NL1030369C2 - Inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling. - Google Patents

Inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling. Download PDF

Info

Publication number
NL1030369C2
NL1030369C2 NL1030369A NL1030369A NL1030369C2 NL 1030369 C2 NL1030369 C2 NL 1030369C2 NL 1030369 A NL1030369 A NL 1030369A NL 1030369 A NL1030369 A NL 1030369A NL 1030369 C2 NL1030369 C2 NL 1030369C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
collector
reflector
window
reflector surface
window panel
Prior art date
Application number
NL1030369A
Other languages
English (en)
Inventor
Pieter Jan Sonneveld
Gerardus Laurentius A Swinkels
Original Assignee
Plant Res Int Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plant Res Int Bv filed Critical Plant Res Int Bv
Priority to NL1030369A priority Critical patent/NL1030369C2/nl
Priority to NL1032424A priority patent/NL1032424C1/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL1030369C2 publication Critical patent/NL1030369C2/nl

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/243Collecting solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/67Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of roof constructions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/71Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with parabolic reflective surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/74Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S2020/10Solar modules layout; Modular arrangements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/281Interference filters designed for the infrared light
    • G02B5/282Interference filters designed for the infrared light reflecting for infrared and transparent for visible light, e.g. heat reflectors, laser protection
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

4
Titel: Inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opvangen van infrarode straling uit zonnestraling.
Een dergelijke inrichting is in diverse uitvoeringsvormen bekend. Zo wordt in US 3 957 029 een inrichting getoond die een 5 stalen pijp voor het doorvoeren van vloeistof omvat, die aan een buitenzijde is voorzien van een zwarte coating met een groot absorptievermogen voor zonnestraling. De stalen pijp is opgesteld in een luchtledige glazen pijp waarvan een binnenoppervlak is voorzien van een coating van cadmiumstannaat. De inrichting omvat tevens een 10 parabolische reflector, en het stelsel van de glazen pijp en de stalen pijp is zodanig ten opzichte van deze reflector opgesteld, dat de stalen pijp zich op de brandlijn van de reflector bevindt.
Een bijzondere eigenschap van de coating van cadmiumstannaat is dat deze geschikt is voor zowel het doorlaten van zonnestraling als 15 het reflecteren van infrarode straling zoals die tijdens bedrijf van de inrichting door de zwarte coating op de stalen pijp uitgestraald wordt. Hierdoor wordt bereikt, dat tijdens bedrijf van de inrichting de zonnestraling praktisch ongehinderd naar de stalen pijp wordt doorgelaten, waarbij de zonnestraling rechtstreeks op de stalen pijp 20 terecht kan komen, of via de reflector op de stalen pijp gericht kan zijn. Onder invloed van de zonnestraling wordt de zwarte coating op de stalen pijp opgewarmd. Er wordt daarbij niet alleen warmte afgegeven aan de vloeistof die door de stalen pijp stroomt, maar ook aan de ruimte die zich tussen de stalen pijp en de glazen pijp 25 bevindt. Deze warmtestraling wordt echter weer teruggekaatst naar de stalen pijp door de coating van cadmiumstannaat die zich op het binnenoppervlak van de glazen pijp bevindt. Een voordelige consequentie hiervan is dat een verlies aan zonnestraling die niet direct wordt aangewend om de vloeistof die door de stalen pijp 30 stroomt, op te warmen, wordt ingeperkt.
Een andere inrichting voor het opvangen van infrarode straling uit zonnestralen is bekend uit US 4 027 653. Deze inrichting omvat evenals de uit US 3 957 029 bekende inrichting een stalen pijp voor het doorvoeren van vloeistof, waarbij de stalen pijp in een lucht- j 103 0 3 69 t \ 2 ledige glazen pijp is opgesteld, en een heengaand en een teruggaand deel omvat, waarbij het heengaande deel recht is en zich coaxiaal ten opzichte van de glazen pijp uitstrekt, en waarbij het terug-I gaande deel spiraalvormig is en rondom het heengaande deel is aan- 5 gebracht. De delen van de stalen pijp dienen voor het absorberen van invallende zonne-energie, en zijn ingericht om de geabsorbeerde energie over te dragen aan de vloeistof die door de pijp stroomt.
De uit US 4 027 653 bekende inrichting omvat tevens een gekromde reflector voor het reflecteren van infrarode straling, die 10 in het binnenste van de glazen pijp is opgesteld, en die dient voor het focusseren van infrarode energie op de delen van de stalen pijp. Een bijzonderheid van de reflector is dat deze beweegbaar is opgesteld, zodat op elk moment van de dag een optimale positie van de reflector ten opzichte van de zon kan worden verkregen, en zoveel 15 mogelijk infrarode straling uit opgevangen zonnestraling door de reflector naar de delen van de stalen pijp wordt gekaatst.
Het is in het bijzonder een doel van de onderhavige uitvinding een inrichting te verschaffen die enerzijds is ingericht om op een efficiënte wijze warmtestraling uit zonnestraling op te vangen, en 20 die anderzijds is ingericht om zoveel mogelijk zichtbaar licht door te laten. Een dergelijke inrichting is bijvoorbeeld geschikt om op het dak van een broeikas te worden geplaatst. De hierboven beschreven bekende inrichtingen zijn niet geschikt voor een dergelijke toepassing, omdat de vormgeving van deze inrichtingen er 25 niet op gericht is om zoveel mogelijk zichtbaar licht door te laten. Bij de uit US 3 957 029 bekende inrichting geldt dat het zichtbare licht niet voorbij de reflecterende parabool komt. Op een vergelijkbare wijze geldt bij de uit US 4 027 653 bekende inrichting dat het zichtbare licht niet voorbij de reflector komt.
30 Een broeikas met een inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling is bekend uit US 4 198 953. Slechts op de plaats waar de inrichting zich bevindt, wordt zichtbaar licht binnengelaten in de broeikas; het overige deel van de broeikas is ondoorzichtig. De inrichting omvat een eerste lens die in het dak 35 van de broeikas is gepositioneerd en een tweede lens die boven de eerste lens is aangebracht, waarbij de tweede lens dient voor het focusseren en overbrengen van zonlicht op de eerste lens. Onder de eerste lens is een zogeheten infraroodfilterval aangebracht, die is ingericht om een vloeistof door te voeren en onder invloed van het 40 infrarode deel van de zonnestraling op te laten warmen, en om het 1030369 i ( 3 zichtbare deel van de zonnestraling door te laten. Ket zichtbare deel van de zonnestraling wordt opgevangen door een convex gekromde reflector voor het verstrooien en het reflecteren van het licht in de broeikas. Planten die in de broeikas zijn opgesteld, worden dien-5 tengevolge alleen met indirect licht bestraald.
Op grond van de hierboven beschreven werking van de broeikas wordt bereikt, dat de energieverliezen beperkt blijven, terwijl net voldoende zichtbaar licht wordt binnengelaten om de planten die in de broeikas zijn opgesteld, te kunnen laten groeien. Een nadeel van 10 de bekende broeikas is dat een stelsel van lenzen nodig is om te waarborgen dat voldoende licht de broeikas binnenkomt, en dat lenzen relatief duur zijn. Bovendien zal de hoeveelheid licht die op deze wijze wordt ingelaten, voor veel soorten planten onvoldoende zijn.
Bij een broeikas is het alleen het zichtbare deel van de zonne-15 straling van direct belang, o.a. omdat dit een rol speelt bij het bevorderen van de groei van planten die in de broeikas aanwezig zijn. De infrarode warmtestraling is in het warmere seizoen veelal niet gewenst. In de praktijk komt het daarom regelmatig voor, dat ramen van een broeikas worden geopend om overtollige warmte af te 20 voeren. Het heeft echter een meerwaarde de broeikas te voorzien van een inrichting die geschikt is om infrarode warmtestraling op te vangen, zodat dit deel van de zonnestraling kan worden aangewend voor een nuttige toepassing als het opwekken van elektriciteit, en die tevens geschikt is voor het doorlaten van zichtbaar licht.
25 Volgens de onderhavige uitvinding wordt een inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling verschaft, die uitermate geschikt is om in een broeikas te worden toegepast, hetgeen niet wegneemt, dat ook vele andere toepassingen van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding mogelijk zijn. De 30 inrichting volgens de uitvinding omvat een reflecterend lichaam met een reflectoroppervlak voor het opvangen van de zonnestraling, waarbij het reflectoroppervlak is ingericht om zichtbaar licht door te laten en infrarode warmtestraling te reflecteren; en een collector voor het opvangen van door het reflectoroppervlak 35 gereflecteerde infrarode warmtestraling.
De inrichting volgens de onderhavige uitvinding omvat een reflecterend lichaam met een reflectoroppervlak dat is ingericht om zichtbaar licht door te laten en infrarode warmtestraling te reflecteren. In een praktische uitvoeringsvorm omvat het 40 reflecterende lichaam bijvoorbeeld een drager die uit een 1030369 I ί 4 transparante kunststoffolie, plaat of glas is vervaardigd, en die is voorzien van een spectraal selectieve coating voor het doorlaten van zichtbaar licht en het reflecteren van infrarode warmtestraling. In dit verband wordt met zichtbaar licht zonnestraling met een golf-5 lengte in een bereik van ongeveer 300 nm tot ongeveer 750 nm bedoeld, terwijl met infrarode straling zonnestraling met een golflengte in een bereik van ongeveer 750 nm tot ongeveer 2500 nm wordt bedoeld. Deze infrarode straling wordt ook wel aangeduid als nabij infrarode straling, ter onderscheiding van zogeheten ver infrarode 10 straling dat grote golflengtes heeft. In een praktische uitvoeringsvorm omvat de spectraal selectieve coating een aantal diëlektrische lagen met transparante materialen, waarbij de lagen afwisselend een hoge brekingsindex en een lage brekingsindex hebben. Het aantal di-elektrische lagen kan tussen 5 en 200 zijn gelegen.
15 Bij sommige toepassingen kan naast de infrarode warmtestraling tevens een deel van het zichtbare licht gereflecteerd worden. Op deze wijze kan de lichtintensiteit laag gehouden worden, hetgeen in verband met een broeikas en daarin opgestelde gewassen wenselijk kan zijn. Het is bijvoorbeeld mogelijk om bij helder weer extra licht-20 afscherming toe te passen, namelijk door een andere folie in te zetten, die tevens een deel van het zichtbare licht reflecteert.
Wanneer bij een toepassing van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding zonnestraling op het reflectoroppervlak invalt, dan wordt het zichtbare licht doorgelaten, terwijl de infra-25 rode straling wordt gereflecteerd. De inrichting omvat tevens een collector die dient om gereflecteerde infrarode straling op te vangen. In de inrichting volgens de onderhavige uitvinding is de opstelling van de collector ten opzichte van het reflectoroppervlak derhalve zodanig, dat de collector daadwerkelijk door gereflecteerde I
30 infrarode straling bereikt kan worden.
Binnen het kader van de onderhavige uitvinding is voor de collector elke willekeurige geschikte uitvoeringsvorm mogelijk. Zo kan de collector zonnecellen die de infrarode straling direct naar elektriciteit omzetten, die ook bekend zijn als TPV (thermische 35 fotovoltaxsche) cellen, omvatten. Dit kunnen bijvoorbeeld Germanium cellen zijn, of GaSb halfgeleider cellen. De collector kan ook zijn verschaft in de vorm van een zwarte plaat waarmee warmte wordt gegenereerd, of kan als een vacuümcollector zijn uitgevoerd. In dergelijke gevallen is de warmte om te zetten in elektriciteit met 40 behulp van een warmtemotor zoals de Stirling motor of een 1 0 3 0 3 69 5 I 1 akoestische motor, of door middel van een Ranking proces (ook bekend als ORC (organic Rankine cycle)). In principe kan de collector warmte afstaan aan elke willekeurige geschikte bestemming, in het bijzonder elke willekeurige geschikte warmtemotor en elk willekeurig 5 geschikt warmtekringloopproces. Bij voorkeur is de collector zo klein mogelijk gekozen, zodat de inval van zonnestraling in de inrichting volgens de onderhavige uitvinding zo min mogelijk wordt gehinderd door de collector zelf.
Het reflectoroppervlak is bij voorkeur gekromd, zodat de 10 gereflecteerde infrarode straling gefocusseerd wordt. Met veel voordeel is de collector op de brandlijn van het gekromde reflector-oppervlak opgesteld, zodat een optimale opvang van de gereflecteerde straling gerealiseerd wordt. Volledigheidshalve wordt opgemerkt, dat met de term "brandlijn" de lijn wordt bedoeld waarop de focus van 15 het gekromde reflectoroppervlak ligt, dat wil zeggen de lijn waarop alle door het reflectoroppervlak gereflecteerde straling samenkomt. Aangezien zowel de reflector als de collector in een praktische uitvoering een zekere lengte heeft, is het minder toepasselijk om de beter bekende term "brandpunt" te gebruiken.
2 0 Het gekromde reflectoroppervlak kan bijvoorbeeld parabolisch zijn, of de vorm van een cirkelsegment hebben. Een voordeel van het toepassen van een reflecterend lichaam met een reflectoroppervlak dat is gevormd als een cirkelsegment ten opzichte van het toepassen van een reflecterend lichaam met een parabolisch reflectoroppervlak 25 is dat een reflectoroppervlak dat is gevormd als een cirkelsegment eenvoudiger en goedkoper te vervaardigen is.
Met veel voordeel is ten minste één van het reflecterende lichaam en de collector beweegbaar opgesteld. Wanneer het reflectoroppervlak parabolisch is, dan is bij voorkeur zowel het 30 reflecterende lichaam als de collector beweegbaar opgesteld. Het is daardoor mogelijk het reflecterende lichaam steeds zodanig ten opzichte van de invallende zonnestraling te positioneren, dat een normaallijn van het parabolische reflectoroppervlak samenvalt met de richting van de zonnestraling. Op deze wijze wordt de focusserende 35 werking van het parabolische reflectoroppervlak voor diverse standen van de zon optimaal gehouden. Volledigheidshalve wordt opgemerkt, dat met de normaallijn van het parabolische reflectoroppervlak een denkbeeldige lijn wordt bedoeld, die als symmetrie-as van de j paraboolvorm geldt, en derhalve de top van de paraboolvorm loodrecht 1030369
1 I
6 doorsnijdt. Tevens is het daardoor mogelijk de collector steeds op de brandlijn van het reflectoroppervlak te positioneren.
Wanneer het reflectoroppervlak is gevormd als een cirkel-segment, dan is het mogelijk dat alleen de collector beweegbaar is 5 opgesteld. Een dergelijk reflectoroppervlak heeft bij verschillende invalshoeken van de zonnestraling een goede focusserende werking, en de collector kan zodanig ten opzichte van het reflectoroppervlak worden opgesteld, dat een zo groot mogelijke hoeveelheid i gereflecteerde warmtestraling door de collector wordt opgevangen. j 10 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding is ten minste een gedeelte van de collector bedekt met een spectraal selectief filter voor het doorlaten van : infrarode warmtestraling en het reflecteren van zichtbaar licht.
Onder toepassing van een dergelijk spectraal selectief filter, dat 15 in de praktijk ook onder de naam "koude spiegel" bekend is, wordt bereikt dat de hoeveelheid zichtbaar licht die rechtstreeks op de collector invalt en door de collector wordt geabsorbeerd, aanzienlijk verminderd wordt, en de transmissie van zichtbaar licht maximaal is.
20
De onderhavige uitvinding heeft voorts betrekking op een vensterpaneel met ten minste één vensterplaat en ten minste één inrichting volgens de onderhavige uitvinding. Bij voorkeur is een vensterplaat die zich aan de zijde van de collector bevindt, voor-25 zien van middelen om reflectie van zonnestraling op de vensterplaat te verminderen, zodat de hoeveelheid infrarode warmtestraling die op de collector wordt verzameld en de hoeveelheid zichtbaar licht die door het vensterpaneel wordt doorgelaten optimaal zijn. De vorm van een oppervlak van de vensterplaat die zich aan de zijde van de 30 collector bevindt, welk oppervlak van de collector af is gericht, kan ook zijn afgestemd op het verminderen van reflectie van zonnestraling op de vensterplaat. Zo kan dit oppervlak een zigzagvorm hebben.
De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een broei- i 35 kas met ten minste één vensterpaneel volgens de onderhavige i uitvinding, en op een inrichting voor het genereren van energie, in het bijzonder elektrische energie, op basis van opgevangen infrarode warmtestraling uit zonnestraling, omvattende een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, dat wil zeggen een inrichting met een 40 reflecterend lichaam en een collector, en een inrichting die is 103 0 3 69 7 ingericht om warmte om te zetten in een andere vorm van energie, zoals een warmtemotor of een inrichting voor het uitvoeren van een warmtekringloopproces, waarbij deze laatstgenoemde inrichting is | verbonden met de collector van de eerstgenoemde inrichting.
5
De onderhavige uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de hiernavolgende beschrijving. Er zal hierbij worden verwezen naar de tekening, waarin gelijke verwijzingscijfers gelijke of vergelijkbare onderdelen aanduiden, en waarin: 10 figuur 1 een schematisch zijaanzicht is van een vensterpaneel volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een inrichting met een collector en een reflector met een parabolisch reflectoroppervlak; figuur 2 een schematisch zijaanzicht is van een vensterpaneel volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een inrichting met een 15 relatief kleine collector en een reflector met een reflector-oppervlak dat is gevormd als een halve cirkel; figuur 3 een schematisch zijaanzicht is van een vensterpaneel volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een inrichting met een relatief grote collector en een reflector met een reflectoroppervlak 20 dat is gevormd als een halve cirkel; figuur 4 een schematisch perspectivisch aanzicht is van een vensterpaneel volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een aantal inrichtingen met een relatief grote collector en een reflector met een reflectoroppervlak dat is gevormd als een halve cirkel; 25 figuren 5a en 5b schematische zijaanzichten zijn van een vensterpaneel volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een aantal inrichtingen met een collector en een reflector met een parabolisch reflectoroppervlak, waarbij verschillende standen van de reflecterende lichamen zijn getoond; 30 figuren 6a en 6b schematische zijaanzichten zijn van een vensterpaneel volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een aantal inrichtingen met een relatief kleine collector en een reflector met een reflectoroppervlak dat is gevormd als een kwart cirkel, waarbij verschillende standen van de collectors zijn getoond; 35 figuur 7 een schematisch perspectivisch aanzicht is van onderdelen van een vensterpaneel volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een vensterplaat met piramidevormige modules; figuur 8 een perspectivisch aanzicht is van een enkele module van de vensterplaat zoals getoond in figuur 7 en een daarin opgestelde 40 inrichting met een collector en een reflector; 103 0 3 69 8 figuur 9 een perspectivisch aanzicht is van de inrichting met een collector en een reflector zoals getoond in figuur 8; en figuur 10 een schematisch zijaanzicht is van een vensterpaneel volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een kap van een gebouw 5 zoals een broeikas met een cilindervormig dakdeel.
Figuur 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van een vensterpaneel I volgens de onderhavige uitvinding, dat in het bijzonder geschikt is om als afdekking van een gebouw zoals een broeikas te worden toe- 10 gepast, en dat ingericht is om infrarode warmtestraling uit zonnestraling op te vangen en zichtbaar licht uit zonnestraling door te laten. Het vensterpaneel 1 omvat een vensterplaat 10 en een inrichting 20 met een reflector 30 en een collector 40. Hieronder zal de onderlinge samenhang van deze componenten van het venster-15 paneel 1 worden verduidelijkt, en zullen tevens de functie en de werking van deze componenten worden toegelicht.
De reflector 30 heeft een parabolisch reflectoroppervlak 31 dat met de holle kant naar een zijde van de vensterplaat 10 is gericht, die hiernavolgend zal worden aangeduid als binnenzijde 11. De 20 collector 40 is tussen de reflector 30 en de vensterplaat 10 opgesteld, op een positie die in hoofdzaak overeenkomt met de positie van de brandlijn 32 van het reflectoroppervlak 31.
De vensterplaat 10 is vervaardigd uit een doorzichtig materiaal, bijvoorbeeld glas, en is geschikt voor het doorlaten van 25 zowel het infrarode deel als het zichtbare deel van zonnestraling. Voor een juiste toepassing van het vensterpaneel 1 dient de opstelling van het vensterpaneel 1 zodanig te zijn, dat de binnenzijde II van de vensterplaat 10 van de zon af gekeerd is, en dat een tegenoverliggende zijde van de vensterplaat 10, die hiernavolgend 30 zal worden aangeduid als buitenzijde 12, naar de zon toe gekeerd is.
De reflector 30 omvat een drager die uit glas of kunststof is vervaardigd. Op de drager is een spectraal selectieve coating voor het doorlaten van zichtbaar licht en het reflecteren van infrarode warmtestraling aangebracht. Een dergelijke coating is op zich 35 bekend, en zal daarom niet nader worden omschreven.
De collector 40 zoals getoond in figuur 1 omvat een zwarte plaat. Van zwarte platen is algemeen bekend dat ze bijzonder geschikt zijn om infrarode warmtestraling te absorberen. Bij voorkeur is de toegepaste zwarte plaat een spectraal selectieve absorber 40 met een hoge absorptiecoëfficiënt voor kortgolvige straling (met een 1030369 9 golflengte tot 2500 nm) en een lage emissiecoëfficiënt voor warmtestraling (langgolvige straling met een golflengte groter dan 2500 nm). Het is niet essentieel dat de collector 40 een zwarte plaat omvat; in plaats van deze plaat kunnen willekeurige andere geschikte 5 middelen worden toegepast, bijvoorbeeld speciale TPV (thermische fotovoltaïsche) zonnecellen die in staat zijn opgevangen warmtestraling om te zetten naar elektriciteit. Wanneer een zwarte plaat als collector 40 wordt toegepast, dan wordt deze verbonden met een energie-omzetter voor het omzetten van warmte in een andere vorm van 10 energie, met name elektriciteit. Voorbeelden van een dergelijke energie-omzetter zijn een Stirling motor en een Rankinesysteem.
Voor een goede werking van het vensterpaneel 1 is het belangrijk dat de collector 40 actief gekoeld wordt, bijvoorbeeld met behulp van water. Dit is zowel het geval wanneer de collector 40 15 een zwarte plaat omvat, als wanneer de collector 40 zonnecellen omvat. Volledigheidshalve wordt opgemerkt, dat een inrichting om de collector 40 te koelen omwille van de overzichtelijkheid niet is getoond in figuur 1.
20 De werking van het vensterpaneel 1 zal hiernavolgend worden beschreven. Invallende zonnestraling wordt door de vensterplaat 10 doorgelaten en komt voor het overgrote deel op het reflector-oppervlak 31 van de reflector 30 terecht. In figuur 1 is de invallende zonnestraling schematisch weergegeven door middel van een 25 bundel pijlen 50. Als gevolg van de werking van de spectraal selectieve coating die zich op het reflectoroppervlak 31 bevindt, wordt infrarode warmtestraling gereflecteerd, en wordt zichtbaar licht doorgelaten. In figuur 1 is de gereflecteerde infrarode warmtestraling weergegeven door middel van een aantal stippellijnen 30 51, en is het doorgelaten zichtbare licht weergegeven door middel van een aantal gestippelde pijlen 52.
De gereflecteerde infrarode warmtestraling 51 wordt als gevolg van de parabolische vorm van het reflectoroppervlak 31 gefocusseerd op de brandlijn 32 van het reflectoroppervlak 31. Doordat de 35 collector 40 op deze brandlijn 32 is opgesteld, is gewaarborgd dat de gereflecteerde infrarode warmtestraling 51 op de collector 40 terechtkomt. Onder invloed van de invallende warmtestraling 51 wordt de warmte-inhoud van de collector 40 verhoogd, met andere woorden, er wordt warmte-energie van de warmtestraling 51 op de collector 40 40 overgedragen. Deze warmte-energie wordt verder aangewend, waarbij de 1030369 I t 10 wijze waarop dat gebeurt, samenhangt met de aard van de collector 40 en de energie-omzetter waarmee de collector 40 verbonden kan zijn.
In figuur 1 is te zien dat de collector 40 een langwerpige doorsnede heeft, waarbij een lengte-as van deze doorsnede zich op de 5 normaallijn van het parabolische reflectoroppervlak 31 uitstrekt. Hierdoor wordt bereikt, dat bij diverse invalshoeken van de zonnestraling 50 de door het reflectoroppervlak 31 gereflecteerde infrarode warmtestraling 51 op de collector 40 wordt opgevangen. Dit is van belang vanwege het feit dat de stand van de zon voortdurend 10 verandert over een dag.
Met voordeel is de collector 40 voorzien van een spectraal selectief filter voor het doorlaten van infrarode warmtestraling 51 en het reflecteren van zichtbaar licht 52. Hierdoor wordt bewerkstelligd dat de collector 40 zo min mogelijk zichtbaar licht 52 15 absorbeert.
Het reeds vermelde gegeven dat het vensterpaneel 1 bijzonder geschikt is om als afdekking van een broeikas te worden toegepast hangt samen met het gegeven dat het vensterpaneel 1 kan worden gebruikt om warmtestraling 51 uit zonnestraling 50 af te vangen, 20 vrijwel zonder de inval van zichtbaar licht 52 te hinderen. Met het oog op de groei van planten die in een broeikas worden gekweekt, is het belangrijk dat zoveel mogelijk zichtbaar licht 52 in de broeikas terechtkomt. Verder is het gunstig dat de warmtestraling 51, die zeker in een warme periode meer is dan voor verwarming van de broei-25 kas nodig is, wordt afgevangen en aangewend voor nuttige doeleinden zoals het opwekken van elektriciteit.
Figuur 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van een vensterpaneel 2 volgens de onderhavige uitvinding, dat in grote lijnen overeenkomt 30 met het vensterpaneel 1 zoals getoond in figuur 1. Echter, de vensterpanelen 1, 2 wijken wat betreft de vorm van het reflectoroppervlak 31 van elkaar af. Het vensterpaneel 2 zoals getoond in figuur 2 heeft namelijk geen parabolisch reflectoroppervlak 31, maar een reflectoroppervlak 31 dat is gevormd als een cirkelsegment, in 35 het bijzonder een halve cirkel.
Een reflector 30 met een reflectoroppervlak 31 dat is gevormd als een cirkelsegment is gemakkelijker te vervaardigen dan een reflector 30 met een parabolisch reflectoroppervlak 31. Het is daarom niet noodzakelijk dat de reflector 30 van het vensterpaneel 2 40 volgens de tweede uitvoeringsvorm een relatief sterke drager omvat.
1030369 I t 11
In plaats daarvan kan de reflector 30 bijvoo rbeeld ορ basis van een folie zijn vervaardigd, waarop een spectraal selectieve coating voor het doorlaten van zichtbaar licht 52 en het reflecteren van infrarode warmtestraling 51 is aangebracht.
5 De werking van het vensterpaneel 2 volgens de tweede uit voeringsvorm is in essentie gelijk aan de werking van het vensterpaneel 1 volgens de eerste uitvoeringsvorm.
Bij het vensterpaneel 2 volgens de tweede uitvoeringsvorm is de collector 40 beweegbaar ten opzichte van de reflector 30 opgesteld.
10 Meer in het bijzonder is de collector 40 beweegbaar volgens een Cirkelbaan, die in figuur 2 door middel van een stippellijn 45 schematisch is weergegeven.
Bij verschillende invalshoeken van de zonnestraling 50 wordt de door het reflectoroppervlak 31 gereflecteerde infrarode warmte-15 straling 51 op verschillende lijnen gefocusseerd, welke lijnen op een cirkelbaan 45 zijn gelegen. Doordat de collector 40 beweegbaar langs deze cirkelbaan 45 is, kan de positie van de collector 40 voortdurend worden afgestemd op de positie van de lijn waarop de infrarode warmtestraling 51 gefocusseerd wordt. Hierdoor wordt 20 bereikt dat de opvang van de infrarode warmtestraling 51 door de collector 40 voortdurend optimaal is, voor verschillende standen van de zon.
Voor het bepalen van een optimale positie van de collector 40 ten opzichte van het reflectoroppervlak 31 bestaan verschillende 25 mogelijkheden. Een praktisch goed uitvoerbare mogelijkheid behelst het meten van het door de collector 40 afgegeven vermogen, waarbij de positie waarop dit vermogen maximaal is, wordt bepaald. Er wordt hierbij gebruik gemaakt van een willekeurig geschikte opstelling voor het uitvoeren van de metingen, het interpreteren van de meet-30 resultaten en het positioneren van de collector 40.
Een belangrijk voordeel van de mogelijkheid tot afstemming van de positie van de collector 40 op de actuele positie van de lijn waarop de infrarode warmtestraling 51 gefocusseerd wordt, is dat de collector 40 relatief klein kan zijn. Er wordt daardoor relatief 35 weinig zichtbaar licht 52 door de collector 40 onderschept. Wanneer de collector 40 zonnecellen of dergelijke elementen omvat, dan kan met de toepassing van relatief weinig elementen worden volstaan. Aangezien zonnecellen relatief duur zijn, is dat in economische zin een voordeel.
103 0 3 69 12
Figuur 3 toont een derde uitvoeringsvorm van een vensterpaneel 3 volgens de onderhavige uitvinding. Dit vensterpaneel 3 komt in grote lijnen overeen met het vensterpaneel 2 zoals getoond in figuur 2. Een belangrijk verschil tussen de vensterpanelen 2, 3 is dat het 5 vensterpaneel 2 volgens de tweede uitvoeringsvorm een relatief kleine collector 40 heeft, terwijl het vensterpaneel 3 volgens de derde uitvoeringsvorm een relatief grote collector 40 heeft. In figuur 3 is een collector 40 getoond waarvan de hoogte in hoofdzaak gelijk is aan de straal van het reflectoroppervlak 31.
10 Het vensterpaneel 3 volgens de derde uitvoeringsvorm is vooral geschikt voor het verwerken van diffuse zonnestraling 50, waarvan sprake is bij bewolkte omstandigheden. Door een relatief grote collector 40 toe te passen, wordt de door het reflectoroppervlak 31 gereflecteerde infrarode warmtestraling 51 optimaal opgevangen. Ten-15 einde de onderschepping van zichtbaar licht 52 door de relatief grote collector 40 te minimaliseren, is het in deze uitvoeringsvorm van het vensterpaneel bijzonder voordelig wanneer de collector 40 is bedekt met een spectraal selectief filter voor het doorlaten van infrarode warmtestraling 51 en het reflecteren van zichtbaar licht 20 52.
Binnen het kader van de onderhavige uitvinding is een vensterpaneel dat meerdere inrichtingen 20 met een reflector 30 en een collector 40 omvat, mogelijk. Uitvoeringsvormen van een dergelijk 25 vensterpaneel zijn getoond in figuren 4, 5a, 5b, 6a en 6b.
Figuur 4 toont een vierde uitvoeringsvorm van een vensterpaneel 4 volgens de onderhavige uitvinding. Dit vensterpaneel 4 omvat een j aantal inrichtingen 20 met een reflector 30 en een collector 40. Het 30 aantal inrichtingen 20 kan binnen het kader van de uitvinding vrij gekozen worden.
Het vensterpaneel 4 volgens de vierde uitvoeringsvorm heeft een modulaire structuur, waarbij de reflectors 30 van de inrichtingen 20 zich naast elkaar uitstrekken, en waarbij lengte-assen van de 35 reflectoroppervlakken 31 zich in hoofdzaak evenwijdig ten opzichte van elkaar uitstrekken. In het voorbeeld zoals getoond in figuur 4 omvatten de inrichtingen 20 een relatief grote collector 40 en een reflector 30 met een reflectoroppervlak 31 dat is gevormd als een halve cirkel. Dat neemt niet weg, dat de inrichtingen 20 ook een j 1 03 0 3 69 13 andere collector 40 en/of een andere reflector 30 zouden kunnen omvatten .
Naast een buitenste vensterplaat 10 die zich aan de zijde van de collectors 40 bevindt, omvat het vensterpaneel 4 een binnenste 5 vensterplaat 15 die zich aan de bolle zijde van de reflectors 30 bevindt. De inrichtingen 20 zijn als het ware ingesloten tussen deze twee vensterplaten 10, 15. De vensterplaten 10, 15 zijn uit een doorzichtig materiaal zoals glas of kunststof vervaardigd.
10 Figuren 5a en 5b tonen een vijfde uitvoeringsvorm van een vensterpaneel 5 volgens de onderhavige uitvinding. Evenals het vensterpaneel 4 zoals getoond in figuur 4 omvat dit vensterpaneel 5 een aantal inrichtingen 20 met een reflector 30 en een collector 40, die tussen een buitenste vensterplaat 10 en een binnenste venster-15 plaat 15 zijn aangebracht. De inrichtingen 20 van het vensterpaneel 5 volgens de vijfde uitvoeringsvorm omvatten een reflector 30 met een parabolisch reflectoroppervlak 31.
In het vensterpaneel 5 volgens de vijfde uitvoeringsvorm zijn de reflectors 30 roteerbaar opgesteld, zodat het mogelijk is de 20 normaallijn van het reflectoroppervlak 31 verschillende hoeken met de vensterplaten 10, 15 te laten maken. Daarbij zijn de collectors 40 beweegbaar opgesteld.
In figuren 5a en 5b zijn twee van de mogelijke standen van de reflectors 30 en de collectors 40 weergegeven. In beide gevallen 25 zijn de standen van de reflectors 30 afgestemd op de richting van de invallende zonnestraling, die in figuren 5a en 5b door middel van één grote pijl 50 is weergegeven. In het bijzonder zijn de standen van de reflectors 30 zodanig op de richting van de invallende zonnestraling 50 afgestemd, dat de normaallijnen van de reflectors 30 30 zich in hoofdzaak in deze richting uitstrekken. Voorts is in beide gevallen de positie van elke collector 40 afgestemd op de stand van de bijbehorende reflector 30, waarbij de collectors 40 op de brand-lijn 32 van het reflectoroppervlak 31 van de bijbehorende reflectors 30 zijn gepositioneerd. Hierdoor wordt bereikt, dat bij 35 verschillende standen van de zon de opvang van zonnestraling 50 optimaal is, en dat tevens de opvang van door het reflectoroppervlak 31 van de reflectors 30 gereflecteerde infrarode warmtestraling 51 optimaal is, zowel bij een hoge stand van de zon en de bijbehorende richting van de zonnestraling 50 zoals schematisch weergegeven in 40 figuur 5a, als bij een lage stand van de zon en de bijbehorende 103 0 3 69 • 0 14 richting van de zonnestraling 50 zoals schematisch weergegeven in figuur 5b.
Voor het bepalen van een optimale stand van de reflectors 30, dat wil zeggen een stand waarin de normaallijn van de reflectors 30 | 5 samenvalt met de richting van de zonnestraling 50, en van een optimale positie van de collectors 40 ten opzichte van het reflectoroppervlak 31 van de bijbehorende reflectors 30, dat wil zeggen een positie waarin de collectors 40 op de brandlijn 32 van de bijbehorende reflectors 30 zijn gepositioneerd, bestaan 10 verschillende mogelijkheden. Net als bij het vensterpaneel 3 volgens de derde uitvoeringsvorm is het een reële mogelijkheid om vermogens-metingen te doen teneinde een stand van de reflectors 30 en een positie van de collectors 40 waarin het vermogen optimaal is, te bepalen.
15
Figuren 6a en 6b tonen een zesde uitvoeringsvorm van een vensterpaneel 6 volgens de onderhavige uitvinding. Dit vensterpaneel 6 omvat een aantal inrichtingen 20 met een reflector 30 en een collector 40, waarbij de reflector 30 een reflectoroppervlak 31 20 heeft dat is gevormd als een kwart cirkel, en waarbij de collector 40 relatief klein is.
Een belangrijk kenmerk van het reflectoroppervlak 31 dat is j gevormd als een kwart cirkel is dat bij verschillende invalshoeken j van de zonnestraling, die in figuren 6a en 6b door middel van één 25 grote pijl 50 is weergegeven, een goede focussering van de door het reflectoroppervlak 31 gereflecteerde infrarode warmtestraling 51 wordt verkregen. Daardoor is het mogelijk een goede opbrengst aan warmte-energie met het vensterpaneel 6 te genereren, terwijl de stand van de reflectors 30 gefixeerd blijft, en de positie van de 30 collectors 40 ten opzichte van de bijbehorende reflectors 30 in j afhankelijkheid van de richting van de invallende zonnestraling 50 j wordt gevarieerd. Hierbij wordt er voor gezorgd dat de collectors 40 steeds worden gepositioneerd op de lijn waarop de door het reflectoroppervlak 31 gereflecteerde infrarode warmtestraling 51 35 wordt gefocusseerd.
In figuur 6a is de inval van zonnestraling 50 bij een hoge stand van zon schematisch weergegeven, terwijl in figuur 6b de inval van zonnestraling 50 bij een lage stand van zon schematisch is weergegeven. In beide getoonde situaties is de stand van de reflectors 40 30 gelijk, terwijl de positie van de collectors 40 ten opzichte van 103 0 3 69 I - i 15 de bijbehorende reflectors 30 verschillend is. Doordat do collectors 40 voortdurend op de lijnen waarop de infrarode warmtestraling 51 wordt gefocusseerd, worden gepositioneerd, kunnen de collectors 40 relatief klein zijn, zonder dat dat afbreuk doet aan de warmte-5 opbrengst van het vensterpaneel 6. Bij voorkeur worden de collectors 40 steeds horizontaal gehouden, zodat een maximale doorkijk door het vensterpaneel 6 gegarandeerd is.
De optimale positie van de collectors 40 ten opzichte van de bijbehorende reflectors 30 kan op elke willekeurige geschikte wijze 10 voor diverse standen van de zon worden bepaald. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van de reeds genoemde mogelijkheid om vermogens-metingen te doen, waarbij een positie van de collectors 40 waarin het vermogen optimaal is, wordt bepaald.
15 Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de omvang van de onderhavige uitvinding niet is beperkt tot de in het voorgaande besproken voorbeelden, maar dat diverse wijzigingen en modificaties daarvan mogelijk zijn zonder af te wijken van de omvang van de uitvinding zoals gedefinieerd in de aangehechte conclusies. Zo 20 kunnen de in figuren 4, 5a, 5b, 6a en 6b getoonde reflectors 30 en collectors 40 ook een verticale opstelling in plaats van een horizontale opstelling hebben.
Bij de getoonde vensterpanelen 1-6 kunnen diverse maatregelen zijn toegepast om de hoeveelheid zichtbaar licht 52 die wordt ver-25 werkt, zo groot mogelijk te laten zijn. Zo is het mogelijk dat de buitenzijde 12 van de vensterplaat 10 van de inrichtingen 1-3 zoals getoond in figuren 1-3 is voorzien van een anti-reflecterende coating. Het is bijvoorbeeld ook mogelijk dat de vorm van de buitenzijde 12 van de vensterplaat 10 er op af is gestemd om reflecties te 30 verminderen en zoveel mogelijk zonnestraling 50 op te vangen. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer de buitenzijde 12 van de vensterplaat 10 een zigzagvorm heeft, waarbij het ook mogelijk is dat de gehele vensterplaat 10 een zigzagvorm heeft. De genoemde mogelijkheden zijn op vergelijkbare wijze van toepassing op de buitenste vensterplaat 35 10 van de inrichtingen 4-6 zoals getoond in figuren 4, 5a, 5b, 6a en 6b.
Binnen het kader van de onderhavige uitvinding zijn andere uitvoeringsvormen van de reflector 30 mogelijk dan de getoonde uitvoeringsvormen met het parabolische reflectoroppervlak 31 en het 40 reflectoroppervlak 31 dat is gevormd als een cirkelsegment. Het is 1030369 , 9 16 bijvoorbeeld mogelijk dat de reflector 30 niet als één geheel is uitgevoerd, maar een aantal deelreflectors omvat, waarbij elk van de deelreflectors heeft een gekromd oppervlak heeft dat deel uitmaakt van het totale reflectoroppervlak 31.
5 In het voorgaande is aangegeven dat de vensterpanelen 1-6 volgens de onderhavige uitvinding bijzonder geschikt zijn voor toepassing bij broeikassen. Dat neemt niet weg dat er veel andere toepassingen voor de vensterpanelen 1-6 denkbaar zijn. Zo zijn de vensterpanelen 1-6 bijvoorbeeld ook goed toepasbaar bij zwembaden, 10 sporthallen en lichtstraten in bedrijfshallen.
In het voorgaande zijn vensterpanelen 1-6 beschreven, die uitermate geschikt zijn om bij een broeikas te worden toegepast. De vensterpanelen 1-6 omvatten ten minste één vensterplaat 10 en ten 15 minste één inrichting 20 met een reflector 30 en een collector 40.
De reflector 30 heeft een gekromd reflectoroppervlak 31 dat is voorzien van een spectraal selectieve coating voor het doorlaten van zichtbaar licht 52 en het reflecteren van infrarode warmtestraling 51. Invallende zonnestraling 50 wordt door de vensterplaat 10 door-20 gelaten naar de reflector 30. Het infrarode deel 51 van de zonnestraling 50 wordt door het reflectoroppervlak 31 gereflecteerd, en het zichtbare deel 52 van de zonnestraling 50 wordt door de reflector 30 doorgelaten. Wanneer de collector 40 zich op de brand-lijn 32 van het reflectoroppervlak 31 bevindt, dan is de opvang van 25 infrarode warmtestraling 51 door de collector 40 optimaal. Daarom is bij voorkeur ten minste één van de reflector 30 en de collector 40 beweegbaar opgesteld, zodat bij diverse standen van de zon kan worden gewaarborgd dat de collector 40 zich uitstrekt op de lijn waarop de door het reflectoroppervlak 31 gereflecteerde infrarode 30 straling 51 wordt gefocusseerd.
In figuur 7 zijn onderdelen van een zevende uitvoeringsvorm van een vensterpaneel 7 volgens de onderhavige uitvinding getoond, te weten een vensterplaat 10 en een aantal reflectors 30.
35 De vensterplaat 10 van het vensterpaneel 7 omvat piramide vormige modules 13. In het getoonde voorbeeld is de basis van de piramidevorm een zeshoek. De reflectors 30 zijn verdeeld over de vensterplaat 10 opgesteld, waarbij in elke module 13 een inrichting 20 met één reflector 30 en een bijbehorende collector 40 is op-40 gesteld. Een enkele module 13 met een daarin opgestelde inrichting 1 03 0 3 69 17 20 met een reflector 30 en een collector 40 is getoond in figuur 8, terwijl de inrichting 20 met de reflector 30 en de collector 40 afzonderlijk is getoond in figuur 9. Voor elke reflector 30 geldt, dat deze een parabolisch reflectoroppervlak 31 heeft, dat met de 5 holle kant naar de binnenzijde 11 van de vensterplaat 10 is gericht, en dat deze een folie omvat die nabij infrarode warmtestraling 51 reflecteert en tegelijkertijd transparant is voor zichtbaar licht 52. Voor elke collector 40 geldt, dat deze bij voorkeur is ingericht om opgevangen gereflecteerde warmtestraling 51 om te zetten in 10 elektrische energie.
Van elke inrichting 20 is de reflector 30 beweegbaar opgesteld. In het bijzonder worden tijdens bedrijf de hoogte van de reflector 30 en de hoekverdraaiing ten opzichte van een verticale as voortdurend op de positie van de zon afgestemd, waarbij gestreefd wordt 15 naar de opvang van zoveel mogelijk infrarode warmtestraling 51.
Volledigheidshalve wordt opgemerkt, dat de hoogte van de reflector 30 ook wordt aangeduid met de term "elevatie", en dat de hoek waaronder de reflector 30 zich bevindt, ook wordt aangeduid met de term "azimut".
20 In het bijzonder heeft de inrichting 20 een koppelelement 71 dat dient ter verbinding van de inrichting 20 met de vensterplaat 10. In het getoonde voorbeeld is het koppelelement 71 ringvormig, en is het koppelelement 71 geschikt om in een hoogste punt van een module 13 te worden vastgezet. De inrichting 20 omvat tevens een 25 centrale as 72, die zich vanuit het koppelelement 71 bezien in verticale richting naar onder toe uitstrekt. Aan het onderste uiteinde van de centrale as 72 is de collector 40 bevestigd. De reflector 30 is via een boogvormig ophangelement 73 aan de centrale as 72 opgehangen.
30 Ten behoeve van het instellen van een hoekverdraaiing van de reflector 30 rond een verticale as ("azimut") is een eerste aan-drijforgaan 74 voor het roteren van de centrale as 72 voorzien. Ten behoeve van het instellen van een hoekverdraaiing van de reflector 30 rond een horizontale as ("elevatie") is een kabelconstructie 75 35 voorzien. Deze kabelconstructie 75 omvat een kabel 76 die aan twee punten 77 aan de reflector 30 is bevestigd. De kabel 76 loopt over een tweede aandrijforgaan 78 dat zich op de centrale as 72 bevindt, en dat is ingericht om op de kabel 76 aan te grijpen, en dat tevens is ingericht om de kabel 76 door te voeren. Wanneer het tweede aan-40 drijforgaan 78 wordt geactiveerd om de kabel 76 over een bepaalde 1 03 0 3 69 18 lengte door te voeren, dan wordt de reflector 30 aan één zijde opgetild en aan een andere zijde neergelaten. Op deze wijze wordt een hoekverdraaiing van de reflector 30 om een horizontale as ingesteld. Voor het aansturen van de aandrijforganen 74, 78 op basis van de 5 stand van de zon kan elke willekeurige geschikte controller, processor of dergelijke worden toegepast, waarbij de bepaling van in te stellen standen van de reflector 30 op elke willekeurige wijze kan plaatsvinden.
Tijdens bedrijf blijft infrarode warmtestraling 51 die door het 10 reflectoroppervlak 31 van de reflector 30 gereflecteerd wordt, gefocusseerd op de bijbehorende collector 40. Een factor die daarbij een belangrijke rol speelt, is het feit dat de vensterplaat 10 de piramidevormige modules 13 omvat. Doordat deze modules 13 een aantal driehoekige staande zijden omvatten, die zich in onderling 15 verschillende richtingen uitstrekken, is het mogelijk de zon gedurende een gehele dag met de reflector 30 te volgen.
Figuur 10 toont een achtste uitvoeringsvorm van een venster-paneel 8 volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een kap 60 20 van een gebouw zoals een broeikas met een cilindervormig dakdeel 61. Het cilindervormige dakdeel 61 is vervaardigd uit cilindervormig gebogen plaatmateriaal, waarbij de plaat is voorzien van een coating die in staat is om infrarode warmtestraling 51 te reflecteren, en zichtbaar licht 52 zoveel mogelijk door te laten. Op de brandlijn 32 25 van het cilindervormige dakdeel 61 is een collector 40 voor het opvangen van door het dakdeel 61 gereflecteerde infrarode warmtestraling 51 opgesteld. Deze collector 40 is bij voorkeur ingericht om de warmtestraling 51 om te zetten in elektrische energie.
Teneinde een optimale opvang van de infrarode warmtestraling 51 30 te waarborgen, is de positie van de collector 40 verstelbaar. Hiertoe is een geschikte standregeling toegepast, die is ingericht om de positie van de collector 40 af te stemmen op de stand van zon, waarbij de collector 40 voortdurend op een plaats wordt gebracht waarop de meeste gereflecteerde warmtestraling 51 op te vangen is.
35 In de achtste uitvoeringsvorm van het vensterpaneel 8 volgens de onderhavige uitvinding wordt de reflector 30 van de inrichting 20 met de reflector 30 en de collector 40 gevormd door het cilindervormige dakdeel 61. Een voordeel van dit vensterpaneel 8 is derhalve dat het een minimum aan onderdelen omvat, waarbij er geen afzonder- 103 0 3 69 19 lijke reflector 30 nodig is, omdat deze is geïntegreerd in de kap 60.
1030369

Claims (21)

1. Inrichting (20) voor het opvangen van infrarode warmtestraling (51) uit zonnestraling (50), omvattende: - een reflecterend lichaam (30) met een reflectoroppervlak (31) voor het opvangen van de zonnestraling (50), waarbij het reflector- 5 oppervlak (31) is ingericht om zichtbaar licht (52) door te laten en infrarode warmtestraling (51) te reflecteren; en - een collector (40) voor het opvangen van door het reflectoroppervlak (31) gereflecteerde infrarode warmtestraling (51).
2. Inrichting (20) volgens conclusie 1, waarbij het reflector- oppervlak (31) gekromd is.
3. Inrichting (20) volgens conclusie 2, waarbij de collector (40) op de brandlijn (32) van het reflectoroppervlak (31) is opgesteld. 15
4. Inrichting (20) volgens een willekeurige der conclusies 1-3, waarbij ten minste één van het reflecterende lichaam (30) en de collector (40) beweegbaar is opgesteld.
5. Inrichting (20) volgens conclusie 4, waarbij het reflector- oppervlak (31) parabolisch is, waarbij het reflecterende lichaam (30) en de collector (40) beweegbaar zijn opgesteld.
5. Inrichting (20) volgens conclusie 4, waarbij het reflector-25 oppervlak (31) gevormd is als een cirkelsegment, waarbij het reflecterende lichaam (30) vast is opgesteld, en waarbij de collector (40) beweegbaar is opgesteld.
7. Inrichting (20) volgens een willekeurige der conclusies 1-6, 30 waarbij het reflectoroppervlak (31) is voorzien van een spectraal selectieve coating die geschikt is om zichtbaar licht (52) door te laten en infrarode warmtestraling (51) te reflecteren.
8. Inrichting (20) volgens conclusie 7, waarbij de spectraal 35 selectieve coating een aantal diëlektrische lagen met transparante materialen omvat, waarbij de lagen afwisselend een hoge brekingsindex en een lage brekingsindex hebben. 1030369
9. Inrichting (2ö) volgens een willekeurige der conclusies 1-8, waarbij ten minste een gedeelte van de collector (40) is bedekt met een spectraal selectief filter voor het doorlaten van infrarode warmtestraling (51) en het reflecteren van zichtbaar licht (52). 5
10. Inrichting (20) volgens een willekeurige der conclusies 1-9, waarbij de collector (40) thermische fotovoltaïsche cellen omvat, zoals Germanium cellen of GaSb halfgeleider cellen.
11. Inrichting (20) volgens een willekeurige der conclusies 1-9, waarbij de collector (40) is uitgevoerd als een vacuümcollector.
12. Vensterpaneel (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), omvattende ten minste één doorzichtige vensterplaat (10) en ten minste één inrichting (20) 15 volgens een willekeurige der conclusies 1-11.
13. Vensterpaneel (4, 5, 6) volgens conclusie 12, omvattende ten minste twee inrichtingen (20), waarbij lengte-assen van de reflectoroppervlakken (31) van de reflecterende lichamen (30) van de 20 inrichtingen (20) zich in hoofdzaak evenwijdig ten opzichte van elkaar uitstrekken.
14. Vensterpaneel (4, 5, 6) volgens conclusie 12 of 13, omvattende twee doorzichtige vensterplaten (10, 15), waarbij de ten minste ene 25 inrichting (20) tussen de twee vensterplaten (10, 15) is gepositioneerd.
15. Vensterpaneel (7) volgens conclusie 12, waarbij een vensterplaat (10) die zich aan de zijde van collector (40) bevindt, 30 piramidevormige modules (13) omvat, en waarbij zich in elke module (13) een reflecterend lichaam (30) en een collector (40) bevinden.
16. Vensterpaneel (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) volgens een willekeurige der conclusies 12-15, waarbij een vensterplaat (10) die zich aan de 35 zijde van de collector (40) bevindt, is voorzien van middelen om reflectie van zonnestraling (50) op de vensterplaat (10) te verminderen .
17. Vensterpaneel (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) volgens een willekeurige 40 der conclusies 12-16, waarbij de vorm van een oppervlak (12) van een 103 0 3 69 vensterplaat (10) die zich aan de zijde van de collector (40) bevindt, welk oppervlak (12) van de collector (40) af is gericht, is afgestemd op het verminderen van reflectie van zonnestraling (50) op de vensterplaat (10). 5
18. Kap (60) voor een gebouw zoals een broeikas, omvattende een cilindervormig dakdeel (61) en een inrichting (20) volgens een willekeurige der conclusies 1-11, waarbij de reflector (30) van de inrichting (20) is geïntegreerd in het dakdeel (61). 10 j
19. Broeikas, omvattende ten minste één vensterpaneel (1, 2, 3, 4, ' 5, 6, 7) volgens een willekeurige der conclusies 12-17.
20. Broeikas, omvattende een kap (60) volgens conclusie 18. , 15
21. Inrichting voor het genereren van energie, in het bijzonder elektrische energie, op basis van opgevangen infrarode warmtestraling (51) uit zonnestraling (50), omvattende een inrichting (20) volgens een willekeurige der conclusies 1-11 en een inrichting die 20 is ingericht om warmte om te zetten in een andere vorm van energie, zoals een warmtemotor of een inrichting voor het uitvoeren van een warmtekringloopproces, waarbij deze laatstgenoemde inrichting is verbonden met de collector (40) van de eerstgenoemde inrichting (20) . 1 03 0 3 69
NL1030369A 2005-11-08 2005-11-08 Inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling. NL1030369C2 (nl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1030369A NL1030369C2 (nl) 2005-11-08 2005-11-08 Inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling.
NL1032424A NL1032424C1 (nl) 2005-11-08 2006-09-04 Kap voor een gebouw zoals een broeikas, omvattende een reflector voor het opvangen van zonnestraling en het doorlaten van zichtbaar licht.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1030369 2005-11-08
NL1030369A NL1030369C2 (nl) 2005-11-08 2005-11-08 Inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1030369C2 true NL1030369C2 (nl) 2007-05-09

Family

ID=36557121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1030369A NL1030369C2 (nl) 2005-11-08 2005-11-08 Inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL1030369C2 (nl)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1036649C2 (nl) * 2009-03-02 2010-09-03 Luijten Smeulders Architecten B V Gebouw met middelen voor energieproductie.
EP2340706A1 (en) * 2009-12-29 2011-07-06 Omt Solutions Beheer B.v. A coated translucent substrate for a greenhouse and a freezer door
CN108966952A (zh) * 2018-08-27 2018-12-11 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种太阳能分光瓦及温室

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3957029A (en) * 1973-02-12 1976-05-18 American Cyanamid Company Greenhouse window for solar heat absorbing systems derived from Cd2 SnO4
US4209222A (en) * 1977-05-03 1980-06-24 Bernardo Raimann Installation for utilizing solar energy with wavelength selective reflector
US4700013A (en) * 1985-08-19 1987-10-13 Soule David E Hybrid solar energy generating system
JPS6344612A (ja) * 1986-08-13 1988-02-25 Fujita Corp 太陽光集光部における光、熱分離装置
US4874225A (en) * 1988-07-14 1989-10-17 Energy Innovations, Inc. Solar greenhouse roof
US5123247A (en) * 1990-02-14 1992-06-23 116736 (Canada) Inc. Solar roof collector
JPH1197732A (ja) * 1997-09-22 1999-04-09 Hisao Izumi 多目的熱光分離形集光発電装置
US20040031482A1 (en) * 2000-11-07 2004-02-19 Koji Hisakuni Regional meteorological controller
WO2005074041A2 (de) * 2004-01-30 2005-08-11 Detlef Schulz Verfahren zur energieumwandlung solarer strahlung in elektrischen strom und wärmie konzentrator-solarkollektors zur anwendung des verfahrens

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3957029A (en) * 1973-02-12 1976-05-18 American Cyanamid Company Greenhouse window for solar heat absorbing systems derived from Cd2 SnO4
US4209222A (en) * 1977-05-03 1980-06-24 Bernardo Raimann Installation for utilizing solar energy with wavelength selective reflector
US4700013A (en) * 1985-08-19 1987-10-13 Soule David E Hybrid solar energy generating system
JPS6344612A (ja) * 1986-08-13 1988-02-25 Fujita Corp 太陽光集光部における光、熱分離装置
US4874225A (en) * 1988-07-14 1989-10-17 Energy Innovations, Inc. Solar greenhouse roof
US5123247A (en) * 1990-02-14 1992-06-23 116736 (Canada) Inc. Solar roof collector
JPH1197732A (ja) * 1997-09-22 1999-04-09 Hisao Izumi 多目的熱光分離形集光発電装置
US20040031482A1 (en) * 2000-11-07 2004-02-19 Koji Hisakuni Regional meteorological controller
WO2005074041A2 (de) * 2004-01-30 2005-08-11 Detlef Schulz Verfahren zur energieumwandlung solarer strahlung in elektrischen strom und wärmie konzentrator-solarkollektors zur anwendung des verfahrens

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 255 (P - 732) 19 July 1988 (1988-07-19) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 09 30 July 1999 (1999-07-30) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1036649C2 (nl) * 2009-03-02 2010-09-03 Luijten Smeulders Architecten B V Gebouw met middelen voor energieproductie.
EP2340706A1 (en) * 2009-12-29 2011-07-06 Omt Solutions Beheer B.v. A coated translucent substrate for a greenhouse and a freezer door
CN108966952A (zh) * 2018-08-27 2018-12-11 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种太阳能分光瓦及温室

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2331884B1 (en) Non-tracking solar collector device
KR101509741B1 (ko) 솔라셀 모듈을 구비한 온실
AU2003259804B2 (en) Concentrating solar energy receiver
NL1031544C2 (nl) Inrichting voor het omzetten van zonne-energie.
US7640931B2 (en) Revolutionary solar collecting system
AU2011276377A1 (en) Concentrating solar power with glasshouses
CN102227598A (zh) 太阳能收集器
KR20090015019A (ko) 태양 집광 패널, 관련 장치 및 방법
CH641269A5 (fr) Dispositif de concentration destine a capter et a focaliser l'energie solaire et appareil convertisseur comprenant ce dispositif.
WO2011067772A1 (en) A solar collector apparatus
CN201360011Y (zh) 一种多功能太阳光谱利用装置
CN103219409A (zh) 具有旋转光伏电池组合件的聚光型与非聚光型的太阳能光伏系统
US9787247B2 (en) Solar concentrator with asymmetric tracking-integrated optics
NL1030369C2 (nl) Inrichting voor het opvangen van infrarode warmtestraling uit zonnestraling.
KR100343263B1 (ko) 태양광 수집 및 추적장치
WO2005104819A1 (en) Greenhouse having a daylight system
US20060037606A1 (en) Solar/electromagnetic energy collector, solar heating element, solar lamp
GB1578996A (en) Assembly for collecting solar energy
NL1038497C2 (en) Device for generating energy on the basis of sunlight.
US20110088685A1 (en) Solar dish collector system and associated methods
NL1032424C1 (nl) Kap voor een gebouw zoals een broeikas, omvattende een reflector voor het opvangen van zonnestraling en het doorlaten van zichtbaar licht.
KR101215847B1 (ko) 태양 추적형 태양광 발전 장치
NL1030302C1 (nl) Tuinbouwkas met daglichtsysteem.
RU2121632C1 (ru) Устройство, концентрирующее солнечное излучение
KR101182834B1 (ko) 태양광 발전 집광 보조장치

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
SD Assignments of patents

Owner name: STICHTING DIENST LANDBOUWKUNDIG ONDERZOEK

Effective date: 20100204

V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20110601