DE102006038560A1

DE102006038560A1 - Tube collector arrangement for solar plant i.e. thermal solar plant, has multiple tubes arranged in upper level and lower level, where tubes of upper level are arranged in offset or congruent manner with respect to tubes of lower level

Info

Publication number: DE102006038560A1
Application number: DE102006038560A
Authority: DE
Inventors: Stefan Soehn
Original assignee: Sohn Stefan
Current assignee: Sohn Stefan
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-02-21

Abstract

The arrangement has multiple tubes (40) that are arranged in an upper level (100) and a lower level (200), where the tubes are arranged parallel in each level. The tubes of the upper level are arranged in an offset or congruent manner with respect to the tubes of the lower level. A distance between the tubes of the upper level and the distance between the tubes of the lower level are selected in such a manner that absorber layers (46) hit by the solar radiation is not shadowed and no intermediate space is visible between the two levels of the tubes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röhrenkollektoranordnung, insbesondere für eine Solaranlage, umfassend einen oder mehrere Sammler und eine Mehrzahl von Röhren, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren in mindestens zwei Ebenen aus im wesentlichen parallel angeordneten Röhren angeordnet sind.The The present invention relates to a tube collector arrangement, in particular for one Solar system comprising one or more collectors and a plurality of tubes, characterized in that the roar arranged in at least two levels from substantially parallel Arranged tubes are.

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der thermischen Solaranlagen und findet Anwendung insbesondere bei Röhrenkollektoranlagen. Thermische Solaranlagen nutzen die Sonneneinstrahlung zur Erwärmung von Warmwasser und zu Heizzwecken. Eine Solaranlage besteht in der Regel aus einem Kollektor, einem Solarwärmespeicher, dem Solarkreislauf mit einem Solarmedium, welches die Wärme vom Kollektor in den Solarwärmespeicher transportiert, einer Pumpeinrichtung und einer Steuereinrichtung für die Steuerung der Pumpe.The The present invention is in the field of solar thermal systems and finds application in particular in tube collector systems. thermal Solar systems use solar radiation to heat up Hot water and for heating purposes. A solar system usually consists of a collector, a solar thermal storage, the Solar circuit with a solar medium, which absorbs the heat from Collector transported to the solar thermal storage, a pumping device and a controller for the controller the pump.

Der Teil einer Solaranlage, welcher die Sonneneinstrahlung aufnimmt, wird als Kollektor bezeichnet. Man unterscheidet derzeit zwei Hauptkategorien, nämlich Flachkollektoren und Röhrenkollektoren. Ein Röhrenkollektor weist eine Anzahl von Röhren auf, welche an einem Ende in einem Sammler angeordnet sind. Der Sammler umfaßt auch die Leitungen des Solarkreislaufs, in welchem ein Solarmedium fließt. Das Solarmedium wird durch die Leitungen des Solarkreislaufs durch das Innere der Röhren geleitet und erwärmt sich dadurch. Diese Wärme ist die durch einen solchen Kollektor gewonnene Energie.Of the Part of a solar system that absorbs solar radiation, is called a collector. There are currently two main categories, namely Flat plate collectors and tube collectors. A tube collector has a number of tubes on, which are arranged at one end in a collector. Of the Collector includes also the lines of the solar circuit, in which a solar medium flows. The solar medium is through the lines of the solar cycle through the inside of the tubes passed and heated through it. This heat is the energy gained by such a collector.

Es gibt eine Reihe von verschiedenen Röhrentypen, z.B. Vakuumröhren, Unterdruckröhren und Edelgasröhren. Bei der Art der Anordnung der Leitungen mit dem Solarmedium gibt es ebenfalls mehrere Möglichkeiten. So gibt es z.B. die sogenannten Heat-Pipes und die direkt-durchflossenen Röhren.It There are a number of different tube types, e.g. Vacuum tubes, vacuum tubes and inert gas tubes. at the type of arrangement of the lines with the solar medium there also several possibilities. So there are e.g. the so-called heat pipes and the directly-traversed ones Tubes.

Die Röhren sind aus einem transparenten Material gefertigt, in der Regel Industrieglas. Im Inneren der Röhren befindet sich eine Absorberfläche, die zur Aufnahme der Sonnenenergie dient. Der Absorber ist in der Regel eine innen liegende Metallfläche oder -platte oder eine auf dem Innenrohr aufgesputterte Schicht bzw. eine Mehrzahl von Schichten aus einem oder mehreren Metallen, insbesondere werden hier eine oder mehrere Schichten oder Schichtkombinationen aus Aluminium, Kupfer, Edelstahl und Titan verwendet.The roar are made of a transparent material, usually industrial glass. Inside the tubes there is an absorber surface, which serves to absorb the sun's energy. The absorber is in the Usually an internal metal surface or plate or a sputtered on the inner tube layer or a plurality of Layers of one or more metals, in particular here one or more layers or layer combinations of aluminum, Copper, stainless steel and titanium used.

Eine Art der am häufigsten verwendeten Röhren sind Vakuumröhren, welche nach dem Thermoskannenprinzip hergestellt werden. Bei dieser Art Röhren kommen zwei konzentrisch angeordnete Glasrohre (Hüllrohr und Innenrohr) mit verschiedenen Durchmessern zum Einsatz, welche miteinander verschmolzen werden. Zwischen den beiden Glasrohren befindet sich ein Vakuum, und die somit doppelwandige Röhre ist an einem Ende offen und am anderen Ende geschlossen. 1 zeigt eine solche Vakuumröhre, wie sie derzeit auf dem Markt erhältlich ist. Derartige Vakuum-Röhren werden bereits in gängigen Standardgrößen produziert und verwendet, wobei die am häufigsten verwendeten Standardröhren einen Durchmesser (Außenrohrdurchmesser) von 58 mm bzw. 47 mm aufweisen und die Innenrohre jeweils Durchmesser von 47 mm und 36 mm haben. Die Röhren haben in der Regel eine Länge von 1,50 m. Es gibt aber Röhren in anderen Größen, insbesondere mit anderen Durchmessern.One of the most commonly used tubes are vacuum tubes, which are manufactured according to the thermos flask principle. In this type tubes two concentrically arranged glass tubes (cladding tube and inner tube) with different diameters are used, which are fused together. Between the two glass tubes is a vacuum, and thus the double-walled tube is open at one end and closed at the other end. 1 shows such a vacuum tube, as it is currently available on the market. Such vacuum tubes are already being produced and used in common standard sizes, the most commonly used standard tubes having a diameter (outer tube diameter) of 58 mm or 47 mm and the inner tubes each having diameters of 47 mm and 36 mm. The tubes usually have a length of 1.50 m. But there are tubes in other sizes, especially with other diameters.

Wie bereits erwähnt, ist bei den Vakuumröhren das Innenrohr mit der Absorberbeschichtung versehen. Bei der Herstellung wird die Absorberschicht rundum auf das Innenrohr aufgebracht, z.B. aufgesputtert. Somit steht bei solchen Röhren bei jedem Winkel der Sonneneinstrahlung theoretisch dieselbe Absorberfläche zur Verfügung. Es gibt aber auch einwandige Röhren, welche nur aus einem Hüllrohr bestehen, das vollkommen oben und unten verschlossen ist, und aus denen die Leitung(en), welche das Solarmedium führt (führen), heraustreten. Im Inneren dieser Röhren herrscht ebenfalls Vakuum bzw. Unterdruck, oder sie sind mit z.B. Edelgas gefüllt. Solche Röhren weisen meist eine innen liegende Absorberplatte bzw. Fläche auf, die ebenfalls selektiv beschichtet ist, um die Sonnenstrahlen effektiv einzufangen. Diese Absorberflächen können gerade bzw. flach sein, oder gebogen bzw. gewölbt. Selten werden auch die doppelwandigen Röhren ohne aufgebrachte Absorberschicht eingesetzt, welche dann im Inneren des Innenrohrs eine Absorberplatte aufweisen. Röhren, welche im Innern eine ebene Absorberplatte aufweisen, stellen, sofern sie nicht entsprechend dem Sonnenstand gedreht werden, je nach dem Einfallswinkel des Sonnenlichts eine unterschiedliche Absorberfläche zur Verfügung.As already mentioned, is with the vacuum tubes The inner tube is provided with the absorber coating. In the preparation of the absorber layer is applied all around the inner tube, e.g. sputtered. Thus, with such tubes stands at every angle of sunlight theoretically the same absorber area to disposal. But there are also single-walled tubes, which only from a cladding tube consist completely closed up and down, and off where the line (s) leading (leading) the solar medium emerge. Inside this roar there is also a vacuum, or they are associated with e.g. Filled with noble gas. Such tubes usually have an internal absorber plate or surface, which is also selectively coated to effectively absorb the sun's rays capture. These absorber surfaces can be straight or flat, or curved or arched. Rarely will the double-walled tubes used without applied absorber layer, which then inside the inner tube have an absorber plate. Tubes, which inside a Have level absorber plate, provide, if they are not appropriate be turned to the sun, depending on the angle of incidence of sunlight a different absorber area to disposal.

Die Absorberfläche ist nach DIN V 4757-4, Teil 4: Sonnenkollektoren, Bestimmung von Wirkungsgrad, Wärmekapazität und Druckabfall, November 1995, als das Produkt aus der projizierten, unbeschatteten Fläche eines Absorberstreifens und der Anzahl der Absorberstreifen zuzüglich der projizierten, unbeschatteten Fläche der Anschlußstutzen und Sammler definiert. Dies berücksichtigt nicht die zylindrische Absorberfläche bei Röhrenkollektoren. Der Durchmesser der einzelnen Innenrohre mit Absorberschicht multipliziert mit der Länge der Röhren (bezogen auf die sichtbare Absorberschicht) ergibt hier die Absorberfläche. Die physikalische Absorberfläche bei Röhrenkollektoren ist somit um den Faktor Pi größer ist als die nach der genannten DIN-Norm. Dies kann durchaus zu Wirkungsgraden größer 100% führen.The absorber surface is according to DIN V 4757-4, part 4: solar collectors, determination of Efficiency, heat capacity and pressure drop, November 1995, when the product of the projected, unshaded area an absorber strip and the number of absorber strips plus the projected, unshaded area the connecting piece and Collector defined. This is taken into account not the cylindrical absorber surface of tube collectors. The diameter of the individual inner tubes with absorber layer multiplied by the Length of Tubes (related on the visible absorber layer) gives here the absorber surface. The physical absorber surface in tube collectors is thus larger by a factor of pi as the according to the mentioned DIN standard. This may well be to efficiencies greater than 100% to lead.

Der Durchmesser der einzelnen Röhren (Durchmesser des Hüllrohrs) multipliziert mit der Länge der Röhren (bezogen auf die sichtbare Absorberschicht, d.h. Länge der Röhre abzüglich des Bereichs, mit welchem die Röhre im Sammler steckt) ergibt die sogenannte Aperturfläche, welche derzeit in Deutschland Bezugsgröße für die Leistungsmessung eines Kollektors ist. Bei Röhrenkollektoren ohne Reflektor ist die Aperturfläche nach DIN V 4757-4, Teil 4: Sonnenkollektoren, Bestimmung von Wirkungsgrad, Wärmekapazität und Druckabfall, November 1995, definiert als das Produkt aus dem Innendurchmesser der Röhren, der unbeschatteten zylindrischen Innenlänge der Röhren und der Anzahl der Röhren des Kollektors.Of the Diameter of the individual tubes (diameter of the cladding) multiplied by the length the tubes (relative to the visible absorber layer, i.e. length of the Tube minus the Area with which the tube in the collector) results in the so-called aperture area, which currently in Germany reference value for the power measurement of a Collector is. For tube collectors without reflector is the aperture area according to DIN V 4757-4, part 4: solar collectors, determination of efficiency, heat capacity and pressure drop, November 1995, defined as the product of the inner diameter of the tubes, the unshaded cylindrical inside length of the tubes and the number of tubes of the collector.

Da die eigentliche Leistung eines Solarkollektors aus der Absorption des Lichts durch die unbeschattete Absorberfläche erbracht wird, ist, je höher die Absorberfläche im Verhältnis zur Aperturfläche ist, der gemessene Ertrag bei der Leistungsmessung desto höher.There the actual performance of a solar collector from the absorption the light is provided by the unshaded absorber surface is, je higher the absorber surface in relation to to the aperture area, the measured yield in the performance measurement the higher.

Eine weitere zu berücksichtigende Größe ist die Gesamtfläche eines Kollektors. Die Gesamtfläche eines Solarkollektors ist die Fläche, welche benötigt wird, um den Kollektor mit allen seinen Teilen, welche der Sonneneinstrahlung ausgesetzt werden, zu montieren, z.B. auf dem Dach eines Gebäudes. Der Sammler trägt somit ebenfalls zur Gesamtfläche bei. Durch den Abstand zwischen den Röhren ist die Aperturfläche kleiner als die Gesamtfläche eines Solarkollektors.A other to be considered Size is that total area a collector. The total area a solar collector is the area which needed will be to the collector with all its parts, which of the solar radiation exposed to be mounted, e.g. on the roof of a building. Of the Collector carries thus also to the total area. By the distance between the tubes is the aperture area smaller than the total area a solar collector.

In Solarkollektoren des Röhrenkollektor-Typs aus dem Stand der Technik sind die einzelnen Röhren in einer Ebene nebeneinander angeordnet und haben zueinander einen gewissen Abstand (z.B. 15 mm). Dieser Abstand ist notwendig, damit die Röhren sich auch bei mechanischen Einwirkungen bedingt durch Wind, Wetter und Umwelteinflüsse nicht berühren und sich gegenseitig zerstören. Außerdem verhindert ein solcher Abstand zwischen den Röhren die Ablagerung von Verschmutzungen. Auch dient die Einhaltung dieses Abstandes dazu, daß sich die einzelnen Röhren je nach Sonnenstand nicht gegenseitig beschatten und so die Leistung reduzieren, da Teile der Absorberfläche nicht mehr von der Sonne beschienen werden. Die Einhaltung eines Abstands zwischen den Röhren hat jedoch den Nachteil, daß die Absorberfläche erheblich kleiner ist als die Gesamtfläche des Kollektors. Die Absorberfläche ist bedingt durch den doppelwandigen Aufbau der Vakuumröhren ohnehin kleiner als die Aperturfläche.In Solar collectors of the tube collector type From the prior art, the individual tubes are in a plane next to each other arranged and have a certain distance to each other (for example 15 mm). This distance is necessary, so that the tubes are also mechanical Effects caused by wind, weather and environmental influences not touch and destroy each other. Furthermore prevents such a distance between the tubes, the deposition of dirt. Also, compliance with this distance is used to ensure that individual tubes depending on the position of the sun, they do not shade each other and thus the performance reduce because parts of the absorber surface is no longer from the sun be illuminated. Keeping a distance between the tubes has However, the disadvantage that the absorber surface considerably smaller than the total area of the collector. The absorber surface is due to the double-walled construction of the vacuum tubes anyway smaller than the aperture area.

Die derzeit auf dem Markt befindlichen Röhrenkollektoranlagen werden z.B. von Thermomax Ltd., Bangor, GB; Paradigma Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co. KG, Karlsbad, DE; und Apricus Solar Co. Ltd. Nanjing, CN, eines australisch-chinesischen Joint Venture vertrieben.The currently available on the market tube collector systems e.g. from Thermomax Ltd., Bangor, GB; Paradigm energy and environmental technology GmbH & Co. KG, Carlsbad, DE; and Apricus Solar Co. Ltd. Nanjing, CN, an Australian-Chinese joint Venture distributed.

Gerade bei thermischen Solaranlagen für den Einsatz in privaten Haushalten ist die Dachfläche oft begrenzt. Es ist daher ein großer Nachteil, wenn die Absorberfläche, welche für den Ertrag eines Kollektors verantwortlich ist, bedeutend kleiner ist als die Gesamtfläche.Just in thermal solar systems for the Use in private households, the roof surface is often limited. It is therefore a large Disadvantage if the absorber surface, which for the yield of a collector is considerably smaller is considered the total area.

Da ein gewisser Abstand zwischen den einzelnen Röhren unvermeidlich ist, hat man im Stand der Technik bereits versucht, dieses Problem zu lösen. Eine Lösung bestand darin, unter den Röhren parabolische Hohlspiegel (CPC (Compound Parabolic Concentrator)-Spiegel,) anzuordnen, welche das einfallende Sonnenlicht auf die Röhren reflektieren. Da bei doppelwandigen Vakuumröhren die Absorberschicht rundum auf dem Innenrohr vorliegt, kann durch einen solchen Spiegel mehr Absorberfläche genutzt werden als ohne Spiegel, insbesondere bei schräg einfallendem Sonnenlicht.There a certain distance between the individual tubes is unavoidable The prior art already attempts to solve this problem. A solution It consisted of parabolic under the tubes Concave parabolic concentrators (CPC), which reflect the incoming sunlight onto the tubes. As with double-walled vacuum tubes the absorber layer is present all around on the inner tube can through Such a mirror more absorber surface can be used as without Mirror, especially at an angle incident sunlight.

Solarkollektoren mit CPC-Spiegeln sind beispielsweise bekannt aus DE 197 14 774 A1 und EP 1 284 395 A2 .Solar collectors with CPC mirrors are known, for example DE 197 14 774 A1 and EP 1 284 395 A2 ,

Ein Nachteil solcher Anlagen mit CPC-Spiegeln ist jedoch, daß derartige Spiegel Umwelteinflüssen ausgesetzt sind und dadurch leicht verschmutzen bzw. vermoosen. Die Spiegel sind aus technischen Gründen nicht aus Glas gefertigt, wie die Röhren, sondern meist aus Metall. Während Glas eine gewisse selbstreinigende Eigenschaft hat, verschmutzen Metallbleche viel eher. Ein verschmutzter Spiegel kann dann das Sonnenlicht nicht mehr ausreichend reflektieren, was zu einer Verringerung der Leistung des Solarkollektors führt. Ein weiterer Nachteil bei den CPC-Anlagen ist der noch größere Platzbedarf, da der Abstand zwischen den Röhren noch größer sein muß als bei Anlagen, welche keine Spiegel einsetzen. Des weiteren haben diese Anlagen mit CPC-Spiegel, bedingt durch die durchgehende Fläche des CPC-Spiegels, einen höheren Windwiderstand als z.B. Anlagen ohne CPC-Spiegel.One Disadvantage of such systems with CPC levels, however, is that such Mirror environmental influences are exposed and thereby easily pollute or vermoosen. The mirrors are not made of glass for technical reasons, like the tubes, but mostly of metal. While Glass has a certain self-cleaning property, pollute Metal sheets much sooner. A dirty mirror can do that Sunlight no longer reflect enough, resulting in a reduction the performance of the solar collector leads. Another disadvantage with the CPC plants the even larger space requirement is, since the distance between the tubes be even bigger must as in systems that do not use mirrors. Furthermore have these systems with CPC mirror, due to the continuous area of the CPC mirror, a higher Wind resistance as e.g. Attachments without CPC mirror.

Es besteht daher nach wie vor ein Bedarf an Solarkollektoren, welche pro Gesamtfläche des Kollektors eine möglichst große Absorberfläche aufweisen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung eines Solarkollektors, welcher die Nachteile des Stands der Technik zumindest teilweise beseitigt.It Therefore, there is still a need for solar collectors, which per total area the collector one as possible size absorber surface exhibit. The object of the present invention was therefore the Provision of a solar collector, which has the disadvantages of State of the art at least partially eliminated.

Diese Aufgabe wird durch eine Röhrenkollektoranordnung und eine Solaranlage gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst, wobei die Unteransprüche bevorzugte Ausführungsformen darstellen.These Task is by a tube collector assembly and a solar system according to the independent claims, wherein the dependent claims preferred embodiments represent.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung daher eine Röhrenkollektoranordnung, insbesondere für eine Solaranlage, umfassend einen oder mehrere Sammler und eine Mehrzahl von Röhren, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Röhren in mindestens zwei Ebenen aus im wesentlichen parallel angeordneten Röhren angeordnet sind.In particular, the present invention relates to Therefore, a tube collector assembly, in particular for a solar system, comprising one or more collectors and a plurality of tubes, which is characterized in that the tubes are arranged in at least two planes of substantially parallel tubes.

Der Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Anordnung von Röhren liegt darin, daß pro Gesamtfläche mehr Absorberfläche von der Sonneneinstrahlung getroffen wird. Bei der herkömmlichen Anordnung aus dem Stand der Technik mit nur einer einzigen Ebene von Röhren geht viel Absorberfläche verloren, zum einen durch den Abstand zwischen Hüllrohr und Innenrohr, und zum anderen durch den Abstand zwischen den Röhren. Die Lösung aus dem Stand der Technik mit den CPC-Spiegeln konnte dieses Problem nur unzureichend lösen.Of the Advantage of such an inventive arrangement of tubes is in that pro total area more absorber surface is hit by the sunlight. In the conventional Prior art arrangement with only a single plane of tubes is much lost absorber surface, on the one hand by the distance between the cladding tube and inner tube, and the others by the distance between the tubes. The solution of the prior art with the CPC mirrors this problem could only be solved inadequately.

Bei der vorliegenden Erfindung wird eine einfache Lösung bereitgestellt, indem die Absorberfläche durch Anordnen von einer weiteren Ebene oder weiteren Ebenen von Röhren vergrößert wird.at The present invention provides a simple solution by: the absorber surface by arranging another level or further levels of roar is enlarged.

Bevorzugt ist die Verwendung von zwei Ebenen von Röhren. Es aber auch drei oder mehr Ebenen verwendet werden.Prefers is the use of two levels of tubes. But it also three or more levels are used.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet eine Ebene von parallel angeordneten Röhren, daß mindestens zwei Röhren in Bezug auf ihre Längsachsen im wesentlichen parallel angeordnet sind. Eine Ebene von Röhren mit gleichem Durchmesser ist gegeben, wenn ihre Längsachsen im wesentlichen in einer Ebene liegen. Dies ist in 3 dargestellt. Bei einer Ebene von Röhren mit unterschiedlichem Durchmesser liegen entweder, wie bei der Ebene Röhren mit gleichem Durchmesser, ihre Längsachsen im wesentlichen in einer Ebene; oder aber die Umkreise der Röhren haben eine gemeinsame Tangente. Eine solche Ebene von Röhren ist in 4 dargestellt.For the purposes of the present invention, a plane of tubes arranged in parallel means that at least two tubes are arranged substantially parallel with respect to their longitudinal axes. A plane of tubes of equal diameter is given when their longitudinal axes are substantially in one plane. This is in 3 shown. In a plane of tubes of different diameter, either, as in the plane tubes of the same diameter, their longitudinal axes lie substantially in one plane; or the circles of the tubes have a common tangent. Such a level of tubes is in 4 shown.

Wie bereits erwähnt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ebene von Röhren aus gleichgroßen oder verschieden großen Röhren bestehen. Dabei ist insbesondere gemeint, daß die Röhren gleiche oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen können. In einer Ausführungsform kann der Kollektor mehrere Ebenen von Röhren aufweisen, wobei die Röhren jeweils den gleichen Durchmesser haben. In einer weiteren Ausführungsform können die Röhren einer Ebene unterschiedliche Röhrendurchmesser aufweisen. Es ist auch möglich, daß zwar die Röhren einer Ebene jeweils gleiche Durchmesser haben, daß aber die einzelnen Ebenen Röhren unterschiedlichen Durchmessers haben. Bevorzugt ist eine Variante, bei die Röhren der oberen Ebene einen größeren oder kleineren Röhrendurchmesser aufweisen als die Röhren der unteren Ebene.As already mentioned, can according to the present Invention a level of tubes from the same size or different sized ones roar consist. It is meant in particular that the tubes are the same or different Diameter may have. In one embodiment For example, the collector may have multiple levels of tubes, with the tubes respectively have the same diameter. In a further embodiment, the roar a level different tube diameter exhibit. It is also possible that while the roar a plane each have the same diameter, but that the individual levels tubes have different diameters. Preferred is a variant, at the tubes the upper level a larger or smaller tube diameter have as the tubes the lower level.

Die Röhren der mindestens zwei Ebenen können entweder in Bezug auf ihre Längsachsen kongruent oder versetzt angeordnet sein.The roar which can be at least two levels either congruent with respect to their longitudinal axes or staggered.

In einer Ausführungsform, welche die kongruente Anordnung verwirklicht, werden z.B. zwei Ebenen von Röhren direkt übereinander angeordnet (siehe z.B. 5). Das heißt, die obere Ebene von Röhren liegt mit jeder Röhre genau über der entsprechenden Röhre der darunterliegenden Ebene. Senkrecht von oben betrachtet ist also nur die obere Ebene von Röhren sichtbar, die darunterliegende Ebene, d.h. die Absorberschichten der unteren Röhren, werden im wesentlichen vollständig durch die oberen Röhren bzw. deren Absorberschichten beschattet.For example, in an embodiment implementing the congruent arrangement, two planes of tubes are placed directly above each other (see, for example, FIG 5 ). That is, the top level of tubes lies with each tube just above the corresponding tube of the underlying level. Seen vertically from above, therefore, only the upper level of tubes is visible, the underlying layer, ie the absorber layers of the lower tubes, are substantially completely shaded by the upper tubes and their absorber layers.

Diese Anordnung kann bei gewissen Winkeln der Sonneneinstrahlung von Vorteil sein, beispielsweise wenn das Sonnenlicht die meiste Zeit schräg einfällt. Bei einer Sonneneinstrahlung von in etwa 90°, d.h. wenn das Sonnenlicht genau senkrecht auf die Ebene(n) von Röhren des Kollektor trifft, wird oft mehr Energie als notwendig erzeugt. Dies kann z.B. dazu führen, daß die Röhren bzw. das in ihrem Inneren fließende Solarmedium zu stark erhitzt werden. Dies führt zu einer Verringerung der Lebensdauer der Röhren. Diese Situation kann insbesondere eintreten, wenn aufgrund der bereits erreichten Deckung des Energiebedarfs die Pumpeinrichtung für das Solarmedium abgeschaltet wird.These Arrangement can at certain angles of sunlight beneficial be, for example, when the sunlight falls obliquely most of the time. at a solar radiation of about 90 °, i. when the sunlight exactly perpendicular to the plane (s) of tubes of the collector will meet often generates more energy than necessary. This can e.g. lead to the tubes or the flowing inside Solar medium to be heated too much. This leads to a reduction of Lifespan of the tubes. This situation can occur in particular if, due to the already reached coverage of energy demand, the pumping device for the solar medium is switched off.

Die verschiedenen Ebenen von Röhren müssen aber nicht genau kongruent übereinander angeordnet sein. Es ist möglich, die Ebenen in jeder beliebigen Art und Weise übereinander anzuordnen.The different levels of tubes have to but not exactly congruent on each other be arranged. It is possible, to arrange the levels one above the other in any way.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Ebenen gegeneinander versetzt angeordnet. Dabei liegen die Röhren der verschiedenen Ebenen zwar parallel in bezug auf ihre Längsachsen, jedoch sind sie nicht kongruent. Eine solche Ausführungsform ist z.B. in 6 dargestellt.In a particularly preferred embodiment, the planes are arranged offset from one another. Although the tubes of the different planes are parallel with respect to their longitudinal axes, they are not congruent. Such an embodiment is eg in 6 shown.

Der Vorteil von versetzt angeordneten Ebenen von Röhren liegt darin, daß die Zwischenräume zwischen den von der Sonneneinstrahlung getroffenen Absorberflächen der oberen Ebene von Röhren genutzt werden können, da sich in diesen Zwischenräumen weitere Absorberflächen von darunter angeordneten Röhren befinden.Of the Advantage of staggered levels of tubes is that the spaces between the solar radiation hit absorber surfaces of the upper level used by tubes can be because in these spaces additional absorber surfaces from below arranged tubes are located.

Bei der Ausführungsform mit versetzt angeordneten Ebenen von Röhren können die Ebene so versetzt sein, daß die Längsachsen der Röhren der einen Ebene in Bezug auf die Längsachsen der Röhren der zweiten Ebene im Querschnitt als Punkte betrachtet gleichseitige Dreiecke bilden. Das heißt, die Längsachsen der Röhren der unteren Ebene liegen genau mittig in den Zwischenräumen zwischen den Längsachsen der Röhren der darüberliegenden Ebene.In the embodiment with staggered planes of tubes, the planes may be offset so that the longitudinal axes of the tubes of the one plane with respect to the longitudinal axes of the tubes of the second plane in cross section form points of equilateral triangles. That is, the longitudinal axes of the tubes of the lower level are exactly centered in the spaces between the longitudinal axes of the tubes of the overlying Ebe ne.

Es ist aber auch möglich, die Röhren einer zweiten (oder weiteren) Ebene in Bezug auf eine erste Ebene so anzuordnen, daß die Röhren der weiteren Ebene nicht genau mittig in den Zwischenräumen zwischen den Längsachsen der Röhren der ersten Ebene angeordnet sind. Dies kann von Vorteil sein, wenn die Sonneneinstrahlung hauptsächlich schräg aus einer Richtung auf den Kollektor auftrifft.It but it is also possible the tubes a second (or further) level with respect to a first level to arrange so that the roar the further level is not exactly centered in the spaces between the longitudinal axes the tubes the first level are arranged. This can be beneficial if the sunshine mainly obliquely one direction impinges on the collector.

Die Abstände zwischen den einzelnen Röhren einer Ebene und zwischen den Röhren verschiedener Ebenen, sowie die Abstände der Ebenen untereinander variieren je nach der gewünschten Position des Kollektors, welche z.B. durch die Himmelsrichtung, in welche die Dachschräge verläuft, oder durch den Neigungswinkel des Dachs, bestimmt sein kann.The distances between the individual tubes a plane and between the tubes different levels, as well as the distances between the levels vary depending on the desired Position of the collector, which is e.g. through the compass, in which the roof pitch runs, or by the angle of inclination of the roof, can be determined.

Bei der Anordnung der Röhren in der Ausführungsform mit den gegeneinander versetzen Ebenen ist einerseits darauf zu achten, daß bei jedem Eintrittswinkel der Sonneneinstrahlung möglichst viel Absorberfläche von der Sonneneinstrahlung getroffen wird. Dies ist am einfachsten zu verwirklichen, indem die Abstände zwischen den einzelnen Röhren und auch zwischen den einzelnen Ebenen möglichst klein gehalten werden. Andererseits führt dies dazu, daß bei jedem Einfallswinkel der Sonneneinstrahlung immer ein gewisser Anteil an Absorberfläche beschattet ist, d.h. das Röhrenmaterial wird nicht optimal ausgenutzt.at the arrangement of the tubes in the embodiment with the staggering levels is on the one hand to it pay attention to that every entrance angle of the solar radiation as much absorber surface of the solar radiation is hit. This is the easiest too realize by the distances between the individual tubes and be kept as small as possible between the individual levels. On the other hand leads this in that at each angle of incidence of sunlight always a certain proportion at absorber surface shaded, i. the tube material is not used optimally.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit zwei Röhrenebenen ist der Abstand zwischen den Röhren der oberen Ebene und der Abstand zwischen den Röhren der unteren Ebene jeweils so gewählt, daß bei senkrecht auf den Kollektor einfallender Sonneneinstrahlung die von der Sonneneinstrahlung getroffenen Absorberflächen direkt aneinander angrenzen, d.h. im wesentlichen einander nicht beschatten und keine Zwischenräume sichtbar sind. Eine solche Ausführungsform ist in 7 dargestellt.In a particularly preferred embodiment with two tube levels, the distance between the tubes of the upper level and the distance between the tubes of the lower level are each chosen so that when incident on the collector incident solar radiation hit by the solar radiation absorber surfaces directly adjacent to each other, ie in do not shadow each other and no gaps are visible. Such an embodiment is in 7 shown.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Röhren so angeordnet, daß sich die Absorberflächen bei senkrecht einfallender Sonneneinstrahlung zumindest teilweise beschatten. Dies kann von Vorteil sein, wenn eine senkrechte Sonneneinstrahlung (z.B. aufgrund der Ausrichtung oder Neigung des Dachs nicht erreicht werden kann). Wenn die Ebenen so versetzt angeordnet sind, daß sich die Absorberflächen bei senkrechter Einstrahlung teilweise beschatten würden, kann erreicht werden, daß sie bei schräg einfallendem Licht die Absorberflächen optimal ausnutzen, d.h. daß diese dann bezogen auf die Einstrahlung direkt aneinander angrenzen. Der Grad der Überlappung und die Seite der Überlappung (nicht mittig versetzt Röhren) hängt dann von der Montage eines solchen Kollektors auf dem Dach ab.In a further preferred embodiment are the tubes arranged so that the absorber surfaces at normal incident solar radiation at least partially shade. This can be beneficial if a vertical sunlight (e.g., not achieved due to the orientation or inclination of the roof can be). If the planes are arranged offset so that the absorber surfaces at partial shading of vertical radiation can be achieved that she at an angle incident light optimally exploit the absorber surfaces, i. that these then directly adjacent to each other in relation to the irradiation. Of the Degree of overlap and the overlap page (not centered tubes) hangs then from the mounting of such a collector on the roof.

Je nach Bedarf kann hierbei kann eine jeweilige Beschattung der unteren Absorberschichten durch die oberen Absorberschichten (bezogen auf einen Sonneinstrahlungs-Einfallswinkel von 90°) von 1% oder mehr gewählt werden, vorzugsweise 5%, stärker bevorzugt 10%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% und bis zu 100% gewählt werden.ever If necessary, this can be a respective shading of the lower Absorber layers through the upper absorber layers (based on a solar irradiation angle of incidence of 90 °) of 1% or more, preferably 5%, stronger preferably 10%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% and up chosen 100% become.

Die Anzahl der Röhren einer Ebene kann je nach gewünschter Leistung des Solarkollektors, nach dem Durchmesser der einzelnen Röhren und deren Anordnung vom Fachmann ausgewählt werden.The Number of tubes a level can vary depending on the desired Power of the solar collector, according to the diameter of the individual roar and whose arrangement is selected by a person skilled in the art.

In einer Ausführungsform sind alle Röhren in einem gemeinsamen Sammler verankert, welcher auch die Leitungen für den Solarkreislauf beherbergt. In dieser Ausführungsform sind die Röhren untereinander nicht beweglich. Ein gemeinsamer Sammler hat den Vorteil, daß ein Kollektor dieser Art leicht zu Montieren ist.In an embodiment are all tubes anchored in a common collector, which also lines for the Solar cycle houses. In this embodiment, the tubes are interconnected not mobile. A common collector has the advantage of being a collector This style is easy to assemble.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die jeweiligen Ebenen von Röhren gegeneinander beweglich angeordnet. Um dies zu erreichen, können beispielsweise mehrere Sammler verwendet werden, z.B. einer pro Ebene von Röhren.In a further preferred embodiment According to the invention, the respective levels of tubes are mutually movable arranged. To achieve this, for example, several collectors can be used, e.g. one per level of tubes.

Gegeneinander beweglich angeordnet bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, daß die Ebenen von Röhren gegeneinander verschiebbar, rotierbar oder kippbar angeordnet sind. Dies kann bevorzugt mittels mehrerer, die Position ändernder Sammler erfolgen, oder in einem Sammler, in denen die einzelnen Ebenen in der Position veränderbar sind.conflict movably arranged means according to the present invention, that the levels of tubes are mutually displaceable, rotatable or tiltable. This may preferably be done by means of a plurality of position-changing collectors done, or in a collector, where the individual levels in the position are changeable.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens zwei Ebenen in einer Ebene gegeneinander verschiebbar angeordnet.In a preferred embodiment the at least two levels in a plane are mutually displaceable arranged.

In einer bevorzugten Ausführungsform (siehe z.B. 7), sind mehrere Sammler mit den jeweiligen Ebenen von Röhren gegeneinander in der Richtung quer zur den Längsachsen der Röhren verschiebbar. Dadurch können die Röhren der verschiedenen Ebenen jeweils dem aktuellen Sonnenstand angemessen gegeneinander verschoben werden.In a preferred embodiment (see, eg 7 ), multiple collectors are slidable relative to the respective planes of tubes against each other in the direction transverse to the longitudinal axes of the tubes. As a result, the tubes of the different levels can each be appropriately shifted from one another to the current position of the sun.

Die Sammler sind daher vorzugsweise untereinander mit einer Gleiteinheit verbunden, welche das Verschieben der einzelnen Ebenen gegeneinander ermöglicht. Der Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, derartige Sammler mit Gleiteinheit herzustellen. Es kann hierbei z.B. eine Gleitschiene verwendet werden. Es versteht sich von selbst, daß, da die Röhren in der Regel nur an einem Ende in einem Sammler stecken, die Röhren auch an der anderen Seite untereinander bzw. an dem Sammler befestigt sein müssen, um ein gleichmäßiges Bewegen der Röhren ohne Berührung derselben untereinander zu ermöglichen. Derartige Befestigungseinrichtungen sind vom Fachmann ohne weiteres aufzufinden.The collectors are therefore preferably interconnected with a sliding unit, which enables the shifting of the individual levels against each other. The skilled person is readily able to herzu such collector with sliding unit put. For example, a slide rail can be used here. It goes without saying that, since the tubes are usually stuck at only one end in a collector, the tubes must also be attached to each other or to the collector on the other side in order to move the tubes evenly without touching them to enable. Such fasteners are readily apparent to those skilled in the art.

Bei den beweglichen Ausführungsformen umfaßt der erfindungsgemäße Kollektor weiterhin vorzugsweise eine Steuereinheit zum Steuern der Bewegung der Sammler bzw. der einzelnen Ebenen.at the movable embodiments comprises the collector according to the invention furthermore preferably a control unit for controlling the movement the collector or the individual levels.

Wie bereits erwähnt, kann es von Vorteil sein, anstelle von zwei Ebenen drei oder mehr Ebenen von Röhren zu verwenden. Da die Röhren inzwischen günstig hergestellt werden können und das kostenaufwendigste einer Solaranlage nicht mehr das Material sondern die Montage ist, stellen die erfindungsgemäßen Ausführungsformen zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Solaranlagen, insbesondere zu solchen mit teuren CPC-Spiegeln dar.As already mentioned, It may be beneficial to use three or more instead of two levels Levels of tubes to use. Because the tubes now cheap can be produced and the most expensive of a solar system is no longer the material but the assembly is to represent the embodiments of the invention additionally to the advantages already mentioned a cost-effective alternative to conventional Solar systems, especially those with expensive CPC mirrors.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Solaranlage, welche eine Röhrenkollektoranordnung der vorliegenden Erfindung umfaßt.One Another aspect of the present invention is a solar system, which is a tube collector assembly of the present invention.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugtes Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.in the The invention will be described below with reference to preferred embodiments explained in more detail with reference to the drawings.

Figurenbeschreibungfigure description

1 zeigt eine seitliche Längsschnittsansicht eines herkömmlichen Vakuumröhren-Kollektors 10. 1 shows a side longitudinal sectional view of a conventional vacuum tube collector 10 ,

2 zeigt eine schematische Draufsicht eines herkömmlichen Vakuumröhren-Kollektors 10 mit einer herkömmlichen Anordnung der Röhren 40 in einer Ebene 100. 2 shows a schematic plan view of a conventional vacuum tube collector 10 with a conventional arrangement of the tubes 40 in a plane 100 ,

3 zeigt eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Röhrenanordnung 10 mit mehreren Röhren 40 entlang der Linie A-A, wie in 1 gezeigt, wobei die Röhren 40 den gleichen Durchmesser haben. 3 shows a cross-sectional view of a conventional tube assembly 10 with several tubes 40 along the line AA, as in 1 shown, with the tubes 40 have the same diameter.

Bei dieser und den folgenden Figuren sind die Röhren 40 nur noch schematisch dargestellt, d.h. das Hüllrohr 42 ist durch einen Kreis dargestellt, und das Innenrohr 44 mit der Absorberschicht 46 ist als eine einziger Kreis mit einer fetteren Linie als für das Hüllrohr 42 dargestellt.In this and the following figures are the tubes 40 only shown schematically, ie the cladding tube 42 is represented by a circle, and the inner tube 44 with the absorber layer 46 is as a single circle with a richer line than for the cladding tube 42 shown.

4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Röhrenanordnung 10 mit mehreren Röhren 40 entlang der Linie A-A, wie in 1 gezeigt, wobei die Röhren 40 verschiedene Durchmesser haben. 4 shows a cross-sectional view of a tube assembly 10 with several tubes 40 along the line AA, as in 1 shown, with the tubes 40 have different diameters.

5 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Röhrenanordnung 10 mit Röhren 40 entlang der Linie A-A, wie in 1 gezeigt, in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Röhren 40 der beiden Ebenen 100, 200 kongruent übereinander angeordnet sind. 5 shows a cross-sectional view of a tube assembly according to the invention 10 with tubes 40 along the line AA, as in 1 shown in a further embodiment of the invention, wherein the tubes 40 the two levels 100 . 200 are arranged congruently one above the other.

6 und 7 zeigen jeweils eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Röhrenanordnung 10 mit Röhren 40 entlang der Linie A-A, wie in 1 gezeigt, in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Röhren 40 der beiden Ebenen 100, 200 versetzt angeordnet sind. 6 and 7 each show a cross-sectional view of a tube assembly according to the invention 10 with tubes 40 along the line AA, as in 1 shown in a further embodiment of the invention, wherein the tubes 40 the two levels 100 . 200 are arranged offset.

8 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Röhrenanordnung 10 mit je einem Sammler 20 pro Ebene 100, 200 Röhren 40, wobei die Sammler 20 gegeneinander verschiebbar sind. 8th shows a cross-sectional view of a tube assembly according to the invention 10 each with a collector 20 per level 100 . 200 roar 40 , where the collectors 20 are mutually displaceable.

9 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Röhrenanordnung 10 mit je einem Sammler 20 pro Ebene 100, 200 Röhren 40, wobei die Sammler 20 gegeneinander kippbar sind. 9 shows a cross-sectional view of a tube assembly according to the invention 10 each with a collector 20 per level 100 . 200 roar 40 , where the collectors 20 tilted against each other.

Bei der nachfolgenden Figurenbeschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Bauteile.at the following description of the figures denote the same reference numerals same or comparable components.

In 1 ist eine herkömmliche Vakuumröhre 40 im Längsschnitt, sowie ein die Röhre 40 teilweise umschließender Sammler 20, sowie eine Leitung 30 für den Solarkreislauf (nicht in der Schnittansicht) dargestellt. Die Röhre 40 ist eine Vakuumröhre, welche zwei konzentrische Glasrohre, ein äußeres Hüllrohr 42 und eine Innenrohr 44 aufweist. Zwischen dem Hüllrohr 42 und dem Innenrohr 44 herrscht ein Vakuum. Das Innenrohr 44 ist auf seiner Außenseite (d.h. auf der Vakuumseite) mit einem Absorber (46) rundum beschichtet.In 1 is a conventional vacuum tube 40 in longitudinal section, as well as a tube 40 partially enclosing collector 20 , as well as a line 30 for the solar circuit (not in the sectional view) shown. The tube 40 is a vacuum tube, which has two concentric glass tubes, an outer sheath 42 and an inner tube 44 having. Between the cladding tube 42 and the inner tube 44 there is a vacuum. The inner tube 44 is on its outside (ie on the vacuum side) with an absorber ( 46 ) coated all around.

In 2 ist eine Draufsicht eines herkömmlichen Kollektors 10 mit einer einzigen Ebene 100 Röhren 40 dargestellt, wobei die Röhren 40 an einem Ende in einem Sammler 20 stecken, welche auch die Leitungen des Solarkreislaufs (nicht gezeigt) beherbergt.In 2 is a plan view of a conventional collector 10 with a single level 100 roar 40 shown, with the tubes 40 at one end in a collector 20 which also houses the lines of the solar circuit (not shown).

In 3 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Röhrenanordnung 10 mit mehreren Röhren 40 entlang der Linie A-A, wie in 1 gezeigt, wobei die Röhren 40 den gleichen Durchmesser haben. Die gestrichelte Linie verbindet die im Querschnitt als Punkte dargestellten Längsachsen der Röhren.In 3 is a cross-sectional view of a conventional tube assembly 10 with several tubes 40 along the line AA, as in 1 shown, with the tubes 40 have the same diameter. The dashed line connects the longitudinal axes of the tubes shown in the cross section as dots.

Pfeile markieren jeweils den Abstand der einzelnen Hüllrohre zueinander, sowie dem Abstand der einzelnen Innenrohre 44 bzw. Absorberflächen 46 zueinander, bedingt durch den nötigen Abstand der einzelnen Hüllrohre 42 zueinander.Arrows each mark the distance of the one individual ducts to each other, and the distance between the individual inner tubes 44 or absorber surfaces 46 to each other, due to the necessary distance of the individual ducts 42 to each other.

Der Pfeil a markiert den Abstand der Röhren untereinander (bezogen auf den Außendurchmesser der Röhren). Der Pfeil b markiert den Abstand der Absorberflächen untereinander.Of the Arrow a marks the distance between the tubes (relative to each other) on the outside diameter of the Tubes). The arrow b marks the distance between the absorber surfaces.

Bei einer solchen Anordnung der Röhren 40 (5 Stück) ergibt sich z.B. bei Einsatz von Röhren mit ∅ 47 mm Hüllrohr und ∅ 37 mm Innenrohr und einer Röhrenlänge von 1500 mm, mit Abstand der Hüllrohre 42 zueinander von 15 mm, eine Gesamtbreite von 295 mm, eine Gesamtfläche von 0,4425 m², eine Aperturfläche von 0,3525 m² und eine Absorberfläche von 0,2775 m².With such an arrangement of the tubes 40 (5 pieces) results, for example, when using tubes with ∅ 47 mm cladding and ∅ 37 mm inner tube and a tube length of 1500 mm, with spacing of the cladding tubes 42 15 mm, a total width of 295 mm, a total area of 0.4425 m ² , an aperture area of 0.3525 m ² and an absorber area of 0.2775 m ² .

Die Absorberfläche beträgt hier also nur 78,72% der Aperturfläche, 62,71% der Gesamtfläche, d.h. 37,29 % der Gesamtfläche sind leistungsbezogen inaktiv.The absorber surface is Here, therefore, only 78.72% of the aperture area, 62.71% of the total area, i. 37.29% of the total area are inactive in terms of performance.

In 4 ist eine Querschnittsansicht einer Röhrenanordnung 10 mit mehreren Röhren 40 entlang der Linie A-A, wie in 1 gezeigt, wobei die Röhren 40 unterschiedliche Durchmesser haben. Die gestrichelte Linie stellt die Tangente der Umkreise der Röhren 40 dar.In 4 is a cross-sectional view of a tube assembly 10 with several tubes 40 along the line AA, as in 1 shown, with the tubes 40 have different diameters. The dashed line represents the tangent of the circles of the tubes 40 represents.

In 5 ist eine Ausführungsform für die Anordnung von Röhren 40 in einem erfindungsgemäßen Kollektor 10 dargestellt, wobei die Röhren 40 in zwei Ebenen 100, 200 angeordnet sind und eine jede Röhre 40 der oberen Ebene 100 genau kongruent auf einer Röhre 40 der unteren Ebene 200 angeordnet ist.In 5 is an embodiment for the arrangement of tubes 40 in a collector according to the invention 10 shown, with the tubes 40 in two levels 100 . 200 are arranged and one each tube 40 the upper level 100 exactly congruent on a tube 40 the lower level 200 is arranged.

In 6 ist eine Ausführungsform für die Anordnung von Röhren 40 in einem erfindungsgemäßen Kollektor 10 dargestellt, wobei die Röhren 40 in zwei Ebenen 100, 200 angeordnet sind und die Röhren der oberen 100 und unteren 200 Ebene versetzt angeordnet sind. Hier beschatten bei senkrechter Sonneneinstrahlung die Absorberschichten 46 der oberen Röhren 40 die Absorberschichten 46 der unteren Röhren 40 zum Teil.In 6 is an embodiment for the arrangement of tubes 40 in a collector according to the invention 10 shown, with the tubes 40 in two levels 100 . 200 are arranged and the tubes of the upper 100 and lower 200 Plane are arranged offset. Here, in vertical sunlight, the absorber layers are shaded 46 the upper tubes 40 the absorber layers 46 the lower tubes 40 partly.

Bei der oberen Ebene 100 der Röhren zählt der Außendurchmesser der Röhren als Bezug für die Aperturfläche. Der Pfeil a markiert den Abstand der Röhren untereinander (bezogen auf den Außendurchmesser der Röhren). Die gepunktete Linie zeigt den Abstand der Absorberschichten 46 und die Beschattung der unteren Absorberschichten 46 durch die oberen. Der Pfeil b markiert den Abstand der Absorberflächen zueinander. Dieser Abstand ist wichtig für die Berechnung der Aperturfläche und Absorberfläche der unteren Ebene 200 (hier 25 mm). Bei der unteren Ebene 200 der Röhren 40 zählt der Abstand der Absorberflächen der Röhren 40 der oberen Ebene 100 als Bezug für die Aperturfläche und Absorberfläche.At the upper level 100 the tubes count the outer diameter of the tubes as the reference for the aperture area. The arrow a marks the distance between the tubes (based on the outer diameter of the tubes). The dotted line shows the distance of the absorber layers 46 and the shading of the lower absorber layers 46 through the top. The arrow b marks the distance of the absorber surfaces to each other. This distance is important for the calculation of the aperture area and absorber area of the lower level 200 (here 25 mm). At the lower level 200 the tubes 40 counts the distance of the absorber surfaces of the tubes 40 the upper level 100 as a reference for the aperture area and absorber area.

Diese und die folgenden Berechnungen für die nachfolgenden Figuren beziehen sich immer auf den Fall der senkrechten Sonneneinstrahlung.These and the following calculations for the The following figures always refer to the case of vertical Sunlight.

Bei einer solchen Anordnung der Röhren 40 (7 Stück) ergibt sich z.B. bei Einsatz von Röhren 40 mit ∅ 47 mm Hüllrohr 42 und ∅ 37 mm Innenrohr 44 und einer Röhrenlänge von 1500 mm, mit Abstand der Hüllrohre 42 zueinander von 15 mm, eine Gesamtbreite von 233 mm, eine Gesamtfläche von 0,349 m², eine Aperturfläche der oberen Ebene 100 von 0,2115 m² und der unteren Ebene 200 von 0,1605 m² (Gesamtfläche der Apertur oben und unten = 0,372 m²) und eine Absorberfläche der oberen Ebene 100 von 0,1665 m² und der unteren Ebene 200 von 0,145 m² (Gesamtfläche des Absorbers 46 oben und unten = 0,3115 m²) Die Absorberfläche beträgt hier also schon 83,7% der Aperturfläche, 89,25% der Gesamtfläche, d.h. nur noch 10,75 % der Gesamtfläche sind leistungsbezogen inaktiv.With such an arrangement of the tubes 40 (7 pieces) results eg when using tubes 40 with ∅ 47 mm cladding tube 42 and ∅ 37 mm inner tube 44 and a tube length of 1500 mm, with spacing of the cladding tubes 42 15 mm apart, a total width of 233 mm, a total area of 0.349 m ² , an upper surface aperture area 100 of 0.2115 m ² and the lower level 200 of 0.1605 m ² (total area of the aperture top and bottom = 0.372 m ² ) and an absorber surface of the upper level 100 of 0.1665 m ² and the lower level 200 of 0.145 m ² (total area of the absorber 46 top and bottom = 0.3115 m ² ) The absorber area here is thus already 83.7% of the aperture area, 89.25% of the total area, ie only 10.75% of the total area are performance related inactive.

In 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform für die Anordnung von Röhren 40 in einem erfindungsgemäßen Kollektor 10 dargestellt, wobei die Röhren 40 in zwei Ebenen 100, 200 angeordnet sind und die Röhren der oberen 100 und unteren 200 Ebene versetzt und mit größerem Abstand als in der Ausführungsform von 6 angeordnet sind. Hierbei sind die Röhren 40 so angeordnet, daß der Abstand zwischen den Röhren 40 der einen Ebene 100 und der Abstand zwischen den Röhren der anderen Ebene 200 jeweils so gewählt ist, daß bei senkrecht auf die Röhrenkollektoranordnung (10) einfallender Sonneneinstrahlung die von der Sonneneinstrahlung getroffenen Absorberschichten (46) direkt aneinander angrenzen.In 7 is a preferred embodiment for the arrangement of tubes 40 in a collector according to the invention 10 shown, with the tubes 40 in two levels 100 . 200 are arranged and the tubes of the upper 100 and lower 200 level offset and at a greater distance than in the embodiment of 6 are arranged. Here are the tubes 40 arranged so that the distance between the tubes 40 one level 100 and the distance between the tubes of the other plane 200 is selected in each case so that when perpendicular to the tube collector arrangement ( 10 ) of incident solar radiation hit the solar radiation absorber layers ( 46 ) directly adjacent to each other.

Bei der oberen Ebene 100 der Röhren zählt der Außendurchmesser der Röhren als Bezug für die Aperturfläche. Die gepunktete Linie zeigt, daß der Abstand der Röhren 40 der oberen 100 und der unteren Ebene 200 so gewählt ist, daß bei senkrechter Betrachtung die sichtbaren Absorberschichten aneinander angrenzen.At the upper level 100 the tubes count the outer diameter of the tubes as the reference for the aperture area. The dotted line shows that the distance between the tubes 40 the upper one 100 and the lower level 200 is chosen so that when viewed perpendicularly the visible absorber layers adjoin one another.

Der Pfeil a markiert den Abstand der Röhren untereinander (bezogen auf den Außendurchmesser der Röhren). Der Pfeil b markiert den Abstand der Absorberflächen zueinander. Die ist die Berechnungsgrundlage für die Aperturfläche und Absorberfläche der unteren Ebene 200 (hier 37 mm). Bei der unteren Ebene 200 der Röhren 40, zählt der Abstand der Absorberflächen der Röhren 40 der oberen Ebene 100 als Bezug für die Aperturfläche und Absorberfläche.The arrow a marks the distance between the tubes (based on the outer diameter of the tubes). The arrow b marks the distance of the absorber surfaces to each other. This is the basis of calculation for the aperture area and absorber surface of the lower level 200 (here 37 mm). At the lower level 200 the tubes 40 , counts the distance of the absorber surfaces of the tubes 40 the upper level 100 as a reference for the aperture area and absorber area.

Bei einer solchen Anordnung der Röhren 40 (5 Stück) ergibt sich z.B. bei Einsatz von Röhren mit ∅ 47 mm Hüllrohr und ∅ 37 mm Innenrohr und einer Röhrenlänge von 1500 mm, mit Abstand der Hüllrohre 42 zueinander von 27 mm, eine Gesamtbreite von 195 mm, eine Gesamtfläche von 0,2925 m², eine Aperturfläche der oberen Ebene 100 von 0,141 m² und der unteren Ebene 200 von 0,1815 m² (Gesamtfläche der Apertur oben und unten = 0,3225 m²) und eine Absorberfläche der oberen Ebene 100 von 0,111 m² und der unteren Ebene 200 von 0,1665 m² (Gesamtfläche des Absorbers oben und unten = 0,2775 m²) Die Absorberfläche beträgt hier also schon 86% der Aperturfläche, 94,87% der Gesamtfläche, d.h. nur noch 5,13 % der Gesamtfläche sind leistungsbezogen inaktiv.With such an arrangement of the tubes 40 (5 pieces) results, for example, when using tubes with ∅ 47 mm cladding and ∅ 37 mm inner tube and a tube length of 1500 mm, with spacing of the cladding tubes 42 to each other by 27 mm, a total width of 195 mm, a total area of 0.2925 m ² , an aperture area of the upper level 100 of 0.141 m ² and the lower level 200 of 0.1815 m ² (total area of the aperture top and bottom = 0.3225 m ² ) and an absorber surface of the upper level 100 of 0.111 m ² and the lower level 200 of 0.1665 m ² (total area of the absorber at the top and bottom = 0.2775 m ² ) The absorber area is thus already 86% of the aperture area, 94.87% of the total area, ie only 5.13% of the total area are inactive related to performance ,

8 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Röhrenanordnung 10 mit je einem Sammler 20 pro Ebene 100, 200 Röhren 40, wobei die Sammler 20 gegeneinander verschiebbar sind. Die beiden Ebenen 100, 200 können je nach Sonnenstand gegeneinander verschoben werden. Nicht gezeigt ist eine Gleiteinrichtung, welche das Verschieben der beiden Sammler 20 gegeneinander ermöglicht. 8a) zeigt die Sammler 20, wenn sie direkt übereinander liegen. Der Pfeil in 8b) zeigt die Richtung der Verschiebung an. 8th shows a cross-sectional view of a tube assembly according to the invention 10 each with a collector 20 per level 100 . 200 roar 40 , where the collectors 20 are mutually displaceable. The two levels 100 . 200 can be moved against each other depending on the position of the sun. Not shown is a slide, which is the displacement of the two collectors 20 against each other. 8a) shows the collectors 20 if they lie directly above each other. The arrow in 8b) indicates the direction of the shift.

Diese Anordnung hat den Vorteil daß die Röhren 40, welche je nach Sonnenstand und maximaler Temperatur verschoben werden können, um die bestmögliche Einstrahlung zu erhalten. Die beiden Ebenen 100, 200 können auch in eine Position geschoben werden, in der sie kongruent übereinander liegen z.B. zum Schutz vor Übertemperatur bei Erreichen der benötigen Energie oder bei Ausschalten der Pumpe bei Sollerreichung des Wärmespeichers.This arrangement has the advantage that the tubes 40 , which can be moved depending on the position of the sun and maximum temperature in order to obtain the best possible irradiation. The two levels 100 . 200 can also be pushed into a position in which they are congruent one above the other, for example, to protect against overheating when the required energy is reached or when the pump is switched off when the heat accumulator is reached.

In 8b) ist eine Verschiebung der Ebenen 100, 200 dargestellt, wie sie z.B. die bestmögliche Ausnutzung bei 90° Sonneneinstrahlung und 0° Südausrichtung mit 30° Dachneigung (z.B. mittags) ermöglicht.In 8b) is a shift of the levels 100 . 200 shown, for example, how it allows the best possible use at 90 ° solar radiation and 0 ° south orientation with 30 ° roof pitch (eg noon).

9 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Röhrenanordnung 10 mit je einem Sammler 20 pro Ebene 100, 200 Röhren 40, wobei die Sammler gegeneinander kippbar sind. Hierbei sind die beiden dargestellten Sammler 20 an einem Ende z.B. mit einem Scharnier (nicht dargestellt) miteinander verbunden. Der Pfeil zeigt die Richtung des Kippens der oberen Ebene 100 von Röhren 40. 9 shows a cross-sectional view of a tube assembly according to the invention 10 each with a collector 20 per level 100 . 200 roar 40 , wherein the collectors are tilted against each other. Here are the two collectors shown 20 connected at one end eg with a hinge (not shown). The arrow indicates the direction of tilting the upper level 100 of tubes 40 ,

1010: Kollektor, RöhrenkollektoranordnungCollector, Tube collector arrangement
2020: Sammlercollector
3030: Leitungen des Solarkreislaufscables of the solar cycle
4040: Röhre, VakuumröhreTube, vacuum tube
4242: Hüllrohrcladding tube
4444: Innenrohrinner tube
4646: Absorberschichtabsorber layer
100100: Erste Ebene, obere EbeneFirst Level, upper level
200200: Zweite Ebene, untere EbeneSecond Level, lower level

Claims

Tube collector arrangement ( 10 ), in particular for a solar system, comprising one or more collectors ( 20 ) and a plurality of tubes ( 40 ), characterized in that the tubes ( 40 ) in at least two levels ( 100 . 200 ) of substantially parallel tubes ( 40 ) are arranged.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the tubes ( 40 ) a first level ( 100 ) with respect to the tubes ( 40 ) another level ( 200 ) are offset or arranged congruently.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that it has two levels ( 100 . 200 ) of tubes ( 40 ) with a cladding tube ( 42 ) and one with an absorber layer ( 46 ) provided inner tube ( 44 ) and the distance between the tubes ( 40 ) one level ( 100 ) and the distance between the tubes of the other plane ( 200 ) is in each case selected such that when perpendicular to the tube collector arrangement ( 10 ) of incident solar radiation hit the solar radiation absorber layers ( 46 ) essentially do not shade each other and no spaces are visible between them.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that it has two levels ( 100 . 200 ) of tubes ( 40 ) with a cladding tube ( 42 ) and one with an absorber layer ( 46 ) provided inner tube ( 44 ) and the tubes of the respective levels ( 100 . 200 ) are arranged so that when perpendicular to the tube collector assembly ( 10 ) of incident solar radiation hit the solar radiation absorber layers ( 46 ) of the tubes ( 40 ) one level ( 100 ) the absorber layers ( 46 ) of the tubes ( 40 ) the other level ( 200 ) at least partially shadowed.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes ( 40 ) all in a single collector ( 20 ) are arranged.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two levels ( 100 . 200 ) of tubes ( 40 ) are arranged movably with respect to each other.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the at least two levels ( 100 . 200 ) are arranged displaceable in a plane against each other.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the at least two levels ( 100 . 200 ) are arranged hinged against each other.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes ( 40 ) in at least three levels ( 100 . 200 ) of substantially parallel tubes ( 40 ) are arranged.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims 1 to 4 and 6 to 9, characterized in that the tubes ( 40 ) from the same level ( 100 . 200 ) in a separate collector ( 20 ) are arranged.

Tube collector arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes ( 40 ) one level ( 100 ) have the same or different diameters.

Solar system comprising a tube collector arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 11.