BE1016740A5 - SOLAR ENERGY COLLECTOR. - Google Patents
SOLAR ENERGY COLLECTOR. Download PDFInfo
- Publication number
- BE1016740A5 BE1016740A5 BE2005/0413A BE200500413A BE1016740A5 BE 1016740 A5 BE1016740 A5 BE 1016740A5 BE 2005/0413 A BE2005/0413 A BE 2005/0413A BE 200500413 A BE200500413 A BE 200500413A BE 1016740 A5 BE1016740 A5 BE 1016740A5
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- absorber
- solar collector
- solar
- circle
- radiation
- Prior art date
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 149
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 77
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
-
- 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
- F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
- F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
Deze uitvinding betreft een zonnecollector (1) omvattende : - een buisvormige behuizing (2) die binnenin de ruimte van de behuizing (2) voorzien is van een absorber (3) voor het absorberen van zonnestraling (4) over nagenoeg het volledige oppervlak van de buisvormige behuizing (2); - één of meerdere zonnestraling reflecterende vlakken (5) voor het indirect bestralen van het deel van de genoemde absorber (3) dat zich bevindt aan de schaduwzijde van de buisvormige behuizing (2); waarbij minstens één van de reflecterende vlakken (5) zich uitstrekt tot minstens aan de horizontale raaklijn (A) met het uiterste punt van de absorber (3) dat zich bevindt aan de zijde van de behuizing (2) waarop directe zonnestraling invalt.This invention relates to a solar collector (1) comprising: - a tubular housing (2) which is provided inside the space of the housing (2) with an absorber (3) for absorbing solar radiation (4) over almost the entire surface of the tubular housing (2); - one or more solar radiation reflecting surfaces (5) for indirectly irradiating the part of said absorber (3) located on the shadow side of the tubular housing (2); wherein at least one of the reflective surfaces (5) extends at least to the horizontal tangent (A) with the extreme point of the absorber (3) located on the side of the housing (2) on which direct solar radiation is incident.
Description
zonne-energie collectorsolar energy collector
Deze uitvinding betreft enerzijds een zonnecollector omvattende: een buisvormige behuizing die binnenin de ruimte van de behuizing voorzien is van een absorber voor het absorberen van zonnestraling over nagenoeg het volledige oppervlak van de buisvormige behuizing; één of meerdere zonnestraling reflecterende vlakken voor het indirect bestralen van het deel van de genoemde absorber dat zich bevindt aan de schaduwzijde van de buisvormige behuizing waarbij minstens één van de reflecterende vlakken zich uitstrekt tot minstens aan de horizontale raaklijn met het uiterste punt van de absorber dat zich bevindt aan de zijde van de behuizing waarop directe zonnestraling invalt;This invention relates on the one hand to a solar collector comprising: a tubular housing which is provided within the space of the housing with an absorber for absorbing solar radiation over substantially the entire surface of the tubular housing; one or more solar reflecting surfaces for indirectly irradiating the part of said absorber located on the shadow side of the tubular housing with at least one of the reflecting surfaces extending at least to the horizontal tangent line with the extreme point of the absorber that is located on the side of the housing that is exposed to direct sunlight;
Anderzijds betreft deze uitvinding een spiegel omvattende één of meerdere reflecterende vlakken voorzien om deel uit te maken van een zonnecollector volgens de uitvinding.On the other hand, this invention relates to a mirror comprising one or more reflective surfaces provided for forming part of a solar collector according to the invention.
In deze octrooiaanvraag is de indirecte straling, de straling die gereflecteerd wordt door de reflecterende vlakken. De directe straling is de straling die rechtstreeks op de zonnecollector, in het bijzonder de absorber valt.In this patent application, the indirect radiation is the radiation that is reflected by the reflecting surfaces. The direct radiation is the radiation that falls directly on the solar collector, in particular the absorber.
Conventionele energiebronnen beginnen langzaam maar zeker uitgeput te raken. Het gebruik van zonne-energie voor het opwarmen van water of opwekken van elektriciteit is dan een uitkomst. Er zijn reeds diverse zonne-energiesystemen bekend.Conventional energy sources are slowly but surely becoming exhausted. The use of solar energy for heating water or generating electricity is then a solution. Various solar energy systems are already known.
De laatste jaren zijn reeds verschillende soorten collectoren op de markt gekomen, dit zijn zowel zeer dure systemen als meer betaalbare systemen voor particulier.In recent years, various types of collectors have come on the market, these are both very expensive systems and more affordable systems for private individuals.
Eén van de systemen die meer en meer toegepast worden zijn de zonnecollectoren met vacuüm buizen die beschikken over een ronde absorber. Dit zijn systemen met geëvacueerde concentrische zonne-energie collecterende buizen gebaseerd op het DEWAR principe, bestaande uit een inwendige glazen buis voorzien van een spectraal - selectieve laag die ingebouwd is in een tweede glazen buis waarvan één kant met elkaar verbonden is door samensmelting.One of the systems that is being used more and more is the solar collectors with vacuum tubes that have a round absorber. These are systems with evacuated concentric solar energy collecting tubes based on the DEWAR principle, consisting of an inner glass tube provided with a spectral selective layer that is built into a second glass tube, one side of which is connected by fusion.
De plaats tussen de twee buizen wordt op een hoog vacuüm gebracht die dan dienst doet als isolator om te vermijden dat de opgenomen energie terug verloren gaat.The place between the two tubes is brought to a high vacuum which then serves as an insulator to prevent the energy absorbed from being lost again.
Om over voldoende stralingsoppervlak te beschikken bestaan dergelijke collectoren hoofdzakelijk uit dicht bij elkaar gelegen buizen. Deze collectoren hebben echter het nadeel dat er niet efficiënt gebruik gemaakt wordt van de beschikbare stralingsoppervlakte daar de zonnestraling enkel op de Vi van de absorber terechtkomt. Namelijk, enkel de bovenzijde van de absorber wordt bestraald door de directe straling van de zon. Tevens wordt ook de plaats tussen de buizen niet gebruikt.In order to have a sufficient radiation surface, such collectors mainly consist of tubes that are close to each other. These collectors, however, have the disadvantage that efficient use is not made of the available radiation surface, since the solar radiation only ends up on the Vi of the absorber. Namely, only the top of the absorber is irradiated by the direct radiation of the sun. Also the place between the tubes is not used.
Om de verloren energie per m2 stralingsoppervlak op te vangen dienen er dus veel buizen geplaatst te worden, met een duur en zwaar systeem tot gevolg.To compensate for the lost energy per m2 of radiation surface, many tubes have to be installed, resulting in an expensive and heavy system.
Om de straling tussen de buizen op te vangen is het gekend om een spiegel onder de zonnecollectoren te plaatsen. Hierdoor komt er nu ook zonnestraling, in het bijzonder de indirecte straling op de onderkant van de absorber terecht. Dergelijke systemen worden o.a. beschreven in de Europese publicatie EP 0 061 222 en de Amerikaanse publicatie US 4,059,093. Dergelijke systemen hebben echter het nadeel dat ze nog niet voldoende efficiënt zijn.To collect the radiation between the tubes, it is known to place a mirror under the solar collectors. As a result, now also solar radiation, in particular indirect radiation, ends up on the bottom of the absorber. Such systems are described inter alia in the European publication EP 0 061 222 and the American publication US 4,059,093. However, such systems have the disadvantage that they are not yet sufficiently efficient.
Het doel van de uitvinding is een zonnecollector te vervaardigen waarbij de absorber deels direct en deels indirect bestraald wordt, zodanig dat, bij loodrechte inval van de zonnestraling, de absorber bestraald is over nagenoeg de volledige omtrek, en onder de meest efficiënte invalshoek, met een uitstekende efficiëntie tot gevolg.The object of the invention is to manufacture a solar collector in which the absorber is irradiated partly directly and partly indirectly, such that, in the case of perpendicular incident of the solar radiation, the absorber is irradiated over almost the entire circumference, and under the most efficient incident angle, with a excellent efficiency.
Het doel van de uitvinding wordt bereikt door te voorzien in een zonnecollector omvattende: een buisvormige behuizing die binnenin de ruimte van de behuizing voorzien is van een absorber voor het absorberen van zonnestraling over nagenoeg het volledige oppervlak van de buisvormige behuizing; één of meerdere zonnestraling reflecterende vlakken voor het indirect bestralen van het deel van de genoemde absorber dat zich bevindt aan de schaduwzijde van de buisvormige behuizing waarbij minstens één van de reflecterende vlakken zich uitstrekt tot minstens aan de horizontale raaklijn met het uiterste punt van de absorber dat zich bevindt aan de zijde van de behuizing waarop directe zonnestraling invalt; waarbij de zonnecollector volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de zonnestraling reflecterende vlakken en absorber zo uitgevoerd zijn dat alle loodrecht invallende zonnestraling enerzijds direct en anderzijds via reflectie op de reflecterende vlakken zodanig op de absorber terechtkomt dat de sinus van de invalshoek van de genoemde straling op de absorber nagenoeg gelijk is aan 1.The object of the invention is achieved by providing a solar collector comprising: a tubular housing which is provided within the space of the housing with an absorber for absorbing solar radiation over substantially the entire surface of the tubular housing; one or more solar reflecting surfaces for indirectly irradiating the part of said absorber located on the shadow side of the tubular housing with at least one of the reflecting surfaces extending at least to the horizontal tangent line with the extreme point of the absorber that is located on the side of the housing that is exposed to direct sunlight; wherein the solar collector according to the invention is characterized in that the solar radiation reflecting surfaces and absorber are designed in such a way that all perpendicularly incident solar radiation ends up on the absorber directly and on the other side via reflection on the reflecting surfaces such that the sine of the incident angle of said radiation onto the absorber is substantially equal to 1.
Buiten het feit dat de absorber deels direct wordt bestraald heeft deze zonnecollector het grote voordeel dat de absorber eveneens voor de andere delen, dus zowel het deel gelegen boven als onder (schaduwzijde) de horizontale aslijn van de absorber, indirect bestraald wordt. Daar er geen verloren straling meer is tussen de buizen en er meer straling valt op de absorber, zullen er minder zonnecollectoren nodig zijn om een batterij zonnecollectoren te vormen met gelijkwaardige resultaten als de gekende systemen.In addition to the fact that the absorber is partly directly irradiated, this solar collector has the great advantage that the absorber is also irradiated indirectly for the other parts, that is, both the part above and below (shadow side) the horizontal axis of the absorber. Since there is no more lost radiation between the tubes and more radiation falls on the absorber, fewer solar collectors will be needed to form a battery of solar collectors with results equivalent to those of known systems.
Door de specifieke uitvoering van enerzijds de zonnestraling reflecterende vlakken en anderzijds de absorber, zal de loodrecht invallende directe straling haaks (onder een hoek van 90°) op de absorber terechtkomen en zal de indirecte straling eveneens haaks op de absorber terechtkomen. Dit heeft tot gevolg dat we met dergelijke zonnecollector tot een nagenoeg 100 % opname komen van het aanbod, aangezien sinus van de invalshoek van de op de absorber invallende straling nagenoeg gelijk is aan 1.Due to the specific design of the reflecting surfaces on the one hand and the absorber on the other, the perpendicularly incident direct radiation will end up perpendicular (at an angle of 90 °) to the absorber and the indirect radiation will also end up perpendicular to the absorber. As a result, with such a solar collector we arrive at an almost 100% uptake of the supply, since sine of the angle of incidence of the radiation incident on the absorber is substantially equal to 1.
Volgens een eerste voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de zonnecollector volgens de uitvinding omvat de zonnecollector een vlak uitgevoerd eerste en een tweede reflecterend vlak dewelke zich respectievelijk elk aan een zijde van de verticale aslijn van de absorber bevinden en heeft de genoemde absorber een kruisvorm gevormd door vier vlakke ribben die elk nagenoeg in het midden voorzien zijn op een zijde van een vierkantig uitgevoerd centraal gedeelte. Door de opstelling van de reflecterende vlakken wordt zowel de volledige linker - als rechterzijkant van de absorber indirect bestraald.According to a first preferred embodiment of the solar collector according to the invention, the solar collector comprises a first and a second reflective surface which are respectively situated on one side of the vertical axis of the absorber and said absorber has a cross-shape formed by four flat ribs each of which is provided substantially in the middle on one side of a square section of central portion. The arrangement of the reflecting surfaces indirectly irradiates both the entire left and right sides of the absorber.
De specifieke vorm van de absorber zal ervoor zorgen dat de loodrecht invallende zonnestraling deels direct op de absorber, en deels door reflectie op de reflecterende vlakken (indirecte straling) haaks op de absorber zal terechtkomen. Hierdoor gaan we met dergelijke uitvoering tot een opname van nagenoeg 100% (sin 90°=1) van het aanbod zonnestraling over de breedte en lengte van de reflecterende vlakken.The specific shape of the absorber will ensure that the perpendicularly incident solar radiation will end up at right angles to the absorber, partly directly onto the absorber and partly through reflection on the reflecting surfaces (indirect radiation). As a result, with such a design, we are able to take up almost 100% (sin 90 ° = 1) of the range of solar radiation across the width and length of the reflecting surfaces.
Bij een bijzondere uitvoering van de zonnecollector volgens de uitvinding zijn het eerste en tweede reflecterend vlak opgesteld onder een hoek van 45° ten opzichte van de verticale aslijn van de absorber, waardoor tussen de genoemde reflecterende vlakken een hoek van 90° gevormd wordt en zijn het eerste en/of het tweede reflecterend vlak opgebouwd uit een V - vorm waarbij de benen van de V een hoek vormen van 90°. Meer in het bijzonder bevindt het hoekpunt van de V van het eerste en/of tweede reflecterend vlak zich op een verticale lijn gelegen tussen de wand van de behuizing van de absorber en het uiterste punt van de horizontaal gelegen ribben van de absorber. Door de reflecterende vlakken op deze manier op te bouwen wordt het mogelijk om, het aanbod van zonnestraling op de absorber te vergroten, (groter stralingsoppervlak) door bij een loodrechte inval van de straling eveneens de onderkant (bevindt zich eveneens in de schaduwzijde van de behuizing) van de absorber te bestralen onder de meest efficiënte invalshoek.In a special embodiment of the solar collector according to the invention, the first and second reflecting surface are arranged at an angle of 45 ° with respect to the vertical axis of the absorber, whereby an angle of 90 ° is formed between said reflecting surfaces and the first and / or the second reflective surface constructed from a V shape, the legs of the V forming an angle of 90 °. More specifically, the angular point of the V of the first and / or second reflective surface is on a vertical line located between the wall of the housing of the absorber and the extreme point of the horizontally located ribs of the absorber. By constructing the reflecting surfaces in this way, it becomes possible to increase the supply of solar radiation on the absorber (larger radiation surface) by also having the underside in the case of a vertical incident of the radiation (also located in the shadow side of the housing). ) of the absorber to be irradiated under the most efficient angle.
Volgens een tweede voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de zonnecollector volgens de uitvinding omvat zonnecollector een over een minstens een deel hol uitgevoerd eerste en een tweede reflecterend vlak dewelke zich respectievelijk elk aan een zijde van de verticale aslijn van de absorber bevinden en is de genoemde absorber samengesteld uit een halfrond gedeelte en een nagenoeg in het midden op het halfrond gedeelte geplaatste vlakke rib met een lengte overeenkomstig de helft van de diameter van de absorber. Bij deze uitvoering zal bij loodrecht invallende zonnestraling het deel van de indirecte straling o.i.v. de reflecterende vlakken gericht worden naar nagenoeg het center van de absorber en dus onder de meest efficiënte invalshoek (sin 1) op de absorber terechtkomen. De specifieke vorm van de absorber zal er verder voor zorgen dat de loodrecht invallende zonnestraling ofwel direct op de absorber, ofwel door reflectie op de reflecterende vlakken (indirecte straling) haaks op de absorber zal terechtkomen. Hierdoor gaan we met dergelijke uitvoering ook tot een opname van nagenoeg 100% (sin 90°=1), maar met een groter stralingsoppervlak.According to a second preferred embodiment of the solar collector according to the invention, the solar collector comprises a first and a second reflecting surface which is hollow over at least a part and which are respectively situated on one side of the vertical axis of the absorber and said absorber is composed of a semicircular portion and a flat rib placed substantially in the center of the semicircular portion with a length corresponding to half the diameter of the absorber. In this embodiment, with perpendicularly incident solar radiation, the part of the indirect radiation or the reflecting surfaces will be directed towards practically the center of the absorber and thus end up on the absorber under the most efficient angle of incidence (sin 1). The specific shape of the absorber will further ensure that the perpendicularly incident solar radiation will end up perpendicular to the absorber either directly to the absorber or by reflection on the reflecting surfaces (indirect radiation). As a result, with such a version we also go for a shot of almost 100% (sin 90 ° = 1), but with a larger radiation surface.
Bij een bijzonder voordelige uitvoering van de zonnecollector volgens de uitvinding is een reflecterend vlak opgebouwd uit de volgende delen, waarbij de lengte van deze delen uitgedrukt wordt ten opzichte van de diameter X van de absorber: - een vlak deel met een lengte van 0,9427 x X vanaf raakpunt van de lijn die vertrekt op afstand 1,8416 x X vanaf horizontale aslijn van de absorber onder een hoek van 45° ten opzichte van de verticale aslijn van de absorber tot het raakpunt met de horizontale raaklijn van de bovenkant van de absorber; - een deel van een cirkel met een straal van 5,7091 x X, en met een center gelegen op een afstand van 1,8808 x X in een richting ten opzichte van de horizontale centerlijn tegenovergesteld aan de plaats waar het deel van de cirkel zich bevindt, en een afstand van 0,3111 x X in een richting ten opzichte van de verticale centerlijn tegenovergesteld aan de plaats waar het deel van de cirkel zich bevindt; - een deel van een cirkel met een straal van 5,2910 x X, en met een center gelegen op een afstand van 1,6924 x X in een richting ten opzichte van de horizontale centerlijn tegenovergesteld aan de plaats waar het deel van de cirkel zich bevindt, en een afstand van 0,2250 x X in een richting ten opzichte van de verticale centerlijn tegenovergesteld aan de plaats waar het deel van de cirkel zich bevindt; - een deel van een cirkel met een straal van 0,8068 x X en met een center dat het snijpunt is tussen de 45°-lijn die vertrekt vanuit het center van de absorber en de buitenste wand van de absorber, en gelegen op een afstand van 0,6376 x X in een richting ten opzichte van de verticale en de horizontale centerlijn gelijk aan de plaats waar het deel van de cirkel zich bevindt; - een deel van cirkel met een straal die overeenkomt met de straal van de buitenste wand van de buisvormige behuizing + 1 mm, en met een center dat gelegen is in het center van de absorber.In a particularly advantageous embodiment of the solar collector according to the invention, a reflecting surface is composed of the following parts, the length of these parts being expressed with respect to the diameter X of the absorber: - a flat part with a length of 0.9427 x X from the tangent line of the line that starts at a distance of 1.8416 x X from the horizontal axis of the absorber at an angle of 45 ° with respect to the vertical axis of the absorber to the tangent point with the horizontal tangent line of the top of the absorber ; - a part of a circle with a radius of 5.7091 x X, and with a center located at a distance of 1.8808 x X in a direction relative to the horizontal center line opposite to where the part of the circle is located and a distance of 0.3111 x X in a direction relative to the vertical center line opposite to where the part of the circle is located; - a part of a circle with a radius of 5.2910 x X, and with a center located at a distance of 1.6924 x X in a direction relative to the horizontal center line opposite to where the part of the circle is located and a distance of 0.2250 x X in a direction relative to the vertical center line opposite to where the part of the circle is located; - a part of a circle with a radius of 0.8068 x X and with a center that is the point of intersection between the 45 ° line starting from the center of the absorber and the outer wall of the absorber, and located at a distance of 0.6376 x X in a direction relative to the vertical and horizontal center line equal to where the part of the circle is located; - a part of circle with a radius corresponding to the radius of the outer wall of the tubular housing + 1 mm, and with a center located in the center of the absorber.
Bij een voorkeurdragende uitvoering van de zonnecollector volgens de uitvinding is de genoemde absorber vervaardigd uit een warmtegeleidend materiaal waarop een spectraal selectieve laag is aangebracht, en zich bevindt op een afstand van de behuizing, zodanig dat de absorber kan uitzetten bij verhoogde temperatuur. Meer in het bijzonder is de absorber voorzien van een opening voor warmteafgifte van de opgenomen warmte uit de zonnestraling.In a preferred embodiment of the solar collector according to the invention, the said absorber is made of a heat-conducting material on which a spectrally selective layer is applied, and is located at a distance from the housing, such that the absorber can expand at an elevated temperature. More in particular, the absorber is provided with an opening for heat dissipation of the absorbed heat from the solar radiation.
Bij een meer bijzondere uitvoering van de zonnecollector volgens de uitvinding is de buisvormige behuizing éénwandig uitgevoerd. Door de behuizing éénwandig uit te voeren is er minder verlies aan straling door reflectie op glazen wanden (namelijk maar één wand aanwezig) en aan stralingsoppervlak daar de absorber dichter tegen de wand geplaatst kan worden.In a more special embodiment of the solar collector according to the invention, the tubular housing is of single-walled design. By designing the housing in one wall, there is less loss of radiation due to reflection on glass walls (namely only one wall is present) and on the radiation surface as the absorber can be placed closer to the wall.
Bij een andere uitvoering van de zonnecollector volgens de uitvinding is de buisvormige behuizing tweewandig uitgevoerd. Er is enkel een vacuüm in de tussenruimte (Dewar) en is bijzonder voordelig om in dergelijke behuizingen een absorber in te plaatsen m.b.t isolatie.In another embodiment of the solar collector according to the invention, the tubular housing is of two-sided design. There is only a vacuum in the gap (Dewar) and it is particularly advantageous to place an absorber in such housings with regard to insulation.
In een bijzonder voordelige uitvoering van de zonnecollector is de absorber voorzien van fotavoltaische cellen om de opgenomen zonnestraling om te zetten in elektriciteit.In a particularly advantageous embodiment of the solar collector, the absorber is provided with photavoltaic cells for converting the absorbed solar radiation into electricity.
In een meest voorkeurdragende uitvoering van de zonnecollector volgens de uitvinding is de genoemde zonnecollector een vacuümzonnecollector.In a most preferred embodiment of the solar collector according to the invention, the said solar collector is a vacuum solar collector.
Deze uitvinding betreft verder nog een batterij bestaande uit minstens twee zonnecollectoren volgens één van de voorgaande conclusies waarbij de reflecterende vlakken een aansluitend geheel vormen.This invention further relates to a battery consisting of at least two solar collectors according to one of the preceding claims, wherein the reflecting surfaces form a contiguous whole.
Een ander onderwerp van deze octrooiaanvraag betreft een spiegel omvattende één of meerdere reflecterende vlakken, waarbij de genoemde spiegel voorzien is om deel uit te maken van een zonnecollector volgens één van de conclusies 1 t/m 12.Another subject of this patent application relates to a mirror comprising one or more reflecting surfaces, said mirror being provided to form part of a solar collector according to one of claims 1 to 12.
In de hierna volgende beschrijving wordt met verwijzing naar de hierbij gevoegde tekeningen een gedetailleerde beschrijving gegeven van een aantal mogelijke uitvoeringsvormen van een zonnecollector volgens deze uitvinding, enkel met de bedoeling de kenmerken van de uitvinding te verduidelijken en aan te vullen. Deze beschrijving kan dus geenszins geïnterpreteerd worden als een beperking van de in de conclusies gedefinieerde beschermingsomvang voor deze uitvinding.In the following description, with reference to the accompanying drawings, a detailed description is given of a number of possible embodiments of a solar collector according to the present invention, solely for the purpose of clarifying and supplementing the features of the invention. This description can therefore in no way be interpreted as a limitation of the scope of protection defined in the claims for this invention.
In deze beschrijving wordt door middel van referentiecijfers verwezen naar de hierbij gevoegde tekeningen waarbij : figuur 1 een voorstelling is van een zonnecollector met een ronde absorber waarvan de reflecterende vlakken vlak zijn uitgevoerd; figuur 2 een voorstelling is van een zonnecollector met een ronde absorber waarvan de reflecterende vlakken opgebouwd zijn uit een V - vorm; figuur 3 een voorstelling is van een zonnecollector met een kruisabsorber; figuur 4 een voorstelling is van een zonnecollectror met een kruisabsorber waarbij het hoekpunt van de V van het eerste en tweede reflecterend vlak zich bevindt op een verticale lijn gelegen tussen de wand waarbinnen de absorber zich bevindt en het uiterste punt van de horizontaal gelegen ribben; figuur 5 een voorstelling is van een zonnecollector met een ronde absorber waarvan de reflecterende vlakken hol zijn uitgevoerd figuur 6 een voorstelling is van een zonnecollector waarvan de reflecterende vlakken hol zijn uitgevoerd; figuur 7 en 8 tonen dat de invallende straling gefocust wordt in het centrum van de absorber; figuur 9 de constructietekening is van een hol uitgevoerd reflecterend vlak. figuur 10.1, 10.2, 10.3 en 10.4 een voorstelling is van een batterij zonnecollectoren volgens de uitvinding.In this description reference is made to the accompanying drawings by reference numerals, in which: figure 1 is a representation of a solar collector with a round absorber whose reflecting surfaces are of flat design; Figure 2 is a representation of a solar collector with a round absorber, the reflecting surfaces of which are constructed from a V-shape; Figure 3 is a representation of a solar collector with a cross-absorber; Fig. 4 is a representation of a solar collector with a cross-absorber, the angular point of the V of the first and second reflective surfaces being on a vertical line located between the wall within which the absorber is located and the extreme point of the horizontal ribs; Fig. 5 is a representation of a solar collector with a round absorber whose reflective surfaces are hollow; Fig. 6 is a representation of a solar collector whose reflective surfaces are hollow; Figures 7 and 8 show that the incident radiation is focused in the center of the absorber; Figure 9 is the construction drawing of a concave reflective surface. figures 10.1, 10.2, 10.3 and 10.4 represent a battery of solar collectors according to the invention.
Bij uitwerking van de zonnecollector werd rekening gehouden met volgende twee principes: 1) de intensiteit van zonnestraling is bepaald door de invalshoek. Bij zonnestraling wordt dit uitgedrukt in W/m2 op een horizontaal plat vlak. Dit kan berekend worden door de Sin te bepalen van de invalshoek -> 90° = 1 en 0° = 0; Sin x 100 = %.When elaborating the solar collector, the following two principles were taken into account: 1) the intensity of solar radiation is determined by the angle of incidence. With solar radiation this is expressed in W / m2 on a horizontal flat surface. This can be calculated by determining the Sin of the angle of incidence -> 90 ° = 1 and 0 ° = 0; Sin x 100 =%.
Passen we deze stelling toe op een ronde absorber (oa. voorgesteld op figuur 1), dan is 90° het bovenste punt van de buisvormige behuizing (2) waar de zonnestraling (4) (voorgesteld door puntlijnen) loodrecht op valt om dan verder af te dalen over 45° naar 0 op lA diameter. Als deze berekening toegepast wordt op lA cirkel per ° met vaste bestraling loodrecht op cirkel, zien we dat er van het aanbod 64% is opgenomen op % omtrek van cirkel alwaar er 100% is opgenomen op plat vlak. Indien er een gelijk aanbod is op bovenkant en onderkant door een spiegel is dit 64% over oppervlakte van de cirkel. Gezien de zon een boog beschrijft zal op de buis zonder spiegel er een constante 64 % opname zijn van het aanbod op Vz van oppervlakte.If we apply this theorem to a round absorber (shown in Figure 1, for example), then 90 ° is the upper point of the tubular housing (2) to which the solar radiation (4) (represented by point lines) falls perpendicularly and then further down to drop by 45 ° to 0 on 1A diameter. If this calculation is applied to 1A circle per ° with fixed irradiation perpendicular to circle, we see that 64% of the supply is included on% circumference of circle where 100% is recorded on flat surface. If there is an equal offer on top and bottom by a mirror, this is 64% over the area of the circle. As the sun describes an arc, there will be a constant 64% uptake of the supply on Vz of surface on the tube without a mirror.
2) De wet van reflectie = de invalshoek op een reflecterend oppervlak is de hoek van reflectie zowel bij platte vlakken of gebogen vlakken.2) The law of reflection = the angle of incidence on a reflective surface is the angle of reflection on both flat surfaces or curved surfaces.
De zonnecollector volgens de uitvinding en zoals voorgesteld op de figuren omvat: een buisvormige, bij voorkeur doorschijnende, behuizing (2) die binnenin de ruimte van de behuizing (2) voorzien is van een absorber (3) voor het absorberen van zonnestraling (4) over nagenoeg het volledige oppervlak van de buisvormige behuizing (2); één of meerdere zonnestraling reflecterende vlakken (5) voor het indirect bestralen van het deel van de genoemde absorber (3) dat zich bevindt aan de schaduwzijde van de buisvormige behuizing (2) waarbij minstens één van de reflecterende vlakken (5) zich uitstrekt tot minstens aan de horizontale raaklijn (A) met het uiterste punt van de absorber (3) dat zich bevindt aan de zijde van de behuizing (2) waarop directe zonnestraling invalt zodat de zijkanten volledig worden bestraald.;The solar collector according to the invention and as represented in the figures comprises: a tubular, preferably translucent, housing (2) which is provided within the space of the housing (2) with an absorber (3) for absorbing solar radiation (4) over substantially the entire surface of the tubular housing (2); one or more solar reflecting surfaces (5) for indirectly irradiating the part of said absorber (3) located on the shadow side of the tubular housing (2) with at least one of the reflecting surfaces (5) extending to at least on the horizontal tangent line (A) with the extreme point of the absorber (3) which is located on the side of the housing (2) on which direct sunlight falls so that the sides are completely irradiated .;
De genoemde buisvormige behuizing (2) is afhankelijk van de toepassing één - of tweewandig uitgevoerd waarbij bij een tweewandige uitvoering de ruimte tussen de wanden gelegen is tussen 2 en 30 mm., bij voorkeur tussen 5 en 20 mm. en meer in het bijzonder 10 mm.Said tubular housing (2) is of single or double-walled design depending on the application, with a two-walled design the space between the walls is between 2 and 30 mm, preferably between 5 and 20 mm. and more particularly 10 mm.
De zonnestraling reflecterende vlakken zijn vervaardigd uit eender welk straling reflecterend materiaal en door de reflecterende vlakken (5) aansluitend naast elkaar te plaatsen kan een batterij gevormd worden (zie figuur 10).The solar radiation reflecting surfaces are made of any radiation reflecting material and by placing the reflecting surfaces (5) next to each other a battery can be formed (see figure 10).
De beste resultaten worden bekomen met de batterij voorgesteld op figuur 10.1, waar de reflecterende vlakken voorzien bij elke zonnecollector zich uitstrekken tot minstens aan de horizontale raaklijn met het uiterste punt van de absorber dat zich bevindt aan de zijde van de behuizing waarop directe zonnestraling invalt. Iets mindere, maar toch nog goede resultaten worden bekomen met de batterij zonnecollectoren voorgesteld op figuur 10.2 en 10.3, waar de zonnecollectoren die deel uitmaken van de batterij dichter bij elkaar geplaatst worden. Hier strekken enkel de reflecterende vlakken die zich aan de uiteinden van de batterij bevinden zich uit tot aan de horizontale raaklijn met het uiterste punt van de absorber van de respectievelijke zonnecollector (1). De batterij kan eveneens samengesteld zijn, en zoals voorgesteld of figuur 10.4, uit een aaneenschakeling van holle spiegels waardoor de invallende zonnestraling gefocust wordt in het centrum van de absorberThe best results are obtained with the battery shown in Figure 10.1, where the reflecting surfaces provided with each solar collector extend at least to the horizontal tangent line with the extreme point of the absorber that is located on the side of the housing on which direct solar radiation is incident. Slightly less, but still good results are obtained with the battery solar collectors shown in figures 10.2 and 10.3, where the solar collectors that are part of the battery are placed closer together. Here, only the reflective surfaces located at the ends of the battery extend to the horizontal tangent line with the extreme point of the absorber of the respective solar collector (1). The battery can also be assembled, and as represented or Figure 10.4, from a concatenation of hollow mirrors whereby the incident solar radiation is focused in the center of the absorber
Deze reflecterende vlakken (5) kunnen op verschillende behuizingen (2) voorzien worden: op de bestaande vacuümbuizen; dubbelwandige vacuümbuis met aangepaste absorber; enkelwandige vacuümbuis met aangepaste absorber.These reflective surfaces (5) can be provided on different housings (2): on the existing vacuum tubes; double-walled vacuum tube with adapted absorber; single-walled vacuum tube with adapted absorber.
Om de zijkanten volledig te bestralen moet de horizontale afstand tussen enerzijds het raakpunt van de reflecterende vlakken (5) met de horizontale raaklijn (A) met de verticale raaklijn (afhankelijk waar het reflecterend vlak zich bevindt is dit ofwel BI of B2) van zijkant absorber (3), minstens gelijk zijn aan de diameter (X) van de absorber (3). Dit links en rechts van de behuizing (2).To completely irradiate the sides, the horizontal distance between the point of contact of the reflecting surfaces (5) with the horizontal tangent line (A) with the vertical tangent line (depending on where the reflective surface is located, this must be either BI or B2) from the side absorber (3), at least equal to the diameter (X) of the absorber (3). This left and right of the housing (2).
De zonnecollector (1) voorgesteld op figuur 1 omvat een eerste (5 a) en een tweede (5b) reflecterend vlak, dewelke vlak zijn uitgevoerd en zich respectievelijk elk aan een zijde van de verticale aslijn (C) van de absorber (3) bevinden waarbij de horizontale afstand tussen de raakpunten (9 en 10) van respectievelijk het eerste -(5a) en tweede (5b) reflecterend vlak met de respectievelijke verticale raaklijnen (BI en B2) gelijk is aan de diameter (X) van de absorber (3). Het eerste en tweede reflecterend vlak (5) zijn opgesteld onder een hoek van 45° ten opzichte van de verticale aslijn (C) van de absorber (3), waardoor tussen de genoemde reflecterende vlakken (5) een hoek van 90° gevormd wordt.The solar collector (1) represented in Figure 1 comprises a first (5a) and a second (5b) reflecting surface, which surface are designed and are respectively located on one side of the vertical axis line (C) of the absorber (3) wherein the horizontal distance between the tangent points (9 and 10) of the first - (5a) and second (5b) reflective surface with the respective vertical tangent lines (B1 and B2) is equal to the diameter (X) of the absorber (3) ). The first and second reflective surfaces (5) are arranged at an angle of 45 ° with respect to the vertical axis (C) of the absorber (3), whereby an angle of 90 ° is formed between said reflective surfaces (5).
Bij dergelijke opstelling is echter de plaats tussen de twee raaklijnen onder de buisvormige behuizing (2) nog niet gebruikt. Dit kan opgelost worden door zoals voorgesteld op figuur 2, de spiegel breder te maken en het eerste (5a) en het tweede (5b) reflecterend vlak op te bouwen uit een V - vorm waarbij de benen (5al en 5a2; 5b 1 en 5b2) van de V een hoek van 90° vormen en waarbij de verticale raaklijnen (BI en B2) juist in het hoekpunt vallen.. Hierdoor zal de zonnecollector (1) bij loodrechte straling over zijn volledige zijkanten en ook aan zijn onderzijde op de plaats tussen de twee raaklijnen (BI en B2) bestraald worden, m.a.w de plaatsen waar er vroeger een Sin=0 was, worden nu ook Sin=l. Bij dergelijke opstelling zal de opname van het horizontaal stralingsoppervlak vergroten. De resultaten kunnen nog verbeterd worden door ofwel de reflecterende vlakken, ofwel de zonnecollector, ofwel de batterij te voorzien van een tracking systeem waardoor de zonnestraling continu loodrecht invalt op de reflecterende vlakken.In such an arrangement, however, the location between the two tangent lines below the tubular housing (2) has not yet been used. This can be solved by, as shown in figure 2, making the mirror wider and building up the first (5a) and the second (5b) reflective surface from a V-shape with the legs (5a1 and 5a2; 5b1 and 5b2). ) of the V form an angle of 90 ° and where the vertical tangents (B1 and B2) fall precisely in the corner point. As a result, the solar collector (1) with perpendicular radiation over its entire sides and also on its underside at the place between the two tangent lines (BI and B2) are irradiated, ie the places where there used to be a Sin = 0, now also become Sin = 1. With such an arrangement, the uptake of the horizontal radiation surface will increase. The results can be further improved by providing either the reflecting surfaces or the solar collector or the battery with a tracking system whereby the solar radiation continuously falls perpendicular to the reflecting surfaces.
De opname van zonnestraling (4) kan verbeterd worden door de absorber (3) te veranderen. Indien de absorber (3) vlak gemaakt wordt i.p.v rond, kan de straling op dergelijke absorbers haaks invallen gaan we dus van 64% opname naar 100% (Sin 90°=1). Dergelijke absorbers (3), ook wel kruisabsorbers genoemd, zijn vervaardigd uit een warmtegeleidend materiaal waarop een spectraal selectieve laag is aangebracht, en bevinden zich op een afstand van de behuizing (2), zodanig dat de absorber (3) kan uitzetten bij verhoogde temperatuur en verder voorzien is van een centraal gedeelte (6) voorzien van een opening (7) voor warmteafgifte van de opgenomen warmte uit de zonnestraling, bij voorkeur is de opening (7) hiervoor bijvoorbeeld voorzien van een “heat-pipe”, U-pipe, doorstroom of eender welke andere mogelijke uitvoering. Deze absorber (3) heeft een kruisvorm gevormd door vier vlakke ribben (8) voorzien op het centraal gedeelte (6). Het centraal gedeelte (6) is bij voorkeur gebouwd in de vorm van een vierkant om de straling die haaks invalt ook aan 100 % op te vangen. De mogelijk bestaat echter ook om het centraal gedeelte (6) rond uit te voeren. De kruisabsorber is vervaardigd uit aluminium of een ander metaal en kan in een licht vacuüm geplaatst worden, enerzijds ter bescherming tegen oxidatie en anderzijds voor isolatie naar buiten toe. Zoals voorgesteld op figuren 3 en 4 kunnen dergelijke absorbers zowel in een éénwandige als in een tweewandige behuizing (2) geplaatst worden. Er dient wel op gelet te worden dat er voldoende afstand zit tussen de ribben van de kruisabsorber en de glasbuis, om de isolerende werking van het vacuüm te behouden, dit voornamelijk bij de éénwandige uitvoering. Bij de tweewandige uitvoering is het voorzien van voldoende afstand tussen de ribben van de kruisabsorber en de glasbuis van belang voor het opvangen van de uitzetting.The absorption of solar radiation (4) can be improved by changing the absorber (3). If the absorber (3) is made flat instead of round, the radiation on such absorbers can fall perpendicularly, so we go from 64% uptake to 100% (Sin 90 ° = 1). Such absorbers (3), also referred to as cross-absorbers, are made of a thermally conductive material on which a spectrally selective layer is applied, and are located at a distance from the housing (2), such that the absorber (3) can expand at an elevated temperature. and furthermore provided with a central part (6) provided with an opening (7) for heat emission of the absorbed heat from the solar radiation, preferably the opening (7) for this purpose is for instance provided with a heat pipe, U-pipe , transfer or any other possible implementation. This absorber (3) has a cross shape formed by four flat ribs (8) provided on the central portion (6). The central part (6) is preferably built in the shape of a square to also absorb the radiation incident at right angles at 100%. However, it is also possible to have the central part (6) rounded out. The cross absorber is made from aluminum or another metal and can be placed in a light vacuum, on the one hand for protection against oxidation and on the other hand for insulation to the outside. As shown in Figures 3 and 4, such absorbers can be placed in both a single-walled and a two-walled housing (2). Care must be taken to ensure that there is sufficient distance between the ribs of the cross-absorber and the glass tube, in order to maintain the insulating effect of the vacuum, especially in the single-walled version. In the two-walled design, providing a sufficient distance between the ribs of the cross-absorber and the glass tube is important for absorbing the expansion.
Met dergelijke kruisabsorbers hebben we 100 % opname (Sin 1) van het aanbod bij loodrechte zonnestraling op boven - en onderkant horizontale ribben en zijkanten van de verticale ribben, er is een klein verlies door reflectie op het glas van de buisvormige behuizing (2). De 100 % opname van het aanbod kan aangehouden worden als de reflecterende vlakken (5) en absorber (3) in zijn huis (batterij) van de zonnecollector (1) mee draaien met de zon (tracking).With such cross absorbers we have 100% absorption (Sin 1) of the supply with perpendicular solar radiation on top and bottom horizontal ribs and sides of the vertical ribs, there is a small loss due to reflection on the glass of the tubular housing (2). The 100% absorption of the supply can be maintained if the reflecting surfaces (5) and absorber (3) in his house (battery) of the solar collector (1) turn with the sun (tracking).
Er is nog een kleine aanpassing nodig omdat de straling tussen de kruisabsorber en de glasbuis niet zeker doorgaat tot het reflecterend vlak (door de reflectie op het glas van de behuizing). Hierom bevindt, en zoals voorgesteld op figuur 4, het hoekpunt van de V zich op een verticale lijn (D) gelegen tussen de wand waarbinnen de absorber (3) zich bevindt en het uiterste punt van de horizontaal gelegen ribben (8).A small adjustment is still needed because the radiation between the cross-absorber and the glass tube does not certainly continue to the reflective surface (due to the reflection on the glass of the housing). For this reason, and as shown in Figure 4, the vertex of the V is on a vertical line (D) located between the wall within which the absorber (3) is located and the extreme point of the horizontal ribs (8).
Bij de hierboven beschreven uitvoeringen (met vlakke reflecterende vlakken) wordt reeds een goed resultaat bekomen, maar toch kan er nog verbetering aangebracht worden t.a.v de invalshoek van de straling op bij voorkeur een ronde absorber (3).In the embodiments described above (with flat reflecting surfaces) a good result is already obtained, but still improvement can be made with respect to the angle of incidence of the radiation on preferably a round absorber (3).
Indien we de invalshoek willen verbeteren voor ronde absorbers kan dat enkel voor de onderste helft (deel gelegen onder de horizontale aslijn), dus over het reflecterend vlak (5). Dit kunnen we enkel verkrijgen door de straling over het reflecterend vlak (indirecte straling) te richten naar het center van de ronde absorber (3) (Sin 1) door de reflecterende vlakken hol uit te voeren, (zie figuren 5 t/m 9)If we want to improve the angle of incidence for round absorbers, this is only possible for the lower half (part located below the horizontal axis), so over the reflective surface (5). We can only achieve this by directing the radiation over the reflecting surface (indirect radiation) to the center of the round absorber (3) (Sin 1) by making the reflecting surfaces hollow (see figures 5 to 9).
We starten met het afronden van de twee hoeken onderaan van het reflecterend vlak en vanaf Zi e van de absorber (3) het reflecterend vlak zodanig te buigen dat de zonnestraling samengebundeld wordt in focuspunt. Om bij loodrechte inval van de zonnestraling, de straling zoveel mogelijk te focussen op het center van de absorber (zie figuren 7 en 8) is het hol uitgevoerd reflecterend vlak (zie in het bijzonder figuur 9) opgebouwd uit verschillende delen, waarbij de lengte van deze delen uitgedrukt wordt ten opzichte van de diameter X van de absorber: een vlak deel (M7) met een lengte van 0,9427 x X vanaf raakpunt (P) van de lijn die vertrekt op afstand 1,8416 x X (Z) vanaf horizontale aslijn van de absorber onder een hoek van 45° ten opzichte van de verticale aslijn van de absorber tot het raakpunt (P) met de horizontale raaklijn van de bovenkant van de absorber; een deel van een cirkel (M8) met een straal van 5,7091 x X, en met een center (Ml) gelegen op een afstand van 1,8808 x X in een richting ten opzichte van de horizontale centerlijn tegenovergesteld aan de plaats waar het deel van de cirkel (M8) zich bevindt, en een afstand van 0,3111 x X in een richting ten opzichte van de verticale centerlijn tegenovergesteld aan de plaats waar het deel van de cirkel (M8) zich bevindt; een deel van een cirkel (M9) met een straal van 5,2910 x X, en met een center (M2) gelegen op een afstand van 1,6924 x X in een richting ten opzichte van de horizontale centerlijn tegenovergesteld aan de plaats waar het deel van de cirkel (M9) zich bevindt, en een afstand van 0,2250 x X in een richting ten opzichte van de verticale centerlijn tegenovergesteld aan de plaats waar het deel van de cirkel (M9) zich bevindt; een deel van een cirkel (M10) met een straal van 0,8068 x X en met een center (Ml 5) dat het snijpunt is tussen de 45°-lijn die vertrekt vanuit het center van de absorber en de buitenste wand van de absorber, en gelegen op een afstand van 0,6376 x X in een richting ten opzichte van de verticale en de horizontale centerlijn gelijk aan de plaats waar het deel van de cirkel (M10) zich bevindt; een deel van cirkel (Ml4) met een straal die overeenkomt met de straal van de buitenste wand van de buisvormige behuizing + 1 mm, en met een center dat gelegen is in het center van de absorber.We start by rounding off the two corners at the bottom of the reflecting surface and from Zi e of the absorber (3) to bend the reflecting surface in such a way that the solar radiation is bundled together in the focal point. In order to direct the radiation as much as possible to the center of the absorber (see figures 7 and 8) in the case of perpendicular incidence of the solar radiation, the concave reflective surface (see in particular figure 9) is composed of different parts, the length of which is these parts are expressed with respect to the diameter X of the absorber: a flat part (M7) with a length of 0.9427 x X from the point of contact (P) of the line leaving at a distance of 1.8416 x X (Z) from horizontal axis of the absorber at an angle of 45 ° to the vertical axis of the absorber to the tangent point (P) with the horizontal tangent line of the top of the absorber; part of a circle (M8) with a radius of 5.7091 x X, and with a center (M1) located at a distance of 1.8808 x X in a direction relative to the horizontal center line opposite to the place where the part of the circle (M8) is located, and a distance of 0.3111 x X in a direction relative to the vertical center line opposite to where the part of the circle (M8) is located; part of a circle (M9) with a radius of 5.2910 x X, and with a center (M2) located at a distance of 1.6924 x X in a direction relative to the horizontal center line opposite to the place where the part of the circle (M9) is located, and a distance of 0.2250 x X in a direction relative to the vertical center line opposite to where the part of the circle (M9) is located; a part of a circle (M10) with a radius of 0.8068 x X and with a center (M15) that is the intersection between the 45 ° line that starts from the center of the absorber and the outer wall of the absorber and located at a distance of 0.6376 x X in a direction relative to the vertical and horizontal center line equal to the location where the part of the circle (M10) is located; a part of circle (M14) with a radius corresponding to the radius of the outer wall of the tubular housing + 1 mm, and with a center located in the center of the absorber.
Het vlak (M7) loopt stukjes over de horizontale centerlijn om de indirecte straling op de absorber om dat punt zo dicht mogelijk bij Sin 1 te houden. Het vlak (M10) is de afronding naar absorber toe van de centrerende hoofdvlakken M8 & M9 en dient om de straling anders als loodrecht op het reflecterend vlak, ook zo veel mogelijk op de absorber te brengen.The plane (M7) runs along the horizontal center line around the indirect radiation on the absorber to keep that point as close as possible to Sin 1. The surface (M10) is the rounding towards the absorber of the centering main surfaces M8 & M9 and serves to bring the radiation as perpendicular to the reflecting surface as possible to the absorber as well.
Hierdoor krijgen we een verloop mogelijk van 45° voor de zonnestand links en rechts van absorber.This gives us a gradient of 45 ° for the position of the sun on the left and right of the absorber.
Verbinding (M14) tussen reflecterend vlak links en rechts waar de behuizing op ligt. De vorm wordt samengesteld door de raaklijnen M10, M9, M8, M7 te laten overvloeien in elkaar.Connection (M14) between reflective surface on the left and right where the housing is located. The shape is composed by merging the tangent lines M10, M9, M8, M7 into each other.
Indien deze maten of centerpunten van de vorm verplaatst of verandert worden zal het focuspunt niet meer maximaal op center van absorber vallen (Sin 1).If these dimensions or center points of the shape are moved or changed, the focus point will no longer fall to the maximum of the center of the absorber (Sin 1).
Indien de reflecterende vlakken afzonderlijk vervaardigd worden zal er een overslag voorzien worden.If the reflecting surfaces are manufactured separately, a transfer will be provided.
Om tot 100 % opname te komen dienen we ook de vorm van de absorber (3) aan te passen. Dergelijke absorbers kunnen verkregen worden in verschillende vormen door extrusie in volle of holle vorm of door plooiwerk van eender welk warmtegeleidend materiaal, waarop een warmteopnemende laag wordt aangebracht.To achieve 100% uptake we also need to adjust the shape of the absorber (3). Such absorbers can be obtained in various forms by extrusion in full or hollow form or by bending of any heat-conducting material on which a heat-absorbing layer is applied.
We hebben reeds kunnen vaststellen dat de absorber best rond is als het reflecterend vlak hol is uitgevoerd, en dat de absorber (3) best vlak (kruisabsorber) is als het reflecterend vlak (5) vlak is uitgevoerd, en dit om een Sin van 1 te verkrijgen voor de invalshoek van de straling.We have already established that the absorber is best round if the reflecting surface is hollow, and that the absorber (3) is best flat (cross-absorber) if the reflecting surface (5) is flat, and this around a Sin of 1 obtainable for the radiation angle.
Daar we aan de bovenkant van de hol uitgevoerde reflecterende vlakken moeten werken met platte vlakken onder 45°, en we Sin 1 wensen, zal de bovenkant van de absorber verticaal vlak moeten zijn. Dus zoals voorgesteld op figuur 6, onderkant halve cirkel tot en bovenkant platte verticaal georiënteerde ribben. Met dit reflecterend vlak en dergelijke absorber komen we tot 100 % opname van het aanbod zonnestraling over de breedte van het reflecterend vlak. Aanpassing van schaal is mogelijk, dus bij grotere of kleinere absorbers en behuizingen dienen de reflecterende vlakken aangepast worden op zelfde schaal.Since we have to work at the top of the concave reflective surfaces with flat surfaces at 45 °, and we want Sin 1, the top of the absorber will have to be vertical. So as shown in Figure 6, bottom of semicircle to top of flat vertically oriented ribs. With this reflective surface and similar absorber we arrive at 100% absorption of the range of solar radiation across the width of the reflective surface. Scale adjustment is possible, so for larger or smaller absorbers and housings, the reflective surfaces must be adjusted to the same scale.
Indien de plaats tussen de absorber (3) en buitenste buis dient aangepast te worden om voldoende isolatie te verkrijgen door de onderdruk, zal het verschil verwerkt worden op de verticale hoogte van M10, dit zodanig dat de indirecte straling gericht blijven op het center van de absorber.If the place between the absorber (3) and outer tube has to be adjusted in order to obtain sufficient insulation due to the underpressure, the difference will be processed at the vertical height of M10, in such a way that the indirect radiation remains focused on the center of the absorber.
Er zijn verschillende mogelijkheden van samenbouw, met enkele behuizing met vacuüm of dubbele behuizing met vacuüm en met verschillende uitvoeringen in vorm van absorber.There are various options for assembly, with single housing with vacuum or double housing with vacuum and with different designs in the form of an absorber.
Al de hierboven beschreven uitvoeringen kunnen eveneens gebruikt worden om een systeem te vervaardigen waarbij de opgenomen zonnestraling omgezet wordt in elektriciteit. Hiervoor moet de absorber (3) uitgevoerd worden in fotovoltaische cellen of een bekleding ervoor. In plaats van bijvoorbeeld een heat pipe zal er dan een tweepunten aansluiting zijn om de elektriciteit te verzamelen en te centraliseren.All of the embodiments described above can also be used to manufacture a system in which the absorbed solar radiation is converted into electricity. For this, the absorber (3) must be implemented in photovoltaic cells or a coating before it. Instead of, for example, a heat pipe, there will then be a two-point connection to collect and centralize the electricity.
Claims (14)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE2005/0413A BE1016740A5 (en) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | SOLAR ENERGY COLLECTOR. |
| PCT/IB2006/053013 WO2007026311A1 (en) | 2005-08-30 | 2006-08-30 | Solar energy collector |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE2005/0413A BE1016740A5 (en) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | SOLAR ENERGY COLLECTOR. |
| BE200500413 | 2005-08-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1016740A5 true BE1016740A5 (en) | 2007-05-08 |
Family
ID=36121377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE2005/0413A BE1016740A5 (en) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | SOLAR ENERGY COLLECTOR. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE1016740A5 (en) |
| WO (1) | WO2007026311A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD378Z (en) * | 2009-10-19 | 2011-12-31 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Solar collector with light reflectors |
| WO2016005964A1 (en) * | 2014-07-09 | 2016-01-14 | Solight Ltd. | System for collecting electromagnetic radiation from a moving source |
| IL243601B (en) | 2016-01-13 | 2022-04-01 | Solight Ltd | Radiation collectors |
| JP6892777B2 (en) * | 2017-04-03 | 2021-06-23 | 矢崎エナジーシステム株式会社 | Solar power equipment and solar power system |
| WO2018229742A1 (en) | 2017-06-12 | 2018-12-20 | Solight Ltd. | Radiation collector and method of manufacture thereof |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4002499A (en) * | 1974-07-26 | 1977-01-11 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Radiant energy collector |
| US4155346A (en) * | 1977-08-04 | 1979-05-22 | Aresty Robert J | Solar energy collector |
| EP0055337A1 (en) * | 1980-12-31 | 1982-07-07 | International Business Machines Corporation | Radiation receptor for example for light or heat energy |
| US4340035A (en) * | 1980-04-24 | 1982-07-20 | Begun James A | Solar collector |
| JPS58184445A (en) * | 1982-04-21 | 1983-10-27 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Solar energy collector |
| US4474173A (en) * | 1983-02-17 | 1984-10-02 | Energy Design Corporation | Solar energy collector |
| WO1999030089A1 (en) * | 1997-12-08 | 1999-06-17 | Hwa Rang Park | Evacuated solar heat tube, optical concentration system and installation method thereof |
| US20020073987A1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-06-20 | Heiji Fukutake | Solar energy collector assembly |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4186724A (en) * | 1976-11-22 | 1980-02-05 | American Solar | Solar energy collector |
| US4206747A (en) * | 1977-10-25 | 1980-06-10 | Niedermeyer William P | Solar energy collector |
| JPS5680655A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-02 | Masayuki Kida | Collecting device for solar light beam |
| JPS62213891A (en) * | 1986-03-17 | 1987-09-19 | Tsurunosuke Ochiai | Solar heat water maker |
| DE19814617A1 (en) * | 1998-04-01 | 1999-10-07 | Werner Uhrig | Parabola-shaped mirror reflector for solar radiation concentration |
| KR200319191Y1 (en) * | 2003-04-04 | 2003-07-04 | 장종윤 | Solar Collector Cap for Vacuum Condensing |
-
2005
- 2005-08-30 BE BE2005/0413A patent/BE1016740A5/en active
-
2006
- 2006-08-30 WO PCT/IB2006/053013 patent/WO2007026311A1/en active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4002499A (en) * | 1974-07-26 | 1977-01-11 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Radiant energy collector |
| US4155346A (en) * | 1977-08-04 | 1979-05-22 | Aresty Robert J | Solar energy collector |
| US4340035A (en) * | 1980-04-24 | 1982-07-20 | Begun James A | Solar collector |
| EP0055337A1 (en) * | 1980-12-31 | 1982-07-07 | International Business Machines Corporation | Radiation receptor for example for light or heat energy |
| JPS58184445A (en) * | 1982-04-21 | 1983-10-27 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Solar energy collector |
| US4474173A (en) * | 1983-02-17 | 1984-10-02 | Energy Design Corporation | Solar energy collector |
| WO1999030089A1 (en) * | 1997-12-08 | 1999-06-17 | Hwa Rang Park | Evacuated solar heat tube, optical concentration system and installation method thereof |
| US20020073987A1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-06-20 | Heiji Fukutake | Solar energy collector assembly |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 026 (M - 273) 3 February 1984 (1984-02-03) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007026311A1 (en) | 2007-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4829407B2 (en) | Solar energy concentrator and converter and combinations thereof | |
| US6971756B2 (en) | Apparatus for collecting and converting radiant energy | |
| BE1016740A5 (en) | SOLAR ENERGY COLLECTOR. | |
| US20080135096A1 (en) | Optical concentrators having one or more line foci and related methods | |
| EP2962149B1 (en) | Light-concentrating lens assembly for a solar energy recovery system | |
| JPS5821184B2 (en) | solar heat collector | |
| JP2011101013A (en) | Linear concentrating solar collector | |
| JP2012019196A (en) | Condensing type photovoltaic power generation system and sun light collector | |
| JP2017524892A (en) | Space-efficient multi-unit condenser lens assembly | |
| CN109520145A (en) | A kind of straight way type solar collector tube and its heat collector | |
| CN105042885A (en) | Concentrating type flat-plate solar collector | |
| CN102607193B (en) | Solar straight-line type ultrathin photo-thermal utilization condenser | |
| JPS61165702A (en) | Solar generator | |
| EP1095230A2 (en) | Solar collector | |
| Akhter et al. | Design and optical modeling of a low-profile stationary concentrating solar collector for medium temperature heat supply | |
| EP1611401A1 (en) | Solar collector of the cpc type | |
| JP2003322419A (en) | Sunlight composite focusing machine of electric power generation system for house | |
| TW201351674A (en) | Solar power system and solar energy collection device thereof | |
| CN217131541U (en) | Non-tracking parabolic mirror concentrating solar device | |
| KR100420868B1 (en) | Solar concentrator module | |
| CN202532735U (en) | Linear-type ultrathin solar energy photothermical utilization condenser | |
| KR100365771B1 (en) | Upgradable concentration ratio CPC(Compound parabolic concentrator) compared with acceptance angle and manufacturing method of the same | |
| TWI831716B (en) | Solar energy storage system | |
| TWI834069B (en) | Solar energy storage system | |
| JPS5833056A (en) | Solar heat collector |