Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Einrichtung zum Erhitzen von Wärmeträger-Flüssigkeit mit Sonnenstrahlung, umfassend eine der Sonne zugekehrte, strahlungsabsorbierende Frontfläche eines in ein Kreislaufsystem für die Flüssigkeit eingebauten und auf seiner Rückseite wärmeisolierten Erhitzers.
Bei bekannten Einrichtung dieser Art ist der Erhitzer mit relativ breitflächigen Flüssigkeitshohlräumen ausgebildet, zwischen denen ein Wärmeausgleich auch für den Fall einer gegebenenfalls örtlich verschieden intensiven Sonnenbestrahlung einzelner Frontpartien des Erhitzers, z. B. bewirkt durch vorgesetzte, strahlungsfokussierende Bauelemente, erfolgt.
Es hat sich gezeigt, dass bei den bekannten Einrichtungen dieser Art auch bei nicht abströmender Wärmeträger Flüssigkeit am Erhitzer nur Frontflächentemperaturen von etwa 90 "C erreicht werden, und dass die Flüssigkeit selbst bei stark gedrosselter Strömung kaum eine Vorlauftemperatur von mehr als etwa 60 "C erreichen kann.
Aus diesen Gründen besteht heute in der Fachwelt die Meinung, dass nur unter Verwendung einer Vielzahl von je um eine Längs-Brennachse parabolisch gekrümmten Spiegelelementen, denen in der Brennachse je ein zwischen eine Zuleitung für kühlere und einer Ableitung für erhitzte Wärmeträger-Flüssigkeit eingebautes Erhitzerrohr zugeordnet ist, eine nützliche Vorlauftemperatur von mindestens 85 C der erhitzten Wärmeträger-Flüssigkeit erreicht werden könne, und auch das nur unter fortwährend maschinell gesteuerter Ausrichtung der Achsial-Parabolspiegel auf die Sonne. Einrichtungen dieser Art sind aber so aufwendig, dass ihrem praktischen Einsatz zur Ausnützung von Sonnenenergie ernsthafte wirtschaftliche Bedenken entgegenstehen.
Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfingung ist es, den einleitend definierten Erfindungsgegenstand technisch ohne prohibitiven Zusatzaufwand so zu verbessern, dass in das Ableitungsrohr für die im Erhitzer-System erwärmte Flüssigkeit, ähnlich wie bei Verwendung von vorstehend erwähnten Achsial-Parabolspiegeln, nur unter Wirkung von achsial auf Einzelröhren aus je einem relativ breiten Lichteinfall-Fenster fokussierter Sonnenstrahlung, auf mindestens 85 "C erhitzte Flüssigkeit einströmt.
Erfindungsgemäss ist zur Erreichung dieses Zieles vorgesehen, dass parallel zur Frontfläche dem Erhitzer eine Platte aus durchsichtigem Material vorgebaut ist, die aus an ihren Längsrändern gegenseitig verbundenen, stabförmigen Sammellinsen besteht und dass der Erhitzer aus parallel nebeneinanderliegenden und parallel zu den Achsen der stabförmigen Sammellinsen orientierten, metallischen Verbindungsröhrchen zwischen einer quer dazu angeordneten Zuleitung für kühlere und einer Ableitung für erhitzte Flüssigkeit besteht, wobei die Erhitzer-Frontfläche von der Sammellinsen-Platte annähernd um die Brennweite der Sammellinsen distanziert ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Flüssigkeits-Erhitzervorrichtung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt.
Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt, während
Fig. 2 eine Draufschicht auf den Erhitzer 3, gesehen in Richtung der Pfeile II von Fig. 1 und mit teilweise aufge schnittenen Röhrchen 30, zeigt.
Auf einer Basis-Platte 1, die z. B. eine annähernd nach
Süden geneigte Dachfläche oder ein Flachdach eines Gebäu des sein kann, ist eine gut wärmeisolierende rrägerschicht 2 für den Flüssigkeits-Erhitzer 3 abgestützt. Der Erhitzer be steht zum Grösstteil seiner Fläche aus parallel in einer ge meinsamen Frontalfläche aneinander tangential anliegenden, gegebenenfalls gegenseitig verklebten, dünnwandigen Leichtmetallröhrchen 30, die je aus einer gemeinsamen, tiefer gelegenen Zuleitung 31 für kühlere Wärmeträger-Flüssigkeit F heraus und in eine gemeinsame, höher gelegene Ableitung 32 für die erhitzte Flüssigkeit hinein geführt sind.
Mit Vorteil sind die Aussenflächen der Röhrchen 30, mindestens auf ihrer der Sonne zugekehrten Seite, zu bestmöglicher Strahlungsabsorbtion behandelt.
Auf der Sonnenseite ist vor der Frontfläche des Erhitzers 3 eine aus zu den Röhrchen 30 parallel orientierten, an ihren Längsrändern gegenseitig verbundenen stabförmigen Sammellinsen 40 bestehende strahlungsdurchlässige Platte 4 angeordnet, wobei deren Distanz zur Erhitzer-Frontfläche etwa der Brennweite der Stablinsen entspricht. Solche Stab linsenplatten 4 können z. B. mit ausreichender optischer Güte aus Acrylharz oder ähnlichem Material gepresst oder gegossen werden.
Um die bisher beschriebenen Bauteile der Einrichtung vor Unwetter und Verschmutzung zu schützen, können der Platte 4 Doppelscheibenfenster 5 vorgesetzt werden.
Das auf jede Stablinse 40 einfallende Sonnenlicht L wird je nach der Einfallsrichtung auf je eines der Röhrchen 30 fokussiert, während dazwischenliegende Röhrchen praktisch nicht von Sonnenstrahlung beaufschlagt werden. Dementsprechend werden nur die von fokussiertem Licht beaufschlagten Röhrchen erhitzt und übertragen ihre Wärme auf die in ihnen enthaltene Wärmeträger-Flüssigkeit F. In den so erhitzten Röhrchen wird die Flüssigkeit mit entsprechend hoher Konvektions-Fliessgeschwindigkeit entsprechend den darin eingezeichneten Vektorpfeilen V zum Ableitungsrohr 32 aufsteigen, während aus den dazwischenliegenden, nicht bestrahlten Röhrchen praktisch keine Flüssigkeit in das Ableitungsrohr gelangt. Die Vorlauftemperatur der Flüssigkeit im Ableitungsrohr 32 kann auf diese Weise Werte von etwa 90 bis 95 "C erreichen.
PATENTANSPRUCH
Einrichtung zum Erhitzen von Wärmeträgerflüssigkeit mit Sonnenstrahlung, umfassend eine der Sonne zugekehrte, strahlungsabsorbierende Frontfläche eines in ein Kreislaufsystem für die Flüssigkeit eingebauten und auf seiner Rückseite wärmeisolierten Erhitzers, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Frontfläche dem Erhitzer (3) eine Platte (4) aus durchsichtigem Material vorgebaut ist, die aus an ihren Längsrändern gegenseitig verbundenen, stabförmigen Sammellinsen (40) besteht und dass der Erhitzer aus parallel nebeneinander liegenden und parallel zu den Achsen der Sammellinsen (40) orientierten, metallischen Verbindungsröhrchen (30) zwischen einer quer dazu angeordneten Zuleitung (31) für kühlere und einer Ableitung (32) für erhitzte Flüssigkeit (F) besteht,
wobei die Erhitzer-Frontfläche von der Sammellinsen-Platte annähernd um die Brennweite der Sammellinsen distanziert ist.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
The present invention relates to a device for heating heat transfer fluid with solar radiation, comprising a radiation-absorbing front surface, facing the sun, of a heater built into a circulatory system for the liquid and thermally insulated on its rear side.
In known device of this type, the heater is designed with relatively wide liquid cavities, between which a heat balance even in the event of a possibly locally differently intense solar radiation of individual front parts of the heater, z. B. caused by upstream, radiation-focusing components.
It has been shown that with the known devices of this type, even when the heat transfer fluid is not flowing off, only front surface temperatures of about 90 "C are reached on the heater, and that the liquid hardly ever reaches a flow temperature of more than about 60" C even when the flow is greatly restricted can.
For these reasons, there is now the opinion among experts that only when using a large number of mirror elements each parabolically curved around a longitudinal focal axis, each associated with a heater tube installed between a supply line for cooler and a discharge line for heated heat transfer fluid in the focal axis is, a useful flow temperature of at least 85 C of the heated heat transfer fluid can be achieved, and even that only with the constant machine-controlled alignment of the axial parabolic mirror to the sun. Facilities of this type are so expensive that their practical use for the use of solar energy raises serious economic concerns.
The aim and object of the present invention is to technically improve the subject matter of the invention as defined in the introduction so that, in the discharge pipe for the liquid heated in the heater system, similar to the use of the above-mentioned axial parabolic mirrors, only under the effect of axial Solar radiation focused on individual tubes from a relatively wide window for incidence of light, liquid heated to at least 85 "C flows in.
According to the invention, in order to achieve this aim, a plate made of transparent material is built in front of the heater parallel to the front surface, which consists of rod-shaped converging lenses that are mutually connected at their longitudinal edges and that the heater is made up of rod-shaped converging lenses lying parallel to one another and oriented parallel to the axes of the rod-shaped converging lenses, metallic connecting tube between a feed line arranged transversely thereto for cooler and a discharge line for heated liquid, the heater front surface being spaced from the converging lens plate approximately by the focal length of the converging lenses.
An exemplary embodiment of a liquid heating device according to the invention is shown schematically in the drawing.
Show:
Fig. 1 is a cross section, while
Fig. 2 shows a top layer on the heater 3, seen in the direction of arrows II of Fig. 1 and with partially cut tubes 30, shows.
On a base plate 1, the z. B. an approximately after
South sloping roof surface or a flat roof of a building can be, a good heat-insulating carrier layer 2 for the liquid heater 3 is supported. For the most part, the area of the heater consists of thin-walled light metal tubes 30 lying parallel to each other in a common frontal surface, possibly mutually glued, which each come from a common, lower-lying feed line 31 for cooler heat transfer fluid F and into a common, higher one located discharge line 32 for the heated liquid are led into it.
The outer surfaces of the tubes 30, at least on their side facing the sun, are advantageously treated for the best possible radiation absorption.
On the sunny side, in front of the front surface of the heater 3, a radiation-permeable plate 4 consisting of rod-shaped converging lenses 40 oriented parallel to the tubes 30 and mutually connected at their longitudinal edges is arranged, the distance to the heater front surface corresponding approximately to the focal length of the rod lenses. Such rod lens plates 4 can, for. B. be pressed or cast with sufficient optical quality from acrylic resin or similar material.
In order to protect the previously described components of the device from storms and contamination, the plate 4 double-pane windows 5 can be placed in front of it.
The sunlight L incident on each rod lens 40 is focused on one of the tubes 30, depending on the direction of incidence, while the tubes in between are practically not exposed to solar radiation. Accordingly, only the tubes exposed to focused light are heated and transfer their heat to the heat transfer fluid F contained in them. In the tubes heated in this way, the liquid will rise with a correspondingly high convection flow rate according to the vector arrows V drawn therein to the discharge pipe 32, while Practically no liquid from the intervening, non-irradiated tubes gets into the drainage pipe. The flow temperature of the liquid in the discharge pipe 32 can reach values of approximately 90 to 95 ° C. in this way.
PATENT CLAIM
Device for heating heat transfer fluid with solar radiation, comprising a radiation-absorbing front surface facing the sun of a heater built into a circulatory system for the liquid and thermally insulated on its rear, characterized in that parallel to the front surface of the heater (3) a plate (4) made of transparent Material is pre-built which consists of rod-shaped converging lenses (40) connected to each other at their longitudinal edges and that the heater consists of metallic connecting tubes (30) lying parallel to one another and oriented parallel to the axes of the converging lenses (40) between a feed line (30) arranged transversely thereto. 31) for cooler and a drain (32) for heated liquid (F),
wherein the heater front surface is spaced from the collecting lens plate by approximately the focal length of the collecting lenses.
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.