DE4208385C2

DE4208385C2 - Solar collector with a tracking device

Info

Publication number: DE4208385C2
Application number: DE4208385A
Authority: DE
Inventors: Michail Efune
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2012-03-17
Also published as: DE4208385A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Solarkollektor, wie er zum Beispiel zur Warmwasseraufbereitung durch Sonnenenergie in Warmwasserversorgungsanlagen verwendet wird.The invention relates to a solar collector as he for example for hot water preparation using solar energy is used in hot water supply systems.

Derartige Anlagen sind allgemein bekannt. Sie bestehen aus einer üblichen Wasserversorgungseinrichtung mit einem Solar kollektor, der auf dem Dach eines Hauses montiert ist und der bei Wasserentnahme vom kalten Wasser durchflossen wird. Die auf den Solarkollektor einwirkenden Sonnenstrahlen er wärmen das durch das Rohrsystem fließende Wasser auf eine höhere Temperatur.Such systems are generally known. they consist of a conventional water supply system with a solar collector mounted on the roof of a house and which the cold water flows through when water is drawn. The sun's rays acting on the solar collector warm the water flowing through the pipe system to one higher temperature.

Die Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen ist umstritten und hat sich noch nicht ausreichend durchgesetzt.The economic viability of such systems is controversial and has not yet established itself sufficiently.

Die wesentliche Ursache liegt in der statistisch betrachtet zu geringen Anzahl von Sonnentagen im Jahr in vielen Ländern der Erde und ihre ungleichmäßige Verteilung auf die Jahres zeiten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß abhängig von den Jahreszeiten und von den Tageszeiten, die Sonne im mer eine sich verändernde Position zu dem fest montierten Solarkollektor hat und damit die Sonnenstrahlen unterschied lich intensiv einwirken. Bekanntermaßen tritt der größte Ef fekt ein, wenn die Sonnenstrahlen senkrecht auf den Solar kollektor gerichtet sind. The main cause lies in the statistical too few days of sunshine a year in many countries of the earth and its uneven distribution over the year times. Another disadvantage is that dependent from the seasons and the times of day, the sun in the always a changing position to the fixed Has solar collector and thus differentiated the sun's rays act intensively. As is known, the largest Ef perfect when the sun's rays are perpendicular to the solar are directed to the collector.

Inzwischen sind bewegliche Solarkollektoren bekannt gewor den, die Einrichtungen besitzen, die den Kollektor dem Lauf der Sonne nachführen.In the meantime, movable solar collectors have become known those who have facilities that run the collector track the sun.

So ist in der US 43 06 541 ein Solarkollektor mit einer Nachführeinrichtung beschrieben, die zwei seitlich angeord nete Empfänger für die Sonnenstrahlen und zwei Verstellzy linder mit einem gemeinsamen Doppelkolben besitzt. Die auf die Empfänger fallende Sonnenstrahlen erwärmen das Steuerme dium. Die dadurch auftretende Bewegung des Doppelkolbens wird auf eine mechanische Verstelleinrichtung übertragen, die den Solarkollektor zur Sonne ausrichtet.So is in US 43 06 541 a solar collector with a Tracking device described, the two arranged on the side Nete receiver for the sun's rays and two adjustment cycles linder with a common double piston. The on the rays of the sun falling through the receiver heat up the steering wheel dium. The resulting movement of the double piston is transferred to a mechanical adjustment device, which aligns the solar collector to the sun.

Dieser Solarkollektor hat, wie auch alle weiter bekannten Einrichtungen dieser Art, den wesentlichen Nachteil, daß sie nur in eine Richtung verstellbar ist. So folgt sie besten falls den Tageslauf der Sonne. Den von der Jahreszeit abhän gigen Höhenstand der Sonne kann sie jedoch nicht gleichzei tig ausgleichen.This solar collector, like all other well-known ones Facilities of this type, the main disadvantage that they is adjustable in one direction only. So it follows best if the daily course of the sun. That depend on the season However, the high altitude of the sun cannot at the same time balance.

Desweiteren besitzt dieser Solarkollektor zu viele der Wit terung ausgesetzte mechanische und bewegte Bauteile, die ei ne sehr geringe Lebensdauer erwarten lassen und zu häufigem Ausfall führen dürfte.Furthermore, this solar collector has too many of the Wit exposed mechanical and moving components, the egg ne very short life expectancy and too frequent Failure is likely to result.

Es besteht daher die Aufgabe, einen Solarkollektor mit einer Nachführeinrichtung zu schaffen, dessen Absorberfläche sich selbständig zur Senkrechten der Sonne ausrichtet.There is therefore the task of having a solar collector To create tracking device, the absorber surface aligns itself to the perpendicular to the sun.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Solarkollektor durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs l gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.This task is carried out in a generic solar collector by the characterizing features of claim l solved. Further advantageous features result from the Subclaims 2 to 4.

Mit der Erfindung ist es gelungen, einen wesentlichen Nach teil zu beseitigen. Durch die stete Ausrichtung des Solar kollektors zur Sonne wird die Sonnenenergie zu jeder Zeit optimal ausgenutzt. With the invention it has been possible to make an essential to eliminate part. Due to the constant alignment of the solar collector to the sun becomes solar energy at all times optimally used.

Dadurch wird der Wirkungsgrad solcher Warmwasseraufbereiter entscheidend verbessert. Der Einsatz dieser Anlagen auch in weniger sonnenverwöhnten Gegenden ist jetzt möglich und sinnvoll.This makes the efficiency of such water heaters significantly improved. The use of these systems also in less sun-drenched areas is now possible and sensible.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be described in more detail using an exemplary embodiment are explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Vorderansicht mit dem Schnitt A-A, Fig. 1 is a front view with the section AA,

Fig. 2 eine Draufsicht mit dem Schnitt B-B, Fig. 2 is a plan view, with the section BB,

Fig. 3 eine Seitenansicht mit dem Schnitt C-C, Fig. 3 is a side view with the section CC,

Fig. 4 eine Seitenansicht. Fig. 4 is a side view.

Wie die Figuren zeigen, besteht der Solarkollektor aus einer Grundplatte 1, auf dem ein Kasten 2 befestigt ist. Der Ka sten 2 wird durchlaufen von einem schlangenförmig verlaufen des Rohrsystem 3 und ist nach oben hin durch eine Glasschei be 4 abgedeckt. Unterhalb der Grundplatte 1 ist senkrecht eine Säule 5 befestigt, die über ein Kreuzgelenk 6 mit einer Befestigungseinrichtung 7 verbunden ist. Die Befestigungs einrichtung 7 besteht aus einer Befestigungsplatte 8 und mehreren Befestigungselementen 9. Die Befestigungseinrich tung 7 besitzt ein verstellbares Gegengewicht 10. Auf der Grundplatte 1 ist an zwei Seiten des Kastens 2 je ein Verstellzylinder 11 angeordnet, der eine durchgehende Kolbenstange 12 und zwei durch einen Kolben 13 getrennte, mit einem Medium gefüllte Zylinderräume 14 und 15 besitzt. Besonders vorteilhaft ist es, Flüssigkeiten mit einem zwi schen 55 und 75°C liegenden Siedepunkt zu verwenden. Das Gehäuse des Verstellzylinders 11 ist zweiteilig ausgebildet und durch einen Isolierkörper 16 voneinander getrennt. Ein Ende der Kolbenstange 12 ist mittels einer Kupplung 17 in der Art abgewinkelt, daß sie bis zur angrenzenden Seite des Kasten 2 reicht und an ihrem Ende ein Gegengewicht 18 trägt. Das Gegengewicht 18 ist drehbar gelagert, als Zylin derrolle ausgebildet und hat mit der Grundplatte 1 Berüh rung.As the figures show, the solar collector consists of a base plate 1 on which a box 2 is attached. The box 2 is traversed by a serpentine pipe system 3 and is covered by a glass pane 4 . A column 5 is fastened vertically below the base plate 1 and is connected to a fastening device 7 via a universal joint 6 . The fastening device 7 consists of a fastening plate 8 and a plurality of fastening elements 9 . The Befestigungseinrich device 7 has an adjustable counterweight 10th On the base plate 1 , an adjusting cylinder 11 is arranged on two sides of the box 2 , which has a continuous piston rod 12 and two cylinder spaces 14 and 15 separated by a piston 13 and filled with a medium. It is particularly advantageous to use liquids with a boiling point between 55 and 75 ° C. The housing of the adjusting cylinder 11 is formed in two parts and separated from one another by an insulating body 16 . One end of the piston rod 12 is angled by means of a coupling 17 in such a way that it extends to the adjacent side of the box 2 and carries a counterweight 18 at its end. The counterweight 18 is rotatably mounted, designed as a cylin derrolle and has tion with the base plate 1 .

Am Verstellzylinder 11 ist in Höhe des Kolbens 13 ein Lin senhalter 19 über einem Lager 20 drehbar befestigt, der ober halb des Kastens 2 eine in Nullage auf den Kolben 13 ausge richtete Linse 21 und unterhalb des Kastens 2 ein Gegenge wicht 22 trägt. Das Gegengewicht 22 ist mit der Kupplung 17 über eine gespannte Schnur 23 verbunden.On the adjusting cylinder 11 , a Lin senhalter 19 is rotatably mounted at a height of the piston 13 above a bearing 20 , the upper half of the box 2 a zero out on the piston 13 aligned lens 21 and below the box 2 a counterweight 22 carries. The counterweight 22 is connected to the clutch 17 via a tensioned cord 23 .

Ein Gegengewicht 24 ist auf einem Stab 25 verstellbar befe stigt, der wiederum mit dem Kasten 2 verbunden ist. Das Ge gengewicht 24 dient zur Verschiebung des Schwerpunktes des Kastens 2.A counterweight 24 is adjustable BEFE on a rod 25 , which in turn is connected to the box 2 . The Ge counterweight 24 serves to shift the center of gravity of the box 2nd

Zum Gebrauch dieses Solarkollektors ist er mittels der Befe stigungselemente 9 mit nicht dargestellten Dachelementen eines Hauses fest verbunden. Der Solarkollektor wird bei der Montage so ausgerichtet, daß sich die Kolben 13 beider Ver stellzylinder 11 in Nullage, also in den in der Fig. 2 er kennbaren Positionen, befinden und die Grundplatte 1 mit ih rem Kasten 2 sich perpendikular zum zentralen Punkt der Sum me der praktischen Sonnenbahnen befindet. To use this solar collector, he is firmly connected to the roof elements of a house, not shown, by means of the fastening elements 9 . The solar collector is aligned during assembly so that the pistons 13 of the two adjusting cylinders 11 are in zero position, that is to say in the positions shown in FIG. 2, and the base plate 1 with its box 2 is perpendicular to the central point of the sum me of the practical sun tracks.

In dieser Nullage durchdringen die Sonnenstrahlen die Linsen 21 und treffen lediglich auf die Isolierkörper 16.In this zero position, the sun's rays penetrate the lenses 21 and only hit the insulating bodies 16 .

Beim Aufgehen der Sonne werden die Sonnenstrahlen daher nicht senkrecht auf den Kasten 2 und auf die Linsen 21 tref fen. Der Einfachheitshalber wird die Funktion der automati schen Regulation des Solarkollektors nur an Hand eines Ver stellzylinders 11 beschrieben. Tatsächlich gibt es ein stän diges Zusammenspiel beider Verstellzylinder 11.When the sun rises, the sun's rays are therefore not perpendicular to the box 2 and to the lenses 21 . For the sake of simplicity, the function of the automatic regulation of the solar collector is only described with reference to an adjusting cylinder 11 . In fact, there is a constant interaction of both adjusting cylinders 11 .

Die nicht senkrecht auf die Linse 21 treffenden Sonnenstrah len wirken nun auf eine der beiden Zylinderräume, z. B. dem Zylinderraum 14. Durch die Konzentration der Sonnenstrahlen kommt es zu einer schnellen Erwärmung des im Zylinderraum 14 befindlichen Mediums, das sich dadurch ausdehnt und zu einer Druckerhöhung führt. Die Differenz der Drücke beider Zylin derräume 14 und 15 wirkt auf die Fläche des Kolbens 13 und verschiebt ihn in Richtung des druckmindernden Zylinderraumes 15. Diese Verschiebung der Kolbenstange 12 führt zu einer Verlagerung des Gegengewichtes 18 gegenüber dem Schwerpunkt des Solarkollektors und damit zu einer Lagekorrektur, bis die durch die Linse 21 konzentrierten Sonnenstrahlen wieder auf den wärmeneutralen Punkt des Kolbens 13 treffen.The sun rays not perpendicular to the lens 21 now act on one of the two cylinder spaces, for. B. the cylinder chamber 14 . The concentration of the sun's rays leads to rapid heating of the medium in the cylinder space 14 , which thereby expands and leads to an increase in pressure. The difference in the pressures of the two cylinder spaces 14 and 15 acts on the surface of the piston 13 and moves it in the direction of the pressure-reducing cylinder space 15 . This displacement of the piston rod 12 leads to a displacement of the counterweight 18 relative to the center of gravity of the solar collector and thus to a position correction until the sun rays concentrated by the lens 21 hit the heat-neutral point of the piston 13 again .

Claims

1. Solar collector with a tracking device, consisting best of a hinged base plate on which a covered with a glass pane and a serpentine pipe system receiving box and two Ver actuating cylinders are each attached with a lens, characterized in that

- Both adjusting cylinders ( 11 ) are arranged at right angles to each other,
- The piston rods ( 12 ) of the adjusting cylinder ( 11 ) each carry a counterweight ( 18 ) at their protruding end,
- Each lens ( 21 ) is held by a pivotable lens holder ( 19 ) which has a counterweight ( 22 ) underneath the adjusting cylinder ( 11 ) and
- The counterweight ( 18 ) of each adjusting cylinder ( 11 ) and the counterweight ( 22 ) of the associated lens holder ( 19 ) with a tensioned cord ( 23 ) are connected.

2. Solar collector with a tracking device according to claim 1, characterized in that the counterweights ( 18 ) of the adjusting cylinder ( 11 ) are each arranged on the adjacent side of the box ( 2 ).

3. Solar collector with a tracking device according to claim 2, characterized in that the housing of each adjusting cylinder ( 11 ) is made in two parts and both housing parts are separated by an insulating body ( 16 ).

4. Solar collector with a tracking device according to one of claims 1 to 3, characterized in that water is used as the control medium for the adjusting cylinder ( 11 ).