流体加热系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月1日提交的题为mathematicalmodelfortheinactivationofbiologicalcontaminatesusingsolarheating(使用太阳能加热灭活生物污染物的数学模型)的美国临时申请第62/085,699号以及2015年11月25日提交题为fluidheatingsystem(流体加热系统)的美国申请第62/259,748号的优先权，其内容在此以参考的方式全部纳入本文。此外，本申请涉及2015年11月30日提交的题为dualaxistrackingdevice(双轴线追踪装置)的美国非临时专利申请第14/954,091号、2015年11月30日提交的题为controlvalveassemblyforafluidheatingsystem(用于流体加热系统的控制阀组件)的美国非临时专利申请第14/954,318号、以及2015年11月30日提交的题为methodofcalculatingpathogeninactivationforafluidheatingsystem(流体加热系统的病原体灭活的计算方法)的美国非临时专利申请第14/954,383号，这些申请中每个的内容在此通过参考的方式全部纳入本文。

本申请涉及流体加热系统以及相关的机构和装置。更具体地，本发明涉及太阳能流体加热系统，该系统用于加热、热巴氏杀菌、或以其他方式处理水或其他流体。进一步更具体地，本发明涉及被动的或基本被动的太阳追踪和流体加热系统，该系统用于加热、热巴氏杀菌、或以其他方式处理水或其他流体。多个相关联的机构和装置具有在流体加热或太阳能流体加热环境以外的应用。由此，尽管多个系统和装置在太阳能收集和流体加热的环境中被描述，但要理解到在其他情况中以及用于其他目的的应用也是适用的。

背景技术：

热巴氏杀菌可指提高水或其他流体的温度以使得水或流体无害。在水的情形下，水可例如在被巴氏杀菌之后而被安全饮用。巴氏杀菌可能不会导致所有病原体被杀死或灭活，但可能将病原体等级减少至对于人类消用合适的和/或安全的等级。由此，巴氏杀菌(pasteurization)可能不同于(其他)杀菌(sterilization)。此外，巴氏杀菌可能不将微粒或混浊物从水中移除。然而，相比于诸如慢速/快速砂滤器、化学处理、以及使用紫外光之类的其他巴氏杀菌过程，热巴氏杀菌不受混浊物的不利影响。该特征使得热巴氏杀菌特别有利于可能较不干净的水或流体。

热巴氏杀菌已被认为是分批(间歇)或流通(流动)过程。在分批过程中，水或流体容器可通过燃烧燃料或暴露至阳光而被加热。对于流通过程，水或流体可在其穿过管道或管时被加热，而呈现被巴氏杀菌。分批过程的制造可能较为廉价，但由于每次开始处理新的一批时都需要将系统提升至合适的温度，它们的运行可能较为昂贵。

各种病原体的灭活和灭活率基于病原体的类型而变化，尽管通常是使水沸腾，以确保病原体的灭活，但大多数病原体可在沸点以下的温度被灭活。然而，随着温度增加，灭活率仍然快速增加。

技术实现要素：

下文提出了对本发明的一个或多个实施例的简要概述，以提供对这些实施例的基本理解。该概述不是对所有预期的实施例的广泛概述，而是意于既不确定所有实施例的关键或重要元件，也不描绘任何或所有实施例的范围。

在一个或多个实施例中，流体加热系统可包括构造成将阳光聚焦在焦轴上的太阳能收集系统、布置且构造成沿太阳能收集系统在所述焦轴处运输流体的细长流动元件、以及流动控制组件，流动控制组件包括恒温阀，恒温阀构造成控制细长流动元件中的流体流动，使得在流体离开流体加热系统之前，存在于流体中的病原体基本上被灭活。该系统还可包括预加热热交换器，预加热热交换器构造成利用离开流体加热系统的流体来加热进入流体加热系统的流体。预加热热交换器可包括第一曲折通路和第二曲折通路，第一曲折通路和第二曲折通路基本上彼此对齐，使得热量可在这些通路之间交换。该系统还可包括水的收集储槽，该收集储槽构造成收集待巴氏杀菌的水。太阳能收集系统可包括反射元件，反射元件包括层压至柔性基底的太阳能薄膜。太阳能收集系统还可包括限定抛物形的框架，且反射元件可由该框架保持形状。

在一个或多个实施例中，该系统可包括围绕细长流动元件的非暴露侧布置的壳体。该壳体可包括隔热材料。在一个或多个实施例中，檐部可构造成阻止细长流动元件旁空气的对流流动。该系统还可包括返回管路，返回管路定位在壳体内。返回管路可与细长流动元件隔热。细长流动元件可在第一端处固定至控制阀组件，在第二端处固定至预加热热交换器，且细长流动元件可在每端处固定有膨胀接头。

该系统还可包括已处理流体的收集槽罐。该系统还可包括构造成将太阳能收集系统引导向太阳的追踪系统。在一个或多个实施例中，收集槽罐可包括与追踪系统连通的流体高度传感器，追踪系统可构造成在流体高度传感器指示已处理流体的收集槽罐已满时，引导太阳能收集系统远离太阳。

追踪系统可包括构造成将太阳能收集系统引导向太阳的双轴追踪系统。双轴追踪系统可构造成将太阳能收集系统绕两根轴线枢转。该系统还可包括支承结构，支承结构包括直立支承构件、从直立支承构件横向延伸的臂部分、以及从臂部分偏置并基本平行于臂部分延伸的脊部部分。臂部分可绕季轴枢转，季轴垂直于直立支承构件并垂直于臂部分延伸。脊部部分可绕日轴枢转，日轴沿脊部部分纵向延伸。该系统还可包括两个致动组件，用于将太阳能收集系统绕季轴和日轴枢转。

在一个或多个实施例中，可提供一种流体加热系统的操作方法，其中，流体加热系统包括抛物形太阳能收集器和支承结构。该方法可包括沿地表面上的北/南轴线布置流体加热系统并将抛物形太阳能收集器引导向太阳。引导抛物形太阳能收集器可包括启动控制模块，控制模块包括gps通信装置，其中，控制模块从卫星接收gps数据并自动地将太阳能收集器引导向太阳，gps数据包括限定流体加热系统在行星表面上的位置的坐标数据、日期数据和时间数据。将太阳能收集器自动地引导向太阳可包括将太阳能收集器绕日轴和季轴枢转。季轴可为相对于行星表面的基本水平轴线。日轴可为基本平行于太阳能收集器的纵向长度布置的轴线。

尽管公开了多个实施例，但对本领域技术人员而言，从以下示出并描述了本发明的示意性实施例的详细说明中，本发明的其他实施例也将变得显而易见。如将意识到的，本发明的各种实施例能够具有各种明显方面的修改，所有这些修改都不脱离本发明的精神和范围。由此，附图和详细描述要被看作是本质上是示意性的而非限制性的。

附图说明

尽管该文件由权利要求结束，权利要求特别地指出了且明显地要求了被认为是形成本发明的各种实施例的主题，但所认为的是，通过与附图结合地阅读以下描述将更好地理解本发明，附图中：

图1为根据一个或多个实施例的流体加热系统的立体图。

图2为根据一个或多个实施例的流体加热系统的太阳能收集系统部分的立体图。

图3为其根据一个或多个实施例的侧后视图。

图4为根据一个或多个实施例的太阳能收集系统的框架部分的立体图。

图5为根据一个或多个实施例的框架部分的肋部的立体图。

图6为根据一个或多个实施例的肋部和纵向轨道的连接部的立体图。

图7为根据一个或多个实施例的太阳能收集系统的反射元件的立体图。

图8为根据一个或多个实施例的太阳能收集系统的流体部分支承元件的立体图。

图9为根据一个或多个实施例的流体加热系统的流体控制系统的立体图。

图10为根据一个或多个实施例的流体控制系统的各部分的放大立体图。

图11为根据一个或多个实施例的流体控制系统的流体加热元件的立体图。

图12为根据一个或多个实施例的流体加热元件的放大立体图。

图13a为根据一个或多个实施例的细长流动元件和返回管路的接合细节的立体图。

图13b为其根据一个或多个实施例的剖视图。

图14为根据一个或多个实施例的流动控制组件的示意图。

图15为根据一个或多个实施例的流动控制组件的分解图。

图16为其根据一个或多个实施例的剖视图。

图17为根据一个或多个实施例的排气阀的连结件的自由体受力图。

图18a为根据一个或多个实施例的排气阀的立体图。

图18b为其根据一个或多个实施例的分解图。

图18c为其根据一个或多个实施例的剖视图。

图19a为根据一个或多个实施例的热交换器的立体图。

图19b为其根据一个或多个实施例的分解图。

图20为根据一个或多个实施例的追踪装置和有效载荷的立体图。

图21为根据一个或多个实施例的图20中的追踪装置的立体图。

图22a为根据一个或多个实施例的第一致动组件的细节图。

图22b为根据一个或多个实施例的第二致动组件的细节图。

图23为流程框图，示出了根据一个或多个实施例的追踪运动目标并将有效载荷引导向目标的方法。

图24a为根据一个或多个实施例目标相对于追踪装置的方位角和高度角的图形表示。

图24b为根据一个或多个实施例基于图24a中的方位角和高度角的追踪装置的第一运动路径和第二运动路径的图形表示。

图25为根据一个或多个实施例的第一运动路径和第二运动路径的计算的图形表示。

图26a为根据一个或多个实施例的第一线性运动的计算的图形表示。

图26b为根据一个或多个实施例用于计算相对于第一致动组件的第一线性运动的变量的位置的示意图。

图27a为根据一个或多个实施例的第二线性运动的计算的图形表示。

图27b为根据一个或多个实施例用于计算相对于第二致动组件的第二线性运动的变量的位置的示意图。

图28为框图，示出了根据一个或多个实施例的控制模块的各方面。

图29为流程图，示出了根据某些实施例的填入误差修正查找表的方法。

图30为流程图，示出了根据某些实施例的追踪运动目标并将有效载荷引导向目标的方法。

图31为根据一个或多个实施例的流体加热系统中在特定位置处的流体温度随着时间变化的图形表示。

图32为根据一个或多个实施例的图20中的温度位置的示意图。

图33为表，示出了根据一个或多个实施例的用于计算流体加热系统中的流体温度的参数数据。

图34为图形表示，示出了计算得出的温度与试验温度之间的对应关系。

图35为根据一个或多个实施例的流体加热系统中在特定位置处的流体温度随着时间变化的图形表示。

图36为根据一个或多个实施例的流体加热系统中在特定位置处的流体温度随着时间变化的图形表示。

图37为根据一个或多个实施例的流体加热系统中在特定位置处的流体温度随着时间变化的图形表示。

图38是当病原体穿过流体加热系统时病原体的存活率随时间变化的图形表示。

具体实施方式

在某些实施例中，本发明涉及一种用于水的加热和/或热巴氏杀菌的流体加热系统。特别地，该流体加热系统可包括细长的抛物面镜，用于将阳光聚焦于焦点或焦轴上。流体加热管可沿该镜子布置且沿该镜子的焦轴布置。水可取决于时间和温度以校准的速率可控地穿过加热管，以灭活病原体并产生可饮用的水。流体流可通过热致动阀控制，该阀特别地适应于控制脉冲流并阻止被污染的水穿过该阀。再进一步地，该系统可包括独特的太阳追踪系统，该追踪系统允许通过非常低的功耗和高精度进行对太阳的追踪或其他追踪过程。

本文中所描述的系统、装置和机构可允许在世界的偏远地区中或在能量短缺的条件、灾害性事件、战争或其他情况下对水的加热和/或热巴氏杀菌。该系统可能基本自动地做到这些而几乎没有以至于没有与人类的互动，并且几乎不依赖或不依赖于公共设施、网络、或其他设施、电、信息、或其他基础设施。该系统可包括其自身的能量源，该能量源可能能够长时间维持系统的运行，而不连接至外部能量源。设置于系统上的追踪系统可能用于诸如当前装置对太阳的追踪，或该追踪系统可能用于追踪其他物体，诸如卫星、行星、或相对于该装置的位置具有已知或可识别的位置的其他目标。对于追踪这些装置或目标或其他装置或目标，可能存在各种目的。可提供本系统或其装置或机构中的一个或多个的其他实施方式。

参考图1，示出了流体加热系统100的立体图。在系统层面上，流体加热系统100可包括太阳能收集系统102、流体控制系统104、支承结构106以及追踪系统108。太阳能收集系统102可构造成用于将太阳能收集并聚焦在交点或焦轴103处。流体控制系统104可构造成用于储存待处理的流体、通过沿焦轴103运输流体而处理流体、以及储存已处理的流体。支承结构106可构造成用于可操作地支承太阳能收集系统和流体控制系统的一个或多个部分。追踪系统108可构造成用于操纵支承结构106或其多个部分，从而调整太阳能收集系统102和流体控制系统104的一个或多个部分的位置和定向，使得允许太阳能的高效收集和流体的高效加热。

太阳能收集系统

参考图2和3，太阳能收集系统102可包括框架110、反射元件112以及一个或多个直立流体控制支承元件114。框架110可构造成限定太阳能收集系统102的尺寸和形状并为反射元件112提供框架。反射元件112可构造成接收阳光或其他辐射，并将该阳光或其他辐射反射至共用焦点或焦轴103。直立流体控制支承元件114可构造成用于在相对于反射元件112基本刚性的位置、特别是在焦点或沿焦轴103处支承流体控制系统104的流体加热元件。可在下文中更详细地描述太阳能收集系统102的每个特定元件。

现参考图4，框架110可包括多个横向延伸的肋部116以及一对纵向延伸的轨道118。肋部116可构造成限定抛物形或其他形状并沿反射元件112的长度提供反射元件112的间隔开的支承件。轨道118可构造成沿反射元件112的边缘提供支承以及向内作用的阻力。

参考图5，肋部116可呈条、板、角状物、管道、管或具有用于限定反射元件的形状的弯曲形状或表面的基本上细长的其他元件的形式。在一个实施例中，肋部可包括顶表面120，顶表面120具有抛物形或其他弯曲形状。在某些实施例中，顶表面120可由于肋部而形成或成形。在其他实施例中，顶表面120可通过在肋部中切割形状而产生。在某些特别的实施例中，肋部116可为构造成布置在边缘上的板状元件，且顶表面120和底表面122可通过彼此偏置以限定肋部深度124的基本平行的曲线限定。肋部116的厚度126可为约1/16英寸至约1/4英寸，或为约1/8英寸至约3/16英寸。还可设置为其他厚度。肋部116的深度124可在约1/4英寸至约4英寸的范围内，或在约1/2英寸至约2英寸的范围内，或在约3/4英寸至约1英寸的范围内。肋部116的长度128取决于太阳能收集系统102的尺寸，且可在约6英寸常至约10英尺常的范围内，或在约1英尺至约6英尺的范围内，或在约2英尺至约4英尺的范围内。

顶表面120的弯曲部或与反射元件112的背侧接合的部分可为抛物形的。在某些实施例中，弯曲部可基于一函数，诸如是f(x)＝x²。在其他实施例中，弯曲部可基于一函数，诸如是f(x)＝x²–mx。反射元件112的焦轴103可基于肋部116的弯曲部而可在肋部的顶点130上方例如在约6英寸至约8英尺的范围内，或在约1英尺至约4英尺的范围内，或在约2英尺至约3英尺的范围内，或在约24英寸至约26英寸的范围内。

参考图3和4，肋部116可沿反射元件112的背侧布置、可接合支承结构106并由支承结构106支承、且可以间隔开的关系支承反射元件112。特别地，肋部116可通过托架、凸片或其他适合于将肋部116栓至脊部的连接元件或可使用焊接连接沿支承结构106的脊部元件间隔和固定。

参考图6，与肋部116相似，纵向延伸的轨道118可呈条、板、角状物、管道、管或基本上细长的其他元件的形式。然而，相比于肋部116，轨道118可具有基本笔直的形状，用于沿反射元件112的侧边延伸、用于抵抗反射元件112的横向向外运动、并用于保护反射元件112的边缘。在某些特别的实施例中，轨道118可为具有角形截面角状元件。该角可布置成角的一边向内朝向反射元件112，而角度的另一边向下沿反射元件112的边缘定向。即，例如，向内延伸的边可沿反射元件112的边缘放置在反射元件112的顶表面上，而向下延伸的边可向下延伸经过反射元件112。随着轨道118沿反射元件112延伸并经过沿结构间隔设置的肋部116的端部，轨道118可被固定至肋部116。由此，来自压缩成形的反射元件112的任何向外的力可通过抵靠轨道118的向下延伸的边和轨道118与肋部116的固定而被阻挡。

角形轨道的边的厚度可为约1/16英寸至约1/4英寸，或为约1/8英寸至约3/16英寸。还可设置为其他厚度。角的边可在约1/2英寸至约8英寸的范围内，或在约3/4英寸至约2英寸的范围内，或在约1英寸至约1¹/2英寸的范围内。还可设置为其他的角的尺寸，且角的各边可相同或不同。

现参考图7，在未组装的条件下基本平坦的反射元件112可放置、定位、或布置在框架110的顶部上，且可被向下压入谷形框架110中。保位带可沿反射元件112的端部放置在反射元件112的顶部上。紧固件可延伸通过保位带并进入布置在反射元件112的端部下方的一个或多个肋部116。这些保位带与反射元件112的背部与肋部116之间的粘合剂以及来自轨道118的阻力一起可共同作用为将反射元件112在框架110上固定到位。

反射元件112可包括膜、薄膜、片材或其他相对平坦且具有上表面和下表面的元件，其中，上表面相对地、显著地、或高度地具有反射性。在某些实施例中，反射元件112可包括粘附在一起以形成反射元件的一系列叠层或层。在某些实施例中，反射元件在未组装状态下可为大致平坦的元件，且该相对平坦的元件可被框架部分110保持在基本弯曲和/或抛物形状中。在其他实施例中，反射元件112可被制造成自身具有弯曲和/或抛物形状而无需框架部分。

在某些实施例中，反射元件可包括多层。在某些实施例中，一层可为反射薄膜或反射层，诸如3m太阳膜，或其他全聚合物镜膜，或部分聚合物镜膜。在某些实施例中，薄膜可为波长选择性的。在某些实施例中，薄膜可为高反射率、无散射类型的薄膜。还可使用其他反射薄膜。

薄膜可被层压至背衬材料上，以提供增加等级的刚度和/或均匀性，并在运输期间提供抗刮擦性和其他保护。即，反射薄膜材料可为相对较薄且柔韧的，且可为类似于纸、塑料薄膜、或其他相对较柔韧且可折叠的材料。相对地，尽管保持可成形，但背衬材料为更刚性而仍然柔性的材料。在某些实施例中，背衬材料可包括相对较薄的标准尺寸材料，诸如塑料，金属，诸如铝、钢、不锈钢或其他金属，或可设置为其他薄的标准尺寸材料。在某些特定的实施例中，背衬材料可包括不锈钢材料，其标准尺寸在从约36标准尺寸至约1/4英寸的范围内，或在从约30标准尺寸至约1/8英寸的范围内，或在约28标准尺寸至约20标准尺寸的范围内，或可使用以下厚度：约21、22、23、24、25、26或27标准尺寸。所选择的标准尺寸可被选择为达到低重量系统，该系统还为反射薄膜提供基本平坦的表面，反射薄膜还基本上抵抗压痕。

多层反射元件112可被层压在一起以形成反射元件112。在某些实施例中，多层可被层压为平坦或基本上平坦的片材。在某些实施例中，各层可借助粘合剂被层压，粘合剂诸如是压敏粘合剂或其他粘合剂。

现转至如图8中所示的直立流体控制支承元件114，这些元件可定位在框架110的每端上且可构造成支承流体控制系统104的一部分。特别地，这些元件可构造成支承流体加热元件并沿反射元件112的焦轴103定位流体加热元件。

直立流体控制支承元件114可在框架110的端部处被固定至框架110的肋部116或可用作每端处的肋部116。即，一个或多个直立流体控制支承元件114可定位在每个端部处且可在反射元件112的弯曲部的顶点处或附近向上延伸并直至焦轴103的位置处或附近。直立流体控制支承元件114可为板、管、管道、角状物或其他形状。在某些实施例中，如图2和3中所示，直立流体控制支承元件114可包括管道引导件132，用于系统端部处的使未处理的水进入系统的流入管路和使可饮用的水离开的流出管路。在某些实施例中，管道引导件132可在直立元件114的底部附近开始并延伸至顶部处或顶部附近的位置。在某些实施例中，管道引导件132可被隔热，以保护使用者免受由于离开的热水而导致的伤害和/或暴露至由于离开的热水而导致的相对较热的管路。

上述太阳能收集组件102可包括可能对于运输目的而言有用的基本平坦的元件。即，包括肋部116和纵向轨道118的框架110、反射元件112以及直立流体支承元件114可包括基本平坦的板状元件或基本板状的元件。例如，尽管肋部116是弯曲的，但肋部116可为板状的，由此，当未组装和以其侧边放置时，肋部116可为基本上平坦的。相似地，纵向轨道118也可例如为成角度形式的板状或基本板状。反射元件112可为层压薄膜且由此不借助框架的支承，反射元件112可为基本平坦的。此外，直立流体支承元件114也可为板状或基本上板状的，从而允许当与框架110断开时直立流体支承元件114基本上平坦放置。

当太阳能收集系统102到达其位置时，其可被组装以形成如图1－3中所示的太阳能收集系统102。太阳能收集系统102可定位在下文更详细地描述的支承结构106上或由该支承结构106所支承。

流体控制系统

如所提及的，流体控制系统104可构造成用于储存待处理的流体、通过沿焦轴103运输流体而处理流体、以及储存已处理的流体。应理解到，尽管与太阳能收集系统102结合地来描述流体控制系统104，但流体控制系统104可用于替代的热源。例如，流体控制系统104可布置成暴露至诸如碳、木材、丙烷、天然气或其他燃料。在其他实施例中，流体控制系统104可布置成暴露至电热源，诸如电加热器、电伴热或其他电热源。流体控制系统104可用于任何热源并作用为基于流体达到的温度控制通过系统的流体流。由此，尽管所供应的热量的量或类型与系统可能供应可饮用水或其他已处理流体的速率相关，但所供应的热量的量或类型不限制于所提及的太阳能收集系统102。

如图9中所示，流体控制系统104可包括收集储器134、馈送管路136、流体加热元件138、流体控制组件140、返回管路142、预加热热交换器144、流出管路146和已处理流体的储器148。收集储器134可构造成从一个或多个源收集水或其他流体，并保持流体直至系统可用来处理该流体。馈送管路136可构造成将流体从收集储器运送至流体加热元件。流体加热元件138可构造成将流体暴露和/或保持在相对于热源的位置中。流体控制组件140可控制通过流体加热元件138的流体流量，使得流体被充分地暴露至热源。返回管路142可构造成接收来自控制阀140的流体，并将流体沿流体加热元件138运送至流体加热元件138的入口。预加热热交换器144可构造成将来自返回管路142的已处理流体热暴露至来自馈送管路136的流入流体，从而当流入流体进入流体加热元件138时预加热流入流体并同时冷却已处理的流体。流出管路146可将流体运送远离系统至已处理流体的储器148。已处理流体的储器148可构造成收集已处理流体并储存已处理流体直至其被使用。

继续参考图9，收集储器134可呈槽罐的形式。槽罐可包括绝大多数类型的槽罐，包括预制槽罐或现场构建的槽罐。在现场构建的槽罐的情形中，槽罐可为平底混凝土槽罐或具有栓接或焊接构造的钢槽罐，且槽罐可包括内衬。在某些其他实施例中，槽罐可例如设置为高位混凝土槽罐、具有栓接或焊接构造的高位钢槽罐、或复合高位槽罐。在其他实施例中，收集储器134可为聚丙烯、聚乙烯或适于收集和储存水或其他流体的其他聚合物材料。在其他实施例中，收集储器134可为玻璃纤维材料、木材或其他材料。还可设想和使用其他类型的槽罐。

收集储器134可从一个或多个源收集水或其他流体。例如，储器134可从湖、河、公共水库、公共或私有的分配系统等收集水。在某些实施例中，收集储器134可由这些系统通过重力馈送，且可包括截流阀或其他阀，用以避免过流的情况。在其他实施例中，收集储器134可包括布置在水中或流体源中的泵，该泵可在储器的水面或流体面较低时将水泵送至收集储器134。在某些实施例中，收集储器134可收集雨水且可与陆地盆或构造成收集雨水和/或其他径流物的其他盆结合使用。

储器134可为单个槽罐或可设置有多个槽罐。例如，在多个流体源或水源可用而馈送单个槽罐不利时，则可使用多个槽罐。在某些实施例中，多个系统可依赖于集中的或共享的槽罐。例如，城市、城镇、乡镇或其他用户组可依赖于单个槽罐或一系列槽罐，一系列槽罐中的所有槽罐可定位成利用特定的水源或流体源。

在某些实施例中，收集储器134可相对于系统定位使得能够通过重力来馈送系统。由此，收集储器134可定位在相对于系统的抬升位置处，诸如山丘上、结构支座上、屋顶上、或另一抬升的结构或陆地构造上。在收集的位置不位于相对于处理水的系统的抬升位置中时，可设置多个槽罐。例如，第一收集槽罐134可设置在有利于收集的位置处，且可设置泵以将水泵送至有利于馈送系统的第二槽罐或储器134处。在某些实施例中，泵可在低峰时段运行或者以减小使用系统所引起的成本的方式被使用。

应理解，尽管已提及槽罐或一系列槽罐，但收集储器134也可采取多种其他形式，诸如盆、湖、河、露天坑、露天沟槽或能够至少暂时地保持水或其他流体的其他容器、结构、或陆地构造。即，在其他类型的槽罐之外，当系统用于相对连续的静止或流动的水源或流体源处或附近时，收集储器134可采取该水源或流体源的形式。

在图9中还示出了馈送管路136。馈送管路136可与收集储器134流体连通，从而提供连续的、基本连续的或定期的流体或水的供应至流体加热元件138。馈送管路136可接入收集储器中的例如底部处或接近底部处，从而接收来自收集储器134的水或流体，除非或直至储器134接近清空状态。馈送管路136可接入底部的稍上方，以允许收集储器134中的一区域能用于沉淀物或其他碎屑沉淀而不流入系统中。馈送管路136可从收集储器134经由预加热热交换器144延伸至流体加热元件138。馈送管路136可为聚丙烯、聚乙烯或其他聚合物材料或可使用其他材料。馈送管路136的尺寸可适应于至系统的流体流量或流体，而不过度地限制流量，由此，馈送管路136的直径和/或流动截面面积可合适地相似于流体加热元件138的直径或流动截面面积。在某些实施例中，馈送管路136可例如为1/2英寸、3/4英寸、1英寸、1¹/2英寸、2英寸或3英寸的管路。在其他实施例中，可使用其他尺寸的馈送管路136。

现参考图10，示出了流体加热元件138。流体加热元件138可包括细长流动元件150和壳体152。细长流动元件150可构造成将水或流体沿太阳能收集系统102的焦轴113或沿另一热源运输而导致水或其他流体被加热。壳体152可构造成用于对细长流动元件150的一部分隔热。壳体152还可构造成控制或减小相对于细长流动元件150的空气对流流量。

如图11中所示，细长流动元件150可呈管、管道或其他具有形状的内腔的形式。细长流动元件150可包括暴露侧和非暴露侧，其中，暴露侧是暴露至热源的一侧，而非暴露侧是与热源相对的一侧。在某些实施例中，细长流动元件150可为对称形状且具有围绕其周界基本一致的壁厚。在其他实施例中，暴露侧的壁厚可小于非暴露侧。细长流动元件150可由传导性材料构建，从而从热源传导热量并将该热量传递至流过其中的水或流体。尽管是传导性的，但细长流动元件150也可由能够忍受暴露至极端高温而没有过量的变形、伸长等的材料来构建。在某些实施例中，细长流动元件150的热膨胀系数可在约10×10^-61/c至200×10^-61/c的范围内。在某些实施例中，细长流动元件的熔点可在约160摄氏度至约1500摄氏度的范围内。在某些实施例中，细长流动元件150可例如包括钢、不锈钢、铅、铜或其他管。细长流动元件150可涂覆有高辐射率涂层，以允许细长流动元件150有效地吸收由太阳能收集器102聚焦在其上的能量。

细长流动元件150可在细长流动元件150的入口端处接合预加热热交换器144。细长流动元件150可在细长流动元件150的出口端处接合流动控制组件140。在每个这些连接部处，膨胀接头154可设置为允许细长流动元件150相对于支承系统、预加热热交换器144和流动控制组件140的直立支承元件114的至少某些膨胀。如图13a和13b中所示，膨胀接头154可包括安置于环形空间中的环形弹性垫圈或o形环，其中，环形垫圈的外直径和内直径分别相同或相似于细长流动元件150的外直径和内直径。由此，环形垫圈可抵靠细长流动元件150的每端并保持密封住细长流动元件150的端部而允许流体在其中流过。弹性垫圈可由在极端温度条件下保持其弹性的耐温材料构建。在某些实施例中，弹性垫圈可包括高温氟橡胶或其他碳氟化合物弹性件。还可设置用于弹性垫圈的其他材料或其他膨胀接头元件。对于返回管路142的每端可设置相同或相似的细节。

在图12中示出了壳体152，且壳体152可布置在细长流动元件150上并可基本上沿细长流动元件150的全长延伸。如所提及的，壳体152可构造成对细长流动元件150的一部分进行隔热，且可构造成控制细长流动元件150周围的对流空气流动。即，壳体152可构造成减少来自细长流动元件150的、如果细长流动元件150未以此方式被保护的话可能发生的热损耗。此外，壳体152可覆盖或保护细长流动元件150的各部分(即侧部和顶部)，使得可由用户触碰的或由活体组织接触的所暴露的表面不会那么热，从而减小了烧伤的风险。

壳体152可布置在细长流动元件150非暴露侧上。如所示的，壳体152可封入、卷入或以其他方式基本完全覆盖细长流动元件150的非暴露侧。壳体152可部分地或基本完全地沿细长流动元件150的长度延伸。即，细长流动元件150的各部分可延伸超出壳体152以在入口端处接合预加热热交换器144或在出口端处接合控制阀组件140，但细长流动元件150的其他区域可被壳体152完全覆盖。壳体152可借助耐热粘合剂粘附至细长流动元件150，耐热粘合剂比如是双组分环氧树脂或高温硅。

在某些实施例中，如所示的，壳体152可围绕细长流动元件150的侧部延伸至元件150的约一半深度。例如在管的情形下，壳体152可围绕管的一半延伸，从而将管的底半部暴露至热源，而保护管的上半部免受热量损耗，从而提供保护免受烧伤。壳体152可包括基本隔热的材料，比如陶瓷材料或带有排空的内部的玻璃管。用作壳体材料的其他材料可包括隔热纤维、复合材料或高温塑料。还可使用其他材料。壳体152可具有大致圆形、矩形或其他形状。即，壳体152的底部分可符合细长流动元件150的外表面形状，且壳体152的剩余部分可具有特定形状，诸如所建议的圆形或矩形。在某些实施例中，壳体152的尺寸可允许封入或包括返回管路142以及细长流动元件150的非暴露侧。在某些实施例中，隔热材料可布置在返回管路142与细长流动元件150之间，从而减少从细长流动元件150散逸入返回管路142中的能量。

在某些实施例中，除了将细长流动元件150隔热，壳体152可横向延伸远离细长流动元件150的侧部，以提供相邻于细长流动元件150的一种檐部或篷部156。檐部或篷部156可构造成阻挡或防止空气流或其他流体流从细长流动元件150的底部侧向上。对空气流的该阻挡可减小由对流的空气流导致的能量从细长流动元件150损失。在某些实施例中，檐部或篷部156可横向远离细长流动元件150延伸一定距离，该距离与细长流动元件150的尺寸有关。例如，檐部或篷部156可横向远离细长流动元件150延伸篷部距离158，篷部距离158约在细长流动元件的直径的1/4至该直径的4倍的范围内。在其他实施例中，该距离可约在该直径的1/2至该直径的2倍的范围内，或约在该直径的1倍至该直径的1¹/2倍的范围内。檐部或篷部156可基本上水平地(即，沿细长流动元件150或管的横向中心线)延伸远离细长元件150，或檐部或篷部156可相对于水平方向稍向上或向下地成角度。

现转至图14－16，流动控制组件140可将来自细长流动元件150的已处理流体的受控流提供至返回管路142。在某些实施例中，流动控制组件140可定位在流体加热元件138的下游且在已处理水的储器148的上游。在一个实施例中，流动控制组件140可定位在太阳能收集器的与进入端相对的端部处。流动控制组件140可构造成允许已巴氏杀菌的流体穿过组件140，且可有助于阻止未巴氏杀菌的流体穿过，从而避免了对存在于已处理水的储器148中的流体的污染。为了调节系统中的流体压力，且还为了监测进入返回管路142的流体的温度，从而减小、最优选地阻止未巴氏杀菌的流体进入已处理水的储器148中，已处理流体的这种受控流是期望的。

流动控制组件140可包括设置在细长流动元件138与返回管路142之间的至少一个恒温流动控制阀160。每个恒温流动控制阀160可包括运行温度和流速(即，流速取决于系统中的压力和阀打开的尺寸)。恒温流动控制阀160可被偏置到关闭位置中。在关闭位置中，可能阻止流体通过恒温流动控制阀160从细长流动元件150经过至返回管路142。当流体的温度满足或超出恒温流动控制阀160的运行温度时，阀160可打开，以允许流体穿过阀160。在某些实施例中，阀160可在运行温度处开始打开并可随着温度增加而继续进一步打开。当阀160完全打开时，流体可以阀流速流过或流经阀160，即从细长流动元件150通过恒温流动控制阀160至返回管路142，并最终进入已处理水的储器148中。

在某些实施例中，使用单个恒温流动控制阀可造成将未巴氏杀菌的流体引入已处理水的储器148中的风险。即，当恒温阀打开时，已在细长流动元件150中被加热的水穿过阀，由此，细长流动元件150中的水继续流动并在细长流动元件150中花费更少的时间。由于现流动的流体在细长流动元件150中花费的时间量更少，故而流动的水可能具有比原先具有运行温度的水或流体更低的温度。由于阀被暴露至更凉的水，阀可能开始关闭或完全关闭。然而，与水的流速配合的阀的响应时间可能使得在未巴氏杀菌的水穿过恒温阀之后恒温阀才能关闭。对于单个恒温阀的该类脉冲流量可能具有污染系统的下游方面和已处理水的风险。

为了提供一种带有容纳多种流速和温度的灵活性的系统，且同时降低未处理流体会散逸通过系统的风险，某些实施例可包括多个恒温阀160。多个恒温阀160可包括不同的运行温度且还可具有不同的流速。该布置可包括：具有较低运行温度的阀具有较低流速，而具有较高运行温度的阀可具有较高流速。多个阀一起作用可能减小未巴氏杀菌的流体穿过控制阀组件140并污染下游元件和已处理水的储器148的风险。

图14示出了流动控制组件140的一个实施例的示意图。图14的流动控制组件包括多个流动控制阀160、流动控制组件140的第一端处的入口162、以及流动控制组件140的第二端处的出口164。在至少一个实施例中，如图14中所示，流动控制组件140包括五个流动控制阀160，但对于该组件可使用任何数量的合适的阀。阀160的数量可取决于系统的平均或中值流速、太阳能加热速率、以及巴氏杀菌温度范围。每个流动控制阀160可具有一运行温度和一流速，且在至少一个实施例中，运行温度可不同于组件140中的至少一个其他流动控制阀160。每个流动控制阀160可被偏置到关闭位置中。在某些实施例中，如所示的，流动控制阀160可相对于彼此以并联构造设置。在其他实施例中，至少一个流动控制阀160可相对于另一流动控制阀以串联构造设置。入口162可与细长流动元件150流体连通，出口164可与返回管路142流体连通。流体可从入口162进入流动控制组件140。基于流体的温度，一个或多个流动控制阀160可基于它们相应的运行温度打开，且流体可穿过出口164。如果进入流动控制组件140的流体低于所有流动控制阀160的运行温度，则所有控制阀160可保持关闭，使得流体不穿过出口164。多个阀160和每个的运行温度可被选择为确保流体随着其穿过细长流动元件150所经历的温度以及流体保持在这些温度的时间足够对流体巴氏杀菌。以下论述涉及由本系统产生的病原体灭活与温度和时间的模型。该系统可允许系统中的流体的流量随着时间推移相对恒定并减少或甚至消除脉冲流量。

图15示出了流动控制组件140的一个实施例的分解图。图16示出了其的剖视图。图15－16的流动控制组件140可包括壳体，该壳体可包括表面168和本体170，本体170限定腔室172和一个或多个流动通道174。该组件还可包括至少部分地设置在腔室172内的多个流动控制阀160。在某些实施例中，如所示的，流动控制组件140还可包括排气阀176，用于释放可能在组件内积累的任何过量的流体压力。在某些实施例中，如所示的，流动控制组件140还可包括本体140内的冲洗端口，用于清洁腔室172或流动通道174内的任何污染以及密封冲洗端口的栓塞。如图15的实施例中所示，流动控制组件140可包括设置在壳体的本体170内的三个流动控制阀160。然而，对于该组件可使用任何数量合适的阀。三个流动控制阀160可在壳体170内平行布置。壳体可保护流动控制阀160免受各元件的影响。除了保护流动控制阀160之外，壳体可提供隔热，从而阻止或减少流动组件140内流体的热量损耗。至少在所示的实施例中，表面168可能可移除地连接至本体170。在某些实施例中，壳体的表面168直接与流体加热元件138匹配。至少在所示的实施例中，表面168可包括限定入口162的第一开口，且表面168可包括限定出口164的第二开口。入口162可提供腔室172与细长流动元件150之间的流体连通，出口164可提供一个或多个流动通道174与返回管路142之间的流体连通。在至少一个实施例中，壳体可包括对于每个流动控制阀160的压降孔，其中，压降孔的位置和尺寸可取决于流动控制阀160的温度设定。

在某些实施例中，流动控制阀160可包括恒温控制阀160或其他机械致动的流动控制阀160。至少在图15－16中所示的实施例中，每个流动控制阀160包括恒温元件178、阀管道180、阀柱塞182和弹簧184。在至少一个实施例中，恒温元件178设置在腔室172内且机械地连接至柱塞182，阀柱塞182设置在阀管道180内。恒温元件178可具有运行温度，且当恒温元件178与腔室172中达到或超出运行温度的流体接触时，恒温元件178可被致动。阀管道180和阀柱塞182一起作业，以当流体达到阀178的运行温度时热致动并允许流体经过。在至少一个实施例中，柱塞182具有凹部，当相应的恒温元件178变暖时，该凹部沿第一方向运动，当相应的恒温元件178冷却时，该凹部沿第二方向运动。弹簧184将阀柱塞182偏置入关闭位置中。在至少一个实施例中，阀管道180具有设置在阀管道的侧壁内的孔，该孔与流动通道174流体连通。当柱塞182的凹部与阀管道侧壁上的孔对齐时，流体从腔室172进入、通过流动通道、经过阀并至出口164。当柱塞182定位使得该凹部不与孔对齐时，流体不能从腔室172进入流动通道174。在某些实施例中，当阀柱塞182沿第一方向或第二方向运动时，可能是孔的一部分与柱塞182的凹部对齐，从而使得流动被限制。

每个流动控制阀160可具有其自身的运行温度和流速。在优选的实施例中，流动控制组件内的所有流动控制阀160的运行温度低于流体的沸点(例如对于水为100摄氏度)。在一个实施例中，流动控制阀160可全部具有相同的运行温度设定，使得当流体达到该温度时，阀打开，从而可能导致流体的脉冲流量。在优选的实施例中，每个流动控制阀160的运行温度和/或流速区别于组件中的至少一个其他流动控制阀160。这可能提供系统内的流体的相对于脉冲流量的更稳定的流量。在至少一个实施例中，第一控制阀160可能具有第一运行温度。第一控制阀160还可具有第一流速。第一控制阀160可被偏置到关闭位置中。第二控制阀160可具有比第一控制阀160的第一运行温度更高的第二运行温度。在某些实施例中，第二控制阀160还可具有比第一流速更大或不同于第一流速的第二流速。在具有第三控制阀160的实施例中，第三控制阀160可具有比第二温度控制阀160的第二运行温度更高且比第一温度控制阀160的第一运行温度更高的第三运行温度。在至少一个实施例中，第三运行温度可低于流体的沸点(例如对于水为100摄氏度)。在某些实施例中，第三控制阀160可具有比第二流速更大或不同于第二流速且比第一流速更大或不同于第一流速的第三流速。通过系统的各流速可由阀设定和所供应的压力(或流体供应槽罐的高度)来限定。对于例如带有屋顶水容器的居住应用以及高入射太阳能，流速可例如为约每分钟一加仑或更大。在某些实施例中，控制阀的运行温度可包括78摄氏度、85摄氏度和90摄氏度。在其他实施例中，控制阀的运行温度可包括50摄氏度、55摄氏度和60摄氏度。在其他实施例中，控制阀的运行温度可包括60摄氏度、70摄氏度和80摄氏度。如可理解的，控制阀的较高的温度设定可总体减小系统的流速，但可增加处理温度。以下论述的了解所存在的病原体后得出的模型可用于选择阀的合适的运行温度，从而通过提供相对较快的流速而确保合适的处理，且还考虑到了太阳能的有效使用。

在至少一个实施例中，流动控制阀160可布置成附加地作用。即，当第一控制阀160打开且接着第二个打开时，第一阀160的流速可由第二阀160补充，使得流速基于由第二阀160所允许的附加流量而增加。在某些实施例中，当流体的温度达到第一运行温度时，第一控制阀160可打开以允许流体以第一流速穿过腔室172至流动通道174。当流体的温度达到第二控制阀160的运行温度时，第二控制阀160可打开以允许流体以第二流速穿过腔室172至流动通道174。随着流体流过第一阀和第二阀160两者，所得到的至返回管142的流量可为第一阀和第二阀160的流速的组合。在系统具有至少三个控制阀160的情况下，当流体的温度达到第三控制阀160的运行温度时，第三控制阀160可打开以允许流体以第三流速穿过腔室172至流动通道174。当流体的温度下降至第三运行温度以下时，第三阀160可关闭，从而可允许更少的流体流动。当流体的温度进一步下降至第二运行温度以下时，第二阀160可关闭，从而可允许更少的流体流动。然而，如果温度降至阈值温度以下，则所有控制阀160可返回至它们的偏置的关闭位置。

在其他实施例中，温度腔室172与阀160的流动控制部分之间的距离可被确定成防止未处理的水流过系统。即，该距离可与流速和阀关闭时间共同选择，使得当温度下降至给定阀160的运行温度以下时，阀160具有充足的时间在运行温度以下的流体或水达到流动控制件之前关闭。

如所提及的，流动控制组件140还可包括排气阀176。如图16中所示，排气阀176可布置在流动控制组件140内的较上位置处，在该位置处，系统中的气体将运行至阀位置。排气阀176可构造成当存在间断的水源且在系统内形成气体(诸如当水蒸气在沸腾期间积累)时，在启动时清除系统中的空气、蒸气或其他气体。如所示的，排气阀176可例如布置在控制阀160的组件上。

如图18a－18c中更详细地示出的，排气阀176可包括浮动件186、盖188和连结件190。盖188可为相对刚性的元件，且构造成在开口上密封地固定至流体控制组件140。即，控制阀组件140可在其表面上具有开口，该开口与延伸通过控制阀组件140的流体通路流体连通。控制阀组件140中的开口可例如布置成基本上接近组件140的顶部，在该位置中，气体可自然地传送。排气阀176的盖188可构造为以密封的方式被固定在开口上，以防止液体从控制阀组件140泄漏。当盖188被固定在开口上时，可在控制阀组件140中限定腔室192，盖188布置在该腔室上方。盖188可包括孔194用于允许气体从系统释放。

排气阀176的浮动件186可构造成布置在由控制阀组件140和盖188形成的腔室192内。浮动件186的尺寸和形状可使得其在腔室192内在盖188下方可基本自由地上下运动。在某些实施例中，浮动件186可例如成形为活塞状，且可基本为圆柱形的。浮动件186可为如所示的两件式组件，且具有主体部分和基座部分，或者浮动件186可为单件式浮动件186。浮动件186可由基本上轻量的材料构建，且当与所示的内部腔体组装时，其重量和体积可提供小于水的密度，使得当在腔室192内存在水或其他流体时，浮动件186为浮动的。

浮动件186可能通过连结件190可相对于盖188操作。如所示的，连结件190可设置为将浮动件186固定至盖188，且在浮动件在腔室192内上下运动时在浮动件186与盖188之间铰接连接。要理解，当腔室192中存在水时，浮动件186将在水中上升，从而引起浮动件186在腔室192中向上运动。如图18b和18c中所示的，连结件190可包括密封件196，用于当浮动件186相对于盖188运动至腔室192中的上部位置时密封盖188中的孔194。由于连结件的布置，该连结件190可在盖孔194上提供特别大的密封力。即，如图18b和18c中所示的，当浮动件186位于腔室192中的最上位置中时，浮动件186的进一步的向上运动可被孔上的密封止挡件196阻挡。即，当浮动件186位于最上位置中时，连结件190位于固定的位置中，从而形成静定结构。如图17的自由体受力图中所示，来自浮动件186的底部连结构件198的端部上的力可在支柱200中产生压缩力。由于支柱200沿底部连结件198定位在比浮动连接件更接近枢转点a的位置处，故而支柱200中的压缩力可大于浮力。例如，支柱力可为来自浮动件的向上的力的约4倍。支柱200可向上推动上连结件202，上连结件202可被安置于孔194上的密封件196阻挡。同样，由于密封止挡件196沿上连结件202定位在比支柱力更接近枢转点b的位置处，施加在密封止挡件196处的力可远大于支柱力。例如，施加在密封止挡件196处的力可为支柱力的约4或5倍。由此，排气阀176中的密封力196可为浮动件186的力的约16至20倍。该类连结件190可允许相对较小的浮动件186和/或来自浮动件186的相对较大的密封力。

参考回图10和11，示出了返回管路142。返回管路142可与流动控制组件140流体连通，且可将水或流体引导回预加热热交换器144。在某些实施例中，返回管路142可延伸通过如所示的流体加热元件138的壳体152，并利用壳体152的隔热特性。在其他实施例中，可设置替代的路径，且可设置替代的隔热方式。应理解，离开流动控制组件140的流体可具有相对较高和/或非常高的温度。由此，返回管路142可由诸如金属、陶瓷、复合材料或高温塑料之类相对耐热的材料构建。还可使用其他材料。在某些实施例中，返回管路142可为管道、管或其他腔型元件。在某些其他实施例中，返回管路142可引导至壳体152并在形成于壳体152中的内腔处结束，使得壳体中的内腔可能将流体传送至预加热热交换器144。

应理解，在热交换器不被使用的情况下(即在水加热的情况下)，返回管路142可直接引导至已处理水或流体的储器148或至某使用点，而不是回到预加热热交换器144。即，在系统被实施于流体被加热以产生热水而不是被用于对水巴氏杀菌的情况下时，由于热交换操作牺牲了来自流出流体的热量，故而可省略预加热水的步骤。

现转至图19a和19b，返回管路142可将水或流体返回至预加热热交换器144。如所示的，预加热热交换器144可从馈送管路136接收水或其他流体，并从返回管路142接收水或流体。预加热热交换器144可构造成提供这两份流体之间的热连通，使得来自返回管路流体的热量可用于增加馈送管路流体中的温度。在对水的巴氏杀菌过程的情形下，一旦水被巴氏杀菌，水中的热量就不再有用或有益，由此，水中的热量可用于增加流入水的温度，以通过使用否则被浪费的能量为流入水事先加热。即，如果返回管路142中的水被简单地引导至已处理水的储器148，这些水将以非常高的温度置于储器148中，并仅仅置于已处理水的储器148中而让热量浪费地耗散。此外，如果已处理流体不穿过热交换器144，则流出管路146可能非常热。

热交换器144可包括前本体204、后本体206以及中间本体208。前本体204和后本体206可构造为将中间本体208夹在它们之间并保持中间本体208上的基本上恒定和一致的密封压力。中间本体208可构造成接收返回管路流体和馈送管路流体，并将它们热暴露至彼此而将热量从返回管路流体传递至馈送管路流体。

前本体204和后本体206可为带有相对较大质量的大致块状元件。例如，在某些实施例中，前本体204和后本体206可相对于中间本体208基本上较厚。前本体204和后本体206可基本为矩形且其周界尺寸和形状可基本上与中间本体208的周界尺寸和形状相同或相似。由此，当前本体204和后本体206与中间本体208组装时，可提供一种块状元件，该块状元件的厚度等于多个元件的组合厚度。在某些实施例中，前本体204和后本体206的平面尺寸可在约1英寸至约12英寸的范围内，或在约2英寸至约8英寸的范围内，或在约4英寸至约6英寸的范围内。前本体204和后本体206的厚度可在约1/2英寸至约4英寸的范围内，或在约3/4英寸至约2英寸的范围内，或在约3/4英寸至约1¹/4英寸的范围内。

中间本体208可包括基本板状元件，且构造为被夹在前本体204与后本体206之间。中间本体208可在每个表面中形成流体通路216，用于将流体引导于相对或基本上曲折的通路中。在某些实施例中，如所示的，流体通路216可包括圆形和/或螺旋类型的通路。要理解，每个面上的通路可为另一个面上的通路的镜像，使得流过每个通路的流体基本上相邻于中间本体208的相对侧上的流体而仅由所形成的通路216之间留有的厚度分离。在某些实施例中，中间本体208的每侧上的流体通路216之间的厚度可在约28标准尺寸至约1/4英寸的范围内，或在约21标准尺寸至约1/16英寸的范围内，或在约17标准尺寸至约19标准尺寸的范围内。还可提供其他厚度并选择尽可能减小该厚度，同时容纳合理的制造公差并考虑磨损、腐蚀效果或可在薄壁中产生孔或穿孔的其他效果。尽管示出的是螺旋通路，但要理解，可使用多种其他通路，诸如z字形、之字形或其他布置。通路216可有效于在小量空间中提供较长长度，从而增加两份流动流体热暴露至彼此的时间量。此外，曲折路径可具有相对较好的流体混合效果，使得中间本体208的每侧上的每份流体与它们自身连续地混合，因而允许每份流体内的更好的热量分布，并因而允许通过中间本体的更好的热交换。在某些实施例中，中间本体208的每侧上的流体可构造成沿与另一侧上的流体相同的方向流动，或流体可沿相对于另一侧上的流体的相反方向流动。

前本体204、后本体206和中间本体208可由相同或不同的材料构建。在某些实施例中，前本体204、后本体206和中间本体208可由相同或相似的传导性材料构建。在其他实施例中，前本体204和后本体206可包括基本上隔热的材料，从而避免热量从系统耗散。相对地，中间本体208可由相对较有传导性的材料或十分具有传导性的材料制成，从而将热量从返回管路流体传导至馈送管路流体。例如，在某些实施例中，前本体204和后本体206可包括陶瓷或其他隔热材料，而中间本体208可包括诸如钢之类的金属或其他传导性材料。在某些实施例中，中间本体208还可包括隔热的周界，以阻碍热量散发出中间本体208的侧部。

要理解，尽管热交换器144已被描述为具有三个零件，但可使用制造技术来将热交换器144制造为单个零件。例如，注模或诸如三维打印之类的增材制造可允许热交换器144形成为单件。还可使用其他制造方法和手段。

现转回图9，示出了流出管路146。流出管路146可与预加热热交换器144和已处理流体的收集储器148流体连通。例如，流出管路146可浸入收集储器148中的顶部处或附近。与馈送管路136类似，流出管路146可为聚丙烯、聚乙烯或其他聚合物材料或可使用其它材料。流出管路146的尺寸可适应于来自系统的流体流量，而不过度地限制流量，由此，流出管路146的直径和/或流动截面面积可合适地相似于流体加热元件138的直径或流动截面面积。在某些实施例中，流出管路146可例如为1/2英寸、3/4英寸、1英寸、1¹/2英寸、2英寸或3英寸的管路。在其他实施例中，可使用其他尺寸的流出管路。

已处理流体的收集储器148可为闭合的卫生槽罐，且构造成保持卫生条件，从而避免已处理和/或已巴氏杀菌的水或流体被污染。例如，在某些实施例中，已处理水的储器148可为不锈钢槽罐、被涂覆的钢槽罐、聚乙烯、聚丙烯或其他复合材料。已处理流体的收集储器148可基于系统的输出确定尺寸，且可基于一个或多个系统确定尺寸，其中，多于一个系统将已处理流体引导至槽罐。已处理流体收集储器148可包括例如均衡槽罐内压力的泄压阀，和/或允许空气传送但阻碍和/或阻止污染物或污染进入的呼吸机构。

已处理流体的收集储器148可与可饮用水的分配或供应系统流体连通，使得可饮用水可用于饮用、烹饪或其他目的。在某些实施例中，收集储器148可包括龙头或其他分配机构，使得可从储器获得或直接获取可饮用水。还可设置其他类型的水获取系统或装置。

支承结构和追踪系统

现转至图20，示出了双轴追踪装置50。追踪装置50可总体上构造为追踪空间中的目标，诸如太阳，使得装置可将诸如太阳能面板之类的有效载荷51引导朝向该目标或相对于该目标呈一角度。追踪装置50可在白天或黑夜的过程中(例如随着目标运动跨过天空)追踪目标的位置，使得装置可基本上连续地引导其有效载荷51呈合适的角度。

图21示出了可支承并引导有效载荷51的追踪装置50。追踪装置50可具有基座210、直立部分220、臂部分230、脊部部分240、第一致动组件250和第二致动组件260。

直立部分220可总体上支承追踪装置50的重量和装置可承载的任何有效载荷51，诸如太阳能面板。直立部分220可将追踪装置50支承到离地面足够高处，从而允许有效载荷51通过第一致动组件250和第二致动组件260(可达到)的全运动范围。在某些实施例中，直立部分220可总体上由钢、铝或其他金属或金属合金构建。在其他实施例中，直立部分220可由诸如pvc之类的一种或多种塑料、混凝土或任何其他合适的材料构建。直立部分220可一般地具有任何合适的长度。在某些实施例中，直立部分220可具有如图21中所示的钝圆的截面。在其他实施例中，直立部分220可具有任何合适的截面形状。直立部分220可具有任何合适的宽度或直径。直立部分220可经由基座210与地面连接。

继续参考图21，基座210可向直立部分220提供横向支承。基座210可包括脚部212以及一个或多个角形支承部214。在某些实施例中，追踪装置50可定位在地面上。在其他实施例中，追踪装置50可定位在诸如混凝土基础之类的基础或其他表面上。脚部212可定位在直立部分220与地面、基础或其他表面之间。脚部212可的宽度或直径可大于直立部分220的宽度或直径，从而提供对直立部分的横向支承。在某些实施例中，脚部212可被栓接或以其他方式联接至地面、基础或其他表面。在其他实施例中，脚部212可不借助联接机构定位在地面、基础或其他表面上。当脚部212未栓接或以其他方式联接至地面、基础或其他表面时，脚部可具有与直立部分220相比相对较大的宽度或直径。然而，在某些实施例中，当脚部212被栓接或以其他方式联接至地面、基础或其他表面时，脚部可具有相对较小的宽度或直径。在其他实施例中，脚部212可具有任何合适的宽度或直径。如图21中所示，在某些实施例中，脚部212可具有圆形形状。在其他实施例中，脚部212可具有任何合适的形状。脚部212可一般地具有任何合适的厚度。一个或多个角形支承件214可加强脚部212与直立部分220之间的连接。一个或多个角形支承件214可具有任何合适的厚度。在某些实施例中，基座220可由钢、铝或其他金属或金属合金构建。在其他实施例中，基座220可由诸如pvc之类的一种或多种塑料、混凝土或任何其他合适的材料构建。

继续参考图21，臂部分230可联接至直立部分220以向脊部部分240提供转动支承。臂部分230可具有横向构件232以及一个或多个连接臂234。在某些实施例中，横向构件232可平行于脊部部分240定位。在某些实施例中，横向构件232的长度可长于、短于或相同于脊部部分240的长度。一般地，横向构件232的长度足够为脊部部分240的长度提供足够的支承，且横向构件的长度可因而与脊部部分的长度成比例。一个或多个连接臂234可垂直于横向构件232延伸，以连接至脊部部分240。如图21中所示，在某些实施例中，臂部分230可具有在横向构件232的每端处的一个连接臂234。在其他实施例中，臂部分230可具有任何合适数量的连接臂234。每个连接臂234可经由连接器236联接至脊部部分240。连接器236可为或可包括夹子、螺栓、螺钉或任何合适的联接机构。在某些实施例中，连接器236可允许脊部部分240转动或扭转。在某些实施例中，脊部部分240可直接连接至横向构件232。例如，在某些实施例中，脊部部分240可穿过横向构件232中的开口。横向构件232和连接臂234可具有任何合适的截面形状，比如矩形。臂部分230可由钢、铝或其他金属或金属合金构建。在其他实施例中，臂部分230可由诸如pvc之类的一种或多种塑料或任何其他合适的材料构建。

在某些实施例中，臂部分230可通过单轴支承件238联接至直立部分220。单轴支承件238可包括枢转连接部，且可提供绕一根或多根轴线、且在某些情形下为两根轴线的转动。在某些实施例中，单轴支承件238可允许臂部分230绕第一转动轴线252和第二转动轴线262转动，第一转动轴线252可垂直于横向构件232的纵向轴线，第二转动轴线262正交于第一轴线。第一转动轴线252和第二转动轴线262可各自穿过臂部分230与直立部分220之间的连接点。在某些实施例中，脊部部分240可经由单轴支承件238直接连接至直立部分230。

继续参考图21，脊部部分240可向由追踪装置50保持的有效载荷51提供支承和/或对齐。例如，装置可承载一个或多个太阳能面板，其中，脊部部分240可提供用于支承和/或对齐一个或多个太阳能面板的基座。以此方式，随着目标被追踪跨过天空，脊部部分240可用于将有效载荷51与目标对齐或与相对于目标的某点对齐。脊部部分240可为任何合适的长度和宽度或直径，从而向有效载荷51提供充分的支承。脊部部分240可具有任何合适的截面形状，比如圆形。脊部部分240可由钢、铝或其他金属或金属合金构建。在其他实施例中，脊部部分240可由诸如pvc之类的一种或多种塑料或任何其他合适的材料构建。

继续参考图21，追踪装置50可具有便于装置的运动的一个或多个致动组件。总体上，一个或多个致动组件可便于臂部分230、脊部部分240和/或有效载荷51相对于直立部分220和基座210的运动。在某些实施例中，追踪装置50可具有第一致动组件250和第二致动组件260。

在某些实施例中，第一致动组件250可定位于直立部分220与臂部分230之间。在其他实施例中，第一致动组件250例如可定位于脊部部分240与直立部分220之间或定位于臂部分230与脊部部分240之间。还可设想第一致动组件250的其他定位布置。第一致动组件250可便于臂部分230、脊部部分240和/或有效载荷51相对于直立部分220和基座210绕水平轴线的运动。第一致动组件250可使用夹子、螺栓、螺钉或任何合适的联接机构联接至直立部分220和臂部分230。在某些实施例中，第一致动组件250可借助枢转、铰接或其他可运动的连接联接至直立部分220和/或臂部分230。

在某些实施例中，第二致动组件260可定位于臂部分230与脊部部分240之间。在其他实施例中，第二致动组件260例如可定位于臂部分230与直立部分220之间或定位于脊部部分230与直立部分220之间。还可设想第二致动组件260的其他定位布置。第二致动组件260可便于臂部分230、脊部部分240和/或有效载荷51相对于直立部分220和基座210绕脊部的纵向轴线的运动。第二致动组件260可使用夹子、螺栓、螺钉或任何合适的联接机构联接至臂部分230和脊部部分240。在某些实施例中，第二致动组件260可借助枢转、铰接或其他可运动的连接联接至臂部分230和/或脊部部分240。

通过使用第一致动组件250和第二致动组件260，追踪装置50可运行以定位脊部部分240，从而将有效载荷51朝向运动目标引导或相对于运动目标引导，运动目标诸如是太阳。由此，如图21中所示，第一致动组件250可提供臂部分230、脊部部分240和/或有效载荷51绕第一转动轴线252的运动。第一转动轴线252可垂直于脊部部分240的纵向轴线且可大致水平。此外，在某些实施例中，第二致动组件260可提供有效载荷51绕第二转动轴线262的运动，第二转动轴线262可为脊部的纵向轴线。在某些实施例中，两根转动轴线252、262可允许追踪装置50将其有效载荷51引导向跨过天空的运动物体，同时将脊部部分240的纵向轴线保持沿某方向静止地指向。即，在第三轴线222与直立部分220对齐的情况下，脊部部分240的纵向轴线可在绕第三轴线的转动方面保持固定。例如，在脊部部分240的纵向轴线指向北和南的情况下，第三轴线222和绕第三轴线的转动可为静止的，使得在发生绕第一轴线252和第二轴线262的运动的同时，脊部部分的纵向轴线可连续地指向北和南。

图22a示出了第一致动组件250。第一致动组件250可借助两个枢转点257、258而绕第一转动轴线252转动臂部分230、脊部部分240和/或有效载荷51。第一枢转点257可位于第一致动组件250联接至臂部分230的位置处。第二枢转点258可位于臂部分230经由单轴支承件238连接至直立部分220的位置处。第一致动组件可包括诸如线性滑动件之类的线性致动件254，以及驱动该线性致动件的马达256。线性致动件254的滑动元件可借助固定连接联接至直立部分220。以此方式，随着马达256沿线性致动件254驱动运动时，臂部分230、脊部部分240和/或有效载荷51可绕第一枢转点257和第二枢转点258枢转且可绕第一转动轴线252转动。可理解到，在某些实施例中，线性致动件254的定向可反向，使得滑动元件可联接至臂部分230，而枢转点可位于第一致动组件250与直立部分220之间的连接部处。在各种实施例中，线性致动件254可具有合适的运动长度和范围。在某些实施例中，该长度可取决于第一致动组件250沿臂部分230和直立部分220的何处连接，且还可取决于所提供的绕第一转动轴线252的运动范围。

在某些实施例中，马达256可为相对廉价的马达。例如，马达256可为低成本的步进马达。在其他实施例中，可使用直流马达或伺服马达。在其他实施例中，马达256可为任何合适的马达。马达256每一步可转动例如螺杆或丝杠。螺杆或丝杠可操作成沿线性致动件254驱动滑动元件。以此方式，螺杆或丝杠可将马达256的转动转化为线性致动件254的线性运动。在某些实施例中，螺杆或丝杠可联接至齿轮箱，该齿轮箱可操作成沿线性致动件254驱动滑动元件。在某些实施例中，齿轮箱可向线性致动件254提供附加的转矩。齿轮箱可包括以任何合适的构造布置的一个或多个齿轮。在某些实施例中，可使用行星齿轮箱。在其他实施例中，可使用任何合适的齿轮箱来辅助使滑动元件沿线性致动件254运动。在某些实施例中，齿轮箱的任何合适的齿轮减速比可用于增加马达和齿轮箱的输出转矩。

在某些实施例中，马达256、线性致动件254和/或其他部件可构造用于恶劣条件下或其他室外用途。例如，各机械部件可构造为不带润滑剂地运行。例如，在某些实施例中，螺杆或丝杠可借助塑料轴承或可不带润滑地作用的其他元件(比如igusdrylin(易格斯转林)轴承或其他装置)连接至线性致动件254，以辅助运动。在某些实施例中，螺杆或丝杠或一个或多个其他部件可由诸如用于igusdrylin装置中的材料构建。在其他实施例中，相似的材料或任何合适的材料可用于提供不带润滑剂的运行。

图22b示出了第二致动组件260。第二致动组件260可扭转脊部部分240，从而使有效载荷51绕第二转动轴线262转动。类似于第一致动组件250，第二致动组件260可包括线性致动件264，以及驱动该线性致动件的马达266。在某些实施例中，第二致动组件260还可包括转矩臂263。转矩臂可将线性致动件连接至脊部部分240。在某些实施例中，第二致动组件可借助固定连接部连接至直立部分220。以此方式，第二致动组件260可借助两个枢转点267、268而绕第二转动轴线262转动脊部部分240和/或有效载荷51。第一枢转点267可位于第二致动组件260联接至转矩臂263的位置处。第二枢转点268可位于转矩臂263联接至脊部部分240的位置处。线性致动件264的滑动元件可借助固定连接联接至直立部分220。以此方式，随着马达266沿线性致动件264驱动运动时，脊部部分240和/或有效载荷51可绕第一枢转点267和第二枢转点268枢转且可绕第二转动轴线262转动。可理解到，在某些实施例中，线性致动件264的定向可反向，使得滑动元件可联接至脊部部分240，且枢转点可位于第二致动组件260与直立部分220之间的连接部处。在各种实施例中，线性致动件264可具有合适的长度和运动范围。在某些实施例中，该长度可取决于第二致动组件260沿脊部部分240和直立部分220的何处连接，且还可取决于所提供的绕第二转动轴线262的运动范围。

在某些实施例中，类似于第一致动组件250的马达256，第二致动组件260的马达266可为相对廉价的马达。例如，马达266可为低成本的步进马达。在其他实施例中，可使用直流马达或伺服马达。在其他实施例中，马达266可为任何合适的马达。马达266每一步可转动例如螺杆或丝杠。螺杆或丝杠可操作成沿线性致动件264驱动滑动元件。以此方式，螺杆或丝杠可将马达266的转动转化为线性致动件264的线性运动。在某些实施例中，如马达256那样，螺杆或丝杠可联接至齿轮箱，该齿轮箱可操作成沿线性致动件264驱动滑动元件。在某些实施例中，齿轮箱可向线性致动件264提供附加的转矩。齿轮箱可包括以任何合适的构造布置的一个或多个齿轮。在某些实施例中，可使用行星齿轮箱。在其他实施例中，可使用任何合适的齿轮箱来辅助使滑动元件沿线性致动件264运动。在某些实施例中，齿轮箱的任何合适的齿轮减速比可用于增加马达和齿轮箱的输出转矩。

在某些实施例中，马达266、线性致动件264和/或其他部件可构造用于恶劣条件下或其他室外用途。例如，各机械部件可构造为不带润滑剂地运行。例如，在某些实施例中，螺杆或丝杠可借助塑料轴承或可不带润滑地作用的其他元件(比如igusdrylin(易格斯转林)轴承或其他装置)连接至线性致动件264，以辅助运动。在某些实施例中，螺杆或丝杠或一个或多个其他部件可由诸如用于igusdrylin装置中的材料构建。在其他实施例中，相似的材料或任何合适的材料可用于提供不带润滑剂的运行。

在某些实施例中，追踪装置50可连接至电源。电源可操作第一致动组件250和第二致动组件260的马达256、266。电源可由交流电和/或诸如电池电之类的直流电组成，或某些实施例中的其他电源。在某些实施例中，电源可额外地向控制模块供电。

在某些实施例中，追踪装置50可连接至控制模块。控制模块可由硬件和/或软件部件组成。在某些实施例中，控制模块可连接至马达256、266。在某些实施例中，控制模块可确定运动跨过天空的目标的大致位置，目标诸如是太阳。在某些实施例中，控制模块可包括gps系统，gps系统可包括硬件和/或软件，使得控制模块可确定其位于地上的位置以及本地时间和日期。由gps信息，控制模块可使用硬件和/或软件来确定诸如太阳之类的空间中目标的位置。例如，如以下更完整地论述的，控制模块可构造为确定太阳离追踪装置50所在位置的方位角和高度角。控制模块可附加地或替代地构造成发送指令至马达256、266以驱动第一致动组件250和第二致动组件260。例如，控制模块可指令马达256、266将有效载荷51定位成指向运动目标或相对于运动目标定位，运动目标诸如是太阳。在某些实施例中，控制模块可包括图28中所示的任何或所有元件。应理解，图28中所示的具体元件被作为示例示出。在其他实施例中，控制模块可包括类似于或涉及图28中所示的那些元件的元件，或图28中未示出的其他元件。

在使用中，追踪装置可操作成追踪目标的位置，并朝向该目标或相对于该目标引导有效载荷。例如，在某些实施例中，追踪装置可使用gps信息来确定装置的位置，并从该信息确定太阳的位置。例如，追踪装置可使用诸如三角位置、时间和日期之类的gps信息来确定空间中目标、诸如太阳的高度角和方位角。追踪装置可附加地或替代地操作成通过第一致动组件和第二致动组件引导其有效载荷、诸如一个或多个太阳能面板朝向空间中目标的确定位置。在其他实施例中，追踪装置可操作成通过第一致动组件和第二致动组件引导其有效载荷朝向相对于空间中目标的确定位置的目标位置。可使用各种算法来基于gps信息确定高度角和方位角。一旦获知方位角和高度角，位置可被转换为由第一致动组件执行的第一运动路径和由第二致动组件执行的第二运动路径。图23示出了在某些实施例中追踪装置可能执行的方法400。该方法可包括校准步骤(410)、接收gps信息(420)、确定空间中目标、诸如太阳的位置(430)、确定装置的定位(440)以及对装置定位(450)。

在某些实施例中，装置可执行校准步骤(410)。在某些实施例中，校准步骤可自动地执行。例如，校准步骤可在追踪装置在某一位置被初始地供电时自动地执行。在其他实施例中，校准步骤可基于某些使用者输入而执行。在某些实施例中，校准步骤可部分地或完全地手动执行。校准步骤可包括确定一个或多个假定条件。即，在某些实施例中，追踪装置可至少部分地基于一个或多个假定条件运行。例如，在某些实施例中，假定条件可为脊部部分240的纵向轴线一端指向北而相对端指向南。在某些实施例中，这种假定条件可提供脊部部分和/或有效载荷的更精确的定位。基于这些假定条件，可使用追踪装置来从地表面上的任何位置追踪目标的位置。正确的假定条件(诸如在北半球，脊部部分的纵向轴线的第一端指向北)可允许追踪装置精确地追踪运动目标的位置并相应地引导其有效载荷。以此方式，可理解到，追踪装置可能能够仅通过改变假定条件而从地表面上的任何位置追踪目标的位置。例如，北半球中的假定条件可为脊部部分的第一端指向北。对于在南半球中的操作，假定条件可改变为表现出脊部部分的第一端指向南。

校准步骤(410)可附加地或替代地包括安置第一致动组件和第二致动组件。安置致动组件可包括操作马达(诸如步进马达)至行程的一端，直至马达到达限定线性致动件的行程极限的限位开关(诸如机电限位开关)。追踪装置可将限位开关的该点记录为致动组件的运动的零点。接着可基于每个致动组件的运动的零点确定装置的定位。这可允许控制模块更精确地确定马达操作与脊部部分和/或有效载荷的定位之间的关系。在某些实施例中，一旦完成校准步骤，追踪装置可能无需重新校准就能够断电和上电。在某些实施例中，追踪装置可能在校准后每次打开时知道其位置，这是由于致动组件可具有回零驱动件。即，在某些实施例中，每个致动组件可具有足够的力来阻止线性致动件和/或驱动螺杆或丝杠运动，而无需激活马达驱动件。在某些实施例中，例如在马达是步进马达的情况下，马达可附加地或替代地有助于阻止线性致动件和/或驱动螺杆或丝杠在关闭期间运动。此外，在某些实施例中，齿轮箱可附加地或替代地有助于阻止线性致动件和/或驱动螺杆或丝杠在关闭期间运动。

在某些实施例中，诸如旋转编码器或线性完全编码器之类的装置可用于确定线性致动件相对于马达运行的位置。在某些实施例中，线性完全编码器或其他相似装置可向追踪装置提供线性致动件的位置，使得追踪装置可获知线性致动件相对于马达的位置。以此方式，线性完全编码器可至少部分地减少或消除安置致动组件的需要。例如，线性完全编码器可在追踪装置上电时、在装置开始追踪程序时、在追踪装置或使用者的请求下、和/或在任何其他合适的时间提供线性致动件的位置。在某些实施例中，每个致动组件可使用线性完全编码器来操作。一个或多个线性完全编码器或相似装置的使用可允许追踪装置修正例如可能发生在断电期间或各追踪程序之间的致动组件的任何有意的或无意的运动。

如图23中所示，追踪装置可接收gps信息(420)。在某些实施例中，可在追踪装置处从源接收gps信息。例如，gps信息可通过有线网络或无线网络被发送至追踪装置。在其他实施例中，装置可如上所述具有gps硬件和/或软件，且可在内部通过使用例如由gps卫星群传输并由机载gps天线和硬件所接收的数据而确定gps信息。gps信息可包括位置信息，诸如三角坐标、日期和时间，每个都涉及追踪装置的当前位置。通过使用gps信息，追踪装置可确定其在地表面上的精确的或大致的位置。

基于接收到的gps信息，追踪装置可确定诸如太阳之类的空间中运动目标的位置(430)。例如，追踪装置可确定目标相对于装置位置的方位角和高度角。在运动目标是太阳的情况下，方位角和高度角可基于例如由美国能源部提供的太阳位置算法由gps信息算得。在其他实施例中，可使用其他计算或方法来确定目标的方位角和高度角或其他位置信息。图24a图示了相对于诸如太阳之类的空间中目标的位置530的方位角510和高度角520的位置，以及追踪装置50的位置540。位置530、540两者都关于北、南、东、西方向和竖直z轴线示出。方位角510和高度角520结合提供太阳或其他目标的位置向量530。图24b图示了涉及第一致动组件250的第一运动路径的角度m1以及涉及第二致动组件260的第二运动路径的角度m2。图25图示了根据某些实施例用于计算第一运动路径的角度m1和第二运动路径的角度m2的各变量。在某些实施例中，运动路径的角度m1、m2可由下列公式计算：

a＝180-方位角

a＝|tan(a)|

e＝rtan(高度角)

m1＝tan^-1(e)

m2＝<如果a＞180|m|180-m>

在其他实施例中，可使用其他等式、计算或其他方法来确定运动路径的角度m1、m2。例如，在某些实施例中，m2(即，日轴线角)的计算可被调整，以适应于由m1(即，季轴线角)建立的参考角。在某些实施例中，这可通过将m2变换回到基于m1的偏置圆柱坐标系而实现。该变换会允许较高高度角的更高的精确度。由此，通过使用三角变换将m2变换回到基于m1的偏置圆柱坐标系并接着计算m2角，对m2的作用导致在纬度和季节范围内的更高精度。

继续参考图23，从运动路径的角m1、m2中，追踪装置可确定将脊部部分或有效载荷引导至何处，使得它们指向目标(440)。例如，在某些实施例中，追踪装置可确定对于每个致动组件250、260而言将脊部部分或有效载荷引向目标的线性距离。图26a图示了根据某些实施例用于计算第一线性运动b3的各变量。在某些实施例中，第一线性运动b3可由下列公式计算：

b2＝转矩臂长度

b1-枢转支承件长度

b4＝m1-(b6-b4)

b3＝第一线性运动

图26b示出了转矩臂长度b2和枢转支承件长度b1关于第一致动组件250的位置。在某些实施例中，可使用其他等式、计算或方法确定第一线性运动b3。

图27a图示了根据某些实施例用于计算第二线性运动c2的各变量。在某些实施例中，第二线性运动c2可由下列公式计算：

c1＝转矩臂长度

c3＝枢转支承件长度

c5＝m1+90

c2＝第二线性运动

图27b示出了转矩臂长度c1和枢转支承件长度c3关于第二致动组件260的位置。在某些实施例中，可使用其他等式、计算或方法确定第二线性运动c2。可理解到，在其他实施例中，追踪装置50可通过线性运动以外的方式确定有效载荷的方向。例如，追踪装置可基于第一运动路径m1和第二运动路径m2定出脊部部分和/或有效载荷离地面的角度。

可理解到，追踪装置可构造为引导其有效载荷相对于运动跨过天空的目标成一角度。例如，在某些实施例中，有效载荷可为定日镜或具有镜面或其他反射表面的相似装置。镜面或其他反射表面可被引导至相对于太阳位置成一角度，使得其可将阳光反射至可能为静止点的另一点。在这种实施例中，第一线性运动和第二线性运动可由不同于以上公式的公式计算。即，在确定太阳的方位角和高度角之后，追踪装置可基于太阳在天空中的位置以及太阳位置与阳光要被反射至的点的位置之间的角度而确定第一线性运动和第二线性运动。一般地，追踪装置可构造为引导其有效载荷相对于运动目标的位置成任何角度。以此方式，可理解到，追踪装置可接收指令，以沿可能或可能不取决于被追踪目标的位置的总体上任何向量引导有效载荷。可在本地接收指令，或可通过有线网络或无线网络远程接收指令。在某些实施例中，追踪装置的定位可完全远程控制。

借助第一线性运动b3和第二线性运动c2，追踪装置可指令马达定位致动组件，从而将有效载荷引导向运动目标或朝向不同的位置(450)。例如，在马达为步进马达的情况下，追踪装置可确定多个步骤来操作每个马达，从而将有效载荷绕第一转动轴线252和第二转动轴线262转动至期望的位置。

在某些实施例中，追踪装置可间歇地或连续地重复步骤420至450。例如，在某些实施例中，追踪装置可连续地运行以确定空间中目标的位置并连续地更新装置的定位。在其他实施例中，追踪装置可以一定间隔确定目标的位置并将装置重新定位。例如，在某些实施例中，追踪装置可每小时重新计算位置和定位。在其他实施例中，追踪装置可每15－45分钟重新计算位置和定位。在某些其他实施例中，追踪装置可每1－15分钟重新计算位置和定位。特别地，在某些实施例中，追踪装置可每2－5分钟重新计算位置和定位。以此方式，装置可利用目标在白天或黑夜的过程期间跨过天空的相对缓慢的运动。例如，太阳的位置可能不会在2－5分钟的间隔的过程中相对于装置运动得太远。在其他实施例中，系统可以不同的间隔更新位置和定位。以此方式，例如在装置将太阳能面板的有效载荷引导至太阳的情况下，装置可能能够间歇地重新计算而不造成显著的太阳能收集效率的损失。此外，间歇运行的能力可允许装置以相对较低的功耗运行。在某些实施例中，低功率定时器可操作成间歇地为装置通电，且在调整之后，装置可断电。确定太阳的位置并将装置重新定位的过程可为相对较快的过程，使得当装置间歇地通电时不会需要很多电。例如，在某些实施例中，在追踪太阳跨过天空的十二小时时段内，装置可在约98％的时间内断电。

在某些实施例中，为了误差修正的目的，追踪装置可自动地或手动地参考校准查找表。例如，校准查找表可包括涉及引导有效载荷的多个角度或运动路径和对应的修正角度或修正路径。即，该查找表可包括对于各种计算出的运动路径、角度或目标位置的、要由第一和/或第二致动组件执行的误差修正值。查找表的误差修正值可允许装置修正装置中固有的或以其他方式发现的各种误差源。例如，误差可通过机加工中微小的不一致、线性致动件响应于每个马达节距的运动、可能涉及例如大气的折射率或其他大气条件的小的计算错误和/或其他误差源引入。查找表可包括多个计算的位置或由追踪装置执行的其他计算以及对应的误差修正值。在某些实施例中，查找表可基于在一段时间内执行的实际的装置计算来确定，一段时间诸如是一天、一月或一年的过程中。在某些实施例中，对应的误差修正值可自动地或手动地确定。类似地，查找表可自动地或手动地填入。在某些实施例中，误差修正值可通过使用诸如移动电话应用程序之类的应用程序被确定和/或填入查找表中。在某些实施例中，误差修正值可确定对于有限数量的、或比如一天的时间段内的位置或定位计算，并可外插额外的误差修正值。在某些实施例中，这些计算和外插可使用诸如移动电话或计算机应用程序之类的应用程序远程执行。在某些实施例中，误差修正查找表或其一部分可直接发送至或提供至追踪装置。在某些实施例中，追踪装置可自动地或手动地定期转至参考查找表，定期是指诸如在每次位置和定位的重新计算之后。在某些实施例中，在对于特定的计算位置、方向或运动所需的误差修正值未在查找表中找到的情况下，可使用双三次插值或另一插值方法在查找表中所找到的两个相近的修正误差之间插值得出所需的误差修正值。

图29示出了用于将误差修正值填入查找表的方法1000。如所示的，追踪装置可如以上相对于方法400所论述的那样接收gps信息(1010)、确定运动目标的位置(1020)以及确定引导有效载荷所需的线性运动(1030)。附加地，在某些实施例中，可确定对于线性运动的误差修正值(1040)。误差修正值可诸如通过使用移动电话应用程序或其他应用自动地或手动地在本地或远程地确定。可将所确定的误差修正值填入查找表(1050)。在某些实施例中，可重复步骤1020至1050，直至在查找表中填入了多个数据点。在某些实施例中，可外插附加的误差修正值来扩展查找表(1060)。在不同的实施例中可使用各种外插方法。

图30示出了方法1100，在某些实施例中追踪装置可能执行该方法，以便考虑到查找表误差修正而定位有效载荷。如所示的，方法1300可如以上相对于方法400所论述的那样包括校准步骤(1110)、接收gps信息(1120)、确定运动目标的位置(1130)以及确定引导有效载荷所需的线性运动(1140)。附加地，方法1100可包括参考误差修正查找表(1150)。追踪装置可自动地或手动地转至参考查找表。附加地，在某些实施例中，当需要时，例如如果特定的位置或定位未落入误差修正查找表内，则追踪装置可通过插值得出误差修正值(1160)。一般地，可使用任何合适的插值方法，在某些实施例中，可采用双三次插值方法。考虑到误差修正，追踪装置可使用一个或多个致动组件来引导其有效载荷(1170)。在某些实施例中，可间歇地或连续地重复如上所述的步骤1120至1170，以重新计算被追踪目标的位置和追踪装置的定位。

可理解到，在某些实施例中，第一致动组件和第二致动组件可总体涉及季轴和日轴。即，第一致动组件、第一转动轴线和第一线性运动可涉及被追踪目标的季节性位置。例如，在被追踪的目标是太阳的情况下，太阳的位置可部分地取决于一年中的时间。在某些实施例中，第一致动组件的定位可与一年中特定的时间期间的太阳的位置相关联。类似地，可理解到，第二致动组件、第二转动轴线和第二线性运动可涉及被追踪目标的一天中的位置。例如，在被追踪的目标是太阳的情况下，太阳的位置可部分地取决于一天中的时间。在某些实施例中，第二致动组件的定位可与一天中特定的时间的太阳的位置相关联。还可理解到，尽管第一致动组件和第二致动组件可一般地与一年中的时间和一天中的时间关联，但两个致动组件和转动轴线都可用于在一天或一年中的任何时间引导有效载荷。例如，虽然第一致动组件可一般地对应于季节性位置，但第一致动组件还可基于一天中的时间将有效载荷绕第一转动轴线转动以追踪目标。即，两个致动组件都可例如用于追踪目标在一天的过程期间跨过天空的运动。

在各种实施例中，本发明的追踪装置可安装至或总体上位于地面、平台表面、塔表面或其他结构上，其他结构诸如是手机或其他通信塔或太阳能发电塔。例如，在追踪装置安装在手机或其他通信塔的情况下，追踪装置可追踪卫星的位置和/或可将其有效载荷引导向卫星。在其他实施例中，追踪装置可位于太阳能发电塔上，其中，装置可追踪太阳的位置和/或可引导其有效载荷(诸如镜面或其他反射表面)相对于太阳成一角度，使得阳光可反射至发电塔上的集电器或其他装置。在这种塔的某些实施例中，追踪装置可被自动地和/或远程地被控制或引导。

在某些实施例中，追踪装置可至少部分地通过有线网络或无线网络运行。无线连接可为例如互联网、wi-fi(无线保真)、蓝牙或其他无线连接。在某些实施例中，装置可具有数字无线电，诸如zigbee无线电，数字无线电可允许追踪装置与一个或多个附加追踪装置或其他通信装置在无线网络上通信。以此方式，一个或多个追踪装置可构造成在无线网络上共享信息，诸如gps信息、追踪和定位信息、耗电信息、效率信息和/或其他信息。在某些实施例中，可在断电期间保持网络和通信连接。

在某些实施例中，追踪装置可接收指令，以转向远离天空上被追踪的目标或者远离其指向的点。例如，在追踪装置追踪太阳以收集太阳光或辐射的情况下，如果追踪装置达到一定的输入极限或输出极限，或者确定在一段时间内无需收集太阳光或辐射，则追踪装置可配置成接收指令，以引导有效载荷远离太阳。可在本地或接收这种指令，或可通过有线连接或无线连接远程接收指令。例如，可从具有zigbee无线电的装置接收该指令。在某些实施例中，当例如传感器确定追踪装置应停止收集太阳光或辐射时，可自动地接收该指令。在其他实施例中，该指令可被手动地输入追踪装置中，或可基于某些使用者输入被接收。

在某些实施例中，一个追踪装置可作为节点运行，以控制一个或多个附加追踪装置。例如，一个追踪装置可集合从多个追踪装置接收的信息。在某些实施例中，单个追踪装置可引导和控制附加追踪装置的定位。

在某些实施例中，软件应用程序可允许计算装置与一个或多个追踪装置通信。计算装置可例如为台式计算机或笔记本计算机、平板电脑或移动电话。软件应用程序可用于与一个或多个追踪装置在有线网络或无线网络上通信。软件应用程序、比如移动装置应用程序可允许使用者在本地或远程地校准追踪装置。应用程序还可允许使用者在本地或远程地收集数据和/或提供使用者输入。

在以上描述中，已对追踪装置进行了描述。追踪装置可构造成随着诸如太阳之类的空间中的目标运动跨过天空而追踪该目标。追踪装置还可构造成将有效载荷引导向空间中的目标或引导至相对于空间中目标成一角度。追踪装置可连续地或间歇地确定运动目标的位置并相应调整有效载荷的位置。追踪装置可基于gps信息计算运动目标的位置，gps信息诸如是追踪装置的三角坐标、日期和时间。一般地，追踪装置可能能够从地表面上的任何位置追踪诸如太阳之类的目标。追踪装置可采用一个或多个致动组件，以将有效载荷定位向运动目标或相对于运动目标定位。在某些实施例中，一个或多个致动组件可通过线性运动运行。此外，追踪装置可以相对较低的功耗运行。追踪装置可在有线网络或无线网络上与一个或多个附加追踪装置或其他通信装置通信。

系统运行

在使用中，可通过提供多个元件并将它们布置成暴露至阳光且可供应水而建立系统。在某些实施例中，系统的支承结构可布置在相对平坦的表面上，使得支承结构的脊部沿地表面上的北/南轴线布置。在装置位于赤道以北的情况下，流体控制系统的上端(即，具有控制阀和卸压装置的端部)可布置在系统的北端上。相对地，在装置位于赤道以南的情况下，流体控制系统的上端可布置在系统的南端上。控制电子件可被开启，从而允许控制中的gps系统识别装置在地表面上的位置并且识别日期和时间。借助该信息，控制电子件可能能够识别太阳相对于装置的位置。接着，系统可自动地致动季节性致动组件以及每日的致动组件，以将太阳能收集器倾转至面对太阳的位置。

此外，可布置流体控制系统的各部分。例如，收集储器可布置在某位置中以收集水，且可定位在相对于系统的剩余部分的抬升位置处。在某些实施例中，收集储器可置于山丘上或台架、塔或用于抬升收集储器其他装置上。馈送管路可被固定至收集储槽和预加热热交换器。此外，流出管路可连接至预加热热交换器并连接至已处理流体收集储槽。例如，已处理流体收集储槽可布置在相对于系统的非抬升位置处，使得收集储槽可基于重力流而从系统接收水。在某些实施例中，返回管路、预加热热交换器、流出管路和已处理流体收集槽罐可被消毒，从而避免已处理流体流过受污染的管路或装置、或是被放入受污染的容器的情况。

来自高位收集储器的水可被允许流入系统中。排气阀可允许系统中的空气或气体随着水或流体流入系统中而释放。在某些实施例中，为了避免对系统的过度加热和损坏，可在使系统面向太阳之前将水提供至系统。例如，如果系统在允许水或流体进入之前就热起来，水可能在其进入时沸腾，从而产生可能损坏该系统的高压。

随着系统准备好、气体被排出、并使系统面向太阳，系统可开始加热流体加热部分的细长流动元件中的水或流体。如图31中所示，细长流动元件中水或流体的温度可总体上基本均匀地增加，直至控制阀组件中的流体达到引起阀的一个或多个部分打开的热温度。当阀打开时，细长流动元件中的流体或水可开始流动。由此，由于凉的或稍被预加热的水可进入细长流动元件的入口端，且随着水流过细长流动元件并连续地暴露至附加的热量，水可继续变得更暖，故而可开始产生细长流动元件上的温度梯度。如图31中所示，当阀定期地打开和关闭时并开始允许水或流体以脉冲状通过细长流动元件时，系统可达到准平衡状态。控制阀组件可被特别地设计、构建并校准，以确保细长流动元件中的水或流体暴露至足够的温度足够的时间长度，使得所有相关的病原体都被灭活。当控制阀打开和关闭时，已巴氏杀菌的水可流过控制阀组件并进入返回管路中。接着，水或流体可流过返回管路并进入预加热热交换器。随着已巴氏杀菌的水流过预加热热交换器，来自该已巴氏杀菌的水的热量可从馈送管路传输至流入的水，从而允许该水的温度在进入细长流动元件之前增加。接着，已巴氏杀菌的水可穿入流出管路并进入已处理水的收集储器，已巴氏杀菌的水可在该收集储器中被使用。

如所提及的，控制阀组件可被特别地设计、构建和校准，以确保流过控制阀组件的水或流体被完全地巴氏杀菌。即，热启动阀的使用固有地导致了脉冲型流动，其中，当阀打开时，水流过，从而允许更凉的水到达阀并引起阀关闭。当阀关闭时，阀附近的死水则由于保持暴露至热源而温度增加。由此，接着阀再次打开。在水流过阀的过程以及阀响应于更冷的温度所花费的时间期间，存在的风险在于，除非阀被合适地设计，否则未巴氏杀菌的水可能通过阀漏出。由此，阀可被设计和校准，以确保阀打开和关闭时的温度使得没有未巴氏杀菌的水漏出。同时，可期望流体的基本连续的流动或准连续脉冲流，从而高效地利用热源并高效地产生已巴氏杀菌的水。

病原体灭活

为了论述如何分析对于脉冲流流体的病原体灭活，首先论述病原体灭活可能是有帮助的。可提供两个相关的病原体灭活方法。在某些实施例中，可使用十进制降低时间，该时间可能是病原体的1个数量级的降低所需的时间。这可数学地表述为：

在该等式中，n0可为初始病原体个数，而nt可为稍后时间t时的个数。d(即，十进制降低时间)的值可取决于暴露温度和病原体类型。d的值可随着温度增加而相对较快地减小。在其他温度处的d值可由下式得出：

其中，项dr是在某些参考温度tr处已知的十进制降低时间。另一方面，d是在不同温度t处的期望的降低时间。符号z的单位为℃。等式1和2中呈现的信息可具体用于等温暴露。然而，通常更方便的是通过一级速率模型计算病原体破坏的瞬时速率，该模型可被表述为

对于等温暴露，等式3可对时间积分，从而得到

等式(1)和(4)的比较可得出k与d之间的关系，如下：

对于诸如本申请中的流体系统之类的时变的情况，可数值地进行等式3的积分，从而得到

该式可通过使用前向分步积分方案求解。借助对于各种病原体的(参考温度下)d和z的值，可确定解。替代地，可使用在两个分离的温度处的d的值。

该微生物模型可应用于所描述的流体加热系统。即，通过了解所描述的系统参数，可计算细长流动元件中的流动流体的温度，且可确定对病原体灭活的相关效果的分析为了分析的目的，可确定系统内多个位置处的多个温度。例如，t入可为流入热交换器的流体的流入温度(即，馈送管路中的流体温度)。可沿细长流动元件的长度计算额外的温度t1－t6。即，如图32中所示，t1可为流体进入细长流动元件时的温度(即，在穿过预加热热交换器之后的温度)。温度t2、t3、t4、t5和t6可为沿细长流动元件的长度在等距离处计算得出的温度，其中，t6是控制阀组件的出口温度和/或启动温度。这些温度位置中的每个之间的流体容量可构成控制容量，其中，在每个控制容量处上升的温度可由如下所述的能量平衡确定。除了上述温度，可计算返回管道进入预加热热交换器处的附加温度t7。在某些实施例中，可假设返回管道具有充分的隔热，从而t6等于t7。t出可为当流体离开预加热热交换器并朝向已处理水的收集储器时的温度。

通过关注太阳能收集器或其他热源，温度随时间的演变可基于如下的非稳定能量平衡：

其中，符号δ可反映在小区域(即，沿细长流动元件的多个控制容量中的一个)处进行的能量平衡。符号可为质量流率，且cp可为分别需要的流体或管壁的比热。符号tn和tn+1代表特定控制容量的入口处和出口处的温度。右手侧的第一项可为用于提高流动流体的温度的热量。右边的第二项可为用于提高管和管内流体的温度的能量。可假设任何控制容量中的流体和管处于相同的温度下；轴向传导可忽略。

热量的净注入量δq可包括通过热辐射获得的能量以及通过对流和红外热损耗两者损失的能量。例如，δq可由下式得出：

δq＝(δq)太阳-(δq)对流-(δq)红外辐射等式8

其中，

(δq)太阳＝i太阳·δa收集器·f等式9

是太阳能热量注入量。符号i太阳可为地面处的日射通量，δa收集器为用于所考虑的控制容量的抛物形太阳能收集面积。项f代表了由镜表面处不完整的反射或在沿焦轴留置的管处的吸收以及管道沿焦线的任何不良对齐所造成的损失。对于高质量的抛物形系统，期望的是该数字非常接近1。

对流损失可由下式计算：

其中，符号h是所考虑的控制容量上的平均对流系数。如果浮力流具有影响，则该值取决于局部风以及管的温度两者。在许多资源中，相关性可用于对流计算。计算表明，只要分配有合理的值，最终温度几乎与对流系数无关。

相似地，由红外辐射导致的热损耗可由下式计算：

其中，ε和σ分别为发射率和stefan-botzmann(史蒂芬－波兹曼)常数等式11中的控制容量温度可以绝对单位表述。在等式11中，未考虑到从管的上方进入的红外辐射。然而，期望的是，该分量比其他分量小得多。

对于高性能太阳能集中器，可使用围绕的管道或壳体来提供隔热。这种管道的存在可通过包括可应用于热损失的一系列热阻而被纳入本分析中。另一方面，对于针对恶劣环境和发展中国家设计的低成本太阳能巴氏杀菌系统，可能难以有财力承受该高成本隔热管。

当求得等式8－11在时步i的各项时，可通过对等式7数值积分如下而获得在随后的时间i+1处的温度：

在某图中，温度t7＝t6。最后的未知项是温度t1。可使用效率－传热单元数热交换器分析法来确定该值，该方法给出

t1ⁱ⁺¹＝t入+e(t7-t入)ⁱ等式13

其中，e是热交换器效率。

如果使用热动式调节阀在温度低于阈值时控制流量，则当阀关闭时，(即，水不流动)。当阀处(典型地在细长流动元件的出口处)的温度低于阀运行温度时，阀保持关闭。如果阀已打开，则可通过考虑流体机械能等式而确定质量流率。

此处，δp次要为摩擦以外的对压力损失的影响。等式14允许计算管内的流体速度，v由下式得出：

此处，k入口和k阀是管入口处和阀处的次级损耗系数。如果系统内存在其他次级损耗，则它们的损耗系数可被加至分母中。符号f是摩擦因数，摩擦因数可在之前的时步基于流速和雷诺数确定。现已知流体速度并由此已知质量流率，可连接起完整的计算算法。

在时步t＝0时，所有温度可被初始化至开始值，开始值等于储存容器内的水温。在之后的时步中，

步骤1：t入－储存槽罐中的水温；

步骤2：从等式13解出t1，以考虑热交换器处的预加热；

步骤3：可从等式12得出t2、t3、……t6；

步骤4：t7＝t6；

步骤5：将t6与阀运行温度比较，更新质量流率，等式15，重复步骤1。

可在图31中见到对于特定的输入参数组的温度计算的结果。在该图中示出了代表沿细长流动元件温度的五个温度值。在图33中示出了该计算的设定值。水的动黏度可在每个时步通过以下插值函数计算：

v(t)＝1.10x10^-10·t²-2.17x10^-8·t+1.37x10^-6(m²/s)等式16

其中，温度以摄氏度为单位，以考虑到温度对黏度的影响。

该图表明，当细长流动元件中流体的温度基本均匀地上升时，可能存在初始的非稳定阶段。即，温度保持在阀运行温度以下，由此，所有温度随着管的温度增加而上升。如所示的，在大约110秒处，达到了阀启动温度，阀开始运行，从而允许水流过系统。由此，由于来自储器的流入水相对较凉，细长流动元件中的上游位置处的温度被降低，且可达到温度的准稳态。要理解到，如所示的，在每个位置处的温度随着阀打开和关闭规律地振荡。此外，每个位置处的准稳态温度可降至特定的温度，且既然水在流动，温度t2就可得益于热交换器的效果而可在从约110秒至约150秒期间稍微上升。

如图34中所示，系统的全比例模型示出了温度的计算值相比于实测值之间相当良好的相关性。

上述模型可允许评价运行参数的改变的影响。例如，较高性能的热交换器(e＝0.7)可增加来自已处理流的回收热量，从而提高进入收集器的流体的入口温度。该结果可在图35中见到。如所示的，因为t2处的温度由于增加的热交换器效率而较高，而温度t6保持由阀运行温度控制，故而各温度被更紧密地界定。

可参考图36来评价阀系数的影响。在图36中，阀损耗系数已从10变为2。由此，温度等级大都未变，但每个位置处温度的变化增加了。

在图37中示出了另一涉及太阳能损耗因数的影响的示例。太阳能损耗因数可由许多项目影响，这些项目包括镜中涉及曲率和表面反射率的缺陷，且还由细长流动元件的吸收率影响。如所示的，太阳能损耗因数已从0.5增加至0.75，而其他参数保持与图37所示的那些相同。图31与图37的比较表明，尽管准稳定温度几乎相同，但瞬态加热过程可由于更高的损耗因数而缩短。

鉴于对病原体灭活的论述和对太阳能收集器的性能计算的论述，进一步的分析可示出当水流过系统时病原体灭活的结果。例如，可考虑大肠杆菌o3:h6。已记录d(即，十进制降低时间)在55摄氏度的温度下且z值为5.6摄氏度时为401秒。对于这些值，且通过等式2和5，可得出k为

k＝8.66x10^-14·e^0.411t(1/秒)等式17

其中，温度以摄氏度表述。用图33中所列的值进行的计算可导致准稳定温度的变化，该变化开始发生在加热的约100秒之后。通过将等式6应用于细长流动元件中的水而无需依赖于在进入细长流动元件之前或在其离开细长流动元件之后的任何加热，可采用保守的方法来限制活性病原体的风险。即，可忽略t6与t出之间的任何病原体灭活。

在图38中示出了该计算的结果。如所示的，病原体灭活被显示为初始病原体的百分比。时间被显示为规格化量(由准稳定振荡的周期规格化)。即，时间0是当系统达到稳态运行时。(记住，在该时间之前，整个细长流动元件的温度达到阀运行温度，所以在该周期期间存在对病原体更严酷的条件)。为了明确在图38中所见的，当控制容量的水进入细长流动元件并以图31中所示的温度流过细长流动元件时，在两秒的周期内发生大肠杆菌的灭活。

为产生图38的结果所完成的计算也可复制于其他病原体，只要知道其灭活动态项即可。此外，本文中所描述的方法可用于计算对于宽范围的参数设定值的结果。

要理解到，尽管已相对于抛物形太阳能收集器示出了以上模型，但可提供其他热源。即，例如在细长流动元件被暴露至明火的情况下，可基于所供应的热量以及其对细长流动元件中温度的效果执行相似的计算，以建立病原体灭活。

示例

在一个或多个实施例中，流体加热系统可包括构造成将阳光聚焦在焦轴上的太阳能收集系统、布置且构造成沿太阳能收集系统在所述焦轴处运输流体的细长流动元件、以及流动控制组件，流动控制组件包括恒温阀，恒温阀构造成控制细长流动元件中的流体流动，使得在流体离开流体加热系统之前，存在于流体中的病原体基本上被灭活。该系统还可包括预加热热交换器，预加热热交换器构造成利用离开流体加热系统的流体来加热进入流体加热系统的流体。预加热热交换器可包括第一曲折通路和第二曲折通路，第一曲折通路和第二曲折通路基本上彼此对齐，使得热量可在这些通路之间交换。该系统还可包括水的收集储槽，该收集储槽构造成收集待巴氏杀菌的水。太阳能收集系统可包括反射元件，反射元件包括层压至柔性基底的太阳能薄膜。太阳能收集系统还可包括限定抛物形的框架，且反射元件可由该框架保持形状。

在一个或多个实施例中，该系统可包括围绕细长流动元件的非暴露侧布置的壳体。该壳体可包括隔热材料。在一个或多个实施例中，檐部可构造成阻止细长流动元件旁空气的对流流动。该系统还可包括返回管路，返回管路定位在壳体内。返回管路可与细长流动元件隔热。细长流动元件可在第一端处固定至控制阀组件，在第二端处固定至预加热热交换器，且细长流动元件可在每端处固定有膨胀接头。

该系统还可包括已处理流体的收集槽罐。该系统还可包括构造成将太阳能收集系统引导向太阳的追踪系统。在一个或多个实施例中，收集槽罐可包括与追踪系统连通的流体高度传感器，追踪系统可构造成在流体高度传感器指示已处理流体的收集槽罐已满时，引导太阳能收集系统远离太阳。

追踪系统可包括构造成将太阳能收集系统引导向太阳的双轴追踪系统。双轴追踪系统可构造成将太阳能收集系统绕两根轴线枢转。该系统还可包括支承结构，支承结构包括直立支承构件、从直立支承构件横向延伸的臂部分、以及从臂部分偏置并基本平行于臂部分延伸的脊部部分。臂部分可绕季轴枢转，季轴垂直于直立支承构件并垂直于臂部分延伸。脊部部分可绕日轴枢转，日轴沿脊部部分纵向延伸。该系统还可包括两个致动组件，用于将太阳能收集系统绕季轴和日轴枢转。

在一个或多个实施例中，可提供一种流体加热系统的操作方法，其中，流体加热系统包括抛物形太阳能收集器和支承结构。该方法可包括沿地表面上的北/南轴线布置流体加热系统并将抛物形太阳能收集器引导向太阳。引导抛物形太阳能收集器可包括启动控制模块，控制模块包括gps通信装置，其中，控制模块从卫星接收gps数据并自动地将太阳能收集器引导向太阳，gps数据包括限定流体加热系统在行星表面上的位置的坐标数据、日期数据和时间数据。将太阳能收集器自动地引导向太阳可包括将太阳能收集器绕日轴和季轴枢转。季轴可为相对于行星表面的基本水平轴线。日轴可为基本平行于太阳能收集器的纵向长度布置的轴线。

在一个或多个实施例中，用于被动的控制流体流动的控制阀组件可包括壳体、入口、出口和多个恒温阀，恒温阀被偏置至关闭位置且布置在入口与出口之间的壳体内。各恒温控制阀可各自与入口与出口之间的分离的相应流动路径相关联，且具有不同的运行温度。各阀可构造成在它们相应的运行温度时打开并保持打开，除非流体降至它们相应的运行温度以下，使得当多个恒温控制阀打开时，流过控制阀的流体的量等于流过每个阀的流体的量的加和。多个恒温控制阀可包括三个阀。恒温控制阀的运行温度可选择为限制病原体穿过控制阀组件。恒温控制阀的流速可选择为限制病原体穿过控制阀组件。恒温控制阀的运行温度和流速可选择为限制病原体穿过控制阀组件。

在一个或多个实施例中，多个恒温控制阀中的第一阀可具有一系列流速以及与阀关闭所花费的时间量相关联的阀关闭时间，与第一阀相关联的第一流动路径的一部分从腔室延伸至第一阀且长度被选择为使得以范围内的流速从腔室通过第一流动路径的一部分流至阀的流体不会在少于关闭时间的时间内到达阀。

在一个或多个实施例中，确定病原体灭活的方法可包括在流体加热系统上进行能量平衡。进行能量平衡可包括计算在随着流体流过流体加热系统的多个位置处的流体温度。确定病原体灭活的方法还可包括接收关于流体中存在的病原体的灭活动态数据，以及基于至温度的暴露而确定病原体灭活量。进行能量平衡可包括接收涉及流体加热系统的多个输入参数。多个输入参数可涉及太阳能收集系统和相关联的流体控制系统。太阳能收集系统可包括抛物形镜，流体控制系统包括沿抛物形镜的焦轴布置的细长流动元件。多个位置可包括沿细长流动元件的长度的多个位置。在一个或多个实施例中，该方法可包括调整输入参数并计算多个位置处的修正的温度。该方法还可包括基于至修正的温度的暴露确定修正的病原体灭活量。该方法还可包括接收关于流体中存在的另一病原体的灭活动态数据。该方法还可包括基于至温度的暴露确定另一病原体的病原体灭活量。

在一个或多个实施例中，排气阀可包括在腔室上方固定至壳体的盖。该盖可包括气体释放孔。该阀还可包括布置在腔室中且构造成在腔室内的打开位置与关闭位置之间铰接的浮动件。当布置在关闭位置中时，浮动件可基于其浮力提供关闭力。连结件可能可操作地连接至盖和浮动件。该连结件可具有密封止挡件，密封止挡件构造成当浮动件位于关闭位置中时密封气体释放孔。连结件还可构造成放大浮动件的关闭力，使得由连结件提供在密封止挡件上的密封力是浮力的倍数。浮力的倍数可在从约10至约30的范围内，或在从约15至约25的范围内，或在从约16至约20的范围内。连结件可包括底部连结条、支柱以及顶部连结条。浮动件可在第一端处接合底部连结条，底部连结条可能在第二端处可绕相对盖具有固定位置的枢转点枢转，支柱可在第一端与第二端之间接合底部连结件。支柱可在更接近第二端而非第一端的中点处接合底部连结条。支柱可在第一端处接合顶部连结条，顶部连结条可能在第二端处可绕相对盖具有固定位置的枢转点枢转，密封止挡件可在第一端与第二端之间接合顶部连结条。密封止挡件可在更接近第二端而非第一端的中点处布置在顶部连结条上。

在一个或多个实施例中，用于追踪运动目标的位置的追踪装置可包括用于承载有效载荷的脊部部分、用于引起有效载荷绕第一转动轴线转动的第一线性致动组件、用于引起有效载荷绕第二转动轴线转动的第二线性致动组件、以及构造成确定天空中运动目标的位置的控制模块。控制模块还可构造成操作第一线性致动组件和第二线性致动组件，以相对于运动目标引导有效载荷。在一个或多个实施例中，第一线性致动组件和第二线性致动组件可各自包括线性致动件和马达。在一个或多个实施例中，第一线性致动组件和第二线性致动组件可包括线性完全编码器。在一个实施例中，第二转动轴线可与脊部部分的纵向轴线对齐，且第一转动轴线可正交于第二转动轴线。在一个或多个实施例中，追踪装置还可包括支承脊部部分的直立部分、脊部部分与直立部分之间的臂部分、以及将臂部分联接至直立部分的单轴支承件。第一致动组件可联接至直立部分且可枢转地联接至臂部分。第二致动组件可联接至臂部分且通过转矩臂可枢转地联接至脊部部分。脊部部分可保持相对于限定为与直立部分对齐的竖直轴线的第三转动轴线静止。装置还可构造用于无线通信。

在一个或多个其他实施例中，用于在一段时间内追踪太阳的位置的太阳能追踪装置可包括：承载至少一个太阳能面板、太阳能集中器、以及定日镜的脊部部分；用于引起一个或多个太阳能面板绕第一转动轴线转动的第一线性致动组件；用于引起一个或多个太阳能面板绕第二转动轴线转动的第二线性致动组件；以及控制模块，控制模块构造成接收全球定位系统数据、基于全球定位系统数据确定太阳的位置、引导第一致动组件和第二致动组件以定位一个或多个太阳能面板，使得一个或多个太阳能面板相对于太阳被引导，全球定位系统数据包括追踪装置的位置、时间和日期。第一线性致动组件和第二线性致动组件可包括线性致动件和马达。第一线性致动组件和第二线性致动组件各自还可包括线性完全编码器。第二转动轴线可与脊部部分的纵向轴线对齐，第一转动轴线可正交于第二转动轴线。追踪装置还可包括支承脊部部分的直立部分、脊部部分与直立部分之间的臂部分、以及将臂部分联接至直立部分的单轴支承件。第一致动组件可联接至直立部分且可枢转地联接至臂部分。第二致动组件可联接至臂部分且通过转矩臂可枢转地联接至脊部部分。脊部部分可包括第一端和第二端，且第一端可指向北，而第二端可指向南。装置可构造用于无线通信。第一致动组件和第二致动组件可包括参考误差修正查找表。

在一个或多个实施例中，用于相对于运动目标引导有效载荷的方法可包括接收与时间、日期和追踪装置的位置相关的全球定位系统数据、确定运动目标相对于追踪装置的方位角和高度角、计算对应于有效载荷的第一转动轴线的第一角运动路径以及对应于有效载荷第二转动轴线的第二角运动路径、从第一角运动路径和第二角运动路径计算第一线性运动路径和第二线性运动路径、以及引导装置根据第一线性运动路径和第二线性运动路径转动有效载荷。该方法还可包括在一天的过程中以定时的间隔重复该方法。该方法还可包括计算第一线性运动路径和第二线性运动路径的误差修正值。误差修正值可通过参考误差修正查找表和使用双三次插值来插值得出误差修正值而确定。

在一个或多个实施例中，塔结构可包括追踪装置，用于追踪运动目标的位置。追踪装置可包括用于承载有效载荷的脊部部分、引起有效载荷绕第一转动轴线转动的第一线性致动组件、引起有效载荷绕第二转动轴线转动的第二线性致动组件、以及构造成确定天空中运动目标的位置的控制模块，控制模块还构造成操作第一线性致动组件和第二线性致动组件，以相对于运动目标引导有效载荷。塔结构可包括通信塔。塔结构可包括太阳能发电塔。有效载荷可包括定日镜。

为了本发明的目的，本文中描述的任何系统可包括可操作成计算、运算、确定、分类、处理、传输、接收、收取、产生、切换、存储、显示、通信、表示、检测、记录、复制、处置或利用用于商业、科学、控制或其他目的的任何形式的信息、情报或数据的任何工具或工具的集合。例如，系统或其任何部分可为个人计算机(例如，台式机或笔记本)、平板电脑、移动装置(例如，个人数字助理(pda)或智能电话)、服务器(例如，刀片式服务器或机架式服务器)、网络储存装置、或任何其他合适的装置或装置的组合，且其尺寸、形状、性能、功能和价格可变化。系统可包括随机存取存储器(ram)、一个或多个处理源(诸如中央处理单元(cpu)或硬件或软件控制逻辑)、rom(只读存储器)和/或其他类型的非易失性存储器。系统的附加部件可包括一个或多个磁盘驱动器或一个或多个大容量存储设备、用于与外部装置通信的一个或多个网络端口以及各种输入和输出(i/o)装置，诸如键盘、鼠标、触摸屏和/或视频显示器。大容量存储装置可包括但不限于：硬盘驱动器、软盘驱动器、cd-rom驱动器、智能驱动器、闪存驱动器或其他类型的非易失性数据存储器、多个存储装置或各存储装置的任意组合。系统可包括被称作用户界面的内容，其可总体上包括显示器、鼠标或其他光标控制装置、键盘、按钮、触摸板、触摸屏、话筒、照相机、录像机、扬声器、led(发光二极管)、灯光、操纵杆、开关、蜂鸣器、铃和/或其他用户输入/输出装置，用于与一个或多个用户通信或用于将信息输入系统中。输出装置可包括用于向用户呈现信息的任何类型的装置，包括但不限于：计算机显示器、扁屏显示器或其他视觉显示器、打印机和/或扬声器或用于提供呈音频形式的信息的任何其他装置(诸如电话)、多个输出装置或各输出装置的任何组合。系统还可包括可操作成在各硬件部件之间传输消息的一个或多个总线。

一个或多个程序或应用程序(诸如网页浏览器)和/或其他应用程序可储存在系统数据存储装置的一个或多个中。程序或应用程序可在处理器的执行期间部分地或全部地被载入主存储器或处理器中。一个或多个处理器可执行应用程序或程序，以运行本发明的系统或方法，或其作为存储在存储器中或从因特网或其他网络接收的可执行程序或程序代码的一部分。可使用任何商用或免费网页浏览器软件，或使用能够从网络收取内容并显示页面或屏幕的其他应用程序。在某些实施例中，可使用定制的应用程序来访问、显示和更新信息。

如本文中所论述的，本发明的硬件和软件部件可为单个计算机或服务器的一体的各部分或可为计算机网络的相连接的各部分。硬件和软件部件可位于单个位置中，或者在其他实施例中，硬件和软件部件的各部分可被分在多个位置中，并直接地或通过全球计算机信息网络(诸如英特网)连接。

如本领域技术人员将理解的，本发明的各种实施例中可作为方法(例如包括计算机实施的过程、商业过程和/或任何其他过程)、装置(例如包括系统、机器、装置、计算机程序产品等等)或前述的组合来实施。由此，本发明的实施例可呈完全硬件的实施例、完全软件的实施例(包括固件、中间软件、微代码、硬件描述语言等)、或结合了硬件和软件方面的实施例。此外，本发明的实施例可采取具有在介质中实施的且限定了本文中所描述的过程或方法的计算机可执行程序代码的计算机程序产品或计算机可读介质或计算机可读存储介质的形式。处理器或多个处理器可执行由计算机可执行程序代码限定的必需的任务。用于执行本发明的实施例的操作的计算机可执行程序代码可以诸如java、perl、php、visualbasic、smalltalk、c++等等之类的面向对象的、脚本化或非脚本化的编程语言编写。然而，用于执行本发明的实施例的操作的计算机程序代码还可以诸如c编程语言或相似的编程语言之类的常规的过程化编程语言编写。代码段可代表过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、对象、软件包、类、或指令的任何组合、数据结构或程序声明。代码段可通过传递和/或接收信息、数据、变量、参数或存储器内容而联接至另一代码段或硬件电路。可通过任何合适的手段传递、转递或传输信息、变量、参数、数据等，合适的手段包括内存共享、消息传递、令牌传递、网络传输等。

在本文件的上下文中，计算机可读介质可为可包含、存储、通信或传输用于本文中所公开的系统或与本文中多公开的系统相关的程序的任何介质。可使用任何合适的介质传输计算机可执行程序，合适的介质包括但不限于英特网、光纤电缆、射频(rf)信号或其他无线信号或其他介质。计算机可读介质可为例如但不限于电子的、磁的、光的、电磁的、红外的或半导体的系统、设备或装置。合适的计算机可读介质的更具体的示例包括但不限于：具有一根或多根线缆的电连接件或实体存储介质，诸如可携带的计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除的可编程只读存储器(eprom或闪存)，光碟只读存储器(cd-rom)或其他光的或磁的存储装置。计算机可读介质包括计算机可读存储介质但不应与计算机可读存储介质混淆，计算机可读存储介质旨在覆盖所有物理的、非暂时的计算机可读介质或其相似的实施例。

本发明的各种实施例可在本文中参考方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程示意图和/或框图来描述。所理解的是，流程示意图和/或框图的每个框，和/或流程示意图和/或框图中各框的组合可通过计算机可读程序代码部段实现。这些计算机可执行程序代码部段可提供至通用目的计算机、专用目的计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，以产生特定的机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的代码部段创建用于实现流程图和/或框图的框或多个框中指定的功能/动作的机制。替代地，由计算机程序所实现的步骤或动作可与由操作者或人所实现的步骤或动作结合，以执行本发明的实施例。

替代地，虽然流程图可能将方法示出为有顺序的过程，但本文中所示的流程图中的许多操作可平行地或并发地执行。此外，对于某些实施例，流程图中所示的方法步骤的顺序可重新布置。类似地，流程图中所示的方法可具有本文中未包括的附加步骤或具有比所示的那些更少的步骤。方法步骤可响应于方法、函数、过程、子例程、子程序等。

如本文中所使用的，术语“基本上”或“总体上”表示动作、特征、特性、状态、结构、项目或结果的完全或几乎完全的程度或度。例如，“基本上”或“总体上”包含的物件表示物件被完全地包含或几乎完全地包含。离绝对的完全度的精确的可允许的偏离程度在某些情形下可取决于具体的上下文。然而，一般而言，距完全度的接近程度将使得具有像获得绝对全部的完全度那样的大致相同的总体结果。“基本上”或“大致上”可相同地应用于否定含义中，以表示完全或几乎完全没有动作、特征、特性、状态、结构、项目或结果。例如，“基本没有”或“大致没有”某原料或元件的元件、组合、实施例或组合物仍可实际包含该项目，只要大致上没有可测量的效果即可。

在以上描述中，已为了说明和描述的目的而提供了本发明的各种实施例。它们这不意为穷尽的或用以将本发明限制至所公开的精确形式。考虑到以上教导，可能作出明显的修改或变化。各种实施例被选择和描述，以提供对本发明的原理和它们的实践应用的最佳说明，并使得本领域技术人员能够借助各种修改来利用各种实施例，以适合于所设想的特定用途。所有这些修改和变化都在如由所附权利要求在根据它们合理、合法且公正地享有的幅度被解释时所确定的本发明的范围内。