DE10151813A1

DE10151813A1 - Rotary tower with optical sensors for solar collectors, has two motors controlled purely by optical sensors, and can accommodate any size of solar collectors

Info

Publication number: DE10151813A1
Application number: DE10151813A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Killer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-20
Filing date: 2001-10-20
Publication date: 2003-05-08

Abstract

The rotary tower has two motors (6) that are controlled purely by optical sensors (16), is freely installable, can accommodate any size of solar collectors as a result of the variable length of its transverse axis and can align them with the current position of the sun fully automatically.

Description

Solaranlagen üblicher Bauart lassen nur eine Teilausnutzung der täglichen Sonnenstrahlung zu. Bedingt durch die Montage auf dem Dach eines Hauses, sind sie nicht in der Lage dem stetig wechselnden Sonnenstand zu folgen. Auch durch die starre horizontale Ausrichtung geht ein Grossteil der Strahlung durch Reflektion verloren. Der aus diesem Grund weiter entwickelte Drehstuhl für Solarkollektoranlage (DE 195 25 994 A1), lässt zwar eine Ausrichtung nach dem Sonnenstand zu, verändert jedoch seine Position über eine Zeitschaltgerätesteuerung. Dieses macht eine manuelle Programmierung notwendig und bedeutet eine stetig gleiche Zeitabfolge bei der Ausrichtung der Kollektoren, ohne Berücksichtigung der Wetterlage. Demzufolge würde die Konstruktion auch bei nicht ausreichender Sonnenstrahlung ihren Programmablauf fortsetzen. Eine horizontale Ausrichtung ist nur durch manuelle Einstellungen möglich. Conventional solar systems only allow partial use of daily Solar radiation too. Due to the installation on the roof of a house, they are not able to follow the constantly changing position of the sun. Even through the rigid horizontal alignment, a large part of the radiation is lost through reflection. This is why the swivel chair for solar collector systems has been further developed (DE 195 25 994 A1), allows an orientation according to the position of the sun, changed however its position via a timer control. This does a manual one Programming necessary and means a constant same time sequence at the Alignment of the collectors, regardless of the weather conditions. As a result the construction will run its program even when there is insufficient solar radiation continue. Horizontal adjustment is only possible through manual settings.

Der angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde eine Konstruktion für Solarkollektoren zu schaffen, die frei aufstellbar ist, um eine Sonneneinstrahlung im Wirkungs- kreis von 360° zu ermöglichen und sich selbständig nach der Sonnenstrahlung ausrichtet, ohne das es einer manuellen Einwirkung bedarf. Die Konstruktion soll sich selbsttätig veränderten Zeitabläufen anpassen, wobei auch der Reflektionsverlust von Sonneneinstrahlung durch die horizontal veränderbare Neigung vermindert werden soll. Des weiteren soll die Aufnahme von Solarkollektoren der unterschiedlichsten Bedarfsgrößen ermöglicht werden und die Ausnutzung der Kollektorflächen erhöht werden. The stated invention is based on the problem of a construction for To create solar collectors that can be set up freely to prevent solar radiation enable a circle of 360 ° and align itself independently with the solar radiation, without the need for manual intervention. The construction should be automatic adjust the changed timelines, including the reflection loss of Sun exposure should be reduced by the horizontally changeable inclination. Furthermore should allow the inclusion of solar collectors of different sizes and the utilization of the collector areas can be increased.

Diese Anforderungen werden durch den Patentanspruch 1 und den Patentanspruch 2 erfüllt. These requirements are set out in claims 1 and 2 Fulfills.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere durch die nahezu 100%-ige Ausnutzung der Sonnenenergie und des größeren Wirkungsgrades der Kollektorenfläche ohne das es eines manuellen Eingriffes oder einer Überwachung bei veränderter Wetterlage Bedarf. The advantages achieved with the invention are in particular the almost 100% Utilization of solar energy and the greater efficiency of the collector area without manual intervention or monitoring in the event of changing weather conditions Requirement.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Durch die Möglichkeit der freien Aufstellung ist ein wesentlich geringerer Eingriff am bestehenden Gebäude notwendig. Eine Montage unterschiedlicher Kollektorengrössen ist je nach Bedarf möglich. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2. Through the Possibility of free installation is a much less interference with the existing one Building necessary. An assembly of different collector sizes is required possible.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert: The embodiment of the invention is shown in the drawing and is in explained the following:

Es zeigen Show it

Fig. I den gesamten Drehturm Fig. I the entire turret

Fig. II die Plattform des Drehturms mit Lagerung und Motor des Mastes Fig. II the platform of the turret with storage and motor of the mast

Fig. III die Montage der Kollektoren auf der Querachse Fig. III mounting the panels on the transverse axis

Fig. IV die Sensoren für die vertikale Drehung Fig. IV, the sensors for vertical rotation

Fig. V die Sensoren für die horizontale Drehung Fig. V, the sensors for the horizontal rotation

Der Sensor (16) besteht aus den 4 Fotozellen (23), (24), (25)und (26) der Fig. IV in waagerechter Anordnung. Bei Sonneneinstrahlung auf Fotozelle (23) gibt diese einen Befehl an den ersten Motor (13) der Konstruktion. The sensor ( 16 ) consists of the 4 photocells ( 23 ), ( 24 ), ( 25 ) and ( 26 ) of FIG. IV in a horizontal arrangement. When the sun shines on the photocell ( 23 ), it issues a command to the first motor ( 13 ) of the construction.

Der Mast dreht sich links herum in Richtung der Sonnenstrahlung. Bei Sonneneinstrahlung auf Fotozelle (24) erfolgt das gleiche Kommando, lediglich rechts herum. Um die Richtung, aus der die Sonneneinstrahlung erfolgt zu identifizieren, sind die Fotozellen (23) und (24) seitlich mit einem rechtwinkeligen Blech (22) abgeschirmt. The mast turns to the left in the direction of the solar radiation. When the sun shines on the photocell ( 24 ), the same command is given, only to the right. In order to identify the direction from which the sun is shining, the photocells ( 23 ) and ( 24 ) are shielded laterally with a rectangular plate ( 22 ).

Der Mast (3) ist in 2 Kugellagern (2 + 4) gelagert und im Sockel (1) des Turmes befestigt. Das zweite Kugellager (4/Fig. I) befindet sich unter der Abdeckhaube (10/-Fig. I) der Konstruktion. Die Abdeckhaube ist am Mast befestigt (11/Fig. I) und könnte, bedingt dessen zusätzlich mit entsprechender Markierung als Sonnenuhr genutzt werden. Der Motor (6) für die seitliche Drehung ist ebenfalls im Sockel (1) des Turmes gelagert. Er befindet sich auf der eigentlichen Arbeitsplattform (5/Fig. II) der Konstruktion. Er treibt über eine Kette (18/Fig. II) das Rad (7/Fig. II) an, dass um den Mast (3) befestigt ist. Der Endschalter (8/Fig. II) dient bei Kontakt mit den Stiften (9/Fig. II) zur Begrenzung einer maximalen Drehung von 180° in jede Richtung. The mast ( 3 ) is mounted in 2 ball bearings (2 + 4) and fastened in the base ( 1 ) of the tower. The second ball bearing (4 / Fig. I) is located under the cover (10 / - Fig. I) of the construction. The cover is attached to the mast (11 / Fig. I) and, if necessary, could also be used as a sundial with the appropriate marking. The motor ( 6 ) for the lateral rotation is also mounted in the base ( 1 ) of the tower. It is located on the actual work platform (5 / Fig. II) of the construction. It drives the wheel (7 / Fig. II) via a chain (18 / Fig. II) that is fastened around the mast ( 3 ). The limit switch (8 / Fig. II) is used when contacting the pins (9 / Fig. II) to limit a maximum rotation of 180 ° in each direction.

Eine Drehung von 360° wäre zwar denkbar, aber nicht sinnvoll und birgt mögliche Gefahren von Kabelbeschädigungen durch Verdrehungen im Mast. A rotation of 360 ° would be conceivable, but not sensible and harbors possible ones Danger of cable damage due to twisting in the mast.

Die mit der Laufschiene (19) verbundenen Endschalter (20/Fig. II) dienen der Einstellung einer Ruheposition. Die Einstellung der Ruheposition ist je nach Aufstellungsort des Drehturmes variabel einstellbar und dient dem Schutz der Kollektoren bei schlechtem Wetter, in dem der Turm in die Einstellung mit dem geringsten Widerstand dreht. The limit switches (20 / Fig. II) connected to the running rail ( 19 ) serve to set a rest position. The setting of the rest position can be adjusted depending on the location of the turret and serves to protect the collectors from bad weather by rotating the turret to the position with the least resistance.

Des weiteren wird aus Gründen der Energieeinsparung die Stromzufuhr in der Ruheposition abgeschaltet. Den Befehl zur Rückkehr in die Ruheposition erhält der Motor (6/Fig. I) über die Fotozelle (25/Fig. IV). Diese reagiert im Gegensatz zu den Fotozellen (23 + 24/-Fig. IV) auf Dunkelheit und somit beispielsweise auch bei Wolkenbrüchen. Furthermore, in order to save energy, the power supply is switched off in the rest position. The motor (6 / Fig. I) receives the command to return to the rest position via the photocell (25 / Fig. IV). In contrast to the photocells (23 + 24 / - Fig. IV), this reacts to darkness and thus, for example, to cloudbursts.

Die Fotozelle (26) ist verantwortlich für die Kommandos an die Solarpumpe. Der Sensor für die Ausrichtung der Neigung der Kollektoren (17/Fig. V) besteht aus zwei Fotozellen (27 + 28) in senkrechter Anordnung. Diese beiden Fotozellen sind ebenfalls durch ein rechtwinkeliges Blech (29) abgeschirmt. Bei Sonneneinstrahlung erhält nun der zweite Motor der Konstruktion (13/Fig. III) ein Signal der oberen Fotozelle (27/Fig. V) sich in die entsprechende waagerechte Neigung zu bewegen. Mit zunehmendem Sonnenuntergang wird zunehmend die untere Fotozelle (28/Fig. V) des Sensors (17/Fig. V) belichtet. Diese erteilt nun somit einen Steuerungsbefehl an den Motor (13/Fig. III) die Neigung wieder in die senkrechte Position zu verändern. Durch diese Befehle des Sensors (17/Fig. V) werden die auf der variablen Querachse (12/Fig. III) befestigten Kollektoren (15/Fig. III) in die richtige Position gebracht. Die Kollektoren werden mit Schellen (14/Fig. III) auf Rohren (21/Fig. III) befestigt. Diese Rohre werden dann auf die Querachse (12/-Fig. III) geschoben. Der zweite Motor (13/Fig. III) ist am Mast (3/Fig. III) befestigt, wobei der Ausleger des Motors wiederum mit den Rohren verbunden ist. Durch die variabel einsetzbare Breite der Querachse kann die Größe der Kollektoren variiert werden. Bedingt durch die Lagerung des Mastes in 2 Kugellagern, ist eine sichere Stabilität der Konstruktion gewährleistet. The photocell ( 26 ) is responsible for the commands to the solar pump. The sensor for the alignment of the inclination of the collectors (17 / Fig. V) consists of two photocells (27 + 28) in a vertical arrangement. These two photocells are also shielded by a rectangular plate ( 29 ). When the sun shines, the second motor of the construction (13 / Fig. III) receives a signal from the upper photocell (27 / Fig. V) to move in the corresponding horizontal inclination. With increasing sunset, the lower photocell (28 / Fig. V) of the sensor (17 / Fig. V) is increasingly exposed. This now issues a control command to the motor (13 / Fig. III) to change the inclination back to the vertical position. These commands of the sensor (17 / Fig. V) are brought to the variable transverse axis (12 / Fig. III) panels secured (15 / Fig. III) in the correct position. The collectors are fastened with clamps (14 / Fig. III) on pipes (21 / Fig. III). These tubes are then pushed onto the transverse axis (12 / - Fig. III). The second motor (13 / Fig. III) is attached to the mast (3 / Fig. III), the boom of the motor in turn being connected to the pipes. Due to the variable width of the transverse axis, the size of the collectors can be varied. Due to the storage of the mast in 2 ball bearings, a secure stability of the construction is guaranteed.

Die gesamte Steuereinheit der Konstruktion (30/Fig. I) befindet sich im Sockel (1 Fig. I) des Drehturmes. The entire control unit of the construction (30 / Fig. I) is in the base (1 Fig. I) of the turret.

Durch die Funktion des Drehturmes und dem damit verbundenen hohen Grad an Ausnutzung von Sonnenenergie reicht bereits eine Kollektorfläche von 3,5 m² aus, um ca. 60 Liter Wasser ständig bis zu 60° zu erhitzen. Due to the function of the turret and the associated high degree of utilization of solar energy, a collector area of 3.5 m ^{2 is} sufficient to continuously heat approx. 60 liters of water up to 60 °.

Claims

1. Turret with optical sensors for solar collectors characterized in that the turret is equipped with two motors that are controlled solely by optical sensors.

2. turret according to claim 1, characterized, that the turret can be set up freely and because of its variable length of the transverse axis can accommodate all sizes of solar collectors and automatically adjust them aligns with the current position of the sun.