DE69517465T2 - Solarkollektor ohne Vakuum mit CPC-Konzentrator - Google Patents
Solarkollektor ohne Vakuum mit CPC-KonzentratorInfo
- Publication number
- DE69517465T2 DE69517465T2 DE69517465T DE69517465T DE69517465T2 DE 69517465 T2 DE69517465 T2 DE 69517465T2 DE 69517465 T DE69517465 T DE 69517465T DE 69517465 T DE69517465 T DE 69517465T DE 69517465 T2 DE69517465 T2 DE 69517465T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- grooves
- collector according
- box
- rib
- curve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 claims description 2
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- -1 ethylene propylene diene Chemical class 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
- F24S10/75—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
- F24S10/753—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations the conduits being parallel to each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/80—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors having discontinuous faces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S2023/83—Other shapes
- F24S2023/838—Other shapes involutes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines nicht evakuierten Solarenergiekollektors vom Compound-Parabolkonzentrator- (CPC) Typ zum vollständig stationären Aufheizen von Fluid bis zu 120ºC, der sowohl diffuse als auch direkte (Direktstrahl) Solarstrahlung sammelt, dessen Effizienz größer als jene gegenwärtig existierender Kollektoren ist und der bei gleichen, wenn nicht sogar niedrigeren Kosten hergestellt werden kann als die heute für die gleichen Anwendungen verwendeten Kollektoren.
- Durch die vorliegende Erfindung wird dieses Ziel heute erreicht durch eine neue Gestaltung der reflektierenden Oberfläche und der Absorber, eine neue Relativpositionierung der Oberfläche und der Absorber, und durch die Isolierung in dem all dieses enthaltenden Kasten.
- Kollektoren des in dieser Erfindung beschriebenen Typs, d. h. Kollektoren vom CPC-, Ideal- oder Winston-Typ sind beispielsweise in der US-A-3, 923, 321, US- A-3,957,031, US-A-4,003,638, US-A-4,230,095 und PT-A-130 405 (abgelaufen) beschrieben, welche Patente den der vorliegenden Erfindung nächsten Stand der Technik bilden. ·
- Allerdings sind die US-A-4,003,638 und US-A-4,230,095 und die PT-A-80 405 die der vorliegenden Erfindung näher liegenden und verdie-ien eine Erklärung der Unterschiede zwischen dem Kollektor der vorliegenden Erfindung und den zu jeder von ihnen gehörenden ähnlichen Kollektoren.
- In der US-A-4,003,638 ist bei den Kollektoren (siehe die Ansprüche dieses Patents) nicht die Gestaltung des Absorbers mit einer invertierten "V"-Gestalt vorgesehen, und somit ist auch nicht die besondere Kombination von Parabel- und Involutenbögen der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
- In der US-A-4,230,095 sind die Ansprüche auf einen Absorber mit einem Spalt zur reflektierenden Oberfläche hin gerichtet, der optische Gestaltungen aufweist, die stets mit optischen Verlusten verbunden sind. Die vorliegende Erfindung hingegen bietet eine Lösung, bei der der Spalt zwischen dem Spiegel (reflektierende Oberfläche) und dem Absorber nicht zu optischen Verlusten führt. Andererseits ist in allen Ansprüchen der US-A-4,230,095 der Absorber stets mit einer transparenten Hülle umgeben, die zwischen ihm selbst und dem Spiegel positioniert ist. In der vorliegenden Erfindung wird keine Hülle dieser Art in Erwägung gezogen.
- In der PT-A-80 405 sind die Gestaltung des optischen Hohlraums und der Abstand zwischen dem Spiegel und dem betrachteten Absorber den in der US- A-4,230,095 beschriebenen ähnlich und somit von denen der vorliegenden Erfindung (siehe obige Erklärung) sehr verschieden. Wie unten gezeigt: werden wird, ist die Geometrie des Absorbers rohrförmig, somit verschieden von der Geometrie der invertierten "V"-Rippe der vorliegenden Erfindung, wobei die Röhren für den Fluidkreislauf nicht direkt beleuchtet werden und die Anbringung einer doppelten Abdeckung im Kollektor der vorliegenden Erfindung ermöglichen, was beim in der PT-A-80 405 beschriebenen Kollektor unmöglich wäre.
- Die US-A-4, 340,034 offenbart einen nicht evakuierten Solarenergiekollektor vom CPC-Typ zur Erhitzung von Fluiden auf Temperaturen bis zu 120ºC, umfassend:
- Einen rechteckigen Kasten, dessen Höhe kleiner als seine Breite und Länge ist, mit einem Boden, einem aus einem transparenten plattenförmigen Material hergestellten Deckel und vier Seiten mit einem starren Profil, welches durch die Zwischenschaltung einer elastischen Dichtung, die durch ein weiteres starres Profil gegen das starre Profil gepreßt wird, gegenüber dem Deckel abgedichtet ist,
- wobei der Kasten eine Platte eines festen Isoliermaterials enthält, welches direkt in Kontakt zur inneren Oberfläche des Bodens steht, wobei die obere Oberfläche der Platte von einer reflektierenden Lage bedeckt ist, die eine reflektierende Oberfläche bildet und die durch mehrere längliche Rinnen konfiguriert wird, von denen jede zwischen zwei beabstandeten Ebenen parallel zum Boden definiert wird, wobei eine untere der Ebenen innerhalb der Platte ist und eine obere der Ebenen sich durch die Oberseite der Rinne erstreckt,
- wobei jede der Rinnen im Querschnitt gesehen linke und rechte Seiten hat, welche Spiegelbilder voneinander sind, wobei jede Seite durch eine Kurve definiert wird, die an einem Punkt der genannten oberen Ebene beginnt und vom Startpunkt aus einen parabolischen Bogen bildet, wobei sich die Kurve zur unteren Ebene und dann zurück in Richtung der oberen Ebene erstreckt, wobei die Kurve der linken Seite die Kurve der rechten Seite an einem Treffpunkt trifft,
- einen Absorber, welcher sich jeweils in einer Rinne zentral längs erstreckt, wobei jeder Absorber -aus einer Rippe von invertiertem "V"-Querschnitt besteht, welche auf beiden Seiten beschichtet und zur Verhinderung optischer Verluste positioniert ist, wobei der Absorber eine Röhre aufweist, welche das zu erhitzende Fluid enthält und sich entlang der Rippe erstreckt.
- Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Kurve zwischen dem parabolischen Bogen und dem Treffpunkt die Form eines Kreisbogens hat, wobei sich der Kreisbogen nach beiden Seiten des Tiefpunktes der Kurve erstreckt,
- daß der Treffpunkt auf einer Linie zwischen den Enden des invertierten "V" der Rippe angeordnet ist; und
- daß die Röhre auf der Seite der Rippe angeordnet ist, die der reflektierenden Oberfläche der Platte gegenüber liegt.
- Die beschriebene Ausführungsform weist die folgenden Merkmale auf:
- 1) Verwendung einer Optik des CPC-Typs, erhalten durch eine reflektierende Oberfläche und einen Satz von absorbierenden Elementen mit invertierter "V"-Gestalt, mit einem Spalt zwischen der reflektierenden Oberfläche und den absorbierenden Elementen, der ausreichend ist, um thermische Verluste durch thermische Kurzschlüsse zu verringern, und ohne die normalerweise mit diesem Spalt verbundenen optischen Verluste;
- 2) Beleuchtung der gesamten absorbierenden Oberfläche, entweder direkt oder nach Reflexion an der gestalteten reflektierenden Oberfläche (Spiegel), mit minimaler Materialmenge und Verwendung der gesamten absorbierenden Oberfläche;
- 3) Verwendung eines Satzes von Rippen, vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer, mit einer Beschichtung des selektiven Typs als absorbierendes Medium, C mal kleiner als die Abdeckungsoberfläche (nützliche Oberfläche des transparenten Plattenmaterials, d. h. die der Rippenlänge entsprechende), wobei C der geometrische Konzentrationsfaktor ist, d. h. das Verhältnis zwischen der Abdeckungsfläche zur Absorberfläche, im Gegensatz zu Flachplattenkollektoren mit C = 1; die "V"-Form der Rippen löst zwei Probleme: Sie wirkt der Neigung der Rippe zum Nachgeben entgegen (was die optische Leistung beeinträchtigen würde) und bildet als thermische Verbesserung eine Barriere für Luftkonvektion innerhalb des Kollektorkastens;
- 4) Verwendung einer "V"-förmigen Rippe mit einem Winkel 2ß, mit beta vorzugsweise zwischen 45 und 90º;
- 5) Verwendung derartiger Relativpositionen der reflektierenden Oberfläche und der absorbierenden Elemente, daß Öffnungswinkel θa erhalten werden derart, daß β ≤ θa oder β ≥ θa, vorzugsweise Öffnungswinkel, die einen stationären Betrieb ermöglichen, entweder mit einer O. W.- oder N.S.- Orientierung der Rippenlängsachsen, wobei letztere Orientierung besonders wichtig für einen Kollektor-Thermosyphonbetrieb ist;
- 6) Verwendung von Abständen von der unteren Oberfläche der transparenten Materialplatte zu der durch den Boden der Rinnen definierten Ebene derart, daß Konvektionsverluste verringert werden.
- Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter durch ein spezielles Herstellungsbeispiel derselben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
- Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Kollektors sowie ein Detail des Rahmens und der Abdichtung des Kastenprofils im Querschnitt zeigt,
- Fig. 2 schematisch im Querschnitt die Gestaltung einer Rinne für β ≥ θa zeigt,
- Fig. 3a und 3b im Querschnitt die Gestaltung einer der äußeren Rinnen bzw. einer zentralen Rinne der reflektierenden Oberfläche der Erfindung nach Abschneiden der Rinne in Fig. 2 zeigen,
- Fig. 4 im Querschnitt die schematische Gestaltung eines äußeren Tals für β ≤ θa zeigt,
- Fig. 5a und 5b im Querschnitt die Gestaltung einer äußeren Rinne bzw. einer zentralen Rinne der reflektierenden Oberfläche der vorliegenden Erfindung zeigen,
- Fig. 6 schematisch den Hydraulikkreis des erfindungsgemäßen Kollektors und ein Detail der rechten Seite der vorliegenden Erfindung zeigt,
- Fig. 7 eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, die von der in den Fig. 1 bis 6 verschieden ist aufgrund der Verwendung einer zweiten Abdeckung, eines dünnen und transparenten teflonähnlichen Materials, vorzugsweise Teflon.
- Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist der erfindungsgemäße Kollektor allgemein durch einen rechteckigen Kasten 1 gebildet, dessen Höhe kleiner als die zwei anderen Dimensionen (Länge und Breite) ist, wobei der Deckel 2 des Kastens aus einer vergüteten Glasplatte mit niedrigem Eisengehalt ist, wobei der Rahmen 3 (die vier Seitenwände des Kastens) durch ein starres Profil aus eloxiertem Aluminium gebildet ist, welches bezüglich des Deckels 2 abgedichtet ist durch Zwischenschaltung einer EPDM-Gummidichtung 4 (ein Monomer aus Ethylenpropylendien), die fest verbunden ist mit dem starren Profil mittels eines weiteren starren Profils, ebenfalls aus eloxiertem Aluminium 5, sowie mit dem Boden des Deckels 1, der durch eine UV-beständüge PVC- Platte gebildet ist.
- Innerhalb der Box befindet sich eine Platte 7 aus festem Polyurethanschaum, die direkt in Kontakt mit der inneren Oberfläche der Bodenplatte 6a ist, und deren obere Oberfläche, die eine reflektierende Oberfläche 7' bildet, mit sieben länglichen Rinnen 8, 8' mit der oben beschriebenen Gestaltung gebildet ist. Die reflektierende Oberfläche 7' ist mit einer Aluminium- (oder Silber-) Schicht gebildet. An den Spitzen der Rinnen 8, 8' ist eine Aluminium- (oder Silber-) Schicht angeordnet, um Endeffekte zu verringern, die aus der Projektion von Schatten resultieren, wenn Sonnenstrahlen nicht in der Mittelebene einfallen.
- Die Gestaltung der Rinnen 8, 8' ist ausgehend vom Abschneidepunkt durch die Linien 3'-3' und 3"-3" der Rinne mit der Bodenhöhe H oder H' definiert, wie im Querschnitt in den Fig. 2 und 4 dargestellt, welche Öffnungswiinkel von 56,4 und 60º aufweisen, wobei ihre Gestalt definiert ist durch eine Linie, deren linke Seite (linke Halbrinne) das Spiegelbild ihrer rechten Seite (rechte Halbrinne) ist, wobei die Beschreibung der zwei linken Teile wie folgt ist:
- Von 6 zu 1 ein Kreisbogen mit Radius 56;
- von 1 zu 2 ein Parabelbogen mit Brennpunkt bei 5 und einer das Segment 1-5 enthaltenden Achse;
- von 2 zu 9 ein Parabelbogen mit Brennpunkt bei 4 und einer das Segment 1-5 enthaltenden Achse;
- von 9 zu 3 ein Parabelbogen mit Brennpunkt bei 8 und einer Achse parallel zu 1-5.
- Fig. 3 Von 6 zu 1 ein Kreisbogen mit Radius 5-6 und Mitte bei 5;
- von 1 zu 2 ein Kreisbogen mit Mitte bei 4 und Radius 4-1;
- von 2 zu 3 ein Parabelbogen mit Brennpunkt bei 4 und einer das Segment 2-5 enthaltenden Achse.
- Fig. 3a ist die Darstellung der äußersten linken Rinne 8, wobei die äußerste rechte Rinne an der rechten Seite das Spiegelbild derselben ist, wobei die äußerste linke (rechte) Halbrinne auf einer Höhe abgeschnitten ist, die zwischen 0,70 H und 1,00 H variiert (Abschneiden bei 3'-3' in Fig. 2) und einen Öffnungswinkel θa = ± 74º aufweist, und ihre mittlere linke (rechte) Halbrinne ist bei einer Höhe abgeschnitten, die von 0,6 H bis 0,7 H variiert (Abschneiden bei 3"-3" in Fig. 2) und weist einen Öffnungswinkel θa = ± 78º auf.
- In Fig. 3b ist eine der fünf Rinnen 8' dargestellt (mittlere Rinnen), welche bei einer Höhe abgeschnitten ist, die zwischen 0,6 H und 0,70 H variiert, und ihre Halbrinnen (sowohl links als auch rechts) entsprechen Öffnungswinkeln von θa = ± 78.
- In Übereinstimmung mit jeder der Rinnen 8 und 8' liegt entlang ihrer Länge und in ihrem mittleren Bereich ein Absorber 9 bei einer Höhe, die zwischen 0,30 H und 0,60 H variiert, der aus einer Rippe mit invertierter "V"-Gestalt besteht, die selektiv mit einer Beschichtung vom "Schwarznickel"-Typ an beiden Seiten beschichtet ist und deren Scheitelpunkt auf der Symmetrielinie der Rinnen liegt. Eine innere Kupferröhre 11 ist derart positioniert, daß sie in Längsrichtung in der Mitte der Rippe und an der Seite der reflektierenden Oberfläche verläuft, und ist über die Rippe hinaus verlängert, wobei sie an beiden Seiten an größere Eingangs- und Ausgangsröhren 12 (Verteiler) angeschlossen ist.
- Fig. 5a stellt die äußerste linke Rinne dar, wobei die äußerste rechte ihr Spiegelbild ist, wobei ihre seitliche rechte (linke) Halbrinne bei einer Höhe abgeschnitten ist, die zwischen 0,70 H und 1,00 H variiert (Abschneiden bei 3'-3' in Fig. 4) und einen Öffnungswinkel aufweist, der θa = ± 74º entspricht, und ihre mittlere Halbrinne (mittlere rechte Halbrinne) ist bei einer Höhe abgeschnitten, die von 0,60 H bis 0,70 H variiert (Abschneiden bei 3"-3" in Fig. 4) und weist einen Öffnungswinkel θa = ± 78º auf.
- Fig. 5b stellt eine der fünf mittleren Rinnen dar, die bei einer Höhe abgeschnitten ist, die zwischen 0,60 H und 0,70 H variiert, und ihre Halbrinnen, sowohl links als auch rechts, haben Öffnungswinkel von θa = ± 78º.
- In Übereinstimmung mit jeder der Rinnen 8 und 8' liegt entlang ihrer Länge und in ihrem mittleren Bereich ein Absorber 9 bei einer Höhe, die zwischen 0,30 H' und 0,60 H' liegt, der aus einer Rippe 10 mit invertierter "V"-Gestalt besteht, welcher selektiv mit einer Oberflächenbeschichtung vom "Schwarznickel"-Typ an beiden Seiten beschichtet ist und dessen Scheitelpunkt auf der Symmetrielinie der Rinnen liegt. Eine innere Kupferröhre 11 für das zu erhitzende Fluid verläuft in Längsrichtung in der Mitte der Rippe und an der Seite, die der reflektierenden Oberfläche gegenüber liegt, wobei sie sich über die Rippen hinaus erstreckt und an beiden Seiten mit größeren Eingangs- und Ausgangskupferröhren (Verteilern) 13 angeschlossen ist.
- In der besonderen Ausführungsform der Fig. 2, 3a und 3b weist das "V" der Rippen einen Winkel von 120º auf, d. h. β = 60º. Die Wahl dieser Werte entspricht einer Endkonzentration C = 1, 2, was wiederum einer Optimierung der mittleren Energie entspricht, die auf einer Jahresbasis gesammelt wird, kompatibel mitvollständig stationärem Betrieb in O. W.- oder N.S. -Orientierung. Die gewählten Werte sind ein Sonderfall der Familie von Lösungen, bei denen β > θa (vor dem Abschneiden).
- Die für die erfindungsgemäße Ausführungsform gewählten Werte θa und β entsprechen einer Optimierung, welche die Materialkosten, Herstellungskosten und gesammelte Energie wiederspiegelt. Schwankungen bei diesen Kosten können aber in der Zukunft erfindungsgemäße Ausführungsformen bestimmen, bei denen es interessanter sein wird, β < θa zu wählen.
- In der Ausführungsform der Fig. 4, 5a und 5b hat der Kollektor, obwohl ähnlich, eine geringfügig unterschiedliche Zusammensetzung aus Parabelbögen und Umfang. In diesem Fall werden die Aspekte hinsichtlich des Abscüneidens identisch behandelt.
- Fig. 6 stellt den Hydraulikkreis dar, und wie im rechten Detail dieser Figur zu sehen ist, hat jede Rinne einen Absorber mit einer invertierten "V"-Gestalt- eine Aluminiumrippe - mit einer inneren Kupferröhre 11, die an ihrem Scheitelpunkt angeordnet ist und in der das zu erhitzende Fluid zirkuliert. Jede der Kupferröhren 11 erstreckt sich über die Rippen hinaus und ist an Eingangs- und Ausgangs-Kupferröhren angeschlossen, die auf jeder Seite ein Gitter bilden.
- Somit wird Solarenergie, die direkt auf die Rippe gelangt oder durch die reflektierende Oberfläche reflektiert wird, auf die Rippen 10 konzentriert und auf das in den Kupferröhren 11 und in den Verteilern (12 und 13) zirkulierende Fluid übertragen und heizt das Fluid auf, welches beim Eintritt kälter war als beim Austritt. Die Eintritts- und Austrittsrohre 14, 15, 16, 17 ermöglichen eine sehr flexible Verbindung zwischen verschiedenen Kollektoren (Kästen).
- Mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform wurde eine Stillstandstemperaturvon wenigstens 165ºC über der Umgebungstemperatur gemessen.
- In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei eine zusätzliche Abdeckung, ein dünner transparenter Film, vorzugsweise aus Teflon 18, tangential auf die Spitzen der mittleren Rinnen gelegt ist, um Konvektionsverluste zu verringern und somit den Wirkungsgrad des Kollektors zu verbessern. Mit dieser Doppelabdeckungs-Ausführungsform wurde eine Stillstandstemperatur von wenigstens 185ºC über der Umgebungstemperatur gemessen.
Claims (11)
1. Nicht evakuierter Solarenergiekollektor vom CPC-Typ zur Erhitzung von
Flüssigkeiten auf Temperaturen bis zu 120ºC, enthaltend:
- einen rechteckigen Kasten (1), dessen Höhe kleiner als seine
Breite und Länge ist, mit einem Boden (6a), einem aus einem
transparenten plattenförmigen Material hergestellten Deckel (2)
und vier Seiten mit einem starren Profil, welches durch die
Zwischenschaltung einer elastischen Dichtung (4), die durch ein
weiteres starres Profil (5) gegen das starre Profil gepresst wird,
gegenüber dem Deckel (2) abgedichtet ist,
- wobei der Kasten eine Platte (7) eines festen Isoliermaterials
enthält, welches direkt in Kontakt zur inneren Oberfläche des
Bodens (6a) steht, wobei die obere Oberfläche der Platte (7) von
einer reflektierenden Lage bedeckt ist, die eine reflektierende
Oberfläche (7') bildet und die durch mehrere längliche Rinnen (8,
8') konfiguriert wird, von denen jede zwischen zwei
beabstandeten Ebenen parallel zum Boden (6a) definiert wird, wobei eine
untere der Ebenen innerhalb der Platte (7) ist und eine obere der
Ebenen sich durch die Oberseite der Rinne erstreckt,
- wobei jede der Rinnen im Querschnitt gesehen linke und rechte
Seiten hat, welche Spiegelbilder voneinander sind, wobei jede
Seite durch eine Kurve definiert wird, die an einem Funkt der
genannten oberen Ebene beginnt und vom Startpunkt aus einen
unteren Ebene und dann zurück in Richtung der oberen Ebene
erstreckt, wobei die Kurve der linken Seite die Kurve der rechten
Seite an einem Treffpunkt (6) trifft,
- einen Absorber (91, welcher sich jeweils in einer Rinne (8, 8')
zentral längserstreckt, wobei jeder Absorber (9) aus einer Rippe
(10) von invertiertem "V"-Querschnitt besteht, welche auf beiden
Seiten beschichtet und zur Verhinderung optischer Verluste
positioniert ist, wobei der Absorber eine Röhre (11) aufweist,
welche die zu erhitzende Flüssigkeit enthält und sich entlang der
Rippe (10) erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass
- jede Kurve zwischen dem parabolischen Bogen (1-3) und dem
Treffpunkt (6) die Form eines Kreisbogens (1-6) hat, wobei sich
der Kreisbogen (1-6) nach beiden Seiten des Tiefpunktes der
Kurve erstreckt,
- der Treffpunkt (6) auf einer Linie (5-8) zwischen den Enden des
invertierten "V" der Rippe (10) angeordnet ist, und
- die Röhre (11) auf der Seite der Rippe (10) angeordnet ist, die der
reflektierenden Oberfläche der Lage (7) gegenüber steht.
2. Kollektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass es sieben Rinnen gibt, wobei die zwei
äußersten Rinnen (8) Spiegelbilder voneinander sind und jede ihre
äußere Halbrinne auf einer Höhe abgeschnitten hat, welche zwischen
0.70 H und 1.00 H variiert, und ihre inneren Halbrinnen ebenso wie die
Halbrinnen aller anderen Rinnen auf einer Höhe abgeschnitten sind, die
zwischen 0,60 und 0,70 H liegt.
3. Kollektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel des "V" jeder
Absorptionsrippe (10) zwischen 90º und 180º beträgt, wobei sein Scheitelpunkt
auf der Symmetrielinie der Rinnen in einer Höhe angeordnet ist, die
zwischen 0.30 H und 0.60 H variiert.
4. Kollektor nach Anspruch 3,
wobei der genannte Winkel 120º beträgt.
5. Kollektor nach Anspruch 3 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußersten Halbrinnen
Öffnungswinkel θa = ± 74º und alle anderen Halbrinnen
Öffnungswinkel θa = ± 74º haben.
6. Kollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Rinnen eine reflektierende
Lage aufweisen zur Reduzierung der Endeffekte, welche aus Schatten
resultieren, wenn Sonnenstrahlen von außerhalb der Meridianebene
einfallen.
7. Kollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Deckel (2) aus einer
vergüteten Glasscheibe mit einem geringen Eisengehalt hergestellt ist.
8. Kollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (10) aus Aluminium und die
Röhre (11) aus Kupfer hergestellt ist, wobei deren Oberflächen mit einer
selektiven Beschichtung vom Typ des Schwarznickels beschichtet sind.
9. Kollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
einem Polyurethanschaum hergestellt ist.
10. Kollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Boden (6a) des Kastens (1)
aus einer Platte aus UV-resistentem starren PVC hergestellt ist.
11. Kollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Abdeckung (18) in Form
eines transparenten Filmes in dem Kasten (1) zwischen dem Deckel (2)
und der reflektierenden Oberfläche (7') angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PT101504A PT101504B (pt) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Colector de energia solar do tipo concentrado parabolico composto, sem vacuo |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE69517465D1 DE69517465D1 (de) | 2000-07-20 |
| DE69517465T2 true DE69517465T2 (de) | 2001-03-08 |
Family
ID=20085394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE69517465T Expired - Fee Related DE69517465T2 (de) | 1994-04-22 | 1995-04-18 | Solarkollektor ohne Vakuum mit CPC-Konzentrator |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0678714B1 (de) |
| AT (1) | ATE193937T1 (de) |
| DE (1) | DE69517465T2 (de) |
| DK (1) | DK0678714T3 (de) |
| ES (1) | ES2149317T3 (de) |
| GR (1) | GR3034364T3 (de) |
| PT (1) | PT101504B (de) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100365771B1 (ko) * | 1999-12-29 | 2002-12-31 | (주)지앤씨 테크놀러지 | 태양열 집광기 |
| KR100420867B1 (ko) * | 2001-09-29 | 2004-03-09 | 모인에너지(주) | 비대칭 반사면을 갖는 태양열 집속집열기 |
| ES2230946B1 (es) * | 2002-06-21 | 2006-01-16 | Eloy Landaluce Montalban | Aparato para calentar el agua por medio de rayos solares. |
| PT102938A (pt) | 2003-04-09 | 2004-10-29 | Collares Pereira Engenharia Un | Collector solar de baixa concentracao, ideal, do tipo cpc |
| KR100602581B1 (ko) | 2004-06-16 | 2006-07-19 | 황우성 | 수광밀도 균일화 복합포물면(cpc) 집속장치 |
| PT104133A (pt) * | 2008-07-17 | 2010-01-18 | Ao Sol En Renovaveis S A | Colector solar concentrador do tipo cpc possuindo uma cavidade absorvedora melhorada sem pontes térmicas nem perdas ópticas¿ |
| PT104168A (pt) * | 2008-09-02 | 2010-03-02 | Ao Sol En Renovaveis S A | Colector solar do tipo cpc para tubos de vácuo |
| MX2022003106A (es) * | 2022-03-11 | 2023-09-12 | Molinari Yuri Nahmad | Dispositivo concentrador solar con espejo de arco circular asimetrico. |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1165672A (fr) * | 1957-01-24 | 1958-10-28 | Centre Nat Rech Scient | Récepteur statique pour concentration d'énergie solaire |
| US3920413A (en) * | 1974-04-05 | 1975-11-18 | Nasa | Panel for selectively absorbing solar thermal energy and the method of producing said panel |
| AU4062278A (en) * | 1978-10-11 | 1980-04-17 | Fortress Engineering Ltd | Solar heater |
| US4340034A (en) * | 1979-09-17 | 1982-07-20 | Hopper Thomas P | Solar energy collecting apparatus |
| JPS5993150A (ja) * | 1982-11-17 | 1984-05-29 | Hitachi Ltd | 太陽熱集熱器 |
-
1994
- 1994-04-22 PT PT101504A patent/PT101504B/pt not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-04-18 DE DE69517465T patent/DE69517465T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-04-18 EP EP95302564A patent/EP0678714B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-18 AT AT95302564T patent/ATE193937T1/de not_active IP Right Cessation
- 1995-04-18 DK DK95302564T patent/DK0678714T3/da active
- 1995-04-18 ES ES95302564T patent/ES2149317T3/es not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-09-08 GR GR20000402050T patent/GR3034364T3/el not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK0678714T3 (da) | 2000-10-23 |
| EP0678714A3 (de) | 1996-07-17 |
| EP0678714A2 (de) | 1995-10-25 |
| DE69517465D1 (de) | 2000-07-20 |
| GR3034364T3 (en) | 2000-12-29 |
| ES2149317T3 (es) | 2000-11-01 |
| PT101504A (pt) | 1995-11-08 |
| PT101504B (pt) | 2001-04-30 |
| ATE193937T1 (de) | 2000-06-15 |
| EP0678714B1 (de) | 2000-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0767889B1 (de) | Vorrichtung zur gewinnung von energie aus sonnenlicht mit mindestens einem solarkollektor | |
| DE2757155C2 (de) | Vorrichtung zum Sammeln von Sonnenenergie | |
| DE2709284A1 (de) | Vorrichtung zum konzentrieren von energie | |
| DE2715504A1 (de) | Solarenergiesammler | |
| DE3107888A1 (de) | Solarkonzentrator | |
| DE2536800A1 (de) | Sonnenenergiesammler | |
| DE69517465T2 (de) | Solarkollektor ohne Vakuum mit CPC-Konzentrator | |
| CH625608A5 (de) | ||
| DE69506710T2 (de) | Sonnenkollektor | |
| EP0846245B1 (de) | Sonnenkollektor | |
| DE2933089A1 (de) | Sonnenwaermekollektor | |
| CH631540A5 (de) | Sonnenkollektor. | |
| DE3048499A1 (de) | Einrichtung zur umsetzung von sonnenenergie in waerme | |
| DE102014105680B3 (de) | Wärmeübertragungsvorrichtung. Solarkollektor und Wärmerohr | |
| DE2835371C2 (de) | Sonnenkollektor | |
| DE102008047327B4 (de) | Sonnenenergiemodul und Sonnenenergiemodulanordnung | |
| DE2817166C2 (de) | Absorber für solare Strahlung | |
| DE29808532U1 (de) | Röhrenkollektor | |
| DE20220874U1 (de) | Sonnenkollektor | |
| DE2614545A1 (de) | Sonnenkollektor | |
| DE102004020850A1 (de) | Röhrenkollektor zur Absorption von Lichtenergie | |
| DE29601105U1 (de) | Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht mit mindestens einem Solarkollektor | |
| DE2649807A1 (de) | Sonnenkollektor | |
| AT402114B (de) | Sonnenkollektor | |
| DE10200042A1 (de) | Reflektor für Solarkollektor-Röhrenanordnung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AO SOL-ENERGIAS RENOVAVEIS LDA., SAMORA CORREIRA, |
|
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: DERZEIT KEIN VERTRETER BESTELLT |
|
| 8381 | Inventor (new situation) |
Inventor name: COLLARES PEREIRA, MANUEL PEDRO IVENS, P-1100 LISBO Inventor name: CORREIA DE OLIVEIRA, JOAO VIEIRA, P-2780 OEIRAS, P |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |