具有一体化太阳能收集装置的屋顶 技术领域
本发明涉及具有一体化太阳能收集装置的屋顶。除了其他太阳能收集或传能部件外，还组合使用了太阳能反射器和反射太阳能收集器收集照射到建筑物或有顶建筑物屋顶上的太阳能。反射器或反射器底板与其他屋顶构件连成一体而形成一防风雨屋顶。因此，本发明的收集照射到建筑物或有顶建筑物顶上的太阳能的办法可降低构件的重量和成本。
相关申请
本发明的防风雨屋顶可见与本申请同时申请从而作为本申请的参考材料的题为“具有一体化太阳能收集装置的屋顶模件”的申请所述的屋顶模件。
本发明还使用了与本申请同时申请从而作为本申请的参考材料的题为“反射器可更换的改进地太阳能收集装置”的申请所述的可更换的太阳能反射器。
现有技术
以往，在使用建筑物或有顶建筑物顶上的太阳能收集装置收集太阳能时可有两种方案。一种方案是把用于地面上的太阳能收集装置装到有顶建筑物的顶上。这种方法可收集太阳能，但需要大大提高屋顶的承重。这种方法还大大提高了成本。而且，在把该装置放到有顶建筑物顶上时必须修理底下的屋顶。屋顶上的这种非一体化的太阳能收集装置提高了修理屋顶的难度和成本。
第二种方案是把大部分屋顶与一太阳能收集装置制成一体。这种一体化的反射器的方法可见Barr的US 3,994,435。尽管Barr克服了第一种方案的缺点，但其代价是太阳能收集量下降。其半圆形反射器和固定的收集器所收集的太阳能没有几何形状更佳的地面用太阳能收集装置多。而且，Barr专利要求底下的建筑物的形状与反射器相同，从而建筑物的两端必须以与反射器相同的弧形向上翘起。这一要求显然使得第二种方案很难使用在许多商用或工业用平顶建筑物上。
本发明概述
本发明涉及具有一体化太阳能收集装置的屋顶。除了其他太阳能收集或传能部件外，还组合使用了太阳能反射器和反射太阳能收集器收集照射到建筑物或有顶建筑物屋顶上的太阳能。反射器或反射器底板与其他屋顶构件连成一体而形成一防风雨屋顶。因此，本发明的收集照射到建筑物或有顶建筑物顶上的太阳能的办法可降低构件重量和成本。本领域普通技术人员可看出，由于本发明装置暴露在空中，因此本发明制作材料的选择必须考虑到使用地点的气候的影响。
本发明包括始于许多屋顶跨越件的若干部件。(对于本发明来说，“屋顶跨越件”包括桁架或梁之类的支撑屋顶的现有承载构件。)每一屋顶跨越件从一有顶建筑物的第一直立承载建筑件跨越到该有顶建筑物的第二直立承载建筑件。(对于本发明来说，“直立承载建筑件”包括屋顶跨越件的常见的支撑件，例如墙壁或立柱。)每一屋顶跨越件与一相邻屋顶跨越件之间的距离至少足以在该距离中放置一反射器底板或一太阳能反射器。在实用中，相邻两屋顶跨越件之间的最小距离至少为8英尺，而屋顶跨越件的最短长度为16英尺。但是，本领域普通技术人员不难看出，按照所选择的屋顶跨度设计和材料，该跨越距离可大得多。每一屋顶跨越件包括许多顶板支撑点、许多底板支撑点或顶板支撑点与底板支撑点的组合。这些板支撑点在本发明第一种主要变形中用来连接、支撑反射器底板；在本发明第二种主要变形中用来连接、支撑反射器或连接、支撑可取代反射器或反射器底板的非反射屋面板。底板支撑点向外、向下离开顶板支撑点。这许多屋顶跨越件的尺寸和形状做成支撑下文中的所有受屋顶支撑的部件以及公知的死载荷和活载荷的重量。
具有反射器底板的屋顶
在本发明的第一种变形中，许多反射器底板用作防风雨屋面的一部分。每相邻两屋顶跨越件之间至少有一反射器底板。每一反射器底板呈达180°的圆弧形下凹面，包括一底边、一顶边和两弧形侧边。(对本发明来说，反射器或反射器底板的“顶”和“底”未必表示两边之间的相对位置。例如，若反射器呈180°弧形，则这两边相对该反射器的一支撑面等高。)这些反射器底板可两两邻接地横置在相邻两屋顶跨越件之间而形成等于屋顶跨越件全长的一排反射器底板。每一排反射器底板中的至少一个反射器底板的至少一个弧形侧边或是连接到底下屋顶跨越件的顶板支撑点上或是连接到底下屋顶跨越件的底板支撑点上或是同时连接到这类顶板支撑点和底板支撑点上。每一反射器底板放置成该下凹面为朝阳面。此外，每一反射器底板的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下屋顶跨越件的长度的一排反射器底板。本领域普通技术人员可使用各种材料制成上述反射器底板，包括金属或合金型板和模制层压板或其复合板。
每一反射器底板上放置一反射器。因此，本发明的第一种变形还包括许多太阳能反射器。由于底下有反射器底板，因此反射器可呈柔性而靠底下反射器底板提供正确的形状。若该反射器不呈柔性，则该反射器呈与底下反射器底板相同的圆弧形。与在现有太阳能收集装置中一样，每一反射器有一反射太阳光的朝阳面。每一反射器包括一顶边、一底边和两弧形侧边。最后，每一反射器放置在底下一反射器底板的朝阳面上并用常见的机械紧固件或粘胶等紧贴其上。
作为不透风雨的一部分屋顶件，本发明包括许多跨越件盖装置。在第一种变形中，每一跨越件盖装置或是与屋顶跨越件的顶部、反射器的顶边连接；或是与反射器底板的顶边连接。每一跨越件盖装置的长度等于屋顶跨越件的长度并横跨在屋顶跨越件上方。每一跨越件盖装置的尺寸和形状做成与反射器底板或反射器以及该跨越件盖装置底下的屋顶跨越件一起形成一防风雨密封。
另一种防风雨屋面件为端盖装置。本发明包括许多端盖装置，每一端盖装置位于屋顶跨越件的外部或端部而密封由反射器底板及其反射器所形成的露出区域。每一端盖装置与一外部反射器、一外部反射器底板、一外部跨越件盖装置或一外部承载建筑件之类的屋面件连接。端盖装置可以是整件，也可分成几部分。但是，不管使用何种制造方法，端盖装置的尺寸和形状做成与与该端盖装置连接的屋面件构成一防风雨密封而密封该屋顶。本领域普通技术人员可看出，端盖装置即使使用在同一屋顶中也可不同。例如，一建筑物的一壁可升高到屋顶跨越件之上而等于或大于跨越件盖装置部分的高度，而另一壁只达到反射器底板的底部。因此，在前一种情况下，端盖装置只为反射器底板或反射器以及屋顶跨越件或跨越件盖装置提供该壁的防雨板。但在后一种情况下，端盖装置包括其一表面盖住由反射器底板或反射器以及屋顶跨越件或跨越件盖装置所形成的弧形露出区域的一板。
为了防止相邻反射器底板或反射器之间漏风雨，本发明包括许多防风雨板密封装置。这些现有设计的防风雨板密封装置位于各反射器底板、反射器或其组合的侧边、顶边和底边的接缝处。
除屋面构件和防风雨密封件外，本发明还包括用来收集该反射器所反射的太阳能的部件。为了支撑反射太阳能收集器，使用了许多收集器支撑装置。每排反射器的上方都有一收集器支撑装置支撑一收集器并使该收集器可在预定聚焦区内运动而收集从固定反射器反射的太阳能。每一收集器支撑装置可包括若干装到相邻跨越件盖装置或底下屋顶跨越件上的收集器支撑件。从而这些收集器支撑件从第一屋顶跨越件的顶边横跨到第二屋顶跨越件的顶部并包括一使收集器沿预定路径运动的装置。沿着每排反射器在所述第一屋顶跨越件与第二屋顶跨越件之间至少有两个收集器支撑件。收集器支撑件的数量和位置当然可与此不同。在某些实施例中，在最前或最后一排反射器处，收集器支撑件可从一屋顶跨越件横跨到该建筑物的外墙之类的一支撑面上。但是，总的来说，一收集器的收集器支撑件的尺寸和形状做成可支撑屋顶上受到风雨力的该收集器。
反射器得有与之配对的反射太阳能收集器。因此，本发明包括许多收集器。每一收集器的纵向横跨一排反射器的各弧形侧边。为获得支撑每一收集器与至少两个收集器支撑件连接而可在预定聚焦区中运动。最后，每一收集器的尺寸和形状做成把反射太阳能收集入其中有传能液流动的一导管中，所述液体由反射太阳能加热。为此可使用公用的传能液。至于收集器的横截面形状，可使用种种适合于本发明的设计，例如使用公知的与圆弧形反射器配合的复合抛物线收集器。
为了使成对反射器/收集器收集到最大量的太阳能，本发明使用把收集器在整个太阳循环中始终定位在聚焦区中最佳位置上的一装置。该定位装置与每一收集器支撑装置的可动部连接。定位装置有种种公知的设计。例如，该定位装置可包括一联动装置而用链轮、链条之类的机械装置把所有收集器连接在一起而同时移动所有收集器。或者，该定位装置也可包括若干部件，每一部件只移动一个收集器，例如在每一收集器支撑装置上装一电动机。
最后，本发明包括一把每一收集器的导管连接到热能使用装置或热能储存装置的液体输送装置。该液体输送装置在许多导管中循环由太阳能加热的液体。公知有种种液体输送装置。
不使用反射器底板的屋顶
本发明第二种变形与第一种变形的不同之处在于把许多反射器用作防风雨屋面的一部分而不使用反射器底板。因此，该屋顶包括始于许多上面第一种变形中所述的屋顶跨越件的若干部件。反射器位于屋顶跨越件上方。每一反射器呈180°下凹圆弧形，包括一顶边、一底边和两弧形侧边。这些反射器在屋顶跨越件上方两两邻接而构成其长度等于屋顶跨越件全长的一排反射器。每一排反射器中的至少一个反射器的至少一个弧形侧边或是连接到底下屋顶跨越件的顶板支撑点上或是连接到底下屋顶跨越件的底板支撑点上或是同时连接到这类顶板支撑点和底板支撑点上。每一反射器放置成该下凹面为朝阳面。如在现有太阳能收集装置中那样，每一反射器有一反射太阳能的朝阳面。此外，每一反射器的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下屋顶跨越件的长度的一排反射器。本领域普通技术人员可使用各种材料制成上述反射器，包括具有反光表面的金属或合金型板和模制层压板或其复合板。
与在第一种变形中一样，本发明包括许多跨越件盖装置。每一跨越件盖装置或连接到一屋顶跨越件的顶部或连接到一反射器的顶边。每一跨越件盖装置的纵向长度等于屋顶跨越件的长度并横跨在屋顶跨越件的上方。每一跨越件盖装置的尺寸和形状做成与底下反射器和屋顶跨越件一起形成一防风雨密封。
另一种防风雨屋面件为端盖装置。本发明包括许多端盖装置，每一端盖装置位于屋顶跨越件的外部或端部而密封由反射器底板及其反射器所形成的露出区域。每一端盖装置与一外部反射器、一外部反射器底板、一外部跨越件盖装置或一外部承载建筑件之类的屋面件连接。端盖装置可以是整件，也可分成几部分。但是，不管使用何种制造方法，端盖装置的尺寸和形状做成与与该端盖装置连接的屋面件构成一防风雨密封而密封该屋顶。本领域普通技术人员可看出，端盖装置即使使用在同一屋顶中也可不同。例如，一建筑物的一壁可升高到屋顶跨越件之上而等于或大于跨越件盖装置部分的高度，而另一壁只达到反射器底板的底部。因此，在前一种情况下，端盖装置只为反射器底板或反射器以及屋顶跨越件或跨越件盖装置提供该壁的防雨板。但在后一种情况下，端盖装置包括其一表面盖住由反射器底板或反射器以及屋顶跨越件或跨越件盖装置所形成的弧形露出区域的一板。
为了防止相邻反射器底板或反射器之间漏风雨，本发明包括许多防风雨板密封装置。这些现有设计的防风雨板密封装置位于各反射器的侧边、顶边和底边的接缝处。
除屋面构件和防风雨密封件外，本发明的第二种变形还包括用来收集该反射器所反射的太阳能的部件。这些部件即收集器支撑装置、太阳能收集器、收集器定位装置和液体输送装置如第一种变形所述。
附图的简要说明
图1为使用一复杂立体桁架、一直立采光装置和一雨水槽装置的本发明一实施例的剖面图。
图2为使用一复杂立体桁架、一直立采光装置和一雨水槽装置的本发明一实施例的立体图。
图3为使用一平面桁架、一排反射器和一排非反射屋面板的本发明一实施例的剖面图。
图4为使用一平面桁架、一排反射器和一排非反射屋面板的本发明一实施例的立体图。
图5为使用一简单立体桁架和一排反射器的本发明一实施例的剖面图。
图6为使用一简单立体桁架和一排反射器的本发明一实施例的立体图。
图7为使用一平面桁架和一排反射器的本发明一实施例的剖面图。
图8为使用一平面桁架和一排反射器的本发明一实施例的立体图。
图9为示出一端盖装置的本发明一实施例的剖面图。
图10为示出一端盖装置的本发明一实施例的立体图。
图11为本发明屋顶的立体图。
图12为不使用雨水槽而使用双排反射器的本发明一实施例的剖面图。
图13为不使用雨水槽而使用双排反射器的本发明一实施例的立体图。
图14为使用一平面桁架和双排反射器的本发明一实施例的剖面图。
图15为使用一平面桁架和双排反射器的本发明一实施例的立体图。
实施本发明的最佳方式
单排屋顶实施例
在本发明一优选实施例的一种设计中，只有一排呈120°弧形的反射器放置在相邻两屋顶跨越件之间或一屋顶跨越件与一外墙之间。一非反射屋面板从反射器的底边伸展到紧邻该反射器的底边的屋顶跨越件的顶部。这种实施例主要可有两种变形，一种使用反射器底板，另一种不使用反射器底板。在这两种变形中，该屋顶都包括许多如上所述的屋顶跨越件。
使用反射器底板
在单排反射器实施例中，把许多反射器底板用作一部分屋面。每一反射器底板呈约120°的下凹圆弧形，包括一顶边、一底边和两弧形侧边。这些反射器底板在两相邻屋顶跨越件之间两两邻接成其长度等于屋顶跨越件全长的一排反射器底板。每排反射器底板中的至少一个反射器底板的至少一条弧形侧边或是连接到底下屋顶跨越件的顶板支撑点上、底下屋顶跨越件的底板支撑点上；或是同时连接到底下屋顶跨越件的顶板支撑点和底下屋顶跨越件的底板支撑点上。每一反射器底板放置成其下凹面为朝阳面。此外，每一反射器底板的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下屋顶跨越件的长度的一排反射器底板。本领域普通技术人员可使用各种材料制成上述反射器底板，包括金属或合金型板和模制层压板或其复合板。该反射器底板最好为正反两面为铝板、中间为绝热泡沫塑料层的夹层板。
非反射屋面板用来盖住一反射器底板与紧邻该反射器底板的底边的屋顶跨越件或一直立承载建筑件的顶部之间的空间。每一非反射屋面板包括两侧边、一底边和一顶边。该非反射屋面板可呈弧形，也可呈平面。非反射屋面板的底边可连接到一相邻反射器底板的底边上，也可连接到一底板支撑点上。该非反射屋面板的顶边或是连接到一与支撑该相邻反射器底板的顶边的该屋顶跨越件相邻的屋顶跨越件的顶部上，所述屋顶跨越件紧邻该反射器底板的底边，连接到所述相邻屋顶跨越件上的顶板支撑点上；或是连接到靠近该反射器底板的底边的一直立承载建筑件上。每一非反射屋面板的尺寸和形状做成它们可沿着其侧边两两邻接而在两相邻屋顶跨越件之间在该排反射器旁构成其长度正好等于底下屋顶跨越件的长度的一排非反射屋面板。
每一反射器底板的顶面上有一反射器。因此该第一变形还包括许多太阳能反射器。每一反射器可呈柔性而紧贴在底下反射器底板上，也可呈与底下反射器底板相同的下凹圆弧形。如在现有太阳能收集装置中那样，每一反射器有一反射太阳光的朝阳面。每一反射器包括一顶边、一底边和两弧形侧边。最后，每一反射器放置在底下反射器底板的朝阳面上。
作为不透风雨的屋面件的一部分，本发明优选实施例包括许多如上所述的跨越件盖装置、端盖装置和许多防风雨板密封装置。
除屋面构件和防风雨密封件外，本发明优选实施例还包括用来收集该反射器所反射的太阳能的部件，即上述的许多收集器支撑件、许多太阳能收集器、把每一收集器定位在聚焦区中最佳位置上的装置和液体输送装置。
图5和6示出使用反射器底板的单排反射器设计的该种变形。若建造一新建筑物，该新建筑物的屋顶跨越件的方向最好选择成与本发明太阳能收集器的长度方向一致，即遵从反射器的底边所形成的方向，该方向在真正东西轴线的30°内。但是，本发明也可用于任何方向上的建筑物。在该优选实施例中，许多简单的立体桁架(10A和10B)被用作屋顶跨越件。每一简单立体桁架包括许多位于一顶部弦杆(14)与分列在该顶部弦杆下方两边的两底部弦杆(16)之间的腹杆件(12)。许多腹杆件(12)把顶部弦杆与底部弦杆连接在一起。在垂直短件的顶部，顶板支撑点(17)位于顶部弦杆旁，而底板支撑点(18)位于底部弦杆旁。该简单立体桁架的尺寸和形状做成可支撑所有下述受屋顶支撑的部件以及装在屋顶上的空调之类常见死载荷和风、雪之类活载荷的重量。图7和8示出相同装置，只是不使用简单立体桁架而使用平面桁架(11A和11B)。
在该屋顶中，每一太阳能反射器(30)底下有一反射器底板(20)。该反射器底板呈约120°的下凹圆弧形，包括一底边(22)、一顶边(24)和两弧形侧边(26)。该反射器底板的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下立体桁架的长度的一排反射器底板。此外，该反射器底板做成可为上方的反射器提供尺寸和形状稳定性。反射器底板的合适实施例包括由一中间绝热泡沫塑料层及其两面的铝板构成的夹层板。
使用许多柔性太阳能反射器。每一反射器(30)足够柔软而可呈与底下反射器底板相同的下凹圆弧形。每一反射器包括一底边(32)、一顶边(34)和可弯成弧形的两侧边(36)。每一反射器的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下立体桁架的长度的一排反射器。这一反射器可用具有反光下凹面的紫外线稳定化塑料制成。特别适合于制作该反射器的材料有紫外线稳定化的丙烯酸树脂，厚度为1.6mm，其下凹面的底面上喷涂铝粉从而其反射率至少为75％、最好为95％。该反射器也可用共同挤压成形的两种聚合物制成，其反射率决定于这两种聚合物的折射率之差。
非反射屋面板用来盖住一反射器的底边与紧邻该反射器底板的底边的屋顶跨越件的顶部或紧邻该反射器底板的底边的一直立承载建筑件之间的空间。每一非反射屋面板(40)包括两侧边(42)、一底边(44)和一顶边(46)。该底边连接到一底板支撑点上。该顶边连接到一与支撑相邻反射器的简单立体桁架(10B)相邻的简单立体桁架(10A)顶部上的顶板支撑点上。每一非反射屋面板的尺寸和形状做成它们可沿着其侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下屋顶跨越件的长度的一排非反射屋面板。
作为不透风雨的屋面件的一部分，本发明包括许多跨越件盖装置(50)。每一跨越件盖装置连接在一屋顶跨越件的顶部上。每一跨越件盖装置的纵向长度等于该屋顶跨越件的长度并沿横向伸展在该屋顶跨越件上。如图5所示，每一跨越件盖装置的尺寸和形状做成与反射器底板、非反射屋面板和该跨越件盖装置下方的屋顶跨越件一起形成一防风雨密封。
另一防风雨屋面件为如图9、10和11所示的端盖装置。该屋顶包括许多端盖装置，每一端盖装置(60)位于屋顶跨越件的外部或端部而密封由反射器底板及其反射器所构成的开口端。每一端盖装置与一外部反射器底板、一外部非反射屋面板或该外部跨越件盖装置连接。每一端盖装置的尺寸和形状做成与与该端盖装置连接的屋面件一起形成防风雨密封而密封该屋顶。
为了防止相邻反射器底板或反射器之间漏风雨，本发明包括许多防风雨板密封装置。这些现有设计的防风雨板密封装置位于各反射器底板的侧边、顶边和底边以及各非反射屋面板的侧边、顶边和底边的接缝处。
该排反射器上方有一收集器支撑装置从第一屋顶跨越件(10A)的跨越件盖装置横跨到第二屋顶跨越件(10B)的跨越件盖装置。如图5和6所示，该收集器支撑装置包括两用作收集器支撑件的弓架(100)。每一弓架从一立体桁架上的跨越件盖装置(50)横跨到第二立体桁架的跨越件盖装置。每一弓架上有一轴承装置(102)。一驱动轴(104)与每一弓架上的轴承装置连接从而在底下反射器的曲率中心处有一转动装置。下部支撑件(106)与该驱动轴连接。
一反射太阳能收集器(110)经该下部支撑件与该收集器支撑装置连接。圆弧形反射器的优选收集器为W inston的美国专利所公开的复合抛物线设计。该收集器有一供传能液在其中加热和流动的导管(112)。
该驱动轴位于太阳能反射器的曲率中心处。该下部支撑件(106)的尺寸做成使得太阳能收集器位于该曲率中心下方(1±5％)L处，L的公式为L＝(R*1.1)/2；其中，R为该太阳能反射器的曲率半径。各部件的上述布置使得该太阳能收集器在预定的聚焦区内运动而收集从该太阳能反射器反射的太阳能。
在一优选实施例中，一平衡块(108)装在该驱动轴上。该平衡块从驱动轴以一定角度相对收集器向上伸出一定距离，其质量或重量足够大，从而在收集器定位装置断开对转动装置的控制时，平衡块把收集器转出聚焦区。
一收集器定位装置与驱动轴(104)连接。该定位装置包括一与一微处理器连接的电动机，该微处理器使收集器在整个太阳循环中始终位于聚焦区中收集反射太阳能的最佳位置上。该定位装置有一可断开对位于驱动轴上方的步进电动机的控制的电磁离合器(未示出)。三种装置即温度传感装置、压力传感装置和位置传感装置之一发出一信号或无信号。在某些实施例中，可组合使用这些传感装置。若一信号或无信号表明情况超出预定限度，电磁离合器就松开驱动轴从而收集器在重力作用下自动离开聚焦区中的最佳位置。
一液体输送装置(未示出)把收集器导管连接到热能使用装置或热能储存装置。该液体输送装置在该导管中循环由太阳能加热的液体。合适的传能液体包括蒸馏水，但在高温下最好使用硅酮传热液体、有机合成传热液体或防腐蚀甘醇传热液体。
使用无反射器底板的反射器
在本发明单排反射器实施例的第二种变形中，把许多无反射器底板的反射器用作屋面的一部分。该屋顶包括许多上述的屋顶跨越件。每一反射器呈120°下凹圆弧形，包括一底边、一顶边和两弧形侧边。这些反射器可两两邻接地横置在相邻两屋顶跨越件之间而形成等于屋顶跨越件全长的单排反射器。每一排反射器中的至少一个反射器的至少一个弧形侧边或是连接到底下屋顶跨越件的顶板支撑点上或是连接到底下屋顶跨越件的底板支撑点上或是同时连接到这类顶板支撑点和底板支撑点上。每一反射器放置成该下凹面为朝阳面。如在现有太阳能收集装置中那样，每一反射器的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而在两相邻的屋顶跨越件之间构成其长度正好等于底下屋顶跨越件的长度的单排反射器。本领域普通技术人员可使用各种材料制成上述反射器，包括具有反光表面的金属或合金型板和模制层压板或其复合板。
非反射屋面板用来盖住一反射器的底边与紧邻该反射器的底边的屋顶跨越件或直立承载建筑件的顶部之间的空间。每一非反射屋面板包括其尺寸和形状如上所述的两侧边、一底边和一顶边。该底边可连接到一相邻反射器的底边上，也可连接到一底板支撑点上。该顶边或是连接到一与支撑该相邻反射器的顶边的该屋顶跨越件相邻的屋顶跨越件的顶部上，所述屋顶跨越件紧邻该反射器的底边，或是连接到所述相邻屋顶跨越件上的顶板支撑点上；或是连接到靠近该反射器的底边的一直立承载建筑件上。这些非反射屋面板透明或半透明。
作为不透风雨的屋面件的一部分，本发明包括许多如上所述的跨越件盖装置、端盖装置和防风雨板密封装置。
除了屋面构件和防风雨密封件，本发明还包括如上所述的收集反射器所反射的太阳能的部件。
双排屋顶实施例
本发明另一优选实施例是在两相邻屋顶跨越件之间提供一对底边与底边抵靠而呈180°圆弧形的反射器。与单排实施例一样，有两种主要变形。第一种变形使用反射器底板，而第二种变形不使用反射器底板。与其他实施例一样，该屋顶包括若干始于许多如上所述的屋顶跨越件的部件。
使用反射器底板
在双排实施例的第一种变形中，把许多反射器底板用作一部分屋面。每一反射器底板呈90°下凹圆弧形，包括一顶边、一底边和两弧形侧边。这些反射器底板的弧形侧边在两相邻屋顶跨越件之间两两邻接而构成其长度等于屋顶跨越件的全长的第一排和第二排反射器底板。第一排和第二排反射器底板放置成第一排的反射器底板的底边邻接第二排反射器底板的底边。每排反射器底板中的至少一个反射器底板的至少一条弧形侧边或是连接到底下屋顶跨越件的顶板支撑点上、底下屋顶跨越件的底板支撑点上；或是同时连接到底下屋顶跨越件的顶板支撑点和底下屋顶跨越件的底板支撑点上。本领域普通技术人员可通过改变反射器底板的强度而改变支撑点。从而不必每一反射器底板都连接到支撑点上。每一反射器底板放置成其下凹面向阳。此外，每一反射器底板的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下屋顶跨越件的长度的一排反射器底板。本领域普通技术人员可使用各种材料制成反射器底板，包括金属或合金型板和模制层压板或其复合板。
每一反射器底板的顶面上有一如上面单排屋顶实施例所述的反射器。
作为不透风雨的屋面件的一部分，本发明包括许多如上所述的跨越件盖装置、端盖装置和防风雨板密封装置。
除了屋面构件和防风雨密封件，本发明还包括收集反射器所反射的太阳能的部件。这些太阳能收集部件与上面单排实施例的第一种变形所述相同。
图14和15示出使用反射器底板的双排反射器设计的该种变形。若建造一新建筑物，该新建筑物的屋顶跨越件的方向最好选择成与本发明太阳能收集器的长度方向一致，即遵从反射器的底边所形成的方向，该方向在真正南北轴线的30°内。但是，本发明也可用于任何方向上的建筑物。在该优选实施例中，许多平面桁架(11A和11B)被用作屋顶跨越件。每一平面桁架包括许多位于一顶部弦杆(13)与一底部弦杆(15)之间的腹杆件(12)。许多横梁件(19)与下部弦杆连接。在这种平面桁架中，顶板支撑点(17)位于顶部弦杆上或旁，而底板支撑点(18)位于底部弦杆、横梁件或它们的组合上或旁。该平面桁架的尺寸和形状做成可支撑所有下述受屋顶支撑的部件以及装在屋顶上的空调之类常见死载荷和风、雪之类活载荷的重量。
在该改进下，每一太阳能反射器(30)底下有一反射器底板(20)。该反射器底板呈90°下凹圆弧形，包括一底边(22)、一顶边(24)和两弧形侧边(26)。该反射器底板的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下立体桁架的长度的一排反射器底板。此外，该反射器底板做成可为上方的反射器提供尺寸和形状稳定性。该反射器底板的合适实施例如上所述。
使用许多柔性太阳能反射器。每一反射器(30)足够柔软而可呈与底下反射器底板相同的下凹圆弧形。每一反射器包括一底边(32)、一顶边(34)和可弯成弧形的两侧边(36)。反射器的朝阳面为下凹面。每一反射器的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下立体桁架的长度的一排反射器。这一反射器如上所述可用具有反光下凹面的紫外线稳定化塑料制成。
作为不透风雨的屋面件的一部分，本发明包括许多跨越件盖装置(50)。还包括图14和15中未示出的端盖装置(60)。这些部件如单排反射器实施例所述。
为了防止相邻反射器底板或反射器之间漏风雨，本发明包括许多防风雨板密封装置。这些现有设计的防风雨板密封装置(70)位于各反射器底板的侧边、顶边和底边的接缝处。
如单排屋顶实施例所述，一收集器支撑装置横跨在该双排反射器上方。
一反射太阳能收集器(110)经下部支撑件连接到该收集器支撑装置上。该收集器为复合抛物线设计，其位置和工作情况如单排屋顶实施例所述。
一液体输送装置(未示出)把收集器导管连接到热能使用装置或热能储存装置。该液体输送装置循环由太阳能加热的液体。
使用无反射器底板的反射器
在本发明双排实施例的第二种变形中，把许多反射器用作一部分屋面。如上所述，该屋顶包括许多屋顶跨越件。把许多反射器用作一部分屋面件。每一反射器呈90°下凹圆弧形，包括一顶边、一底边和两弧形侧边。这些反射器沿其弧形侧边互相邻接而在两相邻屋顶跨越件之间形成其长度等于屋顶跨越件的全长的第一排和第二排反射器。第一排和第二排反射器放置成第一排的反射器的底边邻接第二排反射器的底边。每排反射器中的至少一个反射器的至少一条弧形侧边或是连接到底下屋顶跨越件的顶板支撑点上、底下屋顶跨越件的底板支撑点上；或是同时连接到底下屋顶跨越件的顶板支撑点和底下屋顶跨越件的底板支撑点上。本领域普通技术人员可通过改变反射器的强度而改变支撑点。从而不必每一反射器都连接到支撑点上。每一反射器放置成其下凹面向阳。与在现有太阳能收集装置中一样，每一反射器有一反射太阳能的朝阳面。此外，每一反射器的尺寸和形状做成它们可沿着其弧形侧边两两邻接而构成其长度正好等于底下屋顶跨越件的长度的一排反射器。本领域普通技术人员可使用各种材料制成反射器，包括具有抛光或反光表面的金属或合金型板和模制层压板或其复合板。
作为不透风雨的屋面件的一部分，本发明包括许多如上所述的跨越件盖装置、端盖装置和防风雨板密封装置。
除了屋面构件和防风雨密封件，本发明还包括收集反射器所反射的太阳能的部件。这些太阳能收集部件与上面单排实施例的第一种变形所述相同。
附件
本发明的各优选实施例，不管是单排反射器实施例还是双排反射器实施例，也不管使用不使用反射器底板，都可包括若干附件。例如，当跨度大于24英尺而不想在屋顶跨越件两端之间使用支撑立柱时，可在本发明中使用立体桁架和平面桁架。可使用图5、6、9、11、12和13所示三角形设计的简单立体桁架(10)；图1和2所示的复杂立体桁架(9)或图3、4、7、8、14和15所示的平面桁架(11)。
在使用反射器底板的所有实施例中，反射器和底下的反射器底板的尺寸和形状可做成无需拆下底下的反射器底板并无需影响防风雨板密封装置即能卸下反射器。这种结构在不妨碍整个屋顶的防风雨性的情况下即能更换反射器。
该屋顶的另一优选附件是在反射器的底部处装上雨水槽装置。这有两个好处。第一，雨水槽装置可防止反射器表面积起废物，从而提高反射性从而提高太阳能收集部件的效率。第二，雨水槽可做得又宽又坚固而可支撑人、维修设备等等。从而无需踏在反射器上进行维修工作，从而不会损坏反射表面。该屋顶可包括许多雨水槽装置，每一雨水槽装置(80)如图1-11和14-15所示位于相邻两屋顶跨越件之间。每一雨水槽装置的长度等于屋顶跨越件的长度并位于该排反射器的底边下方。雨水槽装置可连接到底下屋顶跨越件上、底板支撑点上、整排反射器上、整排反射器底板上或它们的组合上。为了保持整个屋顶不透风雨，雨水槽装置包括许多雨水槽密封装置。雨水槽密封装置(82)位于雨水槽装置与反射器底板的底边、反射器的底边或它们的组合之间。这种密封装置为公知的现有设计。
为了扩大该屋顶的用处，各屋面件可装有绝热装置。因此，反射器底板、反射器、端盖装置、跨越件盖装置和雨水槽装置中或其底面上可有绝热装置。
本发明的另一优选附件是在该屋顶中使用采光装置而使光线射人底下建筑物中而降低采光成本。采光装置可用透明或半透明材料制成。一种采光方法是把跨越件盖装置的尺寸和形状做成其表面上可放置至少一采光装置。换言之，可把未示出的平板玻璃镶入跨越件盖装置中。第二种方法是使用图1-4所示的直立的透明或半透明采光板(90)。该板直立在跨越件盖装置的表面上。一采光板外壳(92)装到跨越件盖装置上，所述外壳的尺寸和形状做成在直立采光板与跨越件盖装置之间形成防风雨密封。第三种方法是用透明或半透明采光板(94)取代一反射器，若使用，就取代图14所示反射器和底下的反射器底板。该采光板的尺寸和形状做成与一相邻采光装置、一相邻反射器、一相邻反射器底板或其组合形成防风雨密封。第四种采光方法可用于优选单排反射器实施例。此时，可如图3所示用透明或半透明采光板(94)取代一块或多块非反射屋面板。可在合适屋顶实施例中组合使用上述方法获得所需光照。
本发明的另一附件是与反射器、反射器底板、非反射屋面板或采光板制成一体的防风雨板密封装置，为此可把这些屋面件的边设计成互锁装置从而两邻接屋面件之间不透风雨。
上述的所有公告或未公告的专利申请均作为参考材料包括在本申请中。
当前或在本专利说明书发出后的专利期中对本领域技术人员来说一目了然但这里未示出的本发明的其他实施例也在本发明的精神和范围内。