NL8007053A - Zonnewarmteinvanginrichting met een aantal vast opgestelde zonnewarmtecollectoren. - Google Patents

Description

* , . « VO 1335

Titel: Zonnewarmteïnvanginrichting met een aantal vast opgestelde zonnewarmtecollectoren.

De uitvinding heeft betrekking op een zonnewarmteïnvanginrichting, voorzien van collectoren, elk met een langwerpig-bakvormig reflectie-' scherm van gebogen dwarsdoorsnede en met ten minste éên, op een vloeistof circulatiesysteem aan te sluiten vloeistofopwarmbuis, welke zich met 5 zijn buishartlijn in het langsmediaanvlak van het scherm, gelegen midden tussen de evenwijdige, de collectoropening tussen elkaar in bepalende schermlangsranden, op afstand achter en evenwijdig aan die opening uitstrekt, geschikt voor opstelling met de buishartlijn in IToord-Zuid gerichte vertikale vlakken.

10 Er zijn invanginrichtingen met zonnewarmtecollectoren van deze soort bekend, waarbij die collectoren zwenkend beweegbaar opgesteld worden met de bedoeling, het langsmediaanvlak gedurende het verloop van de zonnedag, dat wil zeggen tussen zonsopkomst en zonsondergang, zoveel mogelijk op de zon gericht te houden. Naargelang van het jaargetijde 15 zal men voorts bij voorkeur de helling van de hartlijn van dergelijke collectoren ten opzichte van het horizontale vlak telkens optimaal ingesteld houden.

De beweegbare opstelling maakt toepassing van dergelijke collectoren, wegens de vereiste zwenkmechanismen met bijbehorende aandrijvin-20 gen vrij kostbaar en onderhoudsintensief. Bovendien vergt de aandrijving energie.

Overeenkomstig de uitvinding wordt daarentegen een vaste opstelling van dergelijke zonnewarmtecollectoren beoogd bij niettemin hoog warmterendement, en waarbij het vooral de bedoeling is, zo hoog moge-25 lijke temperaturen voor de op te warmen vloeistof in de vloeistofopwarmbuis of -buizen te bereiken.

Overeenkomstig de uitvinding wordt daartoe naar een collector-opstelling en -uitvoering gestreefd, waarbij elke collector als deel-collector deel uitmaakt van een stel van tenminste twee van dergelijke, 30 vast opgestelde deelcollectoren, die elk slechts voor een beperkt aantal uren, dat wil zeggen een bepaalde deelperiode van de zonnedag - gerekend van zonsop- tot zonsondergang - doch voor die periode zodanig werkzaam zijn, dat daarbij optimaal hoge vloeistofopwarmtemperaturen worden '8007053 f ·* -2- bereikt, met name temperaturen, welke zover mogelijk boven 100°C liggen, waardoor de invanginrichting speciaal voor industriële toepassing bijzonder geschikt wordt.

Om dit doel te bereiken wordt nu bij een zonnewarmteïnvanginrich-5 ting van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding voorgesteld, dat de collectoren zijn ingericht voor vaste opstelling als deelcollectoren telkens van een stel van ten minste twee van dergelijke, met hun ene schermlangsrand aan elkaar grenzend op te stellen collectoren, die identiek uitgevoerd zijn en elk bestemd zijn voor invang van 10 zonnewarmte gedurende een bijbehorende deelperiode van ten minste twee aaneensluitende deelperioden van de zonnedag, waarbij elke deelcollector een primaire en een daaraan evenwijdige, aparte, onder in de collector in serie met die primaire verbonden, secundaire vloeistofopwarmbuis bevat, van welke beide buizen de in bakdiepterichting belendende dwars-15 profielen zich, in die richting, vanuit het diepste gedeelte van de door het scherm gevormde bak, tezamen over een hoogte uitstrekken, welke ten hoogste ongeveer één vierde bedraagt van de, tussen de scherm-langsranden gemeten invangbreedte, en in dwarsdoorsnede het reflectie-scherm van elke deelcollector een zodanig gebogen vorm heeft, dat dit 20 scherm, in met zijn langsmediaanvlak, halverwege de betrokken deelperiode op de zon gerichte stand opgesteld gedurende de binnen die deelperiode vallende, centrale tijdsduur·, overeenkomende met een hoekbereik van de zonnestand van -X° tot +X° ten opzichte van dat langsmediaanvlak de op het scherm invallende zonnestralen in hoofdzaak reflecteert op de pri-25 maire buis en tijdens de telkens rechtstreeks v6or respectievelijk na de genoemde centrale tijdsduur er aan grenzende, ten opzichte van die tijdsduur kortere tijdsverlopen op het scherm invallende zonnestralen in hoofdzaak reflecteert op de voorste secundaire buis, terwijl de langsmediaanvlakken van de beide, het stel vormende deelcollectoren 30 althans ongeveer over een hoek van 2X° ten opzichte van elkaar gezwenkt staan.

Overeenkomstig een eerste gunstige uitvoeringsvorm volgens de uitvinding zoals ook afgeheeld in de bijgevoegde tekening, kan de centrale tijdsduur van elke deelcollector met praktisch de gehele bijbehorende 35 deelperiode van die deelcollector samenvallen, waarbij dan de, aldus derhalve buiten die deelperiode vallende, beide aangrenzende korte tijds- 8007053 9 « -3- verlopen - welke de deelperioden van belendende deelcollectoren overlappen - een naar verhouding korte duur hebben.

Overeenkomstig een hiervan afwijkende, andere, eveneens gunstige uitvoeringsvorm volgens de uitvinding kan evenwel ook de deelperiode 5 overeenkomen met de bijbehorende, genoemde centrale tijdsduur vermeerderd met de beide bijbehorende, genoemde, er voor en er na aangrenzende, kortere tijdsverlopen.

Met de uitgevonden invanginrichting wordt als gevolg van de speciale uitvoering en opstelling volgens het voorgaande, van de deel-10 collectoren de grootst mogelijke concentratie van de ingevangen zonnewarmte bereikt en wordt de opwarmvloeistof dienovereenkomstig tot op naar verhouding zeer hoge temperaturen verwarmd.

In de uitgevonden inrichting heeft voorts, bij voorkeur ten minste één van de beide vloeistofopwarmbuizen en met name de achter de 15 secundaire vloeistofopwarmbuis gelegen, primaire vloeistofopwarmbuis een in die bakdiepterichting langwerpig dwarsprofiel._De secundaire vloeistof opwarmbuis kan, wanneer het de hierboven eerstgenoemde nadere uitvoeringsvorm betreft, een bij voorkeur in hoofdzaak ronde dwarsdoorsnede hebben. Betreft het de andere bovengenoemde uitvoeringsvorm, dan 20 kunnen de beide vloeistofopwarmbuizen langwerpig van dwarsprofiel zijn en elkaar in grootte benaderen.

Overeenkomstig de uitvinding, volgens welke dus de beide toegepaste vloeistofopwarmbuizen in elke deelcollector met hun hartlijn evenwijdig aan het vlak van de opening van de collector verlopen, wordt in 25 de achterste, het diepst in de bak gelegen, primaire vloeistofopwarmbuis in beginsel de hoogst mogelijke vloeistoftemperatuur bereikt. De daar voor langs verlopende, secundaire vloeistofopwarmbuis is op het laagste punt van de beide opwarmbuizen, dat wil zeggen in het ondereinde van de deelcollector in serie déorverbonden naar de primaire vloeistofopwarm-30 buis. De secundaire buis fungeert in het bijzonder ook als opwarmbuis voor de zich daarin bevindende vloeistof, welke van daaruit vervolgens doér de primaire buis passeert, waardoor die vloeistof in de primaire vloeistofopwarmbuis gedurende de betrokken deelperiode, met name tijdens de centrale tijdsduur daarin tot een aanmerkelijk hoger gelegen maximum 35 opgewarmd kan worden. Die opwarming begint gedurende het tijdsverloop, dat rechtstreeks voorafgaat aan de genoemde centrale tijdsduur.

8007053 * '» -1+-

Gedurende het tijdsverloop volgende op de betrokken centrale tijdsduur in de deelperiode, waarvoor de deelcollector bestemd is -wordt door de opwarming in de secundaire buis, in het vloeistofcirculatiesysteem, waarop de vloeistofopwarmbuizen van de deelcollectoren van 5 het stel aangesloten zijn, de terugval in temperatuur, tussen de tem-peratuurmaxima, welke achtereenvolgens in de opvolgende deelcollectoren bereikt worden, vereffend.

De v66r langs de primaire vloeistofopwarmbuis verlopende, secundaire vloeistofopwarmbuis gaat ook te snelle afkoeling van de tot 10 op hoger temperatuursniveau verwarmde, primaire vloeistofopwarmbuis tegen.

Een mogelijke uitvoeringsvorm, waarbij ten minste twee van dergelijke deelcollectoren voor opvolgende deelperioden worden opgesteld wordt volgens de uitvinding nader gekenmerkt, doordat daarbij de ge-15 bogen vorm van het reflectiescherm is uitgevoerd voor een deelperiode van de zonnedag overeenkomend met een zonnestandhoekbereik in de orde van grootte van 45°. Dit komt dus overeen met deelperioden in de orde van grootte van 3 uur. Gebleken is, dat met aldus uitgevoerde deelcollectoren gedurende de genoemde deelperioden op uiterst gunstige wijze naar 20 verhouding zeer hoge vloeistoftemperaturen bereikt kunnen worden, zelfs voor opstellingsplaatsen op aanmerkelijke breedtegraad en gedurende het koude jaargetijde. Het is daarbij dus de bedoeling, dat de.voor twee aaneensluitende deelperioden bestemde deelcollectoren zodanig ingericht en opgesteld zijn, dat het, op de centrale tijdsduur van de het eerst 25 werkzame deelcollector volgende, kortere tijdsverloop steeds het begin van de deelperiode van de tweede deelcollector overlapt. Valt het bedoelde "kortere tijdsverloop" - zoals bij êén der genoemde, uitvoeringsvormen, binnen de deelperiode, dan overlappen in dit geval dus de deelperioden elkaar.

30 Volgens de uitvinding wordt een bijzonder praktische en voor delige opstelling met hoog zonne-energierendement verkregen, wanneer, in nadere uitwerking van de uitvindingsgedachte, een aantal samenstellen van deelcollectoren wordt toegepast - met telkens paarsgewijze op de zoeven beschreven wijze aan elkaar grenzende langsranden - die zijn 35 gegroepeerd in een aantal opvolgende eenheden, met per eenheid telkens ten minste een stel bestaande uit êen paar, volgens het voorgaande uit- 8 0 07 0 5 3 * 4 -5- gevoerde en opgestelde, deelcollectoren waarbij dan, bij meer dan een stel van twee deelcollectoren per eenheid, de belendende buitenste scherm-langsranden van naburige tweetallen deelcollectoren van die eenheid praktisch rechtstreeks aan elkaar grenzend, en met de langshartlijnen 5 van alle deelcollectoren per eenheid in een gemeenschappelijk, plat vlak liggend opgesteld staan, welke platte vlakken van telkens opvolgende, naburige eenheden daarbij onderling een hoek van ongeveer 180° - 2X° insluiten, terwijl de vloeistofopvarmbuizen van de telkens per eenheid èn van de in telkens opvolgende eenheden overeenkomstig gericht staande 10 deelcollectoren telkens op een eigen verzamelleiding van het vloeistof-circulatiesysteem aangesloten zijn.

De uitvinding zal thans, onder verwijzing naar de tekening waarin uitsluitend bij wijze van voorbeeld voor de uitvinding schematisch in dwarsdoorsnede een uitvoeringsvorm van de in het voorgaande eerstgenoem-15 de soort van een deelcollector volgens de uitvinding en van een opstelling van een aantal eenheden, elk met een aantal, door paren van die deelcollectoren gevormde dubbelcollectoren weergegeven zijn, nog nader worden toegelicht.

Fig. 1 is een dwarsdoorsnede van de deelcollector; 20 fig. 2 is een dwarsdoorsnede op aanmerkelijk kleinere schaal, van een aantal op een gemeenschappelijk vloeistofcirculatiesysteem aangesloten deelcollectoren volgens fig. 1.

In fig. 1 is met het verwijzingscijfer 1 algemeen een deelcollector aangeduid, voorzien van een in dwarsdoorsnede gebogen, zich tussen 25 evenwijdige langsranden 3 en U uitstrekkend reflectiescherm 2.

Eet verwijzingscijfer 5 is geplaatst bij een vlakke, zonnestralen doorlatende plaat, welke de tussen de langsranden 3 en 4 bepaalde deel-collectoropening afdekt.

Bij de weergegeven uitvoering is gedacht aan een tussen de langs-30 randen 3 en U gemeten openingswijdte van ca. 300 mm, een grootste diepte van de, door het gebogen reflectiescherm 2 gevormde "bak" van ca. 180 mm, bij een lengte van de deelcollector - gemeten tussen de in de tekening niet-weergegeven, dwarse eindwanden - van ca. 2000 mm. Deze maten zijn echter uitsluitend bij wijze van voorbeeld genoemd, dat wil zeggen dat 35 de uitvinding geenszins beperkt is tot deze dimensionering voor de deelcollector.

8007053 * 5 -6-

Met M-M is het langsmediaanvlak van de deelcollector aangegeven. Dit gaat dus d65r het in fig. 1 onderste, diepst gelegen punt H van de dwarsdoorsnede van het scherm 2. Met 6 en 7 zijn in dwarsdoorsnede respectievelijk een in de hak diepterichting sterk langwerpige, primaire 5 en een ronde secundaire vloeistof opwarmbuis aangegeven. Deze zijn met hun hartlijn in het mediaanvlak op aanzienlijke afstand achter - in fig. 1 onder - en evenwijdig aan de afdekplaat 5 in de "bak verlopend aangehracht. De verwijzingslijntjes voor de verwijzingscijfers 6 en 7 lopen naar de hartlijnen van de betrokken vloeistofopwarmbui zen. Deze 10 buizen zijn bestemd om daarin vloeistof van een vloeistofleidingsysteem te laten verwarmen door middel van door de deelcollectoropening invallende zonnestralen, die na het passeren van de plaat 5 hetzij rechtstreeks, of via terugkaatsing door het reflectiescherm 2 op de buizen 6 respectievelijk 7 vallen.

15 Voor een aantal evenwijdige zonnestralen f-1, welke een hoek van 22° 30' met het mediaanvlak M-M insluiten, zijn de plaatsen, waar deze op de in fig. 1 rechter helft van het scherm 2 vallen aangeduid met F-L. De bijbehorende, door het scherm teruggekaatste stralen zijn respectievelijk met f^-1^ aangeduid.

20 De gebogen vorm van het scherm 2 en de opstelling en dimensione- ring van de buis 6 is nu zodanig, dat deze teruggekaatste stralen op de buis 6 vallen en wel in het in fig. 1 bovenste dwarsdoorsnede-gedeelte van die buis 6, waarbij de verwijzingsletter A geplaatst is.

Het zal duidelijk zijn, dat de zonnestralen, welke een kleinere 25 hoek dan 22° 30' insluiten met het mediaanvlak M-M - bij een aangenomen beweging van de zon volgens klokwijzerrichting in fig. 1, dus later dan de stralen f*-l invallende stralen - door het reflectiescherm gereflecteerd zullen worden op dwarsdoorsnedegedeelten van de buis 6, die in fig. 1 lager liggen dan het genoemde gedeelte A.

30 Aangezien de buis 6 met zijn dwarsprofiel praktisch totaan N, dat wil zeggen het diepste gedeelte van het scherm 2, reikt, betekent een en ander, dat de later gereflecteerde stralen op de buis 6 blijven vallen.

Voor de onder dezelfde hoek als de stralen f-1 invallende stralen, 35 die door de in fig. 1 linker helft van het scherm 2 gereflecteerd worden, waarvan een tweetal met t en s is aangegeven en de bijbehorende in res- 8007053 -7- sr %- pectievelijk T en S gereflecteerde stralen met de verwijzingsletters t^ en s1 zijn aangeduid geldt in hoofdzaak hetzelfde, met dien verstande, dat die gereflecteerde stralen op het in fig. 1 onderste gedeelte B van de buis 6 vallen. De later door die linker schermhelft gereflecteerde 5 stralen treffen het hoger gelegen gebied van de buis 6.

Het omgekeerde geldt - vanvege de spiegelsymmetrie - uiteraard voor de stralen die in fig. 1, in plaats van, zoals de stralen f-1, van links boven naar rechts onder, van rechts boven naar links onder, onder een hoek van 22° 30' met het mediaanvlak M-M invallend, door het 10 scherm 2 gereflecteerd vorden, respectievelijk voor de een kleinere hoek met dat mediaanvlak insluitende stralen, die dus - bij de genoemde beveging van de zon - tevoren door dat scherm teruggekaatst vorden.

Uit het voorgaande volgt, dat de vloeistofopvarmbuis 6 intensief vervarmd vordt gedurende de deelperiode van de zonnedag - van zonsop-15 tot zonsondergang - vaarin de zon zich beveegt over een hoekbereik van -22° 30’ tot +22° 30' ten opzichte van het mediaanvlak, bij vaste opstelling van de collector met de hartlijnen van de buizen 6 en T in onderling evenvijdige, vertikale Noord-Zuid gerichte vlakken.

Uiteraard verdient het daarbij aanbeveling, dat de hellingshoek, 20 vaaronder het vlak van de door de afdekplaat 5 afgedekte opening ten opzichte van het horizontale vlak schuin staat, aangepast is aan de breedtegraad, vaarop zich de opstellingsplaats van de deelcollector bevindt. Bij voorkeur is de opstelling zodanig, dat de zonnestralen invallen in richtingen, die zomin mogelijk afwijken van de loodrichting 25 op het vlak van opening.

In fig. 1 is verder een zonnestraal f^ aangegeven, welke een hoek van 22° 30’ plus 5° met het mediaanvlak M-M insluit. Deze straal f^ wordt in het punt F door het scherm 2 gereflecteerd als teruggekaatste straal f^ die op de ronde buis 7 valt. Dit geldt evenzo voor praktisch 30 alle d66r de plaat 5 op de in fig. 1 rechter helft van het.scherm 2 invallende zonnestralen en wel gedurende het tijdsverloop, waarin de zon van de richting fg naar de richting f beweegt. Gedurende dit, aan de bovengenoemde deelperiode voorafgaande tijdsverloop - dat dus in tijdsduur ongeveer zal overeenkomen met een negende van die deelperiode -35 vindt er dus, door het aanzienlijk kleinere oppervlak van het profiel van de buis 7 ten opzichte van de buis 6, toch nog een vrij intensieve 8007053 -8- verwarming plaats van de vloeistofopwarmbuis 7·

De buizen 6 en 7 zijn aan hun laagste einde - op in de tekening niet nader weergegeven wijze - in serie met elkaar doorverbonden. Het aldus doorverbonden stel buizen 6 en 7 is voorts op het eerdergenoemde, 5 in fig. 2 slechts gedeeltelijk weergegeven vloeistofleidingsysteem, waarin de in de vloeistof opgezamelde warmte wordt afgevoerd door warmte-uitwisseling voor gebruiks- of eventueel verbruiksdoeleinden van die warmte, zodanig aangesloten, dat de vloeistof achtereenvolgens eerst dóór de secundaire buis 7 stroomt, waarin de vóórverwarming van de vloei-10 stof plaatsvindt, en vervolgens dóór de primaire buis 6 passeert.

Daardoor wordt bereikt dat reeds na verloop van korte tijd, gerekend vanaf het begin van die deelperiode de temperatuur van de vloeistof in de buis 6 tot extra hoge waarden kan oplopen.

Op overeenkomstige wijze vindt er in de secundaire vloeistof-15 opwarmbuis 7 in het tijdsverloop corresponderend met een zonnestandhoek-bereik van 5° volgende op de genoemde deelperiode een naverwarming plaats door de in hoofdzaak in fig. 1 linker helft van het reflectiescherm 2 teruggekaatste zonnestralen.

Een en ander volgt uit het voorgaande, doordat deze situatie 20 spiegelsymmetrisch is ten opzichte van het mediaanvlak M-M.

De naverwarming in de secundaire buis 7 heeft het voordeel, dat hierdoor de afkoelingsperiode voor de er achter gelegen primaire buis 6 verlengd wordt. De in de secundaire buis 7 naverwarmde vloeistof levert in het vloeistofleidingsysteem voorts een bijdrage ter vermindering van 25 de temperatuurafval na het maximum, dat in de betrokken deelperiode is bereikt in de primaire buis 6 en voor het bereiken van het maximum . in de deelcollector, die voor de opvolgende deelperiode van de zonnedag is opgesteld.

In fig. 2 is een bijzonder voordelige opstelling van een aantal 30 samenstellen van telkens paren van de in het voorgaande beschreven deel-collectoren afgeheeld. Gemakshalve zal, in hetgeen thans volgt, het geval beschouwd worden, waarbij alle deelcollectoren zodanig opgesteld staan, dat de loodvlakken of hun langshartlijnen evenwijdig verlopen aan het vlak, waarin de baan van de - schijnbare - beweging van de zon 35 ligt, hetgeen bijvoorbeeld gerealiseerd kan zijn voor twee - op het Noordelijk halfrond - even ver van 21 juni af gelegen data daarvóór en 8007053 ·* -9- daarna, bijvoorbeeld in mei respectievelijk augustus. Verder wordt - uiteraard - een zonbeweging in klokwijzerrichting aangenomen.

Met I-III is in fig. 2 een drietal eenheden aangeduid, elk bestaande uit een tweetal dubbelcollectoren, welke op hun beurt elk worden 5 gevormd door twee deelcollectoren, zoals in het voorgaande beschreven.

De respectieve deelcollectoren dragen voor die eenheden respectievelijk de verwijzingscijfers 11—1 ; 21-2U en 31-34. Zij zijn per eenheid met de hartlijnen van hun respectieve fluïdumopwarmbuizen telkens in één vlak per soort buis -6 of 7 - opgenomen in een, schematisch voor die 10 eenheden I-III aangegeven bak. Per eenheid - I, II en III - zijn de beide dubbelcollectoren identiek opgesteld, dat wil zeggen dat beide dubbelcollectoren over éénzelfde zonnestandhoekbereik van 90° zonnewarmte kunnen invangen.

In de eenheid I zijn nu de deelcollectoren 12 en 14 gelijk ge-15 richt opgesteld en wel met hun mediaanvlak gericht op de zon in de stand, die deze heeft ongeveer b 1/2 uur voör het bereiken van het zenit.

De deelcollectoren 11 en 13 van de eenheid I en evenzo de deelcollectoren 22 en 2k van de eenheid II zijn zodanig opgesteld, dat de zon hun mediaanvlak ongeveer 1 1/2 uur voor het bereiken van het zenit 20 passeert.

Evenzo is voor de deelcollectoren 21 en 23 van de eenheid II en voor de deelcollectoren 32 en 34 van de eenheid III de stand zodanig, dat de zon de bijbehorende mediaanvlakken ongeveer 1 1/2 uur na het bereiken van het zenit passeert, terwijl - tenslotte - de deelcollectoren 25 31 en 33 in de eenheid III met hun mediaanvlak zodanig opgesteld zijn, dat de zon die mediaanvlakken 4 1/2 uur na het bereiken van het zenit passeert.

De platte vlakken, waarin de hartlijnen van de vier telkens tot één eenheid behorende deelcollectoren liggen, lopen evenwijdig met de 30 onderzijde van de, schematisch weergegeven bak van de betrokken eenheid. Volgens fig. 2 sluiten de bedoelde vlakken en dus ook de bakonderzijden van opvolgende eenheden telkens hoeken van 135° niet elkaar in.

Door de bovenbeschreven opstelling is het duidelijk, dat de eenheden I, II en III elkaar in invang van zonnewarmte opvolgend telkens 35 gedeeltelijk overlappen en gezamenlijk een invanghoekbereik van 180° bestrijken. Elke collectoreenheid I, II en III vangt zelf over een zonne- 8007053 -10- standhoekbereik van 90° zonnewarmte in. De volgorde van invang is bij de weergegeven opstelling eerst door de deelcollectoren 12 en 1U (I), vervolgens door 11 en 13 (i) èn door 22 en 2h (ll), dan door 21 en 23 (II) en 32 en 3¼ (lil), en tenslotte door 31 en 33 (III).

5 De deelcollectoren 11-1¼ zijn door hun opstelling in de eenheid I

bestemd voor zonnewarmteïnvang gedurende twee opeenvolgende deelperioden elk overeenkomend met een zonnestandhoekbereik van k5°, dat wil zeggen de deelcollectoren 12 en 1¼ voor de eerste deelperiode en de deelcollectoren 11 en 13 voor de daarop volgende deelperiode die eindigt bij het 10 bereiken van het zenit door de zon. Op overeenkomstige wijze zijn de deelcollectoren van de eenheid II bestemd voor zonnewarmteïnvang gedurende twee opeenvolgende deelperioden, en wel de deelcollectoren 22 en 2h voor de deelperiode overeenkomend met het zonnestandhoekbereik van 1*5° onmiddellijk voorafgaande aan het bereik van het zenit en de deelcol-15 lectoren 21 en 23 voor de deelperiode overeenkomend met het zonnestandhoekbereik van ^5° onmiddellijk volgende op het door de zon bereiken van het zenit.

Tenslotte zijn de deelcollectoren van de eenheid III bestemd voor warmteïnvang van ongeveer 's-middags 12 uur tot ongeveer 's-avonds 6 uur 20 en wel de deelcollectoren 32 en 3¼ voor de eerste helft van deze tweede helft van de dag en de deelcollectoren 31 en 33 voor de laatste helft van deze tweede daghelft.

De weergegeven opstelling van 12 collectoren, onderverdeeld in een drietal eenheden I-III, is dus werkzaam over een zonnestandhoekbereik 25 van in totaal 180°. Per eenheid I-III is telkens voorzien in een zo optimaal mogelijke werkingsduur overeenkomend met een zonnestandhoekbereik van 90°s waarbij de opstelling als geheel, uiteraard, het intensiefst warmte invangt gedurende de deelperioden, overeenkomend met de zonnestandbereiken, die onmiddellijk voorafgaan aan en volgen op het 30 bereiken van het zenit door de zon, omdat er dan telkens vier collectoren optimaal werkzaam zijn, namelijk eerst de collectoren 11, 13, 22 en 2b en vervolgens de collectoren 21, 23, 32 en 3¼.

Schematisch is in fig. 2 voorts nog weergegeven, hoe de in serie met elkaar doorverbonden fluxdumbuizen 6 en 7 van de diverse deelcollec-'35 toren telkens op een gemeenschappelijke verzamelleiding aangesloten zijn voor die deelcollectoren, welke met hun mediaanvlak onderling gelijk 8007053 -11- gericht zijn.

De "bedoelde verzamelleidingen met aansluitingen zijn door onderling verschillende streepstippellijnen aangeduid respectievelijk voor de fluidumopwarmbui zen in de deelcollectoren 12 en 1^ met a, voor de 5 deelcollectoren 11, 13» 22 en 2k met "b, voor de deelcollectoren 21, 23, 32 en 3¼ met c en voor de collectoren 31 en 33 met d.

Tenslotte is duidelijkheidshalve, nog voor de gehele opstelling een boog van 180° ingetekend, als totaal invangbereik, terwijl voor de middelste eenheid II met twee deelperioden het totale invangbereik door 10 middel van een boog van 90° is aangegeven en voor de hiervoor en hierna erop aansluitende deelperioden bij de eenheid I en de eenheid III bogen van h5° getekend zijn.

Het zal duidelijk zijn, dat de weergegeven opstelling slechts bij wijze van voorbeeld bedoeld is en dat ook uitvoeringen van deelcol-15 lectoren mogelijk zijn met gewijzigde deelperioden. Ook is een opstelling mogelijk, waarbij de deelperioden elkaar enigszins overlappen, terwijl - uiteraard - ook de voor- en naverwarmingstijdsverlopen voor gewijzigde hoekstandbereiken kunnen zijn gerealiseerd.

Verder kan het ook gewenst zijn, bij een opstelling zoals weer-20 gegeven in fig. 2, de bakken met de respectieve eenheden onderling verschillend schuine standen te geven, dat wil zeggen de bak met de eenheid II het minst steil ia, om een ten opzichte van het openingsvlak van de respectieve deelcollectoren zoveel mogelijk loodrechte inval van de zonnestralen te benaderen.

25 Waar het volgens de uitvinding· op aan komt is, dat met de spe ciale warmteinvang gedurende een ten opzichte van de totale zonnedag betrekkelijk korte voorkeursperiode per deelcollectorai van een stel van ten minste twee van dergelijke deelcollectoren naar verhouding hoge temperaturen gedurende die periode kunnen worden bereikt met behoud van 30 de vaste opstelling van de deelcollectoren. Bij de gekozen vorm en opstelling wordt bovendien, zoals uit het voorgaande blijkt, een naar verhouding hoog ruimterendement bereikt, dat wil zeggen dat de voor opstelling benodigde plaatsruimte naar verhouding bescheiden is.

8007053

Claims (5)

1. Zonnewarmteïnvanginrichting, voorzien van collectoren, elk met een langwerpig-bakvormig reflectiegcherm van gebogen dwarsdoorsnede en met ten minste êén, op een vloeistofcirculatiesysteem aan te sluiten vloeistofopwarmbuis, welke zich met zijn buishartlijn in het langsmecüaan-5 vlak van het scherm, gelegen midden tussen de evenwijdige, de collectoropening tussen elkaar in bepalende schermlangsranden, op afstand achter en evenwijdig aan die opening uitstrekt, geschikt voor opstelling met de buishartlijn in Noord-Zuid gerichte verticale vlakken, met het kenmerk, dat de collectoren zijn ingericht voor vaste opstelling als deelcollec-10 tor van telkens een stel van ten minste twee van dergelijke, met hun ene langsrand aan elkaar grenzend op te stellen collectoren, die identiek uitgevoerd zijn en elk bestemd zijn voor invang van zonnewarmte gedurende een bijbehorende deelperiode van ten minste twee aaneensluitende deelperioden van de zonnedag, waarbij elke deelcollector een 15 primaire en een daaraan evenwijdige, aparte, onder in de collector in serfe met die primaire verbonden, secundaire vloeistofopwarmbuis bevat, van welke beide buizen de in bakdiepterichting belendende dwarsprofielen zich, in die richting, vanuit het diepste gedeelte van de, door het scherm gevormde bak, tezamen over een hoogte uitstrekken, welke ten hoogste 20 ongeveer één vierde bedraagt van de, tussen de schermlangsranden gemeten invangbreedte, en in dwarsdoorsnede het reflectiescherm van elke deelcollector een zodanig gebogen vorm heeft, dat dit scherm, in met zijn langsmediaanvlak, halverwege de betrokken deelperiode op de zon gerichte stand opgesteld,gedurende de binnen die deelperiode vallende, centrale 25 tijdsduur, overeenkomende met een hoekbereik van de zonnestand van -X° tot +X° ten opzichte van dat langsmediaanvlak de op het scherm invallende zonnestralen in hoofdzaak reflecteert op de primaire buis en tijdens de telkens rechtstreeks vo6r respectievelijk na de genoemde centrale tijdsduur er aan grenzende, ten opzichte van die tijdsduur 30 kortere tij dsverlopen op het scherm invallende zonnestralen in hoofdzaak reflecteert op de voorste secundaire buis, terwijl de langsmediaanvlak-ken van de beide, het stel vormende deelcollectoren althans ongeveer over een hoek van 2X° ten opzichte van elkaar gezwenkt staan. 8007053 -13-

2. Zonnewarmteïnvanginrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de centrale tijdsduur van elke deelcollector met praktisch de gehele bijbehorende deelperiode samenvalt en de, aldus buiten deze deel-periode vallende beide aangrenzende korte tijdsverlopen van naar ver- 5 houding korte duur.

3. Zonnewarmteïnvanginrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de deelperiode overeenkomt met de bijbehorende, centrale tijdsduur vermeerderd met de beide genoemde, er vóór respectievelijk er na aangrenzende, kortere tijdsverlopen. 10 b. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ten minste één van de beide vloeistofopwarmbuizen een in bakdiepterichting langwerpig dwarsprofiel heeft.

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gebogen vorm van het reflectiescherm is uitgevoerd voor een deelperiode over- 15 eenkomend met een zonnestandhoekbereik in de orde van grootte van ^5°·

6. Opstelling van een aantal samenstellen van zonnewarmtecollectoren volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat die samènstellen zijn gegroepeerd in een aantal opvolgende eenheden met per eenheid telkens ten minste één stel bestaande uit een tweetal deelcollectoren en, bij meer 20 dan één stel per eenheid, met de belendende buitenste schermlangsranden van naburige tweetallen van die eenheid praktisch rechtstreeks aan elkaar grenzend, en met de langshartlijnen van alle collectoren per eenheid in een gemeenschappelijk plat vlak liggend opgesteld, welke platte vlakken van telkens opvolgende eenheden onderling een hoek van 25 ongeveer 180° - 2X° Jnsluiten, terwijl de vloeistofopwarmbuizen van.de telkens per -eenheid en van de in telkens opvolgende eenheden overeenkomstig gericht staande deelcollectoren telkens op een eigen verzamel-leiding van het vloeistofcirculatiesysteem aangesloten zijn. 8007053