DE10002929A1

DE10002929A1 - Solarkollektorröhre

Info

Publication number: DE10002929A1
Application number: DE10002929A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Roth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-07-26

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Solarkollektorröhre zur Gewinnung von solarer Hochtemperaturenergie. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, in einer verbesserten Röhre Luft oder andere Gase so hoch zu erhitzen, daß ein Medium mit ausreichender Temperatur zur Verfügung steht, um Wärme einzuspeichern oder einem Verbraucher zuzuführen. DOLLAR A Dies gelingt dadurch, daß ein doppelwandiges Vakuumhohlrohr in glasklarer Ausführung einen Strömungsraum umschließt, in dem ein hohlzylindrisches Geflecht eingebettet ist, das die Sonnenstrahlen unter Temperaturerhöhung absorbiert und daß die Solarkollektorröhre von einem Wärmeträgergas durchströmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarkollektorröhre zur Gewinnung von solarer Hochtemperaturenergie.

Solarkollektorröhren sind bereits in vielen Varianten bekannt geworden. Hauptmerkmal ist eine in ganz unterschiedlichen Bauformen gestaltete Vakuumröhre mit besonderer Außenkontur, durch die Luft strömt.

Die bekannten Vakuumröhren besitzen entweder innen eine Wandlerfläche mit Wärmeleitrohr oder doppelwandige Glasrohre - außen transparent, innen geschwärzt - zur Fortleitung der Wärme über Leitbleche zum Übertragungsmedium der Anlage.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Solarkollektorröhre zu schaffen, die einen guten Wandlungswirkungsgrad besitzt, hohe Trägertemperaturen bereitstellen und mit wenig Aufwand gefertigt werden kann.

Erfindungsgemäß umschließt ein doppelwandiges Vakuumhohlrohr in glasklarer Ausführung einen Strömungsraum, in dem ein hohlzylindrisches Gefecht eingebettet ist, das die Sonnenstrahlen unter Temperaturerhöhung absorbiert, wobei die Solarkollektorröhe von einem Wärmeträgergas durchströmt wird. Vorzugsweise wird in das Geflecht ein Tauchrohr eingeschoben, das eine kontrollierte Durchströmung des Geflechtes erwirkt und das an ein Heißgasrohr angeschlossen ist.

Ausführungsbeispiele werden anhand von Fig. 1-6 der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Solarkollektorröhre mit einer Ein- und Ableitungsvorrichtung für das Wärmeträgergas,

Fig. 2 in Perspektive eine Röhre mit konvexem Dreiecksquerschnitt,

Fig. 3 eine Röhre mit Dreiecksquerschnitt,

Fig. 4 eine Röhre mit konvexem Dreiecksquerschnitt,

Fig. 5 eine Röhre mit konkavem Dreiecksquerschnitt,

Fig. 6 eine Röhre mit Spiegelanordnung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein doppelwandiges, klardurchsichtiges Vakuumhohlrohr bezeichnet, das an ein T-Abzweigstück 17 angeschlossen ist. Dieses T-Stück dient sowohl der Zu- als auch der Ableitung des Trägergases zu der Kollektorröhre. Die Zufuhr des Gases erfolgt über das äußere Rohr 7, die Ableitung des erwärmten Gases über das Heißgasrohr 16.

Konzentrisch in dem Vakuumhohlrohr 1 befindet sich ein vorzugsweise vakuumisoliertes Tauchrohr 4.

Zwischen Tauchrohr 4 und Vakuumhohlrohr 1 ist ein Geflecht 3 mit gutem Absorptionsfaktor eingebracht. Das relativ kühle Gas aus dem äußeren Strömungsraum 2 erhitzt sich an dem eingebauten Geflecht 3 und strömt über ein thermisch gesteuertes Ventil 5 durch das Rohr 16 zu einem Wärmespeicher oder Wärmeverwerter. Grundmengendurchlassschlitze 6 im Ventil 5 lassen das Gas am Regelelement 8 vorbeiströmen. Das thermische Regelelement wird so eingestellt, daß das Ventil bei der gewünschten Temperatur für den Gasstrom mehr oder weniger geöffnet wird; beim Unterschreiten der Solltemperatur schließt das Ventil 5.

Die Wandung des Tauchrohres 4 kann ebenfalls doppelt und evakuiert ausgebildet sein, um Wärmeverluste durch Wärmetausch in der Kollektorröhre zu minimieren.

In Fig. 2 ist eine neuartige Dreikantröhre 12 dargestellt, die es ermöglicht, die Strahlung aus Bündelungseinrichtungen möglichst rechtwinklig auf die Glasoberflächen und auf das dahinter eingebettete Geflecht auftreffen zu lassen.

Fig. 3 zeigt eine Röhre 11, deren Kontur ein gleichseitiges Dreieck ist.

In Fig. 4 ist die Kontur der Röhre 12 ein konvexes Dreieck.

Fig. 5 stellt die Draufsicht auf eine Röhre 13 mit einer konkaven Dreiecksform dar. Alle Röhren dieser Art sind am unteren Ende verschlossen und weisen am oberen Ende einen kreisrunden Hals 14 auf.

Fig. 6 zeigt von der Seite eine Röhre 12 entsprechend Fig. 2 und 4 im Brennpunkt 15 eines Parabolspiegelsystems. Eine Vielzahl von einzelnen Spiegeln 10 ist so ausgerichtet, daß die Sonnenstrahlung unter einem nahe bei 90° liegenden Winkel auf die Röhrenfläche auftrifft.

Damit soll erreicht werden, daß möglichst wenig Strahlung an der äußeren Röhrenwand reflektiert wird.

Die Solarkollektorröhren können mit Hilfe der genannten T-Abzweigstücke 17 parallel oder in Reihe an Luftleitrohre angeschlossen werden, die zu einem Speicher oder Verbraucher führen.

Zur Veränderung des Massendurchsatzes durch die Kollektorröhren können durch Differenzdruck gesteuerte regelbare Gebläse eingesetzt werden. Kollektorsysteme dieser Art können sich so schnell auf die Einstrahlungsverhältnisse oder Abschaltungen einstellen.

Die Installation in Verbindung mit den Luftleitrohrkomponenten ist einfach und schnell auszuführen. Als Trägergas für die Wärme kann Luft, Stickstoff oder ein anderes reaktionsträges Gas oder Gasgemisch dienen.

Bezugszeichenliste

1

Doppelwandiges klares Vakuumhohlrohr

2

Strömungsraum

3

Geflecht

4

Tauchrohr

5

Ventil

6

Grundmengendurchlaßschlitze

7

Äußeres Rohr

8

Regelelement

9

Solarkollektorröhre

10

Spiegel

11

Solarkollektorröhre, dreieckig

12

Solarkollektorröhre, konvex

13

Solarkollektorröhre, konkav

14

kreisrunder Hals

15

Spiegelbrennpunkt

16

Heißgasrohr

17

T-Abzweigstück

Claims

1. Solarkollektorröhre zur Gewinnung von solarer Hochtemperaturenergie, dadurch gekennzeichnet,
daß ein doppelwandiges Vakuumhohlrohr (1) in glasklarer Ausführung einen Strömungsraum (2) umschließt, in dem ein hohlzylindrisches Geflecht (3) eingebettet ist, das die Sonnenstrahlen unter Temperaturerhöhung absorbiert und
daß die Solarkollektorröhre (9) von einem Wärmeträgergas durchströmt wird.

2. Solarkollektorröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das einseitig verschlossene Vakuumhohlrohr (1)Tauchrohr (4) eingesetzt ist, das an ein Heißgasrohr (16) angeschlossen ist und eine Durchströmung des das Tauchrohr (4) umgebenden Geflechtes (3) erzwingt.

3. Solarkollektorröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Tauchrohr (4) ein thermisch gesteuertes Ventil (5) eingebaut ist, das von einem Bi-Metall- oder Gedächtnismetall-Regelelement (8) verstellt wird, das es ermöglicht, daß das Gas ausreichend hoch erhitzt aus der Solarkollektorröhre (9) in das Heißgasrohr (16) eintritt.

4. Solarkollektorröhre nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kontur der Röhre dreieckig (11) ausgeführt ist.

5. Solarkollektorröhre nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kontur der Röhre als konvexes Dreieck (12) ausgeführt ist.

6. Solarkollektorröhre nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kontur der Röhre als konkaves Dreieck (13) ausgeführt ist.

7. Solarkollektorröhre nach Anspruch 4 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der dreieckigen Röhre ein runder Hals (14) angeformt ist.

8. Solarkollektorröhre nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarkollektorröhre in einen Spiegelbrennpunkt (15) fixiert ist.

9. Solarkollektorröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißgasrohr (16) von einem vakuumisolierten Rohr (7) umgeben ist, durch welches das abgekühlte Gas der Solarkollektorröhre (9) zugeführt wird.