WO1997000408A2 - Trough-type solar collector - Google Patents
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- WO1997000408A2 WO1997000408A2 PCT/DE1996/001002 DE9601002W WO9700408A2 WO 1997000408 A2 WO1997000408 A2 WO 1997000408A2 DE 9601002 W DE9601002 W DE 9601002W WO 9700408 A2 WO9700408 A2 WO 9700408A2
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Definitions
- the invention relates to solar collectors according to the preambles of patent claims 1, 2, 3, 14 and 15 and a lighting fixture according to claim 13.
- Solar collectors of the generic type generally serve to direct the radiation from the sun via a parabolic deflecting mirror to an absorber which uses the energy received either thermally by heating a medium flowing through the absorber or photovoltaically by directly converting it into electrical energy.
- the collectors are channel-shaped, since it is therefore technically simple to uniaxially track the collectors with respect to the moving sun.
- the deflecting mirror and the absorber are also relatively easy to build.
- the parabolic deflecting mirror and the absorber are matched to one another in such a way that the light cone coming from the sun hits the absorber in the focus of the deflecting mirror at every point of the deflecting mirror. If the absorber has a larger diameter, there are unnecessary radiation losses, if it is too small, some of the radiation is lost unused.
- a solar collector according to the preamble of claim 1 or 2 which, in addition to the above-mentioned deflection mirror, has a set of further deflection mirrors, so-called secondary reflectors, which have the task of the incident light continue to bundle and point to a reduced diameter absorber.
- the solar collector described in the above-mentioned publication uses a secondary reflector which comprises one or more parabolic elements (CPC). Involute mirror sections are arranged after each of these parabolic elements in order to redirect all incident radiation onto the absorber.
- CPC parabolic elements
- Involute mirror sections are arranged after each of these parabolic elements in order to redirect all incident radiation onto the absorber.
- the aim of the described invention is to create a solar collector with the highest possible concentration factor using the simplest possible means; the lowest possible number of reflections should be achieved.
- FIG. 1 a schematic representation of a conventional trough-shaped solar collector
- 2 a schematic representation of a solar collector according to the invention
- 3 a solar collector according to the invention in a proportional representation
- Fig. 4 - 11 different absorber secondary collector arrangements according to a first
- Embodiment of the invention shows a second embodiment of the absorber secondary collector according to the invention.
- Arrangement invention in cross section shows a third embodiment of the invention in cross section; and Fig. Heine fourth embodiment of the invention in cross section.
- the concentration of solar radiation on a cylindrical absorber can be increased by a factor C2 by a secondary concentrator.
- the maximum possible concentration factor for a secondary reflector can be calculated from basic conservation parameters. He is
- FIG. 1 of the accompanying drawings shows a cross section through a trough-like solar collector 1 with a parabolic trough-shaped primary reflector 2, which illuminates a cylindrical absorber 3.
- the size of the absorber 3 is such that the absorber 3 is seen from the end 2a of the reflector 2 at the same half opening angle ⁇ as the sun 4. In the figure, the angle ⁇ , and thus the absorber 3, is compared to the primary reflector 2 shown greatly enlarged.
- an edge ray 4b is also shown in FIG. 1, which ideally is reflected from the sun's edge onto the edge of the absorber 3.
- the marginal ray 4b which strikes the absorber 3 from the reflector end 2a is referred to below as the right marginal ray.
- FIG. 2 shows a solar collector 1 according to the invention with an absorber 3, which is again shown greatly enlarged with respect to the primary mirror 2, wherein the right half of the secondary reflector 5 according to the invention can also be seen to scale relative to the absorber 3.
- the left half of the secondary reflector is shown in dashed lines.
- FIG. 3 shows a completely to scale cross section through the solar collector 1, the size relationships between the primary reflector 2 and the two-leaf secondary reflector 5 being recognizable.
- the design of a secondary reflector 5 is started by choosing an actual concentration C2 which is slightly less than the maximum value given in the above equation.
- the radius of the absorber tube 3 when using a secondary reflector 5 is therefore RAI / C2.
- the design of the secondary reflector 5 is started by first determining the position of the now reduced absorber tube 3.
- the sun rays fall from a cone 4a with an opening angle equal to the opening angle ⁇ of the sun 4. They are reflected so that the central beam crosses the focal point F of the primary reflector 2.
- the two marginal rays 4b, 4c of the sun 4 are reflected in a cone around the focal point F. These two marginal rays 4b, 4c now represent the family of marginal rays on which the secondary mirror 5 is designed or tailored.
- the position of the reduced absorber tube 3 is now determined such that the reduced absorber 3 is tangent to the lower marginal rays 4b of the sun 4 from the end points 2a of the parabolic reflector 2, as can be seen in FIG. 2.
- the description of the geometry of the solar collector 1 and the secondary reflector refers in particular to the two-dimensional space lying in the plane of the drawing. Of course, however, all parts are three-dimensional elements which extend further in the direction perpendicular to the plane of the drawing. In the following, one of the two marginal rays 4b of the sun 4 will now be considered. It is also only given how one side of the secondary reflector 5 is defined. In Fig. 2 only the right wing of the secondary reflector is shown for reasons of clarity. Of course, on the left above the absorber 3 in FIG. 2 is the left wing of the secondary reflector 5, which is symmetrical with respect to the axis A in the illustration plane.
- the secondary reflector in the embodiment shown consists of a first 51 and a second 52 reflector section, the first reflector section 51 as the involute to the absorber 3 from the upper vertex of the absorber 3 to an intersection U with the tangential edge beam of a point P2, the properties of which are further below are explained.
- the second reflector section is shaped in such a way that all right marginal rays 4d, 4e from points beyond, ie in FIG. 2 to the right of P3 5 , are reflected tangentially to the absorber 3 by the secondary reflector 5 (dashed lines 4d, 4e).
- the secondary reflector 5 begins with an invented reflector section 51, which extends from the upper vertex of the absorber 5 until it intersects the edge ray 4f from this point P2 mentioned above. U is the intersection of the involute 51 with the edge ray from P2 and thus the transition point between the first reflector section 51 and the second reflector section 52.
- Non-imaging reflectors can be designed (tailored) in such a way that edge rays of a certain amount are reflected on edge rays of another amount.
- the second (tailor-made) reflector section 52 of the secondary reflector 5 extends from the point U and is shaped in such a way that the right-hand edge beam from points of the primary reflector 2 reflects on the left or lower edge of the absorber tube 3 to the right of P3 become. This is shown in Fig. 2. The end of the secondary reflector 5 is reached when the associated point on the primary mirror 2 has reached the outermost right edge 2b.
- the construction of the left half of the secondary reflector 5 ensures that all left marginal rays of the sun 4 also hit the absorber 3.
- the left wing of the secondary reflector 5 is obtained simply by reflection on the optical axis A. It analogously ensures that all right marginal rays of the sun 4 also strike the absorber 3. Since the entire secondary reflector 5 thus complies with the marginal ray principle, it is guaranteed that all sun rays (between the left and right margins) are concentrated on the absorber 3.
- FIGS. 3 to 11 The shape of the secondary mirror 5 that results from this is in FIGS. 3 to 11 for different values of ⁇ R and C2 / C2.
- ma ⁇ shown.
- the vertex of the parabolic mirror is always at the point (0, - 100).
- the shape depends on the values of ⁇ R and C2.
- FIG. 12 shows a further embodiment of the invention, in which a secondary reflector 5 is in turn attached to the absorber 3b on its side facing away from the primary reflector, not shown, and furthermore a fin 53 aligned with the optical axis on the opposite side of the absorber 3b is appropriate.
- the involute shape of the first reflector section 51 is shaped in accordance with the entirety of the absorber 3b + fin 53.
- FIGS. 13 and 14 A further embodiment of the invention shown in FIGS. 13 and 14 provides that the surface of the absorber tube 3 c and the losses associated therewith can be reduced by giving the absorber tube 3 c a different cross-section deviating from the circular one , which nevertheless receives all rays from the primary reflector 2.
- FIG. 14 A further embodiment of the invention is shown in FIG. 14, which proves to be particularly practical. It consists of: a circular tube 80, to which two fins 81, 82 connect in the direction of the optical axis A, which extend to the intersection S ⁇ , S2 of the marginal rays from the left and right edges of the primary reflector (not shown in the drawing).
- the absorber tube 80 is smaller by a factor of 2 than the smallest circular absorber tube 3a (from FIG. 3), which receives all rays directly. Together with the fins 81, 82, the effective area of this absorber is reduced by approximately 30% compared to a circular absorber tube 3 a according to the current state of the art.
- the displacement of the absorber is an essential criterion for the training according to claims 1 to 3 of the solar collector.
- the design according to claim 1 has such a size of the absorber that the secondary reflector consists only of one interior volute exists.
- the embodiment of claim 2 corresponds to the form shown in FIGS. 3 and 4.
- the embodiment of claim 3 is shown in Fig. 12.
- this shape corresponds almost outwardly to a straight line, as stated in claim 7.
- the straight mirrors specified in this claim are particularly simple to manufacture.
- possible heat losses of the absorber to the mirror can be reduced by a small gap between the involute part and the reduced absorber, which in turn is associated with correspondingly low energy losses.
- Claim 1 leads to a very simple and compact mirror construction.
- Claim 15 realizes this with a design suitable for heat recovery with a tube and two heat-conducting absorber fins, as shown in FIG. 14.
- this absorber combination can be attached concentrically to the focal point of the primary reflector 2, ie to the original absorber tube 3 a, for the simplified conversion of existing systems without secondary reflector.
- a transparent covering 6 can be used to reduce heat losses not caused by radiation and to protect against degradation, as explained in claim 11.
- 8 is designed in such a size that the transition point U between the first 51 and the second 52 reflector section of the secondary reflector 5 coincides with the casing 6.
- the first reflector section 51 is fitted inside and the second reflector section 52 outside the casing 6.
- the casing 6 is preferably evaluated or filled with a suitable gas. With a suitable size of the secondary reflector 5, it can also be arranged entirely within the envelope 6.
- the concentrated radiation can be used for heat recovery, e.g. Oil or water as a heat transfer medium, for electricity or for the production of photochemical reaction products.
- the version is particularly suitable for simple assignment with photovoltaic elements.
- the reversal of the principle according to the invention or of the beam path, in which the absorber becomes the radiation source can lead to a uniform illumination of a given area.
- the radiation source is preferably a fluorescent tube.
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Abstract
Description
Sonnenkollektor in Rinnenausführung Channel-type solar collector
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft Sonnenkollektoren gemäß den Oberbegriffen der Patentan¬ sprüche 1, 2, 3, 14 und 15 sowie einen Beleuchtungskörper gemäß Anspruch 13.The invention relates to solar collectors according to the preambles of patent claims 1, 2, 3, 14 and 15 and a lighting fixture according to claim 13.
Sonnenkollektoren der gattungsgemäßen Art dienen im allgemeinen dazu, die Strahlung der Sonne über einen parabolischen Umlenkspiegel auf einen Absorber zu rich¬ ten, der die empfangene Energie entweder thermisch durch Aufheizung eines den Absorber durchströmenden Mediums oder photovoltaisch durch unmittelbare Umwandlung in elektrische Energie nutzt. Die Kollektoren sind dabei rinnenförmig ausgebildet, da somit eine technisch einfache einachsige Nachführung der Kollektoren gegenüber der bewegten Sonne möglich ist. Darüber hinaus sind der Umlenkspiegel und der Absorber ebenfalls relativ einfach zu bauen. Üblicherweise sind dabei der parabolischen Umlenkspiegel und der Absorber derart aufeinander abgestimmt, daß der von der Sonne kommende Lichtkegel in jedem Punkt des Umlenkspiegels gerade auf den im Fokus des Umlenkspiegels lie¬ genden Absorber trifft. Hat der Absorber einen größeren Durchmesser, gibt es unnötige Abstrahlverluste, ist er zu klein, geht ein Teil der Strahlung ungenutzt verloren.Solar collectors of the generic type generally serve to direct the radiation from the sun via a parabolic deflecting mirror to an absorber which uses the energy received either thermally by heating a medium flowing through the absorber or photovoltaically by directly converting it into electrical energy. The collectors are channel-shaped, since it is therefore technically simple to uniaxially track the collectors with respect to the moving sun. In addition, the deflecting mirror and the absorber are also relatively easy to build. Usually, the parabolic deflecting mirror and the absorber are matched to one another in such a way that the light cone coming from the sun hits the absorber in the focus of the deflecting mirror at every point of the deflecting mirror. If the absorber has a larger diameter, there are unnecessary radiation losses, if it is too small, some of the radiation is lost unused.
Einachsig nachgeführte, konzentrierende Sonnenkollektoren können, wie bereits erwähnt, im Vergleich zu zweiachsig nachgeführten Kollektoren vergleichsweise einfach der Sonne folgen. Jedoch ist die erreichbare Konzentration kleiner; folglich ist es bei Verwendung der einachsigen Konzentration besonders wichtig, dem erreichbaren Kon¬ zentrationsfaktor nahezukommen. Anordnungen mit einem (parabolischen) Primärspiegel und einem zylindrischen Absorber liegen jedoch, wie weiter unten ausgeführt, in der Konzentration deutlich unter der theoretisch möglichen Obergrenze. Durch eine Erhöhung der Konzentration kann ein kleinerer Absorber verwendet werden. Unmittelbare Vorteile daraus sind die Verringerung thermischer Verluste, die Verringerung der Kosten für Absorber- oder Photovoltaik-Oberfläche bzw. Warmetragermedium, und die Verringerung der Trägheit durch das Warmetragermedium.As already mentioned, uniaxially tracking, concentrating solar collectors can comparatively easily follow the sun in comparison to biaxially tracking collectors. However, the concentration that can be achieved is smaller; consequently, when using the uniaxial concentration, it is particularly important to almost approach the achievable concentration factor. Arrangements with a (parabolic) primary mirror and a cylindrical absorber, however, are, as explained below, in the concentration clearly below the theoretically possible upper limit. By increasing the concentration, a smaller absorber can be used. Immediate advantages of this are the reduction in thermal losses, the reduction in the costs for the absorber or photovoltaic surface or heat transfer medium, and the reduction in inertia by the heat transfer medium.
Aus der US-A-5 154 163 ist ein Sonnenkollektor gemäß dem Oberbegriff von An¬ spruch 1 oder 2 bekannt, der zusätzlich zu dem genannten Umlenkspiegel einen Satz weite¬ rer Umlenkspiegel, sogenannter Sekundärreflektoren, aufweist, welche die Aufgabe haben, das einfallende Licht weiter zu bündeln und auf einen im Durchmesser verkleinerten Absorber zu richten. Der in der oben erwähnten Druckschrift beschriebene Sonnenkollektor verwendet einen Se¬ kundärreflektor, der ein oder mehrere Parabolelemente (CPC) umfaßt. Diesen Parabolele- mente sind jeweils Involutenspiegelabschnitte nachgeordnet, um alle einfallende Strahlung auf den Absorber umzulenken. Dabei lassen sich hohe Konzentrationsfaktoren mit diesem Konzept nur mit komplizierter Geometrie realisieren; es müssen mehrere verschieden ge- lαlimmte Spiegel verwendet werden; und die mittlere Anzahl an Reflexionen ist hoch. Letzteres führt im allgemeinen zu hohen Verlusten durch nichtperfekte Reflexion. Beispielsweise sind bei der Ausführung mit 6 CPS's, welche die höchsten Konzentrationsfaktoren erreicht, 12 zusätzliche Parabolspiegel, weitere 8 Involutenspiegel sowie Lichtleiterspiegel erforderlich.From US-A-5 154 163 a solar collector according to the preamble of claim 1 or 2 is known which, in addition to the above-mentioned deflection mirror, has a set of further deflection mirrors, so-called secondary reflectors, which have the task of the incident light continue to bundle and point to a reduced diameter absorber. The solar collector described in the above-mentioned publication uses a secondary reflector which comprises one or more parabolic elements (CPC). Involute mirror sections are arranged after each of these parabolic elements in order to redirect all incident radiation onto the absorber. With this concept, high concentration factors can only be achieved with complicated geometry; several differently glimmered mirrors must be used; and the average number of reflections is high. The latter generally leads to high losses due to imperfect reflection. For example, the version with 6 CPS's, which achieves the highest concentration factors, requires 12 additional parabolic mirrors, another 8 involute mirrors and fiber optic mirrors.
In "D.R. Mills and J.E. Giutronich. Asymmetrie non-imaging cylindrical solar con- centrators. Solar Energy, 20: Seite 45-55, 1978" werden nur geringe Konzentrationen (C<10) erreicht. Bei der in "R. Winston and W.T. Welford. Design of nonimaging con- centrators as second stages in tandem with image-forming first-stage concentrators. App¬ lied Optics, 19:347-351, 1980" veröffentlichten Anordnung wird ein ebener Absorber be¬ trachtet; die erreichte Konzentration mit einem CEC (Compound Elliptic Concentrator) als Sekundärkonzentrator ist angegeben als nur rund 1/3 des thermodynamisch möglichen Wertes.In "D.R. Mills and J.E. Giutronich. Asymmetry non-imaging cylindrical solar concentrators. Solar Energy, 20: pages 45-55, 1978", only low concentrations (C <10) are achieved. In the arrangement published in "R. Winston and WT Welford. Design of nonimaging concentrators as second stages in tandem with image-forming first-stage concentrators. Applied Optics, 19: 347-351, 1980", a flat absorber is used considered; the concentration achieved with a CEC (Compound Elliptic Concentrator) as the secondary concentrator is given as only around 1/3 of the thermodynamically possible value.
In "E.M. Kritchmann. Asymmetrie second-stages concentrators. Applied Optics, 21: Seite 870 - 873, 1980" werden asymmetrische Konfigurationen diskutiert.In "E.M. Kritchmann. Asymmetrie second-stages concentrators. Applied Optics, 21: Pages 870-873, 1980", asymmetric configurations are discussed.
Der in "Robert P. Friedman, J. M. Gordon, and H. Ries. New high-flux two-stage optical design for parabolic solar concentrators. Solar Energy, 51 : Seite 317 - 325, 1993" beschriebene Sekundärkonzentrator ist für ebene Absorber konzipiert; für größere Öff¬ nungswinkel ΘΛ des Primärreflektors ist die Konzentration konstruktionsbedingt begrenzt, z.B. kleiner als 8 für ΘΛ = 55° . Weitere Konzepte mit einer deutlich unter dem Erreichba¬ ren liegenden Konzentration finden sich beispielsweise in US-A- 4 505 260 und WO-A- 90/10182.The secondary concentrator described in "Robert P. Friedman, JM Gordon, and H. Ries. New high-flux two-stage optical design for parabolic solar concentrators. Solar Energy, 51: pages 317-325, 1993" is designed for flat absorbers; For larger opening angles Θ Λ of the primary reflector, the concentration is limited by design, for example less than 8 for Θ Λ = 55 °. Further concepts with a concentration that is clearly below the attainable level can be found, for example, in US Pat. No. 4,505,260 and WO-A-90/10182.
Ziel der beschriebenen Erfindung ist es, einen Sonnenkollektor mit einem möglichst hohen Konzentrationsfaktor mit technisch möglichst einfachen Mitteln zu schaffen; dabei soll eine möglichst niedrige mittlere Anzahl von Reflexionen erreicht werden.The aim of the described invention is to create a solar collector with the highest possible concentration factor using the simplest possible means; the lowest possible number of reflections should be achieved.
Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1, 2, 3, 14 und 15 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features specified in claims 1, 2, 3, 14 and 15.
Darüber hinaus besteht eine Aufgabe darin, eine Beleuchtungseinrichtung für ein zylindrisches Leuchtmittel anzugeben, das eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung einer gegebenen Fläche ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Pa¬ tentanspruchs 13 gelöst. Die Erfindung sowie deren Ausgestaltungen und Vorteile wird nachfolgend unter Bezug¬ nahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:In addition, it is an object to provide an illuminating device for a cylindrical illuminant which enables the most uniform possible illumination of a given surface. This object is achieved by the features of claim 13. The invention and its configurations and advantages are explained below with reference to the attached figures. It shows:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines herkömmlichen rinnenfbrmigen Sonnenkol¬ lektors; Fig. 2: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemaßen Sonnenkollektors.; Fig. 3: einen erfindungsgemäßen Sonnenkollektor in proportionaler Darstellung; Fig. 4 - 11 verschiedene Absorber-Sekundärkollekor-Anordnungen gemäß einer ersten1: a schematic representation of a conventional trough-shaped solar collector; 2: a schematic representation of a solar collector according to the invention; 3: a solar collector according to the invention in a proportional representation; Fig. 4 - 11 different absorber secondary collector arrangements according to a first
Ausführungsform der Erfindung; Fig. 12 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform der Absorber-Sekundärkollekor-Embodiment of the invention; 12 shows a second embodiment of the absorber secondary collector according to the invention.
Anordnung Erfindung im Querschnitt; Fig. 13 eine dritte Ausführungsform der Erfindung in Querschnitt; und Fig. Heine vierte Ausführungsform der Erfindung in Querschnitt.Arrangement invention in cross section; 13 shows a third embodiment of the invention in cross section; and Fig. Heine fourth embodiment of the invention in cross section.
Die Konzentration von Sonnenstrahlung auf einen zylindrischen Absorber läßt sich durch einen Sekundärkonzentrator um einen Faktor C2 erhöhen. Aus grundsätzlichen Er¬ haltungsgrößen läßt sich der maximal mögliche Konzentrationsfaktor für einen Sekundär¬ reflektor berechnen. Er beträgtThe concentration of solar radiation on a cylindrical absorber can be increased by a factor C2 by a secondary concentrator. The maximum possible concentration factor for a secondary reflector can be calculated from basic conservation parameters. He is
C ^2,max = - . ^ Λ- ' sιnθß wobei ΘR der halbe Öffnungswinkel der Parabolrinne ist, d.h. der Winkel zwischen der Symmetrieachse und der Verbindungslinie zwischen dem Brennpunkt (Fokus) und dem äu¬ ßersten Ende der Parabel.C ^ 2, max = -. ^ Λ - 'sιnθ ß where Θ R is half the opening angle of the parabolic trough, ie the angle between the axis of symmetry and the connecting line between the focal point (focus) and the outermost end of the parabola.
Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt einen Querschnitt durch einen rinnenarti¬ gen Sonnenkollektor 1 mit einem parabolischen rinnenformigen Primärreflektor 2, der einen zylindrischem Absorber 3 beleuchtet. Die Größe des Absorbers 3 ist derart, daß der Absorber 3 vom Ende 2a des Reflektors 2 unter dem gleichen halben Öffhungswinkel α gesehen wird wie die Sonne 4. In der Abbildung ist der Winkel α, und damit der Absorber 3, im Vergleich zum Primärreflektor 2 stark vergrößert dargestellt. In Fig. 1 ist neben dem Mittenstrahl des Sonnenkegels 4a ferner ein Randstrahl 4b gezeigt, der idealerweise vom Sonnenrand auf den Rand des Absorbers 3 gespiegelt wird. Der vom Reflektorende 2a auf den Absorber 3 auftreffende dargestellte Randstrahl 4b wird nachfolgend als rechter Rand¬ strahl bezeichnet.1 of the accompanying drawings shows a cross section through a trough-like solar collector 1 with a parabolic trough-shaped primary reflector 2, which illuminates a cylindrical absorber 3. The size of the absorber 3 is such that the absorber 3 is seen from the end 2a of the reflector 2 at the same half opening angle α as the sun 4. In the figure, the angle α, and thus the absorber 3, is compared to the primary reflector 2 shown greatly enlarged. In addition to the central ray of the sun cone 4a, an edge ray 4b is also shown in FIG. 1, which ideally is reflected from the sun's edge onto the edge of the absorber 3. The marginal ray 4b which strikes the absorber 3 from the reflector end 2a is referred to below as the right marginal ray.
Wie aus der obigen Gleichung ersichtlich ist, ist also in jedem Fall ein Konzentrati¬ onsfaktor größer als oder gleich π möglich. Dieser oben angegebene maximale Kon¬ zentrationsfaktor läßt sich allerdings aus theoretischen Gründen nur erreichen mit einem Sekundärreflektor, der sich bis hinunter auf die parabolische Rinne erstreckt. Selbstver¬ ständlich würde in einem solchem Extremfall der Sekundärkonzentrator den Parabolspiegel vollständig beschatten. Wird jedoch ein geringerer als der maximale Konzentrationsfaktor gewählt, so läßt dieser sich auch mit kleinen und kompakten Sekundärreflektoren erzielen.As can be seen from the above equation, a concentration factor greater than or equal to π is possible in any case. However, for theoretical reasons, this maximum concentration factor given above can only be achieved with a Secondary reflector that extends down to the parabolic trough. In such an extreme case, the secondary concentrator would of course completely shade the parabolic mirror. However, if a lower than the maximum concentration factor is selected, this can also be achieved with small and compact secondary reflectors.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Sonnenkollektor 1 mit einem bezüglich des Pri¬ märspiegels 2 wiederum stark vergrößert dargestelltem Absorber 3 gezeigt, wobei darüber hinaus maßstäblich zum Absorber 3 die rechte Hälfte des erfindungsgemäßen Sekundär¬ reflektors 5 zu erkennen ist. Die linke Hälfte des Sekundärreflektors ist gestrichelt gezeich¬ net. In Fig. 3 ist ein vollkommen maßstäblicher Querschnitt durch den Sonnenkollektor 1 zu sehen, wobei die Größenverhältnisse zwischen Primärreflektor 2 und dem zweiflügeli¬ gen Sekundärreflektor 5 erkennbar sind.FIG. 2 shows a solar collector 1 according to the invention with an absorber 3, which is again shown greatly enlarged with respect to the primary mirror 2, wherein the right half of the secondary reflector 5 according to the invention can also be seen to scale relative to the absorber 3. The left half of the secondary reflector is shown in dashed lines. FIG. 3 shows a completely to scale cross section through the solar collector 1, the size relationships between the primary reflector 2 and the two-leaf secondary reflector 5 being recognizable.
Die Dimensionierung einer ersten Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung geschieht folgendermaßen:A first embodiment of the present invention is dimensioned as follows:
Man beginnt den Entwurf eines Sekundärreflektors 5, indem man eine tatsächliche Kon¬ zentration C2 wählt, die etwas geringer ist als der in obiger Gleichung angegebene Ma¬ ximalwert.The design of a secondary reflector 5 is started by choosing an actual concentration C2 which is slightly less than the maximum value given in the above equation.
Der Radius des Absorberrohres 3 bei Anwendung eines Sekundärreflektors 5 ist also RAI/C2- Man beginnt den Entwurf des Sekundärreflektors 5 dadurch, daß man zu¬ nächst die Lage des nunmehr verringerten Absorberrohres 3 festlegt.The radius of the absorber tube 3 when using a secondary reflector 5 is therefore RAI / C2. The design of the secondary reflector 5 is started by first determining the position of the now reduced absorber tube 3.
In jedem Punkt des Primärreflektors 2 fallen die Sonnenstrahlen aus einem Kegel 4a mit einem Öffhungswinkel gleich dem Öffnungswinkel α der Sonne 4. Sie werden so reflektiert, daß der Zentralstrahl den Brennpunkt F des Primärreflektors 2 kreuzt. Dabei werden die beiden Randstrahlen 4b, 4c der Sonne 4 in einen Kegel um den Brennpunkt F reflektiert. Diese beiden Randstrahlen 4b, 4c stellen nun die Familie der Randstrahlen dar, auf die der Sekundärspiegel 5 ausgelegt bzw. maßgeschneidert wird. Die Lage des reduzierten Absorberrohres 3 wird nun so festlegt, daß der reduzierte Absorber 3 tangent zu den unteren Randstrahlen 4b der Sonne 4 aus den Endpunkten 2a des Parabolreflektors 2 ist, wie in Fig. 2 zu erkennen ist..At each point of the primary reflector 2, the sun rays fall from a cone 4a with an opening angle equal to the opening angle α of the sun 4. They are reflected so that the central beam crosses the focal point F of the primary reflector 2. The two marginal rays 4b, 4c of the sun 4 are reflected in a cone around the focal point F. These two marginal rays 4b, 4c now represent the family of marginal rays on which the secondary mirror 5 is designed or tailored. The position of the reduced absorber tube 3 is now determined such that the reduced absorber 3 is tangent to the lower marginal rays 4b of the sun 4 from the end points 2a of the parabolic reflector 2, as can be seen in FIG. 2.
Hier und im folgenden sowie in den Patentansprüchen wird bei der Beschreibung der Geometrie des Sonnenkollektors 1 und des Sekundärreflektors im besonderen auf den in der Zeichenebene liegenden zweidimensionalen Raum Bezug genommen. Selbstver¬ ständlich handelt es sich jedoch bei allen Teilen um dreidimensionale Elemente, die sich in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene weiter erstrecken. Im folgenden wird nun jeweils einer der beiden Randstrahlen 4b der Sonne 4 be¬ trachtet. Auch wird nur angegeben, wie eine Seite des Sekundärreflektors 5 definiert wird. In Fig. 2 ist nur der rechte Flügel des Sekundärreflektor aus Gründen der Übersichtlichkeit dargestellt. Selbstverständlich liegt links oberhalb des Absorbers 3 in Fig. 2 der linke, bezüglich der Achse A in der Darstellungsebene symmetrische andere Flügel des Sekundärreflektors 5. Die andere Seite ergibt sich aus Spiegelung um die optische Achse A und die Eigenschaften, welche für die eine Familie von Randstrahlen, z.B. der rechten Randstrahlen, festgelegt sind, gelten analog für die andere aus Symmetriegründen ebenfalls. Wir betrachten also im folgenden die Randstrahlen 4b, die vom linken Rand der Sonne 4 durch den Primärspiegel 2 reflektiert werden, so daß sie rechts am Brennpunkt F vorbeigehen. Die Lage des Absorberrohrs 3 ist so festgelegt, daß der Randstrahl vom linken Ende 2a des parabolischen Primärreflektors 2 gerade tangent zum unteren Ende des Absorbers 3 ist.Here and in the following, as well as in the patent claims, the description of the geometry of the solar collector 1 and the secondary reflector refers in particular to the two-dimensional space lying in the plane of the drawing. Of course, however, all parts are three-dimensional elements which extend further in the direction perpendicular to the plane of the drawing. In the following, one of the two marginal rays 4b of the sun 4 will now be considered. It is also only given how one side of the secondary reflector 5 is defined. In Fig. 2 only the right wing of the secondary reflector is shown for reasons of clarity. Of course, on the left above the absorber 3 in FIG. 2 is the left wing of the secondary reflector 5, which is symmetrical with respect to the axis A in the illustration plane. The other side results from reflection about the optical axis A and the properties which are necessary for a family of Border rays, for example the right edge rays, are also valid for the other for symmetry reasons. In the following we therefore consider the marginal rays 4b which are reflected by the primary mirror 2 from the left edge of the sun 4, so that they pass the focal point F on the right. The position of the absorber tube 3 is determined so that the edge beam from the left end 2a of the parabolic primary reflector 2 is just tangent to the lower end of the absorber 3.
In Fig. 2 ist der parabolische Primärreflektor 2, der Absorber 3 und der Sekundär¬ spiegel 5 gezeigt. Ferner ist gestrichelt dargestellt die Größe eines notwendigen Absorbers 3a für den gezeigten Primärspiegel 2, falls kein Sekundärreflektor 5 vorhanden wäre. Dabei ist die erheblich geringere Größe des erfindungsgemäßen Absorbers 3 erkennbar.2 shows the parabolic primary reflector 2, the absorber 3 and the secondary mirror 5. Furthermore, the size of a necessary absorber 3a for the primary mirror 2 shown is shown in dashed lines if no secondary reflector 5 would be present. The considerably smaller size of the absorber 3 according to the invention can be seen.
Der Sekundärreflektor bei der gezeigten Ausführungsform besteht aus einem ersten 51 und einem zweiten 52 Reflektorabschnitt, wobei der erste Reflektorabschnitt 51 als Involute zum Absorber 3 vom oberen Scheitel des Absorbers 3 bis zu einem Schnittpunkt U mit dem tangentialen Randstrahl eines Punktes P2, dessen Eigenschaften weiter unten erläutert werden. Der zweite Reflektorabschnitt ist derartig geformt, daß alle rechten Randstrahlen 4d, 4e aus Punkten jenseits von, d.h. in Fig. 2 rechts von P35 vom Sekundär¬ reflektor 5 tangential zum Absorber 3 reflektiert werden (gestrichelte Linien 4d, 4e). Zur Verdeutlichung ist der Sonnenwinkel α in Fig. 1 und Fig. 2 sehr groß gewählt worden. Fig. 3 zeigt Primärreflektor 2 und Sekundärreflektor 5 zusammen in einer Abbildung für α = 0,4°, d.h. etwas größer als der tatsächliche Sonnenwinkel von 0,27° .The secondary reflector in the embodiment shown consists of a first 51 and a second 52 reflector section, the first reflector section 51 as the involute to the absorber 3 from the upper vertex of the absorber 3 to an intersection U with the tangential edge beam of a point P2, the properties of which are further below are explained. The second reflector section is shaped in such a way that all right marginal rays 4d, 4e from points beyond, ie in FIG. 2 to the right of P3 5 , are reflected tangentially to the absorber 3 by the secondary reflector 5 (dashed lines 4d, 4e). For clarification, the sun angle α has been chosen to be very large in FIGS. 1 and 2. 3 shows primary reflector 2 and secondary reflector 5 together in one image for α = 0.4 °, ie somewhat larger than the actual sun angle of 0.27 °.
Abhängig von den bisher gewählten Parametern ergeben sich für die genaue Ausbil¬ dung des Sekundärreflektors und insbesondere des Übergangspunktes U zwischen dem ersten und dem zweiten Reflektorabschnitt 51, 52 zwei Fallunterscheidungen:Depending on the parameters selected so far, there are two case distinctions for the precise design of the secondary reflector and in particular the transition point U between the first and the second reflector sections 51, 52:
Fallunterscheidung 1: Es ist möglich, daß für Punkte gleich unterhalb des Punktes Pl am linken Rand 2a (also in der Zeichnung rechts davon) des Primärreflektors 2 die ent¬ sprechenden Randstrahlen den Absorber 3 schneiden (auf diesen nicht tangential auftref¬ fen). Falls dieses der Fall ist, dann gibt es einen zweiten Punkt P2 auf dem Primärreflektor 2, mehr zum Scheitel desselben gelegen, welcher die Eigenschaft hat, daß der davon ausge¬ hende Randstrahl 4f ebenfalls tangent zum Absorber 3 ist. Andernfalls sei P2 = Pl . Der Sekundärreflektor 5 beginnt mit einem als Involute ausgebildeten ersann Re¬ flektorabschnitt 51, der sich vom oberen Scheitelpunkt des Absorbers 5 so lange erstreckt, bis er den Randstrahl 4f aus diesem vorher genannten Punkt P2 schneidet. U ist der Schnittpunkt der Involute 51 mit dem Randstrahl aus P2 und damit der Übergangspunkt zwischen dem ersten Reflektorabschnitt 51 und dem zweiten Reflektorabschnitt 52.Case distinction 1: It is possible that for points just below the point P1 on the left edge 2a (ie in the drawing to the right thereof) of the primary reflector 2, the corresponding edge rays intersect the absorber 3 (do not hit it tangentially). If this is the case, then there is a second point P2 on the primary reflector 2, located more to the apex thereof, which has the property that the edge ray 4f emanating therefrom is also tangent to the absorber 3. Otherwise, P2 = Pl. The secondary reflector 5 begins with an invented reflector section 51, which extends from the upper vertex of the absorber 5 until it intersects the edge ray 4f from this point P2 mentioned above. U is the intersection of the involute 51 with the edge ray from P2 and thus the transition point between the first reflector section 51 and the second reflector section 52.
Fallunterscheidung 2: Es ist nun möglich, daß für Punkte auf dem Primärreflektor 2 rechts von P2 die dazugehörigen Randstrahlen links am Punkt U vorbeigehen, also auf den ersten Reflektorabschnitt 51 treffen. Falls dieses der Fall ist, so gibt es einen weiteren Punkt P3 rechts von P2 gelegen, mit der Eigenschaft, daß der dazugehörige Randstrahl 4g auch durch U geht. Andernfalls sei P3 = P2-Case differentiation 2: It is now possible for points on the primary reflector 2 to the right of P2 to pass the associated marginal rays on the left at point U, that is, to hit the first reflector section 51. If this is the case, there is a further point P3 located to the right of P2, with the property that the associated marginal ray 4g also passes through U. Otherwise P3 = P2-
Nicht-abbildende Reflektoren lassen sich derart auslegen (maßschneidern), daß Randstrahlen einer bestimmten Menge auf Randstrahlen einer anderen Menge reflektiert werden.Non-imaging reflectors can be designed (tailored) in such a way that edge rays of a certain amount are reflected on edge rays of another amount.
Von dem Punkt U nach außen erstreckt sich der zweite (maßgeschneiderte) Reflek¬ torabschnitt 52 des Sekundärreflektors 5, der derart geformt ist, daß jeweils der rechte Randstrahl von Punkten des Primärreflektors 2 rechts von P3 auf den linken bzw. unteren Rand des Absorberrohres 3 reflektiert werden. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Das Ende des Sekundärreflektors 5 wird dann erreicht, wenn der dazugehörige Punkt auf dem Primär¬ spiegel 2 den äußersten rechten Rand 2b erreicht hat.The second (tailor-made) reflector section 52 of the secondary reflector 5 extends from the point U and is shaped in such a way that the right-hand edge beam from points of the primary reflector 2 reflects on the left or lower edge of the absorber tube 3 to the right of P3 become. This is shown in Fig. 2. The end of the secondary reflector 5 is reached when the associated point on the primary mirror 2 has reached the outermost right edge 2b.
Durch die Konstruktion der linken Hälfte des Sekundärreflektors 5 ist gewährlei¬ stet, daß auch alle linken Randstrahlen der Sonne 4 auf den Absorber 3 treffen. Der linke Flügel des Sekundärreflektors 5 ergibt sich einfach durch Spiegelung an der optischen Achse A. Er gewährleistet analog, daß alle rechten Randstrahlen der Sonne 4 ebenfalls auf den Absorber 3 treffen. Da der gesamte Sekundärreflektor 5 somit dem Randstrahlenprin¬ zip genügt, ist garantiert, daß alle Sonnenstrahlen (zwischen dem linken und rechten Rand) auf den Absorber 3 konzentriert werden.The construction of the left half of the secondary reflector 5 ensures that all left marginal rays of the sun 4 also hit the absorber 3. The left wing of the secondary reflector 5 is obtained simply by reflection on the optical axis A. It analogously ensures that all right marginal rays of the sun 4 also strike the absorber 3. Since the entire secondary reflector 5 thus complies with the marginal ray principle, it is guaranteed that all sun rays (between the left and right margins) are concentrated on the absorber 3.
Die Form des Sekundärspiegels 5, die sich daraus ergibt, ist in den Fig. 3 bis Fig. 11 für verschiedene Werte von ΘR und C2/C2.maχ dargestellt. Der Scheitel des paraboli¬ schen Spiegel liegt in dieser Darstellung immer bei dem Punkt (0, - 100). Die Form hängt empfindlich von den Werten von ΘR und C2 ab. Immer wurde der Sonnenwinkel α gleich 0,4° gewählt. In vielen Fällen entspricht diese Form nach außen hin nahezu einer Geraden. Fig. 4 (ΘΛ = 30°, C2 / C2 max = 0,7, C2 = 4.4) zeigt eine Situation, in der die Fallunterschei¬ dungen P2 = Px und P3 = P2 gewählt werden. In Fig. 5 (ΘÄ = 45°, C2 / qraax = 0,5, C2 = 2,22) undThe shape of the secondary mirror 5 that results from this is in FIGS. 3 to 11 for different values of ΘR and C2 / C2. ma χ shown. In this representation, the vertex of the parabolic mirror is always at the point (0, - 100). The shape depends on the values of ΘR and C2. The sun angle α was always chosen to be 0.4 °. In many cases, this shape almost corresponds to a straight line on the outside. 4 (Θ Λ = 30 °, C 2 / C 2 max = 0.7, C 2 = 4.4) shows a situation in which the case distinctions P 2 = P x and P 3 = P 2 are selected. In Fig. 5 (Θ Ä = 45 °, C 2 / q raax = 0.5, C 2 = 2.22) and
Fig. 6 (ΘΛ = 45°, C2 / C2 max = 0,7, C2 = 3,11), ist P2 = PV aber P3 ≠ P2 zu wählen. Für die Abbildungen mit größerem θß, Fig. 7 (ΘÄ = 60°, C2 / qmax = 0,5, C2 = 1,81),Fig. 6 (Θ Λ = 45 °, C 2 / C 2 max = 0.7, C 2 = 3.11), P 2 = P V but P 3 ≠ P 2 should be selected. For the images with larger θ ß , Fig. 7 (Θ Ä = 60 °, C 2 / q max = 0.5, C 2 = 1.81),
Fig. 8 (ΘA = 60°, C2 / C2>raax = 0,7, C2 = 2,54),Fig. 8 (Θ A = 60 °, C 2 / C 2> raax = 0.7, C 2 = 2.54),
Fig. 9 (θ„ = 90°, C2 / C2jraax = 0,5 , C2 = 1,57),Fig. 9 (θ „= 90 °, C 2 / C 2jraax = 0.5, C 2 = 1.57),
Fig. 10 (ΘÄ = 90°, C2 / C2 raax = 0,7, C2 = 2,2), undFig. 10 (Θ Ä = 90 °, C 2 / C 2 raax = 0.7, C 2 = 2.2), and
Fig. 11 (ΘÄ = 120°, C2 / C2 raax = 0,5 , C2 = 1,81), gilt P2 ≠ Pλ und P3 ≠ P2.Fig. 11 (Θ Ä = 120 °, C 2 / C 2 raax = 0.5, C 2 = 1.81), P 2 ≠ P λ and P 3 ≠ P 2 apply.
In Fig. 12 ist eine weitere Ausftihrungsform der Erfindung dargestellt, bei der am Absorber 3b an seiner dem nicht gezeigten Primärreflektor abgewandten Seite wiederum ein Sekundärreflektor 5 angebracht ist, und darüber hinaus an der gegenüberliegenden Seite des Absorbers 3b eine mit der optischen Achse fluchtende Finne 53 angebracht ist. Bei dieser Ausführung ist die Involutenform des ersten Reflektorabschnitts 51 entspre¬ chend der Gesamtheit Absorber 3b + Finne 53 geformt.FIG. 12 shows a further embodiment of the invention, in which a secondary reflector 5 is in turn attached to the absorber 3b on its side facing away from the primary reflector, not shown, and furthermore a fin 53 aligned with the optical axis on the opposite side of the absorber 3b is appropriate. In this embodiment, the involute shape of the first reflector section 51 is shaped in accordance with the entirety of the absorber 3b + fin 53.
Eine weitere in den Figuren 13 und 14 gezeigte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Oberfläche des Absorberrohres 3 c und die Verluste, die damit verbunden sind, dadurch verringert werden können, daß dem Absorberrohr 3 c ein anderer, vom kreisförmigen abweichender Querschnitt gegeben wird, der trotzdem alle Strahlen vom Primärreflektor 2 empfängt. In einem weiten Bereich von Öffhungswinkeln der Parabol- rinne um den Wert θß = 90° ist die optimale Querschnittsform des Absorberrohrs wie in Fig. 13 gegeben; dort ist sie für ΘÄ = 80° dargestellt. Sie erstreckt sich zwischen dem obe¬ ren und dem unteren Schnittpunkt (S\, S2) der Randstrahlen 61, 62 und 71, 72 von den beiden Enden des Primärreflektors, beginnt mit je zwei Geraden 31, 32 bzw. 33, 34 die von diesen Schnittpunkten S\, S2 tangent zur Kaustik 35 sind. Selbstverständlich ist jede andere nicht konvexe Form, deren konvexe Hülle jedoch mit der in Fig. 13 gegebenen Form übereinstimmt, äquivalent.A further embodiment of the invention shown in FIGS. 13 and 14 provides that the surface of the absorber tube 3 c and the losses associated therewith can be reduced by giving the absorber tube 3 c a different cross-section deviating from the circular one , which nevertheless receives all rays from the primary reflector 2. In a wide range of opening angles of the parabolic trough around the value θ β = 90 °, the optimal cross-sectional shape of the absorber tube is given as in FIG. 13; there it is shown for Θ Ä = 80 °. It extends between the upper and lower intersection (S \, S2) of the marginal rays 61, 62 and 71, 72 from the two ends of the primary reflector, begins with two straight lines 31, 32 and 33, 34 each of these Intersections S \, S2 are tangent to Kaustik 35. Of course, any other non-convex shape, but the convex hull of which corresponds to the shape given in Fig. 13, is equivalent.
Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in Fig. 14 dargestellt, die sich als beson¬ ders praktisch erweist. Sie besteht aus: einem Kreisrohr 80, an welchem zwei Finnen 81, 82 in Richtung der optischen Achse A anschließen, welche bis zum Schnittpunkt S\, S2 der Randstrahlen vom jeweils linken und rechten Rand des in der Zeichnung nicht dar¬ gestellten Primärreflektors gehen. Das Absorberrohr 80 ist um einen Faktor 2 kleiner als das kleinste kreisförmige Absorberrohr 3a (aus Fig. 3), welches alle Strahlen direkt emp¬ fangt. Zusammen mit den Finnen 81, 82 ist die effektive Fläche dieses Absorbers um etwa 30% gegenüber einem kreisförmigen Absorberrohr 3 a nach dem gegenwärtigen Stand der Technik reduziert.A further embodiment of the invention is shown in FIG. 14, which proves to be particularly practical. It consists of: a circular tube 80, to which two fins 81, 82 connect in the direction of the optical axis A, which extend to the intersection S \, S2 of the marginal rays from the left and right edges of the primary reflector (not shown in the drawing). The absorber tube 80 is smaller by a factor of 2 than the smallest circular absorber tube 3a (from FIG. 3), which receives all rays directly. Together with the fins 81, 82, the effective area of this absorber is reduced by approximately 30% compared to a circular absorber tube 3 a according to the current state of the art.
Die Verschiebung des Absorbers ist ein wesentliches Kriterium für die Ausbildung gemäß der Ansprüche 1 bis 3 des Sonnenkollektors. Die Ausbildung gemäß Anspruch 1 weist eine derartige Größe des Absorbers auf, daß der Sekundärreflektor nur aus einer In- volute besteht. Die Ausführung von Anspruch 2 entspricht der in Fig. 3 und 4 dargestellten Form. Die Ausführung von Anspruch 3 ist in Fig. 12 dargestellt.The displacement of the absorber is an essential criterion for the training according to claims 1 to 3 of the solar collector. The design according to claim 1 has such a size of the absorber that the secondary reflector consists only of one interior volute exists. The embodiment of claim 2 corresponds to the form shown in FIGS. 3 and 4. The embodiment of claim 3 is shown in Fig. 12.
In vielen Fällen entspricht diese Form nach außen hin nahezu einer Geraden, wie in Anspruch 7 festgestellt. Die in diesem Anspruch angegebenen geraden Spiegel sind be¬ sonders einfach herzustellen. Mit der Ausführung nach Anspruch 10 können durch einen kleinen Spalt zwischen Involutenteil und dem reduzierten Absorber etwaige Wärmeverlu¬ ste des Absorbers zum Spiegel reduziert werden, womit wiederum entsprechende geringe Energieverluste verbunden sind. Anspruch 1 führt zu einer sehr einfachen und kompakten Spiegelkonstruktion.In many cases, this shape corresponds almost outwardly to a straight line, as stated in claim 7. The straight mirrors specified in this claim are particularly simple to manufacture. With the embodiment according to claim 10, possible heat losses of the absorber to the mirror can be reduced by a small gap between the involute part and the reduced absorber, which in turn is associated with correspondingly low energy losses. Claim 1 leads to a very simple and compact mirror construction.
Nach Anspruch 14 ist es auch möglich, die Konzentration im Vergleich zum zylin¬ drischen Absorber 3a ohne Sekundärkonzentrator durch eine veränderte Absorberform 3c zu erhöhen. Anspruch 15 realisiert dies mit einer für die Wärmegewinnung geeigneten Ausführung mit einem Rohr und zwei wärmeleitenden Absorberfinnen, wie in Fig. 14 gezeigt.According to claim 14, it is also possible to increase the concentration compared to the cylindrical absorber 3a without a secondary concentrator by means of a modified absorber shape 3c. Claim 15 realizes this with a design suitable for heat recovery with a tube and two heat-conducting absorber fins, as shown in FIG. 14.
Nach Anspruch 4 kann zum vereinfachten Umbau bestehender Anlagen ohne Se¬ kundärreflektor diese Absorberkombination konzentrisch zum Brennpunkt des Primär¬ reflektors 2, d.h. zum ursprünglichen Absorberrohr 3 a, angebracht werden. Eine solche Anordnung ist in Fig. 12 gezeigt, für θß = 90°.According to claim 4, this absorber combination can be attached concentrically to the focal point of the primary reflector 2, ie to the original absorber tube 3 a, for the simplified conversion of existing systems without secondary reflector. Such an arrangement is shown in Fig. 12, for θ β = 90 °.
Zur Verringerung von nicht strahlungsbedingten Wärmeverlusten sowie zum Schutz vor Degradation kann eine transparente Umhüllung 6 verwendet werden, wie im Anspruch 11 erläutert. Zweckmäßigerweise ist die in Fig. 8 gezeigte Umhüllung 6 in einer derartigen Größe ausgeführt, daß der Übergangspunkt U zwischen dem ersten 51 und dem zweiten 52 Reflektorabschnitt des Sekundärreflektors 5 mit der Umhüllung 6 zu¬ sammenfallt. Mit anderen Worten ist der erste Reflektorabschnitt 51 innerhalb und der zweite Reflektorabschnitt 52 außerhalb der Umhüllung 6 angebracht. Die Umhüllung 6 ist vorzugsweise evaluiert oder mit einem geeigneten Gas gefüllt. Bei geeigneter Größe des Sekundärreflektors 5 kann dieser auch zur Gänze innerhalb der Umhüllung 6 angeordnet sein.A transparent covering 6 can be used to reduce heat losses not caused by radiation and to protect against degradation, as explained in claim 11. 8 is designed in such a size that the transition point U between the first 51 and the second 52 reflector section of the secondary reflector 5 coincides with the casing 6. In other words, the first reflector section 51 is fitted inside and the second reflector section 52 outside the casing 6. The casing 6 is preferably evaluated or filled with a suitable gas. With a suitable size of the secondary reflector 5, it can also be arranged entirely within the envelope 6.
Nach Anspruch 12 kann die konzentrierte Strahlung zur Wärmegewinnung verwen¬ det werden, mit z.B. Öl oder Wasser als Warmetragermedium, zur Elektrizitätsgewinnung, oder zur Gewinnung photochemischer Reaktionsprodukte. Die Ausführung ist besonders zur einfachen Belegung mit photovoltaischen Elementen geeignet.According to claim 12, the concentrated radiation can be used for heat recovery, e.g. Oil or water as a heat transfer medium, for electricity or for the production of photochemical reaction products. The version is particularly suitable for simple assignment with photovoltaic elements.
Wie in Anspruch 13 erläutert, kann die Umkehrung des erfindungsgemäßen Prin¬ zips bzw. des Strahlengangs, bei der der Absorber zur Strahlungsquelle wird, zu einer gleichmäßigen Ausleuchtung einer gegebenen Fläche führen. Die Strahlungsquelle ist in diesem Fall vorzugsweise eine Leuchtstoffröhre. As explained in claim 13, the reversal of the principle according to the invention or of the beam path, in which the absorber becomes the radiation source, can lead to a uniform illumination of a given area. In this case, the radiation source is preferably a fluorescent tube.
Claims
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Applications Claiming Priority (4)
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DE (1) | DE19680448B4 (en) |
WO (1) | WO1997000408A2 (en) |
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