DE7709151U1

DE7709151U1 - Feststehender sonnenenergie-kollektor mit teilfokussierung

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Publication number: DE7709151U1
Application number: DE7709151U
Authority: DE
Original assignee: Bauer Arnold Dr 8100 Garmisch Partenkirchen
Current assignee: Bauer Arnold Dr 8100 Garmisch Partenkirchen
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1977-09-29

Description

Dr. Arnold Bauer

Feststehender Sonnenenergie-Kollektor mit Teilfokussierung

Bei Sonnenenergie-Kollektoren mit Fokussierung der Sonnenstrahlen etwa mittels Parabolspiegel müssen die Spiegel der scheinbaren Sonnenbewegung meist nachgeführt werden. Zumindest brauoht man aufwendige Spiegel mit genau auszuführenden Oberflächenkrümmungen.

Bei kleineren Anlagen,etwa für Wohnhäuser,ist eine solche Technik zu aufwendig und man hat sich bisher mit feststehenden Flachkollektoren ohne Fokussierung begnügt. Die hierbei nötige große Kollektoroberfläche bedingt allerdings verhältnismäßig große Wärmeleitungs-,Strahlungs- und Konvektionsverluste, sodaß trotz erheblichen Isolationsaufwandes nur kleine mit steigender Temperatur rasch absinkende Wirkungsgrade erreichbar sind..

Ziel der Erfindung ist eine Tei3fokussierung der Sonnenstrahlen derart,daß in einem ausreichenden Spielraum 2Δ/S des Sonnenhöhen— winkeis/3 (Fig. 1) die auf eine größere nach Süden abfallende Dachfläche fallende Sonnenstrahlung optimal auf die wesentlich kleinere Fläche des feststehenden Flachkollektors gesammelt wird. Diese Teilfokussierung verbindet den Vorteil eines höheren Wirkungsgrades mit dem Vorteil der einfachen Bauweise des feststehenden Kollektors. Die Teilfokussierung wird hauptsächlich durch Folien aus organischem Glas mit eingeprägten optischen Prismen zur Umlenkung des durchdringenden Lichtes erreicht.

Fig.1 zeigt als Beispiel den Querschnitt durch eine erfindungsgemäße wannenförmige Sonnenkollektoranlage. Unter dem äußeren Abdeckglas 1 sind beiderseits der Mitte derartige Umlenkfolien 2 angeordnet, welche die Anteile 3 und 4 der einfallenden Sonnenstrahlung auf den Kollektor 5 lenken. Hierbei empfiehlt es sich den Umlenkwinkel oc kleiner zu machen als den Neigungswinkel γ-der Wannenseitenfläche. Im Beispiel wurde ^=3o° und <X =2o°gewählt, sodaß erst bei der Abweichung des Sonnenhöhenwinkels >yä=io°der Strahlungsanteil 4-voll auf den Kollektor §> fällt. Die Wannenseitenfläche 6 ist mit

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Claims

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einer reflektierenden Aluminiumfolie belegt, Bodaß die streifend darauffallenden Sonnenstrahlen auf den Kollektor reflektiert werden. Sie spiegelnde Pläche 6 lenkt auch die Randstrahlen des zentralen Strahlungsanteils 7 auf den Kollektor, wenna/S^o. Auf diese Weise sorgt die Kombination der Umlenkfolien 2 mit dem höchst einfachen Reflektor 6 dafür, daß Innerhalb des Spielraums Δβ s±10°,der für unsere Breitengrade etwa ausreichend erscheint,alle von der Anlage erfasste Sonnenenergie auf den Kollektor gelenkt wird.Mit dem überschreiten des GrenzwinkeIs/y3=10°nimmt die den Kollektor erreichende Strahlung langsam ab. Die Länge 1 der Anlage, Abb.2,ist zweokmäßigerweise erheblich größer als die Breite, damit die Endverluste bei Winke!abweichungen <f der Sonnenstrahlen vernachlässigbar klein bleiben. Wannenfläche 8 ist ebenfalls mit spiegelnder Aluminiumfolie zu belegen. Die in Abb. 1 und 2 eingetragenen Maße gelten als Beispiel.

Bei den bisher gebräuchlichen Flaohkollektoren ohne Teilfokussierung ist etwa bei einer Temperaturdifferenz Kollektor - Umgebung von äSf Wirkungsgrad ungefähr 35°/o. In dem obigen Beispiel können die beiden seitlichen auf den Kollektor umgelenkten Teilströme zu etwa 90°/o ausgenutzt werden. Der Wirkungsgrad der neuartigen Anlage ergibt sich damit zu ( 35°/o + 2·90°/ο)/3 = 70°/o. Sr wird also etwa verdoppelt. Zudem ist der mit aufwendiger Isolierung zu versehende Kollektor bei der erfindungsgemäßen Anlage erheblich kleiner, was sich günstig auf den Herstellungspreis auswirkt.

Der Wirkungsgrad kann dadurch noch gesteigert werden, daß nicht in drei sondern in vier oder mehr Strahlungsanteile unterteilt wird, wie die Abb.3 und 4 verdeutlichen. Allerdings geht dies auf Kosten des Winkelspieliaums 4/3.
Schutzansprüche

I )Festsiihzubauender, wannenförmiger Sonnenenergie-Kollektor mitmeist rechteckiger Glasabdeckung in dem der größere Teil der durch die Grlasabdeokung dringenden Sonnenstrahlung durch spezielle folien aus organichem Glas so umgelenkt wird , daß er auf einem den Wannenboden bildenden Fachkollektor geBammelt wird , dessen Oberfläche höchstens ein Drittel der Gesamtoberfläche beträgt. Die

Schutzansprüche

) iPest einzubauender, wannenförmiger Sonnenenergie-Kollektor mit meist rechteckiger Glasabdeckung in dem der größere Teil der durch die Glasabdeckung dringenden Sonnenstrahlung durch spezielle Folien aus organichem Glas so umgelenkt wird , daß er auf einem den Wannenboden bildenden Fachkollektor gesammelt wird , dessen üosrflache höchstens ein Drittel der Gesamtoberfläche beträgt. Die

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Folien lenken das Licht daduroh um, daß ihre Oberfläche stufenförmig geprägt ist, wodurch sich die Wirkung optischer Prismen ergibt.
2) Sonnenenergie-Kollektor nach Anspruch 1), dessen seitliche Wannenflächen mit einer hochreflektierenden Metallfolie z.B. aus Aluminium belegt sind um die Wirkung der Strahlensammlung nicht nur für senkrechten Lichteinfall zu optimieren, sondern für einen in unseren Breitengraden ausreichenden Winkelspielraum der Sonneneinstrahlung.