DE3028437A1

DE3028437A1 - Vorrichtung zur ausnuetzung der sonnenenergie

Info

Publication number: DE3028437A1
Application number: DE19803028437
Authority: DE
Inventors: Herbert Lederhaas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-02
Filing date: 1980-07-26
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE3028437C2; ATA529379A; AT370234B; FR2462672B1; FR2462672A1

Description

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Herbert Lederhaas Mureck ( Österreich)

Vorrichtung zur Ausnützung der Sonnenenergie

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausnützung der Sonnenenergie mit einem Wärmetauscher, der im Brennpunkt eines Paraboloidspiegels bzw. in der Brennlinie eines parabolisch gekrümmten Zylinderspiegels angeordnet ist und der mit Anschlüssen für die Zu- und Abfuhr eines flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgermediums versehen ist, wobei die vom Spiegelrand begrenzte Öffnung durch eine durchsichtige Abdeckung, vorzugsweise aus Glas, abgedeckt ist.

Es ist bereits bekannt, die Sonnenenergie für die Erzeugung von Wärme auszunützen. Hiezu werden Strahlungsbündler verwendet, durch welche die Sonnenstrahlen in einem Brennpunkt oder in einer Brennlinie gebündelt werden, in welchen bzw. in welcher beträchtliche Temperaturen auftreten, die dann beispielsweise in einem dort angeordneten Wärmetauscher für die Aufheizung eines Wärmeträgermediums verwendet werden. Bekannte Strahlungsbündler sind Paraboloidspiegel und parabolisch gekrümmte Zylinderspiegel, wobei dann der Wärmetauscher im Brennpunkt bzw. in der Brennlinie vorgesehen ist. Um die Herstellung der Spiegel zu erleichtern, sind diese Spiegeln in der Regel aus Segmenten zusammengesetzt.

Um eine optimale Ausnützung der Sonnenenergie zu gewährleisten, ist es ferner bekannt, diese Spiegel durch eine automatische Steuerung dem Stand der Sonne nachzuführen .

Es ist auch bereits bekannt, die vom Spiegelrand begrenzte Öffnung durch Glas od..dgl. abzudecken, um eine Verschmutzung des Spiegels zu verhindern, da die Reinigung desselben infolge der gekrümmten Ausbildung schwierig ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Ausnützung der Sonnenenergie zu schaffen, deren Wirkungsgrad gegenüber den bekannten Vorrichtungen wesentlich verbessert wird. Des weiteren soll eine Vorrichtung zur Ausnützung der Sonnenenergie geschaffen werden, bei welcher der Wärmetauscher in optimaler Weise ausgebildet und abgestützt ist. Zur Lösung dieser

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gäbe schlägt die Erfindung vor, daß der Wärmetauscher halbkugelförmig ausgebildet ist und mit seiner ebenen Fläche auf der Abdeckung anliegt. Erfindungsgemäß kann hiebei der Wärmetauscher aus einem halbkugelförmigen Korb bestehen, auf dessen Kugelfläche vom Wärmeträgermedium durchströmte Rohrschlangen angeordnet sind. Da der Wärmetauscher mit seiner ebenen Fläche auf der Abdeckung anliegt, kann diese Abdeckung zumindest zusätzlich zur Abstützung des Wärmetauschers herangezogen werden, so daß sichergestellt ist, daß dieser Wärmetauscher im Brennpunkt bzw. in der Brennlinie fixiert ist. Außerdem wird durch die Anordnung der Rohrschlagen am halbkugelförmigen Korb eine große Wärmetauschfläche erzielt, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung einen optimalen Wirkungsgrad besitzt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist entlang des Spiegelrandes zumindest eine mit dem halbkugelförmigen Wärmetauscher verbundene Leitung für das flüssige oder gasförmige Wärmeträgermedium angeordnet. Durch diese Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden diejenigen Temperaturen, die im vom Spiegel und der Abdeckung begrenzten Raum auftreten, zusätzlich nutzbar gemacht, da hiedurch das Wärmeträgermedium in dieser entlang des Spiegelrandes angeordneten Leitung erwärmt wird. Außerdem erfolgt durch diese mit dem Wärmetauscher verbundene Leitung eine zusätzliche Abstützung desselben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese entlang des Spiegelrandes angeordnete Leitung an den Zulauf des Wärmetauschers angeschlossen ist, so daß dann diesem ein bereits beträchtlich vorgewärmtes Wärmeträgermedium zugeführt wird.

Die Ausbildung des Wärmetauschers aus einem halbkugelförmigen Korb ermöglicht es weiters, im Inneren dieses Korbes Regel- oder Sicherheitseinrichtungen, insbesondere Thermostate, anzuordnen, mit welchen der Umlauf des Wärmeträgermediums gesteuert und eine Überhitzung der Vorrichtung verhindert wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines AusfUhrungsbeispieles schematisch veranschaulicht.

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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und Fig. 2 stellt eine Ansicht der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 dar, wobei die Abdeckung entfernt ist.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist einen Paraboloidspiegel auf, der aus einem Montagegerüst 1 besteht, auf welchem einzelne den Spiegel bildende Segmente 2 in nicht näher gezeigjer Weise befestigt sind. An der Rückseite der Segmente 2 ist eine Isolierschicht

3 angebracht. Das Montagegerüst 1 ist auf einem Gestell

4 um Zapfen 5 schwenkbar gelagert und mit einem Zahnkranz 6 verbunden, der mit einem Ritzel 7 in Eingriff steht, welches von einem nicht dargestellten Getriebemotor antreibbar ist. Dadurch kann der Spiegel um die Zapfen 5 verschwenkt werden.

Das Gestell 4 ist mit einer Platte 8 verbunden, die mit Rädern 9 versehen ist, welche auf einer im Kreis verlaufenden Schiene 10 aufruhen. Die Platte 8 weist an ihrer Unterseite einen Zahnkranz 11 auf, der mit einem Ritzel 12 zusammenwirkt, das von einem Elektromotor 13 angetrieben ist.

Durch eine nicht näher erläuterte Steuerung werden die die Ritzel 7 und 12 antreibenden Elektromotoren derart mit Strom versorgt, daß der Spiegel immer dem Sonnenstand nachgeführt wird. Das Ritzel 7 kann hiebei mit einer Ausrückvorrichtung verbunden sein, die bei Stromausfall automatisch dieses Ritzel mit dem Zahnkranz 6 außer Eingriff bringt, wobei dann durch entsprechende Auslegung des Schwerpunktes der um die Zapfen 5 verschwenkbaren Konstruktion eine automatische Verschwenkung in eine Lage erfolgt, in der der Spiegel mit seiner Öffnung nach unten gerichtet ist und daher die Sonnenstrahlen nicht mehr in den Spiegel fallen können. Dadurch wird bei Ausfall der Betriebsspannung eine Überhitzung von Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Sicherheit vermieden.

Im Brennpunkt des Spiegels ist ein Wärmetauscher 14 vorgesehen. Dieser Wärmetauscher besteht aus einem halb-

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kugelförmigen Korb 15 aus Flachkupfer, auf dessen Kugelfläche Rohrschlangen 16 angeordnet sind, die von einem flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgermedium durchströmt werden. Der Wärmetauscher 14 ist auf einem Rohr 17 befestigt, das die Spiegelfläche durchsetzt und im Montagegerüst 1 befestigt ist. Die Befestigung ist hiebei zweckmäßig in Achsrichtung des Rohres 17 verstellbar, um den Wärmetauscher 14 genau im Brennpunkt einjustieren zu können.

Im Bereich des Spiegelrandes ist eine Leitung 18 angeordnet, die gleichfalls vom Wärmeträgermedium durchströmt ist. Der Spiegel selbst ist durch eine Abdeckung 19 aus durchsichtigem Material, vorzugsweise aus Glas, abgedeckt.

Die Zufuhr des Wärmeträgermediums erfolgt über eine im Gestell 4 verlegte Leitung 20, die das Rohr 17 durchsetzt und mit der im Bereich des Spiegelrandes angeordneten Leitung 18 verbunden ist, so daß das dem Wärmetauscher 14 zugeführte Wärmeträgermedium diesen Spiegelrand zumindest einmal umläuft, bevor es über eine Leitung 21 der Rohrschlange 16 zugeführt wird, wo es auf sehr hohe Temperaturen erwärmt wird. Die Abfuhr des so erwärmten Wärmeträgermediums erfolgt durch eine wieder im Inneren des Rohres 17 und über das Gestell 4 verlaufende Leitung 22.

Die Leitungen 20 und 22 sind über Schläuche 23 und 24 mit einem Wärmespeicher 25 verbunden, in dem eine Rohrschlange 26 angeordnet ist. Im Wärmespeicher 25 ist eine Speichermasse mit großer spezifischer Wärme, beispielsweise Wasser und/oder Steine wie Schotter, Kiesel oder Betonwürfel angeordnet, welche die über das Wärmeträgermedium zugeführte Wärme aufnimmt, speichert und bei Bedarf an einen Verbraucher abgibt.

Der Zwangsumlauf des Wärmeträgermediums wird durch eine Pumpe 27 bewirkt, die über eine Steuereinrichtung von einem im Wärmespeicher 25 angeordneten Thermostaten 28 und von einem im Inneren des Spiegels angeordneten Thermostaten 29 gesteuert wird. Die Steuerung erfolgt

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hiebei zweckmäßig über ein Zentralsteuergerät, über welches nicht nur eine Steuerung der Pumpe 27, sondern der gesamten Anlage erfolgt, das also auch für das Nachführen des Spiegels sorgt und das eine Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur dann ermöglicht, wenn .samtliche Voraussetzungen erfüllt sind und wenn die zulässige Betriebstemperatur an keiner Stelle überschritten wird. Für dieses Zentralsteuergerät sind im Inneren des Korbes 15 Regel- und Sicherheitseinrichtungen wie Thermostate, lichtempfindliche Zellen, optische Geräte od. dgl. vorgesehen.

Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht verwendet, so kann auf die Abdeckung 19 eine nicht dargestellte Schutzhülle aufgesetzt werden.

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Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausnutzung der Sonnenenergie mit einem Wärmetauscher, der im Brennpunkt eines Paraboloidspiegels bzw. in der Brennlinie eines parabolisch gekrümmten Zylinderspiegels angeordnet ist und der mit Anschlüssen für die Zu- und Abfuhr eines flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgermediums versehen ist. Die vom Spiegelrand begrenzte öffnung ist durch eine durchsichtige Abdeckung, vorzugsweise aus Glas, abgedeckt. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades einer solchen Vorrichtung und zur sicheren Abstützung des Wärmetauschers, damit dieser seine optimale Lage im Brennpunkt bzw. in der Brennlinie einnimmt, schlägt die Erfindung vor, den Wärmetauscher halbkugelförmig-, auszubilden, wobei der Wärmetauscher mit ssiner ebenen Fläche auf der Abdeckung anliegt. Eine Vergrößerung der wirksamen Oberfläche des Wärmetauschers ergibt sich dadurch, daß der Wärmetauscher aus einem halbkugelförmigen Korb besteht, auf dessen Kugelfläche vom Wärmeträgermedium durchströmte Rohrschlangen angeordnet sind. Im Inneren dieses Korbes können Regel- oder Sicherheitseinrichtungen angeordnet sein. Außerdem kann entlang des Spiegelrandes zumindest eine mit dem halbkugelförmigen Wärmetauscher verbundene Leitung für das flüssige oder gasförmige Wärmeträgermedium angeordnet sein, die zweckmäßig an den Zulauf des Wärmetauschers angeschlossen ist. Dadurch erfolgt eine zusätzliche Ausnutzung der im Raum zwischen dem Spiegel und der Abdeckung entstehenden Wärme und außerdem eine zusätzliche Abstützung des Wärmetauschers mittels dieser Leitung.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche :

(j_j) Vorrichtung zur Ausnützung der Sonnenenergie mit einem Wärmetauscher, der im Brennpunkt eines Paraboloidspiegels bzw. in der Brennlinie eines parabolisch gekrümmten Zylinderspiegels angeordnet ist und der mit
Anschlüssen für die Zu- und Abfuhr eines flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgermediums versehen ist, wobei die
vom Spiegelrand begrenzte Öffnung durch eine durchsichtige Abdeckung, vorzugsweise aus Glas, abgedeckt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (14) halbkugelförmig ausgebildet ist und mit seiner ebenen Fläche auf der Abdeckung (19) anliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (14) aus einem halbkugelförmigen Korb (15) besteht, auf dessen Kugelfläche vom Wärmeträgermedium durchströmte Rohrschla#pn (16) angeordnet
sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des Spiegelrandes zumindest eine mit
dem halbkugelförmigen Wärmetauscher verbundene Leitung
(18) für das flüssige oder gasförmige Wärmeträgermedium angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die entlang des Spiegelrandes angeordnete Leitung (18) an dem Zulauf des Wärmetauschers (14) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des den Wärmetauscher (14) bildenden Korbes (15) Regel- oder Sicherheitseinrichtungen, insbesondere Thermostate, angeordnet sind.

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