DE10196808T5

DE10196808T5 - Solar heat collector

Info

Publication number: DE10196808T5
Application number: DE10196808T
Authority: DE
Inventors: Stefan Larsson; Lars Svensson
Original assignee: Vattenfall AB
Current assignee: Vattenfall AB
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2004-04-15
Also published as: WO2002044628A1; DK200300640A; SE0004402D0; SE0004402L; SE517820C2; AU2002214457A1

Abstract

Sonnenwärmekollektor der einachsig strahlenbündelnd ist und einen wannenförmigen Reflektor (1), der aus einer dünnen Platte hergestellt ist, einen länglichen Absorber (2), der sich in der Reflektorwanne befindet, eine durchsichtige Abdeckungsplatte (3), die über der Reflektorwanne angebracht ist, und einen Tragkörper, der den Reflektor einer gewünschten Querschnittsform trägt, umfasst dadurch gekennzeichnet, dass der Körper ein Körperelement (4) aus einem wahlfreien Material umfasst, das als Wanne ausgeformt ist, die eine wannenförmige Fläche (5) hat, die mit vorspringenden Widerlageabschnitten (6, 6') versehen ist und dazu dienen, gegen die Rückseite des Reflektors anzustoßen und diesen auf einem gewissen minimalen und vorzugsweise gleichmäßigen Abstand von der Wannenoberfläche zu unterstützen, sodass Kühlluftkanäle (7) oder Lücken zwischen der wannenförmigen Fläche und der Rückseite des Reflektors ausgebildet werden und dass das Körperelement tief liegende Einströmöffnungen (8) und hoch liegende Ausströmöffnungen (9, 9') für Kühlluft hat, die miteinander durch die Kühlluftkanäle verbunden sind, sodass ein Luftstrom, der mit der...Solar heat collector which is uniaxial beam bundling and a trough-shaped reflector (1), which is made of a thin plate, an elongated absorber (2), which is located in the reflector trough, a transparent cover plate (3), which is attached above the reflector trough, and A support body which carries the reflector of a desired cross-sectional shape, characterized in that the body comprises a body element (4) made of an optional material, which is shaped as a trough, which has a trough-shaped surface (5), which has projecting abutment sections (6 , 6 ') is provided and serve to abut against the rear of the reflector and to support it at a certain minimal and preferably uniform distance from the trough surface, so that cooling air ducts (7) or gaps are formed between the trough-shaped surface and the rear of the reflector and that the body element is deep E has inflow openings (8) and high-lying outflow openings (9, 9 ') for cooling air, which are connected to one another by the cooling air channels, so that an air flow which is connected to the ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sonnenwärmekollektor einer Art, die einachsig strahlenbündelnd ist und einen wannenförmigen Reflektor, der aus einer dünnen Platte gemacht ist, einen länglichen Absorber, der sich in der Reflektorwanne befindet, eine durchsichtige Abdeckungsplatte, die über der Reflektorwanne angebracht ist, und einen Tragkörper, der den Reflektor einer gewünschten Querschnittsform trägt, umfasst.The present invention relates to a solar heat collector of a kind that is uniaxial beam bundling and a trough-shaped reflector that from a thin Plate is made an elongated Absorber, which is in the reflector trough, a transparent Cover plate that over the Reflector tray is attached, and a support body, the reflector one desired Cross-sectional shape, includes.

Stand der TechnikState of the art

Um die Herstellungskosten von Sonnenwärmekollektoren zu begrenzen, ist es üblich strahlungsbündelnde Sonnenwärmekollektoren zu benutzen. Da das individuell am teuerste Element eines Sonnenwärmekollektors der Absorber ist, kann dadurch teuere Absorberfläche durch weniger teure Reflektorfläche ersetzt werden und die Gesamtherstellungskosten können im Vergleich zu flachen Sonnenwärmekollektoren ohne Reflektor bedeutend verringert werden. Damit ein reflektierender Sonnewärmekollektor gut funktioniert, ist es nötig, dass der Reflektor eine genau angepasste Form bekommt, sodass ein Maximum der einfallenden Sonnenstrahlung zum Absorber reflektiert wird. Außer, dass der Träger den Reflektor in der gewünschten Form tragen soll, sollte er aus billigem Material gemacht sein und eine sinnvolle Produktion erlauben, sodass auch die Gesamtkosten des Körpers so niedrig wie möglich sein können. Ferner sollte der Körper stabil sein, sodass er Schnee- und Windlast widersteht und leicht sein, sodass er nicht unnötig auf der Konstruktion, auf der er montiert ist, wie z.B. ein Dach, lastet und eine einfache Handhabung während der Installation ermöglicht.To the manufacturing cost of solar heat collectors to limit it is common strahlungsbündelnde Solar heat collectors to use. As the individually most expensive element of a solar heat collector the absorber is, expensive absorber surface can be replaced by less expensive reflector surface and the total manufacturing cost can be compared to flat Solar heat collectors can be significantly reduced without a reflector. So a reflective Solar heat collector works well, it is necessary that the reflector gets a precisely adapted shape, so that a maximum the incident solar radiation is reflected to the absorber. Except, that the carrier the reflector in the desired one Shape, it should be made of cheap material and allow a reasonable production, so that the total cost of the body as low as possible could be. The body should also be stable so that it resists snow and wind loads and is light be so that it is not unnecessary on the construction on which it is mounted, e.g. a roof, burdens and allows easy handling during installation.

Ein Material, das günstig ist für diese Benutzung ist Plastschaumstoff, zum Beispiel EPS Plastik (expanded polystyrene). Solche Materialien sind leicht formbar und leicht und können formstabil gemacht werden und zumindest einige von ihnen sind relativ günstig. Versuche um Solarwärmekollektoren mit einem solchen Plastschaumstoffkörper herzustellen wurden vorher gemacht. Dies hat bis auf einen Punkt gut funktioniert. Im Falte von Stillstand, wenn keine Wärme mehr vom Solarwärmekollektor weitergeleitet wird, zum Beispiel wenn eine Zirkulationspumpe, die normalerweise das Erwärmungsmedium durch den Absorber zirkulieren läßt, wegen eines Stromausfalls stoppt, oder wenn ein in Verbindung stehendes Akkumulationssystem während gleichzeitiger starker Sonnenstrahlung vollständig mit Wärme geladen ist, steigt die Temperatur im Kollektor in der Tat dramatisch an. Während Versuchen wurden Temperaturen von bis zu 240° in Verbindung mit Stagnation gemessen. Dies ist bei weitem mehr als Plastschaumstoff standhält; so hält z.B. EPS Kunststoff durchgehenden Temperaturen von ca. 80°C stand und ca. 90° bei periodischen Temperaturverläufen. Oberhalb dieser Temperatur, fällt das Material zusammen und verändert sich zu Schmelze. Dies wurde in Stagnationsversuchen gezeigt, wobei gefunden wurde, dass das Plastschaumstoffmaterial in den heißesten Bereichen hinter dem Reflektor schmolz und dies gefährdet natürlich die Funktionsfähigkeit des Sonnenwärmekollektors auf lange Sicht.A material that is cheap for this Use is plastic foam, for example EPS plastic (expanded polystyrene). Such materials are easy to shape and light and can dimensionally stable and at least some of them are relative Cheap. Trials with solar heat collectors such a plastic foam body were made beforehand. This has got to one point works well. In the fold of standstill when there is no more heat from the solar heat collector is forwarded, for example if a circulation pump, the usually through the heating medium circulates the absorber because of a power failure stops, or if a related one Accumulation system during simultaneous strong solar radiation is fully charged with heat, the increases Temperature in the collector is indeed increasing dramatically. During attempts temperatures of up to 240 ° have been associated with stagnation measured. This is far more than plastic foam can withstand; for example EPS plastic withstand temperatures of approx. 80 ° C and approx. 90 ° at periodic temperature profiles. Above this temperature, falls the material together and changed itself to melt. This has been shown in stagnation experiments, whereby it was found that the plastic foam material in the hottest areas melted behind the reflector and of course this jeopardizes the functionality of the solar heat collector long-term.

Eine Lösung des Überhitzungsproblems wäre es eine Art Notfallkühlsystem bereitzustellen, wie zum Beispiel einen Ventilator, der kalte Luft durch den Sonnenwärmekollektor bläst, oder eine Zirkulationspumpe, die kaltes Wasser durch den Absorber pumpt. Ein Kühlventilator oder eine Zirkulationspumpe müßten in diesem Fall von einer separaten elektrischen Versorgung, wie eine Batterie oder Solarzellen, betrieben werden. Solch ein Notfallkühlsystem würde jedoch eine bedeutende Erhöhung der Kosten des Solarerwärmungssystems mit sich bringen, dies ist in bezug auf die im Moment niedrige Wirtschaftlichkeit von Solarerwärmungssystemen unerwünscht.One solution to the overheating problem would be one Type of emergency cooling system to provide, such as a fan, the cold air through the solar heat collector blows, or a circulation pump that pumps cold water through the absorber. A cooling fan or a circulation pump would have to be in in this case from a separate electrical supply, such as one Battery or solar cells. However, such an emergency cooling system would a significant increase the cost of the solar heating system bring with it, this is in relation to the currently low economy of solar heating systems undesirable.

Beschreibung der Erfindungdescription the invention

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die Probleme und Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und einen Sonnewärmekollektor bereitzustellen, in dem das Risiko von Überhitzung im Falle von Stagnation beseitigt ist und der es erlaubt, Temperatur empfindliche Materialien, wie z.B. Plastschaumstoffe, als Material des Tragkörpers zu verwenden. Mindestens diese Aufgaben werden von dem Sonnenwärmekollektor nach Anspruch 1 gelöst.The present invention has Task to eliminate the problems and disadvantages of the prior art and a solar heat collector provide in which the risk of overheating in the event of stagnation eliminated and which allows temperature sensitive materials, such as. Plastic foams, as the material of the supporting body too use. At least these tasks are performed by the solar heat collector solved according to claim 1.

Folglich ist die Erfindung auf dem Verständnis aufgebaut, dass effiziente Kühlung eines strahlenbündelnden Sonnenwärmekollektors einfach und kostengünstig erreicht werden kann, indem Kühlluftkanäle auf der Rückseite der Reflektoren angebracht werden. Die Kühlluftkanäle stehen auf der einen Seite mit niedrig liegenden Einlässen in Verbindung und auf der anderen Seite mit hohen Auslässen, sodass ein Luftkühlstrom zwischen den Einlässen und den Auslässen, wenn die Luft in den Kühlluftkanälen von der Rückseite der Reflektoren erhitzt wird, durch Autokonvektion entsteht. Dadurch wird ein passives Kühlsystem für den Sonnenwärmekollektor erreicht, das zu einem kleinen Teil eine Kühlung mit sich bringt, und deshalb zu kleinen Verlusten bei normalen Betriebstemperaturen führt, während die Kühlung bei Temperaturen während der Stagnation erheblich ansteigt.Therefore, the invention is based on the understanding built that efficient cooling a beam of rays Solar heat collector simple and inexpensive can be achieved by cooling air ducts on the back the reflectors are attached. The cooling air ducts are on one side with low-lying inlets in connection and on the other hand with high outlets, so that a Air cooling flow between the inlets and the outlets, if the air in the cooling air ducts from the back the reflectors are heated by autoconvection. Thereby becomes a passive cooling system for the Solar heat collector achieved, which to a small extent entails cooling, and therefore leads to small losses at normal operating temperatures, while the Cooling at Temperatures during stagnation increases significantly.

Die Kühlluftkanäle werden durch das Körperelement geformt, welches eine wanneförmigen Oberfläche hat, die vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Form wie die vorgesehene Form des Reflektors hat, aber der Reflektor wird nicht direkt von den wannenförmigen Oberfläche getragen, sondern wird auf einem Abstand davon durch Widerlageabschnitte, die aus der wanneförmigen Oberfläche hervorstehen, getragen. Die hervorstehenden Widerlageabschnitte haben eine so klein wie mögliche Widerlagefläche bezüglich des Reflektors, aber dennoch bieten sie dem Reflektor genügend Stütze, sodass er seine Idealform behält. Entsprechend der Erfindung, sollte die Gesamtwiderlagefläche bezogen auf die Gesamtfläche des Reflektors weniger als 40% betragen, vorteilhafter weniger als 30% und noch vorteilhafter weniger als 20%. Die Widerlageabschnitte können optional aus dem selben Material wie das Körperelement gemacht sein und in dieses integriert sein. Dies bringt mit sich, dass kein Risiko besteht, dass die Widerlageabschnitte schmelzen, falls diese klein genug hergestellt werden, sodass die Kühlung auf beiden Seiten eines Widerlageabschnitts ausreichend ist um den Widerlageabschnitt durch thermische Leitung im Reflektormaterial zu kühlen. Es ist jedoch natürlich auch möglich diese Widerlageabschnitte als separate Elemente aus einem wahlfreien, hitzebeständigen Material herzustellen.The cooling air ducts are formed by the body element, which has a trough-shaped surface, which preferably has substantially the same shape as the intended shape of the reflector, but the reflector is not carried directly by the trough-shaped surface, but is spaced apart by abutment sections, that protruded from the pan-shaped surface hen, worn. The protruding abutment sections have the smallest possible abutment surface with respect to the reflector, but they still offer the reflector sufficient support so that it retains its ideal shape. According to the invention, the total abutment area based on the total area of the reflector should be less than 40%, advantageously less than 30% and even more advantageously less than 20%. The abutment sections can optionally be made of the same material as the body element and can be integrated into this. This entails that there is no risk that the abutment sections melt if they are manufactured small enough that the cooling on both sides of an abutment section is sufficient to cool the abutment section by thermal conduction in the reflector material. However, it is of course also possible to produce these abutment sections as separate elements from an optional, heat-resistant material.

Es ist nicht nötig, dass sich die Einlässe der Kühlluftkanäle am tiefsten Punkt des Reflektors befinden. Wichtig ist, dass sich die Einlässe auf einem niedrigeren Niveau befinden als die Auslässe. Es wäre deshalb möglich, die Einlässe an der Vorderkante des Sonnenwärmekollektors anzuordnen, und die Auslässe an seiner Hinterkante, selbst wenn der niedrigste Punkt des Reflektors sich in einem Zwischenbereich befindet. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, welche jetzt gezeigt und beschrieben wird, werden die Einlässe in dem Bereich gegenüber dem Absorber angeordnet, welcher nebenbei der niedrigste Punkt des Reflektors ist. Deshalb erhält man auf der Rückseite des Reflektors in der Region des Absorbers die stärkste Kühlung. Dies ist, basierend auf der Tatsache, dass die Region um den Absorber normalerweise während einer Stagnation die heißeste Region ist, vorteilhaft, da die meiste Sonnenstrahlung vom Reflektor auf diese Region reflektiert wird. Da die Einlässe in dieser bevorzugten Ausführungsform, sich in einem mittleren Teil des Sonnenwärmekollektors befinden, werden Auslässe sowohl an der Frontkante also auch an der Rückkante des Sonnewärmekollektors sein.It is not necessary that the inlets of the cooling air ducts are deepest Point of the reflector. It is important that the inlets are open are at a lower level than the outlets. It would therefore be possible to inlets on the front edge of the solar heat collector to arrange, and the outlets on its rear edge, even if the lowest point of the reflector is located in an intermediate area. In a preferred embodiment of the Invention, which is now shown and described, the inlets in the area opposite the absorber, which is the lowest point of the Is reflector. Therefore get one on the back the strongest cooling of the reflector in the region of the absorber. This is, based on the fact that the region around the absorber is normally while the hottest of stagnation Region is advantageous because most of the solar radiation comes from the reflector is reflected on this region. Because the inlets in this preferred embodiment, are located in a central part of the solar heat collector Outlets both on the front edge also on the rear edge of the solar heat collector his.

Es ist bevorzugt, dass der Abstand zwischen der wannenförmigen Oberfläche des Körperelements und dem Reflektor entlang der gesamten Querschnittslänge des Reflektors gleichmäßig ist, z.B. das die Form der wannenförmigen Fläche im wesentlichen mit der vorgesehen Form des Reflektors übereinstimmt. Es wäre jedoch denkbar, dass die Form der wannenförmigen Fläche von der Idealform des Reflektors abweicht, was jedoch möglicherweise in einem reduzierten Kühlungseffekt resultieren würde. Der Abstand zwischen Reflektor und wannenförmiger Fläche, beispielsweise die Querschnittsabmessung des Kühlkanals, kann von Fall zu Fall verschieden sein, in Abhängigkeit von Größe und Bauweise des Sonnenwärmekollektors, aber sollte im Normalfall nicht weniger als 10 mm sein. Der gewünschte Grad an Kühlung kann durch Auswählen eines geeigneten Querschnitts des Kühlungskanals erreicht werden. Die wannenförmige Fläche kann glatt sein, aber es ist vorteilhaft, wenn sie eine gewisse Oberflächenstruktur hat, beispielsweise wellenförmig, um einen turbulenten Luftstrom auszulösen und folglich eine erhöhte Kühlung auszulösen.It is preferred that the distance between the tub-shaped surface of the body element and the reflector is uniform along the entire cross-sectional length of the reflector, e.g. which is the shape of the tub-shaped area essentially corresponds to the intended shape of the reflector. It would be however conceivable that the shape of the trough-shaped surface of the ideal shape of the reflector deviates, which may be in a reduced cooling effect would result. The Distance between reflector and trough-shaped surface, for example the cross-sectional dimension the cooling channel, may vary from case to case depending on the size and construction of the Solar heat collector, but should normally not be less than 10 mm. The desired degree of cooling can by selecting a suitable cross section of the cooling channel can be achieved. The tub-shaped area can be smooth, but it is beneficial if it has some surface structure has, for example wavy, to trigger a turbulent air flow and consequently trigger increased cooling.

Wie oben erwähnt, ist es vorteilhaft Sonnewärmekollektoren entsprechend der Erfindung mit Plastschaumstoffmaterial, insbesondere EPS Plastik, herzustellen. Dies ist ein Material, das man einfach und mit geringen Kosten in einer rationalen Weise in formstabile Körperelemente formen kann. EPS Plastik hat auch den Vorteil, dass es gute Wärmeisolationseigenschaften hat und, dass es dadurch umweltfreundlich ist, dass es bei der Verbrennung nur Kohlendioxide und Wasser bildet. Jedoch beschränkt sich diese Erfindung nicht auf dies, sondern viele andere Materialien könnten benutzt werden, zum Beispiel, Materialien die auf Zellulose basieren, die in eine gewünschte Form gepreßt werden. Der größte Nachteil eines solchen Materials ist nicht das Schmelzrisiko bei hohen Temperaturen, sondern eher das Risiko der Selbstentzündung bei hohen Temperaturen, dies kann mit Hilfe einer Kühlvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung verhindert werden.As mentioned above, it is beneficial for solar panels according to the invention with plastic foam material, in particular EPS plastic to manufacture. This is a material that you can easily and at low cost in a rational manner in form stable body members can shape. EPS plastic also has the advantage that it has good thermal insulation properties and that it is environmentally friendly because it burns only forms carbon dioxide and water. However, it is limited this invention is not based on this, but many other materials could used, for example, cellulose-based materials, the one you want Form pressed become. The main drawback of such a material is not the risk of melting at high temperatures, but rather the risk of spontaneous combustion at high temperatures, this can be done with the help of a cooling device can be prevented according to the present invention.

Es sollte verstanden sein, dass die Reflektorwanne, im Rahmen der Erfindung, viele verschiedene Formen haben kann. Insbesondere ist es auf alle einachsig strahlenbündelnd Sonnenwärmekollektoren anwendbar, die eine wahlfreie Querschnittsform des Reflektors haben, beispielsweise Reflektoren die teilweise kreisförmig oder parabolisch im Querschnitt sind oder die aus zwei oder mehreren Reflektorbögen zusammengesetzt ist.It should be understood that the Reflector trough, in the context of the invention, many different shapes may have. In particular, it is applicable to all uniaxial solar radiation collectors applicable, which have an optional cross-sectional shape of the reflector, for example reflectors that are partially circular or parabolic in cross section or which is composed of two or more reflector arches.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

In den ZeichnungenIn the drawings

1 ist ein auseinandergezogener perspektivischer Teilausschnitt eines Endes eines Sonnenwärmekollektors entsprechend der Erfindung, 1 FIG. 2 is an exploded partial perspective view of an end of a solar heat collector according to the invention,

2 ist eine Querschnittsansicht des Sonnenwärmekollektors, 2 is a cross-sectional view of the solar heat collector,

3 ist eine perspektivische Sicht eines Körperelements für den Sonnewärmekollektor, entsprechend der 1 und 2, von oben/vorne schräg gesehen, und 3 is a perspective view of a body member for the solar heat collector, according to the 1 and 2 , seen obliquely from above / in front, and

4 ist eine perspektivische Ansicht des Körperelements entsprechend der 3, von unten hinten schräg gesehen. 4 is a perspective view of the body member corresponding to FIG 3 , seen obliquely from below behind.

Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindungdetailed Description of a preferred embodiment of the invention

Bezogen wird sich als erstes auf 1 und 2, welche eine bevorzugte Ausführungsform des Sonnenwärmekollektors entsprechend der Erfindung zeigen, einerseits als auseinandergezogener perspektivischer Teilausschnitt inThe first thing to refer to is 1 and 2 , which show a preferred embodiment of the solar heat collector according to the invention, on the one hand as an exploded pers partial view in

1 und, andererseits, als Querschnitt in 2. Der Sonnenwärmekollektor ist einachsig strahlenbündelnd und hat einen wannenförmigen Reflektor 1 aus einem glänzenden und reflektierenden Material, einen Absorber 2 der in der Wanne angeordnet ist und eine durchsichtige Platte 3, die die Wanne bedeckt. Der Reflektor 1 ist aus einer dünnen Lage oder einer Folie hergestellt, die im Anfangszustand flach ist und die ihre bevorzugte Wannenform durch einen Körper 4 bekommt und gestützt wird, der Körper besteht vorzugsweise aus einem preisgünstigen und leicht formbaren Material, so wie Plastschaumstoff, insbesondere EPS Plastik. 1 and, on the other hand, as a cross section in 2 , The solar heat collector is a single-axis beam bundle and has a trough-shaped reflector 1 made of a shiny and reflective material, an absorber 2 which is arranged in the tub and a transparent plate 3 that covered the tub. The reflector 1 is made from a thin sheet or foil that is flat in the initial state and which is its preferred tub shape by a body 4 gets and is supported, the body is preferably made of an inexpensive and easily moldable material, such as plastic foam, especially EPS plastic.

Der Körper wird aus mehreren nebeneinander stehenden separaten Körperelementen hergestellt, deren detailliertes Design in den 3 und 4 am besten dargestellt ist. Auch der Reflektor wird aus einer Vielzahl an Reflektorelementen, die alle die gleich Länge wie die Körperelemente haben, in solch einer Weise hergestellt, dass jedes Körperelement mit einem separaten Reflektorelement versehen wird. Die Körperelemente beinhalten weiterhin eine wannenförmige Fläche 5, die im wesentlichen die gleiche Querschnittsform wie der Reflektor in der fertiggestellten Sonnenwärmekollektorkonstruktion hat. Jedoch ist nicht vorgesehen, dass der Reflektor an die wannenförmige Fläche anstößt, sondern die Körperelemente sind mit einer Vielzahl von Widerlageabschnitten 6, 6' versehen, die aus der wanneförmigen Fläche 5 hervorstehen, um einen Kanal oder eine Lücke 7 zwischen der Rückseite des Reflektors und der wannenförmigen Fläche zu bilden.The body is made of several separate body elements standing side by side, whose detailed design in the 3 and 4 is best shown. The reflector is also made from a large number of reflector elements, all of the same length as the body elements, in such a way that each body element is provided with a separate reflector element. The body elements also contain a trough-shaped surface 5 which is essentially the same cross-sectional shape as the reflector in the finished solar heat collector construction. However, it is not provided that the reflector abuts the trough-shaped surface, but the body elements are provided with a large number of abutment sections 6 . 6 ' provided that from the tub-shaped surface 5 protrude to a channel or a gap 7 to form between the back of the reflector and the trough-shaped surface.

Die Körperelemente werden weiterhin mit Einlässen 8 und Auslässen 9, 9' ausgebildet, die mit den Kanälen 7 in Verbindung stehen. Insbesondere befinden sich die Einlässe 8 in dem Bereich des niedrigst liegenden Teils des Reflektors, während die Auslässe 9, 9' sich in dem Bereich der Hinterkante als auch der Vorderkante des Reflektors befinden. Dies bedeutet, dass ein Luftkühlstrom durch die Einlässe 8 einströmt, zwischen der wannenförmigen Fläche 5 und der Rückseite des Reflektors 1 einerseits rückwärts fließt und durch die hinteren Auslässe 9 ausströmt und andererseits vorwärts fließt und durch die vorderen Auslässe 9' ausströmt. Der Luftkühlstrom wird wegen der Tatsache, dass die Luft im Kanal 7 durch die Rückseite des Reflektors 1 erhitzt wird und aufsteigt, durch Autokonvektion angetrieben. Aus diesem Grund, je wärmer der Reflektor desto stärker der Luftstrom. Wie aus 2 deutlich wird, sind die Einlässe 8 gegenüber dem Absorber 2 angeordnet, was bedeutet, dass der Luftkühlstrom, sofort nachdem der Luftkühlstrom in den Kanal 7 eingetreten ist und folglich noch am kältesten ist, als erstes die Gegend kühlt, die an den Absorber angrenzt. Dies ist vorteilhaft, da die Gegend rund um den Absorber normalerweise am heißesten ist, da der Reflektor so entworfen ist, dass er den größtmöglichen Anteil der einfallenden Sonnenstrahlung auf den Absorber reflektiert.The body elements continue to be with inlets 8th and outlets 9 . 9 ' trained with the channels 7 stay in contact. In particular, the inlets are located 8th in the area of the lowest part of the reflector, while the outlets 9 . 9 ' are located in the area of the rear edge and the front edge of the reflector. This means that there is an air cooling flow through the inlets 8th flows in between the trough-shaped surface 5 and the back of the reflector 1 on the one hand flows backwards and through the rear outlets 9 flows out and on the other hand flows forward and through the front outlets 9 ' flows. The air cooling flow is due to the fact that the air in the duct 7 through the back of the reflector 1 is heated and rises, powered by auto convection. For this reason, the warmer the reflector, the stronger the airflow. How out 2 what is clear are the inlets 8th towards the absorber 2 arranged, which means that the air cooling flow immediately after the air cooling flow in the duct 7 has occurred and is therefore still cold, the first thing to cool the area that is adjacent to the absorber. This is advantageous because the area around the absorber is usually the hottest because the reflector is designed to reflect the greatest possible amount of incident solar radiation on the absorber.

In der gezeigten bevorzugten Ausführung, werden die Körperelemente 4 aus einem Stück aus Plastschaumstoffmaterial, bevorzugt EPS Plastik, hergestellt. Auch die Widerlageabschnitte 6, 6' werden aus Kunststoffmaterial hergestellt und bestehen einerseits aus länglichen Widerlageabschnitten 6, die sich über jede laterale Kante des gesamten Körperelements erstrecken, transversal über die longitudinale Ausdehnung der Reflektorwanne und, andererseits aus einer Vielzahl an kurzen Widerlageabschnitten 6', die in einem Abstand und parallel zu den länglichen Widerlageabschnitten 6 angeordnet sind, die sich aber nur über eine kurze Distanz einwärts, jeweils von der Vorder- und Hinterkante des Körperelements, erstrecken. Der Reflektor wird daher in der bevorzugten Ausführungsform nicht in seinem zentralen Abschnitt unterstützt, sonder nur entlang seiner lateralen Kannten. Dies wurde als vorteilhaft befunden, da es in dieser Art und Weise einfacher ist eine geometrisch und optisch korrekte Form des Reflektors zu erlangen.In the preferred embodiment shown, the body elements 4 made from one piece of plastic foam material, preferably EPS plastic. Also the abutment sections 6 . 6 ' are made of plastic material and consist of elongated abutment sections 6 , which extend over each lateral edge of the entire body element, transversely over the longitudinal extent of the reflector trough and, on the other hand, from a multiplicity of short abutment sections 6 ' that are at a distance and parallel to the elongated abutment sections 6 are arranged, but which extend only a short distance inwards, in each case from the front and rear edge of the body element. In the preferred embodiment, the reflector is therefore not supported in its central section, but only along its lateral edges. This was found to be advantageous, since it is easier in this way to obtain a geometrically and optically correct shape of the reflector.

Die Außenseite des Körperelements wird einerseits mit rinnenförmigen Vertiefungen, sowohl quer als auch parallel zur Reflektorwanne, 10 auf der unteren Seite versehen, und andererseits mit rinnenförmigen Vertiefungen 11 an jeweils der Vorder- und Rückkante versehen. Diese Vertiefungen sind dafür vorgesehen, dass Luft durch die Einlässe 8 eintreten kann und durch die Auslässe 9, 9' austreten kann, wenn das Körperelement auf einem Sockel aufgebracht ist oder wenn die Rück- und Frontseite des Sonnenwärmekollektors mit Wetter schützenden Metallplatten oder ähnlichem bedeckt sind (nicht gezeigt). Der in den Zeichnungen gezeigte Sonnenwärmekollektor hat nur eine schmal gewinkelte Metallplatte 12 längs der Front- und Rückseite der transparenten Platte 3. Es versteht sich ohne weitere Erklärungen, dass der Körper weitere Körperteile zusätzlich zu den gezeigten und beschriebenen Körperelementen aufweisen kann, beispielsweise einer Art Halterung oder Rahmen um den Sonnenwärmekollektor an einen Sockel zu befestigen.The outside of the body element is on the one hand with channel-shaped depressions, both transversely and parallel to the reflector pan, 10 provided on the lower side, and on the other hand with groove-shaped depressions 11 provided on the front and back edges. These depressions are designed to allow air through the inlets 8th can enter and through the outlets 9 . 9 ' can escape if the body element is applied to a base or if the back and front of the solar heat collector are covered with weather-protecting metal plates or the like (not shown). The solar heat collector shown in the drawings has only a narrow angled metal plate 12 along the front and back of the transparent plate 3 , It goes without saying that the body can have further body parts in addition to the body elements shown and described, for example a type of holder or frame for fastening the solar heat collector to a base.

SonnenwärmekollektorSolar heat collector

ZusammenfassungSummary

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sonnenwärmekollektor einer Art, die einachsig strahlenbündelnd ist und aus einem wannenförmigen Reflektor, der aus einer dünnen Platte gemacht ist, einem länglichen Absorber der sich in der Reflektorwanne befindet, einer durchsichtigen Abdeckungsplatte, die über der Reflektorwanne angebracht ist, und einem Tragkörper der den Reflektor einer gewünschten Querschnittsform trägt, entsteht. Der Körper besteht aus einem Körperelement aus einem wahlfreien Material, das als Wanne ausgeformt ist, die eine Wannenoberfläche hat, die der vorgesehen Form des Reflektors im wesentlichen entspricht. Der wannenförmige Körper wird mit vorspringenden Widerlagerabschnitten versehen, die dazu dienen gegen die Rückseite des Reflektors anzustoßen und unterstützen diesen auf einem gewissen Minimal- und vorzugsweise gleichmäßigen Abstand von der Wannenoberfläche, sodass Kühlluftkanäle zwischen der Wannenoberfläche und der Rückseite des Reflektors ausgebildet werden. Das Körperelement hat niedrig liegende Einströmöffnungen und hohe Ausströmöffnungen für Kühlluft, die miteinander durch die Kühlluftkanäle verbunden sind, sodass, wenn erwärmte Luft in den Kühlluftkanälen aufsteigt und durch die Ausströmöffnungen ausströmt während vergleichsweise kühle Luft durch die Einströmöffnungen einströmt und die Rückseite des Reflektors kühlt, durch Autokonvektion ein Luftstrom entsteht, der mit der Temperatur steigt.The present invention relates to a solar heat collector of a uniaxial radiation beam type, comprising a trough-shaped reflector made of a thin plate, an elongate absorber located in the reflector trough, a transparent cover plate attached over the reflector trough, and one Support body that carries the reflector of a desired cross-sectional shape is created. The body consists of a body element made of an optional material which is shaped as a tub, which has a tub surface which corresponds to the intended shape of the re corresponds essentially to the reflector. The trough-shaped body is provided with projecting abutment sections which serve to abut against the rear of the reflector and support it at a certain minimum and preferably uniform distance from the trough surface, so that cooling air ducts are formed between the trough surface and the rear of the reflector. The body element has low-lying inlet openings and high outlet openings for cooling air, which are connected to one another by the cooling air ducts, so that when heated air rises in the cooling air ducts and flows out through the outlet openings, while comparatively cool air flows through the inlet openings and cools the rear side of the reflector, through Autoconvection creates an air flow that increases with temperature.

Claims

Solar heat collector, which is uniaxial beam bundling and a trough-shaped reflector ( 1 ), which is made of a thin plate, an elongated absorber ( 2 ), which is located in the reflector pan, a transparent cover plate ( 3 ), which is attached above the reflector trough, and a support body which carries the reflector of a desired cross-sectional shape, characterized in that the body is a body element ( 4 ) of an optional material, which is shaped as a tub, which has a tub-shaped surface ( 5 ) which has protruding abutment sections ( 6 . 6 ' ) is provided and serve to abut the back of the reflector and to support it at a certain minimum and preferably even distance from the tub surface, so that cooling air ducts ( 7 ) or gaps between the trough-shaped surface and the back of the reflector and that the body element has deep-lying inflow openings ( 8th ) and high outlet openings ( 9 . 9 ' ) for cooling air, which are connected to each other through the cooling air ducts, so that an air flow that rises with the temperature arises through auto-convection when heated air rises in the cooling air ducts and flows out through the outflow openings, while comparatively cool air flows in through the inflow openings and the Back of the reflector cools.

Solar heat collector according to claim 1, characterized in that the surface of the abutment sections ( 6 . 6 ' ) makes up a maximum of 40%, preferably a maximum of 30%, and more preferably a maximum of 20% of the total area of the reflector.

Solar heat collector according to claim 1 or 2, characterized in that the inlets ( 8th ) the cooling ducts are located in a low-lying middle part of the reflector, the cooling air flows upwards in the cooling air ducts in both directions, that is to say both backwards to the rear outlets ( 9 ) and forward to the front outlets ( 9 ' ).

Solar heat collector according to any one of the preceding claims, characterized in that the inlets ( 8th ) in the area of the absorber ( 2 ) are located.

Solar heat collector according to any one of the preceding claims, characterized in that the distance between the reflector ( 9 ) and the trough-shaped surface ( 5 ) is essentially uniform.

Solar heat collector according to claim 5, characterized in that the distance between the reflector ( 1 ) and the trough-shaped surface ( 5 ) is at least 10 mm.

Solar heat collector according to any one of the preceding claims, characterized in that the body element ( 4 ) Includes plastic foam.

Solar heat collector according to any one of the preceding claims, characterized in that the plastic foam is EPS plastic.

Solar heat collector according to any one of the preceding claims, characterized in that the abutment sections ( 6 ' ) are made of the same material as the body element ( 4 ).