DE2838883A1 - EVACUATED SOLAR ENERGY COLLECTOR - Google Patents
EVACUATED SOLAR ENERGY COLLECTORInfo
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Description
DR. BERG DIPL.-ING. STAPF
DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDM.4IRDR. BERG DIPL.-ING. STAPF
DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDM.4IR
PATENTANWÄLTE
Postfach 860245 · 8000 München 86 2838883PATENT LAWYERS
P.O. Box 860245 8000 Munich 86 2838883
• 5·• 5 ·
Anwaltsakte 29 4-55 5.September 1978 Attorney's File 29 4-55 September 5, 1978
SUNTHONE, West Haven, Connecticut/USASUNTHONE, West Haven, Connecticut / USA
Evakuierter SonnenenergiekollektorEvacuated solar energy collector
Ansprüche _Expectations _
Braldnmten: Hypo-B«nk München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Cade: HYPO DE MM Bijet Vereinsbtnt Manchen 453100 (BLZ 70020270) Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)Braldnmten: Hypo-B «nk Munich 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Cade: HYPO DE MM Bijet Vereinsbtnt Manchen 453100 (BLZ 70020270) Post check Munich 65343-808 (BLZ 70010080)
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenenergiekollektor und betrifft insbesondere einen evakuierten Sonnenenergiekollektor. The invention relates to a solar energy collector and, more particularly, relates to an evacuated solar energy collector.
Ein gegebenes thermodynamisch.es Verfahren ist gewöhnlich um so wirksamer durchführbar, je höher die dazu verfügbaren Temperaturen sind. Je höher nämlich die Temperaturen sind, um so kleiner können Hilfseinrichtungen wie Wärmetauscher, Pumpen, Gebläse, Rohre und Leitungen bemessen werden, so daß für ihren Betrieb weniger Energie erforderlich ist.A given thermodynamic process is common the more effectively feasible, the higher the available Temperatures are. The higher the temperatures are, the smaller the auxiliary equipment such as heat exchangers, Pumps, fans, pipes and lines are sized so that less energy is required for their operation is.
Bei Verwendung von herkömmlichen Energiequellen wie fossilen Brennstoffen oder elektrischer Widerstandswärme lassen sich sehr hohe Temperaturen erzielen und aufrecht erhalten. Mit herkömmlichen Sonnenenergiekollektoren sind demgegenüber nur relativ niedrige Temperaturen erzielbar.Leave when using conventional energy sources such as fossil fuels or electrical resistance heat achieve and maintain very high temperatures. With conventional solar energy collectors are in contrast, only relatively low temperatures can be achieved.
Ein Verfahren zum Erzielen möglichst hoher Temperaturen mit Sonnenenergiekollektoren besteht darin, die Wärmeverluste möglichst niedrig zu halten. Wärmeverluste an solchen Kollektoren gehen in der Hauptsache auf drei Faktoren zurück. Zunächst geht Wärme durch Wärmeleitung vom Absorber zum Gehäuse verloren. Zum anderen wird die vom Kollektor zurückgehaltene Wärme durch Eeflektion und Abstrahlung von der Absorberplatte verringert. Weitere Wärme geht schließlich verloren durch Konventi ons strömungen innerhalb des Kollektors zwischen dessen Vorderwand und der Absorberplatte. Der erste dieser Paktoren läßt sich dadurchOne method of achieving the highest possible temperatures with solar energy collectors is to reduce heat losses to keep it as low as possible. Heat losses from such collectors are mainly due to three factors return. First, heat is lost through conduction from the absorber to the housing. On the other hand, the from The heat retained by the collector is reduced by reflection and radiation from the absorber plate. More warmth is finally lost through convention flows within the collector between its front wall and the Absorber plate. The first of these factors can thereby
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ausschalten, daß der Absorber mittels wärmeisolierender Halterungen im Kollektorgehäuse befestigt wird. Der zweite Faktor läßt sich durch selektive Beschichtung des Absorbers weitgehend begrenzen. Der dritte Faktor läßt sich dadurch weitgehend ausschalten, daß man Einrichtungen zum Unterbinden der Konvektionsstromungen verwendet oder daß man den Innenraum des Kollektors evakuiert, ihm also die zur Bildung der Konvektionsstromungen notwendige Luft entzieht. Damit kann der Absorber dann erheblich höhere Temperaturen aufnehmen und halten.turn off the fact that the absorber is fastened in the collector housing by means of heat-insulating brackets. Of the The second factor can be largely limited by selective coating of the absorber. The third factor is lets largely switch themselves off by using devices to suppress the convection currents or that the interior of the collector is evacuated, i.e. the air necessary for the formation of the convection currents withdraws. The absorber can then absorb and maintain significantly higher temperatures.
Die durch Konvektion hervorgerufenen Wärmeverluste lassen sich durch die Verwendung mehrerer transparenter Abdekkungen oder anderer Einrichtungen zum Stören der Konvektionsstromungen verringern. Das am meisten versprechende Verfahren zum Vermeiden von durch Konvektionsstromungen hervorgerufenen Wärmeverlusten scheint jedoch darin zu bestehen, daß man das Kollektorgehäuse evakuiert, d.h. also seinem Innenraum die Luft entzieht.The heat losses caused by convection can be reduced by using several transparent covers or other means of disrupting convection currents. The most promising However, methods of avoiding heat loss caused by convection currents appear therein consist of evacuating the collector housing, i.e. extracting the air from its interior.
Ein wesentliches Problem bildet jedoch bei einem evakuierten Kollektor der immer vorhandene atmosphärische Druck, welcher die Außenflächen mit 1 kp/cm belastet. Ein Kollektor mit einem Durchmesser von ca. 1 m ist somit an seiner Oberfläche durch einen Druck von ca. 7 1/2 to belastet. Da wenigstens die der Sonne zugewandte. Oberfläche transparent, vorzugsweise aus Glas sein muß, ist eine sehr sorgfältige, optimale Formgebung notwendig, um der Implosionsgefahr vorzubeugen.A major problem with an evacuated collector is the atmospheric pressure that is always present, which loads the outer surfaces with 1 kp / cm. A collector with a diameter of approx. 1 m is thus loaded on its surface by a pressure of approx. 7 1/2 to. At least the one facing the sun. surface must be transparent, preferably made of glass, a very careful, optimal shaping is necessary to to prevent the risk of implosion.
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Bekannt sind bereits rohrförmige evakuierte Kollektoren, welche gewöhnlich abgerundete Enden aufweisen. Bei solchen Kollektoren steht jedoch die nutzbare Absorberfläche in einem ungünstigen "Verhältnis zur Gesamtoberfläche des Kollektors. Die nutzbare Oberfläche des Absorbers ist ziemlich klein, so daß zur Erzielung einer Absorberfläche von einer gewünschten Ausdehnung zahlreiche Rohrverbindungen notwendig sind. Bei einem kugelförmigen Kollektor ergäbe sich ein in bezug auf die nutzbare Absorberfläche sehr großes Volumen.Außerdem ist es ziemlich schwierig, kugelförmige Kollektoren in einer gedrängten Anordnung zusammenzufassen.Tubular evacuated collectors are already known, which usually have rounded ends. With such collectors, however, the usable absorber surface is in an unfavorable "ratio to the total surface of the collector. The usable surface of the absorber is rather small so that numerous pipe connections are required to achieve an absorber area of a desired extent are necessary. In the case of a spherical collector, this would result in relation to the usable absorber surface very large volume. Also, it is quite difficult to put spherical collectors in a crowded arrangement summarize.
Die Erfindung schafft einen evakuierten Sonnenenergiekollektor mit wenigstens einem transparenten Abdeckteil, welches die Form eines Kugelabschnitts hat, so daß es dem atmosphärischen Druck beim Evakuieren des Kollektors sicher widerstehen kann. Das die Form eines Abschnitts einer Kugel oder Kugelschale aufweisende Abdeckteil ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen, rohrförmigen evakuierten Kollektoren eine Vergrößerung der Absorberfläche in bezug auf die Oberfläche des Kollektors insgesamt. Eine solche Abdeckung hat auch ein niedriges Profil, so daß sich derartige Kollektoren in einer gedrängten Anordnung aufstellen und in ein Bauwerk eingliedern lassen.The invention creates an evacuated solar energy collector with at least one transparent cover part, which has the shape of a spherical section, so that it is the atmospheric pressure when evacuating the collector sure can withstand. The cover part, which has the shape of a section of a sphere or spherical shell, enables Compared to conventional, tubular evacuated collectors, an increase in the absorber area with respect to the surface of the collector as a whole. Such a cover also has a low profile, so that such collectors can be set up in a compact arrangement and incorporated into a building.
In einer Ausführungsform schafft die Erfindung einen Sonnenenergiekollektor mit einem evakuierten Gehäuse, welchesIn one embodiment, the invention provides a solar energy collector with an evacuated housing, which
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aus zwei Teilen gebildet ist, deren Oberflächen jeweils einen Kugelabschnitt darstellen. Die beiden Teile sind entlang ihren Rändern miteinander verbunden und begrenzen eine einen Absorber aufnehmende Kammer. Besondere Einrichtungen sind für die Aufnahme der Belastungen am Umfang des evakuierten Gehäuses vorhanden. Zur Verlängerung der im Tagesverlauf für die Aufnahme von Energie nutzbaren Zeit können beide Teile transparent sein.is formed from two parts, the surfaces of which each represent a segment of a sphere. The two parts are connected to one another along their edges and delimit a chamber accommodating an absorber. Special facilities are available to absorb the loads on the circumference of the evacuated housing. To extend the During the course of the day, the time that can be used to absorb energy can be transparent to both parts.
Die Erfindung schafft somit einen neuartigen und verbesserten Sonnenenergiekollektor. Ein solcher evakuierter Kollektor kann gemäß der Erfindung transparente vordere und hintere Abdeckteile aufweisen, um die Aufnahme von Sonnenenergie zu verbessern. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung hat ein solcher Kollektor transparente vordere und hintere Abdeckteile, welche jeweils die Form eines Kugelabschnitts haben, so daß sie derr Belastung durch den atmosphärischen Druck zu widerstehen vermögen.The invention thus provides a novel and improved solar energy collector. One such evacueee According to the invention, collector can have transparent front and rear cover parts in order to accommodate Improve solar energy. In an advantageous embodiment of the invention, such a collector has transparent ones front and rear cover parts each having the shape of a spherical portion so that they are the load able to withstand the atmospheric pressure.
Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind im einzelnen in den Ansprüchen festgehalten. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:The characterizing features of the invention are set out in detail in the claims. Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Anordnung von mehreren Sonnenenergiekollektoren gemäß der Erfindung,1 shows a plan view of an arrangement of several Solar energy collectors according to the invention,
Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1;
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2,3 shows an enlarged detail from FIG. 2,
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Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht des Mittelbereichs4 is an enlarged sectional view of the central area
der Unterseite des Kollektors nach Fig. 2, Pig. 5 eine Draufsicht auf den Kollektor nach Fig. 2 mitthe underside of the collector of Fig. 2, Pig. 5 with a plan view of the collector according to FIG
einer Ausfuhrungsform eines Absorbers, Fig. 6 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsforman embodiment of an absorber, Fig. 6 is a plan view of another embodiment
eines Absorbers,
Fig. 7 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 7-7an absorber,
Figure 7 is a sectional view taken along line 7-7
in Fig. 6,
Fig. 8 eine Fig. 4 entsprechende Schnittansicht einesin Fig. 6,
FIG. 8 shows a sectional view corresponding to FIG. 4
Kollektorteils in einer anderen Ausführungsform, Fig. 9 eine Fig. 3 entsprechende Schnittansicht eines Kollektors in einer anderen Ausführungsform, Fig. 10 eine Fig. 3 entsprechende Schnittansicht einesCollector part in another embodiment, 9 shows a sectional view corresponding to FIG. 3 of a collector in another embodiment, FIG. 10 is a sectional view corresponding to FIG. 3
Kollektors in noch einer anderen Ausführungsform, Fig. 11eine Seitenansicht einer Anordnung von mehreren Kollektoren gemäß der Erfindung,Collector in yet another embodiment, FIG. 11 shows a side view of an arrangement of several Collectors according to the invention,
Fig. 12 eine Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 11, Fig. 13 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 13-13FIG. 12 shows a front view of the arrangement according to FIG. 11, FIG. 13 shows a view in section along the line 13-13
in Fig. 11 und
Fig. 14 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 14-14 in Fig. 12.in Fig. 11 and
FIG. 14 is a sectional view taken along line 14-14 in FIG. 12.
Fig. 1 zeigt eine Anzahl von in einem gedrängten Sechseckmuster auf einer Unterlage 11 angeordneten Sonnenenergiekollektoren 10. Das Sechseckmuster ergibt dabei die dichtest gedrängte Anordnung für kreisförmige Kollektoren. In den Zwischenräumen zwischen jeweils drei benachbarten Kollektoren können (nicht gezeigte) Spiegel angeordnet 1 shows a number of solar energy collectors 10 arranged in a crowded hexagonal pattern on a base 11. The hexagonal pattern results in the most densely packed arrangement for circular collectors. Mirrors (not shown) can be arranged in the spaces between each three adjacent collectors
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sein, welche die Strahlung zu transparenten Unterseiten der Kollektoren reflektieren. Je nach baulichen Erfordernissen können die Kollektoren auch in einem Quadrat- oder anderen Viereckmuster angeordnet sein.which reflect the radiation to the transparent underside of the collectors. Depending on the structural requirements the collectors can also be arranged in a square or other rectangular pattern.
Ein in Fig. 2 dargestellter einzelner Kollektor 10 hat ein transparentes Oberteil 12 und ein vorzugsweise ebenfalls transparentes Bodenteil 13· Die beiden Teile 12, 13 haben die Form jeweils eines Kugelabschnitts mit einem niedrigen Profil und einem Umfangsrand 14 bzw. 15· Die Teile 12, 13 können in bekannter Weise in einem Hängswölbverfahren aus Glasscheiben geformt werden. Die Ränder 14, 15 finden Aufnahme in an einem Einspannring 16 geformten Sitzen 17 bzw. 18. Die Ränder 14, 15 sind mittels Klebedichtungen 19» 20 abdichtend in den Sitzen 17 bzw. 18 befestigt. Ein bevorzugtes Dichtungsmaterial für derartige Abdichtungen zwischen Glas und Metall ist ein einen niedrigen Dampfdruck aufweisendes Epoxidharz, welches unter der Bezeichnung TORR-SEAL von der Firma Varian Associates hergestellt wird.A single collector 10 shown in Fig. 2 has a transparent top 12 and preferably also transparent bottom part 13 · The two parts 12, 13 each have the shape of a spherical section with a low profile and a peripheral edge 14 and 15 · The Parts 12, 13 can in a known manner in a hanging vaulting process be formed from glass panes. The edges 14, 15 are received in molded on a clamping ring 16 Seats 17 and 18. The edges 14, 15 are by means of adhesive seals 19 »20 sealing in the seats 17 and 18 respectively attached. A preferred sealing material for such seals between glass and metal is a low one Epoxy resin exhibiting vapor pressure, which is available under the name TORR-SEAL from Varian Associates will be produced.
In einer von den Abdeckteilen 12, 13 begrenzten Kammer 21 ist ein Absorber 22 angeordnet. Wie man in Fig. 5 erkennt, hat der Absorber die Form einer eng gewundenen, parallelen Doppelspirale. Diese weist Ein- und Auslaßleitungen 23, 24 auf, welche gegebenenfalls mit Dehnungsbögen 25 bzw. versehen sein können.An absorber 22 is arranged in a chamber 21 delimited by the cover parts 12, 13. As can be seen in Fig. 5, the absorber has the shape of a tightly wound, parallel double spiral. This has inlet and outlet lines 23, 24, which can optionally be provided with expansion arcs 25 or.
Die Ein- und Auslaßleitungen 23, 24 durchsetzen ein inThe inlet and outlet lines 23, 24 pass through an in
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einer öffnung 28 des Bodenteils 13 sitzendes Verschlußstück 27.an opening 28 of the bottom part 13 seated closure piece 27
In der Kammer 21 ist der Absorber von mehreren HalterungenIn the chamber 21, the absorber is supported by several holders
29 festgehalten, welche aus keramischem oder einem anderen hitzebeständigen Werkstoff sein können. Der Absorber 22 kann ferner eine Anzahl von radialen Versteifungselementen29 recorded, which made of ceramic or another can be heat-resistant material. The absorber 22 can also include a number of radial stiffening elements
30 aufweisen. An seiner Oberseite und, fall das Bodenteil 13 transparent ist, auch an der Unterseite hat der Absorber eine selektive Beschichtung. Zur Erzielung einer größtmöglichen Absorberfläche ist die Spirale eng gewunden, wobei einander benachbarte Windungen sich gegenseitig berühren können. Falls sich die Windungen nicht gegenseitig berühren, hat das Bodenteil 13 an der Innenseite einen reflektierenden Belag, welcher die Sonnenstrahlung zur .Unterseite des Absorbers reflektiert. Die Rohre und Leitungen des Absorbers können aus Glas oder Metall sein.30 have. The absorber has on its upper side and, if the base part 13 is transparent, also on its underside a selective coating. To achieve the largest possible absorber surface, the spiral is tightly wound, adjacent turns can touch each other. If the turns are not mutually exclusive touch, the bottom part 13 has a reflective coating on the inside, which the solar radiation to Reflecting the bottom of the absorber. The tubes and lines of the absorber can be made of glass or metal.
Das Verschlußteil 27 ist aus Metall und hat Durchlässe 30,The closure part 27 is made of metal and has openings 30,
31 für die Ein- und Auslaßleitungen 23 bzw. 24. Zum Herstellen einer hermetischen Abdichtung sind die Leitungen 23» 2Pr am Verschlußteil hart angelötet. Das Verschlußteil 27 ist mittels eines Klebers 32 um den Rand der öffnung herum befestigt. In einem dritten Durchlaß 34- des Verschlußteils 27 sitzt ein Rückschlagventil 33 zum Evakuieren des Kollektors 10.31 for the inlet and outlet lines 23 and 24, respectively. To produce a hermetic seal, the lines 23 » 2Pr are hard-soldered to the closure part. The closure part 27 is fastened around the edge of the opening by means of an adhesive 32. A check valve 33 for evacuating the collector 10 is seated in a third passage 34 of the closure part 27.
Das Verschiußteil 27 und die öffnung 28 sind vorzugsweise kreisförmig und in der Mitte des Bodenteils 13 angeordnet,The closure part 27 and the opening 28 are preferably circular and arranged in the middle of the bottom part 13,
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um eine Konzentration von Druck- und Wärmespannungen aufgrund der hohen Temperaturen in den Leitungen 23, 24 zu vermeiden.due to a concentration of pressure and thermal stress the high temperatures in the lines 23, 24 to avoid.
Der Kollektor ruht auf mehreren Stützen 35? welche jeweils einen Fuß 36 aufweisen und mittels Schrauben 37 aro Einspannring 16 befestigt sein können. Gewöhnlich sind drei solche Stützen 35 ausreichend.The collector rests on several supports 35? which each have a foot 36 and by means of screws 37 aro clamping ring 16 can be attached. Usually three such supports 35 are sufficient.
Dem Absorber 22 wird über die Leitung 23 ein Wärmetauschermedium, etwa Äthylglycol, zugeleitet, welches dann über die Leitung 24 einem Wärmespeicher oder einem Verbraucher zufließt. Die Leitungen 23, 24 sind in geeigneter Weise isoliert, damit die gesammelte Wärme nicht an die Umgebung verloren geht. Die Ein- und Auslaßleitungen 23, 24 aller in Fig. 1 gezeigter Kollektoren 10 können an gemeinsamen Verteiler- oder Sammelleitungen angeschlossen sein.A heat exchange medium, such as ethyl glycol, is fed to the absorber 22 via the line 23, which is then passed over the line 24 flows to a heat accumulator or a consumer. The lines 23, 24 are suitable insulated so that the collected heat is not lost to the environment. The inlet and outlet lines 23, 24 of all In Fig. 1 shown collectors 10 can be connected to common distribution or collecting lines.
Beim Evakuieren des Kollektors ist der atmosphärische Außendruck bestrebt, die Abdeckteile 12, 13 zu einer ebenen Form einzudrücken. Dadurch entstehen radiale Druck- und tangentiale Zugkräfte in den Teilen. Die tangentialen Zugkräfte nehmen dabei von der Mitte zu den Rändern hin an Größe zu. Der Einspannring 16 wirkt sowohl den Druckkräften als auch den auf eine Vergrößerung des Durchmessers der Ränder 14, 15 hinwirkenden tangentialen Kräften entgegen.When evacuating the collector, the external atmospheric pressure strives to the cover parts 12, 13 to a pressing in a flat shape. This creates radial compressive and tangential tensile forces in the parts. The tangential Tensile forces increase in size from the center to the edges. The clamping ring 16 acts both on the compressive forces as well as the tangential forces acting on an enlargement of the diameter of the edges 14, 15.
In der gezeigten Ausführung ist der Einspannring einstükkig. Er kann jedoch auch aus zwei zu Ringen verschweißten und in gegenseitiger Anlage befindlichen Bändern geformtIn the embodiment shown, the clamping ring is in one piece. However, it can also be formed from two strips welded to form rings and in mutual contact
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-γ--γ-
sein, von denen das innere Band schmäler ist und die Sitze 17 bildet.be, of which the inner band is narrower and the seats 17 forms.
Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform eines in dem Kollektor nach Fig. 1 bis 5 verwendbaren Absorbers. Der Absorber 40 hat eine Platte 41, welche mit einem Värmetauschergitter in Wärmetauschbeziehung steht. Das Gitter setzt sich zusammen aus Sammel- oder Verteilerleitungen 42, 43, zwischen denen sich mehrere Leitungen 44 erstrecken. An den Sammel- bzw. Verteilerleitungen 42, 43 sind Ein- und Auslaßleitungen 45 bzw. 46 angeschlossen.FIGS. 6 and 7 show another embodiment of an absorber which can be used in the collector according to FIGS. The absorber 40 has a plate 41 which is in heat exchange relationship with a heat exchanger grid. That The grid is composed of collecting or distribution lines 42, 43, between which there are several lines 44 extend. Inlet and outlet lines 45 and 46 are connected to the collecting and distribution lines 42, 43.
Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines Verschlußteils 47 für die öffnung 28. Das Verschlußteil 47 ist aus Glas geformt und mittels eines Glasklebers 48 am Bodenteil 13 befestigt. Die durch das Verschlußteil 47 hindurchgeführten Leitungen 23, 24 sind mittels Stopfen 49 bzw. 50 darin abgedichtet. Ferner hat das Verschlußteil 47 einen Rohransatz 51» welcher nach dem Evakuieren des Kollektors verschlossen wird. Die Stopfen 49, 50 können aus irgendeinem für Glas und Metalle geeigneten Dichtungsmaterial sein. Ein solches Material ist eine unter der Bezeichnung KOVAR von der Firma Carpenter Technology Corporation, Reading, Penn./USA hergestellte Legierung.8 shows another embodiment of a closure part 47 for the opening 28. The closure part 47 is off Glass shaped and fastened to the bottom part 13 by means of a glass adhesive 48. Those passed through the closure part 47 Lines 23, 24 are closed by means of plugs 49 or 50 sealed therein. Furthermore, the closure part 47 a pipe extension 51 »which is closed after evacuating the collector. The plugs 49, 50 can be made any sealing material suitable for glass and metals. One such material is one among the Name KOVAR made by Carpenter Technology Corporation, Reading, Penn./USA.
Eine in Fig. 9 dargestellte zweite Ausführungsform eines Kollektors 52 hat ein Oberteil 53 und ein Bodenteil 52K welche jeweils im wesentlichen die Form eines Kugelabschnitts haben. Die Teile 53, 54- haben hervorstehende, zylindrische Randstege 55 bzw. 56. Die Teile 53, 54- mit den RandstegenA shown in Fig. 9 second embodiment of a collector 52 has an upper part 53 and a bottom part 5 2 K which each have essentially the shape of a spherical segment. The parts 53, 54- have protruding, cylindrical edge webs 55 and 56, respectively. The parts 53, 54- with the edge webs
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55» 56 können in ähnlicher Weise formgegossen werden wie die Sichtschirme von Kathodenstrahlröhren oder Fernsehröhren. Die Randstege 55» 56 sind entlang ihren freien Enden mittels eines Glas-Lötmittels 57 miteinander verbunden. An den Außenflächen der Eandstege 55» 56 ist ein Spannring 58 mittels einer Klebedichtung 59 befestigt. Die Dichtung dient außerdem als Polster zwischen dem Metall und dem Glas.55 »56 can be molded in a similar manner to the screens of cathode ray tubes or television tubes. The edge webs 55 »56 are connected to one another along their free ends by means of a glass soldering agent 57. On the outer surfaces of the edge webs 55 »56 is a Clamping ring 58 attached by means of an adhesive seal 59. The seal also acts as a cushion between the metal and the glass.
Eine weitere, in I1Xg. 10 dargestellte Ausführungsform eines Kollektors 60 hat ein Oberteil 61 und ein Bodenteil 62, welche jeweils eine Oberfläche von der Form eines Kugelabschnitts haben. Das Oberteil 61 hat einen relativ dicken Eandsteg 63 und das Bodenteil 62 hat einen Randsteg 64, welcher so bemessen ist, daß er sich teleskopartig in den Randsteg 63 einschieben läßt. Die konzentrischen Randstege 63» 64 sind mittels eines Glas-Lötmittels 65 luftdicht miteinander verbunden. Der Randsteg 63 hat eine Stufe 66, welche einen Sitz zum gleichmäßigen Abstützen des Randstegs 64 darstellt. Wegen der größeren Dicke des Randstegs 63 ist hier kein metallener Einspannring notwendig.Another, in I 1 Xg. 10 shown embodiment of a collector 60 has a top part 61 and a bottom part 62, which each have a surface in the shape of a spherical section. The upper part 61 has a relatively thick end web 63 and the bottom part 62 has an edge web 64 which is dimensioned such that it can be telescoped into the edge web 63. The concentric edge webs 63 »64 are connected to one another in an airtight manner by means of a glass solder 65. The edge web 63 has a step 66 which represents a seat for evenly supporting the edge web 64. Because of the greater thickness of the edge web 63, no metal clamping ring is necessary here.
Ein den Randsteg 63 umgebender Ring 67 hat einen unteren Rand oder Traglaschen 68 und dient lediglich dazu, den Kollektor 60 zu tragen. Er ist mittels einer Epoxidharz-Dichtmasse 69 am Randsteg 63 befestigt.A ring 67 surrounding the edge web 63 has a lower edge or support tabs 68 and is only used to support the Collector 60 to wear. It is attached to the edge web 63 by means of an epoxy resin sealing compound 69.
Die Teile 61, 62 mit den Randstegen 63 bzw. 64 können in ähnlicher Weise geformt werden wie Fernseh-Bildröhren.The parts 61, 62 with the edge webs 63 and 64 can be in are shaped in a similar way to television picture tubes.
80*814/071380 * 814/0713
Die in Fig. 9 und 10 dargestellten Kollektorgehause können elliptische oder etwa rechteckige Grundrißform haben. Der Absorber hat dann eine entsprechende Form und kann im übrigen wie in Fig. 5 oder 6 dargestellt ausgeführt sein.The collector housing shown in FIGS. 9 and 10 can have an elliptical or roughly rectangular plan shape. The absorber then has a corresponding shape and can also be designed as shown in FIG. 5 or 6.
Die erfindungsgemaßen Kollektoren können an einem von ihnen versorgten Gebäude oder, wie in Fig. 11 bis 14 dargestellt, an einer freistehenden Traganrichtung angebracht werden. Eine in Fig. 11 bis 13 gezeigte Trageinrichtung hat eine Anzahl von parallelen Tragschienen 71 bis 75» welche als Doppel-T-Träger ausgebildet sind und Rinnen 76 für die Aufnahme der Ränder der Kollektoren 80 aufweisen. Je nach der geografischen Breite des Aufstellungsorts sind die Tragschienen mehr oder weniger stark gegenüber der Senkrechten geneigt.The collectors according to the invention can be connected to one of building supplied to them or, as shown in FIGS. 11 to 14, attached to a free-standing support structure will. A support device shown in FIGS. 11 to 13 has a number of parallel mounting rails 71 to 75 » which are designed as double T-beams and have grooves 76 for receiving the edges of the collectors 80. Depending on the geographical latitude of the installation site, the mounting rails are more or less strong compared to the Vertical inclined.
Die dargestellten Kollektoren 80 haben abgerundete Rechteckform und sind in der in Fig. 9 gezeigten Weise ausgeführt. Die Ausführungsform nach Fig. 10 eignet sich ebenfalls für einen rechteckigen Kollektor.The collectors 80 shown have a rounded rectangular shape and are designed in the manner shown in FIG. The embodiment according to FIG. 10 is also suitable for a rectangular collector.
Die Kollektoren 80 haben jeweils ein Einepann- oder Tragband 81, mit welchem sie in den Rinnen 76 der Profile 71 bis 75 gehalten sind. Die übereinander angeordneten Kollektoren 80 sind von unten durch Querträger 82 bis 85 abgestützt. Gegebenenfalls können auch Querträger für Jeden einzelnen Kollektor vorhanden sein. Ein oberer Querträger 86 dient der Versteifung der Trageinrichtung 70.The collectors 80 each have a tensioning or carrying strap 81, with which they are in the grooves 76 of the profiles 71 to 75 are held. The collectors 80 arranged one above the other are supported from below by cross members 82 to 85 supported. If necessary, there can also be cross members for each individual collector. An upper cross member 86 serves to stiffen the support device 70.
009814/0713009814/0713
In einer Vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist an der Nordseite der Kollektoren eine Spiegelanordnung 87 vorgesehen. Diese umfaßt zwei Spiegel 88, 89, welche einen Winkel A bilden, dessen Größe von der geografischen Breite des Aufstellungsorts abhängig ist. Für die Spiegelanordnung 87 ist eine durch eine Strebe 90 angedeutete Stützanordnung vorgesehen.In an advantageous embodiment of the invention is on a mirror arrangement 87 on the north side of the collectors intended. This comprises two mirrors 88, 89 which form an angle A, the size of which depends on the geographical latitude depends on the place of installation. A support arrangement indicated by a strut 90 is provided for the mirror arrangement 87 intended.
In Fig. 13 weist die rechte Seite der Anordnung nach Osten. Die Spiegelfläche 89 reflektiert die Strahlen der Morgensonne zu den Rückseiten der Kollektoren und der darin angeordneten Absorber. Bei höherem Sonnenstand reflektiert die Spiegelfläche 89 immer weniger Strahlung, und am Nachmittag reflektiert dann die Spiegelfläche 88 das Sonnenlicht zur Rückseite der Kollektoren 80. Zur Mittagszeit liegen die Spiegelflächen im Schatten der Kollektoren, mit Ausnahme der den Zwischenräumen zwischen diesen gegenüberliegenden Bereiche.In Fig. 13, the right side of the arrangement faces east. The mirror surface 89 reflects the rays of the morning sun to the backs of the collectors and those in them arranged absorber. When the sun is higher, the mirror surface 89 reflects less and less radiation, and in the afternoon The mirror surface 88 then reflects the sunlight to the rear of the collectors 80. At noon the mirror surfaces lie in the shadow of the collectors, with the exception of those opposite the spaces between them Areas.
Durch diese Anordnung wird die für die Wärmeaufnahme durch die Kollektoren verfügbare Zeit wesentlich verlängert und eine gewisse Hachlaufwirkung für die starr angeordneten Kollektoren erzielt.This arrangement significantly increases the time available for heat absorption by the collectors achieved a certain lagging effect for the rigidly arranged collectors.
Bei dem erfindungsgemäßen Kollektor besteht zwischen der Absorberfläche und der Fläche und dem Volumen des Kollektors ein besonders günstiges Verhältnis. Das Gehäuse vermag dem atmosphärischen Druck nach dem Evakuieren aufgrund seiner Form und seines Aufbaus sicher zu widerstehen, und Wärmeverluste durch Konvektxonsstromungen sind ausgeschlos-In the collector according to the invention there is between the Absorber area and the area and the volume of the collector a particularly favorable ratio. The housing is capable of to safely withstand the atmospheric pressure after evacuation due to its shape and structure, and Heat losses through convection currents are excluded.
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sen. Daher kann der Kollektor mit sehr hohen Temperaturen arbeiten, so daß die Hilfseinrichtungen für eine Sonnenenergie-Heizanlage od. dergl. wesentlich kleinere Abmessungen haben können. Aufgrund der Fähigkeit, bei niedrigem Sonnenstand reflektierte Sonnenenergie auch an der Rückseite aufzunehmen, erbringt die beschriebene Kollektoranordnung eine höhere Wärme- läfnahmeleistung im Laufe des Tages.sen. Therefore, the collector can handle very high temperatures work so that the auxiliary equipment for a solar energy heating system or the like. Much smaller dimensions can have. Due to the ability to reflect solar energy at the rear when the sun is low take up, the collector arrangement described produces a higher heat output in the course of the Day.
Die Abdeckteile haben vorzugsweise die Form eines Kugelabschnitts mit konvexer Außenseite. Geeignet sind Jedoch auch andere konvexe Formen, etwa eine Parabolform, welche dem atmosphärischen Druck zu widerstehen vermag.The cover parts preferably have the shape of a spherical segment with a convex outer side. However, they are suitable also other convex shapes, such as a parabolic shape, which can withstand atmospheric pressure.
Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.All features and advantages of the invention that emerge from the description, the claims and the drawing, including structural details and spatial arrangements, can be used both on its own and in any combination be essential to the invention.
809814/0713809814/0713
Claims (17)
DIPL.-ING. SCHWABE DA. DR. SANDMAIRDR. BERG DIPL.-ING. STAP?
DIPL.-ING. SCHWABE DA. DR. SANDMAIR
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P.O. Box 860245 8000 Munich 86
durch eine die Ränder des Oberteils und des Bodenteils
luftdicht miteinander verbindende Einrichtung (16 bis 19) und durch einen innerhalb der Kammer angeordneten
Absorber (22).M. Evacuated solar energy collector, characterized by a housing forming a chamber with a transparent top part (12) and a bottom part (13), both of which have a convex surface on the outside and an edge (1A- or 15),
through one of the edges of the top and bottom
Airtight interconnecting device (16 to 19) and by one arranged within the chamber
Absorber (22).
(12, 13) jeweils die Form eines Kugelabschnitts haben.2. Collector according to claim 1, characterized geke η η ζ ei chnet that the surfaces of the two parts
(12, 13) each have the shape of a spherical segment.
welchem die Ränder des Oberteils (12) und des Bodenteils (13) verbunden sind.4. Collector according to claim 1, characterized in that the means connecting the edges (14, 15) with one another has a ring (16)
which the edges of the top part (12) and the bottom part (13) are connected.
(12) und des Bodenteils (13) aufweist.5. Collector according to claim 4, characterized in that the ring (16) has two circular seats (17) for receiving the edges (14-, 15) of the upper part
(12) and the bottom part (13).
des Bodenteils (54) jeweils einen davon abstehenden Steg (55 bzw. 56) aufweisen, daß die einander zugewandten
Ränder der Stege miteinander verbunden sind und daß die
Außenflächen der Stege mit dem Ring (58) verbunden sind.6. Collector according to claim 5? characterized in that the edges of the upper part (53) and
of the bottom part (54) each have a web (55 or 56) protruding therefrom, that the facing
Edges of the webs are interconnected and that the
Outer surfaces of the webs are connected to the ring (58).
(61) und des Bodenteils (62) so bemessen sind, daß sie
teleskopartig ineinander steckbar sind, und daß die
beiden Ränder abdichtend miteinander verbunden sind.7. Collector according to Claim 1, characterized in that the edges (63, 64) of the upper part
(61) and the bottom part (62) are dimensioned so that they
are telescopically plugged into each other, and that the
both edges are sealingly connected to one another.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| OI | Miscellaneous see part 1 | ||
| 8131 | Rejection |