DE4208255A1 - Einrichtung zum Nachführen eines schwenkbaren Sonnenkollektors - Google Patents
Einrichtung zum Nachführen eines schwenkbaren SonnenkollektorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Nachführen eines um
wenigstens eine Drehachse schwenkbaren Sonnenkollektors gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Passive, thermohydraulische Nachführsysteme für Sonnenkollekto
ren, die unter Ausnutzung der Strahlungsenergie der Sonne eine
Ausrichtung des Kollektors zur Sonne bewirken, sind bekannt.
Gegenüber kalendarischen, elektronischen Nachführungen arbeiten
sie ohne zusätzlichen Energie- und Steuerungsaufwand, wodurch
aufwendige und anfällige Komponenten wie Stromversorgungslei
tungen, Schrittmotor, Kontrollelektronik etc. entfallen. Pas
sive Nachführsysteme werden dementsprechend bevorzugt in zivi
lisationsfernen und/oder Gebieten mit widrigen Umweltbedingun
gen (z. B. Wüstengebieten) eingesetzt.
Die US-Re 30 961 beschreibt eine passive Kollektornachführung
mit zwei im Abstand zueinander angebrachten Absorberkammern und
zwischen diesen Absorberkammern angebrachten Abschatt- und Re
flexionsmitteln zur Erzeugung eines Bestrahlungsunterschiedes
der beiden Absorberkammern bei einer Abweichung des Kollektors
von der Sollposition. Die Absorberkammern sind mit einem Ar
beitsmedium befüllt und über hydraulische Leitungen mit einem
auf den Kollektor wirkenden Verstellkolben verbunden. Eine
ungleiche Bestrahlung der Absorberkammern bewirkt einen unter
schiedlichen Dampfdruck des Arbeitsmediums in den Absorberkam
mern. Diese Druckdifferenz wird über den hydraulischen Kolben
in eine resultierende Kraft umgewandelt, die das System wieder
zur Sonne hin ausrichtet. Bei Annäherung an die Sollausrichtung
strebt die resultierende Kraft wieder gegen Null.
Fig. 2 zeigt in schematischem Querschnitt eine durch die US-PS
Re 30 961 offenbarte Ausführung einer Absorberkammer (A′) mit
zugeordneten Abschatt- und Reflexionsmitteln (S′). Ein den
Lichtkonzentrationsfaktor (C) des Absorberrohres (A′) in Ab
hängigkeit von einem Einstellungswinkel (δ) wiedergebendes
Schaubild wird in Fig. 4 gezeigt. Der Konzentrationsfaktor wird
in willkürlichen Einheiten gemessen und ist auf eine vollstän
dige Direktbestrahlung eines Absorberrohres ohne zusätzlichen
Strahlungsanteil durch Reflexionsmittel normiert. Die Absorber
kammer (A′) besteht aus einem mit einem Arbeitsmedium (M′) be
füllten zylindrischen Rohr. Das Arbeitsmedium (M′) ist Freon,
ein fluorierter Chlorkohlenwasserstoff (FCKW). Das Absorberrohr
(A′) ist von einem durchsichtigen Schutzrohr (R′) umgeben. In
der Zeichnung links von dem Schutzrohr (R′) befinden sich die
Abschatt- und Reflexionsmittel (S′), bestehend aus den winklig
zueinander angeordneten ebenen Spiegeln (S1′, S2′, S3′), welche
das Absorberrohr (A′) von dem waagrecht angebrachten Sonnenkol
lektor (K′) trennen. Auf der gegenüberliegenden Seite des in
der Zeichnung nur angedeuteten Kollektors (K′) befindet sich
das nicht dargestellte zweite Absorberrohr mit seinen entspre
chenden Abschatt- und Reflexionsmitteln. Die Drehachse der An
ordnung verläuft mittig zwischen den beiden Absorberrohren und
parallel zu diesen.
Bei Sollausrichtung der Anordnung fällt Sonnenstrahlung senk
recht zur Kollektorfläche ein. Das Absorberrohr (A′) erfährt
dann eine hohe Direktbestrahlung und wird nur zu einem kleinen
Teil von dem oberen, geneigt angeordneten Spiegel (S1′) abge
schattet. Gemäß dem Schaubild der Fig. 4 beträgt der Konzentra
tionsfaktor C=0,6 für S=0°. Bei (in der Zeichnung) nach rechts
wandernder Sonne erhöht sich das Maß der Direktbestrahlung des
Absorberrohres (A′), wobei eine Totalbestrahlung (Konzentra
tionsfaktor C=1) bei etwa um 7° gegen die Vertikale geneigtem
Lichteinfall eintritt (vgl. Pfeil (P1) im Schaubild der Fig. 4).
Bei weiter zunehmender Winkelabweichung, d. h. bei weiter nach
rechts wandernder Sonne, wird zunehmend Licht von den einzelnen
Spiegeln auf das Absorberrohr (A′) reflektiert, beginnend mit
dem mittleren, vertikal ausgerichteten Spiegel (S2′) bei etwa
10°. Kurz darauf setzt Reflexion durch den oberen Spiegel (S1′)
ein, und ab etwa 50° Sonnenneigung Reflexion durch den unteren
Spiegel (S3′). Die Wirksamkeit der Reflektoren setzt nach 10°
Winkelabweichung zur Sonne ein und steigt langsam an, um bei
Abweichungen über 50° mit hohen Konzentrationsfaktoren zu
wirken.
Bei sich entsprechend nach links verschiebender Sonneneinstrah
lung wirken die Spiegel (S1′) abschattend, wobei eine totale
Beschattung des Absorberrohres (A′) etwa bei minus 30° Winkel
abweichung der Sonneneinstrahlung eintritt (vgl. Pfeil (P2) in
Fig. 4). Das Absorberrohr (A′) erfährt also über einen großen
Winkelbereich nur eine Teilbestrahlung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine thermohydraulische Nachführ
einrichtung der eingangs genannten Art mit hoher Nachführge
nauigkeit bereitzustellen.
Die Lösung der Aufgabe wird durch eine Nachführeinrichtung mit
den Merkmalen des Patentanspruches 1 erreicht.
Diese Ausführung bewirkt eine kurze Ansprechzeit der Nachführ
einrichtung, resultierend in einer hohen Nachführgenauigkeit.
In Ausgestaltung der Erfindung ist jedem Absorberrohr ein wei
teres Reflexionsmittel zugeordnet, das für kleine Abweichungs
winkel des Sonnenkollektors von der Sollausrichtung das von
der Sonne abgewandte Absorberrohr im wesentlichen vollständig
beschattet, und das in der Sollposition die beiden Absorber
rohre in gleichem Maße teilweise abschattet. Durch ein solches
Reflexionsmittel wird eine weitere Verbesserung der Ansprech
empfindlichkeit der Nachführeinrichtung erzielt. Als besonders
vorteilhaft erweist sich, wenn spätestens bei 10° Abweichung
von der Sollposition eine vollständige Beschattung des sonnen
fernen Absorberrohrs und eine vollständige direkte Bestrahlung
des sonnennahen Absorberrohres eintritt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des
Hauptanspruches 1 sind in den sich anschließenden Unteransprü
chen beschrieben.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Nach
führeinrichtung,
Fig. 2 im Ausschnitt einen Querschnitt durch eine zum Stand
der Technik gehörende Nachführeinrichtung,
Fig. 3 ein Schaubild, das den Lichtkonzentrationsfaktor am
Ort des Absorberrohres der Nachführeinrichtung der
Fig. 1 in Abhängigkeit von der Winkelabweichung dar
stellt,
Fig. 4 ein dem Schaubild der Fig. 3 entsprechendes Schaubild
der Nachführeinrichtung der Fig. 2,
Fig. 5 in perspektivischer Darstellung eine um zwei Drehach
sen nachführbare Sonnenkollektoreinheit, und
Fig. 6 einen in der Nachführeinrichtung der Fig. 5 verwende
ten hydraulischen Schwenktrieb im Längsschnitt.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen um eine Dreh
achse (D) schwenkbaren Sonnenkollektor (K). An der in der
Zeichnung linken (östlichen) und an der rechten (westlichen)
Längsseite des Kollektors (K) befindet sich jeweils ein Absor
berrohr (AO, AW) mit zugehörigen Abschatt- und Reflexionsmit
teln (SO, SW). Die Absorberrohre (AO, AW) sind mit einem An
triebsmedium (MO, MW), insbesondere Propangas anstatt der übli
cherweise verwendeten FCKW wie Freon, befüllt. Des weiteren
sind sie jeweils von einem durchsichtigen Schutzrohr (RO, RW)
umgeben. Um eine besonders gute Absorption der auf die Absor
berrohre treffenden Sonnenstrahlung zu erreichen, sind die
Absorberrohre (AO, AW) mit einer schwarzen Oberfläche versehen.
Die Abschatt- und Reflexionsmittel (SO, SW) bestehen jeweils
aus fünf winklig zueinander angeordneten Spiegeln (O1 bis O5,
W1 bis W5). Die Spiegel bestehen insbesondere aus polierten
Metallplatten und weisen eine Reflektivität von wenigstens 90%
auf. Ein erster Spiegel (O2, W2) verläuft parallel zur Kollek
tornormalen (KN) und liegt zwischen dem Kollektor (K) und dem
Absorberrohr (AO, AW) mittig am Schutzrohr (RO, RW) anschlies
send an. Die Länge des Spiegels (O2, W2) entspricht im wesent
lichen dem Durchmesser des Schutzrohres (RO, RW). Auf der der
Sonne zugewandten Seite schließt sich an den Spiegel (O2, W2)
ein um etwa 20° gegen die Kollektornormale (KN) geneigter Spie
gel (O1, W1) an, dessen Ende etwa lotrecht über der Mittelachse
des Absorberrohres (AO, AW) liegt. An dem der Sonne abgewandten
Ende des Spiegels (O2, W2) schließt sich ein um etwa 50° gegen
die Kollektorfläche nach unten geneigter Spiegel (O3, W3) an.
Wie der Spiegel (O1, W1) endet auch dieser Spiegel (O3, W3)
etwa lotrecht zur Absorberrohrmittelachse, jedoch auf der son
nenabgewandten Seite des Absorberrohres (AO, AW). An diesen
Spiegel (O3, W3) schließen sich zwei weitere Spiegel (O4, O5;
W4, W5) an, die leicht nach oben zur Ebene des Kollektors (K)
geneigt verlaufen, wobei der erste (O4, W4) der beiden Spiegel
einen Winkel von etwa 5° gegen die Ebene des Kollektors und der
zweite Spiegel (O5, WS) einen Winkel von etwa 15° gegen diese
Ebene aufweist. Letzterer ragt um etwa einen Absorberrohrdurch
messer seitlich über das jeweilige Absorberrohr (AO, AW)
hinaus.
Die Wirkungsweise der Nachführeinrichtung der Fig. 1 wird im
Zusammenhang mit dem Schaubild der Fig. 3 erläutert. In Fig. 3
ist der Konzentrationsfaktor (C) des Lichteinfalls am Ort des
Absorberrohres (AW) über der Winkelabweichung (δ) der Sonne
zur Kollektdrnormalen aufgetragen. Wie eingangs erwähnt, ist
der Konzentrationsfaktor (C) eine auf die vollständige Direkt
bestrahlung eines Absorberrohres ohne zusätzlichen Strahlungs
anteil durch Reflexionsmittel normierte Größe. Die in Fig. 1
eingezeichneten Pfeile entsprechen einfallenden Sonnenstrahlen
für unterschiedliche Winkelabweichungen (δ), wobei durchgezo
gene Pfeile einem Winkel von 0° entsprechen, gestrichelte Pfei
le einem Winkel von 10° und strichpunktierte Pfeile einem
Winkel von 50°. Diese Winkel sind entsprechend (durchgezogen,
gestrichelt, strichpunktiert) im Schaubild der Fig. 3 markiert.
Die unterschiedlich schraffierten Flächen im Schaubild der Fig.
3 veranschaulichen, wie sich der Lichtkonzentrationsfaktor (C)
für eine gegebene Winkelabweichung (δ) anteilig zusammensetzt.
Die Bedeutung der Schraffuren kann hierbei der Legende
entnommen werden.
In der Sollausrichtung der Anordnung fallen die Sonnenstrahlen
mit einem Abweichungswinkel von δ= 0°, d. h. parallel zur Kol
lektornormalen (KN) ein (vgl. die durchgezogenen Pfeile). Durch
den Spiegel (W1) wird das Absorberrohr (AW) zu etwa 50% abge
schattet, während es durch die auf der sonnenabgewandten Seite
gelegenen Spiegel (W4, W5) eine zusätzliche Bestrahlung er
fährt. Dies gilt entsprechend für das auf der östlichen Seite
gelegene Absorberrohr (AO) und die Spiegel (O1, O4, O5). Im
Schaubild der Fig. 3 ist dargestellt, daß der Konzentrations
faktor für das Absorberrohr (AW) (und entsprechend auch für das
Absorberrohr AO) für einen senkrechten Lichteinfall C etwa 0,8
beträgt. Dabei stammt ein Anteil von 0,5 aus der Direktbestrah
lung, während die restlichen 0,3 von der Lichtreflexion der
Spiegel (W4, W5) stammen.
Wie die gestrichelten Pfeile in der Fig. 1 verdeutlichen, wird
das Absorberrohr (AW) bei um 10° nach Westen gewanderter Sonne
vollständig direkt bestrahlt, während das östliche Absorberrohr
(AO) zu diesem Zeitpunkt durch den Spiegel (O1) vollständig be
schattet wird. Zusätzlich erfährt das westliche Absorberrohr
(AW) eine stark gestiegene Bestrahlung durch von den Spiegeln
(W4, W5) reflektiertes Licht. Dies wird im Schaubild der Fig. 3
wiedergegeben. Folgt man der vertikalen gestrichelten Linie bei
δ = 10°, so erkennt man, daß das Absorberrohr (AW) beginnend
mit einer Abweichung von 10° vollständig bestrahlt wird (C =
1). Der aufsummierte Konzentrationsfaktor für 10° beträgt C =
2,3 aufgrund der hohen Bestrahlungswirkung der Spiegel (W4,
W5). An der Stelle δ = -10° ist zu sehen, daß das östliche
Absorberrohr (AO) zu diesem Zeitpunkt schon keine Bestrahlung
mehr erfährt (C = 0). Die Absorberrohre erfahren somit in einem
Winkelbereich von ±10° um die Sollausrichtung eine sehr hohe
Änderung der Bestrahlungsintensität pro Winkelgrad, nämlich ΔC
etwa 2,3 auf einen Bereich von 20°, oder ΔC ≅ 0,1/Grad. Bei
der in Fig. 2 dargestellten, zum Stand der Technik gehörenden
Nachführeinrichtung beträgt die Einstrahlungsänderung im ent
sprechenden Winkelbereich ΔC ≅ 0,03/Grad.
Bei weiter nach Westen wandernder Sonne erfährt das westliche
Absorberrohr (AW) weiterhin eine vollständige Direktbestrah
lung, während das östliche Absorberrohr (AO) ständig im
Schatten seiner Abschatt- und Reflexionsmittel (SO) liegt. Bei
einer um 50° geneigten Sonneneinstrahlung sind die Spiegel (W1,
W2) voll wirksam (vgl. strichpunktierte Pfeile sowie strich
punktierte Linie im Schaubild), während die Spiegel (W4, W5)
keinen Beitrag mehr leisten. Für Winkel über 50° wird dann auch
der Spiegel (W3) wirksam und reflektiert einfallendes Sonnen
licht zum Absorberrohr (AW).
Wie das Schaubild zeigt, erstreckt sich der Wirkungsbereich der
Anordnung bis zu einem Abweichungswinkel von 140°. Dieser Be
reich kann durch geeignete Anordnung und Ausführung der Spiegel
(O1-O5, W1-W5), z. B. durch tieferes Ansetzen der Spiegel (O4,
O5; W4, W5) noch vergrößert werden. Ein großer Wirkungsbereich
eröffnet die Möglichkeit, die Nachführeinrichtung ohne zusätz
liche Hilfsmittel nur durch die Sonnenstrahlung morgens in die
Ausgangsausrichtung nach Osten zurückzustellen.
Eine weitere Variante, diese Rückstellwirkung zu erzielen, be
steht darin, an geeigneter Stelle die Spiegel (O4, W4) jeweils
mit einem kleinen teiltransparenten Abschnitt zu versehen. Da
durch wird zwar der Reflexionsgrad des Spiegels leicht beein
trächtigt, andererseits fallen bei nach Westen gerichteter
Nachführeinrichtung Sonnenstrahlen aus Osten durch den teil
transparenten Abschnitt der Spiegel so auf die Absorberrohre,
daß eine Rückstellung der Anordnung nach Osten bewirkt wird.
Der Sonnenkollektor (K1) nach Fig. 5 ist mit einer erfindungs
gemäßen Einrichtung zur zweiachsigen Nachführung des Kollektors
(K1) um die Drehachsen (D1, D2) versehen. Der Kollektor (K1)
ist zwischen den zwei senkrecht stehenden Armen (5, 6) eines
U-förmigen Trägers (4) drehbar gelagert, wobei durch die Auf
hängepunkte an den Armen (5, 6) die Drehachse (D1) festgelegt
wird. Die horizontale Grundseite (7) des Trägers (4) verläuft
unterhalb des Kollektors (K1) und ist um die senkrecht verlau
fende Achse (D2) drehbar auf einem im Boden verankerten Pfosten
(3) gelagert. An den beiden parallel zur Drehachse (D1) verlau
fenden Längsseiten des Kollektors (K1) ist. Jeweils ein Absor
berrohr (A1, A2) angebracht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
wurde auf die Darstellung der Abschatt- und Reflexionsmittel
verzichtet. Die beiden Absorberrohre (A1, A2) sind über flexi
ble hydraulische Leitungen (11, 12) mit einem Schwenktrieb (1)
verbunden. Der Schwenktrieb (1) ist an einem der vertikalen
Arme (5) des Trägers (4) angebracht und bewirkt die Schwenkbe
wegung des Kollektors (K1) um die Drehachse (D1) in Abhängig
keit von der Dampfdruckdifferenz eines sich im Absorberrohr
(A2) und seiner Leitung (12) zum Schwenktrieb (1) und im Absor
berrohr (A1) und dessen Leitung (11) befindlichen Mediums.
Zwei weitere Absorberrohre (A3, A4) sind jeweils an den Außen
seiten der vertikalen Arme (5, 6) des Trägers (4) befestigt.
Das sich in diesen Absorberrohren (A3, A4) befindliche Medium
steht über Zuleitungen (23, 24) mit einem am Pfosten (3) be
festigten Schwenktrieb (2) in Verbindung. Bei Betätigung des
Schwenktriebs (2) erfolgt eine Drehung des U-förmigen Trägers
(4) und somit des mit ihm verbundenen Kollektors (K1) um die
vertikale Drehachse (D2).
Vorausgesetzt, der Betrachter der Fig. 5 blickt von Nordosten
auf die dargestellte Kollektoranordnung, so weist die mit dem
Absorberrohr (A1) bestückte Kollektorlängsseite nach Osten,
während die gegenüberliegende Längsseite mit dem Absorberrohr
(A2) gegen Westen zeigt. Entsprechend zeigen die Absorberrohre
(A4 und A3) nach Süden bzw. Norden. Die dargestellte Situation
entspricht also einer typischen Ausrichtung des Kollektors
(K1) zur Morgenstunde. Bei der scheinbaren Bewegung der Sonne
nach Süden und Westen wird das Absorberrohr (A4) gegenüber dem
Absorberrohr (A3) eine stärkere Bestrahlung erfahren. Dadurch
erhöht sich der Dampfdruck des sich im Absorberrohr (A4) be
findlichen Mediums, z. B. Propangas. Das Medium im Absorberrohr
(A3) kühlt sich aufgrund einer Beschattung des Rohres ab, wo
durch sich sein Dampfdruck erniedrigt. Diese Dampfdruckdiffe
renz zwischen den Medien der Absorberrohre (A4, A3) wird über
die Zuleitungen (24 bzw. 23) an den Schwenktrieb (2) weiterge
leitet, der eine Verstellung des Kollektors (K1) um die Dreh
achse (D2) im Sinne des Pfeiles (P3) bewirkt. Die steigende
Position am Himmel der Sonne wird von den Absorberrohren (A2,
A1) registriert. Bei höherer Stellung der Sonne erfährt das
Absorberrohr (A2) eine erhöhte Bestrahlung, während das Absor
berrohr (A1) einer Beschattung ausgesetzt ist. Entsprechend der
erläuterten Wirkungsweise der Absorberrohre (A3, A4) wird auch
hier die durch die asymmetrische Bestrahlung erzeugte Dampf
druckdifferenz auf den Schwenktrieb (1) geleitet, der eine
Drehung des Kollektors (K1) um die Drehachse (D1) im Sinne des
Pfeiles (P4) bewirkt. Am Ende des Tages, nachdem der Kollektor
(K1) über den gesamten Sonnenlauf nachgeführt wurde, weist das
Absorberrohr (A1) nach Westen, während das Absorberrohr (A2)
nach Osten zeigt. Entsprechend steht das Absorberrohr (A3) auf
der Südseite des Kollektors (K1) und das Absorberrohr (A4)
zeigt gegen Norden.
Bei geeigneter Auslegung der Abschatt- und Reflexionsmittel
der einzelnen Absorberrohre kann die Nachführeinrichtung am
darauffolgenden Morgen auf die Strahlung der im Osten stehenden
Sonne reagieren und die Kollektoranordnung in die in Fig. 5
dargestellte Ausrichtungsposition zurückbringen, ohne daß auf
wendige mechanische oder elektronische Rückstelleinrichtungen
nötig wären.
Fig. 6 zeigt in schematischem Längsschnitt den Schwenktrieb (1)
der Fig. 5. Der Schwenktrieb (1) besteht im wesentlichen aus
einem zylinderischen Gehäuse (17), in dessen Innerem ein Zahn
stangenkolben (13) verschiebbar angebracht ist. Der Kolben (13)
unterteilt den Innenraum des Gehäuses (17) dicht in zwei Kam
mern (17a, 17b), die über Öffnungen an den Stirnseiten mit den
Zuleitungen (11, 12) verbunden sind. Die Hohlräume (17a, 17b)
sind, wie die Zuleitungen (11, 12), mit einem Medium (M1 bzw.
M2) befüllt. Als Medium wird Propangas verwendet, das eine ähn
lich günstige Dampfdruckcharakteristik wie Freon besitzt, aber
eine wesentlich bessere Umweltverträglichkeit als dieses auf
weist. Die Zähne (14) des Zahnstangenkolbens (13) greifen in
Zähne (16) eines in einer halbkreisförmigen Ausbuchtung (18)
des Gehäuses (17) untergebrachten Zahnrads (15). Erhöht sich
z. B. der Dampfdruck des Mediums (M2), erfährt der Kolben (13)
eine resultierende Kraft nach links, wodurch das koaxial zur
Drehachse (D1) des Kollektors (K1) (vgl. Fig. 5) und fest mit
diesem verbunden angebrachte Zahnrad (15) in eine Drehbewegung
im Sinne des Pfeiles (P4) versetzt wird und somit den Kollektor
(K1) einer Sonnenbewegung nachführt.
Der gezeigte Schwenktrieb hat gegenüber einer üblicherweise
verwendeten Zwei-Kolben-Nachführung den Vorteil, daß sein
Schwenkbereich über Umfang des Ritzels (15) und Länge der Kol
benstange (13) einstellbar ist und über einen maximal benötig
ten Bereich von 240° ein konstantes Drehmoment aufweist. Dies
geht über die Möglichkeiten eines Linearantriebes hinaus, der
einen maximalen Verstellbereich von 180° aufweist mit bei zu
nehmendem Verstellwinkel sich verkleinernder Drehmomentsresul
tierender. Die nicht näher bezeichneten Dichtungen des Schwenk
triebs (1) sind vorteilhafterweise aus Teflon (PTFE). Dieses
Dichtungsmaterial ist auch bei kühleren Temperaturen formbe
ständig und verliert nicht seine Elastizität, wodurch ein Ein
satz der Anordnung in Gebieten größeren Breitengrades möglich
ist, was ja durch die hohe Nachführgenauigkeit einer erfin
dungsgemäßen Nachführeinrichtung nahegelegt wird.
Eine erfindungsgemäße Nachführeinrichtung ist auch geeignet
andere Vorrichtungen als Sonnenkollektoren dem Sonnenstand
nachzuführen. So bietet sich z. B. eine Verwendung der Ein
richtung zu in Nachführen großflächiger Abschattpaneele an, die
zur Beschattung von verglasten Dächern oder Fronten großer
Gebäude dienen.
Claims (13)
1. Einrichtung zum Nachführen eines um wenigstens eine
Drehachse schwenkbaren Sonnenkollektors entsprechend dem Stand
der Sonne mit einem thermohydraulischen Antrieb, der pro Dreh
achse zwei parallel zur entsprechenden Drehachse angeordnete
Absorberrohre enthält, welche mit einem Antriebsmedium befüllt
und an einen gemeinsamen Verstellkolben für den Sonnenkollektor
angeschlossen sind, und mit den Absorberrohren zugeordneten,
mit dem Sonnenkollektor um die Drehachse schwenkbaren Abschatt-
und Reflexionsmitteln zur asymmetrischen Bestrahlung der beiden
Absorberrohre bei Fehlausrichtung des Sonnenkollektors zu einer
Sollposition, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Absorberrohr
wenigstens ein im Bereich kleiner Winkelabweichungen von der
Sollposition wirksames Reflexionsmittel mit bei zunehmender
Winkelabweichung steil ansteigender Bestrahlungsintensität zu
geordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Absorberrohr ein weiteres Reflexionsmittel zugeordnet
ist, das für kleine Abweichungswinkel von der Sollposition das
von der Sonne abgewandte Absorberrohr im wesentlichen vollstän
dig beschattet und das in der Sollposition die beiden Absorber
rohre in gleichem Maße teilweise beschattet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei spätestens 10° Abweichung von der Sollposition eine
vollständige Beschattung des sonnenfernen Absorberrohrs und
eine vollständige direkte Bestrahlung des sonnennahen Absorber
rohrs eintreten.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abschatt- und Reflexionsmittel ins
besondere fünf winklig zueinander angeordnete ebene Spiegel sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das für kleine Winkelabweichungen von der Sollposition
wirksame Reflexionsmittel zwei, in Bezug auf die Sollposition
auf der sonnenfernen Seite jedes Absorberrohres, winklig ange
ordnete Spiegel sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die zwei winklig angeordneten Spiegel bei lotrechter Aus
richtung der Einrichtung mit leichter Neigung gegen die Hori
zontale von etwa unterhalb des Absorberrohrmittelpunkts zur
Einrichtungsaußenseite hin verlaufen und dabei um wenigstens
einen Rohrdurchmesser über das Absorberrohr hinausragen.
7. Einrichtung nach Anspruch 4 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Spiegel polierte hochreflektierende Metallplatten
sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens die für die indirekte Bestrah
lung des sonnenzugewandten Absorberrohrs bei kleinen Abweichun
gen verantwortlichen Spiegel durch einen parabolförmigen Spie
gel ersetzt sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Antriebsmedium Propangas ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der gemeinsame Verstellkolben ein hydrau
lisches Mittel zur Erzeugung einer Drehbewegung betätigt.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das hydraulische Mittel zur Erzeugung einer Drehbewegung
ein Schwenktrieb oder ein Schwenkmotor ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungen der hydraulischen Verstellvorrichtung aus
Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einer Bronzebeimischung be
stehen.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Absorberrohre jeweils von einem durch
sichtigen Schutzrohr umgeben sind, welches über Ventilations
schlitze zur thermischen Kühlung eines beschatteten Absorber
rohres verfügt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4208255A DE4208255A1 (de) | 1992-03-14 | 1992-03-14 | Einrichtung zum Nachführen eines schwenkbaren Sonnenkollektors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4208255A DE4208255A1 (de) | 1992-03-14 | 1992-03-14 | Einrichtung zum Nachführen eines schwenkbaren Sonnenkollektors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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