AT10299U1

AT10299U1 - SOLAR PANEL

Info

Publication number: AT10299U1
Application number: AT0054207U
Authority: AT
Original assignee: Nikolic Zivomir
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2008-12-15
Also published as: CH697865A2; DE202008011468U1

Description

2 AT 010 299 U12 AT 010 299 U1

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor mit einem für eine Aufstellung in Nord-Süd-Ausrichtung vorgesehenen länglichen Wärmestrahlungs-Aufnehmer und mit einer zur Aufstellung an zumindest einer Längsseite des Aufnehmers vorgesehenen Reflektoranordnung mit entsprechend dem Sonnenstand schwenkbar angeordneten länglichen Reflektorelementen. 5The invention relates to a solar collector with an intended for installation in north-south orientation elongated heat radiation pickup and with a for installation on at least one longitudinal side of the receiver provided reflector assembly with according to the position of the sun pivotally mounted elongated reflector elements. 5

Ein Sonnenkollektor dieser Art ist aus der EP 1 754 942 A1 bekannt. Dieser bekannte Sonnenkollektor weist im montierten Zustand einen aus einem Absorberrohr bestehenden Wärmestrahlungs-Aufnehmer, dort Receiver genannt, auf, durch den ein als Wärmespeicher wirkendes Wärmemedium strömt. Beidseits dieses Absorberrohrs sind an einem ebenen Spiegel-Tragwerk io Reflektorelemente angebracht, die jeweils plan ausgebildet und schwenkbar am Spiegeltragwerk angeordnet sind. Zum Verschwenken der Reflektorelemente oder Spiegel ist eine Schubstange vorgesehen, die mit allen Reflektorelementen (Spiegeln) auf der jeweiligen Seite der Spiegelanordnung verbunden ist, um die Spiegel gemeinsam zwecks Sonnen-Nachführung zu verschwenken. Dabei ergibt sich jedoch unabhängig vom Abstand des jeweiligen Reflektor-15 elements von der Vertikalebene durch das Absorberrohr ein und dieselbe Schwenklage für alle Reflektorelemente, sodass die Wärmestrahlung nicht optimal auf das Absorberrohr gerichtet werden kann, abgesehen von der Ausbildung der Reflektorelemente als plane Spiegel, die ebenfalls zu einem verminderten Wirkungsgrad bei der Reflexion der Wärmestrahlung zum Absorberrohr oder allgemein Wärmestrahlungs-Aufnehmer führt. Erschwert wird dieser Nachteil 20 noch dadurch, dass ein Absorberrohr mit vergleichsweiser geringer Dimension vorhanden ist, welches an sich eine möglichst gute Fokussierung der Wärmestrahlung erforderlich machen würde. - Ein vergleichbarer Sonnenkollektor mit einzelnen Reflektorelementen ist weiters in der 25 DE 31 19 683 A1 geoffenbart, wobei auch hier eine gemeinsame Drehachse zur Nachführung der Spiegelflächen zur Sonne vorgesehen ist, und wobei die Spiegelflächen plan sind. Damit ergeben sich aber auch hier die vorstehend erwähnten Nachteile, auch wenn die Spiegelflächen gemäß einer geneigten Ebene auf jeder Seite der Anordnung vorgesehen sind. 30 Aus der US 6 363 928 B1 ist eine Sonnenkollektor-Anordnung bekannt, die zwei Spiegelschalen aufweist, welche das Sonnenlicht auf ein Rohr richten, welches von einem Wärmeübertragungs-Medium durchströmt wird. Die Schalen sind paraboiförmig ausgebildet und können um eine Achse verschwenkt werden, um die Reflexion der Sonnenstrahlung auf das Rohr zu optimieren. Zur Nachführung der Spiegelschalen ist eine gemeinsame Antriebseinheit mit Solarzel-35 len vorgesehen. Ein Nachteil dieser bekannten Sonnenkollektor-Anordnung besteht darin, dass sie nur für kleindimensionierte Ausführungen geeignet ist, da die Spiegelschalen an einem Ständer um eine gemeinsame Schwenkachse verschwenkbar angebracht sind und einer großdimensionierten Ausbildung hinderlich sind. Wünschenswert wären jedoch Größen der Sonnenkollektoren mit einem Flächenausmaß von z.B. 100m2 oder mehr. 40A solar collector of this kind is known from EP 1 754 942 A1. In the mounted state, this known solar collector has a heat radiation sensor consisting of an absorber tube, called a receiver there, through which a heat medium acting as a heat storage medium flows. On both sides of this absorber tube reflector elements are attached to a flat mirror support structure, each of which is planar and pivotally mounted on the mirror frame. For pivoting the reflector elements or mirror a push rod is provided, which is connected to all reflector elements (mirrors) on the respective side of the mirror assembly to pivot the mirrors together for the purpose of solar tracking. However, regardless of the distance of the respective reflector-15 elements of the vertical plane through the absorber tube one and the same pivotal position for all reflector elements, so that the heat radiation can not be optimally directed to the absorber tube, apart from the formation of the reflector elements as a plane mirror, the also leads to a reduced efficiency in the reflection of the heat radiation to the absorber tube or generally heat radiation transducer. This disadvantage is made even more difficult by the fact that an absorber tube with a comparatively small dimension is present, which would in itself require the best possible focusing of the heat radiation. - A comparable solar collector with individual reflector elements is further disclosed in the 25 DE 31 19 683 A1, wherein also a common axis of rotation for tracking the mirror surfaces is provided to the sun, and wherein the mirror surfaces are flat. But here too, the above-mentioned disadvantages arise, even if the mirror surfaces are provided according to an inclined plane on each side of the arrangement. US Pat. No. 6,363,928 B1 discloses a solar collector arrangement which has two mirror shells which direct the sunlight onto a tube through which a heat transfer medium flows. The shells are parabolic and can be pivoted about an axis to optimize the reflection of solar radiation on the tube. For tracking the mirror shells, a common drive unit with solar cell 35 len is provided. A disadvantage of this known solar collector arrangement is that it is suitable only for small-sized versions, since the mirror shells are pivotally mounted on a stand about a common pivot axis and a large-dimensioned training are a hindrance. However, it would be desirable to have sizes of solar panels with a surface area of e.g. 100m2 or more. 40

Auch die in der DE 10 2004 037 722 A1 geoffenbarte Spiegelreflex-Solaranlage mit einer Solarplatte, die rechteckig ausgeführt ist, wobei an allen vier Seiten Spiegelplatten schwenkbar angeordnet sind, ist nur für kleine Dimensionen geeignet, wobei hier überdies der Wirkungsgrad im Hinblick auf die nicht optimale Reflexion von Sonnenstrahlung auf die Solarplatte niedrig ist. 45The disclosed in DE 10 2004 037 722 A1 mirror reflex solar system with a solar panel, which is rectangular, with all four sides mirror plates are pivotally mounted, is only suitable for small dimensions, in which case also the efficiency in terms of not optimal reflection of solar radiation on the solar panel is low. 45

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Sonnenkollektor der eingangs angeführten Art vorzuschlagen, der einerseits möglichst einfach konstruiert und montierbar ist, und der anderseits einen möglichst guten Wirkungsgrad aufweist und überdies für großdimensionierte Anlagen geeignet ist. 50It is an object of the invention to provide a solar collector of the type mentioned, on the one hand as simple as possible constructed and assembled, and on the other hand has the best possible efficiency and is also suitable for large-scale systems. 50

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Sonnenkollektor wie in Anspruch 1 definiert vor. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. 55 Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung wird eine Annäherung an einen parabolischen Gesamt- 3 AT010 299 U1To solve this problem, the invention provides a solar collector as defined in claim 1. Advantageous embodiments and further developments are specified in the subclaims. With the embodiment according to the invention, an approximation to a parabolic total is obtained

Reflektor erreicht, wobei nichtsdestoweniger einfache ebene Reflektorsegmente zu hohlspiegelartig ausgebildeten Reflektorelementen oder -einheiten zusammengefügt werden, welche bevorzugt unabhängig voneinander und damit je nach Abstand vom Wärmestrahlungs-Aufnehmer bzw. einer durch diesen verlaufenden Ebene optimiert für eine maximale Reflexion von Wärmestrahlung zum Aufnehmer verschwenkt werden können. Die Reflektorsegmente sind insbesondere streifenförmig, d.h. mit einer im Vergleich zur Breite großen Länge, ausgebildet, wobei bevorzugt drei, eventuell auch nur zwei oder aber vier oder mehr derartige Reflektorsegmente winkelig zu einer festen Einheit miteinander verbunden sind, um so einen parabolischen Hohlspiegel anzunähern. Weiters wird durch die Anordnung der Reflektorelemente auf jeder Seite des Sonnenkollektors (gegebenenfalls aber auch bei einer einseitigen Anordnung nur auf der einen Seite des Wärmestrahlungs-Aufnehmers) eine gesamtparabolische Anordnung angenähert, wodurch wie erwähnt die Sonnenstrahlen-Reflexion zum Wärmestrahlungs-Aufnehmer maximiert werden kann.Reflector is achieved, nonetheless simple flat reflector segments are joined together to mirror-like reflector elements or units, which preferably can be pivoted independently of each other and thus depending on the distance from the heat radiation pickup or a plane extending through this optimized for maximum reflection of heat radiation to the pickup , The reflector segments are in particular strip-shaped, i. formed with a large compared to the width of length, preferably three, possibly even two or four or more such reflector segments are connected together at an angle to a fixed unit, so as to approximate a parabolic concave mirror. Furthermore, by the arrangement of the reflector elements on each side of the solar collector (but possibly also in a one-sided arrangement only on one side of the heat radiation transducer) an overall parabolic arrangement approximated, which as mentioned, the sun rays reflection can be maximized for heat radiation pickup.

Zur gesonderten Verschwenkung eines jeden Reflektorelements ist jedem Reflektorelement bevorzugt ein eigener Antriebsmotor zugeordnet, wobei die Antriebsmotoren mit einer insbesondere gemeinsamen Steuereinheit zur Nachführung der Reflektorelemente entsprechend dem jahres- und tageszeitlichen Sonnenstand verbunden sein können. Die bevorzugt gemeinsame Steuereinheit kann dabei an sich wie bekannt mit Sensoren ausgebildet sein, die den Stand der Sonne erfassen, um so die Antriebsmotoren entsprechend anzusteuern und dadurch die Reflektorelemente nachzuführen. Es ist aber im Hinblick auf eine einfache Ausbildung auch möglich, die gemeinsame Steuereinheit mit einem fest vorgegebenen Steuerprogramm, mit Uhr und Kalender, auszubilden, um so die Antriebsmotoren nach fest vorgegebenen Abläufen, entsprechend der Jahreszeit sowie der jeweiligen Tageszeit, anzusteuern.For separate pivoting of each reflector element, each reflector element is preferably associated with a separate drive motor, wherein the drive motors can be connected to a particular common control unit for tracking the reflector elements according to the year and daytime sun. The preferred common control unit can be formed as known per se with sensors that detect the state of the sun so as to drive the drive motors accordingly and thereby track the reflector elements. But it is also possible in terms of a simple training, the common control unit with a fixed control program, with clock and calendar form, so as to drive the drive motors according to fixed procedures, according to the season and the respective time of day.

Der Wärmestrahlungs-Aufnehmer ist mit Vorteil in Form eines rechteckigen, im Betrieb aufrechten, plattenförmigen Wärmetauschers ausgebildet, wobei die „Platte“ im Wesentlichen gleich lang wie die Reflektorsegmente sein kann. Weiters ist es besonders vorteilhaft, wenn der Wärmestrahlungs-Aufnehmer ein schwarzer Wärmetauscher ist, um so beispielsweise Wasser auf hohe Temperaturen aufzuheizen.The heat radiation sensor is advantageously designed in the form of a rectangular, plate-shaped, heat exchanger in operation, wherein the "plate" can be substantially the same length as the reflector segments. Furthermore, it is particularly advantageous if the heat radiation transducer is a black heat exchanger, for example, to heat water to high temperatures.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert.The invention will be explained below with reference to preferred embodiments, to which it should not be limited, and with reference to the drawings.

In der Zeichnung zeigt die einzige Zeichnungsfigur eine schematische Ansicht einer Sonnenkollektor-Anordnung gemäß der Erfindung.In the drawing, the single drawing figure shows a schematic view of a solar collector assembly according to the invention.

Der in der Zeichnung dargestellte Sonnenkollektor 1 weist einen in der ßetriebsstellung vertikal angeordneten Wärmestrahlungs-Aufnehmer 2 auf, der als Schwarzkörper-Wärmetauscher mit einer Rohrschlange und mit Wärmetauschermedium-Anschlüssen 3, 4 ausgebildet ist. Als Medium wird beispielsweise einfach Wasser verwendet, das für den Zu- bzw. Ablauf 3 bzw. 4 mit üblichen Nutzanlagen kommuniziert.The solar collector 1 shown in the drawing has a vertically arranged in the operating position heat radiation transducer 2, which is designed as a black body heat exchanger with a coil and with heat exchanger medium terminals 3, 4. As a medium, for example, simply water is used, which communicates for the inlet and outlet 3 and 4 with conventional utility.

Beidseits des Wärmestrahlungs-Aufnehmers 2 sind Reflektorelemente 5 bzw. 5' vorgesehen, die insgesamt eine Reflektoranordnung 6 beidseits des Aufnehmers 2 definieren und je durch eine starre, hohlspiegelartige Einheit gebildet sind. Im Einzelnen weisen diese Reflektorelemente 5 bzw. 5' mehrere, zum Beispiel drei (siehe die Reflektorelemente 5) oder aber auch vier (siehe die äußeren Reflektorelemente 5') ebene, streifenförmige Reflektorsegmente 7 auf, die in jedem Reflektorelement 5 bzw. 5' starr und winkelig miteinander verbunden sind, um so einen parabolspiegelartigen Hohlspiegel anzunähern. Diese als starre Einheiten ausgeführten, aus ebenen Reflektorsegmenten 7 gebildeten Reflektorelemente 5 bzw. 5' sind weiters zur Optimierung der Strahlungsreflexion in Richtung Aufnehmer 2 entsprechend einer bevorzugt parabolisch gekrümmten, nur schematisch mit einer Projektionslinie angedeuteten Fläche 8 bzw. 8' angeordnet, wobei im Einzelnen die Reflektorelemente 5 bzw. 5' mit ihren Mitten die Schwenk-On both sides of the heat radiation pickup 2 reflector elements 5 and 5 'are provided which define a total of a reflector assembly 6 on both sides of the pickup 2 and are each formed by a rigid, mirror-like unit. In detail, these reflector elements 5 and 5 'have a plurality, for example three (see the reflector elements 5) or even four (see the outer reflector elements 5') flat, strip-shaped reflector segments 7, in each reflector element 5 and 5 'rigid and angularly connected to one another, so as to approximate a parabolic mirror-like concave mirror. These designed as a rigid units, formed from planar reflector segments 7 reflector elements 5 and 5 'are further arranged to optimize the radiation reflection in the direction transducer 2 according to a preferably parabolically curved, only schematically indicated by a projection line surface 8 or 8', wherein in detail the reflector elements 5 and 5 'with their centers the pivoting

Claims

4 AT010 299U1 axles 9 and 9 'define corresponding to these surfaces 8 and 8' are arranged. In alignment with the pivot axes 9, 9 'engage the output rotary shafts 10 of motors 11 to the reflector elements 5 and 5'. The reflector elements 5 and 5 'are pivotally mounted with their pivot axes 9 and 9' in a support frame, not shown in detail, which is schematically illustrated by the surfaces or curves 8 and 8 'in the drawing, in a conventional manner , The supporting frame, which is otherwise not shown, can furthermore also carry the motors 11 assigned to the individual reflector elements 5 and 5 '. The motors 11 are all connected to a common control unit 12. This common control unit 12 includes for simplicity, a fixed control program for pivoting the reflector elements 5, 5 'depending on the time of day and also season, the motors 11 for the outer reflector elements 5' are controlled such that they during the day a stronger pivotal movement perform as the internal reflector elements 5, so as to ensure optimum reflection of the solar radiation they hit the heat radiation pickup 2 even at a greater distance. There are gaps between the reflector elements 5, 5 ', so that an air circulation is possible. The reflector segments 7 have the same length L as the transducer 2 (north-south direction) so as to ensure optimum efficiency also in terms of radiation reflection, i. without too much thermal radiation to get to the transducer 2, or without heat radiation to reflect on the transducer 2 over. Of course, the two reflector elements 5, 5 'are on each side of the transducer 2 for the purpose of forming the reflector assembly 6 only to be understood as an example, and it can also be more than two such reflector elements are provided, depending on the size of the system and the size of the pickup. 2 The reflector segments 7 can be designed as a glass mirror, and the plate-shaped sensor 2 can be used as a tube heat exchanger with a pipe coil, not shown, within the plate body. The motors 11 are expediently formed by electric stepper motors, but theoretically conceivable are also other types of motors, in particular also hydraulic motors. Claims 1. A solar collector (1) having a longitudinal heat radiation sensor (2) provided for installation in a north-south orientation and having a reflector assembly (6) arranged to be mounted on at least one longitudinal side of the sensor and pivotable separately according to the position of the sun , mirror-like elongated reflector elements (5, 5 '), characterized in that the reflector elements (5, 5') respectively in the operating state along a curved surface (8, 8 ') are arranged, thus defining an approximate parabolic trough reflector.

2. Solar collector according to claim 1, characterized in that each reflector element (5, 5 ') from at least two angularly fixedly connected reflector segments (7) is formed.

3. Solar collector according to claim 2, characterized in that each reflector element (5, 5 ') has at least three planar reflector segments (7).

4. Solar collector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reflector elements (5, 5 ') are independently pivotable according to the position of the sun 5 AT010 299 U1.

5. Solar collector according to claim 4, characterized in that each reflector element (5, 5 ') is associated with its own drive motor (11).

6. Solar collector according to claim 5, characterized in that the drive motors (11) with a control unit (12) for tracking the reflector elements (5, 5 ') are connected according to the year and daytime sun.

7. Solar collector according to claim 6, characterized in that the control unit (12) is designed as a common control unit with a predetermined fixed control program and clock.

8. Solar collector according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heat radiation transducer (2) in the form of a rectangular, upright in operation, plate-shaped heat exchanger is formed.

9. Solar collector according to claim 8, characterized in that the transducer (2) and the reflector segments (7) are substantially equal in length.

10. Solar collector according to one of claims 1 to 9, characterized in that the heat radiation transducer (2) is a black body heat exchanger. For this purpose 1 sheet of drawings