用温室聚集太阳能.pdf

一种保护性透明外壳(例如玻璃房或温室)围绕聚光太阳能系统(如热和/或光伏系统)。该聚光太阳能系统包括一个或多个太阳能聚光器和一个或多个太阳能接受器。热能提供给工业生产过程，电力供应到电力分配网络，或两者均有。在一些实施方式中，太阳能聚光器为蝶形镜，蝶形镜与能够围绕相对于保护性透明外壳固定位置的各日光收集器以固定的距离旋转的接头机械结合。在一些实施方式中，日光收集器悬吊于保护性透明外壳结构物，太阳能聚光器悬吊于日光收集器。在一些实施方式中，温室为荷兰文络型温室。

权利要求书
1.  一种太阳能收集系统，包括：
外壳，其具有定位在所述外壳外部区域以及所述外壳内部区域之间的透射表面以将太阳辐射自所述外部区域传送至所述内部区域，其中所述外壳是非气密性的；
定位于所述外壳的所述内部区域内的太阳能接收器；以及
压力源，其流体联通地与所述内部区域耦接以将所述内部区域增压至所述外部区域内的压力之上。

2.  根据权利要求1所述的系统，其中所述透射表面包括玻璃、塑料、聚乙烯、玻璃纤维强化塑料、丙烯酸树脂，以及聚碳酸酯中的至少之一。

3.  根据权利要求1所述的系统，其中所述压力源与所述内部区域流体联通地耦接以至少限制材料自所述外部区域进入所述内部区域之中。

4.  根据权利要求1所述的系统，其中所述压力源与所述内部区域流体联通地耦接以将相对清洁的加压空气提供至所述内部区域以抑制灰尘及其他因素渗透进入所述内部区域。

5.  根据权利要求1所述的系统，进一步包括过滤器，所述过滤器与所述压力源流体联通以去除导入所述外壳内的空气中的颗粒。

6.  根据权利要求1所述的系统，其中所述压力源是风扇。

7.  根据权利要求1所述的系统，其中所述接收器包括线聚焦接收器。

8.  根据权利要求1所述的系统，进一步包括反射器，其被定位为接收穿过所述透射表面而进入所述外壳的太阳辐射，并且将所述辐射的至少一部分导至所述接收器。

9.  根据权利要求8所述的系统，其中所述反射器包括抛物面反射器。

10.  根据权利要求8所述的系统，其中所述反射器悬吊于所述外壳的高架结构上。

11.  根据权利要求8所述的系统，其中所述反射器包括弯的玻璃。

12.  根据权利要求8所述的系统，其中所述反射器具有非玻璃的反射性表面。

13.  根据权利要求1所述的系统，其中所述接收器承载包括水在内的工作流体。

14.  一种收集太阳能能量的方法，包括：
在辐射已经经过外壳的透射表面后，在定位在所述外壳的内部区域的接收器的位置处接收所述辐射；
将热传输介质引导穿过所述接收器以加热所述热传输介质；以及
将所述外壳的内部区域加压至所述外壳外部的外部区域的压力之上。

15.  根据权利要求14所述的方法，其中，所述透射表面包括玻璃、塑料、聚乙烯、玻璃纤维强化塑料、丙烯酸树脂，以及聚碳酸酯中的至少之一。

16.  根据权利要求14所述的方法，其中加压所述内部区域包括至少限制材料自所述外部区域进入所述内部区域之中。

17.  根据权利要求14所述的方法，其中加压所述内部区域包括将相对清洁的加压空气提供至所述内部区域以防止灰尘及其他因素渗透进入所述内部区域。

18.  根据权利要求14所述的方法，其中所述材料包括灰尘。

19.  根据权利要求14所述的方法，其中加压包括通过风扇加压。

20.  根据权利要求14所述的方法，其中所述外壳是非气密性的。

21.  根据权利要求14所述的方法，所述热传输介质包括水。

22.  根据权利要求14所述的方法，进一步包括对进入所述内部区域的空气进行过滤。

23.  根据权利要求14所述的方法，进一步包括在所述辐射已经穿过所述玻璃透射表面后，朝向所述接收器反射所述辐射。

24.  根据权利要求23所述的方法，其中反射包括借助抛物面表面反射。

25.  一种制造太阳能收集系统的方法，包括：
建造非气密性外壳，所述外壳具有定位在所述外壳外部区域以及所述外壳内部区域之间的透射表面以将太阳辐射自所述外部区域传送至所述内部区域；
将太阳能接收器定位在所述外壳内的所述内部区域中；以及
将压力源流体联通地与所述内部区域耦接以将所述内部区域增压至所述外部区域内的压力之上。

26.  根据权利要求25所述的方法，其中所述透射表面包括玻璃、塑料、聚乙烯、玻璃纤维强化塑料、丙烯酸树脂，以及聚碳酸酯中的至少之一。

27.  根据权利要求25所述的方法，其中耦接所述压力源包括将所述压力源与所述内部区域流体耦接以至少限制材料自所述外部区域进入所述内部区域。

28.  根据权利要求25的方法，其中耦接所述压力源包括将所述压力源流体联通地与所述内部区域耦接以提供相对清洁的加压空气至所述内部区域以抑制灰尘及其他因素渗透进入所述内部区域。

29.  根据权利要求25的方法，其中所述压力源包括风扇。

30.  根据权利要求25的方法，进一步包括将过滤器与所述压力源和所述内部区域流体联通地耦接以对由所述压力源导入所述内部区域的空气进行过滤。

31.  根据权利要求25所述的方法，进一步包括定位反射器以将穿过所述透射表面的辐射朝向所述接收器反射。

说明书用温室聚集太阳能
相关申请的引用
本申请的优先权权益要求由随附的申请数据页、请求书、或转送表(若有的话，酌情而定)组成。在即时申请允许的情况下，即时申请所有人的所有权益、下列申请的所有目的通过引用并入本申请：
美国临时申请(文案号310618-2001及序列号61/149,292)，提交于2009年2月2日，第一发明人为Rod Mac Gregor，且标题为《用温室聚集太阳能》；以及
美国临时申请(文案号CLEN-002/00US 310618-2002和序列号第61/176,041号)，提交于2009年5月6日，第一发明人为Peter Von Behrens，且定名为《用温室聚集光伏发电》。
技术领域
聚光太阳能热能(CST)、光伏太阳能(PV)、聚光光伏太阳能(CPV)的改进，以及聚光太阳能热能的工业应用是需要的，以提供在实施、效率及使用效用方面的改善。
背景技术
除非表达上明确认定为公知或总所周知，否则本文所提及的技术和概念，包括其背景、定义、或比较目的，不应该将理解为承认这样的技术和概念是先前公知的或现有技术的部分。无论明确引用与否，无论基于何种目的，本文中所引用的所有参考文献(如果有的话)，包括专利、专利申请、出版物，均以引用方式将其全文合并于此。
聚光太阳能系统利用镜子(称为聚光器)，收集很大空间内的太阳能并将该能量瞄准并聚焦到接收器上，接收器将引入的太阳能转换成另一种形式，例如，热或电。在一些使用场景中，与直接使用入射太阳能的简单系统相比，聚光系统有数个优点。一个优点是较多聚光太阳能比较少聚光太阳能更为有效地转换成热或电。在较高入射太阳能水平，热和光伏太阳能接收器更有效地运转。另一个优点是，在一些使用场景中，非聚光太阳能接收器比使用聚集太阳光的镜子系统的费用要高。因此，构建带镜了的系统，在给定区域上收集太阳光并将收集的太阳光转换成能量的总费用减少了。
在一些情况下，根据是否将太阳能聚集在线聚焦接收器或点聚焦接收器上以及聚光器是否为单个单片反射器或排列为菲涅尔反射器以接近单片反射器的多个反射器(multiple reflector)，可以将聚光太阳能收集系统分为四类。
线聚焦接收器(linear-focus receiver)是带有一种类似管子相对较长的直线靶的接收器。线聚焦聚光器是一种在二维空间上接受太阳光的反射器，它在一个维度上(宽度)将太阳光聚集为一个明显较小的焦点；同时，在另一个维度(长度)上无聚焦反射太阳光并因此产生一个焦线(focal line)。在焦线处带有线聚焦接收器的线聚焦聚光器基本上是一个槽式系统。该聚光器在一个维度上围绕着它的焦线可选地旋转，以便跟踪太阳的日常移动来提高总能量的捕获与转化。
点聚焦接收器(point-focus receiver)是基本上为点的接收器靶，但在不同的方 法中，是板、窗口、斑点、球状物、或其它靶形，通常比线聚焦接收器在长和宽上更为相等。点聚焦聚光器(point-focus conccntrator)是一种在二维空间上接收太阳光并将太阳光聚集为一个在两个维度(长度和宽度)上明显更小的焦点的反射器(由单个的光滑反射表面、多个固定面、或多个可移动的菲涅尔面组成)。在其焦点处带有点聚焦接收器的单片点聚焦聚光器是基本上盘式聚光太阳能系统。单片聚光器在两个维度上可选地旋转以围绕其焦点旋转其焦轴，以便跟踪太阳的日常的和季节性的移动来提高总能量的捕获与转化。
抛物面槽式系统(parabolic trough system)是一种使用形状像一个大半管的单片反射器的线聚光系统。该反射器具有将太阳光聚焦在线聚焦接收器上的一维曲率或通过彼此相对固定的多个面接近这样的曲率。
聚光菲涅尔反射器是与抛物面槽式系统相似且用一系列镜子代替槽的线聚光系统，每个接收器的长度是平直的或可替换地宽度上略弯。每个镜子分别围绕其长轴线旋转，以使入射太阳光瞄准在线聚焦接收器上。
抛物面盘式系统(parabolic dish system)是一种使用碗状的单片反射器的点聚光系统。该反射器具有二维曲率以将太阳光聚焦在一个点聚焦接收器上或通过多个平面或可替换地彼此相对固定的曲面的接近这样的曲率。
太阳能塔(solar power tower)是一种与抛物面盘相似的点聚光系统，其用二维排列的扁平或可替换地弯曲的镜子取代了盘。每一面镜子(定日镜)在两个维度上单独旋转，以使入射太阳光瞄准在点聚焦接收器上。每面镜子个体及相关的控制系统包括点聚焦聚光器，其聚焦轴围绕其焦点进行旋转。
在太阳能热能系统中，接收器是一种由光到热的换能器。该接收器吸收太阳能，将其转化为热并将热传递至热传输介质例如水、蒸汽、油或熔盐。接收器将太阳能转化为热，同时使由于热辐射产生的热损失最小化和/或减少。在聚光光伏系统中，接收器是一种通过日光直接发电的光伏表面。在一些太阳能热能系统中，CPV和CST合并为单一系统，其中热能系统产生热能并充当在冷却时更有效运转的光伏电池的散热器。在一些方法中，其它类型的接收器也被用作接收器，例如，斯特林发动机，其用太阳能产生热并随之通过机械运动和发电机将热原位转换为电。
在一些聚光太阳能系统中，例如一些具有高聚光率的系统，整个系统的费用受控于多种因素如聚光系统(例如镜子或透镜)、聚光器的支持系统、以及跟踪太阳移动的发动机和机械装置。这些因素决定了费用，因为这些元素能够抵抗风和天气。在一些应用方案中，太阳能系统能够抵挡各种环境威胁如风、雨、雪、冰、冰雹、露水、啮齿类动物、鸟类及其它动物、灰尘、沙子、苔藓、及其它生物体。由于仅有效聚焦直接反射的日光并非散射的日光，聚光器的反射率对损坏、锈蚀、以及污垢的积聚较敏感。
由于在聚光太阳能系统的长设计寿命(例如30年)期间能够维持好的光学特性，而将玻璃镜用在一些聚光系统中。除非它适当厚，如4-5mm的相对大的镜子，玻璃相对而言易碎且易受冰雹及其它形式危险的侵害。在一个400平方英尺的聚光盘中，该厚度致使其重量接近1000磅或每米聚光器面积约为9kg。镜子以很精确的曲度形成，在一个维度上为槽(trough)，在两个维度上为盘，以便聚焦太阳光。
在一些聚光系统中，镜面如果扭曲会不再聚焦。因此，通过一种适合曲面玻璃成形的金属上部结构(metal superstructure)可以支撑并保持反射器的形状。该上部结构支撑 和保护镜子不受环境条件如75英里/小时或更大的风的侵害。风使镜子的重量除了1000磅外额外多负担10,000磅，在盘式系统中，这导致的复杂结构要求每米镜子面积需要大约20kg的结构钢。
在一些聚光系统中，聚光器跟踪发动机要移动每平方米重30kg的聚光器，同时，还要克服额外的每平方米超过附加300kg的风力。该发动机遭受着各种环境因素(例如污垢、灰尘、潮湿等等)的影响。
在一些CST系统中，没有使用带有点聚焦接收器的抛物面盘，其原因至少在某种程度上由于该盘形结构不允许，且企图设计一种跟踪机械装置使焦点保持固定(为了避免与热介质体系相连的复杂且昂贵机械装置)是不切实际的。
发明内容
本发明可以以多种方式实施，包括作为方法、制品、装置、系统及物质的组合。在此说明书中，这些实施方式，或本发明可以采取的其它形式，都被称为技术。该详细说明提供了本发明一种或多种实施方式的闸述，可以改善在上述发现领域中性能、效率和使用效用。详细说明包括协助更迅速理解详细说明中其余部分内容的引言。正如总论中更为详细讨论的那样，本发明包含在公布的权利要求项的范围内的所有可能的改变和变型。
附图说明
图1示出了供热给安置工业过程的工厂的温室封闭的聚光太阳能热能系统的一种实施方式的概貌。
图2示出了封闭温室和封闭的聚光太阳能系统的一种实施方式的选定细节的剖视透视图。
图3示出了内部具有以菱形格构模式(rhombic lattice pattern)设置的点聚焦太阳能聚光器的封闭温室的一种实施方式的选定细节的剖视透视图。
图4A和4B示出了在各自的入射太阳光情况下，高角(夏季)和低角(冬季)，具有封闭的太阳能聚光器和太阳能接收器的温室壳的一种实施方式的选定细节。
具体实施方式
本发明的一种或多种实施方式的详细说明连同阐述本发明选定细节的附图提供如下。本发明连同具体实施方式进行说明。可将本发明的实施方式理解为仅示例性的，本发明很明显不仅限于本文的部分或全部的实施方式或被其限制，本发明包括多种备选方案、修改和等同替换。为了避免阐述中的千遍一律，大量的词语标记(包括但不仅限于：第一、最后、某些、各种、进一步、其他、特别是、选择、一些、以及显著的)用来区分各组实施方式，正如本发明所用的这样的标记很显然并不意味着标示等级，或并不意味着任何形式的优选或偏好，而仅仅是为了区分各个独立的设定。在本发明的范围内，可以改变所公开的方法中的一些操作次序。不管怎样，众多的实施方式用于描述工艺、方法、和/或特征的变型，进行其它实施方式，根据预定的或动态确定的标准，实施对分别与多种各种实施方式对应的多种操作方式中的一种作出静态和/或动态选择。在下列描述中给出了很多特定细节以便彻底理解本发明。为了举例而提供这些细节，若没有这些细节的一部分或全部，根据权利要求 也可以实施本发明。为了清楚，没有详细描述本发明相关的本技术领域已知技术资料，以免本发明不必要地不明显。
引言(介绍，NTRODUCTION)
所包括的引言仅为了协助更迅速理解详细说明；本发明不限于引言提出的概念(包括详述的实施例，如果有的话)，作为任何引言的段落是整个主题的必要简短概括，且不是意味穷尽的或限制性的描述。例如，该引言如下所提供了概述信息被空间和组织限于仅某些实施方式。有许多其他的实施方式，包含哪些将最终被纳入权利要求的，贯穿于剩余说明书讨论。
在某些情况下，本发明所描述的技术能够降低聚光太阳能系统的成本。在各种实施方式中，收集装置(聚光和转化太阳能)与保护装置是分开的。一种保护性的透明外壳(例如，玻璃房(glasshouse)或温室(greenhouse))环绕和/或封闭收集部件(collecting element)(或可替换地放置在外壳内部的收集部件)，与其他方面所需的(那些)相比该收集部件(镜子、透镜等)更具有不坚固性。通过分离收集功能和保护功能，将现成的技术(例如高度工程化的、性价比高的、以及被证实的温室技术，如玻璃种植温室技术)应用到保护功能中，在一些情况下，费用的减少和系统的复杂性(例如镜子/透镜、支撑结构、基础结构、跟踪机构等)对整体性能的影响能够相对最小化。温室相对于地面较低，风力承受面较小，设计为相对较小的结构框架可抵御风吹雨打。由于温室降低了风力对收集器和接收器部件的影响，用作温室保护外壳内部的收集和聚光部件的镜子或透镜可以是轻型的；一些实施方式会关注外观易损方面，并因此相对减少建设、运输、支撑及对准(aim)的费用，且几乎很少或没有御寒费用。应该注意到在本发明中，术语玻璃房和温室可交换使用，且并不是指需隐含任何种类的园艺活动。
本文所描述的受保护的实施方式技术适用于工业规模上的各种聚光太阳能系统(例如带有单个单片反射器(single monolithic reflector)的线聚焦接收器，具有设置成菲涅尔反射器的多个反射器的线聚焦接收器，具有单个单片反射器的点聚焦接收器，或具有设置成菲涅尔反射器的多个反射器的点聚焦接收器，以及在背景部分中描述的更一般的方式)。由于减少了温室外壳内部的风、天气及紫外光，受保护的实施方式技术能够利用较轻便的材料建造带有简易且轻便构架的反射器。接收器和聚光器的基座、悬挂设施、跟踪机构可以更简易、更轻便和成本更低。
温室内部的聚光太阳能系统的一些实施方式具有悬挂在固定的屋顶位置的相对大的三维自由度的(3-D-freedomed)、二维日光跟踪抛物面盘阵列，就像是在相对每个伞碗状部固定的“手柄”处，将跟踪的日光聚焦到接收器上的颠倒的带内置镜的伞。一些实施方式具有零维度日光跟踪(固定位置)聚光器(0-D-solar-tracking(fixed position)concentrator)的阵列。实施方式具有一维日光跟踪的、固定的线聚焦的抛物面槽(parabolic trough)的阵列。一些实施方式具有固定靶点聚焦能量塔的阵列，每个能量塔都具有相关的悬挂式或落地安装的反射器的阵列，加之相关的控制系统，体现为点聚焦太阳能聚光器。
温室，例如商业温室，有效地支撑着平板玻璃。直的金属部件的支撑构架互相支撑且在很多场所被安放在地上。与外部抛物面盘相比，一些设计为能经受与外设抛物面盘同样天气条件的温室每平方米聚光器需要的结构钢(低于10kg)要少一半。对于该温室来说， 包括4-5mm的玻璃在内，总重为每平方米聚光器不超过20kg。
根据各种实施方式，聚光器完全或部分地由薄型铝箔(thin-gauge aluminum foil)、反射膜、或其它相对反射及轻质材料制成。一些材料具有比玻璃镜更高的反射率。在一些实施方式中，聚光器是与反射材料相结合的泡沫内芯，以使聚光器每平方米的重量低于1kg。在一些应用方案中，轻型构造降低了与聚光器生产、运输、及安装中相关的一种或几种费用。对于一些封闭的聚光太阳能实施方式，总重(包括外壳和受保护收集器)每平方米聚光器不超过20kg。
温室结构首先要固定和稳定，且在外部环境有相对小的风力时，跟踪系统控制并对准结构内部的每平方米不超过1kg的聚光器。
在一些实施方式中，正如本文所描述的技术所教导的那样，商业温室是一种适合的外壳。种植者已经确定，对于许多种植物来说，减少1％的光接触到植物等于减少1％的作物生长及此后的获益。最优化温室设计以降低成本、构造遮蔽、玻璃反射损失、以及玻璃透射损失。在一些应用方式中，构造遮蔽、玻璃反射损失、以及玻璃透射损失导致损失大量日光。荷兰文络型设计在减少损失方面相当有效。可供选择的商业温室包括低遮蔽结构设计、抗反射玻璃涂层(以减少反射损失)、以及低铁玻璃(以减少透射损失)。
在一些实施方式中，没有抗反射涂层的玻璃，在33纬度处，由于温室外壳导致的日光损失低于20％。在一些实施方式中，使用抗反射涂层的玻璃，损失为13％。在一些实施方式中，在由于暴风雨、结冰、腐蚀、以及地震事件造成的退化、废弃、以及破坏和/或损害中一种或几种方面，本文所描述的技术提高了系统利用价值。
在一些实施方式中和/或使用方案中，商业温室具有多种用途且在适当的位置或重新安置温室销售方面拥有畅销的市场。在一些实施方式中，聚光太阳能系统的温室外壳(外罩)是系统成本的重要的部分。在一些应用方案中，温室的转售价值降低了太阳能工程的综合风险且/或降低了财务成本。
在一些实施方式中，对于给定水平的聚集作用由于两维聚焦，通过提供高聚光率，点聚光系统比其他系统有优势。在一些实施方式中，固定的接收器比其他系统具有优势，避免了复杂的和昂贵的机构，例如移动流体的接头或连接热介质(thermal medium)系统的软管。在一些实施方式和/或使用场景中，选定的在跟踪模式运转期间固定的部件(如接收器或管道)，由于材料的膨胀和收缩或在维护状态操作模式下由于清洁而可以允许移动或被移动。在一些实施方式中，由于移动和瞄准单片聚光器的简单性，抛物面盘式系统优于定日镜(heliostat)。
风速增加而使热传导和热对流增加，并因此降低太阳能热接收器的效率。在一些非封闭聚光系统方式中，通过每个接收器的至少部分透明的保护壳(保护罩)使太阳能接收器免受环境影响，包括热损失和物理性损坏。在一些封闭实施方式中，在不为每个接收器使用外壳的情况下，热能接收器可以使热损失最小化。
聚光太阳能系统使用场景
图1示出了温室封闭的聚光太阳能热能系统的一种实施方式的概貌，该系统供热给安置工业过程的工厂。聚光太阳能系统被封闭在温室101内同时为工业过程125(如安置在工厂内)提供热能。聚光太阳能系统通过入口管108和出口管109与可选的存储系统124相连接。该出口管将由聚光太阳能系统加热的热介质运送至该存储系统，此后到达工业 过程125。入口管将较冷热介质运送回该聚光太阳能系统进行加热。在缺少可选的储存系统的实施方式中，出口管和入口管直接与该工业过程相连接。管道的任何部分，外壳(罩)的内外，是可选热绝缘的以减少热损失。
在本文所述的聚光太阳能系统的一些实施方式中产生的温度下，许多工业过程消耗大量的热。该工业过程包括发电、海水淡化和干式墙(干墙，drywall)生产。存储系统124可选地包括在该系统中并包括用于加热的热介质的蓄水池，可选地包括用于等待重返该聚光太阳能系统进行加热的较冷热介质的蓄水池。在存储单元中存储预加热的热介质使工业过程在日出和日落之间连续进行，且直到阴气。简笔画人物113示出了在一些实施方式中该系统的比例(关于温室高度及聚光器的尺寸和间隔)。
聚光太阳能系统
在一些实施方式中，工业规模的聚光太阳能系统占据多亩陆地，大规模系统要用到上百英亩。图2示出了封闭温室和封闭的聚光太阳能系统的一种实施方式的选定细节的剖视透视图。示出的温室201具有低的内遮蔽和低成本。根据各种实施方式，温室的规模小于一英亩到几百英亩。在较短的订货周期内可以从供应商那里购买到适合的商业温室。另外，在一些应用场景中，所使用温室有市场，这使得为大规模的聚光太阳能项目，如本文所描述的，筹措资金相对容易。温室的部件包括带有多个峰和沟槽(如峰202和沟槽203)的屋顶系统。由该屋顶结构该屋顶系统可以有效地排水，以保持日光入射角相对接近完全正常情况，使透明屋顶材料减少反射，并保持屋顶支撑部件处于压缩状态。该温室的边墒(如边墙204)进一步围绕温室的内部空间，并具有日光可入射到其上的透明外壳，可选的为几乎没有日光入射的任何适合材料。该温室结构能够使内部免受多数风、雨及其他环境因素的影响，且可选地为不完全隔绝天气。可选的风扇驱动超压过滤系统205可选地为内部提供相对干净的压缩空气，以进一步防止灰尘及其它因素渗透到内部。在一些应用场景和/或实施方式中，没有(或减少)灰尘降低了或排除了清洁聚光器(如聚光器210)的要求，降低了操作成本且使不太坚固和不耐刮擦的反射聚光器材料能够使用。
在一些实施方式中，聚光太阳能系统的所有部件都安置在温室的受保护内部。温室透明外壳材料220为玻璃或任何可以通常透射太阳光的材料。透明外壳可选地包括紫外(UV)阻挡涂层或膜，以便能够在温室内部使用塑料(如聚光器表面的反射塑料镜膜)，否则其会相对迅速分解。太阳能接收器(如太阳能接收器206)以格构模式(lattice pattern)排列在整个内部空间。在一些实施方式中，在日光收集操作期间，太阳能接收器支承在一些固定的位置以减少对运载热介质的柔性接头的需要。太阳能接收器通过一系列热绝缘管道(如管道207)互相连接。管道将热介质从入口208运送至出口209，入口为较冷热介质进入系统的地方，出口为加热的热介质流出的地方。在聚光太阳能热能系统(CST)中，加热的热介质是该系统是主要排出物并供应给工业过程。在直接电力系统中，如聚光光伏发电系统(CPV)，热介质可选地为光伏电池或接收器的其它方面提供冷却。CPV系统中热介质的余热可选地用于工业过程。在一些CST和CPV实施方式中，测量及控制线、发动机电源，以及各种布线与热介质管道一起安排。
太阳能接收器能够根据各种聚焦技术使日光聚焦，例如线聚焦或点聚焦。在图2中，点聚焦太阳能接收器显示为以阵列形式排列，并悬挂于管道207，管道207又悬吊于封闭温室的屋顶。点聚焦太阳能聚光器从相连的太阳能接收器悬吊下来(例如太阳能聚光器 210从太阳能接收器206悬吊下来)，使得在聚光器主体保持围绕接收器在两个自由度上自由旋转以跟踪太阳的日常及季节性运动时，聚光器的焦点相对地保持在接收器上。至少部分地，因低重量的聚光器以及该聚光器上没有风力，对于相对固定的接收器和围绕接收器旋转以跟踪太阳的聚光器的这种设置是可行的。
菱形格构模式
图3示出了内部具有以菱形格构模式设置的点聚焦太阳能聚光器的封闭温室301的一种实施方式的选定细节的剖视透视图。太阳能接收器(如太阳能接收器306)和点聚焦太阳能聚光器(如点聚焦太阳能聚光器310)以菱形格构模式排列，以便以聚光器嵌合格构(tessellated latticc of concentrators)相对有效地遮盖地面。
水平管道(如水平管道307)与连接和悬吊每个接收器的局部支线管道(如悬吊太阳能接收器306的局部支线管道312)一起沿着温室地面311方向排列。简笔画人物313示出了在一些实施方式中的比例(关于温室高度及聚光器的尺寸和间隔)。
入射日光传输(透射)
在一些实施方式中，使用的太阳能聚光器的大小与内部大型标准商业温室相配合，约为6米口径范围(aperture range)。每个太阳能聚光器与驱动机构和太阳能接收器相连，从而聚光器的尺寸的增加(相应地减少在特定面积上所使用的数量)减少了驱动机构和/或太阳能接收器的数量，整体上降低了成本。在许多实施方式中，一个或多个聚光器使用同一个驱动机构。
辐照度(irradiance)表征为在表面每单位面积的入射电磁辐射(如日光)的功率。由温室外壳玻璃及结构遮蔽造成的一些日光损失通过比较温室外壳内(内部)接收到的直接自然日光与温室外壳外(外部)接收到的无阻碍的直接自然日光来确定。在绝对值方面，辐照度损失在中午最高；考虑相对，在早晨和傍晚最高。图4A和4B示出了在各自的入射太阳光情况下，高角(夏季)和低角(冬季)，具有封闭的太阳能聚光器和太阳能接收器的温室壳的一种实施方式的选定细节。图4A示出了处于在空中以相对高的角度(如在夏季)入射日光414A的背景下的温室侧面图。温室处于这样的情况：使得屋脊(如屋脊402)和屋顶沟槽(如屋顶沟槽403)自东而西走向，且墙415大致面向赤道(equator)。中午时分以相对接近每个(面向赤道的和面对两极(pole)的)屋顶面的各自法线轴的角度，入射日光主要照射到面向赤道的屋顶面(如面向赤道的屋顶面416)和面向两极的屋顶面(如面向两极的屋顶面417)。以离开玻璃的法线轴大于约70度角入射到玻璃上的光线被大量反射，减少了系统可以捕获的太阳能的量。从屋脊上悬吊下来的太阳能接收器(如从屋脊402悬吊下来的太阳能接收器406)，但是(在一些实施方式中)会轻微地向赤道偏移以便更有效地调节太阳能聚光器(如太阳能聚光器410)的季节瞄准。按季节性调整高度保持太阳能聚光器以便反射至少部分入射日光414A(如反射日光418A)，然后聚光在太阳能接收器上。
图4B示出了图4A的系统处于入射日光414B在空中以相对低角度(如在冬季)入射的情况。太阳能聚光器定位成其上边缘(如上边缘419)定位于接近温室的面向两极的屋顶面，使得该聚光器瞄准入射日光414B以将至少部分入射日光(如反射日光418B)反射到太阳能接收器上。
在冬季，几乎所有的入射日光414B照到面向赤道的屋顶面上。中午时分，入射日 光相对于面向赤道的屋顶面的角度低于70度，使得相对高能量的传输。太阳能聚光器的同步的跟踪活动(如在白天的跟踪模式)能够捕获相对大部分的入射日光。在一些实施方式中，由于聚光器相对较便宜，尤其在冬季几个月里，太阳能聚光器能够有时部分互相遮蔽(如图所示)。这种遮蔽使聚光器间距相对接近，且提供相对高的集群或日光利用系数，并能够相对有效的进行全年能量回收。
所选温室的详细说明
在一些实施方式中，温室包括与包括的屋顶沟槽(如屋顶沟槽403A)结合的屋脊(如屋脊402)，屋顶沟槽在较大空间上能够排水并能够使透明屋顶材料与在夏季和冬季的直接自然入射日光成相对接近的角度。带屋脊和沟槽的屋顶系统称为“沟垄(ridge and furrow)”式屋顶，在一些使用场景中，且在一些实施方式中，为“沟槽连接的”屋顶系统形式。温室包括支撑柱(如支撑柱421A)。支撑柱中的一些设置在温室外围附近，其他的支撑柱设置在温室内部。在一些实施方式中，温室的每个屋顶沟槽处都包括支撑柱(如分别安置在图4A中的屋顶沟槽403A、403和403B处的支撑柱421A、421和421B)。在替代的实施方式中，省略了所有其他的支撑柱(如省略了支撑柱421A和421B)，桁架(truss)(如桁架422)为水平格构梁(水平桁架梁)。没有支撑柱的屋顶沟槽是悬空的沟槽(如屋顶沟槽403A和403B)。一些省略了所有其他支撑柱的实施方式被用于文络型温室(Venlo type greenhouse)。许多实施方式将管道和接收器悬吊于桁架或水平格构梁。各种实施方式将管道悬吊于桁架或水平格构梁且进一步将接收器悬吊于管道。
所选实施方式的详细说明
在各种实施方式和/或应用场景中，所述实施方式彼此相互关联。例如，在一些实施方式，图1中的温室101是图2中采用的温室201，入口管108和出口管109分别对应入口208和出口209。再比如，在一些实施方式中，图4A/4B中的许多部件采用其他图中的部件，如屋脊402、屋顶沟槽403、太阳能接收器406、热绝缘管道407、太阳能聚光器410分别对应于图2中的屋脊202、沟槽203、接收器206、热绝缘管道207、以及太阳能聚光器210。
将前面的实施方式描述为具有带峰和沟槽的屋顶系统时，其他的实施方式使用替换的屋顶系统，如尖形屋顶、拱形屋顶、复折式屋顶、及圆拱式屋顶系统(Quonset-style roof system)，及其各种变型和组合。在各种实施方式中，部分透明的保护性外壳(如玻璃房或温室)使用玻璃来提供透明度，其他的实施方式利用可选择的透明材料如塑料、聚乙烯、玻璃纤维强化塑料、内烯酸树脂、聚碳酸酯、或具有适合的日光透明度和足够的强度(与支撑框架相连接)的任何其他材料以提供环境性保护。
结论
在本说明书中所做的某些选择仅仅为了方便于准备文本和附图，除非有相反的声明，否则这些选择不应解释为将自身赋予关于所描述的实施方式的结构或操作的附加信息。所选择的实例包括：指定用作附图编号的特定编制和赋值，以及用于区分和引用实施方式的特征和要素的要素标示符(例如，插图的编号或数字标示符)的特定编制和赋值。
词语“包括”或“包含”尤其要理解为合逻辑的开放式范围的描述，且除非其后明确有词语“在......之内”，否则不表示物理包含。
尽管以清晰的描述和理解为目的对前面的实施方式已经进行了详细描述，但是本发明不仅限于所提供的详细说明。本发明有许多实施方式。所描述的实施方式是示例性的 并非限制性的。
应当理解，在结构、安排及应用方画与该描述一致的许多改变是可以的，且在该公布的发明的权利要求范围内。所给定要素的名称仅仅是示例性的，并不能理解为对所描述概念的限制。而且，除非已经明确阐明与此相反，所指定的值的范围、所使用的最大与最小值、或其他特定规格也仅属于所描述的实施方式，要求跟踪实施技术方面的改进和变化，同时不应该将其解释为限制性的。
可采用的是该技术领域已知的功能等同技术，代替那些所描述的以实施各种部件、子系统、运行方式、功能或它们中的一部分。
用详细说明及环境背景对实施方式做的描述远远超过对实施方式描述的许多方面最小限度实施的要求。本领域普通技术人员将意识到，在不改变其余部件基本的配合的情况下，一些实施方式省略了公开的部件或特征。可以理解许多描述的细节对所描述的实施方式的许多方面的实施是不必要的。对于其余要素与现有技术相区别的程度，省略的部件和特征并不限制本文所描述的概念。
所有在设计方面的变型都是对通过所描述的实施方式传递出来的教导的非实质性的改变。也可以理解，本文所描述的实施方式相对于其他的应用具有广泛适用性，且不仅限于所述实施方式的特定应用或产业。因此可以将本发明理解为包含涵盖在公布的发明的权利要求范围内的所有可能的修改和变型。