭槽(x)提供。

能够施加的每个喷射口/喷嘴孔口/孔的直径“d”(或喷射口狭槽的宽度)的范围在0.5mm至5.0mm之间，以0.5mm为增量。优选的孔口/孔直径或狭槽宽度为2.5mm。

喷射口/喷嘴116的截面可以用几种方式表示：延长的直壁(图13中的(a))；平行的方形边缘轮廓(图13中的(b))；凸形轮廓(图13中的(c))；凹形轮廓(图13中的(d))；长半径喷嘴-方形端部出口(图13中的e)；长半径喷嘴–铅笔端部(图13中的(f))；长半径喷嘴–扩展端部(图13中的(g))；长半径喷嘴–斜接端部(图13中的(h))。提及的喷射口还包含喷嘴和用于高速气流的其他孔口/开口。

喷射口的优选实施例是将长半径喷嘴与铅笔端部一起施加。这样的截面提供用于低摩擦压头损失因数，这降低了风扇功率。其还提供了一种减小喷射口出口与撞击的PV电池之间的距离的方法，同时为废射流流体提供了供排入或排出的较大的空隙。

另一个优点是，其减少了废流体被夹带到喷射口中，从而使得对喷射口结构的干扰较小并改善了热传递性能。

对于齐平安装的喷射口，喷射口的高度被定义为“h”。远离表面突出的喷射口类型的高度定义为“H”，并且喷射口的路径定义为“h”，如图13h所示。

喷射口的高度“h”是取决于应用的可变参数。其是与板下方的可用空间相关联的可制造性、性能和限制的考虑因素。优选的喷射口高度为10mm，其中优选的高度范围为5-25mm。

突出的喷射口的高度“H”能够表示为“h”的比例。对于该应用的优选比例为50％，以使夹带到喷射口中的废流体最小，其中优选范围为20至80％。

喷射口布置图案基于沿着PV板串为每个PV电池总体上实现一致的可重复图案，其中仅需要对诸如板边缘、PV板串端部和诸如PV接线盒的障碍物的区域施加轻微的改动。

优选地，可使用具有不同直径和间距的孔和狭槽的组合来配置喷射口布置图案。

喷射口布置图案通常将符合能够围绕PV板串的中心线轴线镜像的图案，并且将具有与该中心线共线定位的一系列喷射口。

该布置的目的是将穿过PV电池的流动分成两半，并从中心线开始使得流态向着边缘排放口切向地流出，以增强热传递并最小化所需的输入功率。附加的喷射口与中心线以距离“x”切向地间隔开并沿着串中心线“y”轴向地间隔开。尺寸“x”和“y”通常是指喷射口直径的比率，以便能够进行性能比较。优选的比率是10，其中可行的适用范围是5至25。

图14a-a至图14i示出了该实施例的优选选择的示例，其中图14e-a示出了特别优选的实施例。

特别地，图14a-a示出了单元空气室112的上表面的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了具有均匀网格图案分布的喷射口116以及仅沿两侧向下延伸的排放口118的布置。图14a-b示出了图14a-a的示意性截面图，示出了根据本发明的实施例的方形室单元空气室112的总体轮廓和局部空气流。

图14b-a示出了单元空气室112的上表面的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了具有偏置网格图案分布的喷射口116以及仅沿两侧向下延伸的排放口118的布置。

图14b-b示出了图14b-a的截面图的示意图，其示出了根据本发明的实施例的三角形单元空气室112的总体轮廓以及来自喷射口116的局部空气流。图14c-a示出了单元空气室112的上表面的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了具有网格图案分布的喷射口116和内部单元空气室排放口118的布置。图14c-b示出了图14c-a的截面图的示意图，其示出了根据本发明的实施例的穿过单元空气室112的主体的方形单元空气室112并且包含附加排放口118的总体轮廓以及所产生的局部空气流。

图14d-a示出了单元空气室112的上表面112a的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了沿着单元空气室轴向中心线的一系列开槽喷射口/喷嘴116s并且结合了在开槽喷射口/喷嘴116的任一侧的具有均匀网格图案分布的孔口喷射口116o和在每个边缘向下延伸的排放口118的布置。

图14e-a示出了单元空气室112的上表面112a的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了沿着单元空气室轴向中心线的一系列开槽喷射口116s并且结合了在开槽喷射口116s的任一侧的具有偏置网格图案分布的孔口喷射口116o和在每个边缘向下延伸的排放口118的布置。

图14f-a示出了单元空气室112的上表面112a的局部平面图部分的示意图，其代表根据本发明的实施例的结合了一系列开槽喷射口116s的布置，其中一组开槽喷射口与单元空气室轴向中心线对准并且其他狭槽116sn正交于中心线并朝向边缘朝着排放口延伸。

图14g示出了图1d中所示的单元空气室112的上表面112a的局部平面图部分的示意图，其示出结合了具有均匀网格图案分布的喷射口以及仅在两侧向下延伸的分段排放口的布置。还包括示意性截面图B-B(图14gB-B)和C-C(图14gC-C)，其示出了根据本发明的实施例的单元空气室112和用于废空气流的局部开槽排放口118s的总体轮廓。

图14h示出了图1e中所示的单元空气室112的上表面的局部平面图部分的示意图，其示出结合了具有均匀网格图案分布的喷射口116以及仅沿两侧向下延伸的分段排放口118s的布置。还包括示意性截面图B-B(图14hB-B)和C-C(图14hC-C)，其示出了根据本发明的实施例的单元空气室112和用于废空气流的局部排放口118s的总体轮廓。

图14i示出了图1f中所示的单元空气室的上表面的局部平面图部分的示意图，其示出结合了具有均匀网格图案分布的喷射口以及与PV电池中心线正交的结合在喷射口之间的勺形排放口的布置。勺形排放口的截面面积随着其从PV电池中心线到位于PV电池周边上的排放口的前进而增加。排放口仅在两侧向下以阵列延伸。还包括示意性截面图B-B(图14iB-B)和C-C(图14iC-C)，其示出了根据本发明的实施例的单元空气室和用于废空气流的局部排放口的总体轮廓。

废射流流体排放口(Spent jet fluid drain)及其放置是本发明的一个或多个实施例的有价值的特征。排放口决定了如何从喷射口排放物中去除流体以及如何朝向出口端口输送流体。通常，由于相邻的单元空气室和PV电池板边缘之间形成了空间，因而总体上可以实现排放口的形成。

排放口宽度“d”(图11b)乘以单元空气室长度“L”可以表示为紧接在与PV板表面正交的入口之后的单元空气室截面面积的比率。优选的比率至少为1，其可能的范围为0.5至5。

本发明的一个或多个实施例的替代布置包括针对整个PV电池板(代替PV串)采用单个单元空气室。这样的布置能够包括设置通过该室的排放口。图1d中示出了这样的示例。

排放口面积“D”的总和可以表示为紧接在与PV板表面正交的入口之后的单元空气室的截面面积的比率。

本发明的HTM流动路径的几何形状旨在维持从入口到出口的除了在实际喷射口中的几乎恒定的空气速率。这样做的目的是将损失降到最低，并且在垂直于PV电池表面并垂直于空气室的纵向轴线的任何单个平面截面中实现共同的压力分布。这是电池进气室从其入口逐渐变细的主要原因。例如参见图11a和11b。

本发明的一种或多种形式实现了，通过对PV电池10的背衬板和/或物理附接件进行表面处理，能够进一步提高喷射口的热传递能力。此特征不限于PV热传递的应用。例如，参见图15a至图15e。

提及的表面处理包括在业界最广泛采用的PV封装过程的外部塑料层中引入压痕或凸纹/粗糙度(aka Du Pont的用于光伏PV太阳能板/模块的耐用的、耐候性光伏pv背衬板)。这些压痕、凸纹和/或粗糙度能够进一步布置成镜面并与喷射口116的图案对准。在采用凸纹线120时的这种布置中，凸纹线可以从喷射口中心线/平面线性地辐射出(图15a)或曲线地辐射出以形成螺旋形图案(图15b)。

所提及的物理附接件可以在喷射口116路径的三个一般区域中使用：在喷射口轴线正下方；沿着喷射口的表面迹线；以及在两个插入喷射口之间的边界处(参见图15c和图15d)。

位于喷射口下方的附接件可以被成型，以在被其撞击时对流动的方向和流量提供无限的控制。其范围可以从同心流动(喷嘴(nipple)状轮廓)到喷射口完全改变方向(桶状轮廓)。

沿着喷射口表面迹线固定的附接件被用来在喷射口中引起湍流并使喷射口边界层破裂以为其补充新鲜工作流体。

位于喷射口边界层的附接件引入了额外的表面积以增加热传导，并且还启动了废流体远离热传递表面的引导(direction)。

例如在图15e中所示，能够直接在排放口118的上方采用诸如偏转器凸纹/突起128之类的附加物理附接件，以将废空气重新引导到排放口118中以最小化湍流。

如由图15d中的示例所示，能够直接在喷射口/喷嘴116的出口的上方设置偏转器124。如此引导的空气流能够受到一个或多个湍流器126的影响，从而将湍流引入空气流中。偏转器凸纹120能够将空气流重新引向排放口118

单元空气室112：可以使用吹塑成型技术来大量制造单元空气室112，所述吹塑成型技术通常用于在发动机上以及在用于汽车工业的空调回路内形成进气室。能够在塑料配方中包含添加剂，以使聚合物能够交联，从而提高热和结构刚度，并提高耐火性和抗紫外线降解性。单元空气室的制造不限于该技术，并且能够想到其他技术，诸如注射成型、真空成型和制造。

用于每个板的内部串的单元空气室是相同的。对于模具的修改能够容易实现，以方便定制空气室，以容纳突出的板接线盒和额外的边缘喷射口，以便在容纳带有宽板框架凸缘的板时扩大空气覆盖范围。

如果需要，能够在接线盒周围包含附加的喷射口116以增加冷却。

在本发明中想到的PV板设计可以使接线盒完全从电池板背面省除，并且包括较小的板凸缘，从而减少了定制空气室的需要。

如图16a至图16c中的示例所示，可以在PV板10内提供一个或多个冷凝物流动通路130。根据本发明的实施例，当在夜间辐射冷却模式下操作时，这种冷凝物流动通路130可以具有从略微倾斜的板生成的图案。根据本发明的一个或多个实施例，冷凝物流动通路130能够沿着PV电池板10的底侧经由冷凝物收集通路130朝向冷凝物收集排放口132。

图16c示出了图16a的示意性详细截面图B-B(图16b是图16a的A-A截面图)，其示出了冷凝物通路固定到PV板的底侧，以及示出了根据本发明的实施例的如何将流动引导至通道并且然后将其输送到收集排放口。

单元空气室通常优选地布置成与取向成与朝向倾斜平面的PV串成一直线，其中入口通口位于下倾斜端部上。这有助于通过空气的浮力效应将废空气朝向板出口通口排出，这逐步改善了系统性能。通常，每个串在宽度上都具有一个单元空气室，以容纳5和6英寸的电池尺寸。参见图1c和图17a至图17d，它们示出了空气室布置选择的阵列。

单元空气室能够进一步利用单元空气室下方的隔热件134隔热，以通过减少废空气在其沿着单元空气室的背部朝向通口流动时的热增益来提高系统的性能，从而保持到电池的恒定的空气温度，诸如图18a至图18d中所示。

能够将附加的隔热件136施加到上表面，以进一步减少热量进入空气室中，诸如图18c中所示。

单元空气室能够通过在空气室的喷射口116的面112a上包含绝缘的选择性红外辐射吸收剂材料138来进一步增强辐射能量的回收。这用于捕获辐射能量并防止其在将进气空气排入喷射口之前加热进气空气。然后，废射流空气冷却吸收器板，然后其通过排放口排出并且进入出口通口，诸如图18d中所示。

一个或多个单元空气室的高度(深度)能够从入口端口向出口端口渐缩，以提供在废流体流朝向出口端口移动时废流体流的流速所需的体积的增加。这种方法确保了废空气的流速在整个板的长度上保持稳定。

能够在PV板和空气室的下方提供底部板外壳片材140。

该方法的替代实施例是为了从任何比较部分都保持相同的截面面积，但是在底侧轮廓中包括V形形状而不是平面形状，这将提供额外的结构刚度并且还增强了废流体流的隔离并且降低了交叉流趋势。当废流体在其离开出口端口之前仅被限制到PV板的深度时，这尤其重要，在某些可选的实施例/布置中可以是这种情况。例如参见图14b-b，并且包括图19a和图19b。

安装盒：PV板的优选安装布置利用所描述的安装盒，但是应理解为不限于此。标准安装盒的一般目的是提供将PV板固定到顶棚的结构架构。其优选地还提供内部管道系统以供应板的进气口和出口通口，并提供一种安装机构，以用物理方式固定单元空气室并密封单元空气室入口端口与内部管道系统之间的接头。

另外，安装盒能够提供密封表面以封闭PV池板的背面，从而防止空气泄漏到外部。

安装盒中的内部管道可以配置为与相邻的板互连，充当管道终端和/或充当顶棚穿透入口点，以在PVT系统和建筑物之间输送空气。

管道能够进一步隔热142以提高热性能。例如参见图20a和图20b的一系列截面图。

安装盒能够使用吹塑成型或注射成型过程以低成本大量工业化制造。这能够在一个过程中实现复杂的形状和表面。模具中的包含物将为从顶棚固定装置、悬臂式竖直结构到独立式结构的广泛安装机会提供便利。模具包含物能够容易适应各种风管组合。安装盒的相同形式和功能也可以使用更传统的制造形式来实现，该传统的制造形式使用诸如片材金属、塑料以及耐候性木材和板层之类的材料。

能够包括在安装盒框架中的附加安装盒特征是：用于现有顶棚的顶棚安装特征，以将PVT系统像轮廓一样直接固定到薄膜144(图21a)、波纹板146(图21b)和装饰板148(图21c)并间接固定到板岩和瓷砖选项上。

可以包括附加的空腔，以便于将盒安装在预先存在的太阳能安装框架上。例如，在金属顶棚上，板条通常以900mm的间距安装，参见图22a至图22c。

如图22a中所示，盒能够具有居中安装的主体12，或者如图22b和图22c中分别以示例所示的，盒可以具有朝向进口16的(左)偏移或朝向回流口18的(右)偏移。

安装盒还能够被配置为使得其可以从单个端部悬出并支撑。

如图23a到图23c所示，悬出布置能够以固定角度伸出，使得PVT板从安装点向上倾卸、平坦或向下倾斜。

该概念的另一种布置是使PVT板倾斜角能够设定在180度的整个范围内，其程度从完全竖直向上的位置开始到完全竖直向下的位置，如图24所示。

在以上布置中，安装框架150能够附接到支撑件152、诸如墙壁。

能够提供与安装布置的至少一个功能管道连接，其能够用于进气或排气。在敞开的空气流回路布置的情况下(由此将出口端口连接到支撑结构，并且在由内联出口风扇引起的负压下将空气通过PVT吸入)，能够将空气过滤器154装配到进气口。参考图24。然后能够将该布置直接安装到墙壁或等效的竖直结构上。

图25示出了建筑物156的外部视图，建筑物156包括沿其一侧的遮阳篷158，遮阳篷158包括体现本发明的多个PVT板/系统。

安装盒能够以各种方式配置，以便于利用连接器160、162或诸如图26a至图26c所示的安装托架164来安装和连接两个相邻的板或定制的安装结构。

该前述布置的另一变型是将悬置式PVT板固定到共同的脊上，并且将PVT板安装成使得它们围绕脊镜像。如图27a至图27d所示，脊为航空服务提供结构和管道支撑。

安装盒能够被配置为直接集成到顶棚结构166中，诸如图27a中所示，其能够包括内置的防水功能和排水系统。

安装盒也能够被配置为完全独立的平坦顶棚(例如参见图27a)，或者如图27b所示被配置为斜顶棚。这对于其中通常需要其他服务或已经被其他服务占用的空间的商业建筑物可能更为期望的。

能够结合在安装盒中的附加服务特征包括小的入口通道168和/或电缆桥架170，以通过提供用于安装、维护和将来维修的单独板进入来促进高密度阵列，如图28a所示。

也能够包括用于仪表或电力需求的电缆导管。能够接合排水槽172用于水收集目的。例如参见图28b。

如由图29a和29b中的示例所示，通过玻璃的热增强：减少通过本发明的一个或多个实施例的上玻璃表面174的板传导和对流损失(并进一步增强PVT系统的热能捕获)的选择是施加双层玻璃的方案。

能够将附加的玻璃元件176施加于现有的PV板的顶面。此选择能够在安装PVT系统时进行改装，在PVT系统中，借助标准的单层玻璃PV板无法满足热需求。例如参见图1c。这在阳光照射有限的寒冷气候下可能是有益的。

双层玻璃支架的高度是重要的因素。将其高度限制在现有玻璃之上和将其范围限制在支撑框架之上确保了将由这些元件引起的阴影保持在绝对最小程度，以免影响电力生成。例如参见图29a。

附加的双层玻璃的替代选择是提供一种全新的PV板，该PV板在制造时结合了该元件，同时仍使用普通的玻璃PV电池布置。例如参见图29b。

上述双层玻璃选择的另一替代实施例是制造新的PV板。

提出了一种替代方法，其中板仍然保留玻璃元件178以抵抗元件，但不是采用普通的玻璃PV电池固定装置。该方法采用利用传统的电池固定和封装方法的单个线性线串的单独玻璃。

PV串的玻璃元件可以提供得更薄，因为其不再暴露于元件。

能够以使用耐用的粘合剂并通过引入支架元件以在玻璃PV串和上玻璃表面之间提供适当的气隙，而将玻璃PV串直接固定到玻璃上。例如参见图29c。

替代的固定布置是将玻璃PV串固定至单元空气室。

单元空气室可以被修改以包括用于玻璃PV串的附加固定支撑件以及集成的支架180，以在玻璃表面之间实现一致的气隙。参见例如图29d。

能够被结合的附加的可选特征是包括在玻璃气隙184之间引导的补充射流冷却182，如图29e和图29f所示。

加热：本发明的一种或多种形式有利于所产生的热能的多种可能用途。此类能量能够用于加热或预热已被占用建筑环境(家庭/商业)内的空间、热水服务、水力加热系统、热泵蒸发器和热质，但不仅限于这些用途。其他商业用途可以包括干燥农产品、木材或工业产品、加热动物舍、加热温室和加热区域热水系统等。例如，图9在单个住宅中说明了此应用。

加热能力完全取决于三个关键因素，其中两个因素是固定的并且在控制器的改变能力之外。这些因素是已安装的PVT的表面积以及可用的太阳辐射。

第三个因素是施加到系统的空气的量。对于典型的操作温度范围，空气的热容量W/kgK被认为是恒定的。结果，针对条件的给定组的出口温度完全取决于流速。

图10a示出了与效率为100％的理论热交换器的一组固定条件相关联的热机制，并将其与如本发明中所提出的高效热交换器和性能较低的热交换器进行了比较。

图10a示出了瞬时热效率(％)与(Tm-Ta)/G的比较图表，其中：Tm＝集热器平均温度，(T_出口+T_入口)/2[℃]，Ta＝环境空气温度[℃]并且G＝太阳辐照度[W/sqm]，太阳辐照度代表各种PVT系统的典型热性能。

图10b通过与示出已知PVT系统的图表进行比较，示出了体现本发明的PVT系统的典型热性能的图表。

图10c示出了与一系列已知的太阳能集热器相比，本发明的至少一个实施例的典型太阳能收集性能的比较图表。

PVT冷却：本发明的一种或多种形式结合了通过单独地或组合地采用一系列冷却技术在低于PV电池/板表面温度条件的温度下将环境空气引入PVT系统的选择。

通过环境(空气)温度调节系统/装置60能够提供经由环境入口48吸入的环境空气的温度调节，如由图7a中的示例所示。

如由图7b中的示例所示，环境空气能够通过蒸发冷却器62进行预冷却，该蒸发冷却器62被供应水，诸如来自自来水供应系统64的水。水能够经由泵66泵送至喷雾装置68以润湿吸取环境空气的垫，从而将预冷的空气供应到PVT初级空气处理单元(AHU)50。

如由图7c中的示例所示，供应到蒸发冷却器的水可以经由深冷器单元70进行预冷却，该深冷器单元能够帮助从进入的环境空气中提取额外的热量，从而进一步预冷却至AHU的空气。

根据进入冷却器的空气的湿度水平，蒸发冷却技术能够名义上将环境温度降低10摄氏度。

与简单的环境空气冷却相比，板温度降低10摄氏度使PV容量返回5％的标称增益。如果将冷却水通过蒸发介质循环，则能够在蒸发冷却中实现进一步冷却，如图7c所示。

热存储冷却技术将入口空气穿过热质72吸入，热质72已经通过外部装置冷却至低于环境空气温度的温度。

如图7d和图7e中所示，热质72能够为多种形式，包括固体材料(混凝土/集料)、液体(水)和最近的相变材料(冰、长链烃、盐)。

如图7e中所示，冷却的热质能够与组合式热传递和存储模块52相关联。

替代地或附加地，能够在环境空气入口与PVT初级AHU之间提供被冷却的热质72。

辐射夜间冷却：本发明的一种或多种形式提供了适合于辐射夜间冷却应用的独特特征，而无需对日间PVT模式进行任何改动或仅仅需要进行些许改动。

辐射夜间冷却是将物体冷却到低于环境空气温度的有效手段。为了举例说明这种现象，即使环境最低温度远高于零度，也能使黑色顶棚上结霜。

取决于应用，能够从建筑物/设施的外部、内部或从内部或热质中吸出进气空气。该空气经过过滤，然后通过PVT回路驱动。

当将较暖的入口空气喷射到冷的PV电池上时，其将热量释放到电池上，然后将热量辐射到夜空中。然后，现在冷得多的废空气被分布回到被占用的空气空间和/或热质中。

辐射夜间冷却效果受云层条件的影响，其中晴朗的夜空可提供最佳效果。例如参见图6a至图6e。

即使在最热的气候下，也能够提供具有足够的内部热质和足够的边界隔热的辐射夜间冷却的组合，以防止需要辅助形式的冷却。

本发明的一个或多个实施例提供了夜间冷却的优点，即使当在闭环模式下使用时的气密环境中也如此。这样减少了居住者受到能够共同影响健康安全的居住空间的灰尘、花粉、安全隐患、外界噪音和风浪的影响。

如图7d和图7e所示，辐射夜间冷却模式的使用能够用于向热存储系统补充冷却潜能，该热存储系统已被称为在日间运行期间用于冷却PVT的技术。

冷凝物产生：当在夜间冷却应用中使用时，本发明的一个或多个实施例能够根据空气进气的湿度和夜空温度而产生不同数量的冷凝物。

冷凝物收集点能够结合到HTMM的基部中，以便使用重力或辅助手段从板上移除。

图8a示出了系统的开环操作模式的示例。环境空气通过环境空气入口48处的过滤器74吸入。入口阀76打开，以允许空气经由风扇42到达PVT穿过而到达板阵列，并经由打开的出口阀78排出到环境排气装置40。

在这种操作期间，与组合式热传递和存储装置相关联的入口阀82和出口阀80保持关闭。

通过图8b中的示例示出了另选操作模式，其中入口阀76被关闭，以防止从外部大气中吸入环境空气。

组合式热传递和存储模块的出口阀80从建筑物/房间中吸出冷空气，使空气穿过PVT板以加热空气，并且将温暖的空气经由入口阀82馈送回到房间中。出口环境空气阀78被关闭。

能够修改提及的延伸表面(参见图15e)，以提供一种捕获水分和(然后通过毛细作用和通道传送)将冷凝物排放到板的至收集歧管的一个端部的方法。

在一些干旱的环境中，冷凝物的产生将被视为从环境中获取水的绝佳机会。该技术将是对当前所采用方法的重大改进，并参照图16a至图16c进行说明。

过滤/消毒：本发明的一种或多种形式结合了在开环或闭环操作中在空气进入PVT回路之前对空气进行过滤，以维持系统的长期性能，同时保持良好的空气质量。

如图4中中所示，诸如UVC光源之类的附加消毒方法能够通过防止生物元素在过滤器和热交换器盘管上的积聚来进一步维持长期空气质量和性能。

热的热排气系统(thermal heat exhaust system)和外部空气交换系统：本发明的一种或多种形式能够包括将PVT出口管道连通到大气的管道。通过该管道的流动能够通过至少一个风扇和/或至少一个阀的接合来控制。

风扇的速度和阀的致动能够手动地或远程地控制，诸如利用集成控制系统来控制。

热排气出口的主要目的是排出所产生的过量热空气，该过量热空气大于系统的热需求。其通常位于任何附加能量传递单元(诸如作为示例的热水加热装置)的下游。

热的热排气系统还能够包括空气/空气热交换器，该空气/空气热交换器能够被接合以确保将来自外部的足够量的补充空气引入到房屋中。此特征使得通过由进气吸入的补充的外部空气能够回收来自任何排出的空气中的热量。如图4所示，当系统以闭环模式运行时，此要求适用。

主风道：本发明的一种或多种形式能够结合许多特征，这使得能够考虑主风道的许多配置。然后，所选择的配置将确定所使用的单元空气室的类型。模制到安装盒中的管道将是端部敞开式的。利用管道终端板实现封闭。安装布置/安装盒的底侧将为需要切开使用的主管道进入端口提供选择。

本发明考虑了主管道的优选布置是沿着PVT串的长度轴向布置的，该PVT串与PVT板一起取向成使得它们的长轴对准。

主管道入口和出口的优选取向在PVT串的相对端部，以被动地促进穿过所有PVT板的平衡流动。

本发明考虑了主入口和出口管道在PVT设备内部被隔热并且当它们延伸到设备之外时被隔热。

本发明考虑了在闭环操作模式期间，在从加热和冷却模式切换时，系统的性能将得益于反向房间/空间内的空气吸入和排出点的位置。

在用于冷却模式的优选布置中，从房间的上部区域吸取空气，并且在下部区域排出空气以防止混合。

在用于加热模式的优选布置中，空气从房间的下部区域吸取，并且以足够的速度从上部排出以确保乘员的热舒适性。例如参见图5a。

空气处理单元(AHU)：本发明的一种或多种形式包括用于通过PVT回路和辅助服务输送空气的方法和布置。

一个或多个实施例包括使用电驱动的轴向、离心和混合流风扇。

能够使用EC或等效的变速控制技术来部署电风扇马达的操作和最大流量控制。流量控制设定能够由控制器建立。能够采用手动风扇控制。

单个风扇可以位于PVT系统(该PVT系统可以能包含一个或多个PV串元件)的入口过滤器和入口管道之间，诸如在图30d中所示。

所考虑的其他风扇配置为：从PVT系统吸取空气的单个排气风扇，该PVT系统可以包含一个或多个PV串(图30b)；应用于每个单独的PV系统串的单个入口风扇或排气风扇(图30c)；多个串联或并联配置并应用于每个单独的PV系统串的入口风扇或排气风扇(图30d)；单个串联或并联配置并应用于每个单独的PV板的入口风扇或排气风扇(图30e)；多个串联或并联配置并应用于每个单独的PV板的入口风扇或排气风扇(图30f)。

还可以提供其他风扇配置，以帮助平衡流过每个PVT设备的空气流。例如，如图30e至图30h中所示，能够采用与以并联布置配置的次级风扇结合使用的初级风扇来解决任何平衡问题。

能够采用一个或多个辅助风扇将空气输送到其他服务，诸如外部空气交换模块、热存储模块、循环热交换模块、热水热交换模块、热泵冷凝器/蒸发器热交换模块和内部空气分布，如图9中所示。

来自PVT板阵列10的温暖的空气能够被馈送到组合式热传递和存储模块52中。如由图9中的示例所示，空气能够经由关闭的阀86和打开的阀84转移到组合式热传递和存储模块52中。

能够打开热传递入口阀88，以允许将空气引导到热传递单元90中，该热传递单元结合了用于热水(热水存储装置100)的热传递(热交换或HEX)、循环加热冷却系统(循环集管102)、热泵(用于加热、通风和空调、HVAC 104)、用于与热水系统进行热交换的热泵或用于加热、通风和空调HVAC的循环系统/集管。

出口阀90允许返回空气流回到PVT板阵列(经由打开的阀80和风扇42)。到冷的热质96和热的热质98的阀92、94保持关闭。

操作模式：本发明的一种或多种形式结合了两种初级模式中的一种或两种；闭环和开环。

闭环对应于在完整的PVT回路(包括形成该回路一部分的任何建筑物围护结构/空间)与外部环境之间没有净传递。

在进入和流出的空气流处于平衡的情况下，当操作外部空气交换系统时，系统将仍被认为是闭环的。

开环系统优选地包括在回路的任何两个或更多个元件之间的流速差。例如，入口空气能够从外部吸入，被迫通过PVT回路，而废空气则通过排气装置排回到外部。

次级操作模式涉及日间生产(热和电)或夜间冷却。

第三操作模式涉及在任何时间点或在每天都最大化PV和太阳能系统的组合能量产率。其建立了通过PVT的最佳空气流速，并确定了最佳的进气空气的来源。

第四操作模式涉及不是第三模式的任何其他操作状态。这种模式是对市场力量、内部需求或消费者偏好中的一个或多个的响应。例如，PVT系统可能会设定为在冬季和电价较低时传递高等级热量。系统在该模式下减少了空气流，以使PV电池保留更多的热量。

外部电气系统具有导致电力的出口价格显著增加的问题。作为响应，控制系统市场响应算法会延迟任何内部负载，然后将PVT系统工作(duty)从空间加热切换为板冷却。其通过如下方式来执行此操作：切换到开环模式，吸入冷的外部空气，以及通过排气装置排出废空气(假设出口温度低于房间设定点温度)。综合效果是板温度降低了40摄氏度，并且PV产量提高了20％。在这种情况下，假设损失的热量的价值小于从电力销售中获得的收入。

在另一个示例中，由于对家用热水系统的需求量很大，因此家用热水系统可能需要额外的热量。在模式3下运行的系统提供大量的低等级空间加热。热水需求将系统切换到模式4，并且控制系统减少了空气流。随后将PV电池加热到可以提供加热水所需条件的温度。

控制系统和仪器：本发明的一种或多种形式的操作能够通过使用控制系统来进行，但不限于此。控制系统优选地集中来自PVT系统和其他外部系统的所有物理输入，这些物理输入对系统如何操作和执行具有决定性的影响。然后，其针对操作模式算法参考这些条件，并发送适当的更新命令来控制风扇速度和阀门致动。

来自PVT系统的物理输入可以包括中央或微型逆变器数据(DC电源、DC电压、DC电流、AC电源、AC电压、AC电流频率)、空气流测量(输送的空气、外部空气传送模块)、空气压力传感器(穿过风扇、穿过过滤器、穿过PVT板入口和出口以及穿过热交换器模块)、空气温度探头(环境、环境空气进气、房间/空间进气、排气装置空气、PVT板表面和空气出口、各个热交换模块的空气入口和出口、与相应各个热交换器模块、房间/空间相关联的流体入口和出口温度)、管道阀致动状态、风扇运行数据(速度、功率、电流、电压)。例如，参见图34和下面的表1和2：

下面的表1和表2示出了系统输入/输出(I/O)的列表。具体地，表1和表2示出了根据本发明的至少一个实施例的可以被监测或改变以实现对PVT系统的适当控制的相关输入和输出条件。

表1

表2

系统布置：根据本发明的至少一个实施例的PVT系统200能够包括单个PV板，诸如用于提供贫困社区的最基本需求，参见图35a至图35c。

以一种或多种形式，PVT系统能够包括一个或多个PVT串，其中对于现有的单户顶棚应用而言PVT板的编号在6到16之间，如图2a中所示。在商业应用中，PVT系统200能够安装在整个现有顶棚上，或更好地仍成为新建筑结构202中的顶棚(例如参见图36)。

体现本发明的PVT系统能够悬置于墙壁或甚至是商店的前部，从而增加了可利用的面积来提取以前未实现的太阳能。体现本发明的PVT系统也能够被安装在与需要热能的农场或工业设施相邻的大型太阳能系统中。

本发明的一种或多种形式的结合辐射夜间冷却的能力是在制冷应用和数据中心冷却中采用PVT技术的应用的重要机会。未被直接利用的过多的夜间辐射冷却潜能可被提供用于冷却能量存储模块，该能量存储模块然后能够在白天将其取用以减少空调冷却需求。数据中心的冷却对于最大化计算能力至关重要。

在操作数据中心中，最近的一种行为现象为“追逐月亮(chasing the moon)”的概念，其中计算过程在全球范围内不断地从数据中心转移到数据中心，以追逐冷空气从而经济地冷却其过程。

尽管以上描述和相关附图提供了本发明的特征和实施例的示例，但是应当理解，包含本发明的修改和改进以及替代实施例均落入本发明的总体范围内。即，不应将特定实施例视为限制本发明的整体范围和广度。

Claims (21)

1.一种混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，所述设备被配置为产生电输出，和来自在日间期间的入射太阳辐射的热输出，以及在夜间期间的冷却热输出，PVT设备包括：

太阳能光伏(PV)板，具有多个光伏电池，所述光伏电池被配置为从所述入射太阳辐射产生所述电输出；

热传递设备，该热传递设备包括：

至少一个第一空气通道，所述第一空气通道被配置为能够使空气从PVT设备的入口流入所述PVT设备中；

至少一个第二空气通道，所述第二空气通道被配置为能够使空气穿过所述PVT设备的出口流出所述PVT设备；以及

空气流动改变装置，所述空气流动改变装置被配置为引导空气从所述至少一个第一空气通道朝向太阳能PV板的底面流动，从而使得热量传递到太阳能PV板或者从太阳能PV板传递，所述空气流动改变装置包括：

喷射口、空气喷嘴或孔口的阵列，设置在PVT设备的入口与太阳能PV板的底面之间的流动路径中，其中喷射口、空气喷嘴或孔口被配置成引导空气从入口朝向太阳能PV板的底面流动；以及

排放口，被配置为能够将由所述喷射口、空气喷嘴或孔口的阵列朝向太阳能PV板的底面引导的空气，远离所述太阳能PV板排放到所述PVT设备的出口；

其中：所述排放口的一部分设置在所述喷射口、空气喷嘴或孔口的阵列的两个或多个喷射口、空气喷嘴或孔口之间；所述至少一个第一空气通道和/或所述至少一个第二空气通道包括多个空气通道、腔室或室，在使用期间通过所述多个空气通道、腔室或室供应空气流；并且所述多个空气通道、腔室或室串联布置，以使得空气从一个空气通道、腔室或室流向另一个空气通道、腔室或室，或者所述多个空气通道、腔室或室并联布置，以使得空气流动通过所述空气通道、腔室或室被共享/分离。

2.根据权利要求1所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，包括在所述多个光伏电池的至少一部分上的玻璃的至少一层，使得至少一些入射太阳辐射在到达所述光伏电池之前穿过所述玻璃。

3.根据权利要求1所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，包括冷凝物收集系统。

4.根据权利要求3所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，所述冷凝物收集系统包括一个或多个通路或管道，所述通路或管道设置在所述太阳能PV板上或所述太阳能PV板内或连接至所述太阳能PV板。

5.根据权利要求4所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，还包括控制布置，该控制布置用于控制在任何一次使用中通过所述所述喷射口、空气喷嘴或孔口中的多个的流动和/或用于控制通过所述喷射口、空气喷嘴或孔口的空气速度。

6.根据权利要求1所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中，通过限制或增加所述至少一个空气通道、腔室或室内的空气压力，和/或通过限制/打开一区域中的一个或多个所述喷射口、喷嘴或孔口的直径/宽度或尺寸，和/或通过允许/防止空气流入或流出所述区域中的一个或多个所述喷射口、喷嘴或孔口，来控制从至少一个空气通道到所述区域中的一个或多个喷射口、喷嘴或孔口的空气流。

7.根据权利要求1所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中，每个相应的喷射口、喷嘴或孔口具有如下的截面轮廓：平行的方形边缘轮廓、凸形轮廓、凹形轮廓、长半径喷嘴方形端部出口轮廓、长半径喷嘴轮廓、长半径喷嘴、长半径喷嘴，或者具有其中两个或多个以上的组合的多个喷射口。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中，相对于在所述喷射口的根部处的基部平面/表面上方的齐平安装的喷射口高度h，所述喷射口、喷嘴或孔口或每个相应的喷射口、喷嘴或孔口突出到高度H，该高度H在3.0mm至25mm之间。

9.根据权利要求8所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中，所述高度H是相对于h的比例，该比例在20％至80％之间。

10.根据权利要求1所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，包括在所述太阳能PV板的后部上的表面处理/图层，其中，所述PV板的后部的表面处理包括纹理化的表面。

11.根据权利要求10所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中，表面纹理被施加到所述PV板的外层上或外层中，或所述表面纹理作为施加的片层被施加。

12.根据权利要求1所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，还包括紧接在喷射口、喷嘴或孔口流动轴线的下方或沿着所述喷射口、喷嘴或孔口的表面迹线或在两个或更多个插入的喷射口、喷嘴或孔口之间的边界处，施加到所述太阳能PV板上或施加在所述太阳能PV板的后面的附接件或涂层。

13.根据权利要求1所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中，所述至少一个第一空气通道和/或所述至少一个第二空气通道的所述通道、腔室或室包括隔热件。

14.根据权利要求13所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中，所述隔热件包括反射涂层或反射层、泡沫单元壁结构、层压结构或其两种或更多种的组合。

15.根据权利要求10所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中，所述纹理化的表面为如脊、起伏、交叉影线、凸起或凹陷/压纹/压印的图案、随机的表面纹理或粗糙化，或其组合。

16.根据权利要求1所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中：所述喷射口、空气喷嘴或孔口的阵列包括多排喷射口、空气喷嘴或孔口，每排喷射口、空气喷嘴或孔口与另一排喷射口、空气喷嘴或孔口间隔开；所述排放口包括多个排放口开口；多个排放口开口包括多个内排放口开口；多个内排放口开口中的每一个设置在两个或更多个喷射口、空气喷嘴或孔口之间。

17.根据权利要求1所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备，其中：所述喷射口、空气喷嘴或孔口中的一个或多个的纵向方向横向于所述太阳能PV面板的底面。

18.一种光伏热(PVT)系统，该系统包括根据权利要求9所述的混合太阳能空气光伏热(PVT)设备、功率逆变器和初级空气处理单元(AHU)。

19.根据权利要求18所述的光伏热(PVT)系统，其中，所述初级空气处理单元(AHU)包括：至少一个风扇；与所述至少一个PVT设备连接的管道互连件；与组合式热传递和存储模块(CTTSM)连接的管道连接件；与环境空气入口和环境空气排气装置连接的管道互连件。

20.根据权利要求18所述的光伏热(PVT)系统，包括流动速率和/或温度监测系统，其被配置为：

感测在以下处的流动速率和/或温度：

所述至少一个第一空气通道内或穿过所述至少一个第一空气通道；

所述至少一个第二空气通道内或穿过所述至少一个第二空气通道；

入口处；

出口处；

或者以上的两者或两者以上的组合。

21.根据权利要求20所述的光伏热(PVT)系统，其中，所述监测系统控制开环和闭环模式空气的混合。