DE2536328A1

DE2536328A1 - Anordnung fuer das konzentrieren und sammeln von sonnenenergie, sowie zugeordnetes verfahren

Info

Publication number: DE2536328A1
Application number: DE19752536328
Authority: DE
Inventors: Irwin Robert Barr
Original assignee: AAI Corp
Current assignee: Textron Systems Corp
Priority date: 1974-08-20
Filing date: 1975-08-12
Publication date: 1976-07-08
Also published as: FR2282608A1; US3994435A; CA1029586A; IL47932A0; CH604110A5; DE2536328C3; GB1506056A; US4111360A; BR7505304A; IL47932A; AR213077A1; JPS5530183B2; JPS5145336A; FR2282608B1; DE2536328B2

Description

PATENTANWALT D-1 BERLIN 33 8.8.1975

MANFREDMIEHE FALKENRIED 4

Telefon: (030) 8 3119 50

Diplom-Chemiker Telegramme: INDUSPROP BERLIN

Telex: 0185443

Case 213 üS/08/2238

2530328

AAI CORPORATION P.O. Box 6767, Baltimore, Maryland, 21204, USA

Anordnung für daä. Konzentrieren und Sammeln von Sonnenenergie, sowie zugeordnetes Verfahren.

Es wird eine Anordnung für das Konzentrieren und Sammeln von Sonnenenergie und ein zugeordnetes Verfahren geschaffen, bei dem ein halbzylinderförmiger, länglicher, konkaver Reflektor/Konzentrator, das Dach eines Hauses, einer Schule oder anderen Gebäudes, insbesondere eines Gebäudes für die Wärmeausnutzung darstellt. Es wird ein Kollektor beweglich im Abstandsverhältnis über und längs der Länge des länglichen Dach/Reflektors zur Ausführung einer Schwenkbewegung in eine Zone größtmöglichen Zusammenlaufens der von dem Dach-Reflektor reflektierten Sonnenenergiestrahlen getragen. Dies ist vorgesehen im Hinblick auf die Veränderung des Lauf weges der Sonne während der verschiedenen Jahreszeiten und um ebenfalls die tägliche Beweguag der Sonne zu berücksichtigen. Die Bewegung des Kollektors erfolgt durch eine Schwenkbewegung um eine Achse, die parallel zu dem Mittelpunkt der Krümmung oder der Krümmungen des Dach-Reflektors vorliegt und ist benachbart zu dem Dach-Reflektor angeordnet. Der Dach-Reflektor weist eine Mehrzahl an Radien auf, um breite Veränderungen der Sonnenwinkel während der verschiedenen Jahreszeiten und während jedes Tages einer gegebenen Jahreszeit zu berücksichtigen, wodurch die angestrebte Konzentration der Sonnenenergie an dem Kollektor ermöglicht wird. Die durch den Kollektor gesammelte konzentrierte Sonnenenergie wird auf ein Strömungsmittel, wie Wasser, übertragen, das über die Länge des Kollektors vermittels einer Pumpe geführt wird, die einen Teil eines Wärmeausnutzungssystems darstellt, das dem Erwärmen und/oder Abkühlen des Gebäudes und/oder

609828/0A86

zusätzlicher Gebäude oder anderer Bauten dienen kann. Der Dach-Reflektor ist so orientiert, daß der Mittelpunkt der KrümmungSachsen desselben sich von Ost nach West erstreckt, wobei die Obeffläche in Richtung auf den Äquator geneigt ist. Der Neigungswinkel hängt von dem Breitengrad ab, wo sich der Reflektor befindet.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für das Konzentrieren und Sammeln von Sonnenenergie, insbesondere eine derartige Anordnung und zugeordnetes Verfahren, wie es im Zusammenhang mit einem Gebäude angewandt wird, bei dem das Dach einen über das ganze Jahr hin arbeitenden Konzentrator für die Sonnenenergie für einen beweglichen Kollektor darstellt, der in verschiedene Lagen bewegt wird, um so die gesammelte Sonnenenergie als eine Funktion des Sonnenwinkels über das Jahr und während jedes Tages größtmöglich zu gestalten.

Es sind verschiedene Anordnungen für das Sammeln der Sonnenenergie bekannt. Bei vielen werden ein oder mehrere Parabolspiegel angewandt, wobei sich ein Kollektor in dem Brennpunkt befindet. Diese Spiegel und Kollektoren bewegen sich üblicher Weise als eine Einheit zwecks Ausrichten gegenüber der Sonne.

Bei verschiedenen anderen vorbekannten Anordnungen findet ein stationärer Spiegel oder mehrere Spiegel zusammen mit einem beweglichen Kollektor oder Kollektoren Anwendung. Hierzu gehört eine kugelförmige Spiegelbuaart mit einem, beweglichen, mittig im Abstandsverhältnis angeordneten Kollektor dergefetalt, daß eine winkelförmige Bewegung um einen Drehpunkt in Abhängigkeit von der Lage der Sonne und der Jahreszeit erfolgt. Bezüglich des kugelförmigen Spiegels findet eine verwickelte Krümmung Anwendung, die sich nur schwierig, kostspielig und bezüglich der Großproduktion nur unpraktisch herstellen läßt. Gemäß einer zweiten Anordnung nach der DT-PS 517 417 kommt ein länglicher, seitlich symmetrischer Parabolspiegel in Anwendung, wobei dessen waagerechte Brennpunktslinie direkt senkrecht über dem Mittelpunkt zu und symmetrisch gegenüber dem länglichen Parabolreflektor vorliegt. Um kleine Veränderungen des Sonnenwinkels weg von der Senkrechten zu berücksichtigen, wird der Kollektor sowohl

509828/0488 ~³~

seitlich als auch senkrecht vermittels eines schwenkbaren Teleskoparms und Nockenführungsanordnung bewegt. Die Kompassorientierung dieses Systems ist nicht eindeutig im Hinblick auf verschiedene Widersprüchlichkeiten in der Beschreibung. In diesem scheint es jedoch, daß in praktischer Hinsicht nur eine sehr geringfügige Winkelbewegung der Sonne weg von der Senkrechten (bei Betrachtung von dem Ende des Reflektors und Kollektors) bei diesem System berücksichtigt werden kann und gewiß kann nicht berücksichtigt werden das Ausmaß der jährlichen Veränderung des Sonnenwinkels relativ zu der Waagerechten. Weiterhin ist dieses System relativ verwickelt aufgebaut und in einem erheblichen Ausmaß in einem großen Maßstab im Hinblick auf die Anforderungen an den Führungsnocken und dem Teleskoparm unpraktisch. Es scheint, daß zur Anwendung dieser Anordnung über eine längere Zeitspanne an Tagen oder Jahreszeiten und sogar während großer Veränderungen des Sonnenwinkels während einiger Tage des Jahres der Reflektor auch eine gewisse Kipp- oder Schwenkumorientierung erfahren muß zwecks Verändern der Winkellage des Spiegels, und dies zusätzlich zu dem Erfordernis der Anwendung einer Anordnung aus Nocken und teleskopartigem Kollektor-Tragarm.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine relativ einfache Anordnung für das Konzentrieren und Sammeln von Sonnenenergie und ein zugeordnetes Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht einen ortsfesten Reflektor und in einfacher Weise bewglichen Kollektor anzuwenden, wobei jedoch eine praktisch ganzjährige Ausnutzung während der Hauptperioden jedes Tages des Jahres ermöglicht wird.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein GEbäude mit einem ortsfesten Dach zu schaffen, das als ein ganzjähriger wirksamer Reflektor-Konzentrator für einen beweglichen Kollektor dient, der bewegt werden kann, um das Sammeln der von dem Dach reflektierten Sonnenstrahlung optimal zu gestalten.

609828/0486

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und Vorrichtung für die Konzentration und Ausnutzung von Sonnenenergie zu schaffen, die ganzjährig bei verschiedenen Breitengraden angewandt werden können, wobei es gleichzeitig möglich wirda einen Reflektor zur Verwendung zu bringen, der für einen gegebenen Breitengrad ortsfest sein kann.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ganzjährig eine praktische Konzentration und Sammlung der auf ein Dach auftreffenden Sonnenenergie zu ermöglichen, ohne daß es erforderlich ist ein Wärmeübertragungsfluid längs und im Inneren der Dachoberfläche zu führen, wie dies der Fall bei flachen Sonnenkollektoranordnungen in Plattenform ist.

Ein Ausführunsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gebäudes, wie eines Hauses, Produktionsstatte, Schule usw.;

Fig. 2 eine schematische Ansicht des schwenkbaren Kollektors und des gesamten Wärmeaustauschersystems gemäß der Ausführungsform nach der Figur 1, wobei der Kollektor bezüglich weiterer Einzelheiten wiedergegeben ist;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 nach der Figur 2;

Fig. 4 und 4A diagrammförmige Darstellungen der Arbeitsweise der Anordnung nach der Figur 1 zu verschiedenen Zeitpunkten während des Jahres, wobei die Figur 4A ebenfalls verschiedene Winkel- und Dimensionsverhältnisse gemäß einer gegebenen bevorzugten Ausführungsform wiedergibt;

Fig. 5 in perspektivischer Ansicht ein herkömmliches Sonnenlaufdiagramm, das die relativen Laufwege der Sonne im Himmelsgewölbe bezüglich der Ausführungsform nach der Figur 1 und deren Horizont für eine Lage angenähert 40° N Breite wiedergibt;

6098 28/0486

Fig. 6 ein herkömmliches Sonnenalfudiagramm, das den Lauf der Sonne in dem Himmelsgewölbe nach Figur 4 so wiedergibt, wie es auf eine waagerechte Ebene projeziert ist, wobei der Horizont durch einen Kreis wiedergegeben wird, in dessen Mittelpunkt sich die Sonnenkollektoranordnung nach der Figur 1 befindet.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ist ein Gebäude zur Wärmeausnutzung, wie ein Haus, Schule, Produktionsanlage usw. durch das Bezugszeichen 11 wiedergegeben und besitzt gekrümmte Dach-Reflektor-Konzentrator-Oberflache 21 und kann ebenfalls eine oder mehrere weitere Dachoberflächen jäder beliebigen Konfiguration aufweisen, siehe das Bezugszeichen 31. Das Ausmaß der Dachoberfläche 21 hängt allgemein von der für eine angestrebte Anwendung erforderlichen Menge an Sonnenenergie ab. Zum Erzielen eines größtmöglichen Sammelns an Energie ausgehend von einer gegebenen Dachgröße kann das gesamte Dach als ein Reflektor-Konzentrator 21 ausgebildet sein. Gegebenenfalls können in den Wänden 13f, I3e, 13b Fenster 15 vorgesehen sein.

Das Dach 21 kann aus jedem geeigneten, die Sonnenstrahlen reflektierenden Material gefertigt sein, wie Metall, Glas, Kunststoff und derartige Materialien können so gewählt werden, daß dieselben einen Teil, einen Hauptteil oder die gesamte Baufestigkeit der Dachoberfläche aufnehmen oder dieselben können aus Materialien gefertigt sein, wie z.B. einem dünnen reflektierenden überzug aus einem die entsprechenden baulichen Belastungen aufnehmendem Substrat. Die gewünschte Krümmung des Dach/Reflektor-Konzentrators 21 kann als eine glatte Kurve oder in Form von geraden oder gekrümmte Linien darstellenden Segmenten gebildet sein. So kann z.B. eine gekrümmte Metalldachoberfläche in einem kontinuierlichen Schwung oder in mehreren Kanälen ausgebildet sein oder es können verschiedene normalerweise geradlinige Kanäle aus Metall, Glas, Kunststoff usw. in einem geeigneten Verbindungsverhältnis dazu angewandt weräen, die angestrebte gesamtgekrümmte Dach/Reflektor-Konzentrator-

609828/0486

Oberfläche zu bilden. Das Dach 21 kann ebenfalls lediglich teilweise in Teilen desselben oder als Ganzes reflektierend gestaltet werden, um so für eine natürliche Beleuchtung im Inneren des Gebäudes vermittels Sonnenlicht zu sorgen, das durch das Dach 21 hindurchtritt. In ähnlicher Weise kann der Abschnitt 31 des Daches ebenfalls Licht in das Innere des Gebäudes führen.

Der Reflektor-Konzentrator 21 liegt gegenüber dem Süden und ist hierzu geneigt, so daß die gegenüberliegenden Enden direkt in Ost-West Richtung orientiert sind, wie die Figuren 1, 5 und 6 zeigen.

Das Dach 21 reflektiert und konzentriert die Sonnenenergie in eine Zone größtmöglichen Zusammenlaufens der Sonnenstrahlen, die ihre Lage als Funktion des Sonnenwinkels bezüglich der Hroizontalen verändert, wie es anhand einer nord-südlich verlaufenden senkrechten Ebene gemessen wird, die durch das Dach 21 verläuft. Ein Sonnenenergie-Sollektor 51 ist z.B. vermittels Schwenkarmen 45beweglich für das Ausführen einer nach hinten und vorne gerichteten Bewegung in nord-südlicher Richtung über dem Dach 21 angeordnet, siehe hierzu allgemein die Figuren 4 und 4A.

Die Schwenkarme 45 werden längs einer waagerechten Ost-West-Linie geschwenkt, die sich unter, über oder auf der Oberfläche des Reflektors 21 befinden kann, wobei allgemein lediglich kleine Unterschiedlichkeiten in den Wirkungsgrad der Anordnung aus Refelektor 21 und Kollektor 51 auftreten. Bei der wiedergegebenen Ausfuhrungsform sind die Arme 45 an Schwenkträgern 49 angeordnet, die unterhalb der Oberfläche des Dachreflektors 21 und auf einer Linie TR (siehe die Figur 4A) liegen, die eine Tangente zwischen den Bogensegmenten SRI und SR2 bildet, die durch die zwei Radiien Rl und R2 gebildet werden. Bei der wiedergegebenen Ausführungsform, wie allgemein gezeigt, beläuft sich das Verhältnis der sich unter der Reflektorsehnelänge erstreckenden Fläche zu der wirksamen Kollektorfläche des Kollektors auf angenähert 9:1,wodurch eine größtmögliche Kon-

609a28/0486

zentration oder Verstärkungsfaktor von nicht mehr als 9 erzielt wird. Jedoch verringern auch andere Faktoren, wie der Neigungswinkel und das Dazwischentreten des Kollektors 51 in den Laufveg der Sonnenstrahlen zu dem Reflektor 21 (wie während der Sommerzeit) den größtmöglichen Wert auf einen kleineren möglichen Wert für verschiedene Sonnenwinkel. Dieser Faktor hängt weiterhin von dem Ausmaßab/ mit dem der Kollektor 51 die· Zone der Sonnenreflektion auffängt, wie es weiter unten im einzelnen erläutert ist.

Die Arm- und Kollektoranordnung 45, 51 kann zweckmäßigerweise ein Gegengewicht aufweisen, z.B. durch Vorsehen der Gegengewichte CW und sind zweckmäßigerweise an der Schwenkzone durch ein Drehrohr oder Welle 110 miteinander verbunden, um äoeine zusätzliche Starrheit zu vermitteln.

Der Kollektor 51 kann in zweckmäßiger Weise mit einer Mehrzahl seitlich nebeneinander angeordneter Rohre 54 für ein Wärmeübertagungsmittel versehen sein, durch das ein geeignetes Strömungsmittel, wie Wasser, Gas, geführt werden kann für das Sammeln der von dem Reflektor 21 reflektierten Sonnenenergie. An jedem Ende können die Verbindung der parallelen Rohre 54 Hauptleitungen 55,57 mit gemeinsamen Zuführungs- und Rückführungsleitungen 71,73 angewandt werden, die sich an den zwei endständigen Tragarmen 45 befinden.

Wie anhand der Figur 3 gezeigt, ist der Kollektor 51 mit Energieabsorptionsrohren 54 in Form schwarzer Körper so ausgerüstet, daß dieselben längs der Schwenkachse der Arme 45 der Kollektoranordnung 51 nach unten gerichtet sind und somit bei einem gegebenen richtigen Winkel dieser Anordnung gegenüberliegend zu der von dem Reflektor 21 kommenden Sonnenreflektion vorliegen. Der Kollektor 51 ist vorzugsweise an der gegenüberliegenden Seite isoliert, und das gleiche gilt bezüglich der Schwenkachse des Kollektors 51 z.B. vermittels einer Isolation 52 in Form einer starren ü-förmigen Abdeckplatte 53 aus undurchsichtigem Material. Unter den Energieabsorptionsrohren 54 können eine oder mehrere Glasplatten 55 als durchsichtige Abdeckungen für die Sonnenenergie vorgesehen sein. Die gesamte Anordnung kann z.B. vermittels

809828/0486 " ⁸ "

Gewindebolzen oder Verschweißungen an der Abdeckplatte 53 befestigt sein, wobei Muttern und Halterungen die Glasplatte und die Leitungen 55,57 an Ort und Stelle halten. Die Glasplatte liegt vorzugsweise zwischen zwei Schichten eines elastischen und stoßfesten Materials 63, wie Weichgummi vor.

Die Zuführungs- und Rückführungsleitungen 71, 73 für das Strömungsmittel können in geeigneter Weise an ein geeignetes Wärmeausnutzungssystem angeschlossen sein, wobei es sich um eine Wärmespeicherung/ und Heizungsanordnung für das Gebäudeinnere und/oder ein Kühlsystem, wie ein solches handeln kann, das nach dem Prinzip der Absorptionskühlung arbeitet. Wahlweise können auch Maschinen durch die Wärmeenergie betrieben werden, die auf das Strömungsmittel in dem Kollektor 51 übertragen wird, oder es kann andere Arbeit geleistet werden. Erfindungsgemäß können Tmperaturen des Strömungsmittels, wie Wasser, bis zu 150 C oder darüber gebracht werden in Abhängigkeit von der Fließgeschwindigkeit des Strömungsmittels, der relativen Größen des Kollektors und Reflektors usw. Ein Erhitzen und Absorptionskühlung können sehr gut bei dieser Temperatur und auch unter dieser Temperatur für das durch den Kollektor 51 strömende Strömungsmittel L erzielt werden.

Als praktisches Beispiel kann ein flüssiges Strömungsmittel, wie Wasser, vermittels einer Pumpe 80 durch die Leitungen 71, 54 und 81 zu einem Heißwasserspeichertank HST gepumpt werden, in dem die heiße Flüssigkeit gespeichert wird für ein sich anschließendes Erhitzen oder Kühlanwendung. Für ein Erwärmen des Inneren des Gebäudes 11 oder einer anderen entsprechenden Fläche kann ein herkömmliches Heißwasser-Erhitzungsäystern angewandt werden, wobei z.B. eine Pumpe 82, Zwei- oder Dreiwegeventil 83, Leitung 84, Wärmeübertragungsspule HTC, Gebläse F_f weiteres Zwei- oder Dreiwegeventil, Leitung 88, Zwei- oder Dreiwegeventil 87 und Rückführungsleitung 86 vorliegen. Das Gebläse F kann Luft über die Spulen HTC pumpen, wo die Luft erhitzt wird und sodann durch die Leitungen DO durchdas Gebäude 11 fließt und in herkömmlicher Weise durch die Leitungen DI zurückkehrt.

609828/0486

Zwecks Kühlen kann ein Absorptionskühler AC vorgesehen sein, wobei die heiße Flüssigkeit HL durch die Einheit vermittels der Pumpe P, durch das Ventil 83, Leitung 85, Eentil 87 und Rückführungsleitung 86 gepumpt wird. Das gekühlte Wasser wird durch den Kühler AC durch die Pumpe 90, durch den Kühlspeichertank CST und durch die Leitung 92 heraus, das Ventil 91, die Leitung 92 und sodann durch die Spulen HTC und zurück durch die Leitung 93 zu dem Kühler AC, Leitung 9 4 und Kühlspeichertank CST gepumpt, wobei die Ventile so eingestellt sind, daß ein Fluß in den gekühlten Flüssigkeitsleitungen erfolgt und die Leitung 94 verschlossen ist.

Die Schwenkarme 45 können um deren Achse durch eine geeignete umsteuerbare Antriebsanordnung geschwenkt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform dreht ein Motor M die Antriebsschneckenwelle 121 über ein Untersetzungsgetriebe GR, wobei der Motor M und das Untersetzungsgetriebe GR unddie Welle 121 schwenkbar als eine Einheit, siehe bei 125, an einer geeigneten Schwenkabstützung 127 schwenkbar angeordnet sind. Eine Mutter 123 steht im Gewindeeingriff mit der Antriebsschneckenwelle 121 und ist schwenkbar an einem Dreharm 110a befestigt, der seinerseits an einem Drehrohr 110 befestigt ist. Der Motor M kann in geeigneter Weise so angetrieben werden, daß die Anordnung aus dem Arm 45 und dem Kollektor 51 die verschiedenen angestrebten Winkellagen während der verschiedenen Tage des Jahres und der verschiedenen Stunden jedes Tages einnimmt, wie dies für den vorgesehenen Zweck geeignet ist. Gegebenenfalls kann einea hier nicht gezeigte Steueranordnung, die progammiert ist oder auf die entsprechenden Energiewerte anspricht, für die Steuerung des Antriebsmotors M angewandt werden.

Als spezielles Ausführungsbeispiel seien für Breitengrade von angenähert von 30 - 40° die folgenden Verhältnisse genannt, wobei Bezug genommen wird auf die Bezugszeichen und Bauelemente nach der Figur 4A.

- 10 -

609828/0486

Radius Rl des vorderen Bogensegmentes SRl Radius R2 des hinteren Bogensegmentes SR2

Winkel B, der durch die tangentiale Radiuslinie TR gemeinsam mit den Radiien Rl und R2 gebildet wird Effektive Breite CW des Kollektors Länge des Schwenkarms

Winkel A gebildet durch die Sehnenlinie, die sich zwischen den vorderen und hinteren waagerechten Linien X und Y erstreckt

Länge a Länge b Länge c Länge f Länge g Bogensegment SRI Bogensegment SR2

kleinster Sonnenwinkel MNS angestrebt für die Aufnahme des Kollektors

größter Sonnenwinkel MXS angestrebt für die Aufnahme durch den Kollektor

kleinster erforderlicher Winkel MNC für die Kollektor/Armanordnung 51, 45 für die Aufnahme des größtmöglichen angestrebten Sonnenwinkels (von angenähert 104°)

größter erforderlicher Winkel MXC für die Hollektor/Armanordnung 51,45 für die Aufnahme des kleinstmöglichen Sonnenwinkels (von angenähert 18°)

= 19,8	Einheiten
= 15,0	Einheiten
= 75°
= 1,22	Einheiten
= 7,2	Einheiten
= 20°
= 3,4	Einheiten
= 9,4	Einheiten
= 6	Einheiten
= 1,35	Einheiten
= 0,45	Einheiten
« 4	Einheiten
« 6,8	Einheiten

« 104' - 46' s 132

Für nroamale praktische Zwecke kann die allgemeine angenäherte und angestrebte Winkellage der Anordnung aus Kollektor 51 und Arm 45 für einen gegebenen Sonnenwinkel dadurch bestimmt werden, daß der Winkel IR zwischen dem Arm 45 und der tangentialen Linie TR angenähert gleich dem Winkel IS gebildet wird, der sich zwischen den eintreffenden Sonnenstrahlen und der tangentialen Linie TR bildet. Gegebenenfalls kann jedoch eine genauere Bestimmung des Arms 45 für jeden Sonnenwinkel für einen gegebenen Reflektor 21 durchgeführt werden, entweder durch eine empirische Auftragung oder Computer- oder mathematische Analyse der zusammen-

609828/0486 - li -

laufenden Linien längs der vorne-nach-hinten Abmessung des Reflektors, wobei der Kollektor so angeordnet ist, daß bei den verschiedenen Sonnenwinkeln die größtmögliche Maximierung des Auffangens der reflektierten Sonnenenergie erzielt wird.

Zweckmäßigerweise sind die Bogensegmente SRI und SR2 glatt miteinander an einem gemeinsamen Punkt der Tangente verbunden, und es erstreckt sich eine gemeinsame tagentiale Radiuslinie TR durch die Mittelpunkte des Radius RlC und R2C für die zwei Radiien Rl und R2. Wie weiter oben angegebenen, bildet bezüglich einer beispielsweisen Ausführungsform für die Breitengrade 30 - 40° diese Linie TR einen Winkel von 75° mit der Waagerechten H, und ein derartiger Winkel ist angenähert dem mittäglichen Winkel zum Zeitpunkt der Sommersonnenwende der Sonne bei einem Breitengrad von 40° . Hierdurch ergibt sich eine Maximierung der Konzentration der Sonnenenergie oder der Versärkungsfaktoren während der Sommerzeit und ein gewisses Ausmaß an Minimierung der Konzentration der Sonnenenergie oder der Verstärkungsfaktoren im Winter durch den Reflektor 21 und den Kollektor 51. Andere Winkel der Linie TR können in geeigneter Weise unter unterschiedlicher Berücksichtigung dieser Faktoren angewandt werden.

In der Figur 4 sind verschiedene Zonen der reflektierten Sonnenenergie für die hier diskutierte Ausführungsform wiedergegeben. Die Zonen sind lediglich angenähert gezeigt und geben die mittäglichen Zeiten bei einem Breitengrad von angenähert 40° N für die Lage der Sonne mittags wieder für jeweils die Wintersonnenwende, die Sommersonnenwende und die Frühlings- und Herbstäquinoxen. Es wurde gefunden, daß ein gutes Verhältnis der Energiekonzentration und Energiesammlung über die hauptsächlichen Sonnenbestrahlungszeiten jedes Tages des Jahres dadurch erhalten werden kann, daß ein schwenkbar angeordneter Kollektor angewandt wird, wobei die Schwenklinie parallel zu den Mittelpunkten des Radius des Kollektors 21 verläuft, sowie zwei oder mehr Radien für zwei oder mehr Abschnitte des Dachreflektors angewandt werden. Bei dem erläuterten Ausführugnsbeispiel

- 12 -

609828/048 6

finden in geeigneter Weise zwei Radien Anwendung und der kleinere Radius R2 definiert das Bogensegment SR2 der hinteren Reflektoroberfläche und der größere Radius Rl definiert das Bogensegment SRI der Reflektoroberfläche, siehe die schematische Darstellung nach der Figur 4A. Unter erneuter Bezugnahme auf die Figur 4 sieht man, daß bei keinem Sonnenwinkel oder Reflektionszone der durch eine Mehrzahl an Radien gebildete Reflektor 21 eine einzige Brennpunktslinie bildet, sondern vielmehr werden verschiedene Zonen des Zusammenlaufens der Sonnenstrahlen gebildet, und die Größe und Örtlichkeit der Zonen des Zusammenlaufens der Strahlen verändern sich mit dem Sonnenwinkel, der sich seinerseits sowohl während eines Jahres als auch während jedes Tages verändert. In dieser Hinsicht zeigt eine Betrachtung des Verlaufes der Sonne für 40° N Breite die Bedingungen, wie sie sich für das System innerhalb eines Jahres ergeben. Zur Sommersonnenwende führt beispielsweise der scheinbare Laufweg der Sonne zu einem Auf- und Untergehen der Sonne hinter dem Reflektor 21 und der Laufweg der Sonne geht zu der vorderen Zone des Reflektors 21 bei etwa 8 Uhr, wobei ein Zenitwinkel von angenähert 75° um 12 Uhr vorliegt undkreuzt wiederum zu einer Zone hinter dem Reflektor 21 bei etwa 16 Uhr. Zur Wintersonnenwende befindet sich die Sonne den ganzen Tag über vor dem Reflektor 21, d.h. südlich hiervon, wenn auch die Sonne später aufgeht,d.h. etwa um 7,30 und später untergeht, d.h. etwa um 16,30, und die Sonne weist einen niedrigeren Zenitwinkel auf von etwa 27°, siehe die Figur 4. Andererseits ergibt sich bezüglich der Frühlings- und Herbstäquinoxen, daß die Sonne um 6 Uhr an der Ost-West-Achsenlinie des Reflektors aufgeht und an der Ost-West-Achsenlinie des Reflektors um 18 Uhr untergeht, sowie die Sonne sich bis zu einem Zenitwinkel von etwa 50° um 12 Uhr erhebt. Mit Ausnahme der Herbst- und Frühlingsäquinoxen verändert sich an allen Tagen der Mittelpunkt der Zone des Reflektionsmaximums von dem Reflektor 21 über den Tag und verändert sich an aufeinanderfolgenden Tagen ausgehend von einer niedrigen vorderen Zone zum Zeitpunkt der Sommersonnenwende zu einer niedrigen

- 13 -

609828/0486

hinteren Reflektionszone zum Zeitpunkt der Wintersonnenwende. Diese Zonen sind in der Figur 4 wiedergegeben und als tägliche Bewegungszonen für den Kollektor 51 und die zugeordneten Schwenkarme 45 bezeichnet. Bei der hier wiedergegebenen Ausführungsform für angenähert 40° N Breite erstreckt sich die erforderliche tägliche Bewegung der Anordnung aus Kollektor 51 und den Armen 45 zur Sommersonnenwende von etwa 46° bis 77° relativ zu O° des Horizontes, wie es an der Nord-Süd-Seite des Reflektors gemessen wird, wodurch sich ein Gesamtwinkel der angestrebten Schwenkbewegung des Reflektors 51 von angenähert 31° ergibt, um so die wesentliche Sonnenbestrahlungszeit von etwa 7,30 bis 16,30 Uhr aufzunehmen. Es würde eine geringere Reflektorbewegung für eine kürzere Zeitspanne der Energiesammlung erforderlich sein und umgekehrt gilt das Gleiche. Für praktische Zwecke dürften die gemachten Angaben eine gute Arbeitszeit zum Zeitpunkt der Sommersonnenwende darstellen. Anhand der Figur 4 ist ersichtlich, daß der Reflektor in der Lage ist auch Sonnenwinkel im beschränkten Ausmaß hinter der 90 Senkrechten aufzunehmen, da die angegebene niedrige Zone der täglichen Bewegung zum Zeitpunkt der Sommersonnenwende sich auf angenähert 46° beläuft und sich dann ergibt, wenn die Sonne bei etwa 7,30 bzw. 16,30 Uhr scheint, und dies ist, siehe die Figur 6, in jedem Fall im wesentlichen hinter und an einer Seite des Reflektors 21. Natürlich muß auch der seitliche oder endständige Neigungswinkel berücksichtigt werden und um die Sammlung der Sonnenenergie bei niedrigen Winkeln, wie sie in der Ost-West senkrechten Ebene gemessen werden, größtmöglich zu halten, sollte der Reflektor 21 und der Kollektor 51 zweckmäßigerwiise über seine Länge relativ lang sein, und zwar insbesondere bezüglich der Entfernung des Kollektors 51 von dem Reflektor 21.

Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Umhüllende der Wintersonnenwende ein Zentrum größten Zusammenlaufwinkels auf (und gleichzeitiger Winkel der Anordnung aus Arm 45 und Kollektor 51), der sich von etwa 123°-132° verändert oder eine Verän-

- 14 609828/0486

derung über einen Winkel von angenähert 9 bezüglich einer Veränderung des Sonnenwinkels von angenähert 18-27° über die wesentliche Sonnenbestrahlungszeit von ungefähr 9 Uhr bis 15 Uhr zu diesem Zeitpunkt des Jahres erfährt.

Bei Annäherung an die Frühlings- und Herbstäquinoxen nehmen die täglichen erforderlichen Bewgungen für die Anordnung aus dem Arm 45 und dem Kollektor 51 ab bis zum Zeitpunkt der zwei entsprechenden Äquinoxen die Anordnung aus Arm 45 und dem Reflektor 51 keiner winkelförmigen Bewegung bedarf bei Aufgehen und Untergehen der Sonne längs der Ost-West Orientierungslinie der Reflektorachsen und bildet einen konstanten Winkel über den gesamten Tag, wie es in einer Nord-Süd senrechten Ebene gemessen wird, die sich durch den Reflektor 21 hin erstreckt.

Bei der wiedergegebenen Ausführungsform verändern sich die solaren Konzentrationsfaktoren oder Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit von dem Sonnenwinkel und dieser Konzentrationsoder Verstärkungsfaktor weist einen kleinstmöglichen Wert zum Zeitpunkt der Wintersonnenwende und einen größtmöglichen Wert mittags zum Zeitpunkt der Sommersonnenwende auf, wie dies anhand der Figur 4 ersichtlich. Dieser größtmögliche Konzentrationsfaktor ist eine Funktion des Neigungswinkels der Sonne bezüglich der der Sehnenlinie, die sich zwischen den vorderen und hinteren Zonen X und Y erstrecken, siehe die Figur 4A und je kleiner der Neigungswinkel, um so kleiner ist der größtmögliche Konzentrations- oder Verstärkungsfaktor. Weiterhin ist der Konzentrations- oder Verstärkungsfaktor eine Funktion des Ausmaßes, mit dem die zusammenlaufenden Strahlen der reflektierten Sonnenenergie bei einem gegebenen Sonnenwinkel angefangen werden und es ist somit zweckmäßig diesen Faktor bei den verschiedenen Winkellagen der Sonne und der Anordnung aus dem Tragarm 45 und dem Kollektor 51 größtmöglich zu halten, insoweit dies praktisch und wirtschaftlich durchführbar ist.

Es wurde gefunden, daß die Anordnung des Arms 45 an einer Schwenkachse benachbart zu der Oberfläche des Reflektors 21 oberhalb oder unter der Reflektorobeffläche und ein ausreichendes Auffangen der Sonnenenergie durch den Kollektor 51 erreicht

609828/0486

- 15 -

werden kann. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die waagerechte Schwenklinie für den Tragarm 45 geringfügig unter der reflektierenden Oberfläche des Kellekfc Reflektors 21 angeordnet und befindet sich angenähert auf einer Verlängerung der tangentialen Radiuslinie TR, die in die Bogensegmente SRI und SR2 verläuft. Diese Armschwenkungslinie kann jedoch auch für eine gegebene Ausführungsform in anderer Weise angeordnet werden, so z.B. über oder an der Oberfläche des Reflektors 21 und kann woanders als an der tangentialen Radiuslinie TR liegen. Jei der speziellen gezeigten Ausführungsform, wo die Schwenklinie des Arms 45 unter der Dachoberfläche 21 liegt, können die Schwenkträger 49 gegebenenfalls in geeigneter Weise durch Deckenbalken oder dgl. getragen werden oder dieselben können innerhalb oder außerhalb des Gebäudes auf anderen geeigneten Traganordnungen, wie Pfosten oder dgl. zur Befestigung gebracht werden.

Bezüglich der hier beispielsweise gegebenen Abmessungen, siehe auch die Figuren hierzu,können Abwandlungen und Modifizierungen zur Ausführung gebracht werden. Dies betrifft auch die Zonen wo die reflektierten Sonnenstrahlen zusammenlaufen an dem Kollektor 51.

Erneut unter Bezugnahme auf die Figur 4 ergibt sich für die Mittagslage der Sonne zum Zeitpunkt der Wintersonnenwende angenähert 27° und einer Winkelstellung der Anordnung aus dem Arm und dem Kollektor 51 von 132°, dass sich der Konzentrations- oder Verstärkungsfaktor auf angenähert 6 belaufen kann, während ein angestrebter hoher Konzentrations- oder VErstärkungsfaktor von angenähert 7 zum Zeitpunkt der Sommersonnenwende mittags und zum Zeitpunkt der Frühlings- oder Herbstäquinoxe mittags von angenähert 6,2 erreicht werden kann. Diese Berte der Konzentrationsfaktoren sind natürlich nur beispielsweise zu verstehen und können in Abhängigkeit von anderen Ausführungsformen unter Berücksichtigung entsprechender dimensionaler Verhältnisse Schwankungen unterworfen sein.

- 16 -

60 98 28/0486

Das typische Ausführungsbeispiel, siehe insbeondere die Figur 4A für den Erfindungsgegenstand bezieht sich auf einen Breitengradbereich von angenähert 30° bis 40°. Weiterhin ist die Ausführungsform so angeordnet, daß die Konzentrationsfaktoren für das Sammeln der Sonnenenergie im Sommer größtmöglich sind und dies erfolgt in einem gewissen Ausmaß auf Kosten der Konzentrationsfaktoren für den Winter, um so einen größtmöglichen Wärmeenergiebetrag für die Klimatisierung zurVerfügung zu haben (wobei es immer noch möglich ist wenigstens den wesentlichen Anforderungen des Heizens im Verlaufe des Winters zu entsprechen). Bei kleineren Breitengraden von z.B. etwa 20° bis 30°, wo der Sonnenwinkel während des Winters groß ist und wo das Einfangen der Sonnenenergie im Sommer für Klimazwecke von noch größerer Wichtigkeit ist, kann die gleidhe Geometrie des Kollektors 51 des Arms 45 und des Reflektors 21 angewandt werden bezüglich der Länge und der Anordnung der Radien und der Schwenkpunkte mit der Ausnahme, daß der gesamte Reflektor, Schwenkarm und Kollektor um die Linie X in einen kleineren und g-eeigneteren Winkel der Sehnenlinie X-Y geschwenkt wird, wie es durch den gegebenen Breitengrad bestimmt wird. Die Verwendung der Anordnung bei größeren Breitengraden von z.B. etwa 40° bis 50°, wo die Winterheizung wichtiger als die Sommerkühlung ist, bedingt allgemein das Anwenden der gleichen geometrischen Konfiguration mit einem größeren Schwenkwinkel für die Sehnenlinie X-Y bis zu einem Winekel von 40° in Abhängigkeit von dem speziellen Breitengrad.

Ulm Rahmen der Erfindung lassen sich Abwandlungen und Modifizierungen durchführen und so kann z.B. der Reflektor 21 lediglich als ein Reflektor und nicht als ein Dach eines Gebäudes ausgebildet sein, wenn auch das letztere normalerweise die bevorzugte und vorteilhafte Ausführngsform ist. Wenn auch die Anordnung aus dem Schwenkarm 45 bevorzugt dazu dient, den Kollektor 51 zu tragen und über die angestrebte Zone hin zu bewegen, können auch verschiedene andere Anordnungen hierfür herangezogen werden. Wenn auch hier zwei Radien Rl und R2 bei den hier angegebenen Ausführungsbeispielen in Anwendung kommen, insbesondere ■' aufgrund der Einfachheit des Aufbaues und der Bauart, können auch mehr als zwei Radien zur Verwendung kommen, die sich von

609828/048 6 -17-

dem längsten an der vorderen Seite, z.B. dem dem Äquator gegenüberliegenden Teil bis zu dem kürzesten an der hinteren Zone des Dachs erstrecken, und dies kann praktisch vermittels eines Radius erreicht werden, der sich kontinuierlich von der Vorderseite bis zu der Rückseite des Kollektors 21 erstreckt. Ein derartig sich kontinuierlich verändernder Radius des Kollektors 21 mag jedoch für normale Bauarten zu verwickelt sein und vom praktischen Standpunkt aus dürfte die Ausführungsform mit dem doppelten Radius ausreichend sein.

- 18 -

609828/0486

Claims

Patentansprüche

; l\ Anordnung für das Konzentrieren und Sammeln von Sonnenenergie, dadurch gekennzeichnet , daß dieselbe einen allgemein nach oben gerichteten, konkaven, allgemein halbzylinderförmigen Reflektor mit einer Mehrzahl an Radien aufweist, wobei jeder Radius ein effektives gesamtes Bogensegment des Reflektors bildet, jeder der Radien auf einer entsprechenden Achsenlinie liegt, die längs der Länge des halbzylinderförmigen Reflektors verläuft, und ein Kollektor vorliegt, der einen längsseitigen Bereich besitzt, der sich längs der Länge des Reflektors erstreckt und im Abstandsverhältnis von der wirksamen reflektierenden Oberfläche des Reflektors angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien zwei Radien einschließen mit sich kreuzenden effektiven Bogensegmenten, die an der Kreuzungszone praktisch tangential sind, die zwei Radien an getrennten Stellen auf einer Radiuslinie vorliegen, die durch die Zone praktischer Tangentität der sich kreuzenden effektiven Bogensegmente hindurchgeht.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längsseitige Bereich des Reflektors auf einer Ost-West Linie liegt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sehne zwisdhen den vorderen und hinteren wirksamen sich längsseitig erstreckenden Kanten des Reflektors hindurchgeht und in Richtung auf den Äquator geschwenkt ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehne mit einem Winkel zwischen angenähert 10 -40 zu der Waagerechten geschwenkt ist als eine Funktion der Breitengradlage der Anordnung, sowie der optimale Neigungswinkel allgemein als eine Funktion der Zuanahme des Breitengrades zunimmt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehne in Richtung auf den Äquator mit einem Winkel von angenähert 20 für Breitengrade von angenähert 30-40 ge s chwenkt ist.

609828/0486 ~¹⁹'
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors beweglich ist, van eine Mäximierung des Sammeis an Sonnenenergie hinerdurch zu ermöglichen.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zum Bewegen des Kollektors über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors vorgesehen ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwenkbar befestigter Tragarmeden Kollektor für eine Bewegung über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors abstützt.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennz eichn e t , daß die Tragarme schwenkbare Stützanordnungen benachbart zu der Oberflächenzone des Reflektors aufweisen.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenktraganordnung eine Schwenkachse für die Arme längs einer Linie im Abstand unter der Reflektoroberfläche bildet.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenktraganordnung eine Schwenkachse für die Arme längs einer Linie im Abstand über der Reflektoroberfläche bildet.
13. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenktraganordnüng eine Schwenkachse für die Arme längs einer Linie bildet, die allgemein an der Reflektoroberfläche liegt.
14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längsseitige Bereich des Reflektors auf einer Ost-West Linie liegt, der größte der Radien den wirksamen Bogenteil des Reflektors zunächst dem Äquator, und der kleinste der Radien den wirksamen Bogenteil des Reflektors am entferntesten von dem Äquator bildet.

- 20 -

609828/0486
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sehne zwischen den vorderen und hinteren wirksamen sich längsseitig erstreckenden Kanten des Reflektors hindurchgeht und in Richtung auf den Äquator geschwenkt ist.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Radiien zwei Radien mit sich kreuzenden wirksamen Bogensegmenten einschließen, die praktisch tangential an der Zone der Kreuzung sind, die zwei Radien an entfernten Stellen auf einer Radiuslinie liegen, die durch die Zone praktischer Tangentialität der sich kreuzenden wirksamen Bogensegmente hindurchgehen .
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehne mit einem Winkel zwischen angenähert 10° 40° zu der Waagerechten als eine Funktion der Lage der Breitengrade der Anordnung geschwenkt wird, der optimale Neigungswinkel allgemeine als eine Funktion der Breitengradzunahme zunimmt.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehne in Richtung auf den Äquator mit einem Winkel von angenähert 20 für Breitengrade von angenähert 30-40 geschwenkt ist.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors beweglich 1st, um so eine Maximierung des Sammelns der Sonnenenergie zu ermöglichen.
20. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sehne zwischen den vorderen und hinteren wirksamen, sich längsseitig erstreckenden Kanten des Reflektors hindurchgeht undin Richtung auf den Äquator geschwenkt ist, die Radien zwei Radien mit sich kreuzenden effektiven Bogensegmenten einschließen, die praktisch tangential an der Zone des Kreuzens sind, die zwei Radien in getrennten Stellen auf einer Radiuslinie liegen, die durch eine Zone praktischer Tangentialität der sich kreuzenden effektiven Bogensegmente hindurchgeht, der Kollektor über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors beweglich ist, um so eine Maximierung des Sammeis der Sonnenenergie zu ermöglichen.

609828/0488 - 21 -
21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zum Bewegen des Kollektors über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors vorgesehen ist.
22. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen den vorderen und hinteren wirksamen, sich längsseitig erstreckenden Ecken des Reflektors hindurchgehende Sehne in Richtung auf den Äquator schwenkbar ist, der Kollektor über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors beweglich ist, um so eine Maximierung des Sammeis der Sonnenenergie zu ermöglichen, eine Anordnung zum Bewegen des Kollektors über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors vorliegt.
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß schwenkbar angeordnete Tragarme den Kollektor für eine Bewegung über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors tragen.
24. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Energie nutzendes Gebäude ein Dach aufweist sowie der Reflektor einen Teil dieses Daches bildet.
25 .Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand von dem Kollektor eine Wärmeaustauscheranordnung vorliegt, sowie Vorrichtungen zum Führen eine» Fluid durch den Kollektor und die Wärmeaustauscheranordnung zwecks Wärmenutzung der an dem Kollektor gesammelten Sonnenenergie vorgesehen sind.
26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscheranordnung einen Wärmeaustauscher umfaßt, der in einem Luft-Wärmeaustausch-Verhältnis in dem Gebäude vorliegt.
27. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor offen ist, um die Strahlung in einer Richtung zu dem Reflektor aufzunehmen.
28. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor ein isolierendes Wärmeschild auf der . Seite entgegengesetzt dem Reflektor aufweist.

. 609828/0486 " ²² ~
29. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor wenigstens eine Wäraieaustauscherleitung besitzt, die sich längs der Länge des Kollektors erstreckt, sowie eine Anordnung zum Führen eines Fluids durch den Kollektor eine Pumpe in Flüssigkeitsverbindung mit der Leitung aufweist.
30. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmeaustauscheranordnungen im Abstand von dem Kollektor vorliegen und Vorrichtungen für das Führen eines Fluids durch den Kollektor zu dem Wärmeaustauscher zur Wärmenutzung der an dem Kollektor gesammelten Sonnenenergie vorliegen.
31. Anordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscheranordnung einen Wärmeaustauscher in Luft-Wärmeaustauschverhältnis in dem Gebäude aufweist.
32. Anordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor zur Aufnahme der Strahlung in einer Richtung zu dem Reflektor offen ist.
33. Anordnung nach Ansrpuch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor einen isolierenden Wärmeschild an der Seite weg von dem Reflektor aufweist.
34. Anordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor wenigstens eine Wärmeaustauscherleitung aufweist, die sich längs der Länge des Kollektors erstreckt, die Anordnung für das Führen eines Fluid durch den Kollektor eine Pumpe in Fließverbindung mit der Leitung aufweist.
35. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Energie nutzendes Gebäude ein Dach besitzt, der Reflektor einen Teil des Daches bildet, sowie schwenkbar angeordnete Tagarme den Kollektor für eine Bewegung über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors abstützen.
36. Anordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme eine Schwenktraganordnung aufweisen, die benachbart zu der Oberflächenzone des Reflektors vorliegt.

- 23 -

609828/0486
37. Anordnung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmeaustauscheranordnung im Abstand von dem Kollektor vorliegt und eine Anordnung zum Führen eines Fluiös durch den Kollektor und zu der Wärmeaustauscheranordnung für die Wärmenutzung der an dem Kollektor gesammelten Sonnenenergie vorgesehen ist.
38. Anordnung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscheranordnung einen Wärmeaustauscher im Luft-Wärmeaustausch-Verhältnis in dem Gebäude aufweist.
39. Anordnung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor zur Aufnahme der Strahlung in einer Richtung zu dem Reflektor offen ist.
40. Anordnung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor einen isolierenden Wärmeschild an der Seite weg von dem Reflektor aufweist.
41. Anordnung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor wenigstens eine Wärmeaustauscherleitung aufweist, die sich längs der Länge desselben erstreckt, die Anordnung zum Führen eines Fluids durch den Kollektor eine Pumpe in Fließverbindung mit der Leitung aufweist.
42. Anordnung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Ausflußleitungen sich längs der Mehrzahl im Abstand angeordneter Traganordnungen für den Kollektor erstrecken, die Pumpanordnung und Wärmeaustauscherleitung in dem Kollektor in Fließverbindung durch die Ein- und Ausflußleitungen stehen.
43. Anordnung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeich net, daß der Kollektor eine Mehrzahl Wärmeaustauscher-Leitungen aufweist, die sich über die seitliche Abmessung des Kollektors erstrecken.

- 24 -

609828/0486
44. Anordnung für das Konzentrieren und Sammeln von Sonnenenergie,

dadurch gekennzeichnet , daß dieselbe einen allge-

halb mein nach oben gerichteten konkaven, allgemein/zylinderförmigen Reflektor mit einer längsseitigen Achsenabmessung in einer praktischen Ost-West-Richtung aufweist, die vorderen und hinteren wirksamen sich längsseitig erstreckenden Kanten des Reflektors eine Sehnenlinie bilden, die in Richtung auf den Äquator.geschwenkt ist, und ein Sonnenenergie-Kollektor für eine allgemein nordsüdlich orientierte Bewegung über dem Reflektor angeordnet ist.
45. Anordnung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehne mit einem Winkel von angenähert 10-40 zu der Waagerechnten als eine Funktion der Breitengradanordnung geschwenkt ist, sowie der optimale Neigungswinkel allgemein als eine Funktion der Zunahme des Breitengrades zunimmt.
46. Anordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehne in Richtung auf den Äquator mit einem Winkel von angenähert 20° für Breitengrade von angenähert 30 -40° geschwenkt ist.
47. Anordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors beweglich ist, um eine Maximierung des Sammeis der Sonnenenergie zu ermöglichen.
48. Anordnung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung für das Bewegen des Kollektors über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors vorgesehen ist.
49. Anordnung nach Anspruch 48, dadurch gekenn "ze lehne t , daß schwenkbar angeordnete Tragarme den Kollektor für eine Bewegung über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors abstützen.
50. Anordnung nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme Schwenktraganordnungen aufweisen, die benachbart zu der Oberflächenzone des Reflektors vorliegen.

- 25 -

609828/0486
51. Anordnung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors beweglich ist, um eine Maximierung des Sammeis von Sonnenenergie zu ermöglichen.
52. Anordnung nach Anspruch 51,dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung für das Bewegen des Kollektors über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors vorliegt.
53.Anordnung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß schwenkbar angeordnete Tragarme den Kollektor für eine Bewegung über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors abstützen.
54. Anordnung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme eine SChwenktraganordnung aufweisen, die benachbart zu der Oberflächenzone des Reflektors vorliegt.
55. Anordnung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß schwenkbar angeordnete Tragarme den Kollektor für eine Bewegung über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors abstützen, Wärrneaustauscheranordnungen im Abstand von dem Kollektor vorliegen, und eine Anordnung zum Führen eines Fluids durch den Kollektor und zu der Wärmeaustauscheranordn-ng für die Wärmenutzung der an dem Kollektor gesammelten Sonnenenergie vorgesehen ist.
56. Anordnung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß. der Kollektor zur Aufnahme der Strahlung in einer Richtung zu dem Reflektor offen ist.
57. Anordnung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor einen isolierenden Wärmeschild an der Seite weg von dem Reflektor aufweist.
58. Anordnung nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor wenigstens eine Wärmeaustauscherleitung aufweist, die sich längs der Länge desselben erstreckt, die Anordnung zum Führen des Fluids durch den Kollektor eine Pumpe in Fließverbindung mit der Leitung aufweist.

- 26 609828/0486
59. Anordnung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor wenigstens eine Wärmeaustauscherleitung aufweist, die sich längs der Länge desselben erstreckt, die
Anordnung zum Führen eines Fluids durch den Kollektor eine Pumpe in Fließverbindung mit der Leitung aufweist.
60. Anordnung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß sich Ein- und Ausflußleitungen längs der Mehrzahl im Abstandsverhältnis aggenordneter Traganordnungen für den Kollektor befinden, die Pumpe und Wärmeaustauscherleitung in dem Kollektor in Fließverbindung durch die Ein- und Auslaßleitungen vorliegen.
61. Anordnung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor eine Mehrzahl Wärmeaustauscherleitungen aufweist, die über der seitlichen Abmessungen desselben angeordnet sind.
62. Anordnung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Energie nutzendes Gebäude ein Dach aufweist, sowie der Reflektor einen Teil des Daches bildet.
6 3. Anordnung nach Anspruch 6 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscheranordnung im Abstand von dem
Kollektor vorliegt, die Anordnung zum Führen eines Fluids durch
den Kollektor und zu dem Wärmeaustauscher für die Wärmenutzung
der an dem Kollektor gesammelten Sonnenenergie vorgesehen ist.
64. Anordnung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscheranordnung einen Wrmeaustauscher
in Luft-Wärmeaustausch-Verhältnis in dem Gebäude aufweist.
65. Anordnung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor zur Aufnahme derStrahlung in einer
Richtung zu dem Reflektor offen ist.
66. Anordnung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor einen isolierenden Wärmeschild an der
Seite entgegengesetzt dem Reflektor aufweist.

- 27 -

609828/048 6
67. Anordnung nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor wenigstens eine Wärmeaustauscherleitung aufweist, die sich längs der Länge desselben erstreckt, eine Anordnung für das Führen eines Fluids durch den Kollektor eine Pumpe in Fließverbindung mit der Leitung aufweist.
68. Anordnung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zum Bewegen des Kollektors über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors vorgesehen ist.
69. Anordnung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß schwenkbar befesti-te Tragarme den Kollektor für eine Bewegung über einen Teil der bogenförmigen Breite des Reflektors abstützen.
70. Anordnung nach Anspruch 6 9,dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme eine Schwenktraganordnung besitzen, die benachbartzu der Oberflächenzone des Reflektors vorliegt.
71. Anordnung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine Mehrzahl gekrümmter Reflektorplatten aufweist, die miteinander unter Ausbilden einer Gesamtheit des konkaven halbzylindrischen Reflektors verbunden sind.
72. Anordnung nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten unterschiedliche Krümmung aufweisen, unter Ausbilden eines über seine gesamte Fläche gekrümmten Reflektors mit wenigstens zwei effektiven Radien von der vorderen zur hinteren Reflektoroberfläche.
73. Anordnung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine Mehrzahl einzelner, praktisch planarer Reflektorplatten aufweist, die miteinander unter Ausbilden eines gesamten, effektiven, vollständig kohkaven, halbzylinderförmigen Reflektors verbunden sind.
74. Anordnung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine Mehrzahl gekrümmter Reflektorplatten aufweist, die unter Ausbilden eines gesamten, konkaven halbzylinderförmigen Reflektors miteinander verbunden sind.

- 28 -

6 0 9828/0486
75. Anordnung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten unterschiedliche Krümmungen aufweisen unter Ausbilden eines vollständig gekrümmten Reflektors mit wenigstens zwei effektiven Radien von der vorderen zu der hinteren Reflektoroberfläche.
76. Anordnung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine Mehrzahl einzelner, praktisch planarer Reflektorplatten aufweist, die miteinander unter Ausbilden eines gesamten, effektiven, vollständig konkaven, halbzylinderförmigen Ref lektorsd. verbunden sind.
77. Verfahren zum Konzentrieren und Sammeln von Sonnenenergie, dadurch gekennzeichnet , daß die Sonnenenergie •vermittels Konzentrations-Reflektion von einer gekrümmten Reflektionsoberflache mit einer Ost-West Achse in eine sich von Ost nach West erstreckende Zone allgemeinen Zusammenflusses konzentriert wird, wobei die Nord-Süd-Lage mit dem Sonnenwinkel zur Waagerechten variiert und ein Kollektor mit der variierend angeordneten Zone des Zusammenflusses, sowohl täglich und innerhalb der Tageslichtstunden der darauffolgenden Tage bewegt wird.
78. Verfahren nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kollektors in Richtung auf und weg von dem Äquator während der Morgen- und Nachmittagsperioden der Wintermonate und weg von und in Richtung auf den Äquator während der Sommermonate erfolgt.
79. Verfahren nach Anspruch 78, daydurch gekennzei ch net, daß die Bewegung des Kollektors während eines gegebenen Tages mit einem Minimum und mit praktisch Null an Tagen der Frühlings- und Herbstäquinoxen erfolgt.
80. Verfahren nach Anspruch 78, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kollektors während eines gegebenen Tages von einem Maximum bei der Sommer- und Winter-Sonnenwende zu einem Minimum bei den Frühlings- und Herbstäquinoxen variiert.

- 29 -

609828/0486
81. Verfahren nach Anspruch 80, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kollektors während eines gegebenen Tages stufenweise unterschiedlich bezüglich äer Abmessungen und des Mittelpunktes der Bewegungszone während darauffolgender Sammelperioden ist.
82. Verfahren nach Anspruch 80, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kollektors während eines gegebenen Tages stufenweise unterschiedlich im Mittelpunkt der Bewegungszone während darauffolgender Sammeltage ist.
83. Verfahren nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationsreflektion der Sonnenenergie durch eine variierend gekrümmte Eeflektionsoberflache mit einer Hehrzahl an Radien bewirkt wird, von denen der kleinere den Teil eines Reflektors entfernt von dem Äquator bildet.

09828/0486

» 3ο "

Leerseite