CH706918A1 - Solar collector for use in device, particularly for heating of fluid medium, has fixing device to hold tube in distance corresponding to focal line, where fixing device is mounted on metal frame, and tube absorbs radiation heat - Google Patents

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Abstract

The solar collector has rectangular parabolic mirrors (4), which are mounted on a metal frame (1), where a focal line of the mirror coincides with a tube (3), in which a fluid circulates. A fixing device (2) is provided to hold the tube in a distance corresponding to the focal line, and is mounted on the metal frame. The tube is provided for absorbing the radiation heat reflected by the parabolic mirror of a metal, particularly of stainless steel. Thermal sensors are provided at both ends of the tube, to measure the energy provided by the sun using difference between the two sensors. An independent claim is included for a device for use with a base at a distance from ground.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Einrichtung mit einem oder mehreren Solarkollektoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11. The invention relates to a solar collector according to the preamble of patent claim 1 and a device with one or more solar collectors according to the preamble of claim 11.

[0002] Solarkollektoren zum Erwärmen eines flüssigen Mediums sind bekannt und werden vielerorts angewendet. Meistens sind sie auf einem Dach, an einer Wand eines Gebäudes oder auf dem Boden in einer flachen Lage oder an einem Hang montiert. Diese Solarkollektoren haben den Nachteil, dass die erhaltene Leistung aus der Sonnenstrahlung von der Stellung der Sonne gegenüber den Solarkollektoren abhängt und somit im Laufe eines Tages und je nach der Saison stark variiert kann. Solar collectors for heating a liquid medium are known and used in many places. Mostly they are mounted on a roof, on a wall of a building or on the ground in a flat position or on a slope. These solar collectors have the disadvantage that the power obtained from solar radiation depends on the position of the sun relative to the solar collectors and thus can vary greatly during the course of a day and depending on the season.

[0003] Die Erfindung, wie sie in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 11 dargestellt sind ermöglicht die Realisierung von Sonnenkollektoren, mit einer hohen Wärmeausbeute bei hohen Temperaturen ( bis 180°C) mit einem reduzierten Gewicht, mit einer zweidimensionalen Orientierung nach den Sonnenstrahlen, einer Kontrolle der momentanen Wärmeausbeute und einem optimal dimensionierten und isolierten Rohr zur Aufnahme der Strahlungswärme. The invention, as shown in the characterizing parts of claims 1 and 11 allows the realization of solar panels, with a high heat yield at high temperatures (up to 180 ° C) with a reduced weight, with a two-dimensional orientation to the sun's rays , a control of the current heat yield and an optimally sized and insulated tube for receiving the radiant heat.

[0004] Die Erfindung wird näher erläutert durch die Zeichnungen. The invention is explained in more detail by the drawings.

[0005] Es zeigen: <tb>Fig. 1 :<SEP>Einzelner Solarkollektor <tb>Fig. 2 :<SEP>Drei Solarkollektoren in Serie geschaltet <tb>Fig. 3 :<SEP>Zerlegter Solarkollektoren <tb>Fig. 4 :<SEP>Absorberrohr mit Anschlüssen, Temperaturfühler und Rohrglasisolierung <tb>Fig. 5 , 6 , 7 :<SEP>Montage der Spiegel <tb>Fig. 8 :<SEP>Montage des Absorberrohrs <tb>Fig. 9 , 10 :<SEP>Einrichtung der Solarkollektoren auf einem Sockel (Sicht von vorne und hinten) <tb>Fig. 11 :<SEP>Seitenansicht der EinrichtungShow: <Tb> FIG. 1: <SEP> Single solar collector <Tb> FIG. 2: <SEP> Three solar collectors connected in series <Tb> FIG. 3: <SEP> Dismounted solar collectors <Tb> FIG. 4: <SEP> Absorber tube with connections, temperature sensor and tube glass insulation <Tb> FIG. 5, 6, 7: <SEP> Mounting the mirrors <Tb> FIG. 8: <SEP> Installing the absorber tube <Tb> FIG. 9, 10: <SEP> Installation of the solar collectors on a pedestal (front and rear view) <Tb> FIG. 11: <SEP> Side view of the facility

[0006] Die Fig. 1 zeigt ein Solarkollektor 20 mit einem Rahmen 1, einem Parabolspiegel 4, eine Befestigungsvorrichtung 2 für ein Rohr 3 indem eine Flüssigkeit zirkulieren kann, um die Wärme der reflektierten Strahlung vom Parabolspiegel 4 aufzunehmen. Das Rohr 3 besteht aus einem Metall, vorzugsweise aus einem rostfreien Stahl. Es kann am äusseren Umfang mit einem Überzug versehen sein, der möglichst annähernd schwarz ist, um möglichst viel Lichtstrahlungsenergie aufnehmen zu können und kann zusätzlich mit einem Glasrohr umgeben sein um die Wärmeverluste durch Luftkonvektion zu verringern. Fig. 1 shows a solar collector 20 with a frame 1, a parabolic mirror 4, a fastening device 2 for a pipe 3 in that a liquid can circulate to receive the heat of the reflected radiation from the parabolic mirror 4. The tube 3 is made of a metal, preferably of a stainless steel. It may be provided on the outer circumference with a coating that is almost as black as possible in order to absorb as much light radiation energy and may additionally be surrounded by a glass tube to reduce the heat loss through air convection.

[0007] Die Fig. 2 zeigt drei Sonnenkollektoren 20, wobei die Rohre zueinander in Serie geschaltet sind. Am Eingang 5a und am Ende 5b der in Serie geschalteten Rohre befindet sich je ein Temperaturfühler 6, um die aufgenommene Energie messen zu können. Fig. 2 shows three solar panels 20, wherein the tubes are connected to each other in series. At the entrance 5a and at the end 5b of the tubes connected in series there is a temperature sensor 6 in each case in order to be able to measure the absorbed energy.

[0008] Bei der zerlegten Darstellung eines Solarkollektors zeigt in der Fig. 3 den Rahmen 1, die Befestigungsvorrichtung 2 für das Rohr 3 und der Parabolspiegel 4, der auf dem Rahmen 1 an den vorgesehenen Stellen 7 befestigbar ist. In the decomposed representation of a solar collector in Fig. 3 shows the frame 1, the fastening device 2 for the tube 3 and the parabolic mirror 4, which is fastened to the frame 1 at the intended locations 7.

[0009] Die Fig. 4 zeigt das Absorberrohr 3 mit den Anschlüssen 5a und 5b, Temperaturfühler 6 und ein über einem Metallrohr vorhandenen Glasrohr 8 für die Reduktion von Wärmeverlusten. Die Pfeile 9a und 9b markieren den Durchfluss des flüssigen Mediums. Fig. 4 shows the absorber tube 3 with the terminals 5a and 5b, temperature sensor 6 and an existing over a metal tube glass tube 8 for the reduction of heat loss. The arrows 9a and 9b mark the flow of the liquid medium.

[0010] Die Fig. 5 zeigt den Spiegel 4 mit den 4 an ihn geklebten Pflöcken 9 aus einem vorzugsweise weichen Material. Fig. 5 shows the mirror 4 with the 4 glued to it pegs 9 of a preferably soft material.

[0011] Die Fig. 6 zeigt die Methode um den Parabolspiegel 4 mit dem Metallrahmen 1 zu verbinden. Die Einstellung der genauen Stellung des Spiegels 4 zum Metallrahmen 1 erfolgt durch Schrauben und Muttern 11 die Bestandteile einer Vorrichtung 10 sind, die den Rahmen 1 umschlingt. Fig. 6 shows the method to connect the parabolic mirror 4 with the metal frame 1. The adjustment of the exact position of the mirror 4 to the metal frame 1 is done by screws and nuts 11 are the components of a device 10, which wraps around the frame 1.

[0012] Die Fig. 7 zeigt im Detail die Vorrichtung mit den Teilen 9, 10, 11, die den Spiegel mit dem Metallrahmen 1 verbinden und deren Stellung zu einander genau einstellbar ist und zwar in den x-, y- und z-Richtung. Dies ist leicht zu bewerkstelligen mit den Schrauben und Muttern 11. Fig. 7 shows in detail the device with the parts 9, 10, 11, which connect the mirror to the metal frame 1 and whose position relative to each other is precisely adjustable in the x, y and z directions , This is easy to do with the bolts and nuts 11.

[0013] Die Fig. 8 zeigt im Detail die Montage zwischen Absorberrohr 3 und dem Metallrahmen 1 mit Hilfe einer vertikalen Schraube und Muttern 12 die dazu dient den Abstand 13 zwischen dem Absorberrohr 3 und dem Parabolspiegel 4 einzustellen 18. Fig. 8 shows in detail the assembly between the absorber tube 3 and the metal frame 1 by means of a vertical screw and nuts 12 which serves to adjust the distance 13 between the absorber tube 3 and the parabolic mirror 4 18th

[0014] Die Fig. 9 zeigt die Einrichtung 14 mit 3 Solarkollektoren 20 von vorne gesehen montiert auf einem Sockel 15. Die wärmeaufnehmenden Absorber-Rohre 3 sind in Serie geschaltet. Eine oder mehrere Fotozellen 16 steuern die genaue Stellung der Einrichtung 14 mit oder ohne Hilfe eines Programms des astronomischen Algorithmus, das das Azimut und die Höhe der Sonne bestimmt und/oder bestimmen die Stellung der Einrichtung 1 gegenüber der Sonneneinstrahlung mittels einer elektronischen Schaltung. Fig. 9 shows the device 14 with 3 solar panels 20 seen from the front mounted on a base 15. The heat-absorbing absorber tubes 3 are connected in series. One or more photocells 16 control the precise position of the device 14 with or without the aid of a program of the astronomical algorithm that determines the azimuth and the altitude of the sun and / or determine the position of the device 1 relative to the solar radiation by means of an electronic circuit.

[0015] Die Fig. 10 zeigt die Einrichtung 14 mit 3 Solarkollektoren von hinten gesehen. Es sind genau erkennbar die Pflöcke 9 zur Befestigung der Parabolspiegel 4 auf die Rahmen 1. Fig. 10 shows the device 14 with 3 solar panels seen from behind. It can be seen exactly the pegs 9 for fixing the parabolic mirror 4 on the frame. 1

[0016] Die Fig. 11 zeigt die Einrichtung 14 montiert auf einem Sockel 15 mit drei Solarkollektoren 20 von der Seite gesehen. Es sind erkenntlich das Absorberrohr 3, der Abstandhalter 2 zwischen dem Spiegel 4 und dem Absorberrohr 3. Zwei Linearmotoren oder Schrittmotoren 16, 17 verbunden mit je einer Zahnstange und/oder einer Spindel ermöglicht das Ausrichten der Einrichtung 14 in einer horizontalen Richtung und in einer vertikaler Richtung um die Einrichtung gegenüber der Sonneneinstrahlung auszurichten. Fig. 11 shows the device 14 mounted on a base 15 with three solar panels 20 seen from the side. It can be seen the absorber tube 3, the spacer 2 between the mirror 4 and the absorber tube 3. Two linear motors or stepper motors 16, 17 connected to a rack and / or a spindle allows aligning the device 14 in a horizontal direction and in a vertical Direction to align the device with sunlight.

Claims (14)

1. Solarkollektor mit einem rechteckigen parabolischen Spiegel, der auf einem Metallrahmen befestigt ist, wobei der Brennlinie des Spiegels mit einem Rohr übereinstimmt, in dem eine Flüssigkeit zirkulieren kann, zudem ist eine Befestigungsvorrichtung vorhanden, die das Rohr in einer der Brennlinie entsprechenden Distanz festhält, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung am Metallrahmen montiert ist.1. A solar collector with a rectangular parabolic mirror, which is mounted on a metal frame, wherein the focal line of the mirror coincides with a tube in which a liquid can circulate, also a fastening device is provided, which holds the tube at a distance corresponding to the focal line, characterized in that the fastening device is mounted on the metal frame. 2. Solarkollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel auf dem Metallrahmen befestigt ist.2. Solar collector according to claim 1, characterized in that the mirror is mounted on the metal frame. 3. Solarkollektor nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr zum Absorbieren der Wärmestrahlung reflektiert vom parabolischen Spiegel aus einem Metall, vorzugsweise aus einem rostfreien Stahl besteht.3. Solar collector according to one of the claims 1 or 2, characterized in that the tube for absorbing the heat radiation reflected from the parabolic mirror consists of a metal, preferably of a stainless steel. 4. Solarkollektor nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr einen maximalen Durchmesser von 30 bis 40 mm und eine Wandstärke von ca. 1,5 mm hat.4. Solar collector according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the tube has a maximum diameter of 30 to 40 mm and a wall thickness of about 1.5 mm. 5. Solarkollektor nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Umfang des Rohres einen Überzug aufweist, der möglichst annähernd schwarz ist, um möglichst viel Lichtstrahlungsenergie aufnehmen zu können und dass das Rohr von einem Glasrohr umgeben ist, um die Wärmeverluste durch Luftkonvektion zu verringern.5. Solar collector according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the outer circumference of the tube has a coating which is almost as black as possible to absorb as much light radiation energy and that the tube is surrounded by a glass tube to the heat losses by reducing air convection. 6. Solarkollektor nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden des Rohres Thermosensoren vorhanden sind, um mit der Differenz der beiden Sensoren die erbrachte Energie durch die Sonneneinstrahlung zu messen.6. Solar collector according to one of the claims 1 to 5, characterized in that at both ends of the tube thermosensors are provided to measure the energy produced by the solar radiation with the difference of the two sensors. 7. Solarkollektor nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Solarkollektoren die Rohre jedes Solarkollektors in Serie oder parallel miteinander verbunden sind.7. Solar collector according to one of the claims 1 to 6, characterized in that in several solar collectors, the tubes of each solar collector are connected in series or in parallel. 8. Solarkollektor nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der parabolische Spiegel am Metallrahmen so fixiert ist, dass eine feine Justierung des Spiegels in zwei Richtungen machbar ist.8. Solar collector according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the parabolic mirror is fixed to the metal frame so that a fine adjustment of the mirror in two directions is feasible. 9. Solarkollektor nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Spiegelmitte und Rohr einstellbar ist.9. Solar collector according to one of the claims 1 to 8, characterized in that the distance between the center of the mirror and the tube is adjustable. 10. Solarkollektor nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der parabolische Spiegel einen Brennlinienabstand von 650 bis 850 mm aufweist.10. Solar collector according to one of the claims 1 to 9, characterized in that the parabolic mirror has a focal distance of 650 to 850 mm. 11. Einrichtung mit ein oder mehreren Solarkollektor nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Sockel aufweist, um die Solarkollektoren in einer Distanz vom Boden zu halten.11. Device having one or more solar collector according to one of the claims 1 to 10, characterized in that the device has a base to hold the solar panels at a distance from the ground. 12. Einrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Vorrichtungen aufweist, um die Einrichtung in zwei Achsen so zu verschieben, damit die Spiegel möglichst vertikal und immer senkrecht zur Sonneneinstrahlung positioniert sind.12. Device according to claim 11, characterized in that it comprises two devices to move the device in two axes so that the mirrors are positioned as vertically as possible and always perpendicular to the sunlight. 13. Einrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen aus je einem Schrittmotor und/oder Linearmotor versehen sind, wobei der Azimutwinkel mittels eines Zahnrads und einer Spindel bewegbar ist und der Höhenwinkel mittels eines Linearantriebs.13. Device according to claim 12, characterized in that the devices are each provided with a stepper motor and / or linear motor, wherein the azimuth angle by means of a gear and a spindle is movable and the elevation angle by means of a linear drive. 14. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen eine Steuerung aufweist die mit einer oder mehreren Fotozellen steuerbar ist oder durch einen astronomischen Algorithmus, der das Azimut und die Höhe der Sonne bestimmt.14. Device according to one of the claims 12 to 13, characterized in that the devices comprises a control which is controllable with one or more photocells or by an astronomical algorithm which determines the azimuth and the height of the sun.
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