CZ20001973A3 - Method of utilizing solar radiation energy and apparatus for making the same - Google Patents
Method of utilizing solar radiation energy and apparatus for making the same Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20001973A3 CZ20001973A3 CZ20001973A CZ20001973A CZ20001973A3 CZ 20001973 A3 CZ20001973 A3 CZ 20001973A3 CZ 20001973 A CZ20001973 A CZ 20001973A CZ 20001973 A CZ20001973 A CZ 20001973A CZ 20001973 A3 CZ20001973 A3 CZ 20001973A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- heat
- heat transfer
- heat exchanger
- transfer medium
- sand
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 21
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 3
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000009421 internal insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
- F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S21/00—Solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S20/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/20—Working fluids specially adapted for solar heat collectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká způsobu využívání energie slunečního záření dopadajícího na zemi, zejména při přeměně energie na teplo s využitím teplonosné látky a dále se vynález týká zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a method of utilizing solar energy incident on the ground, in particular when converting energy to heat using a heat transfer medium, and the invention further relates to an apparatus for carrying out the method.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Slunce dodává v současnosti naší planetě obrovské množství energie. Na lm2 v zeměpisných šířkách v oblasti kolem Prahy v České republice dopadá ročně 1 100 Kwh solární energie. To je nesmírně mnoho, rovněž celá naše planeta je nabitá nesmírným množstvím tepelné energie. Z tohoto pohledu je nutno vycházet při hledání strategické globální koncepce využití solární energetiky.The sun is currently supplying a huge amount of energy to our planet. Lm 2 at the latitudes of around Prague in the Czech Republic falls annually 1100 kWh of solar energy. This is enormous, and our entire planet is also packed with immense thermal energy. From this perspective, it is necessary to start with the search for a strategic global concept of solar energy use.
Celý technický svět se již několik desetiletí zabývá využitím jednak přímé přeměny solárních paprsků na elektrickou energii pomocí fotokřemikových článků, což se sice zdánlivě jeví jako nej j ednodušší, ale je to v současnosti rovněž nejdražší způsob získávání elektrické energie. Zde je rovněž nutno současně nějakým způsobem řešit, rovněž akumulaci této energie a její výdej v době, kdy slunce nesvítí a to jak krátkodobě, tak rovněž dlouhodobě. K otázce krátkodobé nutné akumulace je třeba upozornit, že to je problém celé energetiky, kdy je nutno za cenu nesmírných mnohamiliardových investic řešit přesuny špiček energetiky na příklad přes • ·The whole technical world has been working for several decades using both direct conversion of solar beams into electricity by means of photo-silicon cells, which seems to be the simplest, but at present it is also the most expensive way of obtaining electricity. There is also a need to deal with the accumulation of this energy and its expenditure at a time when the sun is not shining, both in the short and long term. On the issue of short-term accumulation, it should be pointed out that this is a problem for the entire energy sector, where the transfer of energy peaks, for example through •
• · · · · * ·• · · · ·
-2několik zeměpisných časových pásem dálkovodnými vysokonapěťovými sítěmi. Tento problém lze rovněž řešit výstavbou přečerpávacích hydroelektráren a dalších finančně náročných staveb.-2 several geographical time zones with long-distance high-voltage networks. This problem can also be solved by the construction of pumped storage hydroelectric power stations and other expensive buildings.
Dále jsou známy různé teplovodní solární systémy, ale ty většinou nevyrábějí elektrickou energii, ale pouze řeší ohřev teplé vody pro spotřebu a vytápění. Různé vědecké experimenty, kterých je řada nejsou podrobně popisovány protože v současnosti je jejich realizace vzhledem k vysokým cenám a nízkému efektu v hromadném měřítku nemožná.Furthermore, various hot-water solar systems are known, but they mostly do not produce electricity, but only solve hot water heating for consumption and heating. The various scientific experiments, many of which are not described in detail, because their implementation is currently impossible due to high prices and low mass scale effect.
V současnosti za současných cen energií není k dispozici vhodný solární systém, který by měl naději se hromadně rozšířit a mohl cenově konkurovat současné klasické energetice, zejména tepelné a atomové.At present, at the current energy prices, there is no suitable solar system available, which should hope to expand in bulk and could compete in price with today's classical energy industry, especially thermal and atomic.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem využívání energie slunečního záření dopadajícího na zemi, zejména při přeměně energie na teplo s využitím teplonosné látky podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že jako teplonosná látky se použije sypký materiál.The above drawbacks are largely overcome by the method of utilizing the energy of sunlight falling on the ground, in particular when converting energy into heat using the heat transfer medium of the present invention. Its essence is that loose material is used as the heat-carrying substance.
Sypkým materiálem je ve výhodném provedení jemný suchý písek, který může obsahovat černidlo, zejména saze.The bulk material is preferably fine dry sand, which may contain a blackening agent, especially carbon black.
K provádění uvedeného způsobu lze využít zařízení, které je tvořeno kolektory pro teplonosnou látku, jejichž jeden konec je opatřen vstupním otvorem pro teplonosnou látku a druhý konec je opatřen výstupním otvorem s uzavíracím ventilem • · · · • ·To carry out the method, a device consisting of heat transfer collectors can be used, one end of which is provided with an inlet for the heat-carrying medium and the other end is provided with an outlet opening with a shut-off valve.
-3za kterým je umístěn tepelný výměník a zásobník teplonosné látky.-3 where the heat exchanger and the heat transfer fluid reservoir are located.
Kolektor je ve výhodném provedení tvořen dvěma skly mezi kterými je vytvořen průchozí prostor, přičemž skla jsou od sebe vzdálena o 2,5 až 7 mm.The collector is preferably formed by two glasses between which a passage is formed, the glasses being spaced 2.5 to 7 mm apart.
Kolektor může být rovněž tvořen skleněnými trubicemi, které jsou umístěny v dalších trubicích opatřených vakuem, přičemž vnitřní povrch další trubice je opatřen reflexní vrstvou.The collector may also consist of glass tubes which are placed in other tubes provided with a vacuum, the inner surface of the other tube being provided with a reflective layer.
Tepelný výměník je s výhodou tvořen drátovým tepelným výměníkem písek-voda.The heat exchanger is preferably a sand-water wire heat exchanger.
K tepelnému výměníku může být připojeno parní potrubí propojené s turbínou s elektro-generátorem a uzavírací ventil může být tvořen škrtící klapkou, která je ve výhodném provedení tvořena stlačitelným mezikusem z vysokoteplotního silikonového kaučuku.The heat exchanger may be connected to a steam pipe connected to a turbine with an electric generator, and the shut-off valve may be a throttle flap, which is preferably a compressible spacer made of high-temperature silicone rubber.
Uzavírací ventil může být rovněž tvořen přítlačnými hřebeny.The shut-off valve may also consist of pressure ridges.
Rozvod teplonosné látky je tvořen skleněným potrubím ve kterém je umístěn dopravní mechanizmus ve tvaru pásového dopravníku a/nebo šnekového dopravníku.The heat transfer medium is formed by a glass pipe in which a conveyor mechanism in the form of a belt conveyor and / or a screw conveyor is located.
Sypký materiál jako teplonosná látky má pro daný účel výhodnější vlastnosti než stávající tekutiny. Vzhledem k tomu, že se může jednat o jemný suchý písek, je jeho dostupnost snadná jak z hlediska ceny, tak dopravy, údržby a podobně.The bulk material as heat carrier has more advantageous properties than existing fluids for this purpose. Since it can be fine dry sand, its availability is easy both in terms of price, transport, maintenance and the like.
ΦΦ
4 *4 *
Φ 4 4 4 4 • 44444 4 4 4 4 • 443
-4Černidlo, zejména saze zvyšují tepelnou absorpci teplonosné látky.-4This agent, especially carbon black, increases the heat absorption of the heat transfer medium.
Konstrukce zařízení může využít velkého množství prvků ze stávajících známých slunečních kolektorů. Náklady na konstrukci nejsou vyšší než u známých slunečních kolektorů, přičemž na celou konstrukci nejsou kladeny žádné zvýšené nároky. Spolu s tepelným výměníkem a zásobníkem teplonosné látky tvoří celé zařízení uzavřený celek.The design of the device can utilize a large number of elements from existing known solar collectors. The cost of the construction is not higher than that of the known solar collectors, and no increased demands are placed on the entire construction. Together with the heat exchanger and the heat transfer tank, the whole unit forms a closed unit.
Pokud je kolektor tvořen dvěma skly mezi kterými je vytvořen průchozí prostor, jedná se o velmi jednoduchou, výrobně i cenově nenáročnou konstrukci, která zajišťuje vysokou funkčnost. Vzdálenost skel navzájem od sebe o 2,5 až 7 mm, zajišťuje vyhovující posuv teplonosné látky, při umožnění požadované akumulace tepla.If the collector is made up of two panes between which a through space is created, it is a very simple, inexpensive construction, which ensures high functionality. The distance of the glasses from each other by 2.5 to 7 mm ensures a satisfactory displacement of the heat carrier, while allowing the desired heat accumulation.
V případě, že kolektor je tvořen skleněnými trubicemi, jedná se o využití velkého stávajících řešení.If the collector is made of glass tubes, it is a use of large existing solutions.
Tepelný výměník v podobě drátového tepelného výměníku písek-voda, má vysokou účinnost, dlouhou životnost a jeho pořizovací náklady nejsou vysoké.The heat exchanger in the form of a wired sand-water heat exchanger, has a high efficiency, long service life and its purchase costs are not high.
Jestliže je k tepelnému výměníku připojeno parní potrubí propojené s turbínou s kompaktní zařízení.When a steam pipe is connected to the heat exchanger connected to a turbine with a compact device.
elektro-generátorem, je vytvořenoan electro-generator is created
Uzavírací ventil v podobě škrtící klapky je cenově dostupný a zajišťuje všechny požadované funkce. Pro zjednodušení ovládání a snížení výrobních nákladů může být škrtící klapka tvořena stlačitelným mezikusem z vysokoteplotního silikonového kaučuku.The throttle shut-off valve is affordable and provides all the required functions. To simplify operation and reduce manufacturing costs, the throttle can be a compressible spacer made of high-temperature silicone rubber.
-5• ft ft ftft ftftftft ·· a· • ftft ftft ft ftftftft ftftftft ftft · ftft ft ft fcftftftftftft ft ftftft · · • ft · ftftftft ftft· •ft · ftft ftft ······-5 • ft ft ftft ftftftft ·· and · • ftft ftft ft ftftftft ftftftft ftft · ftft ft ft fcftftftftftft ft ftftft · · • ft · ftftftft ftft · · ft · ftft ftft ······
Pokud je uzavírací ventil tvořen přítlačnými hřebeny, je možné vytvořit zařízení o libovolné délce při snadném ovládání množství průtoku teplonosné látky.If the shut-off valve is formed by pressure ridges, it is possible to create a device of any length with easy control of the flow rate of the heat transfer medium.
Skleněné potrubí ve kterém je umístěn dopravní mechanizmus zajišťuje dostatečnou dopravu teplonosné látky, zabraňuje jejímu úniku a změně jejich vlastností, zejména vzhledem k přístupu vlhkosti.The glass pipeline in which the transport mechanism is located ensures sufficient transport of the heat transfer substance, prevents its leakage and changes their properties, especially due to the ingress of moisture.
Z výše uvedeného vyplývá, že lze najít již za současných cen energií vhodný solární systém, který má naději se hromadně rozšířit a který může cenově konkurovat současné klasické tepelné nebo atomové energetice.It follows from the foregoing that a suitable solar system can be found at current energy prices, which has the prospect of mass expansion and which can compete in price with today's conventional thermal or atomic energy.
Uvedené řešení vytváří poměrně levné konkurence schopné solární energetické systémy s vysokou účinností ve srovnatelných ekonomických parametrech. Jedná se o účinný systém s relativně nízkými provozními a pořizovacími náklady, který umožňuje akumulaci energie krátko i dlouhodobě.This solution creates relatively cheap, competitive solar energy systems with high efficiency in comparable economic parameters. It is an efficient system with relatively low operating and acquisition costs, which allows energy storage both short and long term.
Výhodou je rovněž to, že lze použít hromadně dostupných konstrukčních materiálů. Uvedená zařízení nezatěžují životního prostředí, ale naopak se jimi mohou lépe využívat již zastavěné plochy sloužící dnes jinému účelu, například stěny nebo střechy budov.It is also an advantage that bulk construction materials can be used. These devices do not pollute the environment, but can make better use of already built-up areas serving today another purpose, such as walls or roofs of buildings.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Zařízení na využívání energie slunečního záření podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsáno na příkladu konkrétního provedení s pomocí přiložených výkresů. Na obr. 1 « · · · * · · '· · · · ·The solar energy utilization apparatus of the present invention will be described in more detail by way of example of a particular embodiment with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, ««
-6· je schematicky-6 · is schematic
Na obr. 3A je je znázorněno schéma znázorněna v nárysu zapojení. Na obr. trubice kolektoru, schematicky v nárysu v řezu znázorněn drátový tepelný výměník. Na obr. 3B je znázorněn tento výměník v bokorysu. Na obr. 4 je schematicky znázorněno umístění drátového výměníku. Na obr. 5 je v nárysu znázorněn uzavírací ventil kolektoru. Na obr. 6 je schematicky znázorněno další provedení zařízení podle vynálezu s přítlačnými hřebeny. Na obr. 7 je v nárysu znázorněno jedno provedení dopravního mechanizmu.FIG. 3A is a schematic diagram of the circuit. A wire heat exchanger is shown schematically in cross-section in a sectional view of a collector tube. Fig. 3B shows this exchanger in side view. Figure 4 schematically shows the location of the wire heat exchanger. FIG. 5 is a front elevational view of the collector shut-off valve; FIG. 6 schematically illustrates a further embodiment of a device according to the invention with pressure ridges. FIG. 7 is an elevational view of one embodiment of the conveyor mechanism.
Příklady provedeni vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příkladné zařízení podle tohoto vynálezu je tvořeno kolektory 1^ pro teplonosnou látku, jejichž jeden konec je opatřen vstupním otvorem pro teplonosnou látku a druhý konec je opatřen výstupním otvorem s uzavíracím ventilem 5 za kterým je umístěn tepelný výměník 10 a zásobník 11 teplonosné látky. Kolektor JL je tvořen skleněnými trubicemi 1', které jsou umístěny v dalších trubicích 4' opatřených vakuem, přičemž vnitřní povrch další trubice 4' je opatřen reflexní vrstvou 5'. Tepelný výměník 10 je tvořen drátovým tepelným výměníkem písek-voda. K tepelnému výměníku 10 je připojeno parní potrubí 7 propojené s turbínou s elektro-generátorem 9. Uzavírací ventil 5 je tvořen škrtící klapkou, která je tvořena stlačitelným mezikusem z vysokoteplotního silikonového kaučuku.An exemplary device according to the invention consists of heat transfer collectors 1, one end of which has an inlet for the heat transfer medium and the other end is provided with an outlet opening with a shut-off valve 5 behind which the heat exchanger 10 and the heat transfer container 11 are located. The collector 11 is formed by glass tubes 1 'which are located in other tubes 4' provided with vacuum, the inner surface of the other tube 4 'being provided with a reflective layer 5'. The heat exchanger 10 is a sand-water wire heat exchanger. Connected to the heat exchanger 10 is a steam conduit 7 connected to a turbine with an electric generator 9. The shut-off valve 5 is a throttle valve which is a compressible spacer made of high-temperature silicone rubber.
V dalším provedení je kolektor 1^ tvořen dvěma skly mezi kterými je vytvořen průchozí prostor, přičemž skla jsou od sebe vzdálena o 4 mm. Uzavírací ventil 5 je v tomto případě tvořen přítlačnými hřebeny • ·» · ·In another embodiment, the collector 1 is formed by two glasses between which a through space is formed, the glasses being spaced 4 mm apart. In this case, the shut-off valve 5 is formed by pressure ridges.
-7 Rozvod 2 teplonosné látky je v obou případech tvořen skleněným potrubím ve kterém je umístěn dopravní mechanizmus 3 ve tvaru šnekového dopravníku.In both cases, the heat carrier 2 is formed by a glass pipe in which a screw conveyor 3 is arranged.
V prvním případě je koncentrátorové kolektory _1, čoček, případně parabolické odražeče soustřeďující paprsky ve svislé nebo šikmé sypký materiál, možno vytvořit jednoduché buď na principu Frenelových vakuované zrcadlové podélné na skleněné trubičky, jimiž je ohříván poloze rovněž řízeným průtokem který může obsahovat černidlo.In the first case, the concentrator collectors, lenses, or parabolic reflectors concentrating the rays in a vertical or oblique bulk material, can be made simple either by the Frenel vacuum mirror longitudinal on glass tubes by which they are heated by a controlled flow position which may also contain a blackener.
Druhé provedení je tvořeno tak, že stěny budov, zejména na jižních osluněných plochách jsou pokryty dvěma skly ve mm jimiž se pomalu protékat jemný písek s zdůrazňovat, že se jedná vzájemné vzdálenosti od sebe kontrolovanou rychlostí nechává přísadou grafitu. Není potřeba pravděpodobně o jedny z nej levnějších kolektorových systémů na světě. Současně takto upravené stěny budov výrazně budovu v zimě oteplí, neboť se energie z jejich stěn pomocí tekutého písku sbírá a také zpracovává. Šikmé střechy a jiná k tomu vhodná místa mohou být rovněž podobně využívaná například k zastřešení dálnic, železničních tratí, velkých parkovišť a podobně.The second embodiment is such that the walls of the buildings, especially on the southern sunny areas, are covered with two glass in mm, through which the fine sand is slowly flowing, emphasizing that these are spaced apart at a controlled rate by the addition of graphite. There is probably no need for some of the world's cheaper collector systems. At the same time, the walls of the buildings thus treated will significantly warm the building in winter, as the energy from their walls is collected and also processed using liquid sand. Sloping roofs and other suitable places can also be used similarly for example for roofing of highways, railways, large parking lots and the like.
Ohřátý sypký materiál je poté soustředěn pomocí skleněného potrubí do jedné trubice kudy pomalinku řízeným průtokem je propouštěn těsně kolem speciálního drátového tepelného výměníku 10 nejlépe z mědi. Zde předává veškeré nakumulované teplo do vody buď pro přímou spotřebu, případně se z ní vyrábí pára pro pohon malé turbinky. Případně je možno nahradit turbinku speciálním kyvadlovým elektro-generátorem 9, jenž má pro nižší energetické výkony a velké energetické výkyvy větší • »«···· ·» · · • -· ♦ · · * · * » 4 • 4 · · 44« 4* 4 • 4 · · 4 · · 4 * · · 4 4 · • 4 (» ·4 »<· ·» «4 4 4The heated bulk material is then concentrated by means of a glass pipe into a single tube through which the flow rate is controlled slowly and is passed tightly around a special wire heat exchanger 10, preferably of copper. Here it transfers all the accumulated heat to the water either for direct consumption, or it is used to produce steam to drive a small turbine. Alternatively, it is possible to replace the turbine with a special pendulum generator 9, which has greater power for lower power outputs and large energy fluctuations. 4 4 4 · 44 «4 * 4 • 4 · 4 · 4 * 4 4 4 4 4 4
-8efektivitu a snadněji dokáže reagovat na tyto energetické výkyvy.-Efficiency and easier to respond to these energy fluctuations.
V případě přebytku energie se přebytečný sypký materiál nechává propadávat vedlejší trubicí, jež končí v zásobníku 11 o vícero kubických metrech pro akumulaci energie. Vzhledem k tomu, že suchý písek se chová v podstatě jako tepelný izolant je možno jej uprostřed tohoto zásobníku 11 skladovat v poměrně vysokých teplotách 350 až 400 °C což dokáží koncentrátorové kolektory JL snadno ohřát. Nižší teploty až 200 °C se pak ze stěn mohou skladovat v obvodových částech zásobníku 11. Celý zásobník 11 je potom zateplen izolací a za touto stěnou z izolace je okolo celého zásobníku 11 umístěna nádoba na užitkovou teplou vodu. Tak že zbytky unikajícího tepla se zachytí do užitkové vody, rovněž teplo z kondenzátoru turbínky se vrací i s vodou rovněž do tohoto zásobníku 11. Je-li nutno získat teplo z uloženého sypkého materiálu pak se otevře vypouštěcí ventil speciální konstrukce a sypký materiál se pomocí trychtýřovitého vyústění opět nechá pomalu řízenou rychlostí protékat přes další drátový tepelný výměník 14 . Celý postup je třeba provádět když je požadováno zvýšit množství teplé užitkové vody, pak se nechá voda protékat rychleji, aby se nestačila vytvořit pára a voda se vypouští do obvodového zásobníku odkud se odebírá. Energii v podobě písku lze skladovat poměrně dlouhodobě záleží pouze na velikosti zásobníku 11 a výši teploty ukládané v písku. Pro dlouhodobé skladování u velkých systémů je pak výhodné na zimní období z přebytků vyrábět vodík a s ním v zimních měsících celý systém udržovat v provozu.In the case of an excess of energy, the excess bulk material is allowed to fall through the secondary tube which terminates in a multiple cubic meter storage tank 11 for energy storage. Since the dry sand behaves essentially as a thermal insulator, it can be stored in the middle of the reservoir 11 at relatively high temperatures of 350 to 400 ° C, which the concentrator collectors 11 can easily heat up. Lower temperatures of up to 200 ° C can then be stored from the walls in the peripheral portions of the storage tank 11. The entire storage tank 11 is then insulated, and a domestic hot water container is placed around the entire storage tank 11 behind the insulating wall. So that residual heat is trapped in the process water, the heat from the turbine condenser is also returned to the storage tank 11, too. If it is necessary to recover the heat from the bulk material, the drain valve of a special design is opened and the bulk material is funneled again allowing it to flow slowly at a controlled rate through another wire heat exchanger 14. The entire procedure should be carried out when it is desired to increase the amount of domestic hot water, then the water is allowed to flow faster so that steam cannot be generated and the water is discharged into the peripheral reservoir from where it is drawn. Energy in the form of sand can be stored for a relatively long time only depends on the size of the storage tank 11 and the amount of temperature stored in the sand. For long-term storage of large systems, it is advantageous to produce hydrogen from surpluses for the winter and keep the whole system in operation in winter.
Celý systém je doplněn o skleněné potrubí s dopravním mechanizmem 3, jenž dopravuje použitý sypký materiál zpět do kolektorů 1. Dolu se písek pohybuje samospádem.The entire system is completed with glass piping with a conveying mechanism 3, which transports the used bulk material back to the collectors 1. The sand moves down by gravity.
• * · ·· ·«·· ·« «.« • ♦ * ·> » ·*·* • » · · t » · » fc • 9 9999 * « fc 9 9 9 9 9 • · · · · · » · » · ·· · 99 99 99 9999• · · · f c c c c c c c c c c 9 9 9 c c 9 c 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 »99 99 99 9999
-9Do lm3 písku při teplotě 400°C lze uložit 240 Kwh tepla což je třikrát více nežli do lm3 vody vzhledem k tomu, že lze uložit mnohem vyšší teplotu. Únik tepla ze středu zásobníku 11 je nesrovnatelně pomalejší než z vody, přibližně desetkrát.-9One lm 3 of sand at 400 ° C can store 240 Kwh of heat, which is three times more than lm 3 of water, since much higher temperature can be stored. The heat loss from the center of the reservoir 11 is incomparably slower than from the water, approximately ten times.
Převážná část konstrukce je tvořena ze skla, které je hromadně dostupné a z písku kterého je rovněž na zeměkouli velké množství. Celý systém je samozřejmě řízen počítačově přes regulační prvky za pomocí snímačů.The bulk of the structure is made of glass, which is widely available and sand, which also has a large amount on the globe. The whole system is, of course, computer controlled via the control elements using sensors.
Jak je patrné z popisu celý systém je navržen tak aby zejména ekonomické náklady na jeho pořízení a provoz byly co nejnižší. Lze předpokládat, že oproti klasickým běžným solárním systémům by tento bylo možno ekonomicky sladit se současnými cenami vyráběné energie klasickými způsoby. Systém je rovněž možné doplnit o speciální tepelná čerpadla jež dále tento systém zefektivňují.As can be seen from the description, the whole system is designed so that the economic costs of its acquisition and operation are as low as possible. It can be assumed that compared to conventional conventional solar systems, this could be economically aligned with the current prices of energy produced by conventional methods. The system can also be supplemented with special heat pumps that further streamline the system.
Systém se jeví jako kogenerační, kde se plně využívá jinak ztrátové teplo z výroby elektrické energie. Dále je třeba se uvědomit, že nastíněný systém má mnoho konstrukčních modifikací a variant.The system appears to be a cogeneration plant, where the otherwise waste heat from electricity generation is fully utilized. It is further to be understood that the outlined system has many design modifications and variations.
Sběrných kolektorových systémů lze vytvořit celou škálu například šikmé, případně vertikálně umístěné ploché uspořádání nebo v podobě vertikálních sloupových systémů s možností snadného pootáčení za sluncem a podobně. Zařízení mohou být vybavena koncentrátory, buď čočkovými, nebo parabolickými odrážeči soustřeďujícími paprsky do středové trubice. Rovněž mohou být provedeny z různých konstrukčních materiálů.The collector collector systems can be constructed in a wide variety of, for example, an inclined or vertically positioned flat arrangement or in the form of vertical column systems with the possibility of easy rotation under the sun and the like. The devices may be equipped with concentrators, either lenticular or parabolic reflectors, concentrating the beams into the central tube. They can also be made of different construction materials.
*· 0 « · 0 • »* · 0
0 0 0 « 0« * 0 0 0 00 0 0 0 0 0·0» · 0 0 ^«00 0 •0 · 00 ·0 00 «0 0 00 0 0 «0« * 0 0 0 00 0 0 0 0 0 · 0 »· 0 0 ^ 0 00 0 • 0 · 00 · 0 00« 0 0 0
- 10Sběr energie se provádí pomocí jemného písku s grafitem nebo jiným černidlem, jenž se přivádí pomocí lanového korečkového podavače vrchem příčnou trubicí, která je propojena se všemi kolmými kolektory JI, tyto jsou takto vrchem postupně soustavně doplňovány. Přebytek nepoužitého písku projde celou příčnou trubicí až na konec kde je umístěna přepadová trubice. Zde se nepoužitý písek vrací zpět do centrálního zásobníku 11 umístěného ve vhodném místě ve spodní části celého systému. Rovněž je zde uloženo větší množství písku sloužící jako akumulátor tepelné energie. Zásobník 11 je tepelně izolován od okolního prostředí. Písek jež byl naplněn do kolektorů 1. je v případě slunečního svitu ohříván na vyšší teploty přibližně 300 až 400 °C a spodem je postupně pomalu upouštěn dle dosažené teploty pomocí řízeného, na teplotě závislého, přiškrcování uzavíracího ventilu 5, z kolektorů JI. Písek takto nakumulovaný tepelnou energií je vypouštěn do sběrnicové vertikálně umístěné trubice ve spodní části kolektorů JI. Sběrnicová trubice je řádně zateplena až do kolmého svislého zakončení, kde takto ohřátý písek je sypán do této sběrnicové vertikálně umístěné trubice, v níž je umístěn drátový tepelný výměník energie, který převádí teplo z písku do vody. Písek pomalu obtéká tento drátový tepelný výměník a teplo převádí do vody. Zde se vytváří pára na chod malé turbínky na výrobu elektrické energie. Přebytkem písku se plní zásobník 11 pomocí další přepadové trubice, kde se soustřeďuje nezpracovaná tepelná energie do většího objemu. V tomto zásobníku 11 je rovněž umístěn další drátový sběrač, jenž je řídícím počítačem připojován například v noci, kdy slunce nedodává energii.The energy is collected by means of fine sand with graphite or another blackening agent, which is fed by means of a rope bucket feeder through the top of the transverse tube, which is connected to all perpendicular collectors 11, these are gradually topped up continuously. Excess unused sand passes through the entire transverse tube to the end where the overflow tube is located. Here, the unused sand is returned to the central container 11 located at a convenient location at the bottom of the entire system. There is also a larger amount of sand stored as a thermal energy storage device. The container 11 is thermally insulated from the environment. The sand which has been filled into the collectors 1 is heated in the case of sunlight to higher temperatures of approximately 300 to 400 ° C and is gradually lowered gradually from the collectors 11 according to the temperature reached by means of a controlled, temperature dependent throttling of the shut-off valve 5. The sand thus accumulated by thermal energy is discharged into a vertically positioned bus tube at the bottom of the collectors 11. The bus tube is properly insulated to a perpendicular vertical end, where the sand thus heated is poured into this vertically located bus tube, which houses a wire heat exchanger that converts heat from sand to water. Sand slowly bypasses this wire heat exchanger and converts the heat into water. Here, steam is generated for the operation of a small turbine to generate electricity. Excess sand fills the storage tank 11 by means of another overflow tube, where the raw heat energy is concentrated to a larger volume. In this container 11 is also placed another wire collector, which is connected by the control computer for example at night when the sun is not supplying energy.
Množství takto nakumulované energie je libovolně závislé pouze na velikosti a množství uvedeného zásobníku 11 a množství a výkonu solárních jednotek.The amount of energy so accumulated is arbitrarily dependent only on the size and quantity of the storage tank 11 and the quantity and power of the solar units.
»·»»·»
- 11 Jiná možnost jednodušší verze se nabízí ve velmi jednoduchých kolektorech 1 vhodných jak pro šikmé střechy nebo na jižní stěny fasád čímž se současně provádí zateplení fasád. Zde mezi dvěma skly blízko sebe může být rovněž umístěn písek, jenž je stejným způsobem nahoře doplňován a dole vypouštěn a obdobným způsobem zpracován. Tento systém sice bude pracovat s nižšími teplotami, ale bude velice levný. Rovněž je možno oba systémy kombinovat. Za použití nízkoteplotního parogenerátoru případně Strislingova motoru je možno i z tohoto systému získat značné množství jak tepelné energie vhodné pro chod budovy, tak rovněž elektrické energie vytvářené výše uvedenými metodami, neboť teploty písku mohou dosáhnout i v tomto systému teploty značně vyšší nežli 150°C. V případě kombinovaných systémů nad 300°C. Jedná se v podstatě o tekuté fasádní prvky, jež nejenom zateplují budovu, ale současně jí při odběru energie v horkých letních dnech pomáhají klimatizovat za současné výroby elektrické energie.Another possibility of a simpler version is offered in very simple collectors 1 suitable both for pitched roofs or on the south walls of facades, whereby the facade insulation is simultaneously performed. Here, sand can also be placed between two glasses close to each other, which is replenished at the top in the same way and discharged at the bottom and treated in a similar way. Although this system will operate at lower temperatures, it will be very cheap. It is also possible to combine both systems. Using a low-temperature steam generator or a Strisling engine, it is possible to obtain a considerable amount of both thermal energy suitable for the operation of the building and the electrical energy generated by the above methods, since the temperatures of the sand can reach temperatures well above 150 ° C. For combined systems above 300 ° C. They are basically liquid façade elements that not only insulate the building, but also help it to air-conditioning during hot summer days while simultaneously generating electricity.
Takto koncipované budovy lze samozřejmě velice snadno kombinovat, jak se vzduchotechnikou, tak je rovněž možno stejně jako fasádní prvky řešit pomocí dvou plochých skel blízko sebe plněných systematicky v chladném období horkým pískem přímo z odboček vnějších přepadových trubic, vnitřní vytápění hal nebo jiných prostorů budovy. Vnitřní a vnější systémy je možno vhodně kombinovat a propojovat.These constructions are of course very easy to combine, both with air-conditioning, as well as with facade elements can be solved using two flat glass close to each other systematically filled with hot sand in cold periods directly from branches of external overflow pipes, internal heating of halls or other premises. Internal and external systems can be suitably combined and interconnected.
Regulace tepla by řídil počítač za pomoci sond tepla a škrtících ventilů. Jednalo by se pravděpodobně o nej levnější vytápěcí systémy. Vhodné by byly zejména pro větší budovy a veřejné budovy. V nově montovaných budovách bytového typu, by pak bylo možno tyto spádové trubice rozmístit, tak aby bylo možno s nimi rovněž plnit vnitřní zateplovací odbočky.Heat control would control the computer using heat probes and chokes. It would probably be the cheapest heating systems. They would be particularly suitable for larger buildings and public buildings. In newly assembled housing-type buildings, these downcomer pipes could then be deployed so that they can also be filled with internal insulation branches.
• Φ φ • '» φ φ Φφφ φ φ φφφφ • φ φ φφ ·· φφ φφφφ ·*• Φ φ »» φ φ φ φ • • • • • •
- 12rovněž s možností jejího doplnění o získání energie pomocí modernizovaných tepelných čerpadel- 12 also with the possibility of adding energy by means of modernized heat pumps
Claims (11)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20001973A CZ20001973A3 (en) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | Method of utilizing solar radiation energy and apparatus for making the same |
| PCT/CZ2001/000032 WO2001090660A1 (en) | 2000-05-26 | 2001-05-25 | Method of use of solar energy and appliance for implementation of this method |
| AU2001258180A AU2001258180A1 (en) | 2000-05-26 | 2001-05-25 | Method of use of solar energy and appliance for implementation of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20001973A CZ20001973A3 (en) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | Method of utilizing solar radiation energy and apparatus for making the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20001973A3 true CZ20001973A3 (en) | 2002-06-12 |
Family
ID=5470801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20001973A CZ20001973A3 (en) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | Method of utilizing solar radiation energy and apparatus for making the same |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2001258180A1 (en) |
| CZ (1) | CZ20001973A3 (en) |
| WO (1) | WO2001090660A1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10149806C2 (en) * | 2001-10-09 | 2003-11-13 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Solar tower power plant |
| AU2002100071A4 (en) * | 2002-01-31 | 2002-03-07 | Gaoyuan Wang | Evacuated tube heat pipe transmitter for solar collector |
| ITSA20080028A1 (en) * | 2008-09-12 | 2008-12-12 | Green Earth S R L | MANIFOLD TUBE FOR LINEAR SOLAR CONCENTRATORS WITH HIGH TEMPERATURE MICROWASHERS AS A CARRIER. |
| WO2012100438A1 (en) * | 2011-01-30 | 2012-08-02 | Chen Yuqi | Solar heat storage and high temperature gas generating system with working medium being flowing sand |
| ITRM20110234A1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-11-11 | Magaldi Ind Srl | RECEIVER / EXCHANGER AND HIGH-LEVEL ENERGY EFFICIENCY CONNECTION METHOD. |
| CN112833561A (en) * | 2021-01-23 | 2021-05-25 | 赣州能创智能科技有限公司 | Adjustable solar heat collector |
| CN112833562A (en) * | 2021-01-23 | 2021-05-25 | 赣州能创智能科技有限公司 | Heat collection method of solar heat collector |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3903665A (en) * | 1973-11-28 | 1975-09-09 | David Carl Harrison | Heat energy transmission control panel |
| GB1505659A (en) * | 1975-04-23 | 1978-03-30 | Padayachee S | Apparatus for utilizing solar energy for heating |
| US4055948A (en) * | 1975-12-08 | 1977-11-01 | Kraus Robert A | Solar thermal-radiation, absorption and conversion system |
| US4338919A (en) * | 1980-07-21 | 1982-07-13 | University Of Pittsburgh | Solar collector system employing particulate energy collecting media |
| DE3403354A1 (en) * | 1984-02-01 | 1985-08-01 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München | Solar installation |
| EP0339552B1 (en) * | 1988-04-25 | 1993-07-21 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a heat exchanger |
-
2000
- 2000-05-26 CZ CZ20001973A patent/CZ20001973A3/en unknown
-
2001
- 2001-05-25 AU AU2001258180A patent/AU2001258180A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-25 WO PCT/CZ2001/000032 patent/WO2001090660A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001090660A1 (en) | 2001-11-29 |
| AU2001258180A1 (en) | 2001-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Operational performance study on a photovoltaic loop heat pipe/solar assisted heat pump water heating system | |
| Jamar et al. | A review of water heating system for solar energy applications | |
| Devanarayanan et al. | Integrated collector storage solar water heater with compound parabolic concentrator–development and progress | |
| Xu et al. | Annual analysis of a multi-functional BIPV/T solar wall system in typical cities of China | |
| CN101877561B (en) | Solar energy composite utilizes system | |
| Nezhad et al. | Mathematical modelling and simulation of a solar water heater for an aviculture unit using MATLAB/SIMULINK | |
| Bouadila et al. | Energy, Exergy and Economic (3E) analysis of evacuated tube heat pipe solar collector to promote storage energy under North African climate | |
| Rao et al. | A comprehensive review on integrated collector-storage solar water heaters | |
| Souliotis et al. | Integrated collector storage solar water heaters: survey and recent developments | |
| US10145365B2 (en) | Integrated thermal storage, heat exchange, and steam generation | |
| Kalair et al. | A comparative thermal performance assessment of various solar collectors for domestic water heating | |
| CN201697381U (en) | Composite foam black porcelain solar collector | |
| CN104653418A (en) | Solar acquisition heat accumulating system | |
| Lv et al. | Preliminary experiment and performance evaluation of a terrestrial solar thermoelectric generators under fluctuant solar radiation | |
| CZ20001973A3 (en) | Method of utilizing solar radiation energy and apparatus for making the same | |
| CN106487325A (en) | A kind of electric coproduction multistage application device of groove type solar condensing thermal | |
| Vinubhai et al. | A review: solar water heating systems | |
| CN218210136U (en) | A concentrating solar cross-season sand high temperature heat storage heating and hot water system | |
| Li et al. | Dynamic simulation of a novel solar polygeneration system for heat, power and fresh water production based on solar thermal power tower plant | |
| CN110410847A (en) | Lunar heating device based on pulsating heat pipe phase change energy storage | |
| El-saggan et al. | Experimental Investigation of a Novel Thermosyphon Solar Water Heater Performance under Aswan Climate Conditions | |
| CN109405045A (en) | A kind of agricultural facility self-heating system and method | |
| JPH02275255A (en) | Accumulated heat utilizing device of solar light converted thermal energy | |
| CN114777340A (en) | A concentrating solar cross-season sand high temperature heat storage heating and hot water system | |
| Saktashova et al. | Numerical heat transfer simulation of solar-geothermal hybrid source heat pump in Kazakhstan climates |