NO20131136A1 - Systems for interconnecting solar panels - Google Patents
Systems for interconnecting solar panels Download PDFInfo
- Publication number
- NO20131136A1 NO20131136A1 NO20131136A NO20131136A NO20131136A1 NO 20131136 A1 NO20131136 A1 NO 20131136A1 NO 20131136 A NO20131136 A NO 20131136A NO 20131136 A NO20131136 A NO 20131136A NO 20131136 A1 NO20131136 A1 NO 20131136A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pipe
- shaped
- stub
- supply line
- solar collector
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 83
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 61
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 40
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 32
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 25
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000565 sealant Substances 0.000 claims description 4
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- -1 polyphenylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 claims description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 101100134058 Caenorhabditis elegans nth-1 gene Proteins 0.000 claims 2
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F24S80/40—Casings
- F24S80/45—Casings characterised by the material
- F24S80/453—Casings characterised by the material made of metallic material
-
- 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
- F24S80/30—Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
-
- 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
- F24S2025/6003—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules by clamping
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Denne oppfinnelse gjelder et system for sammenkobling av en eller flere selfangere og selfanger innholdende dette system, kjennetegnet ved at systemet omfatter av et antall T formede rør og forbindelsesrør som kobles alternerende samme i serie rekke via en rør-i-rør type sammenkobling for å danne en tilførselslinje og/eller en uttrekkslinje for et antall seriekoblede selfangere i rekke.This invention relates to a system for interconnecting one or more seals and seals containing this system, characterized in that the system comprises a plurality of T-shaped pipes and connecting pipes which are alternately connected in series via a pipe-in-pipe type interconnection to form a supply line and / or a pull-out line for a number of series-connected sealers in a row.
Description
SYSTEM FOR SAMMENKOPLING AV SOLFANGERE OG SOLFANGER SYSTEM FOR CONNECTING SOLAR COLLECTIONS AND SOLAR COLLECTIONS
Denne oppfinnelse gjelder et system for sammenkobling av en eller flere solfangere og solfanger inneholdende dette system. This invention relates to a system for connecting one or more solar collectors and solar collectors containing this system.
Bakgrunn Background
Solen bestråler jordoverflaten med lys som i solrike områder kan utgjøre en energifluks på over 1 kW/m<2>. Dette utgjør en stor energistrøm som kan utnyttes til å skaffe varme eller konverteres til andre nyttige energiformer så som elektrisk energi, mekanisk energi etc. The sun irradiates the earth's surface with light which in sunny areas can amount to an energy flux of over 1 kW/m<2>. This constitutes a large energy flow that can be utilized to provide heat or converted into other useful forms of energy such as electrical energy, mechanical energy etc.
For husstander er solvarme egnet til helt eller delvis dekke behovet for varmt vann og annen oppvarming av husstanden. Dette kan oppnås ved bruk av solfangere som er innretninger som nyttiggjør energien i sollys ved at den absorberer sollyset og overfører energien i sollyset som termisk energi til en energibærer/termisk medium (et fluid). Det termiske mediet kan strømme til en innretning for å ta i bruk den termiske energien eller til en lagringstank etc. for senere bruk i husstanden. I Norge regner man med at en energimengde på opptil 400 - 450 kWh/år per m2 solfanger kan hentes ut fra sollyset [1], dvs. at noen kvadratmeter solfanger på husstandens tak kan gi et merkbart bidrag til husstandens oppvarmingsbehov og/eller varmtvannsbehov. For households, solar heating is suitable to fully or partially cover the need for hot water and other heating of the household. This can be achieved by using solar collectors which are devices that utilize the energy in sunlight by absorbing the sunlight and transferring the energy in the sunlight as thermal energy to an energy carrier/thermal medium (a fluid). The thermal medium can flow to a device to use the thermal energy or to a storage tank etc. for later use in the household. In Norway, it is estimated that an amount of energy of up to 400 - 450 kWh/year per m2 solar collector can be extracted from the sunlight [1], i.e. that a few square meters of solar collectors on the household's roof can make a noticeable contribution to the household's heating needs and/or hot water needs.
Kjent teknikk Known technique
Tradisjonelt har solvarme blitt brukt til å varme opp vann i en tank med mørk overflate vann som står i solsteken. En slik solfanger har liten termisk effektivitet grunnet relativt store varmetap til solfangerens omgivelser og gir dermed både lav temperatur på vannet og lave volumer varmt vann. Det er derfor vanlig å inkludere termisk isolasjon av solfangere for å øke den termiske effektiviteten for å kunne levere større volum varmt vann ved en høyere temperatur. Traditionally, solar heating has been used to heat water in a tank with a dark surface water standing in the sun. Such a solar collector has low thermal efficiency due to relatively large heat losses to the solar collector's surroundings and thus produces both a low temperature of the water and low volumes of hot water. It is therefore common to include thermal insulation of solar collectors to increase the thermal efficiency in order to deliver a larger volume of hot water at a higher temperature.
En kjent og mye brukt løsning for termisk isolering av solfangeren er å lukke den sollysabsorberende delen av solfangeren inne i en innelukking som er hovedsakelig transparent for det relativt kortbølgede sollyset men hovedsakelig opak for den relativt langbølgede varmestrålingen fra solfangerens sollysabsorberende del. På denne måte reduseres både konvektivt og strålingsbasert varmetap til solfangerens omgivelser, og muliggjør overføring av en større andel av solfangerens termiske energiproduksjon til et termisk fluid/medium som fungerer som energibærer for overføring av den termiske energien til et sluttbrukersted eller termisk lager for senere bruk. Behovet for termisk isolering av den sollysabsorberende delen i en solfanger øker jo høyere temperaturdifferanse det er mellom den absorberende delen og solfangerens omgivelser. A known and widely used solution for thermal insulation of the solar collector is to close the sunlight-absorbing part of the solar collector in an enclosure that is mainly transparent to the relatively short-wave sunlight but mainly opaque to the relatively long-wave heat radiation from the solar-absorbing part of the solar collector. In this way, both convective and radiation-based heat loss to the solar collector's surroundings is reduced, and enables the transfer of a larger proportion of the solar collector's thermal energy production to a thermal fluid/medium that acts as an energy carrier for transferring the thermal energy to an end-user location or thermal storage for later use. The need for thermal insulation of the sunlight-absorbing part in a solar collector increases the higher the temperature difference between the absorbing part and the solar collector's surroundings.
Den termiske isoleringen av absorpsjonssonen i solfangeren blir optimal ved bruk av vakuum som reduserer konvektive varmetap fra solfangeren til nær null. Dette kan for eksempel oppnås ved bruk av to konsentriske rør hvor det innerste røret er solfangeren og belagt med en sollysabsorberende overflate, og det ytre røret er av glass. Ved å evakuere det ytre røret (av glass) til et lavt gasstrykk (vakuum), reduseres den konvektive varmeoverføringen mellom det indre røret (solfangeren) og isolasjonsrøret til et minimum. Det termiske mediet kan strømme på innsiden av det indre røret og varmes opp ved kontakt med det indre rørets indre vegg. Denne type solfanger kalles ofte for «Evacuated Tube Batch (ETB) collector». Et eksempel på ETB type solfanger er angitt i US 4 987 883. En ulempe med ETB type solfangere er at de har et relativt lavt overflate-til-volumforhold mellom arealet til det sollysabsorberende sjiktet og volumet på det termiske mediet. The thermal insulation of the absorption zone in the solar collector becomes optimal when vacuum is used, which reduces convective heat losses from the solar collector to close to zero. This can be achieved, for example, by using two concentric tubes where the innermost tube is the solar collector and coated with a sunlight-absorbing surface, and the outer tube is made of glass. By evacuating the outer tube (made of glass) to a low gas pressure (vacuum), the convective heat transfer between the inner tube (solar collector) and the insulating tube is reduced to a minimum. The thermal medium can flow on the inside of the inner tube and is heated by contact with the inner wall of the inner tube. This type of collector is often called an "Evacuated Tube Batch (ETB) collector". An example of ETB type solar collectors is indicated in US 4 987 883. A disadvantage of ETB type solar collectors is that they have a relatively low surface-to-volume ratio between the area of the sunlight absorbing layer and the volume of the thermal medium.
En annen type solfanger beregnet for bygninger er såkalte plateformede solfangere («Flat plate collectors»). Disse solfangere består av minst to kongruente plater plassert i parallell og i avstand fra hverandre slik at det dannes et relativt smalt rom mellom platene hvor det kan strømme et termisk fluid. Den platen som vender mot solen er ofte lagd av et materiale som er hovedsakelig transparent for det relativt kortbølgede sollyset og hovedsakelig opak for den relativt langbølgede varmestrålingen som dannes i rommet mellom platene og den platen som vender bort fra solen er ofte lagd av et materiale som absorberer lys slik at platen varmes opp av innfallende sollys (som har gått gjennom den første transparente platen og det termiske fluidet). Plateformede solfangere har gjerne en eller flere skillevegger orientert normalt på platene og plassert mellom platene for å dele opp rommet mellom platene og danne en eller flere strømningskanal(er) for det termiske fluidet. Det termiske fluidet mates til en ende av strømningskanalen(e) via et innløp og trekkes ut i motsatt ende av strømningskanalene(e) via et utløp. Et eksempel på en slik type plateformet solfanger er angitt i US 4 297 990. Another type of solar collector intended for buildings is so-called flat plate collectors. These solar collectors consist of at least two congruent plates placed in parallel and at a distance from each other so that a relatively narrow space is formed between the plates where a thermal fluid can flow. The plate that faces the sun is often made of a material that is mainly transparent to the relatively short-wave sunlight and mainly opaque to the relatively long-wave heat radiation that forms in the space between the plates, and the plate that faces away from the sun is often made of a material that absorbs light so that the plate is heated by incident sunlight (which has passed through the first transparent plate and the thermal fluid). Plate-shaped solar collectors often have one or more partitions oriented normal to the plates and placed between the plates to divide the space between the plates and form one or more flow channel(s) for the thermal fluid. The thermal fluid is fed to one end of the flow channel(s) via an inlet and withdrawn at the opposite end of the flow channel(s) via an outlet. An example of such a type of plate solar collector is indicated in US 4,297,990.
Plateformede solfangere kan være passive, dvs. at reguleringen av strømningen av det termiske fluidet skjer ved temperaturdrevet naturlig konveksjon eller aktive, dvs. at reguleringen av strømningen av det termiske fluidet skjer ved tvungen konveksjon. Plate-shaped solar collectors can be passive, i.e. the regulation of the flow of the thermal fluid occurs by temperature-driven natural convection, or active, i.e. the regulation of the flow of the thermal fluid occurs by forced convection.
Plateformede solfangere har utmerkede overflate-til-volumforhold mellom arealet på de sollysabsorberende deler og volumet på det termiske mediet og kan levere relativt store volumer oppvarmede termiske fluider. En ulempe med plateformede solfangere er at de er ikke så godt termisk isolerte som ETB-type solfangere og fungerer derfor ikke like godt i kalde klima hvor temperaturforskjellen mellom den sollysabsorberende delen i solfangeren dens omgivelser blir relativt stor. Dette skyldes blant annet at siden det termiske fluidet er i kontakt med den første lystransparente platen vil denne varmes noe opp og dermed få et merkbart varmetap til omgivende luft. På baksiden (den som vender bort fra solen) kan dette problemet enkelt løses ved å legge på et isolasjonssjikt av et eller annet materiale, men på fremsiden (den som vender mot solen) kreves det at den termiske isoleringen må kunne slippe gjennom sollyset uten å absorbere signifikante andeler av sollyset. En løsning på dette problemet er kjent fra WO 2011/089530 hvor det er benyttet en tredje kongruent lystransparent plate plassert i parallell og i avstand over den andre lystransparente platen. På denne måte isoleres den varme delen av solfangeren, dvs. den første lystransparente platen og den lys absorberende platen inkludert det termiske fluidet, fra omgivelsene ved at det dannes et luftfylt rom med stillestående luft som har en utmerket termisk isolerende effekt mellom den varme delen av solfangeren og de relativt kalde omgivelsene. Dette er en isoleringsmetode som er analog med hvordan isolerglass for vinduer fungerer. Plate solar collectors have excellent surface-to-volume ratios between the area of the solar absorbing parts and the volume of the thermal medium and can deliver relatively large volumes of heated thermal fluids. A disadvantage of plate-shaped solar collectors is that they are not as well thermally insulated as ETB-type solar collectors and therefore do not work as well in cold climates where the temperature difference between the sunlight-absorbing part in the solar collector and its surroundings becomes relatively large. This is due, among other things, to the fact that since the thermal fluid is in contact with the first light-transparent plate, this will heat up somewhat and thus have a noticeable heat loss to the surrounding air. On the back side (the one facing away from the sun) this problem can easily be solved by applying an insulating layer of some material, but on the front side (the one facing the sun) it is required that the thermal insulation must be able to let the sunlight through without absorb significant proportions of the sunlight. A solution to this problem is known from WO 2011/089530 where a third congruent light transparent plate placed in parallel and at a distance above the second light transparent plate is used. In this way, the hot part of the solar collector, i.e. the first light-transparent plate and the light-absorbing plate including the thermal fluid, is isolated from the surroundings by forming an air-filled space with stagnant air which has an excellent thermal insulating effect between the hot part of the solar collector and the relatively cold surroundings. This is an insulation method that is analogous to how insulating glass for windows works.
En annen ulempe med plateformede solfangere er at solfangerne blir følsomme for trykkendringer i rommet mellom platene. De relativt store arealene på platene gjør at små trykkforskjeller mellom det indre rommet mellom platene og deres omgivelser gir relativt store presskrefter normalt på platene. Dette gjør plateformede solfangere spesielt følsomme for temperaturendringer i det termiske fluidet som medfører store volumendringer i fluidet. I perioder med lav last kan det tenkes at det termiske fluidet opplever å bli for sterkt oppvarmet i perioder med sterk sol eller motsatt, for mye avkjølt mår det er kaldt ute. Dette kan føre til problemer med koking av termiske fluider i væskefase og motsatt; kondensasjon av termiske fluider i gassfase eller frysing av termiske fluider i væskefase. For å motvirke slike problemer er det ønskelig å kunne raskt drenere ut det termiske fluidet fra solfangeren dersom slike tendenser skulle oppstå. Another disadvantage of plate-shaped solar collectors is that the solar collectors become sensitive to pressure changes in the space between the plates. The relatively large areas of the plates mean that small pressure differences between the inner space between the plates and their surroundings give relatively large pressure forces normally on the plates. This makes plate-shaped solar collectors particularly sensitive to temperature changes in the thermal fluid, which cause large volume changes in the fluid. In periods of low load, it is conceivable that the thermal fluid experiences being too strongly heated in periods of strong sun or, conversely, cooled down too much when it is cold outside. This can lead to problems with boiling of thermal fluids in liquid phase and vice versa; condensation of thermal fluids in gas phase or freezing of thermal fluids in liquid phase. In order to counteract such problems, it is desirable to be able to quickly drain the thermal fluid from the solar collector should such tendencies occur.
Kostnader er opplagt et sentralt spørsmål for solfangere beregnet for konsumsalg. Det gjelder å holde kostnadene til produktet lave for å være konkurransedyktig i markedet. Costs are obviously a key issue for solar collectors intended for consumer sales. It is important to keep the costs of the product low in order to be competitive in the market.
Oppfinnelsens målsetninger The objectives of the invention
Det er en målsetning ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et enkelt system for tilførsel og utførsel av termisk fluid til en eller flere solfangere koblet i serie. It is an objective of the present invention to provide a simple system for supplying and discharging thermal fluid to one or more solar collectors connected in series.
Det er videre en målsetning med oppfinnelsen å tilveiebringe et enkelt system for tilførsel og utførsel av termisk fluid til en eller flere solfangere koblet i serie og som i tillegg også fungerer som system for å sammenkoble en eller flere solfangere av platetypen i serie. It is also an objective of the invention to provide a simple system for the supply and output of thermal fluid to one or more solar collectors connected in series and which in addition also functions as a system for connecting one or more solar collectors of the plate type in series.
Det er videre en målsetning med oppfinnelsen å tilveiebringe en solfanger som inneholder systemet for tilførsel og utførsel av termisk fluid. It is also an objective of the invention to provide a solar collector which contains the system for supplying and discharging thermal fluid.
Beskrivelse av oppfinnelsen Description of the invention
Oppfinnelsen er basert på erkjennelsen at solfangere koblet i serie kan forsynes med energibærende termisk fluid via minst en rørledning som raskt og enkelt kan settes sammen av ett sett rørdeler som kobles sammen til å danne en rør-i-rør type sammenkobling for på den måte å danne minst en første rørledning for forsyning av termisk fluid, og at akkurat samme fremgangsmåte kan danne minst en andre rørledning for bortledning av termisk fluid. Dette utgjør en produksjonsteknisk og monteringsmessig enkel og billig konstruksjon. The invention is based on the realization that solar collectors connected in series can be supplied with energy-carrying thermal fluid via at least one pipeline which can be quickly and easily assembled from a set of pipe parts which are connected together to form a pipe-in-pipe type connection in order to form at least one first pipeline for the supply of thermal fluid, and that exactly the same method can form at least a second pipeline for the removal of thermal fluid. This constitutes a simple and cheap construction in terms of production technology and assembly.
Oppfinnelsen gjelder dermed tilførsels- eller uttrekkslinjer egnet for solfangere seriekoblet i rekke som inneholder et hvilket som helst antall på n solfangere. I praksis vil dette i de aller fleste tilfeller betyr at ne {1,2, 3, ...,100}. Det kan også tenkes å sette sammen tilførsels- eller uttrekkslinjer i henhold til denne oppfinnelse beregnet på mer enn 100 solfangere i seriekoblet rekke. The invention thus applies to supply or extraction lines suitable for solar collectors connected in series in a row containing any number of n solar collectors. In practice, in the vast majority of cases this means that ne {1,2, 3, ...,100}. It is also conceivable to put together supply or extraction lines according to this invention intended for more than 100 solar collectors in a series-connected row.
I et første aspekt gjelder denne oppfinnelse et system for å danne en tilførselslinje 1 eller en uttrekkslinje 2 for termisk fluid til en seriekoblet rekke på n antall solfangere 3, hvor n e {1, 2, 3, ... , 100}, omfattende: et antall på n T-formede rør 10 tilpasset for å kobles til innløpet 11 eller utløpet 12 for termisk fluid til solfangeren 3, In a first aspect, this invention relates to a system for forming a supply line 1 or an extraction line 2 for thermal fluid to a series-connected row of n number of solar collectors 3, where n e {1, 2, 3, ... , 100}, comprising: a number of n T-shaped pipes 10 adapted to be connected to the inlet 11 or the outlet 12 for thermal fluid of the solar collector 3,
et antall på n-1 forbindelsesrør 7 tilpasset for å koble sammen T-formede rør i tilførselslinjen eller uttrekkslinjen, a number of n-1 connecting pipes 7 adapted to connect T-shaped pipes in the supply line or the extraction line,
et pluggrør 8 tilpasset for å plugge en ende av et T-rør, og et tilkoblingsrør 5 tilpasset for å kobles til et T-formet rør, a plug tube 8 adapted to plug one end of a T-tube, and a connecting tube 5 adapted to be connected to a T-shaped tube,
hvor where
den indre diameteren til forbindelsesrøret/ene 7, pluggrøret 8 og tilkoblingsrøret 5 er tilpasset i forhold til den ytre diameteren til de T-formede rørene 6 slik at en tett sammenkobling kan dannes ved å tre enden av henholdsvis forbindelsesrørene, pluggrøret og tilkoblingsrøret et stykke over enden til hosliggende T-formet rør, eller alternativt the inner diameter of the connecting pipe(s) 7, the plug pipe 8 and the connecting pipe 5 is adapted in relation to the outer diameter of the T-shaped pipes 6 so that a tight connection can be formed by threading the end of the connecting pipes, the plug pipe and the connecting pipe respectively a bit over end to adjacent T-shaped pipe, or alternatively
den indre diameteren til de T-formede rørene 6 er tilpasset i forhold til den ytre diameteren til forbindelsesrøret/ene 7, pluggrøret 8 og tilkoblingsrøret 5 slik at en tett sammenkobling kan dannes ved å tre enden til hvert T-formet rør et stykke over enden av henholdsvis hosliggende forbindelsesrør, pluggrør eller tilkoblingsrør. the inner diameter of the T-shaped tubes 6 is adapted to the outer diameter of the connecting tube(s) 7, the plug tube 8 and the connecting tube 5 so that a tight connection can be formed by threading the end of each T-shaped tube a little above the end of adjacent connecting pipes, plug pipes or connecting pipes respectively.
Dette systemet kan danne en tilførselslinje eller en uttrekkslinje for n seriekoblede solfangere ved å sette sammen delen som følger: dersom n = 1 og det skal dannes en tilførselslinje 1, at den er dannet ved at: tilkoblingsrøret 5 er koblet til oppstrøms ende av det T-formede røret 6 i tilførselslinjen, T-stubben 10 til det T-formede røret 6 til innløpet til solfangeren 3, og nedstrøms ende av det T-formede røret 6 til pluggrøret 8, eller dersom n = 1 og det skal dannes en uttrekkslinje 2, at den er dannet ved at: tilkoblingsrøret 5 er koblet til nedstrøms ende av det T-formede røret 6 i uttrekkslinjen, T-stubben 10 til det T-formede røret 6 til utløpet til This system can form a supply line or an extraction line for n series-connected solar collectors by assembling the part as follows: if n = 1 and a supply line 1 is to be formed, that it is formed by: the connection pipe 5 is connected to the upstream end of the T -shaped pipe 6 in the supply line, the T-stub 10 of the T-shaped pipe 6 to the inlet of the collector 3, and the downstream end of the T-shaped pipe 6 to the plug pipe 8, or if n = 1 and an extraction line 2 is to be formed , that it is formed by: the connection pipe 5 is connected to the downstream end of the T-shaped pipe 6 in the extraction line, the T-stub 10 of the T-shaped pipe 6 to the outlet of
solfangeren 3, og oppstrøms ende av det T-formede røret til pluggrøret, eller the solar collector 3, and the upstream end of the T-shaped pipe to the plug pipe, or
dersom n > 1 og det skal dannes en tilførselslinje 1, at den er dannet ved at: if n > 1 and a supply line 1 is to be formed, that it is formed by:
- et første oppkoblingsledd i tilførselslinjen er dannet ved at tilkoblingsrøret 5 er koblet til oppstrøms ende av første T-formet rør 6 i tilførselslinjen, T-stubben 10 til første T-formet rør 6 er koblet til innløpet til første solfanger 3 i den seriekoblede rekken av solfangere, og nedstrøms ende av første T-formet rør 6 til oppstrøms ende av første forbindelsesrør 7 i tilførselslinjen, - deretter følger et antall på n = n-2 mellomledd i tilførselslinjen som er dannet ved at oppstrøms ende av n'te T-formet rør 6 er koblet til nedstrøms ende av n'te-1 forbindelsesrør 7 i tilførselslinjen, T-stubben 10 til n'te T-formet rør Er koblet til innløpet til n'te +1 solfanger i den seriekoblede rekken av solfangere, og nedstrøms ende av n'te T-formet rør 6 til n'te forbindelsesrør i tilførselslinjen, - og deretter følger et siste ledd som er dannet ved at oppstrøms ende av T-formet rør 6 nummer n=n er koblet til nedstrøms ende av forbindelsesrør nummer n=n-l i tilførselslinjen, T-stubben 10 til T-formet rør nummer n=n er koblet til innløpet til solfanger nummer n=n i den seriekoblede rekken av - a first connecting link in the supply line is formed by the connection pipe 5 being connected to the upstream end of the first T-shaped pipe 6 in the supply line, the T-stub 10 of the first T-shaped pipe 6 being connected to the inlet of the first collector 3 in the series-connected row of solar collectors, and the downstream end of the first T-shaped pipe 6 to the upstream end of the first connecting pipe 7 in the supply line, - then follows a number of n = n-2 intermediate links in the supply line which are formed by the upstream end of the nth T- shaped pipe 6 is connected to the downstream end of the n'th-1 connecting pipe 7 in the supply line, the T-stub 10 of the nth T-shaped pipe Is connected to the inlet of the nth +1 collector in the series-connected array of collectors, and downstream end of the nth T-shaped pipe 6 to the nth connecting pipe in the supply line, - and then follows a last link formed by the upstream end of the T-shaped pipe 6 number n=n being connected to the downstream end of the connecting pipe number n=n-l in the supply line, T-stub 10 t il T-shaped pipe number n=n is connected to the inlet of collector number n=n in the series-connected row of
solfangere, og oppstrøms ende av T-formet rør nummer n=n til pluggrøret 8, eller solar collectors, and upstream end of T-shaped pipe number n=n to plug pipe 8, or
dersom n > 1 og det skal dannes en uttrekkslinje 2, at den er dannet ved at: if n > 1 and an extraction line 2 is to be formed, that it is formed by:
- et første oppkoblingsledd i uttrekkslinjen er dannet ved at pluggrøret 8 er koblet til oppstrøms ende av første T-formet rør 6 i uttrekkslinjen, T-stubben 10 til første T-formet rør er koblet til utløpet til første solfanger 3 i den seriekoblede rekken av solfangere, og nedstrøms ende av første T-formet rør 6 til oppstrøms ende av første forbindelsesrør 7 i uttrekkslinjen, - deretter følger et antall på n = n-2 mellomledd i uttrekkslinjen 2 som er dannet ved at oppstrøms ende av n'te T-formet rør 6 er koblet til nedstrøms ende av n'te-1 forbindelsesrør 7 i tilførselslinjen, T-stubben 10 til n'te T-formet rør Er koblet til innløpet til n'te +1 solfanger i den seriekoblede rekken av solfangere, og nedstrøms ende av n'te T-formet rør 6 til n'te forbindelsesrør i uttrekkslinjen, - og deretter følger et siste ledd som er dannet ved at oppstrøms ende av T-formet rør nummer n=n er koblet til nedstrøms ende av forbindelsesrør nummer n=n-l i uttrekkslinjen, T-stubben til T-formet rør nummer n=n er koblet til innløpet til solfanger nummer n=n i den seriekoblede rekken av solfangere, og oppstrøms ende av T-formet rør nummer n=n er koblet til tilkoblingsrøret 5. - a first connecting link in the extraction line is formed by the plug pipe 8 being connected to the upstream end of the first T-shaped pipe 6 in the extraction line, the T-stub 10 of the first T-shaped pipe being connected to the outlet of the first collector 3 in the series-connected row of solar collectors, and the downstream end of the first T-shaped pipe 6 to the upstream end of the first connecting pipe 7 in the extraction line, - then follows a number of n = n-2 intermediate links in the extraction line 2 which are formed by the upstream end of the nth T- shaped pipe 6 is connected to the downstream end of the n'th-1 connecting pipe 7 in the supply line, the T-stub 10 of the nth T-shaped pipe Is connected to the inlet of the nth +1 collector in the series-connected array of collectors, and downstream end of the nth T-shaped pipe 6 to the nth connecting pipe in the extraction line, - and then follows a final link formed by the upstream end of T-shaped pipe number n=n being connected to the downstream end of connecting pipe number n=n-l in the extraction line, the T-stub of T-shaped pipe number n =n is connected to the inlet of collector number n=n in the series-connected row of collectors, and the upstream end of T-shaped pipe number n=n is connected to connection pipe 5.
Det første aspekt av oppfinnelsen er illustrert skjematisk i figur la og lb. Figur la viser en tilførselslinje 1 beregnet for å forsyne en rekke på tre solfangere 3, som er merket med henholdsvis n=l, n=2 og n=3 på figur la og lb. Antallet solfangere i figuren er kun ment som en illustrasjon prinsippløsningen for sammenkobling av tilførsels- eller uttrekkslinjen. Figur la viser ikke uttrekkslinjen 2, men fra Figur lb ser man at den har akkurat samme konstruksjon som tilførselslinjen og at uttrekkslinjen 2 er speilsymmetrisk med tilførselslinjen. Dette gir en forenklet montering av systemet i henhold til oppfinnelsen ved at man kan montere begge linjene ved å sette sammen delene i samme rekkefølge og etter samme prosedyre med unntak av første og siste ledd. Oppfinnelsen har og den fordel at siden systemet er satt sammen av et antall likeformede ledd med unntak av første og siste ledd, kan systemet kan enkelt utvides til å inkludere flere solfangere i rekken eller motsatt å ta ut en eller flere solfanger(e) ved endringsbehov. The first aspect of the invention is illustrated schematically in figures la and lb. Figure la shows a supply line 1 calculated to supply a row of three solar collectors 3, which are marked respectively with n=1, n=2 and n=3 in figures la and lb. The number of solar collectors in the figure is only intended as an illustration of the principle solution for connecting the supply or extraction line. Figure la does not show the extraction line 2, but from Figure lb it can be seen that it has exactly the same construction as the supply line and that the extraction line 2 is mirror-symmetrical with the supply line. This provides a simplified assembly of the system according to the invention in that both lines can be assembled by assembling the parts in the same order and following the same procedure with the exception of the first and last parts. The invention also has the advantage that since the system is composed of a number of identical parts with the exception of the first and last part, the system can be easily expanded to include several solar collectors in the row or, conversely, to remove one or more solar collectors if changes are required .
Fra Figur la eller lb ser man at tilførselslinjen 1 består i dette eksemplet av et første (n=l) som omfatter et tilkoblingsrør 5, et T-formet rør 6, og et forbindelses-rør 7. Det andre leddet (n=2) omfatter et T-formet rør 6 og et forbindelsesrør 7, mens det tredje leddet (n=3) omfatter et T-formet rør 6 og et pluggrør 8.1 dette eksemplet er den ytre diameteren til T-rørene 6 noe mindre enn indre diameter til tilkoblingsrøret 5, forbindelsesrørene 7 og pluggrøret 8, slik at sammenkoblingen mellom T-rørene og et av de andre rørene oppnås ved at endene til T-rørene stikkes et stykke inn i respektive rør de skal kobles opp mot. Alternativt kunne man like gjerne benyttet et motsatt forhold på rørenes diameter slik at sammenkoblingen oppnås ved at T-rørene får tredd endene av et av de andre rørene et stykke inn i seg. Selv om oppfinnelsen blir illustrert og beskrevet under henvising til utførings-eksemplet hvor T-rørenes ender tres inn i de andre rørene, skal det forstås at foreliggende oppfinnelse inkluderer utførelser som anvender T-rør med større diameter enn tilkoblingsrørene, forbindelsesrørene og pluggrørene som beskrevet ovenfor. From Figure la or lb one can see that the supply line 1 consists in this example of a first (n=l) which comprises a connecting pipe 5, a T-shaped pipe 6, and a connecting pipe 7. The second link (n=2) comprises a T-shaped pipe 6 and a connecting pipe 7, while the third link (n=3) comprises a T-shaped pipe 6 and a plug pipe 8.1 this example, the outer diameter of the T-pipes 6 is somewhat smaller than the inner diameter of the connecting pipe 5, the connecting pipes 7 and the plug pipe 8, so that the connection between the T-pipes and one of the other pipes is achieved by inserting the ends of the T-pipes a little into the respective pipes they are to be connected to. Alternatively, one could just as easily use an opposite ratio on the diameter of the pipes so that the connection is achieved by having the T-pipes thread the ends of one of the other pipes a bit into them. Although the invention is illustrated and described with reference to the embodiment example where the ends of the T-tubes are threaded into the other tubes, it should be understood that the present invention includes embodiments that use T-tubes with a larger diameter than the connecting tubes, connecting tubes and plug tubes as described above .
Hvert T-formet rør 6 har en rørstubb 10 som er tilpasset for å kobles til innløpet 11 eller til utløpet til solfangeren 3. Foreliggende oppfinnelse kan benytte enhver kjent og tenkelig måte for å sammenkoble T-rørets stubb 10 med henholdsvis solfangerens innløp 11 eller utløp 12 så lenge sammenkoblingen blir tilstrekkelig robust til å unngå lekkasjer av termisk fluid. Det er av den grunn ikke vist detaljer vedrørende forseglingen av denne sammenkoblingen i figur la og lb. Eksempler på en enkel og robust sammenkobling som er velegnet for bruk til plateformede solfangere, i sær plateformede solfangere hvor platene er av glass eller annet skjørt og knusbart materiale, er illustrert i figur 2a og 2b. Each T-shaped tube 6 has a tube stub 10 which is adapted to be connected to the inlet 11 or to the outlet of the solar collector 3. The present invention can use any known and conceivable way to connect the T-tube stub 10 with the inlet 11 or outlet of the solar collector, respectively 12 as long as the connection is sufficiently robust to avoid leaks of thermal fluid. For that reason, no details are shown regarding the sealing of this connection in figures la and lb. Examples of a simple and robust interconnection that is suitable for use with plate-shaped solar collectors, in particular plate-shaped solar collectors where the plates are made of glass or other fragile and breakable material, are illustrated in figures 2a and 2b.
På samme måte kan foreliggende oppfinnelse benytte enhver kjent og tenkelig forsegling 9 av rør-i-rør type sammenkobling av rør slik som benyttes i tilførsels eller uttrekkslinjen i henhold til denne oppfinnelse. Foreliggende oppfinnelsen kan imidlertid med fordel benytte en enkel og robust forsegling som oppnås ved at et av rørene som tres sammen i endene er utstyrt med en eller annen deformerbar forhøyelse på utsiden av enden til røret som sørger for å lage en tilstrekkelig stor forhøyelse til at forhøyelsen kommer i klem mellom det indre rørets ytre vegg og det ytre rørets indre vegg, og på den måte danner en fluidtett forsegling. Dette kan for eksempel oppnås ved bruk av en eller flere o-ringer etc. I utføringseksemplet vist i figur la og lb er forseglingen 9 oppnådd ved bruk av to o-ringer. In the same way, the present invention can use any known and conceivable seal 9 of the pipe-in-pipe type connection of pipes as used in the supply or extraction line according to this invention. However, the present invention can advantageously use a simple and robust seal which is achieved by one of the tubes which are threaded together at the ends being equipped with some deformable elevation on the outside of the end of the pipe which ensures that a sufficiently large elevation is created so that the elevation gets squeezed between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube, and in that way forms a fluid-tight seal. This can, for example, be achieved by using one or more o-rings etc. In the design example shown in figures la and lb, the seal 9 is achieved by using two o-rings.
Oppfinnelsen kan benytte ethvert kjent og tenkelig termisk fluid inkludert fluider i gassfase eller i væskefase som er egnet som energibærere for oppvarming av bygninger, skaffe varmt vann til husholdninger og andre lavtemperatur anvendelser. Eksempler på egnede energibærende fluider inkluderer, men er ikke begrenset til; luft, vann, glykol, silikonolje, og ethvert kommersielt tilgjengelig termisk fluid så fremt fluidet ikke gjennomgår en faseovergang i solfangerens normale drifts-temperaturområde som i praksis vil være fra rundt 0 °C opp til rundt 100 °C. Det kan imidlertid tenkes anvendelser som vil innebære temperaturer på det termiske fluidet utover dette området slik at temperaturangivelsen skal ikke forstås begrensende for oppfinnelsen. The invention can use any known and conceivable thermal fluid including fluids in gas phase or in liquid phase which are suitable as energy carriers for heating buildings, providing hot water for households and other low temperature applications. Examples of suitable energy carrying fluids include, but are not limited to; air, water, glycol, silicone oil, and any commercially available thermal fluid as long as the fluid does not undergo a phase transition in the solar collector's normal operating temperature range, which in practice will be from around 0 °C up to around 100 °C. It is, however, possible to imagine applications that would involve temperatures of the thermal fluid beyond this range so that the temperature indication should not be understood as limiting the invention.
Rørdelene som danner tilførsels- eller uttrekkslinjen i henhold til oppfinnelsen kan ha en hvilken som helst dimensjonering og utforming så lenge de kan danne den angitte rør-i-rør type sammenkobling i henhold til første aspekt av oppfinnelsen og så lenge tilførsels- og uttrekkslinjen evner å tilføre og trekke ut tilstrekkelige mengder termisk fluid til at solfangeren(e) fungerer som tiltenkt. Den i så hen-seende hensiktsmessige dimensjoneringen av rørdiameter og utformingen av de forskjellige rørdelene (tilkoblingsrør, T-formet rør, forbindelsesrør og pluggrør) vil avhenge av hvor stor volumstrømmen til det termiske fluidet bør være og de fysiske dimensjoner og fysiske utforming av solfangeren(e) som skal kobles sammen. Hensiktsmessig størrelse på volumstrømmen av det termiske fluidet er en funksjon av størrelsen på arealet til solfangerens lysabsorberende deler, antallet solfangere som skal kobles sammen og det termiske fluidets spesifikke varmekapasitet. The pipe parts that form the supply or extraction line according to the invention can have any dimension and design as long as they can form the specified pipe-in-pipe type of connection according to the first aspect of the invention and as long as the supply and extraction line is capable of supply and withdraw sufficient amounts of thermal fluid for the solar collector(s) to function as intended. The appropriate dimensioning of the pipe diameter and the design of the various pipe parts (connecting pipe, T-shaped pipe, connecting pipe and plug pipe) will depend on how large the volume flow of the thermal fluid should be and the physical dimensions and physical design of the solar collector ( e) which must be connected together. Appropriate size of the volume flow of the thermal fluid is a function of the size of the area of the solar collector's light-absorbing parts, the number of solar collectors to be connected together and the specific heat capacity of the thermal fluid.
I og med at tilførsels- eller uttrekkslinjen i henhold til første aspekt av oppfinnelsen kan benyttes for et høyt varierende antall solfangere koblet i serie, og for alle kjente typer solfangere beregnet for lav og/eller middeltemperert solvarme (for eksempel boligoppvarming, varmtvannsforsyning til husholdninger etc), kan dimensjonene til og de fysiske utformingene av rørdelene i tilførsels- eller uttrekkslinjen i henhold til oppfinnelsen variere over et vidt spenn. Det ligger imidlertid innenfor fagmannens forventede kompetanse å foreta slike dimensjoneringer ved praktisk utøvelse av denne oppfinnelse, og foreliggende oppfinnelse inkluderer enhver kjent og tenkelig utforming og dimensjonering av rørdelene, henholdsvis tilkoblingsrør, T-formet rør, forbindelsesrør og pluggrør, som kan danne en tilførsels- og/eller uttrekkslinje i henhold til første aspekt av oppfinnelsen som definert i vedlagte krav 1. In that the supply or extraction line according to the first aspect of the invention can be used for a highly varying number of solar collectors connected in series, and for all known types of solar collectors designed for low and/or medium temperature solar heating (for example home heating, hot water supply for households etc ), the dimensions of and the physical designs of the pipe parts in the supply or extraction line according to the invention can vary over a wide range. It is, however, within the skilled person's expected competence to make such dimensions in the practical implementation of this invention, and the present invention includes any known and conceivable design and dimensioning of the pipe parts, respectively connecting pipes, T-shaped pipes, connecting pipes and plug pipes, which can form a supply and/or extraction line according to the first aspect of the invention as defined in the attached claim 1.
Det første aspekt av foreliggende oppfinnelse kan benytte ethvert kjent og tenkelig materiale som er egnet for å danne fluidbærende rørledninger i de temperatur-områdene som solfangere av denne type utsettes for under normal drift, i praksis fra litt over 0 °C opp til 150 °C. Eksempler på egnede rørmaterialer inkluderer, men er ikke begrenset til; plast herunder polyfenylensulfidplast (PPS plast) og metaller, herunder aluminium, kobber, etc. The first aspect of the present invention can use any known and imaginable material that is suitable for forming fluid-carrying pipelines in the temperature ranges that solar collectors of this type are exposed to during normal operation, in practice from slightly above 0 °C up to 150 °C . Examples of suitable pipe materials include, but are not limited to; plastics including polyphenylene sulphide plastic (PPS plastic) and metals, including aluminium, copper, etc.
På figurene er rørdelene (tilkoblingsrør, T-formet rør, forbindelsesrør og pluggrør) vist som lineære rørdeler. Dette er en enkel og fordelaktig utforming for å danne tilførsels- og uttrekkslinjer for plateformede solfangere seriekoblet i rekke. Imidlertid, bruk av lineære rørdeler i utføringseksempler av oppfinnelsen skal på ingen måte tolkes begrensende for denne oppfinnelse. Det kan for eksempel benyttes bøyde rørdeler for å danne buede tilførsels- eller uttrekkslinjer der det måtte være hensiktsmessig, og det kan benyttes andre rørutforminger der det måtte være hensiktsmessig. In the figures, the pipe parts (connecting pipe, T-shaped pipe, connecting pipe and plug pipe) are shown as linear pipe parts. This is a simple and advantageous design for forming supply and extraction lines for plate-shaped solar collectors connected in series. However, the use of linear pipe parts in embodiments of the invention shall in no way be interpreted as limiting this invention. For example, bent pipe parts can be used to form curved supply or extraction lines where appropriate, and other pipe designs can be used where appropriate.
Foreliggende oppfinnelse er velegnet for å danne tilførsels- og uttrekkslinjer for plateformede solfangere seriekoblet i rekke ved at det T-formede røret 6 kan ha en relativt stor indre diameter som gir relativt stor transportkapasitet av termisk fluid ved lav strømningsmotstand. Dette gir en fordelaktig god sirkulasjon av termisk fluid i solfangeren, som er spesielt viktig for plateformede solfangere. Plateformede solfangere består, som nevnt i avsnittet «Kjent teknikk», av minst to kongruente plater 13,14 plassert i parallell og i avstand fra hverandre slik at det dannes et relativt smalt rom 15 mellom platene hvor det kan strømme et termisk fluid (ikke vist på figuren). Foreliggende oppfinnelse kan benyttes for plateformede alle kjente og tenkelige solfangere, inkludert men ikke begrenset til solfangere hvor den bakerste platen i den plateformede solfangeren er sollysabsorberende. Alternativt kan både bakerste og fremste plate i solfangerne være opake for sollyset, i dette tilfellet vil den fremste platen fungere som sollysabsorberende sone. Et annet alternativ er å la både den fremste og bakerste plate være transparente og benytte et termisk fluid med sollysabsorberende egenskaper. Uansett hvilken utføring, så er det den bakerste platen til plateformede solfangere som skal festes til T-stubben 10, og på den måte integreres med første aspekt av denne oppfinnelse. Med begrepet «bakerste plate» menes den lysabsorberende platen som vender bort fra solen og som danner baksiden til solfangeren. Begrepet «fremste plate» som brukt herunder den platen som er hovedsakelig transparent for sollys og som danner den solvendte siden av solfangeren. The present invention is suitable for forming supply and extraction lines for plate-shaped solar collectors connected in series in that the T-shaped pipe 6 can have a relatively large internal diameter which provides a relatively large transport capacity of thermal fluid at low flow resistance. This provides advantageous good circulation of thermal fluid in the solar collector, which is particularly important for plate-shaped solar collectors. Plate-shaped solar collectors consist, as mentioned in the section "Known technology", of at least two congruent plates 13,14 placed in parallel and at a distance from each other so that a relatively narrow space 15 is formed between the plates where a thermal fluid can flow (not shown in the figure). The present invention can be used for plate-shaped all known and conceivable solar collectors, including but not limited to solar collectors where the rearmost plate in the plate-shaped solar collector is sunlight absorbent. Alternatively, both the rear and front plates in the solar collectors can be opaque to sunlight, in which case the front plate will act as a sunlight absorbing zone. Another option is to leave both the front and rear panels transparent and use a thermal fluid with sunlight absorbing properties. Regardless of the design, it is the back plate of plate-shaped solar collectors that is to be attached to the T-stub 10, and thus integrated with the first aspect of this invention. The term "rear plate" refers to the light-absorbing plate that faces away from the sun and forms the back of the solar collector. The term "front plate" as used includes the plate which is mainly transparent to sunlight and which forms the sun-facing side of the solar collector.
Fra figur 2a og 2b ser man at festemekanismen i henhold til et andre aspekt av oppfinnelsen består av en hul sylinderformet innsats 16 som tres inn i T-stubben 10 til det T-formede røret, og at innfestingen av den bakerste platen 13 til solfangeren 3 oppnås ved at en flens 17 på innsatsen 16 presser platen 13 ned mot endeveggen til T-stubben 10. Presset fra innsatsens flens 17 mot den bakre platen 13 opprett-holdes ved at innsatsen 16 er utstyrt med gjenger 18 tilpasset et gjengespor 19 på indre vegg i T-stubben slik at man kan skru innsatsen ned i T-stubben og oppnå at flensen 17 får et fast holdegrep på platen 13. Koblingen gjøres lekkasjetett ved bruk av en o-ring eller annen form for elastisk materiale 20 som legges mellom platen 13 og endeveggen til T-stubben 10 og på den måte kommer i klem mellom dem. I utføringseksemplet vist i figur 2a har T-stubben 10 en konisk traktformet utvidelse i enden rettet mot bakplaten 13 og den elastiske forseglingen 20 legges i rommet som avgrenses av den indre veggen til T-stubben 10, den nedre siden til den bakre platen 13 og den ytre veggen til innsatsen 16.1 dette tilfellet bør den elastiske forseglingen 20 være dimensjonert slik at den kommer i klem mellom disse flatene. I utførings-eksemplet vist i figur 2b har T-stubben 10 en konisk utvidelse av rørveggen opp mot den bakre platen slik at det dannes en anvendbar pressflate på enden av T-stubben som den elastiske forseglingen kan ligge an mot. Alternativt kan det tenkes å benyttes et elastisk mellomliggende sjikt, en flat (lite byggende) elastisk ring så som en syltetøyglasstrikk eller lignende i klem mellom flensen 17 og den bakre platens 13 øvre flate (som vender mot flensen). Det kan benyttes et hvilket som helst kjent og tenkelig elastisk materiale som kan danne en lekkasjetett forsegling ved de presstrykk (mellom flens 17 og bakre plate 13), fluidtrykk inne i rørkanalen, og de temperaturer som normalt oppstår ved drift av denne type solfangere. Eksempler på egnede forseglingsmaterialer inkluderer, men er ikke begrenset til gummiringer, vinduskitt, elastiske fugemasser, fugekitt etc. From figures 2a and 2b it can be seen that the fastening mechanism according to a second aspect of the invention consists of a hollow cylinder-shaped insert 16 which is threaded into the T-stub 10 of the T-shaped tube, and that the fastening of the rear plate 13 to the solar collector 3 achieved by a flange 17 on the insert 16 pressing the plate 13 down against the end wall of the T-stub 10. The pressure from the insert's flange 17 against the rear plate 13 is maintained by the insert 16 being equipped with threads 18 adapted to a thread groove 19 on the inner wall in the T-stub so that the insert can be screwed down into the T-stub and achieve that the flange 17 gets a firm grip on the plate 13. The connection is made leak-proof by using an o-ring or other form of elastic material 20 that is placed between the plate 13 and the end wall of the T-stub 10 and in that way gets squeezed between them. In the design example shown in Figure 2a, the T-stub 10 has a conical funnel-shaped extension at the end directed towards the back plate 13 and the elastic seal 20 is placed in the space delimited by the inner wall of the T-stub 10, the lower side of the back plate 13 and the outer wall of the insert 16.1 in this case, the elastic seal 20 should be dimensioned so that it is squeezed between these surfaces. In the design example shown in figure 2b, the T-stub 10 has a conical extension of the pipe wall up towards the rear plate so that a usable pressure surface is formed on the end of the T-stub against which the elastic seal can rest. Alternatively, it is conceivable to use an elastic intermediate layer, a flat (low build-up) elastic ring such as a jam glass knit or the like sandwiched between the flange 17 and the upper surface of the rear plate 13 (which faces the flange). Any known and imaginable elastic material can be used which can form a leak-proof seal at the pressure pressure (between flange 17 and rear plate 13), fluid pressure inside the pipe channel, and the temperatures that normally occur during operation of this type of solar collectors. Examples of suitable sealing materials include, but are not limited to, rubber rings, window putty, elastic sealants, caulking etc.
I figur 3a og 3b er innsatsen 16 illustrert skjematiske enkeltstående henholdsvis fra siden og rett ovenfra, mens figur 2a og 2b viser eksempler på hvordan innsatsen 16 integreres med tilførsels- eller uttrekkslinjen i henhold til det andre aspekt av oppfinnelsen. Oppfinnelsen kan benytte ethvert kjent og tenkelig materiale i innsatsen så lenge materialet gir gjengene 18 tilstrekkelig mekanisk styrke til å oppnå et stødig og sikkert feste til T-stubbens gjengespor 19. Eksempler på egnede materialer inkluderer, men er ikke begrenset til; metaller, herunder aluminium, syrefast stål eller plast, herunder polypropylenplast eller polyamidplast, etc. In Figures 3a and 3b, the insert 16 is illustrated schematically individually from the side and directly from above, respectively, while Figures 2a and 2b show examples of how the insert 16 is integrated with the supply or extraction line according to the second aspect of the invention. The invention can use any known and imaginable material in the insert as long as the material gives the threads 18 sufficient mechanical strength to achieve a steady and secure attachment to the T-stub's thread groove 19. Examples of suitable materials include, but are not limited to; metals, including aluminium, acid-resistant steel or plastics, including polypropylene plastic or polyamide plastic, etc.
Solfangere av platetypen er som nevnt følsomme for trykkeendringer inne i fluidkretsen på grunn av de relativt store arealene i kontakt med det termiske fluidet. Et overtrykk (større trykk inne i kretsen enn omgivelsene) er generelt mer uheldig enn et undertrykk fordi overtrykket søker å skille platene 13, 14 i solfangeren fra hverandre og kan derfor lett føre til lekkasjer av termisk fluid. Det er derfor fordelaktig å benytte en pumpe plassert på uttrekkslinjen nedstrøms for solfangeren^) som suger det termiske fluidet ut av solfangeren og dermed skaper et undertrykk i den del av fluidkretsen som befinner oppstrøms for pumpen. Solar collectors of the plate type are, as mentioned, sensitive to pressure changes inside the fluid circuit due to the relatively large areas in contact with the thermal fluid. An overpressure (greater pressure inside the circuit than the surroundings) is generally more unfortunate than a negative pressure because the overpressure seeks to separate the plates 13, 14 in the solar collector from each other and can therefore easily lead to leaks of thermal fluid. It is therefore advantageous to use a pump placed on the extraction line downstream of the solar collector^) which sucks the thermal fluid out of the solar collector and thus creates a negative pressure in the part of the fluid circuit that is located upstream of the pump.
I et tredje aspekt av oppfinnelsen omfatter tilførsels- eller uttrekkslinjen i henhold første eller andre aspekt av oppfinnelsen en ytre lukket kretsløp for termisk fluid. Dette lukkede kretsløp kan med fordel ha en isolert lagertank og lignende for termisk fluid for å fremskaffe lagerkapasitet av solvarme og gi brukeren anledning til å benytte solvarmen uavhengig av når solen skinner. In a third aspect of the invention, the supply or extraction line according to the first or second aspect of the invention comprises an external closed circuit for thermal fluid. This closed circuit can advantageously have an insulated storage tank and the like for thermal fluid to provide storage capacity for solar heat and give the user the opportunity to use the solar heat regardless of when the sun is shining.
I tilfeller hvor det termiske fluidet er en væske, som for eksempel vann, kan det som nevnt oppstå problemer med overheting eller underkjøling som gir faseoverganger, henholdsvis koking eller innfrysing av det termiske fluidet. Dette vil resultere i en volumutvidelse som verste fall kan sprenge solfangeren(e). Dette problemet er spesielt aktuelt i perioder hvor solfangeranlegget er inaktivt. Da kan kuldegrader eller sterk sol føre til fryse eller kokeproblemer i fluidkretsen. For å bøte på dette problemet er det en fordel å kunne evakuere den delen av fluidkretsen hvor fryse eller kokeproblemer kan oppstå ved at væsken trekkes ut og erstattes av luft. For å oppnå dette kan man utstyre tilførselslinjen oppstrøms for solfangeren(e) med en ventil, for eksempel en sjalteventil eller lignende, som aktiveres av et reguleringssystem som engasjerer ventilen slik at den stenger for væskestrømmen og åpner for innføring av luft i fluidkretsen når anlegget skal evakueres, og motsatt som stenger for lufttilførselen og tillater væsken å strømme fritt gjennom ventilen under ordinær drift av solfangeranlegget. I dette tilfellet kan pumpen på uttrekkslinjen med fordel være en ejektor pumpe eller selv-primende pumpe som kan evakuere luft ut av fluidkretsen samtidig som den sørger for å sirkulere væsken inne i fluidkretsen. Reguleringssystemet kan settes opp til å regulere driften av pumpen og ventilen ut fra informasjon om det termiske fluidets temperatur i solfangeren(e). Alternativt kan evakueringen av solfangeren(e) oppnås ved at det benyttes en differanse til vannspeilet på det røret som returnerer fra solfangeren(e) slik at når sirkulasjonen stopper, så vil trykksøylen være større på tilførsels-siden av solfangeren(e) og derved vil vannet renne tilbake via tilførselen. In cases where the thermal fluid is a liquid, such as water, as mentioned, problems can arise with overheating or subcooling that cause phase transitions, respectively boiling or freezing of the thermal fluid. This will result in a volume expansion which, in the worst case, can burst the solar collector(s). This problem is particularly relevant during periods when the solar collector system is inactive. Then cold degrees or strong sun can lead to freezing or boiling problems in the fluid circuit. To remedy this problem, it is an advantage to be able to evacuate the part of the fluid circuit where freezing or boiling problems can occur by the fluid being extracted and replaced by air. To achieve this, one can equip the supply line upstream of the solar collector(s) with a valve, for example a switching valve or similar, which is activated by a control system that engages the valve so that it closes off the fluid flow and opens for the introduction of air into the fluid circuit when the plant is to is evacuated, and the opposite which closes off the air supply and allows the liquid to flow freely through the valve during ordinary operation of the solar collector system. In this case, the pump on the extraction line can advantageously be an ejector pump or self-priming pump that can evacuate air out of the fluid circuit while ensuring that the fluid circulates inside the fluid circuit. The regulation system can be set up to regulate the operation of the pump and the valve based on information about the temperature of the thermal fluid in the solar collector(s). Alternatively, the evacuation of the solar collector(s) can be achieved by using a difference to the water level on the pipe that returns from the solar collector(s) so that when the circulation stops, the pressure column will be greater on the supply side of the solar collector(s) and thereby the water flows back via the supply.
Et utføringseksempel på en lukket fluidkrets for væske med evakueringsmulighet er angitt skjematisk i figur 4. Figuren viser fem plateformede solfangere 3 koblet sammen i serie og hvor en tilførselslinje 1 i henhold til første eller andre aspekt av oppfinnelsen leder en relativt kald væske inn til solfangerne og en uttrekkslinje 2 i henhold til første eller andre aspekt av oppfinnelsen trekker relativt varm væske ut av solfangerne. Nedstrøms for solfangerne 3 er det plassert en ejektorpumpe 22 som sørger for å suge væsken ut av solfangerne og videre via rørledning 23 inn til en termisk isolert lagringstank 24. Lagringstankens indre rom er delt i en væskefylt del 24a og et luftfylt 24b ekspansjons volum over væskefasen for å kunne motta og holde på væske som blir evakuert fra solfangerne 3. Væskestanden inne i tanken er illustrert med en tynn stiplet vannrett linje på figuren. Som det fremgår av figur 4 ender rørledning 23 inne i ekspansjons volumet 24b i lagringstanken 24 slik at væske som presses ut av enden til rørledning 23 må falle et stykke gjennom luften i ekspansjonsvolumet før det entrer væskefasen 24a i lagringstanken. Lagringstanken har en åpning 26 for innførsel eller utføring av luft i takt med volumendringer av ekspansjonssonen 24b. Åpningen 26 kan med fordel være utstyrt med en lukkeventil (ikke vist) som kan åpnes og lukkes av et reguleringssystem som drifter anlegget. Pumpen 22 har et utløp for evakuering av luft (ikke vist) som suges ut av solfangeranlegget. Alternativt kan pumpen 22 pumpe både luft og væske inn i lagringstanken 24, og la den nødvendige ventileringen av luft som suges ut av solfangerne (når de settes i normal drift etter å ha vært evakuert) skje via åpning 26. Fra lagringstanken går det en rørledning 28 som overfører relativt kald væske fra lagringstanken 24 og videre inn i tilførselslinjen 1. Med dette blir fluidkretsen et lukket kretsløp. An embodiment example of a closed fluid circuit for liquid with the possibility of evacuation is shown schematically in Figure 4. The figure shows five plate-shaped solar collectors 3 connected in series and where a supply line 1 according to the first or second aspect of the invention leads a relatively cold liquid into the solar collectors and an extraction line 2 according to the first or second aspect of the invention extracts relatively hot liquid from the solar collectors. Downstream of the solar collectors 3, an ejector pump 22 is placed which ensures that the liquid is sucked out of the solar collectors and further via pipeline 23 into a thermally insulated storage tank 24. The internal space of the storage tank is divided into a liquid-filled part 24a and an air-filled 24b expansion volume above the liquid phase to be able to receive and hold liquid that is evacuated from the solar collectors 3. The liquid level inside the tank is illustrated with a thin dotted horizontal line in the figure. As can be seen from Figure 4, pipeline 23 ends inside the expansion volume 24b in the storage tank 24 so that liquid that is pushed out of the end of pipeline 23 must fall a distance through the air in the expansion volume before it enters the liquid phase 24a in the storage tank. The storage tank has an opening 26 for the introduction or discharge of air in step with volume changes of the expansion zone 24b. The opening 26 can advantageously be equipped with a shut-off valve (not shown) which can be opened and closed by a control system that operates the plant. The pump 22 has an outlet for evacuating air (not shown) which is sucked out of the solar collector system. Alternatively, the pump 22 can pump both air and liquid into the storage tank 24, and allow the necessary ventilation of air sucked out of the solar collectors (when they are put into normal operation after being evacuated) to take place via opening 26. From the storage tank there is a pipeline 28 which transfers relatively cold liquid from the storage tank 24 and further into the supply line 1. With this, the fluid circuit becomes a closed circuit.
Pumpen 22 på returlinjen 23 skaper et sug i fluidkretsen oppstrøms for pumpen. I tilfeller med bruk av væske som termisk fluid kan dette sug skape problemer grunnet trykkavhengigheten til væskers kokepunkt som kan gi gassdannelse i en eller flere av rørledning 28, solfangeren(e) 3 eller tilførselslinjen 1 dersom høydeforskjellen mellom lagringstanken 24 og solfangeren(e) 3, lengden merket med pilene A på figur 4, medfører en tilstrekkelig sterk kokepunktdepresjon i væsken. Vann vil for eksempel koke ved rundt 50 °C dersom trykket i fluidkretsen reduseres til rundt 0,1 atmosfære, noe som oppnås i øvre del av en 9 meter høy vannsøyle som suges opp, og ved 10 meter vannsøyle er trykket i øvre del av søylen ned mot vakuum hvor vannet koker ved en temperatur på under 10 °C. I mange anvendelser vil det derfor være nødvendig eller i det minste fordelaktig å plassere en pumpe på turlinjen 28 like nedstrøms for lagringstanken 24 som sørger for at trykkfallet fra pumpen 22 i verken solfangeren(e), tilførselslinjen eller returlinjen faller til et nivå hvor væskens kokepunktdepresjon blir et problem. For vann bør ikke trykket i vannfasen komme under 0,3 atmosfærer i fluidkretsen, eller enda mer fordelaktig 0,5 atmosfærer. Figur 4b viser skjematisk et utføringseksempel med en pumpe 29 plassert på turlinjen 28. Driften av pumpe 29 bør tilpasses slik at den ikke løfter væsketrykket i turlinjen 28 til et nivå hvor den termiske væsken blir pumpet aktivt inn i tilførselslinjen av pumpe 29 på turlinjen, men blir sugd inn ved hjelp av pumpe 22 på returlinjen i kombinasjon med gravitasjonens effekt på væsken i returlinjens væskesøyle. Enhver kjent og tenkelig løsning for regulering av effekt og drift av pumpe 29 for å oppnå denne tilsiktede virkning kan benyttes av foreliggende oppfinnelse. The pump 22 on the return line 23 creates a suction in the fluid circuit upstream of the pump. In cases where a liquid is used as a thermal fluid, this suction can create problems due to the pressure dependence of the liquid's boiling point, which can cause gas formation in one or more of the pipelines 28, the solar collector(s) 3 or the supply line 1 if the height difference between the storage tank 24 and the solar collector(s) 3 , the length marked with arrows A in Figure 4, causes a sufficiently strong boiling point depression in the liquid. For example, water will boil at around 50 °C if the pressure in the fluid circuit is reduced to around 0.1 atmosphere, which is achieved in the upper part of a 9 meter high water column which is sucked up, and at a 10 meter water column the pressure is in the upper part of the column down towards vacuum where the water boils at a temperature below 10 °C. In many applications it will therefore be necessary or at least advantageous to place a pump on the trip line 28 just downstream of the storage tank 24 which ensures that the pressure drop from the pump 22 in neither the solar collector(s), the supply line nor the return line falls to a level where the liquid's boiling point depression becomes a problem. For water, the pressure in the water phase should not fall below 0.3 atmospheres in the fluid circuit, or even more advantageously 0.5 atmospheres. Figure 4b schematically shows an embodiment example with a pump 29 placed on the trip line 28. The operation of pump 29 should be adapted so that it does not raise the liquid pressure in the trip line 28 to a level where the thermal liquid is actively pumped into the supply line by pump 29 on the trip line, but is sucked in by means of pump 22 on the return line in combination with the effect of gravity on the liquid in the return line's liquid column. Any known and conceivable solution for regulating the power and operation of pump 29 to achieve this intended effect can be used by the present invention.
Ved at returlinjen i fluidkretsen (uttrekkslinjen 2 og rørledning 23) ender i en avstand over væskespeilet i lagringstanken 24, blir væskehøyden (er angitt med piler merket B i figur 4) i returlinjen mindre enn væskehøyden til turlinjen som består av rørledning 28 og tilførselslinjen 1 (er angitt med piler merket A i figur 4). Ergo blir det et større gravitasjonsbetinget væsketrykk i turlinjen enn i returlinjen slik at den termiske væsken kan kun sirkulere i fluidkretsen så lenge pumpe 22 er i drift. Så snart pumpe 22 stanses, vil væsketrykkdifferansen mellom tur -og returlinjen sørge for at væsken begynner å strømme motsatt vei i fluidkretsen slik at det suges inn luft via enden av returlinjen (rørledning 23) som erstatter væsken i fluidkretsen helt til at væskesøylen i turlinjen (rørledning 28) er den samme som i lagringstanken. Da er hele solfangeranlegget inkludert tilførselslinje 1 og uttrekkslinje 2 tømt for væske. Denne løsning har den fordel at strømstans eller annen uønsket driftsstans av sirkulasjonspumpen medfører automatisk evakuering av solfangerne og dermed eliminasjon av risikoen for frost eller overhetings-problematikk. As the return line in the fluid circuit (extraction line 2 and pipeline 23) ends at a distance above the liquid mirror in the storage tank 24, the liquid height (indicated by arrows marked B in Figure 4) in the return line is less than the liquid height of the trip line consisting of pipeline 28 and supply line 1 (indicated by arrows marked A in figure 4). Ergo, there is a greater gravitational fluid pressure in the flow line than in the return line, so that the thermal fluid can only circulate in the fluid circuit as long as pump 22 is in operation. As soon as pump 22 is stopped, the liquid pressure difference between the flow and return line will ensure that the liquid begins to flow in the opposite direction in the fluid circuit so that air is sucked in via the end of the return line (pipeline 23) which replaces the liquid in the fluid circuit until the liquid column in the flow line ( pipeline 28) is the same as in the storage tank. Then the entire solar collector system, including supply line 1 and extraction line 2, is emptied of liquid. This solution has the advantage that power outages or other unwanted outages of the circulation pump lead to automatic evacuation of the solar collectors and thus elimination of the risk of frost or overheating problems.
Nede i væskefasen, dvs. inne i volumet 24a, er det plassert en varmeveksler 25 med ekstern strømningskrets 25a og 25b for å forsyne en eller flere brukersteder (ikke vist) med solvarme via et energibærende termisk medium som varmes opp i varmeveksleren 25. Down in the liquid phase, i.e. inside the volume 24a, a heat exchanger 25 with external flow circuit 25a and 25b is placed to supply one or more user locations (not shown) with solar heat via an energy-carrying thermal medium that is heated in the heat exchanger 25.
I et fjerde aspekt omfatter oppfinnelsen en solfanger som fremkommer ved å sette sammen første, andre og tredje aspekt av oppfinnelsen som definert i krav 16 eller 17. In a fourth aspect, the invention comprises a solar collector which results from combining the first, second and third aspects of the invention as defined in claim 16 or 17.
Figurliste Figure list
Figur la er et skjematisk riss sett fra siden av et utføringseksempel på en tilførselslinje i henhold til første aspekt av oppfinnelsen beregnet for tilførsel av termisk fluid til seriekoblede solfangere. Figur lb viser et skjematisk riss sett ovenfra av samme utføringseksempel på en tilførselslinje som vist i figur la og av et utføringseksempel av en uttrekkslinje i henhold til første aspekt av oppfinnelsen beregnet for tre seriekoblede solfangere. Figur 2a er et skjematisk riss sett fra siden av et første utføringseksempel på en festemekanisme i henhold til et andre aspekt av oppfinnelsen. Figur 2b er et skjematisk riss sett fra siden av et andre utføringseksempel på en festemekanisme i henhold til et andre aspekt av oppfinnelsen. Figur 3a og 3b er et skjematisk riss av en innsats i henhold til andre aspekt av oppfinnelsen sett henholdsvis fra siden og ovenfra. Figur 4a er et skjematisk diagram over et utføringseksempel på en lukket fluidkrets for væske med evakueringsmulighet integrert med en tilførsels- og en uttrekkslinje i henhold til første, andre eller tredje aspekt av oppfinnelsen. Figur 4b er et skjematisk diagram over samme utføringseksempel som i figur 4a, men som også inkluderer en pumpe på turlinjen for trykkstøtte. Figur 5a er et skjematisk riss av et utføringseksempel av oppfinnelsen i henhold til et tredje aspekt av oppfinnelsen beregnet for to seriekoblede solfangere. Figure 1a is a schematic view seen from the side of an embodiment of a supply line according to the first aspect of the invention intended for the supply of thermal fluid to series-connected solar collectors. Figure 1b shows a schematic view seen from above of the same embodiment of a supply line as shown in Figure 1a and of an embodiment of an extraction line according to the first aspect of the invention intended for three series-connected solar collectors. Figure 2a is a schematic view seen from the side of a first embodiment of a fastening mechanism according to a second aspect of the invention. Figure 2b is a schematic view seen from the side of a second embodiment of a fastening mechanism according to a second aspect of the invention. Figures 3a and 3b are a schematic view of an insert according to the second aspect of the invention seen respectively from the side and from above. Figure 4a is a schematic diagram of an embodiment example of a closed fluid circuit for liquid with the possibility of evacuation integrated with a supply line and an extraction line according to the first, second or third aspect of the invention. Figure 4b is a schematic diagram of the same design example as in Figure 4a, but which also includes a pump on the trip line for pressure support. Figure 5a is a schematic view of an embodiment of the invention according to a third aspect of the invention intended for two series-connected solar collectors.
Figur 5b er en trunkert utsnitt av utføringseksemplet vist i figur 5a. Figure 5b is a truncated section of the design example shown in Figure 5a.
Figur 5c viser et utføringseksempel på selvevakuerende fluidkrets i henhold til oppfinnelsen. Figure 5c shows a design example of a self-evacuating fluid circuit according to the invention.
Utføringseksempel av oppfinnelsen Embodiment of the invention
Oppfinnelsen vil her beskrives i større detalj under henvising til et utførings-eksempel av oppfinnelsen spesielt egnet for å tilføre og trekke ut termisk fluid fra seriekoblede solfangere av platetypen som benytter transparente glassplater slik som for eksempel vist i WO 2011/089530. The invention will be described here in greater detail with reference to an embodiment of the invention particularly suitable for supplying and extracting thermal fluid from series-connected solar collectors of the plate type that use transparent glass plates such as, for example, shown in WO 2011/089530.
Systemet i henhold til dette utføringseksemplet benytter en tilførsels- og en uttrekkslinje i henhold til andre aspekt av oppfinnelsen, og utviser i tillegg en enkel løsning på hvordan sammenkoble platene til solfangerne med tilførsels- og uttrekkslinjen til en integrert solfangerenhet. Dette oppnås ved bruk av en enkelt aluminiumsprofil som kan benyttes til å feste glassplatene i riktig posisjon og samtidig feste tilførselslinjen og uttrekkslinjen til solfangerne slik som vist i figurene 5a og 5b, hvor figur 5a er et skjematisk riss av utføringseksemplet sett fra siden, her i en versjon beregnet for å koble opp to solfangere og figur 5b er et trunkert utsnitt av figur 5a for bedre å illustrere aluminiumsprofilen 140. The system according to this embodiment uses a supply and an extraction line according to the second aspect of the invention, and in addition exhibits a simple solution on how to connect the plates of the solar collectors with the supply and extraction line of an integrated solar collector unit. This is achieved by using a single aluminum profile which can be used to fasten the glass plates in the correct position and at the same time fasten the supply line and the extraction line to the solar collectors as shown in figures 5a and 5b, where figure 5a is a schematic drawing of the design example seen from the side, here in a version designed to connect two solar collectors and figure 5b is a truncated section of figure 5a to better illustrate the aluminum profile 140.
Figur 5a viser kun tilførselslinjen, men som for det første og andre aspekt av oppfinnelsen er oppbyggingen av uttrekkslinjen helt lik. Tilførsels- og uttrekkslinjen er speilsymmetriske og er derfor bygd opp av akkurat de samme delene. Fra figur 5 kan det ses at dette utføringseksempel benytter samme innfestings-mekanisme mellom solfangernes bakre plate 113 og T-stubbene 110 til tilførsels- og uttrekkslinjene som vist i figur 2a, dvs. ved hjelp av en innsats 116 med flens 117 som presser platen 113 ned mot T-stubben 110. Figure 5a only shows the supply line, but as for the first and second aspect of the invention, the structure of the extraction line is completely similar. The supply and extraction line are mirror-symmetrical and are therefore made up of exactly the same parts. From figure 5 it can be seen that this design example uses the same attachment mechanism between the solar collectors' rear plate 113 and the T-stubs 110 to the supply and extraction lines as shown in figure 2a, i.e. by means of an insert 116 with flange 117 which presses the plate 113 down towards the T-stub 110.
Utføringseksemplet benytter et antall aluminiumsprofil 140 som alle er likt utformet slik at de får et benparti 141 for innfesting mot underlaget, og en veggdannende del 142 orientert normalt på benpartiet som strekker seg opp til like under området hvor solfangerens glassplater 113, 114 og 150 skal festes. Der deler veggen til aluminiumsprofilen seg opp i en rett bakvegg 143 og en bøyd profildel 144 som har festesoner 145 og 146 som griper og holder/klemmer henholdsvis endene til glassplatene 113 og 114, og 150 i beregnet posisjon i solfangeren. For å beskytte glassplatene 113,114, 150 mot brekkasje kan det med fordel benyttes et elastisk trykkavlastende og forseglende materiale 147 i festesonene 145 og 146. I nedre del av veggpartiet 142 benpartiet er det en sirkelformet åpning 148 (ikke vist i figur 5b) der hvor tilførselslinjen skal dannes og en tilsvarende sirkelåpning der hvor uttrekkslinjen skal dannes. The design example uses a number of aluminum profiles 140 which are all designed in the same way so that they have a leg part 141 for attachment to the substrate, and a wall-forming part 142 oriented normally on the leg part which extends up to just below the area where the solar collector's glass plates 113, 114 and 150 are to be attached . There, the wall of the aluminum profile splits into a straight back wall 143 and a bent profile part 144 which has attachment zones 145 and 146 which grip and hold/clamp respectively the ends of the glass plates 113 and 114, and 150 in the calculated position in the solar collector. In order to protect the glass plates 113,114, 150 against breakage, an elastic pressure-relieving and sealing material 147 can advantageously be used in the attachment zones 145 and 146. In the lower part of the wall part 142, the leg part, there is a circular opening 148 (not shown in figure 5b) where the supply line must be formed and a corresponding circular opening where the extraction line is to be formed.
Som vist i figur 5a, oppnås en samtidig sammenkobling av rørdeler i tilførsels- og uttrekkslinjen og platene i solfangeren ved at en første aluminiumsprofil 140 (regnet fra oppstrøms ende) har et T-rør 106 med en flens 151 tredd gjennom åpning 148 slik at flensen 156 er på nedstrøms side av veggpartiet 142. På oppstrøms side av veggpartiet 142 er tilkoblingsrøret 105 festet til T-røret 106 ved hjelp av en klemring 149a som både fester tilkoblingsrøret 105 til det T-formede røret 106 og klemmer fast veggdelen 142 mellom flensen 151 og klemringen 149a. I nedstrøms ende av første solfanger er et tilkoblingsrør 107 som er festet til nedstrøms ende av første T-rør 106 tredd gjennom åpning 148 i andre aluminiumsprofil. Klemringen 149a og festesonen til T-røret 106 er gjenget slik at de kan skrus sammen. En tredje aluminiumsprofil er plassert slik at den låses fast til andre T-formet rør 106 ved at den klemmes mellom T-rørets flens 151 og en klemring 149b som også sørger for å låse sammen nedstrøms ende av forbindelsesrøret 107 og oppstrøms ende av det andre T-formede røret 106. Også her oppnås festingen av klemringen 149b til det T-formede røret 106 ved gjenger slik at de kan skrus sammen. Den andre og tredje aluminiumsprofilen er speilvendte av hverandre og står butt-butt med bakveggene 143 vendende mot hverandre. I nedstrøms ende av andre solfanger er det plassert en fjerde aluminiumsprofil som fester nedstrøms ende av glassplatene til andre solfanger. Alternativt kan klemringene 149a og 149b erstattes av muttere som skrus fast i gjengesporet på T-rørene 106 og la mutterne utføre låsingen av veggdelene 142 mot flens 151.1 dette tilfellet kan T-røret 106 oppnå en fiuidtett sammenkobling med henholdsvis tilkoblingsrørene 105 og forbindelsesrørene 107 ved samme rør-i-rør type sammenkobling som vist i Figur la. As shown in Figure 5a, a simultaneous connection of pipe parts in the supply and extraction line and the plates in the solar collector is achieved by a first aluminum profile 140 (counting from the upstream end) having a T-pipe 106 with a flange 151 threaded through opening 148 so that the flange 156 is on the downstream side of the wall part 142. On the upstream side of the wall part 142, the connecting pipe 105 is attached to the T-pipe 106 by means of a clamping ring 149a which both attaches the connecting pipe 105 to the T-shaped pipe 106 and clamps the wall part 142 between the flange 151 and the clamping ring 149a. At the downstream end of the first solar collector, a connecting pipe 107 which is attached to the downstream end of the first T-pipe 106 is threaded through opening 148 in the second aluminum profile. The clamping ring 149a and the attachment zone of the T-tube 106 are threaded so that they can be screwed together. A third aluminum profile is positioned so that it is locked to the second T-shaped pipe 106 by being clamped between the T-pipe's flange 151 and a clamping ring 149b which also provides for locking together the downstream end of the connecting pipe 107 and the upstream end of the second T -shaped tube 106. Here, too, the clamping ring 149b is attached to the T-shaped tube 106 by means of threads so that they can be screwed together. The second and third aluminum profiles are mirror images of each other and stand butt-butt with the rear walls 143 facing each other. At the downstream end of the other solar collectors, a fourth aluminum profile is placed which attaches the downstream end of the glass plates to the other solar collectors. Alternatively, the clamping rings 149a and 149b can be replaced by nuts which are screwed into the threaded groove of the T-pipes 106 and let the nuts perform the locking of the wall parts 142 against the flange 151. In this case, the T-pipe 106 can achieve a fluid-tight connection with the connection pipes 105 and the connection pipes 107 respectively at the same pipe-in-pipe type connection as shown in Figure la.
Ved denne konfigurasjonen av tilførselslinjen og tilsvarende speilvendte konfigurasjon på uttrekkslinjen (ikke vist på figurene) dannes en gjensidig fastlåst struktur som sørger for at første og andre aluminiumsprofil for hver solfanger er vendt mot hverandre og låses i en avstand fra hverandre som sørger for at festesonene 145 og 146 inkludert det elastiske trykkavlastende og forseglende materialet 147 utøver et klemmepress mot endeflatene til glassplatene 113, 114 og 150 slik at de både holdes på plass og at det dannes en fiuidtett forsegling langs endekantene til glassplatene. Det dannes også en låsing av hver solfanger til hverandre i rekken ved at bakveggen 143 til første aluminiumsprofil til solfanger nummer n+1 i rekken av n solfangere, butter mot og klemmer på bakveggen 143 til andre aluminiumsprofil til solfanger nummer n i rekken. With this configuration of the supply line and the corresponding mirrored configuration of the extraction line (not shown in the figures) a mutually locked structure is formed which ensures that the first and second aluminum profiles for each solar collector face each other and are locked at a distance from each other which ensures that the attachment zones 145 and 146 including the elastic pressure-relieving and sealing material 147 exerts a clamping pressure against the end surfaces of the glass plates 113, 114 and 150 so that they are both held in place and that a fluid-tight seal is formed along the end edges of the glass plates. A locking of each solar collector to each other in the row is also formed by the back wall 143 of the first aluminum profile of solar collector number n+1 in the row of n solar collectors, butting against and clamping onto the back wall 143 of the second aluminum profile of solar collector number n in the row.
Ved at første og andre aluminiumsprofil til hver solfanger er speilsymmetriske (dvs. er to eksemplarer av samme profil orientert 180<0>i forhold til hverandre), danner utføringseksemplet i henhold til tredje aspekt av oppfinnelsen et enkelt system for sammenkobling av et antall på n seriekoblede solfangere av platetypen som i hovedsak omfatter et antall på 2n aluminiumsprofiler 140, n glassplater 113 (belagt med et sollysabsorberende sjikt), n glassplater 114, n glassplater 150, 2n T-formede rør 106 med n klemringer 149b, 2n-2 forbindelsesrør 107, 2 pluggrør 108,og 2 tilkoblingsrør 105 inkludert 2 klemringer 149a. In that the first and second aluminum profiles of each solar collector are mirror-symmetric (i.e. two copies of the same profile are oriented 180<0> in relation to each other), the embodiment according to the third aspect of the invention forms a simple system for connecting a number of n series-connected plate-type solar collectors which essentially comprise a number of 2n aluminum profiles 140, n glass plates 113 (coated with a sunlight-absorbing layer), n glass plates 114, n glass plates 150, 2n T-shaped tubes 106 with n clamping rings 149b, 2n-2 connecting tubes 107 , 2 plug pipes 108, and 2 connection pipes 105 including 2 clamping rings 149a.
Det ytre glasset 150 kan med fordel limes fast til aluminiumsprofilene 140 slik at de utgjør en strukturell forsterkning av konstruksjonen og en visuell forbedring ved at glasset ligger flush med konstruksjonens ytterste liv. The outer glass 150 can advantageously be glued to the aluminum profiles 140 so that they constitute a structural reinforcement of the construction and a visual improvement in that the glass lies flush with the outermost life of the construction.
Dette utføringseksempel er integrert med en selvevakuerende væskekrets som vist i figur 5c. Under ordinær drift sørger pumpe 31 for at det trekkes vann ut av lagringstanken 24 og inn i ejektorpumpe 22 som er plassert nedstrøms på uttrekkslinjen 2. Fra ejektorpumpe 22 går en rørledning 23 som ender inne i ekspansjons volumet 24b til lagringstanken et stykke over vannspeilet. Lagringstanken har et luftdr ene rings-rør 26 for evakuering eller fylling av luft i takt med volumendringer på ekspansjonsvolumet 24b. Fra lagringstank 24 går det en rørledning 28 med sirkulasjonspumpe 29 som sender væske inn til tilførselslinjen 1. Når pumpe 29 og 31 stanses, vil trykket til væskesøylen i turlinjen (rørledning 23 og tilførselslinje 1) sørge for at væsken begynner å strømme i motsatt retning slik at væsken erstattes med luft (som entrer via enden til rørledning 23). This design example is integrated with a self-evacuating liquid circuit as shown in Figure 5c. During normal operation, pump 31 ensures that water is drawn out of the storage tank 24 and into the ejector pump 22, which is located downstream on the extraction line 2. From the ejector pump 22, a pipeline 23 runs that ends inside the expansion volume 24b to the storage tank some distance above the water level. The storage tank has an air duct 26 for evacuating or filling with air in step with volume changes in the expansion volume 24b. From storage tank 24 runs a pipeline 28 with circulation pump 29 which sends liquid into supply line 1. When pumps 29 and 31 are stopped, the pressure of the liquid column in the flow line (pipeline 23 and supply line 1) will ensure that the liquid starts to flow in the opposite direction as that the liquid is replaced by air (which enters via the end of pipeline 23).
Referanse Reference
1. Store Norske Leksikon 2005 - 2007, nettutgaven, 1. Store Norske Leksikon 2005 - 2007, online edition,
http:// snl. no/ solfanger/ energiteknikk http:// snl. no/ solar collectors/ energy technology
Claims (17)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20131136A NO20131136A1 (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Systems for interconnecting solar panels |
PCT/IB2014/064003 WO2015025292A1 (en) | 2013-08-22 | 2014-08-21 | Systems for interconnecting solar collector plates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20131136A NO20131136A1 (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Systems for interconnecting solar panels |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20131136A1 true NO20131136A1 (en) | 2015-02-23 |
Family
ID=51795672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20131136A NO20131136A1 (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Systems for interconnecting solar panels |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO20131136A1 (en) |
WO (1) | WO2015025292A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105716300A (en) * | 2016-03-22 | 2016-06-29 | 华南理工大学 | High polymer material compounded plate type solar heat collector and core veneer manufacturing method thereof |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1555485A (en) * | 1976-06-08 | 1979-11-14 | Dobson M J W D | Heat exchangers and method of manufacture same |
US4407269A (en) * | 1978-07-07 | 1983-10-04 | Sunsearch, Inc. | Solar energy collector system having balanced heat-exchange fluid flow |
US4267822A (en) * | 1978-11-08 | 1981-05-19 | Grumman Energy Systems, Inc. | Integrated solar energy system |
US4297990A (en) | 1979-03-08 | 1981-11-03 | Howall Products, Inc. | Solar collector |
FR2459609A2 (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-16 | Commissariat Energie Atomique | AIR CONDITIONING METHOD AND INSTALLATION FOR GREENHOUSES AND SHELTERS |
EP0045149B1 (en) * | 1980-07-29 | 1985-11-27 | Thomas Paul Engel | Method for the production of a heat exchanger |
US4324228A (en) * | 1980-08-11 | 1982-04-13 | Paul Shippee | Solar heating apparatus |
US4987883A (en) | 1988-10-14 | 1991-01-29 | Watkins Albert W | Evacuated solar collector tube |
IT1305874B1 (en) * | 1998-12-18 | 2001-05-21 | Giuseppe Pullini | HYDRAULIC CONNECTION SYSTEM FOR SOLAR COLLECTOR MODULES AND MODULAR SOLAR COLLECTOR |
EP1390681A4 (en) * | 2001-05-02 | 2007-12-26 | Aquatherm Ind Inc | Overmolding insert for heat exchanger |
EP1512922A1 (en) * | 2003-09-03 | 2005-03-09 | Francis Raes | Thermal energy collector and device having such a collector |
TWM330451U (en) * | 2007-07-10 | 2008-04-11 | Jetpo Technology Inc | Modulized solar air circulation conditioner |
GR1006402B (en) * | 2008-01-18 | 2009-05-26 | Δημητρης Σπαθαρος | Collector's system with tightening fittings and construction method of same |
NO332743B1 (en) | 2010-01-22 | 2013-01-02 | Francke Hans Christian | Solar panel, and systems for interconnecting multiple solar panels |
CN103090143A (en) * | 2013-02-22 | 2013-05-08 | 曹树梁 | Tee joint and elbow in ceramic solar-thermal system |
-
2013
- 2013-08-22 NO NO20131136A patent/NO20131136A1/en not_active Application Discontinuation
-
2014
- 2014-08-21 WO PCT/IB2014/064003 patent/WO2015025292A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015025292A1 (en) | 2015-02-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20160043694A1 (en) | Solar thermal collectors and thin plate heat exchangers for solar applications | |
US9267710B2 (en) | Solar thermal collectors and thin plate heat exchangers for solar applications | |
EP1798497A2 (en) | Low- pressure and low- temperature collection system of solar thermal energy | |
WO2009135310A8 (en) | Self-powered pump for heated liquid, fluid heating and storage tank and fluid heating system employing same | |
US11885509B2 (en) | Thermal solar assisted water heating system | |
US20130239951A1 (en) | Retrofittable tankless passive solar water heater | |
AU2023201613A1 (en) | Heat Exchange System | |
JP5777702B2 (en) | Heat-driven self-circulating fluid heating and storage tanks and systems | |
JP3218910U (en) | Solar heat collector and thin plate heat exchanger for solar applications | |
NO20131136A1 (en) | Systems for interconnecting solar panels | |
CN101672539B (en) | Antifreezing method for solar energy collection system and antifreezing solar energy collection system | |
Okafor | Thermo siphon solar water heater | |
He | Application of solar heating system for raw petroleum during its piping transport | |
RU2527270C2 (en) | Solar water heater | |
CN211041436U (en) | Solar heating system equipment | |
CN106066100A (en) | Thermal-arrest storage integrated solar hot water device | |
US20090145424A1 (en) | Solar collector | |
KR20120108465A (en) | Using renewable energy homes, and large air-conditioning system, hot water piping system in | |
EP3209950A1 (en) | Solar thermal collectors and thin plate heat exchangers for solar applications | |
CN104061695B (en) | One is superthermal leads the two inner bag solar engineering double-row heat collector of U-tube | |
CN104296395B (en) | A kind of solar drinking hot water device | |
Eleiwi et al. | Performance investigation of a wickless heat pipe parabolic trough solar collector | |
CN110173906A (en) | The solar energy system pumped according to temperature communications control loop | |
CN212227184U (en) | Solar phase-change heat storage type heating system | |
CN204830423U (en) | Disconnect -type photovoltaic water heater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FC2A | Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application |