NL2022382B1 - Zonneboiler - Google Patents
Zonneboiler Download PDFInfo
- Publication number
- NL2022382B1 NL2022382B1 NL2022382A NL2022382A NL2022382B1 NL 2022382 B1 NL2022382 B1 NL 2022382B1 NL 2022382 A NL2022382 A NL 2022382A NL 2022382 A NL2022382 A NL 2022382A NL 2022382 B1 NL2022382 B1 NL 2022382B1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- tube
- water heater
- carrier foil
- solar
- solar water
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 40
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 34
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 9
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 6
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002199 base oil Substances 0.000 claims 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000000916 dilatatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000010339 dilation Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/90—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
- F24S10/95—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation having evaporator sections and condenser sections, e.g. heat pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/60—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
- F24S20/67—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of roof constructions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S70/00—Details of absorbing elements
- F24S70/20—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
- F24S70/225—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B11/00—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding
- F16B11/002—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by pressing the elements together so as to obtain plastic deformation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
- F24S25/60—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules
- F24S2025/6009—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules by deforming the material, e.g. by crimping or clinching
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
- F24S80/54—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings using evacuated elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
- F28F2275/125—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by bringing elements together and expanding
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)
Abstract
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een zonneboiler alsmede op een werkwijze voor de vervaardiging daarvan. De onderhavige uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een zonneboiler welke op de nok van een dak geplaatst kan worden alsmede een gebouw dat is voorzien van een dergelijke zonneboiler. Volgens de uitvinding omvat de spectraal selectieve eenheid van de zonneboiler een dragerfolie waarop de spectraal selectieve laag, waarbij de dragerfolie om buitenbuis is aangebracht met einden van de dragerfolie aan elkaar en/of op de tweede buis verbonden, waarbij de dragerfolie klemvast om de buitenbuis is bevestigd.
Description
Zonneboiler De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een zonneboiler alsmede op een werkwijze voor de vervaardiging daarvan. De onderhavige uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een S zonncboiler welke op de nok van een dak geplaatst kan worden alsmede een gebouw dat is voorzien van een dergelijke zonneboiler.
Een zonneboiler, zoals beschreven in de aanhef van conclusie 1, is bekend uit NL1004031. Zonneboiler 1, welke schematisch is weergegeven in figuur 1, omvat een afgedichte eerste buis 2, ook wel binnenbuis genoemd, en een om eerste buis 2 gerangschikte afgedichte tweede buis 3, ook wel buitenbuis genoemd. Op een van eerste buis 2 af gerichte zijde van tweede buis 3 is een spectraal selectieve laag omvattende spectraal selectieve eenheid 4 gerangschikt. Deze eenheid is ingericht om zonlicht, of andersoortig zichtbaar licht, in te vangen en om te zetten in warmte- energie.
Tegen een binnenzijde van tweede buis 3 ligt een capillair 5 aan. Verder is een bepaalde hoeveelheid eerste vloeistof in een tussenruimte 6 tussen eerste buis 2 en tweede buis 3 gerangschikt.
De werking van zonneboiler 1 is als volgt. Indien zonlicht op zonneboiler } valt, wordt deze lichtenergie omgezet in warmte waardoor capillair 5 verwarmd wordt. Eerste vloeistof welke zich in tussenruimte 6 bevindt, wordt door capillair 5 opgezogen en getransporteerd zodat het verdeeld wordt over capillair 5. Hiertoe omvat capillair 5 een veelvoud aan smalle kanalen voor het door middel van capillaire werking transporteren van de eerste vloeistof.
Door de door spectraal selectieve eenheid 4 afgegeven warmte verdampt de in capillair 5 aanwezige eerste vloeistof. De verdampte eerste vloeistof zal vervolgens condenseren op de koudste plek in tussenruimte 6. Deze plek komt overeen met de buitenzijde van eerste buis 2.
In eerste buis 2 is een tweede vloeistof aanwezig. Bij de condensatie wordt warmte afgegeven aan eerste buis 2 en derhalve ook aan de in eerste buis 2 aanwezige tweede vloeistof. Na condensatie zal de eerste vloeistof naar het onderste punt vloeien aan de buitenzijde van eerste buis
2. Daar zal het accumuleren en naar beneden vallen op de bodem van tweede buis 3. Op deze bodem bevindt zich tevens capillair 5, welke de vloeistof opneemt waardoor de cyclus zich kan herhalen.
Een dergelijke zonneboiler kan op de nok van een dak worden geplaatst. Verder kan zonneboiler 1 zijn voorzien van een transparante beschermbuis 7, bijvoorbeeld vervaardigd uit glas. Een dergelijk buis biedt bescherming voor spectraal selectieve cenheid 4 tegen omgevingsinvloeden, zoals neerslag. Transparante kunststoffen worden echter niet uitgesloten.
De eerste en tweede buis zijn doorgaans vervaardigd uit roestvrij staal. Hierbij is spectraal selectieve eenheid 4 gevormd door het door middel van een coating proces aanbrengen van een dunne spectraal selectieve laag op tweede buis 3.
Een belangrijke parameter voor een zonneboiler is de efficiëntie van de energie-omzetting van lichtenergie naar thermische energie. Deze efficiëntie kan worden uitgedrukt door het percentage van het invallend licht dat omgezet wordt in warmte en het percentage thermische energie dat door straling wordt afgegeven aan de omgeving van de zonneboiler waardoor deze energie met kan bijdragen aan het verwarmen van de eerste vloeistof. Bij de bekende zonneboiler zijn deze percentages respectievelijk ongeveer 85% en 30%.
Bovengenoemde percentages hangen met name af van de materiaaleigenschappen van de spectraal selectieve laag. Recentelijk zijn spectraal selectieve lagen ontwikkeld welke betere percentages laten zien. Een voorbeeld van een verbeterde spectraal selectieve laag is de laag welke door het bedrijf ALMECO SOLAR op de markt wordt gebracht onder de naam TiNOXenergy ®. Deze laag is door middel van een plasmadamp depositie proces (P VD) aangebracht op een dunne koperen of aluminium dragerfolie. Het is niet mogelijk en/of economisch rendabel deze lagen net als bij de bekende zonneboiler door middel van een coating proces direct op de buitenzijde van de relatief dikke tweede buis aan te brengen. Tot op heden wordt de laag enkel op een dunne folie aangebracht. De dikte van deze folie is echter ontoereikend om uit de folie een tweede buis te vervaardigen welke voldoende mechanische sterkte heeft voor toepassing als onderdeel van een zonneboiler. Het is derhalve vooralsnog onmogelijk deze verbeterde laag te gebruiken voor toepassing in een zonneboiler als beschreven in de aanhef van conclusie 1.
Een doel van de onderhavige uitvinding is een oplossing te verschaffen voor bovenstaand probleem waardoor het mogelijk wordt de verbeterde spectraal selectieve laag te gebruiken. Dit doel is bereikt met de zonneboiler zoals gedefinieerd in conclusie I welke wordt gekenmerkt doordat de spectraal selectieve eenheid een dragerfolie omvat waarop een spectraal selectieve laag is aangebracht, waarbij de dragerfoliec om de tweede buis is aangebracht met einden van de dragerfolie aan elkaar en/of op de tweede buis verbonden, waarbij de dragerfolie klemvast om de tweede buis is bevestigd.
Door de klemvaste verbinding is er nauw contact tussen de spectraal selectieve eenheid, en meer in het bijzonder de dragerfolie daarvan, en de buitenzijde van de tweede buis. De klemvaste verbinding zorgt dus voor een lage warmteweerstand tussen de dragerfolie en de tweede buis waardoor er weinig door de spectraal selectieve eenheid afgegeven warmte verloren gaat.
Een klemvaste verbinding geniet de voorkeur omdat andere manieren om de dragerfolie aan de tweede buis te bevestigen, bijvoorbeeld een lasverbinding of een lijmverbinding, slechts een sterk lokale verbinding geven, zoals bij lassen, of een warmteweerstand-verhogend effect hebben, zoals bij een lijmverbinding. Een verder probleem bij lassen is dat het materiaal waaruit dedragerfolie bestaat niet of niet voldoende compatibel is voor het lassen met het materiaal waaruit de tweede buis bestaat.
Een voorbeeld voor het verkrijgen van een klemvaste verbinding is door de tweede buis, vanuit een binnenzijde daarvan, te verwijden terwijl de dragerfolie om de tweede buis is geplaatst met einden van de dragerfolie aan elkaar en/of op de tweede buis verbonden. Hierbij kan de klemvaste bevestiging van de dragerfolie zijn bewerkstelligd door gelijktijdige vervorming van de tweede buis en de dragerfolie als gevolg van het verwijden van de tweede buis. Bij het verwijden van de tweede buis zal de diameter van de tweede buis toenemen en zal de lengte van de tweede buis afnemen. Bij een bepaalde diameter van de tweede buis zal deze, naast de eventuele bovengenoemde verbindingspunten, in contact komen met de dragerfolie. Bij verdere verwijding van de tweede buis zal de dragerfolie een soortgelijke vervorming ondergaan waardoor de dragerfolie klemvast om de tweede buis komt te liggen. Voor het bereiken van de klemvaste verbinding is het nodig dat tijdens het verwijden de dragerfolie om de tweede buis gehouden wordt. Dit kan volgens de uitvinding worden bereikt door bovengenoemde koppeling tussen de uitemden van de dragerfolie alsook door een koppeling van deze uiteinden met de tweede buis. Na het verwijden, waarbij zowel de dragerfolie als de tweede buis vervormd zijn geraakt, zal de klemvaste verbinding tassen de tweede buis en de dragerfolie voldoende zijn om beide componenten bij elkaar en gekoppeld te houden. Op dat moment is de sterkte van de bovengenoemde verbinding van de uiteinden van de dragerfolie met de tweede buis van secundair belang.
De zonneboiler kan een veelvoud aan in lengterichting van de tweede buis op afstand van elkaar aangebrachte verwijdingen in de tweede buis omvatten. Dergelijke verwijdingen, welke rillen worden genoemd, kunnen in hoofdzaak uniform zijn in een omtrekrichting van de tweede buis.
Het capillair kan een veelvoud aan capillaire eenheden omvatten waarbij elke capillaire eenheid een materiaal met capillaire werking omvat, zoals een katoenen stofdeel, een koolstofvezel, een glasvezel, of gewoven metaal. De capillaire eenheden kunnen in een omtrekrichting tegen de binnenzijde van de tweede buis aanliggen ter plaatse van de verwijding{en). De verwijding kan de vorm hebben van een zich in de omtrekrichting van de tweede buis uitstrekkend kanaal waarin een capillaire eenheid ten minste ten dele is opgenomen. Deze kanalen hebben als bijkomend voordeel dat de gecondenseerde eerste vloeistof hierin zal stromen omdat het laagste punt van de tweede buis in deze kanalen is gevormd. Hierdoor zal de gecondenseerde eerste vloeistof vanzelf naar het capillair stromen.
Voor plaatsing in de tweede buis kunnen de capillaire eenheden elk een veer omvatten, waarbij de veer is ingericht om het materiaal met capillaire werking tegen de tweede buis aan te klemmen. De veer kan bij voorbeeld zijn uitgevoerd als een draadveer om welke een capillair in devorm van een hol katoenen hol is geschoven. Door de veer in lengterichting te krommen en in gekromde toestand in de tweede buis te brengen en vervolgens los te laten, bijvoorbeeld ter plaatse van de verwijdingen, komt door de elasticiteit van de veer de capillaire eenheid klemvast tegen de binnenzijde van de tweede buis aan te liggen.
De dragerfolie kan een metalen folie omvatten waarop de spectraal selectieve laag is aangebracht. Hierbij kan de metalen folie een dikte hebben tussen de 0,12 - 0,5 mm. De spectraal selectieve laag kan de eerdergenoemde TiNOXenergy® laag omvatten.
De eerste en tweede buis kunnen gasdicht zijn afgedicht door middel van respectievelijk een eerste en een tweede afdichting. Verder kan de zonneboiler een of meerdere doorvoeren omvatten welke zich door de eerste en/of tweede afdichtingen uitstrekken voor het aan- en/of afvoeren van de tweede vloeistof. De hiervoor benodigde aansluitingen kunnen aan een of beide zijden van de buis of buizen geplaatst zijn.
De tussenruimte tussen de eerste en tweede buis staat bij voorkeur onder lage druk en/of vormt een luchtarme omgeving. Het houden van deze druk is mogelijk doordat de tussenruimte gasdicht is afgedicht. Meer in het bijzonder is de tweede buis, waarin de eerste buis is opgenomen, door de tweede afdichting gasdicht afgesloten en is vloeistoftransport naar en van de eerste buis enkel mogelijk door bovengenoemde doorvoeren.
Door de lage druk zal de eerste vloeistof bij een relatief lage temperatuur verdampen. Indien deze temperatuur te laag gekozen wordt, zal de eerste vloeistof bij een geringe stijging van de temperatuur van de buitenzijde van de eerste buis niet langer condenseren op deze buis. Indien deze temperatuur te hoog gekozen wordt, zal er relatief veel warmte verloren gaan voor het voldoende opwarmen van het capillair alvorens de eerste vloeistof zal verdampen. Het moge de vakman duidelijk zijn dat het kiezen van de druk in de tussenruimte samenhangt met de keuze voor de eerste vloeistof en de gewenste verwarming hiervan.
De eerste vloeistof kan water omvatten, bij voorkeur gedemineraliseerd water. In een dergelijk geval volgt de druk in de tussenruimte de verzadigde dampspanning van water welke overeenkomt met de temperatuur van de tweede buis. Doorgaans bevindt de druk in de tussenruimte zich om en nabij de 10 mbar.
De tweede vloeistof kan water omvatten, bij voorkeur leidingwater. Hierbij kan de leiding voor het leidingwater worden aangesloten op bovengenoemde doorvoer voor het aanvoeren van koud leidingwater, Het verwarmde leidingwater zal hierbij door een andere doorvoer uit de eerste buis worden geleid.
De eerste buis kan een veelvoud aan in de lengterichting van de tweede buis op afstand van elkaar geplaatste verwijdingen omvatten. Een voordeel van de verwijdingen van de eerste en tweede buis is dat deze de mechanische sterkte van de buizen verhoogt waardoor deze beter bestand zijn tegen de mechanische spanningen als gevolg van het drukverschil tussen de druk in detussenruimte en de omgevingsdruk en het drukverschil tussen de druk in de tussenruimte en de druk in de eerste buis.
Volgens cen tweede aspect verschaft de uitvinding een gebouw omvattende cen dak waarop de zonneboiler is geplaatst en een of meerdere koppeleenheden voor koppeling van de S zonncboiler aan het dak. Het dak kan een nok omvatten, waarbij de een of meerdere koppeleenheden zijn uitgevoerd en/of vormgegeven als en/of onderdeel uitmaken van een nokvorst.
Volgens cen derde aspect verschaft de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een zomneboiler zoals hierboven beschreven. Deze werkwijze omvat de stappen van het verschaffen van de tweede buis, het om de tweede buis plaatsen van de spectraal selectieve eenheid door einden van de dragerfolie van de spectraal selectieve eenheid op de tweede buis en/of met elkaar te verbinden, en het vanuit binnen verwijden van de tweede buis zodanig dat de dragerfolie klemvast om de tweede buis komt te liggen. Hierbij geniet het de voorkeur indien het verwijden van de tweede buis het door contact met de tweede buis verwijden van de dragerfolie omvat.
Het verwijden van de tweede buis kan bijvoorbeeld de stap van het inbrengen van een radiaal uitzetbaar lichaam in de tweede buis en de stap van het radiaal uitzetten van het uitzetbare lichaam om de tweede buis te verwijden omvatten.
In het hiernavolgende zal de uitvinding in meer detail worden beschreven onder verwijzing naar de bijgevoegde figuren, waarbij: Figuur 1 een schematische dwarsdoorsnede toont van een bekende zonneboiler; Figuur 2 een gedeeltelijk opengewerkt aanzicht toont van een zonneboiler volgens de uitvinding; Figuur 3 een detailaanzicht toont van een dwarsdoorsnede van de zonneboiler uit figuur 2; Figuren 4A-4C verschillende stappen tonen voor het bevestigen van de spectraal selectieve eenheid om de tweede buis van de zonneboiler van figuur 2; en Figuren 5A en 5B een toepassing tonen van de zonneboiler uit figuur 2 op de nok van een dak.
Figuur 2 toont een gedeeltelijk opengewerkt aanzicht van een zonneboiler 100 volgens de uitvinding. Zonneboiler 100 omvat een tweede buis 103 welke is voorzien van verwijdingen in de vormen van rillen 109 welke voor stevigheid van tweede buis 103 zorgen. Zowel aan de bovenzijde als onderzijde is tweede buis 103 voorzien van tweede afdichtingen 107.
Aan de buitenzijde is tweede buis 103 klemvast verbonden met een spectraal selectieve eenheid 104, welke is getoond in het detailaanzicht in figuur 3. Hierbij omvat eenheid 104 een dunne metalen dragerfolie 1042 waarop een spectraal selectieve laag 104b is aangebracht. Deze lagen zijn getoond in detailweergave I van figuur 3.
Tijdens het proces van het verwijden van tweede buis 103 is, door contact met tweede buis 103, spectraal selectieve eenheid 104 eveneens verwijd waardoor een klemvaste verbinding is ontstaan tussen tweede buis 103 en spectraal selectieve eenheid 104.
Een voorbeeld van een spectraal selectieve eenheid 104 is een eenheid gevormd door een Cu folie met een dikte tussen 0,12 mm en 0,5 mm waarop cen spectraal selectieve laag is aangebracht. Een dergelijke spectraal selectieve eenheid 104 is verkrijgbaar onder de naam TiNOXenergy® van het bedrijf ALMECO SOLAR.
Aan de binnenzijde van tweede buis 103, meer in het bijzonder ter plaatse van rillen 109, zijn capillaire eenheden 105 aangebracht. Deze kunnen bijvoorbeeld zijn uitgevoerd als een verende constructie met daaraan verbonden een katoenen draad of andere structuur met capillaire werking. Na het verwijden van tweede buis 103 wordt de bladveer in gebogen toestand in tweede buis 103 gebracht. Hierbij komt de lengterichting van de bladveer overeen met de omtrekrichting van tweede buis 103. Door de veerspanning zal de bladveer zich klem zetten tegen de binnenwand van tweede buis 103. Doordat ter plaatse van rillen 109 tweede buis 103 een grotere diameter heeft, zal de bladveer, indien deze door tweede buis 103 geduwd wordt, de neiging hebben zich in een ril 109 te nestelen.
In tweede buis 103 is een eerste buis 102 opgenomen welke eveneens voorzien is van verwijdingen in de vorm van rillen 110. Aan de bovenzijde en de onderzijde is eerste buis 102 afgedicht door eerste afdichtingen 108.
Aan de bovenzijde en/of de onderzijde is een doorvoer 120 voorzien welke samen transport mogelijk maken van een tweede vloeistof, bijvoorbeeld water, door eerste buis 102. Elke doorvoer 120 treedt door afdichtingen 107, 108 op zodanige wijze dat tussenruimte 106 tussen eerste buis 102 en tweede buis 103 afgedicht blijft. Tussenruimte 106 staat hierbij onder lage druk. Verder is er in tussenruimte 106 een eerste vloeistof aanwezig zoals gedemineraliseerd water. De lage druk bepaalt de temperatuur waarbij de eerste vloeistof zal verdampen. Voor het afpompen van tussenruimte 106 en/of het toevoeren van de eerste vloeistof is een invoer 121 voorzien. Invoer 121 kan hierbij worden voorzien van een permanente of losneembare afdichting (niet weergegeven) nadat de tussenruimte is gevuld en op verzadigde dampspanning is gebracht.
Zonneboiler 100 kan bijvoorbeeld op de nok van een dak 127 van een gebouw 128 worden geplaatst zoals getoond in figuren SA en 5B. Hiervoor wordt dak 127 voorzien van een verstevigingsplaat 123 waarop ruiterdragers 124 en een ruiter 125 geplaatst worden. Op ruiter 125 wordt een koppeleenheid bevestigd welke is uitgevoerd als een aluminium profiel 126, bij voorkeur in de vorm van een nokvorst. Het aluminium profiel vervangt eventueel eerder op dak 127 geplaatste nokvorsten en voorziet in de water-afdichting van dak 127. Op aluminium profiel 126 wordt zonneboiler 100 bevestigd.
Tijdens gebruik zal zonlicht op spectraal selectieve laag 104b vallen. Deze laag zal het ingevallen zonlicht omzetten in warmte. Deze warmte wordt door de klemvaste verbinding tussen dragerfolie 104b en de wand van tweede buis 103 zeer efficiënt doorgeven aan capillaire eenheden
105.
Elke capillaire eenheid 105 omvat een veelvoud aan kleine kanalen waarin eerste vloeistof wordt getransporteerd. Bij voldoende verwarming als gevolg van het in warmte omgezette zonlicht zal de eerste vloeistof in capillaire eenheden 105 verdampen. De zo gevormde damp zal vervolgens condenseren op de buitenwand van eerste buis 103, welke doorgaans een lagere temperatuur heeft doordat het kouder leidingwater transporteert. De bij de condensatie vrijgekomen warmte wordt via de wand van eerste buis 103 afgegeven aan het te verwarmen leidingwater. Dit water wordt via doorvoer 120 door eerste buis 103 geleid. Als voorbeeld kunnen de volgende parameters van zonneboiler 100 worden gebruikt: Temperatuur ingaand leidingwater: 5-15 graden Celsius Temperatuur uitgaand leidingwater: 15-80 graden Celsius Diameter eerste buis: 102 0,165m Diameter tweede buis: 103 0,195 m Lengte eerste buis: 102 148 m Lengte tweede buis: 103 1715m Verder wordt opgemerkt dat zonneboiler 100 eveneens voorzien kan zijn van een beschermbuis zoals bij de bekende zonneboiler uit figuur 1. Figuren 4A-4C tonen verschillende stappen voor het bevestigen van spectraal selectieve eenheid 104 om tweede buis 103. Als eerste stap, getoond in figuur 4A, wordt een tweede buis 103 verschaft. Deze buis is vaak gevormd uit een gebogen metalen plaat welke aan uiteinden is verbonden door middel van een lasnaad 124. Tweede buis 103 is bij voorkeur vervaardigd uit roestvrij staal (RVS), koper of andere dampdichte materialen. Als tweede stap, getoond in figuur 4B, wordt spectraal selectieve eenheid 104, welke wordt aangeleverd als een vlakke metalen dragerfolie 1042 met daarop de spectraal selectieve laag 104b, om tweede buis 103 gebogen en worden uiteinden 104c van dragerfolie 1042 met tweede buis 103 verbonden, bijvoorbeeld door middel van een lasverbinding, een lijmverbinding of een soldeerverbinding, Deze verbinding{en) dienen enkel voor het realiseren van een lokale verbinding voor het vasthouden van dragerfolie 1044 ten opzichte van tweede buis 103 tijdens het verwijden van tweede buis 103. Andere manieren of middelen om dragerfolie 1044 vast te houden tijdens het verwijden van tweede buis 103 worden niet uitgesloten.
Vervolgens wordt als laatste stap, getoond in figuur 4C, tweede buis 103 vanuit binnen verwijd. Hiertoe worden uitzetbare elementen in tweede buis 103 gebracht, bijvoorbeeld hydraulische elementen in de vorm van rillen. Door het uitzetten van deze elementen zullen ribbels of rillen 109 ontstaan welke op hun beurt spectraal selectieve eenheid 104 zullen verwijden.
S Hierdoor wordt een klemvaste verbinding bewerkstelligd tussen tweede buis 103 en spectraal selectieve eenheid 104. Andere technieken om ribbels of rillen 109 te vormen door het vanuit een binnenzijde van tweede buis 103 verwijden van tweede buis 103 en spectraal selectieve eenheid 104, zoals hydrovormen, worden niet uitgesloten.
Figuur 4C toont verder dat de vervorming welke gepaard gaat met het verwijden van tweede buis 103 en dragerfolie 1044 resulteert in een afname van de lengte van deze elementen. Hierbij wordt opgemerkt dat de uitvinding zich mede kenmerkt doordat de dikte van spectraal selectieve eenheid 104 in hoofdzaak behouden blijft en dat de lengte nodig voor de vervorming in hoofdzaak enkel uit een afname van de lengte in axiale richting afkomstig is. De hierboven beschreven klemvaste verbinding zorgt voor een zeer efficiënte verbinding tussen spectraal selectieve eenheid 104 en tweede buis 103. Immers, er zijn geen ruimtes of additionele lagen, zoals lijm, tussen dragerfolie 1042 en tweede buis 103. De gegeneerde warmte kan zodoende optimaal worden gebruikt voor het verdampingsproces van de eerste vloeistof. De onderhavige uitvinding is hierboven beschreven onder verwijzing naar een specifieke vitvoeringsvorm daarvan. Het moge de vakman duidelijk zijn dat de uitvinding niet tot deze uitvoeringsvorm is beperkt maar dat de beschermingsomvang van de uitvinding wordt gedefinieerd door de hiernavolgende conclusies en bijbehorende equivalenten.
Lijst met verwijzingscijfers i. Zonneboiler
2. Eerste buis
3. Tweede buis
4. Spectraal selectieve eenheid
5. Capillair
6. Tussenruimte
7. Beschermingsbuis
100. Zonneboiler
102. Eerste buis
103. Tweede buis
104. Spectraal selectieve eenheid 104a. Dragerfolie 104b. Spectraal selectieve laag
105. Capillaire eenheid
106. Tussenruimte
107. Tweede afdichting
108. Eerste afdichting
109. Ril tweede buis 110, Ril eerste buis
120. Doorvoer
121. Invoer tweede buis 122, Lasnaad tweede buis
123. Verstevigingsplaat
124. Ruiterdrager
125. Ruiter
126. Aluminium profiel
127. Dak
128. Gebouw
Claims (20)
1. Zonneboiler, omvattende: een afgedichte eerste buis; een om de eerste buis gerangschikte afgedichte tweede buis; een spectraal selectieve laag omvattende spectraal selectieve eenheid welke is gerangschikt op een van de eerste buis af gerichte zijde van de tweede buis; een tegen een binnenzijde van de tweede buis aanliggend capillarr; een hoeveelheid eerste vloeistof in een tussenruimte tussen de eerste en tweede buis; waarbij de zonneboiler is ingericht om een in de eerste buis aanwezige tweede vloeistof te verwarmen door het achtereenvolgens laten verdampen van de eerste vloeistof onder invloed van door de spectraal selectieve laag in warmte omgezette lichtenergie en het laten condenseren van de verdampte eerste vloeistof op cen buitenzijde van de eerste buis; met het kenmerk, dat de spectraal selectieve eenheid een dragerfolie omvat waarop een spectraal selectieve laag is aangebracht, waarbij de dragerfolie om de tweede buis is aangebracht met einden van de dragerfolie aan elkaar en/of op de tweede buis verbonden, waarbij de dragertolie klemvast om de tweede buis is bevestigd.
2. Zonneboiler volgens conclusie 1, waarbij de dragerfolie klemvast is bevestigd om de tweede buis door de tweede buis, vanuit een binnenzijde daarvan, te verwijden terwijl de dragerfolie om de tweede buis is geplaatst met einden van de dragerfolie aan elkaar en/of op de tweede buis verbonden.
3. Zonneboiler volgens conclusie 2, waarbij de klemvaste bevestiging van de dragerfolie is bewerkstelligd door gelijktijdige vervorming van de tweede buis en de dragerfolie als gevolg van het verwijden van de tweede buis.
4. Zonneboiler volgens conclusie 2 of 3, verder omvattende een veelvoud aan in lengterichting van de tweede buis op afstand van elkaar aangebrachte verwijdingen in de tweede buis.
5. Zonneboiler volgens conclusie 4, waarbij de verwijdingen in hoofdzaak uniform zijn in een omtrekrichting van de tweede buis.
tl
6. Zonneboiler volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het capillair een veelvoud aan capillaire eenheden omvat, waarbij elke capillaire eenheid een materiaal met capillaire werking omvat, zoals een katoenen stofdeel, een koolstofvezel, een glasvezel of gewoven metaal.
7. Zonneboiler volgens conclusie 6, in zover athankelijk van conclusie 2, waarbij de capillaire eenheden in een omtrekrichting tegen de binnenzijde van de tweede buis aanliggen ter plaatse van de verwijding(en).
8. Zonneboiler volgens conclusie 6 of 7, waarbij de capillaire eenheden elk een veer omvatten, waarbij de veer is ingericht om het materiaal met capillaire werking tegen de tweede buis aan te klemmen.
9. Zonneboiler volgens een van de volgende conclusies, waarbij de dragerfolie een metalen folie omvat waarop de spectraal selectieve laag is aangebracht.
10. Zonneboiler volgens conclusie 9, waarbij de metalen folie een dikte heeft tussen de 0,12 mm en 0,5 mm.
11. Zonneboiler volgens conclusie 9 of 10, waarbij de spectraal selectieve laag een TiNOXenergy® laag omvat.
12. Zonneboiler volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste en tweede bus zijn afgedicht door middel van respectievelijk een eerste en een tweede afdichting, de zomneboiler verder omvattende cen of meerdere doorvoeren welke zich door de eerste en tweede afdichtingen uitstrekken en welke zijn ingericht voor het aan- en/of afvoeren van de tweede vloeistof.
13. Zonneboiler volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij cen tussenruimte tussen de eerste en tweede buis onder lage druk staat.
14, Zonneboiler volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste vloeistof water omvat, bij voorkeur gedemineraliseerd water, en waarbij de tweede vloeistof water omvat, bij voorkeur leidingwater.
15. Zonneboiler volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste buis een veelvoud aan in de lengterichting van de tweede buis op afstand van elkaar geplaatste verwijdingen omvat.
16. Gebouw voorzien van een zonneboiler volgens een van de voorgaande conclusies, het gebouw omvattende een dak waarop de zonneboiler is geplaatst en een of meerdere koppeleenheden voor koppeling van de zonneboiler aan het dak.
17. Gebouw volgens conclusie 16, waarbij het dak een nok omvat en waarbij de een of meerdere koppeleenheden zijn uitgevoerd en/of vormgegeven als en/of onderdeel uitmaken van een nokvorst.
18. Werkwijze voor het vervaardigen van een zonneboiler volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende de stappen van: het verschaffen van de tweede buis; het om de tweede buis plaatsen van de spectraal selectieve eenheid door einden van de dragerfolie van de spectraal selectieve eenheid op de tweede buis en/of met elkaar te verbinden; het vanuit binnen verwijden van de tweede buis zodanig dat de dragerfolie klemvast om de tweede buis komt te liggen.
19. Werkwijze volgens conclusie 18, waarbij het verwijden van de tweede buis het door contact met de tweede buis verwijden van de dragerfolie omvat.
20. Werkwijze volgens conclusie 18 of 19, waarbij het verwijden van de tweede buis omvat: het inbrengen van een radiaal uitzetbaar lichaam in de tweede buis; het radiaal uitzetten van het uitzetbare lichaam om de tweede buis te verwijden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL2022382A NL2022382B1 (nl) | 2019-01-11 | 2019-01-11 | Zonneboiler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL2022382A NL2022382B1 (nl) | 2019-01-11 | 2019-01-11 | Zonneboiler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL2022382B1 true NL2022382B1 (nl) | 2020-08-13 |
Family
ID=65244568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL2022382A NL2022382B1 (nl) | 2019-01-11 | 2019-01-11 | Zonneboiler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL2022382B1 (nl) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2054416A (en) * | 1979-06-29 | 1981-02-18 | Philips Nv | Manufacture of a heat exchanger |
JPS5989951A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-24 | Yazaki Corp | 集熱板の製造方法 |
NL9002496A (nl) * | 1990-11-15 | 1992-06-01 | Beijer Rtb B V De | Warmte-overdragende inrichting, en zonne-energiesysteem voorzien van een warmte-overdragende inrichting. |
NL1004031C2 (nl) | 1996-09-13 | 1998-03-16 | Solution Energy Systems B V | Zonneboiler. |
US6082353A (en) * | 1996-10-18 | 2000-07-04 | Van Doorn; Andrew | Solar panel and method of manufacturing thereof |
WO2017054780A1 (zh) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 淄博环能海臣环保技术服务有限公司 | 一种蚀刻生成耐高温选择性吸收功能膜 |
-
2019
- 2019-01-11 NL NL2022382A patent/NL2022382B1/nl active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2054416A (en) * | 1979-06-29 | 1981-02-18 | Philips Nv | Manufacture of a heat exchanger |
JPS5989951A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-24 | Yazaki Corp | 集熱板の製造方法 |
NL9002496A (nl) * | 1990-11-15 | 1992-06-01 | Beijer Rtb B V De | Warmte-overdragende inrichting, en zonne-energiesysteem voorzien van een warmte-overdragende inrichting. |
NL1004031C2 (nl) | 1996-09-13 | 1998-03-16 | Solution Energy Systems B V | Zonneboiler. |
US6082353A (en) * | 1996-10-18 | 2000-07-04 | Van Doorn; Andrew | Solar panel and method of manufacturing thereof |
WO2017054780A1 (zh) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 淄博环能海臣环保技术服务有限公司 | 一种蚀刻生成耐高温选择性吸收功能膜 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4579107A (en) | Solar energy collector and method of making same | |
US8459250B2 (en) | Solar energy collection | |
US7971587B2 (en) | Apparatus and method for solar thermal energy collection | |
Tiwari et al. | Comparative thermal performance evaluation of an active solar distillation system | |
CA1141615A (en) | Solar collector | |
CN101709929B (zh) | 一种板状热管及其加工工艺 | |
US5275232A (en) | Dual manifold heat pipe evaporator | |
DK2396606T3 (en) | Heat pipe unit for solar | |
JP6357545B2 (ja) | マルチエフェクトソーラー蒸留システムおよび関連する方法 | |
CN106164602A (zh) | 太阳能聚热装置 | |
NL2022382B1 (nl) | Zonneboiler | |
CN102292539B (zh) | 太阳能热电厂中用于运送传热流体的管道 | |
US9309129B1 (en) | Multi-effects desalination system | |
EP3091307A1 (en) | Hybrid system comprising a thermosolar parametric cylinder and a photovoltaic receiver | |
US20120000530A1 (en) | Device for harnessing solar energy with integrated heat transfer core, regenerator, and condenser | |
EP2754977A1 (en) | A solar collector having a corrugated tube | |
KR100368135B1 (ko) | 산업용 진공관형 태양열 집열기 | |
CN104296396A (zh) | 太阳能高温集热设备 | |
ES2579053T3 (es) | Tubo receptor de calor, método para fabricar el tubo receptor de calor, captador cilindro-parabólico con el tubo receptor y uso del captador cilindro-parabólico | |
CN105910310A (zh) | 一种中温太阳能集热管 | |
GB2024408A (en) | Solar collector heat pipes | |
CN111442673B (zh) | 热管辐射器 | |
FR2570173A1 (fr) | Echangeur thermique, notamment pour chaudiere a condensation | |
WO2017007296A1 (fr) | Capteur a tubes sous-vide fonctionnant a pression atmosphérique | |
JPS60108643A (ja) | 太陽熱集熱器 |