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DE69517465T2 - Solarkollektor ohne Vakuum mit CPC-Konzentrator - Google Patents

Solarkollektor ohne Vakuum mit CPC-Konzentrator

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Publication number
DE69517465T2
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DE
Germany
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grooves
collector according
box
rib
curve
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DE69517465T
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DE69517465D1 (de
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Manuel Pedro Ivens Collares Pereira
Joao Veiira Correia De Oliveira
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Ao Sol-Energias Renovaveis Lda Samora Correira
Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • F24S10/753Solar 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/80Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors having discontinuous faces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
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    • F24S2023/838Other shapes involutes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

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Description

    I Aufgabe der Erfindung
  • 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.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 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.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
  • 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:
  • Fig. 2
  • 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 &theta;a und &beta; 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, &beta; < &theta;a 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 &theta;a = ± 74º und alle anderen Halbrinnen Öffnungswinkel &theta;a = ± 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.
DE69517465T 1994-04-22 1995-04-18 Solarkollektor ohne Vakuum mit CPC-Konzentrator Expired - Fee Related DE69517465T2 (de)

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