DE2850285A1

DE2850285A1 - Kollektoreinheit

Info

Publication number: DE2850285A1
Application number: DE19782850285
Authority: DE
Inventors: Roland Soelch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-20
Filing date: 1978-11-20
Publication date: 1980-05-29

Description

Kollektoreinheit
Kollektoreinheit Die Erfindung betrifft Strahlungsenergiesammler, die für einen Wärmetransport strömende Mittel aufweisen.
Das Energieproblem ist allgemein bekannt.
Es bestehen Bemühungen, anstelle von fossilen Brennstoffen usw.
natürliche Wärme, insbesondere Sonnenenergie als Ersatzenergle zu nutzen.
Es sind verschiedene Grundarten von Kollektoren bzw. Wärmesammlern bekannt. Eine bekannte Sonnenkollektorart ist plattenförmig ausgebildet.
Ein anderer bekannter Kollektor"typ weist eine Brennachse auf - Parabel= rinne. Eine weitere bekannte Kollektorart weist einen Lichtreflektor auf, der die Strahlung auf einen Punkt konzentriert. Unter den verschiedenen Kollektorgrundarten gibt es wiederum Kollektoren, die innerhalb eines Jeweiligen Temperaturbereichs einer Grundart, für verschieden-hohe Temperaturen eines Wärmeträgers ausgelegt sind. Die verschiedenen Kollektorausführungen sind bei verschieden hohen Endtemperaturen des die Strahlungsenergie aufnehmenden Wärmeträger effizient.
Die Erzeugung insbesondere höherer Temperaturen mittels eines Jeweiligen Kollektortyps erfordert einen erhöhten Kostenaufwand.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die spezifischen Leistungs= kosten von Strahlungsenergiesammlern bzw. Kollektoren zu verbessern.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß mindestens zwei verschiedene Kollektortypen zur Erzeugung einer höheren Temperatur eines StrAnungemittels thermisch gekuppelt sind, wobei Jeder der Kollektortypen bei einer verschieden hohen Temperatur eines die Strahlungsz energie aufnehmenden Strömungsmittels effizient ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine thermische Kuppelung zwischen mindestens 2 verschiedenen Kollektortypen dadurch erfolgt, indem ein Wärmeträger jeden der Kollektortypen aufeinander~ folgend durchströmte Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß eine thermische Kuppelung zwischen mindestens 2 verschiedenen Kollektortypen durch eine den Kollektoren zugeordnete Vorrichtung erfolgt, welche eine wärmeaustauscherfunktion aufweist.
Die Erfindung besteht also in einer besonderen Kombination ver= schiedener Kollektortypen und bewirkt eine Verbesserung der spezifischen Leistungskosten, wobei bekannte Kollektorausführungen genügen.
Unter dem Begriff tspezifische Leistungskostentt ist hierbei das Verhältnis zwischen Kostenaufwand und Wärmegewinn pro Gewichtseinheit einer erfindungsgemäßen Kollektoreinheit aufzufassen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschrei bung, den Patentansprüchen und in der Zeichnung beschrieben bzw. zarge stellt. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung verein facht dargestellt. Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht einer Kollektoreinheit, Figur 2 und 3 jeweils ein Schema einer Kollektoreinheit mit einer Einsatzmöglichkeit.
Figur 1 veranschaulicht eine Kollektoreinheit 10 mit 2 hintereinander geschalteten Sonnenkollektoren in flacher Ausführung. Der 1. Kollektor= typ 12 der Kollektoreinheit 10 stellt eine besonders einfache Ausführung dar und besteht aus einem flachen Kasten 14, der einen isolierten Boden 16 aufweist, dessen Oberseite 18 als Absorber 18t wirksam ist und dessen der Sonne zugewandte Seite 20 aus einer einschichtigen transparenten Ab= deckung 22 besteht. Der 2. Kollektortyp 24 ist ebenfalls als flacher Kasten 26 gestaltet und weist einen isolierten Boden 28 mit einer Absor= berfläche 30 und eine der Sonne zugewandte doppelschichtige Glasabdeckung 52 auf. Beide Kästen 14, 26 sind schräg gestellt, so daß die Sonnenstralilen, wie mit den Pfilen a; al angedeutet, durch die transparente Kollektorab deckung 22, 52 hindurch in einem günstigen Winkel auf die Absorberflachen181 , 30 treffen.Das die Strählungsenergie innerhalb der Kollektoren 12, 24 aufnehmende Strömungsmittel 34 durchströmt zuerst den einfach abgedeckten Kollektor 12 und anschließend den doppeischichtig abge= deckten Kollektor 24 in Richtung der Pfeile b - c. Das Strömungsmittel 34 wird hierbei in dem Kollektor 12 vorgewärmt und in dem Kollektor 24 nachgeheistw Die Kollektoreinheit 10 kann für verschiedene Zwecke zur Anwendung gelangen, zum Beispiel für die Erzeugung von Warmwasser für eine Raunheizung.
Figur 2 veranschaulicht eine Kollektoreinheit 40 mit einer 1. und einer 2. Kollektorgruppe 42, 44, bzw. mit einem 1. und einem 2. Kollek= tortyp. Jeder der beiden Kollektorgruppen 42, 44 ist von einer Mehrzahl gleichartiger Kollektoren gebildet. Die erste Gruppe 42 weist geneigt angeordnete Flachkollektoren 46 auf, die von einem die Strahlungsenergie g aufnehmenden Strömunsmittel 48 parallel durchströmt sind. Die Bauweise der Kollektoren 46 der Kollektorgruppe 42 kann zum Beispiel der Bau= weise des Kollektors 24, wie mit Figur 1 dargestellt, entsprechen. Die Kollektoren 50 der Gruppe 44 bestehen aus Je einer Parabelrinne 52 in deren Brennachse 54 ein Absorber 56 angeordnet ist, der von dem Strömungs= mittel 48 durchströmt ist, welches die in der Brennachse 54 konzentrier= te Strahlungsenergie aufnimmt und wegleitet. Die beiden Absorberrohre 56 sind durch einen Bogen 60 zu einem U-förmigen Rohr 62 verbunden. Die beiden Kollektorgruppen 42, 44 sind hintereinander geschaltet und in einem Strömungskreislauf 64 für das Strömungsmittel 48 angeordnet.
In den Strömungskreislauf 64 sind eine Strömungsmittelpumpe 68 und ein Wärmeverbraucher 70 eingebaut. Die Förderung des Strömungsmittels 48 erfolgt in Richtung der Pfeile d - e, das hierbei zuerst die Kollektor= gruppe 42 und darauffolgend die Kollektorgruppe 44 durchströmt.
Mittels der Kollektoreinheit 40 ist ein Strömungsmittel 48 in znei Stufen zum Beispiel auf eine Temperaturhoe des Mitteltemperaturbereichs aufheizbar.
Die Kollektoreinheit 80 gemäß Figur 3 besteht aus 2 Kollektor; gruppen 82 und 84. Der Kollektortyp der ersten Kollektorgruppe 82 ist von geneigt angeordneten Flachkollektoren 86 gebildet, die von einem die Strahlungsenergie aufnehmenden Strömungsmittel 88 parallel durch strömt sind. Die Bauweise der Kollektoren 86 der Kollektorgruppe 82 kann zum Beispiel der Bauweise des Kollektors, wie 24, gemäß Figur 1 entsprechen. Die Kollektorgruppe 82 weist einen Strömungskreislauf 90 auf, in dem das Strungsmittel 88 in Richtung der Pfeile f-g strömt.
In den Stro'ungskreislauf 90 sind eine Strömungsmittelpumpe 92 und eine Vorrichtung 94 eingebaut, welche die Funktion eines Wärmeaustau= schers aufweist. Der Kollektortyp der 2. Kollektorgruppe 84 ist von einer Mehrzahl Reflektoren 96 gebildet, welche die Strahlungsenergie auf einen zentralen Absorber 98 reflektieren. In dem Absorber 98 nimmt ein Strömungsmittel 100 die gesammelte Strahlungsenergie auf und strömt in Richtung der Pfeile h-k in einem durch eine Pumpe 102 aufrechter= haltenden Strömungskreislauf 104 über eine Vorriohtung 106, welohe die Funktion eines Wärmeaustauschers aufweist. Die beiden den Kollektor= gruppen 82 und 84 zugeordneten Wärmeaustauscher 94, 106 sind mittels eines Strömgskreislaufs 108/in den eine Pumpe 110 f F Strömungs= mittel 111 und ein Verbraucher 112 eingebaut ist, thermisch gekuppelt.
Das Strdnunggmittel 111 des Verbraucherkreislaufs 108 strömt in Reich tung der Pfeile l-m und wird in dem Wärmeaustauscher 94 der ersten Kollektorgruppe 82, Je nach AusfUhrung der Kollektoren, auf eine Niederbis Mitteltemperatur vorgeheizt und in dem Wärmeaustauscher 106 der 2. Kollektorgruppe 84 auf eine hohe Temperatur erhitzt.
Die Durohströmung der 3 Strömungskreislsufe, wie 90, 104, 108, kann Jeweils mittels eines Strömungsmittels verschiedener chemischer Konsistenz erfolgen.
Zur Erzeugung einer hohen Temperatur kann es zweckmäßig sein, 3 oder 4 und mehr Kollektortypen gemäß der Erfindung thermisch zu kuppeln.
Die Erfindung komnt mit Kollektoren bekannter Bauart aus und verbessert deren kosteninäßigen Wirkungsgrad durch die Kombination bzw.
Zusammenschaltung entsprechender Kollektortypen.
Darüberhinaus ergeben sich unter Anwendung einer erfindungsge= mäßen Kollektoreinheit als Wärmequelle für eine Wärmekraftanlage, die ein Arbeitsmittel zur Energiewandlung aufweist, besondere Vorteile.
Leerseite

Claims

Patentanspriiche W Strahlungsenergiesammler, die für den Wärmetransport strömende Mittel aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens zwei verschiedene Kollektortypen (12, 24; 42, 50; 82, 84) zur Erzeugung einer höheren Temperatur eines Strömungsmittels thermisch gekuppelt sind, wobei jeder der Kollektortypen bei einer verschieden hohen Temperatur eines die Strahlungsenergie aufnehmen den Strömungsmittels effizient ist.

2. Kollektoreinheit, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermische Kuppelung zwischen mindestens 2 verschiedenen Kollektor= typen (z.3. 42, 50) dadurch erfolgt, indem ein Wärmeträger jeden der Kollektortypen aufeinanderfolgend durchströmt (Figur 1, 2).

5. Kollektoreinheit, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermische Kuppelung zwischen mindestens 2 verschiedenen Kollektortypen (82, 84) durch eine den Kollektoren zugeordnete Vorrichtung (94, 106) erfolgt, welche die Funktion eines Wärmeaustauschers aufweist (Figur 3).

4. Kollektoreinheit, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungsmittel einen Kollektor (z*B 82) in einem Strömungskreislauf durchströmt (z.3. Figur 5).

5. Kollektoreinheit, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Kollektortyp (z,B. 84) eine Vorrichtung (106) zugeordnet ist, welche die Funktion eines Wärmeaus= tauschers aufweist, mittels der ein Wärmeaustausch zwischen einem durch den Kollektortyp erwärmten Strömungsmittel (100) und einem anderen den Wärmeaustauscher durchströmenden Strömungsmittel (iii) erfolgt (Figur 3).

6. Kollektoreinheit, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzelchnet, mindestens ein Wärmeaustauscher (106) vorzugs= weise in einem Strömungskreislauf (108) von einem Strömungsmittel (111) durchströmt ist, das mittels des Wärmeaustauschers (106) von den oder dem durch Kollektoren (84) erwärmten Strömungsmittel (100) Wärme aufnimmt und einem Verbraucher (112) zuführt (Figur 3).

7. Kollektoreinheit, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermische Kuppelung zwischen mindestens 2 verschiedenen Kollektortypen (82, 84) dadurch erfolgt, indem mindestens 2 den Kollektortypen (82, 84) zugeordnete Wärmeaustauscher (94, 106) vorgesehen sind, die aufeinanderfolgend von einem Strömungs= mittel (111)durchströmt sind (Figur 3).

8. Kollektoreinheit, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher der durch eine Kollektoreinheit gewonnenen Wärmeenergie eine Wärmekraftanlage ist, die für die Energiewandlung ein Arbeitsmittel aufweist.

9. Kollektoreinheit, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung eines Arbeitsmittels einer Wärme kraftanlage bis zu dem Temperaturbereich, innerhalb dessen das Ar%eitsmittel unter einem kritischen Druck verdampft, mittels einer unteren Kollektorstufe (wie 82) einer Kollektoreinheit erfolgt.