NL7808774A - Zonnecollector. - Google Patents

Description

* ^ PHN 9214 N.V. PHILIPS1 GLOEILAMPENFABRIEKEN TE EINDHOVEN "Zonnecollector”

De uitvinding heeft betrekking op een zonnecollector met een, binnen een geëvacueerde transparante omhulling opgestelde en van ten minste een kanaal voorziene, absorber voor het in bedrijf overdragen van uit invallen-5 de zonnestraling verkregen warmte aan een warmtetransport medium in het kanaal, en met ten minste een binnen de omhulling gelegen getter.

Een zonnecollector van de aangeduide soort is bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 25 23 9^5 10 (PHD 75-082).

Het is gebleken dat bij de bekende zonnecollector, ondanks de aanwezigheid van een getter zoals Ba, Zr, Ti en dergelijke, de druk binnen de omhulling in de loop van de tijd sterk oploopt. Dit gaat gepaard met een drastische 15 vermindering van het thermische rendement van de zonnecol lector, omdat een aanzienlijk deel van de uit de invallende zonnestraling verkregen warmte door geleiding van de absorber naar de omhulling weglekt naar de omgeving.

Doel van de onderhavige uitvinding is een verbe-20 terde zonnecollector te verschaffen, waarbij gedurende de gehele levensduur van de collector een goed vacuüm in de omhulling gehandhaafd blijft.

Ter verwezenlijking van het beoogde doel heeft de zonnecollector volgens de uitvinding het kenmerk, dat 25 binnen de omhulling ten minste een gloeilichaam met een bedrijfstemperatuur van 500-2000°C voor het kraken van restgassen is aangebracht.

7808774 , 2 PHN 9214

De uitvinding berust dp het inzicht, dat uit de absorber en de omhulling vrijkomende gasvormige verontreinigingen zoals CO en H^O met de getter kunnen reageren onder vorming van koolwaterstofverbindingen, zoals methaan, 5 die door de gangbare getters niet gebonden worden.

Het gloeilichaam op relatief hoge temperatuur zorgt er nu voor dat de koolwaterstofverbindingen worden gekraakt, waarbij de gevormde koolstof kan worden opgenomen door het gloeilichaam en de vrijgekomen waterstof 10 door de getter wordt gebonden.

Een gunstige uitvoeringsvorm van de zonnecollector volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat het gloeilichaam is voorzien van focusserende middelen, die in bedrijf invallende zonnestraling op het gloeilichaam 15 concentreren ter verwarming van dit lichaam.

De focusserende middelen kunnen bijv. bestaan uit een lens of een reflector of uit een kombinatie daarvan.

Aldus wordt op eenvoudige wijze van de invallen-20 de zonnestraling gebruik gemaakt om het gloeilichaam op de gewenste relatief hoge bedrijfstemperatuur te brengen.

Een andere gunstige uitvoeringsvorm van de zonnecollector volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat het gloeilichaam in bedrijf op een electrische stroombron 25 is aangesloten.

Bij een zonnecollectorinstallatie is reeds veelal een electrische energievoorziening aanwezig voor bijv. regeldoeleinden of voor het aandrijven van een warmtetrans-portmediumpomp.

30 Volgens de uitvinding kan de in metaal uitgevoer de absorber als stroomvoerend element in serie geschakeld zijn met het gloeilichaam.

Bij een verdere gunstige uitvoeringsvorm van de zonnecollector volgens de uitvinding bestaat de electrische 35 stroombron uit een in bedrijf zonnestraling ontvangende fotovoltaïsche cel.

7808774 j * ' * Λ 3 " " * ΡΗΝ 9214 ............ .................

Dit is bijzonder voordelig bij toepassing van zonnecollectoren in gebieden waar geen openbare electri-citeitsvoorziening beschikbaar is.

Bij voorkeur is de fotovoltaïsche cel binnen de 5 omhulling van de zonnecollector opgesteld. De cel is zo doende beschermd tegen weersinvloeden en beschadiging.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening waarin bij wijze van voorbeeld enkele uitvoeringsvormen van de zonnecollector schematisch 10 en niet op schaal zijn weergegeven.

Fig. 1a toont in een langsdoorsnede een warmtepijp-zonnecollector met een gloeilichaam in de geëvacueerde omhulling dat door, met behulp van een lens en een parabolische trogreflektor gefocusseerde, invallende zonne-15 straling op bedrijfstemperatuur wordt gebracht.

Fig. 1b toont een dwarsdoorsnede ter plaatse van de lijn Ib-Ib van fig. Ia.

Fig. 1c toont een dwarsdoorsnede ter plaatse van de lijn Ic-Ic van fig. 1a.

20 Fig. 2 geeft in een langsdoorsnede een warmtepijp- zonnecollector weer met een door een uitwendige stroombron gevoed gloeilichaam.

Fig. 3 toont in een langsdoorsnede een warmte-pijpzonnecollector, waarbij het door een uitwendige stroom-25 bron gevoede gloeilichaam electrisch in serie is gescha keld met de metalen warmtepijp.

Fig. 4a toont in een langsdoorsnede een zonnecollector met een absorber in de vorm van een U-buis en met een gloeilichaam, dat door een eveneens in de geëvacu-30 eerde omhulling opgestelde fotovoltaïsche cel (zonnecel) wordt gevoed.

Fig. 4b toont een dwarsdoorsnede ter plaatse van de lijn IVb-IVb van fig. 4a.

In fig. 1a is met het verwijzingscijfer 1 een 35 vlakke metalen absorber aangeduid, die bijvoorbeeld be staat uit een aluminiumplaat, aan de bovenzijde voorzien 7808774 4 PHN 9214 . ..............

van een zonnestraling absorberende laag van bijvoorbeeld nikkel- of koperoxyde, kopersulfide, cobaltoxyde of -sulfide (niet weergegeven).

Met de absorber 1 is, bijvoorbeeld door solderen 5 of lassen, een gesloten metalen buis 2 verbonden. Buis-.

deel 2a, dat binnen een geëvacueerde transparante omhulling 3 van glas is gelegen, vormt de verdamper voor een zich in buis 2 bevindend warmtetransportmedium 4, bijvoorbeeld water, alcohol of een koolwaterstof bekend onder 10 de merknaam "Freon". Het buiten de glazen buis 3 gelegen buisdeel 2b vormt een condensor voor het warmtetransportmedium 4. Buisdeel 2b is voorzien van vinnen 5 ter verbetering van de warmteafgifte aan een in bedrijf langs buisdeel 2b geleid warmteopnemend medium zoals lucht of water. 15 De glazen buis 3 is aan de onderzijde voorzien van een inwendige reflecterende laag 6 bestaande uit bijvoorbeeld opgedampt zilver of aluminium.

Binnen de geëvacueerde glazen buis 3 zijn verder aanwezig een getter 7» bijvoorbeeld barium, een gloei-20 lichaam 8 van bijvoorbeeld kanthaal, wolfraam, molybdeen of tantaal, een lens 9 en een reflector 10 in de vorm van een parabolische trog, in de brandlijn waarvan het gloei-lichaam 8 is opgesteld.

De componenten 7 t/m 10 worden gedragen door een 25 starre raamconstructie 11, die met het ene einde is in gesmolten in het einde Ja van de glazen buis 3 en met het andere einde via een expansiebocht 11a is bevestigd aan de metalen buis 2 ter ondersteuning van deze buis. De expansiebocht dient voor het overbruggen van een verschil 30 in thermische uitzetting tussen de metalen buis 2 en de glazen buis 3·

Tijdens bedrijf is de condensor 2b op een hoger niveau opgesteld dan de verdamper 2a, Uit invallende zonnestraling verkregen warmte doet het warmtetransportmedium 35 4 verdampen. De damp stroomt naar condensor 2b en conden seert aldaar onder afgifte van warmte. Het condensaat 7808774 5 ' PHN 9214 . . ...

stroomt vervolgens terug naar de verdamper 2a onder invloed van de zwaartekracht.

De getter 7 bindt de uit de absorber 1, metalen buis 2 en glazen buis 3 vrijkomende verontreinigingen 5 zoals 02, H2, HgO, CO, COg.

Gloeilichaam 8 heeft een bedrijfstemperatuur van bijvoorbeeld 800°C, die bereikt wordt doordat invallende zonnestraling hierop wordt gefocusseerd door lens 9 en reflector 10. Gloeilichaam 8 zorgt ervoor dat de binnen 10 de glazen buis 3 gevormde koolwaterstoffen, zoals CH^, worden gekraakt, waarbij de vrijkomende koolstof door bijvoorbeeld het gloeilichaam wordt opgenomen, terwijl de vrijgekomen waterstof door de getter 7 wordt gebonden.

Zodoende blijft gedurende de gehele levensduur van de 15 zonnecollector een goed vacuüm (bijvoorbeeld 10”^ torr I33.IO Pa) gehandhaafd, waardoor de zonnecollector zijn hoge thermische rendement behoudt.

De omhulling 3 kan in plaats van glas ook uit een ander transparant materiaal, bijvoorbeeld kunststof, 20 bestaan. Buis 2 kan in plaats van metaal bijvoorbeeld van glas zijn, terwijl binnen buis 2 een capillaire structuur aanwezig kan zijn, die zorgt voor een zwaartekrachtonaf-hankelijke terugvoer van condensaat van de condensor 2b naar de verdamper 2a.

25 Verder kan de glazen buis 3 aan zijn binnenzijde geheel of gedeeltelijk zijn voorzien van een lichtdoor-latende doch infraroodreflecterende laag van bijvoorbeeld ln20^ (niet weergegeven) die het thermische rendement verder verhoogt.

30 Bij de zonnecollectoren volgens de figuren 2 t/m 4 zijn voor onderdelen die corresponderen met onderdelen van fig. 1 dezelfde verwijzingscijfers gebruikt.

Buis 2 van de zonnecollector volgens fig. 2 wordt thans ondersteund door middel van een plaatje 20. Getter 35 7 is bevestigd aan buis 2. Gloeilichaam 8 is aansluitbaar op een uitwendige stroombron. Daartoe zijn draden 21 en 780 87 74

Claims (6)

25 CONCLUSIES:

1. Zonnecollector met een, binnen een geëvacueerde transparante omhulling opgestelde en van ten minste een kanaal voorziene, absorber voor het in bedrijf overdragen van uit invallende zonnestraling verkregen warmte aan een 30 warmtetransportmedium in het kanaal, en met ten minste een binnen de omhulling gelegen getter, met het kenmerk, 'dat binnen de omhulling ten minste een gloeilichaam met een bedrijfstemperatuur van 500-2000°C voor het kraken van restgassen is aangebracht.

2. Zonnecollector volgens conclusie 1, met het ken merk, dat het gloeilichaam is voorzien van focusserende 7808774 PHN 9214 ...... . ..... middelen, die in bedrijf invallende zonnestraling op het gloeilichaam concentreren ter verwarming van dit lichaam.

3. Zonnecollector volgens conclusie 1, met het ken- 5 merk, dat het gloeilichaam in bedrijf op een electrische stroombron is aangesloten.

4. Zonnecollector volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat de in metaal uitgevoerde absorber als stroom-voerend element in serie is geschakeld met het gloeilichaam.

5. Zonnecollector volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de electrische stroombron bestaat uit een in bedrijf zonnestraling ontvangende fotovoltaïsche cel.

6. Zonnecollector volgens conclusie 5> met het ken merk, dat de fotovoltaïsche cel binnen de omhulling is 15 opgesteld. 780 87 74