DE2738667A1 - Absorber zur aufnahme von strahlungsenergie und deren umwandlung in waermeenergie - Google Patents

Absorber zur aufnahme von strahlungsenergie und deren umwandlung in waermeenergie

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DE2738667A1
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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Description

  • Absorber zur Aufnahme von Strahlungsenergie
  • und deren Umwandlung in Wärmeenergie Die Erfindung bezieht sich auf einen Absorber zur Aufnahme von Strahlungsenergie und deren Umwandlung in Wärmeenergie und zur Weiterleitung der Wärmeenergie an einen Wärmeträger, bestehend aus einem in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmeträger stehenden und den Strahlen aussetzbaren Absorberträger.
  • Ein wichtiges Anwendungsgebiet derartiger Absorber sind die Sonnenkollektoren zur Speicherung und Nutzung der Sonnenenergie. Diese Kollektoren bestehen im allgemeinen aus einem gleichzeitig den Träger für ein durchströmendes Wärmeübertragungsmedium bildenden Absorber, der zumindest teilw.iso mit einer lichtdurchlässigen Hülle abgedeckt ist.
  • Bei den sogenannten Flachkollektoren besteht diese Hülle aus einer Glasscheibe, die auf einen wannenförmigen Träger aufgelegt ist, in dem ein plattenförmiger Absorber angeordnet ist.
  • Ein anderer Typ von Kollektoren sind die Hochleistungskollektoren mit Sonnenstrahlen bündelnden Vorrichtungen, sowie Linsen-oder Reflektorsystemen. Ein bekannter Kollektor dieses Types ist der sogenannte Parabol-Sonnenkollektor, der einen als Parabolzylinderspiegel ausgebildeten Reflektor hat, in dessen Brennlinie ein rohrförmiger Absorber angeordnet ist, in dem der Warmeträger fließt und der im allgemeinen von einem lichtdurchlässigen zweiten Rohr umgeben ist.
  • In beiden Fällen dient der Absorber dazu, die Sonnenstrahlen aufzunehmen, in Wärmeenergie umzuwandeln und an den Warmeträger weiterzuleiten, der dann über Leitungssysteme zum Bestimmungsort, wie z.B. Wohnungsheizung oder mit der Wärmeenergie anzutreibende Kraftwerke weitergeleitet wird.
  • In der Praxis jedoch erfüllen die Absorber ihre Funktion nicht verlustfrei. Das liegt im wesentlichen daran, daß die Schicht des Absorberkörpers, auf die die Strahlen auftreffen und in der die Umwandlung von Strahlungsenergie in Wärme stattfindet, in der Regel eine erheblich über der Umgebungstemperatur liegende Oberflächentemperatur hat. Dadurch werden Wärmeverluste durch Wärmeabstrahlung an die Umgebung und bei Vorhandensein eines Fluids außerhalb des Absorbers (z.B. Luft) auch durch konvektive Wärmeabgabe an dieses Fluid bewirkt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch fertigungstechnisch einfache Maßnahmen den Wirkungsgrad eines Absorbers der eingangs genannten Art zur Optimierung der Energienutzung der auf den Absorber gerichteten Strahlen zu verbessern.
  • Gemäß einer ersten Ausführung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Absorber eine aus wärmeisolierendem Material bestehende, verspiegelte Oberflächen aufweisende Lichtfalle zugeordnet ist, die im Strahlengang vor dem Absorberkörper angeordnet ist und die mindestens eine Blende für den Durchtritt der Strahlen aufweist, und daß die Spiegelflächen und Blende so gerichtet sind, daß die auf die Spiegelflächen einfallende Strahlung auf den Absorberkörper gelenkt werden.
  • Dadurch wird erreicht, daß die auf den Absorber gerichtete Strahlung durch die Blende eintreten kann, daß aber die von der heißen Oberfläche des Absorberskörpers ausgehende diffuse Wärmestrahlung zum größten Teil nicht entweichen kann. Nur ein geringer Anteil kann durch die Blende an die Umgebung verloren gehen. Die erfindungsgemäße Ausführung gestattet es also, die energieumwandelnde Fläche des Absorberkörpers groß zu gestalten, ohne daß dadurch große Wärmeverluste entstehen, so daß gleichzeitig der Wärmetransport vom Absorberkörper an den Wärmeträger auch mit geringerer Temperaturspanne vollzogen wird. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß gestreute Strahlung durch die Spiegelfächen ebenfalls eingefangen wird.
  • Die Lichtfalle kann in einer einfachen Ausführung mit einer einzigen Blende versehen sein, die durch eine Verengung im Mittelbereich der Lichtfallenöffnung gebildet ist, wobei sich die Oeffnung zu beiden Seiten erweiternd, weite Mündungen bildend, geformt ist, in der Art von zwei Trichtern, wenn die Lichtfalle rund ausgebildet ist. Diese Ausführung eignet sich insbesondere bei der Verwendung von zu punkt- oder linienförmigem Brennpunkt gebündelten Strahlen.
  • Die Lichtfalle kann aber auch mit mehreren Blenden ausgebildet werden, um breite Strahlenbündel aufzufangen. Eine vorteilhafte Ausführung hierzu besteht darin, daß die Lichtfalle aus mehreren nebeneinander angeordneten Spiegelkdrpern besteht, die je eine zum Absorberkörper gerichtete Basisfläche aufweisen und entgegen der Einfallrichtung der Strahlen annähernd spitz auslaufen, wobei zwischen den nebeneinander stehenden Basisflächen blendenbildende Spalte vorgesehen sind.
  • Der größte Teil der einfallenden Strahlen wird hierdurch auf die Absorberfläche gelenkt. Ein kleiner Teil wird in den Spiegelkörpern in Form von Wärme absorbiert und bewirkt deren Aufheizung auf erhöhte Temperaturen. Dadurch wird aber erreicht, daß die diffuse Wärmeabstrahlung von der Absorberkörper-Oberfläche auf ein Minimum reduziert bleibt, da nur die durch die Blenden austretende Wärme strahlung den Absorber verlassen kann.
  • Die Spiegelkörper können miteinander durch dünne Spanten festgehalten werden. Die Oberfläche der Spanten sind vorteilhaft verspiegelt, um die auf sie einfallenden Strahlen ebenfalls auf den Kollektorkörper lenken zu können.
  • Durch direktes Aufsetzen der Spiegelkörper auf den Absorberkörper wird die Umwandlungsfläche und damit die Wärmeverluste abstrahlende Oberfläche reduziert. Der Absorber hat also in diesem Fall eine gezahnte Oberfläche, wobei die Zähne entweder durch entsprechende Formgebung des Absorbers entstehen oder durch Aufsetzen der vorgenannten Spiegelkörper zustandekommen kann. In beiden Fällen sind die Zähne flanken vorzugsweise verspiegelt, so daß sie die Strahlen auf den Zahngrund gerichtet reflektieren. Der Zahngrund bildet die Umwandlungsschicht.
  • Hiermit wird erreicht, daß gegebenenfalls mit einem Primärsystem gebündelte Strahlen nochmals gebündelt werden und somit die Strahlung mit erhöhter Konzentration auf die energieumwandelnde Oberfläche auftrifft. Diese Ausführung eignet sich insbesondere für Anlagen, bei denen eine Energieumwandlung mit hohen Temperaturen erzielt wird.
  • Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades eines Absorbers kann dadurch erreicht werden, daß der oder mehrere Absorberkörper in einem Isolierkörper eingebettet sind, der an der Strahleneinfallseite gezahnt ist. Die Zahnflanken sind ähnlich wie im vorigen Fall verspiegelt. Die Absorberkörper sind hierbei bis auf eine geringe Umwandlungs-Oberflache, die zwischen den Zähnen hervorragt, mit Isolierung umgeben.
  • Die obengenannte Aufgabe kann gemäß einer weiteren Ausführungsform erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, daß der Absorberkörper von dem in einem lichtdurchlässigen Träger geführten Wärmeträger vollständig umspült ist.
  • Eine Verringerung der Wärmeabstrahlungsverluste wird bei dieser Ausführung dadurch hervorgerufen, daß der Absorberkörper durch entsprechende Formgebung mit einer sehr großen wärmeabgebenden Oberfläche ausgebildet werden kann. Vorteilhafte Ausführungen hierzu sind wellblechartige oder als Metall-oder andere Späne ausgebildete Absorberkörper. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform erreicht man eine gute Wärmeabfuhr vom Absorberkörper an den ihn umgebenden Wärmeträger, so daß eine Wärmeabstrahlung an die Umgebung nur im geringen Maße erfolgt.
  • Es ist ferner möglich, Wärmeverluste des Absorbers mit einem Isolierkörper zu verringern, der die den einfallenden Strahlen abgekehrten Absorberkörper-Seiten umgibt und dessen Flächen, die an den Bereich der Einfallstrahlen angrenzen, verspiegelt sind.
  • Hierdurch wird erreicht, daß die nicht an der Strahlenabsorption beteiligte Absorber-Oberfläche nicht mehr in ungehindertem Wärmeaustausch mit der erheblich kälteren Umgebung steht. Der Isolierkörper nimmt im Betrieb an der dem Absorberrohr zugewandten Oberfläche hohe Temperaturwerte an, wodurch eine Wärmeabstrahlung der Oberfläche des Absorberkörpers stark herabgesetzt wird. Außerdem werden durch die Verspiegelung des Isolierkörpers Streustrahlen zusätzlich eingefangen.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der Isolierkörper mit Spiel um den Absorberkörper angeordnet und dieser Raum mit der Umgebung weitestgehend abgeschlossen ist. Eine Fluidströmung zwischen dem Absorberkörper und dem Isolierkörper wird hierdurch weitgehend verhindert, so daß eine konvektive Wärmeabgabe des Absorbers in dieser Umgebung nahezu ganz vermieden wird. Der Wärmestau in diesem Zwischenraum wird entsprechend der Wärmeleitfähigkeit des Isolierkörpers hervorgerufen. Geeignete Werkstoffe für den Isolierkörper sind keramische, mineralische oder künstliche Baustoffe, in Form von Schaum, Granulat, Fasern oder Folien sowie deren Kombination.
  • Bei sehr hohen Anforderungen ist es selbstverständlich auch möglich, die verschiedenen erfindungsgemäßen Maßnahmen zu kombinieren, um somit eine optimale Lösung zu erreichen, die einen minimalen Wärmeenergieverlust und einen maximalen Wirkungsgrad erlaubt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen ferner einzeln oder in Kombination eine freie Gestaltung des Absorberkörpers, so daß dieser den verschiedenen Anforderungen und Anwendungszwecken optimal angepaßt werden kann. So kann beispielsweise der Absorberkörper ein Metallrohr sein, in dem der Wärmeträger fließt. Dieses Rohr kann entweder zylindrisch oder aber auch in Längsrichtung abgeflacht ausgebildet sein oder aber auch mit einem beispielsweise wellenartig gefalteten Wandsektor versehen sein.
  • Es ist aber auch möglich, das Rohr aus lichtdurchlässigem Material herzustellen und eine halbe Innenoberfläche mit einer Absorptionsschicht zu versehen, die die Energieumwandlung herstellt.
  • Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die Anordnung eines Absorbers in einem Sonnenkollektor und Fig. 2 - 11 je ein Ausführungsbeispiel.
  • In Fig. 1 ist ein Absorber 10 zur Nutzung der Sonnenenergie in einem Parabolkollektor gezeigt. Ein als Rohr ausgebildeter Absorberkorper 11 ist zu diesem Zweck in die Brennlinie eines halbzylindrischen Parabolspiegels 12 angeordnet. Die durch den Spiegel 12 reflektierten Sonnenstrahlen 13 konzentrieren sich im Bereich des Absorberrohres 11, der die Strahlenenergie in Wärmeenergie umwandelt und an einen innerhalb des Absorberrohres 11 fließenden Wärmeträgers 14 abgibt. Das Absorberrohr 11 ist von einer Glashülle 15 umgeben.
  • Ein vergroßerter Querschnitt des Absorbers 10 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Im Bereich der einfallenden Reflexionsstrahlen ist eine Lichtfalle bestehend aus mehreren konischen Spiegelleisten 19 im Ringraum zwischen der Glashülle 15 und dem Absorberrohr 11 angeordnet. Die mit der Basis dem Absorberrohr zugekehrten konischen Leisten sind mit Spanten 20 entweder an der Glasgalle oder an dem Absorberrohr befestigt.
  • Die Spanten haben ebenfalls einen dreieckigen Querschnitt, wie es aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, die je einen Schnitt gemäß der Linie III - III bzw. IV - IV darstellen. Die Flanken 21 der Spiegelleisten sowie der Santen sind versPieqelt.
  • um Streustrahlunaen auf den Absorber 11 umzulenken. Spalte zwischen den konischen Leisten sind als Blenden 22 für den Eintritt der Lichtstrahlen vorgesehen.
  • Die gebündelt durch das Hüllrohr 15 eintretende Lichtstrahlung trifft zum Teil auf die konischen Leisten 19 und zum Teil durch die Schlitzblenden 22 auf die Absorberoberflache 23 auf. An dieser Oberfläche, der sogenannten Umwandlungsschicht findet die Umwandlung von Strahlungsenergie in Wärme statt, die dann über die Rohrwand an den Wärmeträger 14 übertragen wird. Der bedingt durch die auftretenden Temperaturen und das Material des Absorbers 11 sich einstellende Wärmefluß reicht in vielen Fällen nicht aus, um die Temperatur an der Umwandlungsschicht 23 ausreichend zu senken, so daß eine Wärmeabstrahlung an die Umgebung erfolgen kann. Diese diffuse Wärmestrahlung wird jedoch durch die aus einem wärmeisolierendem Material bestehenden Leisten 19 zurückgehalten, weil diese ebenfalls durch die einfallenden Strahlen aufgeheizt sind. Nur ein geringer Anteil entweicht durch die Schlitz spalte 22 an die Umgebung. Die Leisten 19 und die Spanten 20 bzw. 20' sind aus wärmeisolierendem Material hergestellt, um die Wärmeleitströme in ihnen klein zu halten.
  • Die Licht falle für den Absorber kann beispielsweise auch aus einer Blende bestehen, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist.
  • Der Absorberkörper ist in diesem Fall als ein abgeflachtes Rohr 28 ausgebildet und im Querschnitt gezeigt. Für die Lichtfalle ist ein langer Isolierkörper 29 vorgesehen, der entlang des Absorberkörpers 28 mit diesem verbunden ist und im Bereich 30 des Strahlenganges einen ebenfalls entlang des Absorberkörpers 28 geführten Schlitzspalt zur Bildung einer Blende 31 hat. Von der Blende 31 aus erweitert sich der Spalt in eine Öffnung 32, die am Absorberkörper 28 die gesamte Breite dieses Körpers einnimmt. Auch die zu den Strahlen gerichtete Seite ist im Querschnitt zu einer trichterförmigen Öffnung 33 ausgebildet.
  • Diese Ausführung eignet sich insbesondere für einen Fall, in dem die Strahlen einseitig und durch Reflektoren oder Linsen konzentriert auf den Absorber 28 einfallen, wobei der linienförmige Brennfleck auf die Blende 31 fällt.
  • Streustrahlen können bei dieser Ausführung ebenfalls eingefangen werden, indem die Flanken des Isolierkörpers 29 um die Öffnung 32, 33 verspiegelt sind, so daß darauf einfallende Strahlungen auf den Absorber 28 umgelenkt werden können.
  • Auch in diesem Fall können die Wärmeverluste, die durch eine Abstrahlung von der gegebenenfalls stark erhitzten Umwandlungsschicht 35 des Absorbers stark reduziert werden. Die nicht durch Strahlung berührten Flächen des Absorbers 28 sind von einem Isolierkörper 36 umgeben, um auch hier eine Wärmeabgabe an die Umgebung, sei es durch Strahlung oder Konvektion, weitestgehend zu vermeiden. In der Ausführung gemäß Fig. 5 läßt sich der Isolierkörper 36 für die Rückseite des Absorberkörpers 28 und die Elemente 29 für die Lichtfalle vorteilhaft aus einem Bauelement herstellen.
  • Die oben beschriebenen Ausführungen sind nur ein Beispiel von einer Vielzahl von Ausführungsmöglichkeiten, die je nach Formgebung des Absorbers und nach Bedarf den Anforderungen angepaßt werden können. Beispielsweise kann die Lichtfalle gemäß hergestellt werden, bei dem der Wärmeträger in einem lichtdurchlässigen Körper geführt wird und der Absorberkörper in der Fluidströmung angeordnet ist. Ein Beispiel hierzu ist in Fig. 6 gezeigt, in dem der Wärmeträger 14 in einem aus durchlässigen Material, z.B. Glas, hergestellten Rohr 40 geführt ist.
  • Die Spiegelleisten 19' können hier in einer einfachen Weise direkt auf das lichtdurchlässige Rohr 40 aufgebracht, z.B.
  • aufgeklebt werden, oder aber direkt aus dem Rohr 40 geformt sein, wie es in der linken Hälfte der Fig. 6 gezeigt ist.
  • Der Strömungsquerschnitt des Fluids 14 kann entweder durch entsprechende Formgebung des Rohres oder bei einem Rohr 40 mit kreisförmigem Querschnitt durch einen Füllkörper 42 optimiert werden.
  • Bei den bisher beschriebenen Ausfuhrungsformen wird ein Energieverlust durch Maßnahmen reduziert, die einen Wärmeaustausch zwischen der energieumwandelnden Schicht mit der Umgebung verhindert. Es ist aber auch möglich, einen Energieverlust durch erhöhten Wärmetransport zwischen Absorber und Wärmeträger zu verringern. In diesen Fällen wird der Wärmeträger in einen lichtdurchlässigen Körper geführt und innerhalb dieses Körpers mit dem Absorberkörper in Kontakt gesetzt. Der Vorteil in dieser Ausführung besteht darin, daß der Absorberkörper mit sehr großer Wärmeübertragungsoberfläche ausgebildet und außerdem vollständig vom Wärmeträger umspült werden kann. Der Absorberkörper kann als Späne 43 eines gut wärmeleitendem Materials, z.B. Metall, ausgebildet sein, wie es in Fig. 6 auf der linken Hälfte gezeigt ist. Durch entsprechende Formgebung oder mehrfaches Falten läßt sich ein einstückiger oder mehrstückiger Absorberkörper mit geringem Einstrahlungsquerschnitt jedoch großer Wärmeübertragungsfläche ausbilden. Als Beispiel ist in Fig. 6, rechte Hälfte, ein zickzackartig gefaltetes Metallblech 44 gezeigt.
  • Ein lichtdurchlässiges Rohr für den Wärmeträger bietet auch die Möglichkeit, die Energieumwandlungsschicht durch eine auf eine Seite der Innenwand des Rohres 50 aufgetragene Absorptionsschicht 51 zu bilden, Fig. 7. Die schlecht wärmeleitende Rohrwand, auf der die Umwandlungsschicht 51 aufgebracht ist, dient gleichzeitig als Isolierung gegenüber der Umgebung. Eine hinzukommende gute Wärmeübertragung von der Umwandlungsschicht 51 an den Wärmeträger bietet bei dieser Ausführung einen verbesserten Wirkungsgrad. Sie eignet sich insbesondere für sehr flache Absorber, wie sie z.B. für Sonnen-Flachkollektoren verwendet werden.
  • Es ist selbstverständlich auch möglich, mit lichtundurchlässigen Absorberrohren durch entsprechende Formgebung eine möglichst große Kontakt fläche mit dem Wärmeträger bei gleichbleibender Einstrahlungsfläche zu erzeugen. Ein Beispiel hierzu ist in Fig. 8 gezeigt, bei dem die der Strahlung zugekehrte Wand 52 eines flachen Absorberrohres 53 wellig ausgebildet ist.
  • Das in Fig. 1 gezeigte Beispiel eines sogenannten Parabol-Kollektors ist so ausgebildet, daß die Lichtstrahlen allseitig auf den Absorber 10 auftreffen, sei es direkt oder durch Reflexion vom Spiegel 12. Es gibt aber andere Fälle, bei denen die Strahlung entweder parallel (direkte Sonnenstrahlung) oder durch Linsen gebündelt nur von einer Richtung einfallen können. In diesen Fällen sieht die Erfindung eine Maßnahme vor, die für sich oder in Kombination mit dem vorhergehend beschriebenen Maßnahmen zum Einsatz gebracht werden kann. Diese Maßnahme besteht darin, durch einen wärmeisolierenden Körper einen Wärmestau an den Seiten des Absorbers zu erzeugen, die nicht der Strahlung ausgesetzt sind. Der Isolierkörper kann entweder, wie in Fig. 5, im direkten Kontakt mit dem Absorberkörper stehen, oder noch besser unter Bildung eines Zwischenraumes, wie es Fig. 6 gezeigt ist, um die besagte Fläche des Absorbers angeordnet werden. In beiden Fällen wird durch die geringe Wärmeleitfähigkeit ein Wärmestau um den Absorber hervorgerufen, der im zweiten Fall eine Konvektionsströmung der Luft im Spalt 55 nahezu unterbindet. Vorteilhaft ist es, wenn dieser Raum 55 gegenüber der Atmosphäre vollständig abgeschlossen ist, wie es im Beispiel der Fig. 6 erreicht wird.
  • Damit wird eine Luftströmung im Raum 55 nahezu vollständig zum Stillstand gebracht, so daß an diesen Stellen des Absorbers ein Wärmeaustausch mit der Umgebung optimal unterbunden werden kann. Die Endflächen 56 des Isolierkörpers 57, die an den Strahlenbereich angrenzen, können vorteilhaft verspiegelt sein, um die darauf einfallenden Strahlen auf den Absorber umzulenken.
  • In Fig. 9 - 11 sind Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen eine Sekundärreflexion zur Verstärkung der Strahlenbündelung und zur Reduzierung der wärmeabstrahlenden Absorberoberfläche bewirkt wird. In Fig. 9 ist ein mit Zähnen 60 bzw. 61 verbundenes Absorberrohr 62 gezeigt. Die Zähne haben verspiegelte Flanken 63 bzw. 64 und wirken in ähnlicher Weise wie die aus den Spiegelkörpern 19 gebildete Lichtfalle in Fig. 2. Im Gegen satz zu dem vorhergehenden Fall ist hier die Energieumwandlungsschicht des Absorbers auf die Spaltflächen 65 bzw. 66 zwischen den Zähnen eigeschränkt. Die Ausführung mit den aufgeklebten Zähnen 65 in der linken Zeichnungshälfte hat den Vorteil, daß die Zähne aus wärmeisolierendem Material hergestellt werden können, und damit die Wärmeverluste-Abstrahlfläche an der Lichteinfall-Seite fast nur auf die Spaltflächen 65 reduziert ist.
  • In der rechten Zeichnungshälfte ist eine fertigungstechnisch vereinfachte Form dargestellt, bei der das Absorberrohr 62 direkt mit einem Zahnprofil ausgebildet ist.
  • In Fig. 10 und 11 sind Varianten gezeigt, bei denen mehrere Absorberrohre 70 in einem Isolierkörper 71 bzw. 72 mit verspiegelten Zähnen 73 bzw. 74 eingebettet sind derart, daß jeweils eine vorbestimmte Absorberoberfläche 75 zwischen den Zähnen hervorragt. Diese Ausführung ist eine wirkungsvolle und fertigungstechnisch einfache Kombination der verschiedenen, oben beschriebenen Maßnahmen zur Verminderung von Wärmeverlusten.
  • Der Unterschied der beiden Ausführungsformen in den Fig. 10 und 11 liegt lediglich darin, daß in Fig. 10 eine gemeinsame Glashülle 76 vorhanden ist, während in Fig. 11 individuelle Glashüllen 77 für die einzelnen Absorberrohre 70 vorgesehen sind.
  • Je nach Anwendungsfall wird die eine oder die andere Maßnahme oder eine entsprechende Kombination zwischen ihnen zur Optimierung des Wirkungsgrades führen, d.h., die Vielfalt und die Flexibilität in den Ausgestaltungsmöglichkeiten geben die Möglichkeit, in jedem Anwendungsfall die durch die Strahlen auf den Absorber einfallende Energie nahezu vollständig zu nutzen.
  • L e e r s e i t e

Claims (17)

  1. Patentansprüche S Absorber zur Aufnahme von Strahlungsenergie und deren Umwandlung in Wärmeenergie und zur Weiterleitung der Wärmeenergie an einen Wärmeträger, bestehend aus einem in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmeträger stehenden und den Strahlen aussetzbaren Absorberkörper, dadurch gekennzeichnet, daß dem Absorber eine aus wärmeisolierendem Material bestehende, verspiegelte Oberflächen aufweisende Lichtfalle zugeordnet ist, die im Strahlengang vor dem Absorberkörper (28) angeordnet ist und die mindestens eine Blende (31) für den Durchtritt der Strahlen hat, und daß die Spiegelflächen (34) und die Blende so gerichtet sind, daß die auf die Spiegelflächen einfallende Strahlung auf den Absorberkörper gelenkt wird.
  2. 2. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtfallenöffnung (31) im Mittelbereich der Strahlenrichtung eine die Blende (31) bildende Verengung aufweist, und zu beiden Seiten sich kontinuierlich erweiternd öffnet.
  3. 3. Absorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht falle aus mehreren nebeneinander angeordneten Spiegelkörpern (19) ausgebildet ist, die je eine zum Absorberkörper (11) gerichtete Basisfläche (56) aufweisen und entgegen der Einfallrichtung der Strahlen annähernd spitz auslaufen, und daß zwischen den nebeneinander stehenden Basisflächen Blenden (22) bildende Spalte vorgesehen sind.
  4. 4. Absorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelkörper (19) mit dünnen Spanten (20) festgehalten sind, deren Oberfläche mindestens teilweise verspiegelt ist.
  5. 5. Absorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelkörper (60) am Absorberkörper aufgebracht sind.
  6. 6. Absorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelkörper (73) Bestandteile eines Isolierkörpers (71) sind, und daß der Absorberkörper (70) im Isolierkörper eingebettet ist.
  7. 7. Absorber zur Aufnahme von Strahlenenergie und deren Umwandlung in Wärmeenergie und zur Weiterleitung der Wärmeenergie an einen Wärmeträger, bestehend aus einem in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmeträger stehenden und den Strahlen aussetzbaren Absorberkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorberkörper (44) von dem in einem lichtdurchlässigen Träger (40) geführten Wärikieträger (14) vollständig umspült ist.
  8. 8. Absorber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorberkörper (44) ein gewelltes Blech ist.
  9. 9. Absorber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorberkörper (43) in Form von Spänen oder von mehreren flächigen Teilen ausgebildet ist.
  10. 10. Absorber zur Aufnahme von Strahlenenergie und deren Umwandlung in Wärmeenergie und zur Weiterleitung der Wärmeenergie an einen Wärmeträger, bestehend aus einem in wärmeleitenden Kontakt mit dem Wärmeträger stehenden und den Strahlen aussetzbaren Absorberkorper, dadurch gekennzeichnet, daß die den einfallenden Strahlen abgekehrten Seiten des Absorberkörpers (28) mit einem Isolierkörper (36) umgeben ist, dessen den Bereich (30) der Einfallstrahlen angrenzenden Flächen (34) verspiegelt sind.
  11. 11. Absorber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Isolierkörper (57) und dem Absorberkörper ein Gasraum (55) vorgeseehen ist, der von der Umgebung möglichst weitgehend abgeschlossen ist.
  12. 12. Absorber nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (57) aus Keramik besteht.
  13. 13. Absorber nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (57) aus Kunststoff besteht.
  14. 14. Absorber nach einem der Ansprüche 10 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den einfallenden Strahlen zugekehrte Seite des Absorberkörpers (28) mit einer Lichtfalle (29, 31 - 33) gemäß Anspruch 1 versehen ist.
  15. 15. Absorber nach einem der Ansprüche 10 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorberkörper (44) vollständig von dem Wärmeträger (14) umspült ist.
  16. 16. Absorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorberkörper (53) rohrartig mit mindestens einem Wandstück (52) gewellt ausgebildet ist, und daß in dem Rohr der Wärmeträger fließt.
  17. 17. Absorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung des Absorbers bei einem Sonnenkollektor zur Energiegewinnung aus Sonnenstrahlen.
DE19772738667 1977-08-26 1977-08-26 Absorber zur aufnahme von strahlungsenergie und deren umwandlung in waermeenergie Withdrawn DE2738667A1 (de)

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