[go: up one dir, main page]

WO2010028819A2 - Solar collector comprising a thermal pipe with a capacitor - Google Patents

Solar collector comprising a thermal pipe with a capacitor Download PDF

Info

Publication number
WO2010028819A2
WO2010028819A2 PCT/EP2009/006546 EP2009006546W WO2010028819A2 WO 2010028819 A2 WO2010028819 A2 WO 2010028819A2 EP 2009006546 W EP2009006546 W EP 2009006546W WO 2010028819 A2 WO2010028819 A2 WO 2010028819A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
capacitor
condenser
nutzwärmeflüssigkeit
solar collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/006546
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2010028819A3 (en
Inventor
Günter Riga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOLA-TERM GmbH
Original Assignee
SOLA-TERM GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SOLA-TERM GmbH filed Critical SOLA-TERM GmbH
Priority to DE112009002135T priority Critical patent/DE112009002135A5/en
Publication of WO2010028819A2 publication Critical patent/WO2010028819A2/en
Publication of WO2010028819A3 publication Critical patent/WO2010028819A3/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/90—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
    • F24S10/95—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation having evaporator sections and condenser sections, e.g. heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/86—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors in the form of reflective coatings
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a solar collector according to the preamble of claim 1.
  • Solar radiation irradiated an absorber surface, where it is largely absorbed and thereby heated the absorber surface, wherein this is in thermal contact with a meandering meandering or with a plurality of parallel tubes in the rule. These are flowed through by a heat transfer fluid dissipating the heat to a store, a heat exchanger or a consumer.
  • the meandering spiral tube or the parallel tubes run in one plane, which explains the term "solar flat collector".
  • the working principle of vacuum tube solar collectors is based on the fact that solar radiation is reflected on the mirrored inside of a parabolic trough and hits a running along the focal line of the parabolic trough tube, which absorbs a large part of the incident radiation and therefore heats up.
  • the tube runs within a transparent vacuum tube, which surrounds the tube like a jacket and largely protects against heat losses by heat conduction. Inside the tube is a liquid which also heats up and evaporates when the tube is heated. The heat absorbed by the liquid is transferred via a heat exchanger to a Nutztage toughkeit and supplied from this a consumer or heat storage.
  • the capacitor is located in a sleeve and is in thermal and mechanical contact with this.
  • the sleeve is flowed around by the Nutz139EURkeit and encloses the condenser liquid-tight, so that it has no direct mechanical contact with the Nutzagibertkeit.
  • Heat flow from the condenser to the useful heat fluid is through the sleeve by heat conduction.
  • the tube may in particular be part of a heat pipe.
  • Heatpipes and two-phase thermosiphones are collectively referred to as "heat pipes”.
  • Heat pipes so heatpipes or two-phase thermosiphon are tubular, closed heat exchanger, using the heat of vaporization of a heat transfer medium (eg water), which is enclosed in the heat pipe or two-phase thermosiphon and partly in gaseous, partly is present in the liquid phase, allow a particularly high heat flux density and thus a particularly effective heat transfer.
  • heatpipes and two-phase thermosiphones are much smaller and lighter than conventional heat exchangers.
  • the heat pipe has at its one end to a condenser, in which the pipe in which the heat transfer medium is located, opens.
  • the part of the tube outside the condenser is called the evaporator zone.
  • the evaporator zone By absorbing heat in the evaporator zone, the liquid phase of the heat transfer medium begins to evaporate and the heat is stored as latent energy.
  • the newly formed steam creates a gradient of vapor pressure, causing this vapor to flow towards the condenser. There, the heat absorbed through a phase transformation steam-liquid (release of latent heat or latent energy) is released again.
  • the thus formed by condensation liquid returns in the two-phase thermosyphon by gravity from the condenser back into the evaporator zone.
  • Two-phase thermosiphon must therefore always have a slope along the pipe in order to work, ie the condenser must be higher than the evaporator zone.
  • a vertical installation is possible, the angle of inclination is preferably 15 ° to 90 ° to the horizontal.
  • the liquid returns to the evaporator zone by capillary action; Heatpipes can therefore also be installed or mounted horizontally.
  • the inside of the wall of the heatpipe pipe can be designed for example by means of a lining or by a special surface treatment so that capillaries are formed for the transport of the liquid heat transfer medium. It is also known to provide a wick in the interior to create a capillary action.
  • Thermal resistance is affected, i. the heat exchanger has a high
  • Heat exchangers the risk of overheating both the heat transfer medium as well as the Nutzagifactkeit; in the case of water as a heat transfer medium or Nutzagifactkeit thus there is a risk of steam explosion.
  • the invention is based on the object to provide a vacuum tube solar collector in which the heat transfer in the heat exchanger from the condenser to the useful heat liquid is substantially improved over the prior art.
  • a solar collector in particular a vacuum tube solar collector, which has at least one heat pipe, namely a heat pipe or a two-phase thermosyphon, with a condenser, wherein the heat pipe is a heat transfer medium partly present in gaseous and partly in the liquid phase and the gaseous phase is capable of transporting latent heat to the condenser and delivering it to the condenser by condensation, and the condenser is capable of transferring heat by conduction to a useful heat fluid flowing around the condenser within a flow passage, outwardly of the solar panel wherein the condenser is in direct mechanical contact with the useful heat fluid within the flow channel such that the condenser is directly circulated by the useful heat fluid and between the condenser and the heat sinks no solid material is located.
  • the flow channel may in particular be a heat exchanger.
  • the heat released by condensation of the heat transfer medium in the condenser heat can thus flow directly from the condenser by heat conduction without interposed further components in the Nutzetti endlesskeit.
  • the flow channel on at least two or at least three chambers, which are successively flowed through by the Nutzagisomekeit can e.g. Be water or oil.
  • a Nutz policegas is conceivable instead of the Nutz Vietnamese deviskeit.
  • the capacitor can be arranged within a sleeve, in particular metal sleeve.
  • the condenser for improving the heat transfer from the condenser to the Nutzayne crampkeit projections, ribs or fins, which are flowed around by the Nutz139 embracekeit increase the contact area between the condenser and the Nutz139 crampkeit and thus reduce the thermal resistance between the condenser and Nutz139 crampkeit, the projections, Ridges or fins are oriented parallel to the flow direction of the Nutz139 crampkeit.
  • the projections, ribs or fins thus increase the heat transfer area for the heat transfer from the condenser to the useful heat liquid, for example by a factor of 3.
  • At least part of the wall of each of the chambers is part of the heat transfer surface between the condenser and the useful heat liquid.
  • the chambers are arranged so that the temperature of that portion of the condenser, which is flowed around by the NutzSONenbergkeit in a chamber monotonically increases from chamber to chamber, so that the Nutzagimplekeit in the first chamber through which it flows the coolest region of the capacitor and in the last chamber through which it flows, the warmest area of the condenser flows around
  • the condenser projects into at least one of the chambers and projects through at least one remaining chamber.
  • the heat exchanger is provided with a thermal insulation, which reduces the heat losses by heat flow from the condenser to the outside of the NutzSONafterkeit, wherein a nanogel is as a heat-insulating material part of the thermal insulation or the thermal insulation is formed by nanogel.
  • the heat exchanger is preferably made of stainless steel.
  • the thermal insulation may include or comprise at least one mat containing nanogel.
  • Nanogel An important advantage of Nanogel is its extremely strong thermal insulation effect. Another advantage is that no moisture problems occur because Nanogel does not absorb moisture, unlike conventional insulation materials.
  • the heat exchanger is thus preferably provided with a special thermal insulation.
  • a special thermal insulation can be dispensed with a special antifreeze in heavy frost, since the Nutzuzanetkeit due to the highly effective thermal insulation can not easily cool below freezing.
  • the Dispensability of antifreeze or thermal oils saves labor, costs and environmental impact.
  • Nanogel is a thermal insulation material which, in addition to excellent thermal insulation, has other special properties, e.g. rotten, settling and non-flammable, misshapen
  • Nanogel is ecologically harmless compared to other thermal insulation materials.
  • the thermal insulation is preferably arranged in a cavity enclosing the heat exchanger. This can be formed for example by a double-walled design of the heat exchanger.
  • the solar collector has a reflector trough whose inner surface is capable of reflecting sunlight onto the heat pipe, wherein the inner surface has a mirror coating which is produced by a nano-coating or coated with a nano-coating or is sealed by a nano-coating.
  • a mirror coating which is produced by a nano-coating or coated with a nano-coating or is sealed by a nano-coating.
  • An inventive solar collector can be designed as a high-performance vacuum tube collector made of stainless steel and designed for extreme loads. In thermal insulation with nanogel, the collector does not absorb moisture.
  • the solar collector according to the invention can be used for example for the purpose of generating process heat, for solar cooling, for heating domestic water and for heating, preferably in the fields of industry, commerce, apartment buildings, hotels, agriculture and steam generation.
  • the solar collector according to the invention differs according to a preferred embodiment of the commercially available models by its stainless steel construction, the three-chamber system in the solar manifold or heat exchanger, pressure tests to 50 bar, operating pressure up to 20 bar, Extrusion with NanoGel, the NanoGel is in a closed system , Nanopilied Compound Parabolic Concentrator (CPC) mirrors, heat pipe tube heat exchanger condenser directly enclosed, each part is individually interchangeable, frost free operation because NanoGel thermal insulation prevents frost from entering the heat exchanger and heat pipe ,
  • CPC Nanopilied Compound Parabolic Concentrator
  • the usual market vacuum collectors have the problem in extreme weather conditions (high solar radiation - high minus temperatures) in the long-term behavior by the selected material does not meet the desired requirements.
  • extreme weather conditions high solar radiation - high minus temperatures
  • the reflections of the insides of the parabolic troughs of conventional vacuum collectors tend to become "blinded", i. to lose a lot of reflectivity over time.
  • An inventive vacuum tube collector offers according to a preferred variant of the same by its construction u.a. the following advantages:
  • High pressure load e.g. by stainless steel construction (operating pressure 20bar),
  • the solar fluid in the solar distributor or the NutzSONafter deviskeit in the heat exchanger preferably flows through three individual chambers through which the condenser of the Heatpiperschreibe is arranged.
  • the solar fluid e.g., water
  • the useful heat fluid preferably passes through the lower chamber first and also contacts the cooler portion of the condenser. Thereafter, the solar fluid or the Nutz139after penetrates into the central channel (or the middle chamber) and then into the upper channel (or the upper chamber), where the capacitor reaches the highest temperature.
  • Solar distributor insulation or heat exchanger insulation with NaoGel The insulation of the solar distributor or heat exchanger is preferably made of NanoGel (product of NASA). This creates minimal heat losses. This insulation is rotting and does not absorb moisture.
  • FIG. 1 shows a heat pipe of a vacuum tube solar collector, not shown, with a capacitor which is provided according to the invention with ribs,
  • FIG. 2 shows a heat exchanger of a solar collector according to the invention, not shown, with three successively flowed through by a NutzSON deviskeit chambers, wherein here in the
  • FIG. 3 shows the heat exchanger of Figure 2, in which now a condenser of a heat pipe is introduced,
  • Figure 4 again the heat exchanger of Figure 2, which is now of a
  • FIG. 5 shows another embodiment of a heat exchanger of a solar collector according to the invention, not shown, which also has three of a Nutzange deviskeit successively flowed through chambers, and
  • FIG. 6 shows a vacuum tube solar collector according to the invention with four
  • Capacitors are placed in one of a Nutztown deviskeit successively flowed through the heat exchanger with three chambers.
  • FIG. 1 shows a plan view of a heat pipe W of a vacuum tube solar collector, which is otherwise not shown.
  • the heat pipe W consists of a transparent vacuum tube V ", a heat pipe arranged therein (not shown in FIG. 1) and a capacitor K 1 ", which according to the invention is provided with numerous fins RP '"or fins.
  • the capacitor K “ 1 for improving the heat transfer from the condenser K 1 " to the Nutzumble thoroughlykeit ribs RP 1 ", which are flowed around by the Nutziano modernkeit increase the contact area between the capacitor K '" and the Nutziano complexkeit to a multiple, and thus the thermal resistance between condenser K '"and reduce Nutziano complexkeit greatly.
  • FIG. 2 shows a heat exchanger WT of a vacuum tube solar collector according to the invention, not shown.
  • the heat exchanger serves to receive a capacitor and to transfer the heat accumulating in the condenser by means of heat conduction to a useful heat fluid (not shown in FIG. 2).
  • no capacitor is placed in the heat exchanger WT.
  • the heat exchanger WT has in its interior two partitions T1.T2, which subdivide the interior of the heat exchanger WT according to the invention into three chambers K1, K2, K3. These are successively flowed through in the order K1, K2, K3 of the Nutztage gallkeit.
  • the partition wall T1 has an opening B1, through which useful heat fluid from the chamber K1 into the chamber K2 passes.
  • the partition wall T2 on a breakthrough B2, through which Nutztude modulkeit from the chamber K2 in the chamber K3 transgresses.
  • the partition walls T1.T2 also each have a large opening B3 or B4, which allow a recording of the capacitor in the heat exchanger WT (see Figure 3).
  • the heat exchanger has a nozzle ST or flange which serves for fastening the vacuum pipe (not shown in FIG. 2) of the heat pipe to the heat exchanger WT.
  • FIG. 3 again shows the heat exchanger of FIG. 2, in which now a condenser K of a heat pipe is introduced, consisting of the condenser K, a transparent vacuum tube V and a heat pipe (not shown) arranged therein.
  • the condenser K is arranged at an end region of the vacuum tube V and the heat pipe and fills the openings B3.B4 of the partition walls T1.T2 (see Figure 2) exactly and seals them.
  • the condenser K has to improve the heat transfer from the condenser K to the Nutzumble considerablykeit ribs RP, which are flowed around by the Nutziano modernkeit, increase the contact area between the capacitor K and the Nutzagi complexkeit to a multiple, and thus greatly reduce the thermal resistance between the condenser K and Nutznce complexkeit.
  • the Nutzconcellkeit flows through the chambers K1, K2, K3 in succession and also sweeps over the ribs RP.
  • the ribs RP are oriented parallel to the flow direction of the useful heat fluid in all three chambers K1, K2, K3.
  • the condenser K is generally not isothermal during operation of the heat pipe, but has a higher temperature far in the area of the chamber K2 as in the region of the chamber 1, and has in the region of the chamber 3 to a still higher temperature.
  • the chambers K1, K2, K3 are advantageously arranged so that the temperature of that portion of the condenser K, which is flowed around by the NutzSON thoroughlykeit in a chamber monotonically increases from chamber to chamber, so that the Nutzagi prolongkeit in the first through-flowed chamber K1 the coolest region of the condenser K, in the chamber K2, which then flows through it, flows through the second-coolest region of the condenser K, and in the chamber K3, which last flows through it, flows around the warmest region of the condenser K.
  • the condenser K protrudes into the chambers K1, K3 and passes through the chamber K2.
  • the capacitor K is according to the invention with the Nutzamide supplementkeit in direct mechanical contact, so that there is no solid material between the capacitor K and the Nutzamide complexkeit and the capacitor
  • FIG 4 shows again the heat exchanger of Figure 2, which is now surrounded by a thermal insulation D.
  • the thermal insulation D preferably consists of nanogel or preferably contains nanogel and reduces the heat losses to the outside of the heat exchanger WT.
  • Nanogel is available as a highly effective insulating material eg under the trade name "Airgel” in granular form.
  • the basic component of "Areogel” is amorphous silicic acid (silica).
  • the Thermal insulation D may include, for example, at least one mat containing nanogel.
  • Figures 2 to 4 show a heat exchanger WT, which is provided for receiving a single capacitor K
  • Figure 5 shows an elongated heat exchanger WT 1 , which is provided for receiving 16 capacitors (not shown in Figure 5).
  • the heat exchanger WT 1 is divided by two partitions T1 ', T2' in three chambers K1 ⁇ K2 ', K3', which successively from a
  • Chambers K1 ', K2 1 , K3 1 through an outlet or drain AL. 1
  • the heat exchanger WT ' has 16 stubs ST', by means of which each heat pipe can be attached to the heat exchanger WT ', that the condenser is located within the heat exchanger WT 1 , wherein the condenser extends through the middle chamber K2 and into the first chamber K1 1 and the last chamber K3 'protrudes.
  • the partitions T1 ', T2' have to carry out the capacitors 16 large breakthroughs, which are not shown in Figure 5 for reasons of clarity.
  • the partitions T1 ', T2' also each have an opening BV or B2 ', in order to allow the passage of the Nutztage crampkeit from chamber to chamber.
  • FIG. 6 shows a not-to-scale sectional illustration of a vacuum tube solar collector S "according to the invention with four heat pipes K", R “, V", each consisting of a condenser K “, a transparent (vacuum) vacuum tube V” and a tube R "
  • the pipe R forms a heat pipe together with the condenser K” arranged on it.
  • the vacuum pipes V “reduce the heat losses, which are caused by heat conduction from the pipes into the environment outside the solar collector S” considerably.
  • the heat transfer medium is indicated by dots in FIG. 6 within the tubes R ".
  • Each of the vacuum tubes V "runs along the focal line of a parabolic trough, not shown, with internal mirroring, so that incident sunlight from the parabolic trough concentrated in the evaporator zone of the associated pipe R" is focused and there provides for heating of the heat transfer medium.
  • various media may be used as the heat transfer medium, in particular water, oil and various chemicals.
  • the parabolic troughs are preferably CPC levels. Their inner side is preferably provided with a nano coating, whereby the mirrored inner surface of the parabolic troughs is very resistant to weathering and aging and maintains its high reflection coefficient almost undiminished over a long period of time.
  • the vacuum tube solar collector S has four heat pipes R", K ", each consisting of a tube R” with therein heat transfer medium and a condenser K “, wherein the tubes R" in the evaporator region in each case at a certain distance from an air-empty vacuum tube V
  • the vacuum tube solar collector S also has a heat exchanger WT", which is subdivided by two partitions T1 ", T2" into three chambers K1 ", K2", K3 ".
  • a Nutztude gallkeit flows via an inlet ZL "in the first chamber K1", from there through an opening B1 "is the second chamber K2" and from there via another breakthrough B2 "in the third and last chamber K3". From there, the Nutztude crampkeit exits via an outlet or outlet AL “from the heat exchanger WT”.
  • the heat exchanger WT thus forms a flow channel for the Nutzippockenkeit.
  • Each condenser K has a plurality of annular fins RP" which are all aligned parallel to the flow direction of Nutzissemelubkeit and which increase the heat transfer surface from the condenser K “to Nutzaginitekeit (eg water or oil) by a multiple and thus the heat resistance for heat dissipation greatly reduces the efficiency of the heat exchanger WT "from the condenser to the useful carrier liquid.
  • each condenser K " is in direct mechanical contact with the useful heat fluid, so that there is no solid material between the condenser K” and the useful heat fluid and the condenser K “is thus directly surrounded by the useful heat fluid from the capacitor K "to the Nutzivaginakeit again greatly reduced and the efficiency of the solar collector S" increased.
  • the heat exchanger W 'and the capacitors K "together with the ribs RP" are preferably made of noble jet.
  • the invention is industrially applicable, in particular in the field of renewable energy technology and in building services List of reference numbers:

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)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a solar collector comprising a thermal pipe, i.e. a heatpipe or a two phase thermosiphon, with a capacitor. Said capacitor can release heat by means of thermal conduction to a useful heat fluid flowing on the outside of the solar collector and flowing about the capacitor inside a flow channel. Said capacitor is in direct mechanical contact with the useful heat fluid such that no solid material is arranged between the capacitor and the useful heat fluid thus allowing the useful heat fluid to flow directly about the capacitor, resulting in the increase of the efficiency of the solar collector.

Description

Solarkollektor, welcher ein Wärmerohr mit Kondensator aufweist Solar collector, which has a heat pipe with condenser

Technisches Gebiet:Technical area:

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a solar collector according to the preamble of claim 1.

Stand der Technik:State of the art:

Das Funktionsprinzip von Solar-Flachkollektoren beruht darauf, dassThe operating principle of flat solar collectors is based on the fact that

Sonnenstrahlung eine Absorberfläche bestrahlt, dort großteils absorbiert wird und hierdurch die Absorberfläche erwärmt, wobei dies in thermischem Kontakt steht mit in der Regel einem mäanderförmig gewundenen oder mit mehreren parallelen Röhren. Diese sind von einer die Wärme an einen Speicher, einen Wärmetauscher oder einen Verbraucher abführenden Wärmeträgerflüssigkeit durchflössen. Die mäanderförmig gewundene Röhre bzw. die parallelen Röhren verlaufen dabei in einer Ebene, woraus sich die Bezeichnung "Solar- Flachkollektor" erklärt.Solar radiation irradiated an absorber surface, where it is largely absorbed and thereby heated the absorber surface, wherein this is in thermal contact with a meandering meandering or with a plurality of parallel tubes in the rule. These are flowed through by a heat transfer fluid dissipating the heat to a store, a heat exchanger or a consumer. The meandering spiral tube or the parallel tubes run in one plane, which explains the term "solar flat collector".

Das Funktionsprinzip von Vakuumröhren-Solarkollektoren beruht darauf, dass Sonnenstrahlung an der verspiegelten Innenseite einer Parabolrinne reflektiert wird und auf ein entlang der Brennlinie der Parabolrinne verlaufendes Rohr trifft, welches einen Großteil der auftreffenden Strahlung absorbiert und sich deshalb erwärmt. Das Rohr verläuft innerhalb einer transparenten Vakuumröhre, welche das Rohr wie ein Mantel umgibt und weitgehend vor Wärmeverlusten durch Wärmeleitung schützt. Im Inneren des Rohres befindet sich eine Flüssigkeit, welche sich bei Aufheizung des Rohres ebenfalls aufheizt und verdampft. Die von der Flüssigkeit aufgenommene Wärme wird über einen Wärmetauscher auf eine Nutzwärmeflüssigkeit übertragen und von dieser einem Verbraucher oder Wärmespeicher zugeführt.The working principle of vacuum tube solar collectors is based on the fact that solar radiation is reflected on the mirrored inside of a parabolic trough and hits a running along the focal line of the parabolic trough tube, which absorbs a large part of the incident radiation and therefore heats up. The tube runs within a transparent vacuum tube, which surrounds the tube like a jacket and largely protects against heat losses by heat conduction. Inside the tube is a liquid which also heats up and evaporates when the tube is heated. The heat absorbed by the liquid is transferred via a heat exchanger to a Nutzwärmeflüssigkeit and supplied from this a consumer or heat storage.

Der Kondensator befindet sich in einer Hülse und steht mit dieser in thermischem und mechanischem Kontakt. Die Hülse wird von der Nutzwärmeflüssigkeit umströmt und umschließt den Kondensator flüssigkeitsdicht, so dass dieser keinen direkten mechanischen Kontakt zur Nutzwärmeflüssigkeit hat. Der Wärmestrom vom Kondensator in die Nutzwärmeflüssigkeit erfolgt durch die Hülse hindurch per Wärmeleitung.The capacitor is located in a sleeve and is in thermal and mechanical contact with this. The sleeve is flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit and encloses the condenser liquid-tight, so that it has no direct mechanical contact with the Nutzwärmeflüssigkeit. Of the Heat flow from the condenser to the useful heat fluid is through the sleeve by heat conduction.

Das Rohr kann insbesondere Teil eines Wärmerohres sein. Heatpipes und Zwei- Phasen-Thermosiphone werden zusammenfassend als "Wärmerohre" bezeichnet. Wärmerohre, also Heatpipes bzw. Zwei-Phasen-Thermosiphone, sind rohrförmige, geschlossene Wärmeübertrager, die unter Nutzung von Verdampfungswärme eines Wärmeträgermediums (z.B. Wasser), welches in dem Heatpipe bzw. Zwei-Phasen-Thermosiphon eingeschlossen ist und darin teils in gasförmiger, teils in flüssiger Phase vorliegt, eine besonders hohe Wärmestromdichte und somit einen besonders effektiven Wärmetransport erlauben. Bei gleicher Wärmetransportleistung und gleichen Einsatzbedingungen sind Heatpipes und Zwei-Phasen-Thermosiphone wesentlich kleiner und leichter als herkömmliche Wärmetauscher.The tube may in particular be part of a heat pipe. Heatpipes and two-phase thermosiphones are collectively referred to as "heat pipes". Heat pipes, so heatpipes or two-phase thermosiphon are tubular, closed heat exchanger, using the heat of vaporization of a heat transfer medium (eg water), which is enclosed in the heat pipe or two-phase thermosiphon and partly in gaseous, partly is present in the liquid phase, allow a particularly high heat flux density and thus a particularly effective heat transfer. With the same heat transfer performance and the same operating conditions, heatpipes and two-phase thermosiphones are much smaller and lighter than conventional heat exchangers.

Das Wärmerohr weist an seinem einen Ende einen Kondensator auf, in welchen das Rohr, in welchem sich das Wärmeträgermedium befindet, mündet. Der außerhalb des Kondensators befindliche Teil des Rohres wird als Verdampferzone bezeichnet. Durch Aufnehmen von Wärme in der Verdampferzone beginnt die flüssige Phase des Wärmeträgermediums zu verdampfen, die Wärme wird als latente Energie gespeichert. Durch den neu entstandenen Dampf entsteht ein Gradient des Dampfdrucks, wodurch dieser Dampf in Richtung Kondensator strömt. Dort wird die aufgenommene Wärme über eine Phasenumwandlung Dampf-Flüssigkeit (Freisetzung latenter Wärme bzw. latenter Energie) wieder abgegeben.The heat pipe has at its one end to a condenser, in which the pipe in which the heat transfer medium is located, opens. The part of the tube outside the condenser is called the evaporator zone. By absorbing heat in the evaporator zone, the liquid phase of the heat transfer medium begins to evaporate and the heat is stored as latent energy. The newly formed steam creates a gradient of vapor pressure, causing this vapor to flow towards the condenser. There, the heat absorbed through a phase transformation steam-liquid (release of latent heat or latent energy) is released again.

Die so durch Kondensation entstandene Flüssigkeit kehrt beim Zwei-Phasen- Thermosiphon durch Schwerkraft vom Kondensator in die Verdampferzone zurück. Zwei-Phasen-Thermosiphone müssen daher stets ein Gefälle längs des Rohres aufweisen, um arbeiten zu können, d.h. der Kondensator muss höher liegen als die Verdampferzone. Auch eine senkrechte Aufstellung ist möglich, der Neigungswinkel liegt bevorzugt bei 15° bis 90° gegen die Horizontale. Beim Heatpipe kehrt die Flüssigkeit durch Kapillarkraft in die Verdampferzone zurück; Heatpipes können daher auch waagerecht aufgestellt bzw. montiert werden. Die Innenseite der Wandung des Heatpipe-Rohres kann beispielsweise mittels einer Verkleidung oder durch eine spezielle Oberflächenbehandlung so gestaltet sein, dass Kapillaren für den Transport des flüssigen Wärmeträgermediums gebildet sind. Ebenfalls ist bekannt, einen Docht im Innenraum vorzusehen, um eine Kapillarwirkung zu erzeugen.The thus formed by condensation liquid returns in the two-phase thermosyphon by gravity from the condenser back into the evaporator zone. Two-phase thermosiphon must therefore always have a slope along the pipe in order to work, ie the condenser must be higher than the evaporator zone. A vertical installation is possible, the angle of inclination is preferably 15 ° to 90 ° to the horizontal. In the heat pipe, the liquid returns to the evaporator zone by capillary action; Heatpipes can therefore also be installed or mounted horizontally. The inside of the wall of the heatpipe pipe can be designed for example by means of a lining or by a special surface treatment so that capillaries are formed for the transport of the liquid heat transfer medium. It is also known to provide a wick in the interior to create a capillary action.

Auf Grund des effektiven, sehr schnellen Abtransports der Wärme aus der Verdampferzone heraus ist der Wärmeverlust durch Ableitung von Wärme nach außerhalb des Vakuumröhren-Solarkollektors gering.Due to the effective, very fast removal of heat from the evaporator zone out the heat loss by dissipation of heat to the outside of the vacuum tube solar collector is low.

Je nach vorgesehener Arbeitstemperatur des Wärmerohres kommen verschiedene Medien als Wärmeträgermedium in Frage, insbesondere Wasser und verschiedene Chemikalien.Depending on the intended working temperature of the heat pipe different media come as a heat transfer medium in question, especially water and various chemicals.

Den im Stand der Technik bekannten Solarkollektoren ist der Nachteil gemeinsam, dass die Wärmeübertragung im Wärmetauscher vom Kondensator in die Nutzwärmeflüssigkeit relativ uneffektiv und mit einem großenThe solar collectors known in the prior art have the disadvantage in common that the heat transfer in the heat exchanger from the condenser to the useful heat fluid is relatively ineffective and has a large thermal load

Wärmewiderstand behaftet ist, d.h. der Wärmetauscher weist einen hohenThermal resistance is affected, i. the heat exchanger has a high

Wärmewiderstand auf. Die bekannten Solarkollektoren weisen darüber hinaus den Nachteil auf, dass sie eine nur begrenzte bzw. mangelnde Widerstandsfähigkeit gegen extreme Witterungsverhältnisse, wie beispielsweise hohe Sonneneinstrahlung oder starken Frost, aufweisen. Die bekanntenThermal resistance on. The known solar collectors also have the disadvantage that they have only limited or lack of resistance to extreme weather conditions, such as high solar radiation or severe frost. The well-known

Solarkollektoren entsprechen unter anderem aufgrund ihrer Materialwahl imSolar collectors are partly due to their choice of material in the

Langzeitverhalten nicht den gewünschten Erfordernissen. Beispielsweise werden zu deren Betrieb bei starkem Frost Frostschutzmittel für das Wärmeträgermedium bzw. die Nutzwärmeflüssigkeit benötigt und bei hoher bzw. starkerLong-term behavior does not meet the desired requirements. For example, for their operation in heavy frost antifreeze for the heat transfer medium or the Nutzwärmeflüssigkeit needed and at high or strong

Sonneneinstrahlung besteht wegen der mangelhaften Wärmeübertragung imSunlight is due to the lack of heat transfer in the

Wärmetauscher die Gefahr eines Überhitzens sowohl des Wärmeträgermediums als auch der Nutzwärmeflüssigkeit; im Fall von Wasser als Wärmeträgermediums oder Nutzwärmeflüssigkeit besteht somit auch die Gefahr einer Dampfexplosion.Heat exchangers the risk of overheating both the heat transfer medium as well as the Nutzwärmeflüssigkeit; in the case of water as a heat transfer medium or Nutzwärmeflüssigkeit thus there is a risk of steam explosion.

Technische Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Vakuumröhren-Solarkollektor zu schaffen, bei welchem der Wärmeübergang im Wärmetauscher vom Kondensator in die Nutzwärmeflüssigkeit gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbessert ist.Technical Problem: The invention is based on the object to provide a vacuum tube solar collector in which the heat transfer in the heat exchanger from the condenser to the useful heat liquid is substantially improved over the prior art.

Lösung der Aufgabe:Solution of the task:

A1 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Solarkollektor, insbesondere Vakuumröhren-Solarkollektor, welcher mindestens ein Wärmerohr, nämlich eine Heatpipe oder einen Zwei-Phasen-Thermosiphon, mit einem Kondensator aufweist, wobei das Wärmerohr ein teilweise in gasförmiger und teilweise in flüssiger Phase vorliegendes Wärmeträgermedium enthält, und die gasförmige Phase imstande ist, latente Wärme zu dem Kondensator zu transportieren und diese dort durch Kondensation an den Kondensator abzugeben, und der Kondensator imstande ist, Wärme durch Wärmeleitung an eine den Kondensator innerhalb eines Strömungskanals umströmende, nach außerhalb des Solarkollektors strömende Nutzwärmeflüssigkeit abzugeben, wobei der Kondensator mit der Nutzwärmeflüssigkeit innerhalb des Strömungskanals in direktem mechanischem Kontakt steht, so dass der Kondensator von der Nutzwärmeflüssigkeit direkt umströmt ist und sich zwischen dem Kondensator und der Nutzwärmeflüssigkeit kein festes Material befindet. Der Strömungskanal kann insbesondere ein Wärmetauscher sein.This object is achieved according to the invention by a solar collector, in particular a vacuum tube solar collector, which has at least one heat pipe, namely a heat pipe or a two-phase thermosyphon, with a condenser, wherein the heat pipe is a heat transfer medium partly present in gaseous and partly in the liquid phase and the gaseous phase is capable of transporting latent heat to the condenser and delivering it to the condenser by condensation, and the condenser is capable of transferring heat by conduction to a useful heat fluid flowing around the condenser within a flow passage, outwardly of the solar panel wherein the condenser is in direct mechanical contact with the useful heat fluid within the flow channel such that the condenser is directly circulated by the useful heat fluid and between the condenser and the heat sinks no solid material is located. The flow channel may in particular be a heat exchanger.

Die durch Kondensation des Wärmeträgermediums im Kondensator frei werdende Wärme kann somit vom Kondensator per Wärmeleitung ohne zwischengeschaltete weitere Bauteile direkt in die Nutzwärmeflüssigkeit strömen.The heat released by condensation of the heat transfer medium in the condenser heat can thus flow directly from the condenser by heat conduction without interposed further components in the Nutzwärmeflüssigkeit.

Beim erfindungsgemäßen Solarkollektor ist vorgesehen, den Wärmewiderstand beim Wärmeübergang vom Kondensator in die Nutzwärmeflüssigkeit so gering wie nur irgend möglich zu gestalten, indem der Kondensator direkt in den Strömungskanal ragt und dort direkt von der Nutzwärmeflüssigkeit umströmt wird. Durch die direkte Umströmung ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik der Vorteil, dass kein zusätzlicher Wärmewiderstand durch weitere Übertragungstechniken entsteht.In the solar collector according to the invention is provided to make the heat resistance during the heat transfer from the condenser to the Nutzwärmeflüssigkeit as low as possible, by the capacitor directly into the Flow channel protrudes and flows there directly from the Nutzwärmeflüssigkeit. Due to the direct flow around, there is the advantage over the prior art that no additional heat resistance is created by further transmission techniques.

Die Im Stand der Technik üblichen Hülsen, welche den Kondensator umschließen, sind erfindungsgemäß also weggelassen, wodurch der Wärmewiderstand zwischen Kondensator und Nutzwärmeflüssigkeit erheblich verringert und somit der Wärmeübergang deutlich verbessert wird.The customary in the prior art sleeves which enclose the capacitor are therefore omitted according to the invention, whereby the thermal resistance between the condenser and Nutzwärmeflüssigkeit significantly reduced and thus the heat transfer is significantly improved.

Wegen des Fehlens der Hülsen ist der Strömungswiderstand, welchen die Nutzwärmeflüssigkeit beim Durchströmen des Wärmetauschers zu überwinden hat, verringert, d.h. der Druckverlust des Nutzwärmewassers beim Durchströmen des Wärmetauschers nimmt ab. Daher kann die Nutzwärmeflüssigkeits- Förderleistung verringert werden, was Energie spart und den Gesamtwirkungsgrad des erfindungsgemäßen Flachkollektors erhöht.Because of the absence of the sleeves, the flow resistance which the useful heat-liquid has to overcome as it flows through the heat exchanger is reduced, i. the pressure loss of the useful heat water as it flows through the heat exchanger decreases. Therefore, the Nutzwärmeflüssigkeits- delivery capacity can be reduced, which saves energy and increases the overall efficiency of the flat collector according to the invention.

A2 Bevorzugt weist der Strömungskanal mindestens zwei oder mindestens drei Kammern auf, welche nacheinander von der Nutzwärmeflüssigkeit durchströmbar sind. Die Nutzwärmeflüssigkeit kann z.B. Wasser oder Öl sein. Im Prinzip ist anstelle der Nutzwärmeflüssigkeit auch ein Nutzwärmegas denkbar.A2 Preferably, the flow channel on at least two or at least three chambers, which are successively flowed through by the Nutzwärmeflüssigkeit. The Nutzwärmeflüssigkeit can e.g. Be water or oil. In principle, a Nutzwärmegas is conceivable instead of the Nutzwärmeflüssigkeit.

A3 Bei der Verwendung eines Strömungskanals mit mindestens zwei nacheinander durchströmten Kammern kann der Kondensator innerhalb einer Hülse, insbesondere Metallhülse, angeordnet sein.A3 When using a flow channel with at least two successively flowed through chambers, the capacitor can be arranged within a sleeve, in particular metal sleeve.

A4 Bevorzugt weist der Kondensator zur Verbesserung des Wärmeübergangs vom Kondensator zur Nutzwärmeflüssigkeit Vorsprünge, Rippen oder Finnen auf, welche von der Nutzwärmeflüssigkeit umströmt sind, die Kontaktfläche zwischen dem Kondensator und der Nutzwärmeflüssigkeit vergrößern und somit den Wärmewiderstand zwischen Kondensator und Nutzwärmeflüssigkeit herabsetzen, wobei die Vorsprünge, Rippen oder Finnen parallel zur Strömungsrichtung der Nutzwärmeflüssigkeit orientiert sind. Die Vorsprünge, Rippen oder Finnen vergrößern somit die Wärmeübertragungsfläche für den Wärmeübergang vom Kondensator in die Nutzwärmeflüssigkeit, beispielsweise um den Faktor 3.A4 Preferably, the condenser for improving the heat transfer from the condenser to the Nutzwärmeflüssigkeit projections, ribs or fins, which are flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit, increase the contact area between the condenser and the Nutzwärmeflüssigkeit and thus reduce the thermal resistance between the condenser and Nutzwärmeflüssigkeit, the projections, Ridges or fins are oriented parallel to the flow direction of the Nutzwärmeflüssigkeit. The projections, ribs or fins thus increase the heat transfer area for the heat transfer from the condenser to the useful heat liquid, for example by a factor of 3.

A5 Bevorzugt ist zumindest ein Teil der Wandung jeder der Kammern Teil der Wärmeübergangsfläche zwischen Kondensator und Nutzwärmeflüssigkeit.A5 Preferably, at least part of the wall of each of the chambers is part of the heat transfer surface between the condenser and the useful heat liquid.

A6 Bevorzugt sind die Kammern so angeordnet, dass die Temperatur desjenigen Bereichs des Kondensators, welcher von der Nutzwärmeflüssigkeit in einer Kammer umströmt wird, von Kammer zu Kammer monoton zunimmt, so dass die Nutzwärmeflüssigkeit in der von ihr zuerst durchflossenen Kammer den kühlsten Bereich des Kondensators und in der von ihr zuletzt durchflossenen Kammer den wärmsten Bereich des Kondensators umströmtA6 Preferably, the chambers are arranged so that the temperature of that portion of the condenser, which is flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit in a chamber monotonically increases from chamber to chamber, so that the Nutzwärmeflüssigkeit in the first chamber through which it flows the coolest region of the capacitor and in the last chamber through which it flows, the warmest area of the condenser flows around

A7 Bevorzugt ragt der Kondensator in mindestens eine der Kammern hinein und durchragt mindestens eine übrigen Kammern.A7 Preferably, the condenser projects into at least one of the chambers and projects through at least one remaining chamber.

A8 Bevorzugt ist der Wärmetauscher mit einer Wärmedämmung versehen, welche die Wärmeverluste durch Wärmestrom vom Kondensator nach außerhalb der Nutzwärmeflüssigkeit herabsetzt, wobei ein Nanogel als wärmedämmendes Material Teil der Wärmedämmung ist oder die Wärmedämmung durch Nanogel gebildet ist. Der Wärmetauscher besteht bevorzugt aus Edelstahl. Die Wärmedämmung kann wenigstens eine Matte enthalten oder aufweisen, welche Nanogel enthält.A8 Preferably, the heat exchanger is provided with a thermal insulation, which reduces the heat losses by heat flow from the condenser to the outside of the Nutzwärmeflüssigkeit, wherein a nanogel is as a heat-insulating material part of the thermal insulation or the thermal insulation is formed by nanogel. The heat exchanger is preferably made of stainless steel. The thermal insulation may include or comprise at least one mat containing nanogel.

Ein wesentlicher Vorteil von Nanogel besteht in seiner außerordentlich starken Wärmedämmwirkung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass keine Feuchtigkeitsprobleme auftreten, da Nanogel keine Feuchtigkeit aufnimmt, im Gegensatz zu herkömmlichen Dämmmaterialien.An important advantage of Nanogel is its extremely strong thermal insulation effect. Another advantage is that no moisture problems occur because Nanogel does not absorb moisture, unlike conventional insulation materials.

Der Wärmetauscher ist somit vorzugsweise mit einer speziellen Wärmedämmung versehen. Hierdurch kann auf ein spezielles Frostschutzmittel bei starkem Frost verzichtet werden, da die Nutzwärmeflüssigkeit auf Grund der höchst wirksamen Wärmedämmung nicht ohne weiteres unter ihren Gefrierpunkt abkühlen kann. Die Verzichtbarkeit von Frostschutzmitteln bzw. Thermoölen spart Arbeitsaufwand, Kosten und Umweltbelastung.The heat exchanger is thus preferably provided with a special thermal insulation. As a result, can be dispensed with a special antifreeze in heavy frost, since the Nutzwärmeflüssigkeit due to the highly effective thermal insulation can not easily cool below freezing. The Dispensability of antifreeze or thermal oils saves labor, costs and environmental impact.

Nanogel ist ein Wärmedämmmaterial, welches neben einer herausragenden Wärmeisolierung bzw. -dämmung weitere besondere Eigenschaften aufweist, z.B. unverrottbar, setzungssicher und nicht brennbar zu sein, unförmigeNanogel is a thermal insulation material which, in addition to excellent thermal insulation, has other special properties, e.g. rotten, settling and non-flammable, misshapen

Hohlräume aufgrund seiner Struktur lückenlos auszufüllen und keine Feuchtigkeit aufzunehmen. Vorteile einer Verwendung von Nanogel als Wärmedämmmaterial ergeben sich durch dessen im Vergleich zu beispielsweise Mineralwolle fünffach höhere Wärmedämmeigenschaft. Darüber hinaus ist Nanogel im Vergleich zu anderen Wärmedämmmaterialien ökologisch unbedenklich.Due to its structure, cavities should be filled completely and no moisture should be absorbed. Advantages of using nanogel as thermal insulation material result from its compared to, for example, mineral wool five times higher thermal insulation property. In addition, Nanogel is ecologically harmless compared to other thermal insulation materials.

Die Wärmedämmung ist bevorzugt in einem den Wärmetauscher umschließenden Hohlraum angeordnet. Dieser kann beispielsweise durch eine doppelwandige Ausführung des Wärmetauschers gebildet sein.The thermal insulation is preferably arranged in a cavity enclosing the heat exchanger. This can be formed for example by a double-walled design of the heat exchanger.

A9 Bevorzugt weist der Solarkollektor eine Reflektorrinne auf, deren Innenfläche Sonnenlicht auf das Wärmerohr zu reflektieren imstande ist, wobei die Innenfläche eine Verspiegelung aufweist, welche durch eine Nanobeschichtung hergestellt ist oder mit einer Nanobeschichtung beschichtet ist oder durch eine Nanobeschichtung versiegelt ist. Ein wesentlicher sich hieraus ergebender Vorteil ist, dass nanobeschichtete Spiegel dauerhaft witterungsbeständig sind, ohne an Reflexionsvermögen einzubüßen.A9 Preferably, the solar collector has a reflector trough whose inner surface is capable of reflecting sunlight onto the heat pipe, wherein the inner surface has a mirror coating which is produced by a nano-coating or coated with a nano-coating or is sealed by a nano-coating. An essential advantage resulting from this is that nano-coated mirrors are permanently weather-resistant, without losing reflectivity.

Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The following statements relate to particularly advantageous embodiments of the invention.

Ein erfindungsgemäßer Solarkollektor kann als Hochleistungs-Vakuum- röhrenkollektor aus Edelstahl ausgelegt sein und für extreme Belastungen ausgelegt sein. Bei Wärmedämmung mit Nanogel nimmt der Kollektor keine Feuchtigkeit auf. Der erfindungsgemäße Solarkollektor kann z.B. zum Zweck der Erzeugung von Prozesswärme, zur solaren Kühlung, zur Erwärmung von Brauchwasser und zur Heizung eingesetzt werden, bevorzugt in den Bereichen Industrie, Gewerbe, Geschoßwohnungsbau, Hotels, Landwirtschaft sowie Dampferzeugung.An inventive solar collector can be designed as a high-performance vacuum tube collector made of stainless steel and designed for extreme loads. In thermal insulation with nanogel, the collector does not absorb moisture. The solar collector according to the invention can be used for example for the purpose of generating process heat, for solar cooling, for heating domestic water and for heating, preferably in the fields of industry, commerce, apartment buildings, hotels, agriculture and steam generation.

Der erfindungsgemäße Solarkollektor unterscheidet sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zu den marktüblichen Modellen durch seine Konstruktion aus Edelstahl, das Dreikammersystem im Solarverteiler bzw. Wärmetauscher, Druckprüfungen bis 50 bar, Betriebsdruck bis 20 bar, Extremdämmung mit NanoGel, wobei sich das NanoGel in einem geschlossenen System befindet, nanobeschichtete CPC-Spiegel (Compound Parabolic Concentrator-Spiegel), direkt umflossener Kondensator des Wärmerohrs bzw. der Heat-Piperöhre, jedes Teil ist einzeln austauschbar, frostfreier Betrieb, weil die NanoGel-Wärmedämmung das Eindringen von Frost in den Wärmetauscher und das Wärmerohr verhindert.The solar collector according to the invention differs according to a preferred embodiment of the commercially available models by its stainless steel construction, the three-chamber system in the solar manifold or heat exchanger, pressure tests to 50 bar, operating pressure up to 20 bar, Extrusion with NanoGel, the NanoGel is in a closed system , Nanopilied Compound Parabolic Concentrator (CPC) mirrors, heat pipe tube heat exchanger condenser directly enclosed, each part is individually interchangeable, frost free operation because NanoGel thermal insulation prevents frost from entering the heat exchanger and heat pipe ,

Die marktüblichen Vakuumkollektoren haben das Problem, bei extremen Witterungsverhältnissen (hohe Sonneneinstrahlung - hohe Minustemperaturen) im Langzeitverhalten durch das gewählte Material nicht den gewünschten Erfordernissen zu entsprechen. Beispielsweise neigen die Verspiegelungen der Innenseiten der Parabolrinnen herkömmlicher Vakuumkollektoren dazu, "blind" zu werden, d.h. mit der Zeit stark an Reflexionsgrad einzubüßen.The usual market vacuum collectors have the problem in extreme weather conditions (high solar radiation - high minus temperatures) in the long-term behavior by the selected material does not meet the desired requirements. For example, the reflections of the insides of the parabolic troughs of conventional vacuum collectors tend to become "blinded", i. to lose a lot of reflectivity over time.

Ein erfindungsgemäßer Vakuumröhrenkollektor bietet gemäß einer bevorzugten Variante desselben durch seine Konstruktion u.a. folgende Vorteile:An inventive vacuum tube collector offers according to a preferred variant of the same by its construction u.a. the following advantages:

höhere Leistung durch das Dreikammersystem im Verteiler bzw. Wärmetauscher und direkt umflossenen Kondensator mit vergrößerter Oberfläche (z.B. 3mal). Dadurch keine bzw. verringerte Wärmeverluste durch weitere Übertragungstechnik, Dämmung mit NanoGel mit enorm hoher Dämmeigenschaft (5mal höher als Mineralwolle). Dadurch keine Feuchtigkeitsaufnahme, sowie unverrottbares Material, ökologisches Material.higher performance due to the three-chamber system in the distributor or heat exchanger and directly circumscribed condenser with increased surface area (eg 3 times). As a result, no or reduced heat losses due to further transmission technology, Insulation with NanoGel with enormously high insulating properties (5 times higher than mineral wool). Thus no moisture absorption, as well as rotten material, ecological material.

- Nanobeschichtete CPC-Spiegel, dauernd witterungsbeständig, im Lichtlabor die optimale Biegung berechnet, dadurch optimale Reflexion (z.B. 96%),- Nanopatterned CPC mirrors, permanently weather-resistant, calculates the optimal bend in the light laboratory, thus providing optimal reflection (e.g., 96%),

Hohe Druckbelastung z.B. durch Konstruktion aus Edelstahl (Betriebsdruck 20bar),High pressure load e.g. by stainless steel construction (operating pressure 20bar),

Betrieb im Sommer wie auch im Winter z.B. mit Wasser (auf Grund der Nanogel-Wärmedämmung keine Thermoöle und Frostschutz erforderlich).Operation in summer as well as in winter, for example with water (due to the Nanogel thermal insulation no thermal oils and antifreeze required).

Dreikammersystem im Solarverteiler bzw. Wärmtauscher: Die Solarflüssigkeit im Solarverteiler bzw. die Nutzwärmeflüssigkeit im Wärmetauscher durchfließt bevorzugt drei einzelne Kammern, durch die der Kondensator der Heatpiperöhre angeordnet ist. Die Solarflüssigkeit (z.B. Wasser) bzw. die Nutzwärmeflüssigkeit führt bevorzugt zuerst durch die untere Kammer und berührt auch den kühleren Teil des Kondensators. Danach strömt die Solarflüssigkeit bzw. die Nutzwärmeflüssigkeit in den mittleren Kanal (bzw. die mittlere Kammer) und anschließend in den oberen Kanal (bzw. die obere Kammer), wo der Kondensator die höchste Temperatur erreicht.Three-chamber system in the solar distributor or heat exchanger: The solar fluid in the solar distributor or the Nutzwärmeflüssigkeit in the heat exchanger preferably flows through three individual chambers through which the condenser of the Heatpiperöhre is arranged. The solar fluid (e.g., water) or the useful heat fluid preferably passes through the lower chamber first and also contacts the cooler portion of the condenser. Thereafter, the solar fluid or the Nutzwärmeflüssigkeit flows into the central channel (or the middle chamber) and then into the upper channel (or the upper chamber), where the capacitor reaches the highest temperature.

Innenliegender, direktumflossener Kondensator in einem Solarverteiler bzw. Wärmetauscher mit vergrößerter Oberfläche: Die Wärmeübertragung bisheriger Kollektoren erfolgte über Hülsen und Anlege-Wärmeübertragung. Der Kondensator eines erfindungsgemäßen Solarkollektors wird ohne weitere Wärmeverluste durch Metalle von der Wärmeträgerflüssigkeit bzw. Nutzwärmeflüssigkeit umflossen und somit ohne Wärmeverluste weitertransportiert. Die Oberfläche des Kondensators besteht aus einem speziellen Rippenrohr. Somit wird die Übertragungsfläche stark vergrößert. Der Kondensator ist vorzugsweise im Inneren des Wärmetauschers angeordnet.Internal, directly circulating condenser in a solar distributor or heat exchanger with an enlarged surface area: The heat transfer of previous collectors was made via sleeves and applied heat transfer. The condenser of a solar collector according to the invention is circulated without further heat losses through metals from the heat transfer fluid or Nutzwärmeflüssigkeit and thus transported without heat loss. The surface of the condenser consists of a special finned tube. Thus, the transfer area is greatly increased. The condenser is preferably arranged in the interior of the heat exchanger.

Solarverteilerdämmung bzw. Wärmetauscherdämmung mit NaoGel: Die Dämmung des Solarverteilers bzw. Wärmetauschers besteht bevorzugt aus NanoGel (Produkt der NASA). Dadurch entstehen minimalste Wärmeverluste. Diese Dämmung ist unverrottbar und nimmt keine Feuchtigkeit auf.Solar distributor insulation or heat exchanger insulation with NaoGel: The insulation of the solar distributor or heat exchanger is preferably made of NanoGel (product of NASA). This creates minimal heat losses. This insulation is rotting and does not absorb moisture.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in welcher schematisch und beispielhaft zeigen:Brief description of the drawing, in which show schematically and by way of example:

Figur 1 ein Wärmerohr eines nicht dargestellten Vakuumröhren- Solarkollektors, mit einem Kondensator, welcher erfindungsgemäß mit Rippen versehen ist,1 shows a heat pipe of a vacuum tube solar collector, not shown, with a capacitor which is provided according to the invention with ribs,

Figur 2 einen Wärmetauscher eines nicht dargestellten erfindungsgemäßen Solarkollektors, mit drei von einer Nutzwärmeflüssigkeit nacheinander durchströmten Kammern, wobei hier in denFigure 2 shows a heat exchanger of a solar collector according to the invention, not shown, with three successively flowed through by a Nutzwärmeflüssigkeit chambers, wherein here in the

Wärmetauscher kein Kondensator eingebracht ist,Heat exchanger no condenser is introduced,

Figur 3 den Wärmetauscher von Figur 2, in welchen nun ein Kondensator eines Wärmerohres eingebracht ist, Figur 4 erneut den Wärmetauscher von Figur 2, welcher nun von einer3 shows the heat exchanger of Figure 2, in which now a condenser of a heat pipe is introduced, Figure 4 again the heat exchanger of Figure 2, which is now of a

Wärmedämmung umgeben ist,Surrounded by thermal insulation,

Figur 5 eine andere Ausführungsform eines Wärmtauschers eines nicht dargestellten erfindungsgemäßen Solarkollektors, welcher ebenfalls drei von einer Nutzwärmeflüssigkeit nacheinander durchströmte Kammern aufweist, undFigure 5 shows another embodiment of a heat exchanger of a solar collector according to the invention, not shown, which also has three of a Nutzwärmeflüssigkeit successively flowed through chambers, and

Figur 6 einen erfindungsgemäßen Vakuumröhren-Solarkollektor mit vierFIG. 6 shows a vacuum tube solar collector according to the invention with four

Wärmerohren, welche je einen Kondensator aufweisen, wobei alleHeat pipes, each having a capacitor, all

Kondensatoren in einen von einer Nutzwärmeflüssigkeit nacheinander durchströmten Wärmetauscher mit drei Kammern eingebracht sind.Capacitors are placed in one of a Nutzwärmeflüssigkeit successively flowed through the heat exchanger with three chambers.

Figur 1 zeigt in Draufsicht ein Wärmerohr W eines im übrigen nicht dargestellten Vakuumröhren-Solarkollektors. Das Wärmerohr W besteht aus einer transparenten Vakuumröhre V", einer darin angeordneten Heatpipe (in Fig. 1 nicht dargestellt) und einem Kondensator K1", welcher erfindungsgemäß mit zahlreichen Rippen RP'" oder Finnen versehen ist.FIG. 1 shows a plan view of a heat pipe W of a vacuum tube solar collector, which is otherwise not shown. The heat pipe W consists of a transparent vacuum tube V ", a heat pipe arranged therein (not shown in FIG. 1) and a capacitor K 1 ", which according to the invention is provided with numerous fins RP '"or fins.

Die Funktionsweisen des Vakuumröhren-Solarkollektors und der Heatpipe wurden bereits oben im Abschnitt "Stand der Technik" Seite 1 Zeile 8 bis Seite 2 Zeile 33 erläutert. Eine in einem Kreislauf ungewälzte Nutzwärmeflüssigkeit umströmt den Kondensator K"', entzieht ihm Wärme und transportiert diese nach außerhalb des Solarkollektors zu einem Verbraucher oder einem Speicher. Die Nutzwärmeflüssigkeit sowie der Verbraucher bzw. der Speicher sind in Figur 1 nicht dargestellt.The functions of the vacuum tube solar collector and the heat pipe have already been explained in the section "Prior Art", page 1, line 8 to page 2, line 33. A useful heat-liquid circulating in a circuit flows around the condenser K "', removes heat from it and transports it to the outside of the solar collector to a consumer or a storage tank The useful heat-liquid as well as the consumer or the storage are not shown in FIG.

Erfindungsgemäß weist der Kondensator K"1 zur Verbesserung des Wärmeübergangs vom Kondensator K1" zur Nutzwärmeflüssigkeit Rippen RP1" auf, welche von der Nutzwärmeflüssigkeit umströmt sind, die Kontaktfläche zwischen dem Kondensator K'" und der Nutzwärmeflüssigkeit auf ein Vielfaches vergrößern und somit den Wärmewiderstand zwischen Kondensator K'" und Nutzwärmeflüssigkeit stark herabsetzen.According to the invention, the capacitor K " 1 for improving the heat transfer from the condenser K 1 " to the Nutzwärmeflüssigkeit ribs RP 1 ", which are flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit, increase the contact area between the capacitor K '" and the Nutzwärmeflüssigkeit to a multiple, and thus the thermal resistance between condenser K '"and reduce Nutzwärmeflüssigkeit greatly.

Figur 2 zeigt einen Wärmetauscher WT eines nicht dargestellten erfindungsgemäßen Vakuumröhren-Solarkollektors. Der Wärmetauscher dient dazu, einen Kondensator in sich aufzunehmen und die im Kondensator anfallende Wärme per Wärmeleitung an eine in Figur 2 nicht dargestellte Nutzwärmeflüssigkeit zu übertragen. In Figur 2 ist in den Wärmetauscher WT kein Kondensator eingebracht.Figure 2 shows a heat exchanger WT of a vacuum tube solar collector according to the invention, not shown. The heat exchanger serves to receive a capacitor and to transfer the heat accumulating in the condenser by means of heat conduction to a useful heat fluid (not shown in FIG. 2). In Figure 2, no capacitor is placed in the heat exchanger WT.

Der Wärmetauscher WT weist im seinen Inneren zwei Trennwände T1.T2 auf, welche das Innere des Wärmetauschers WT erfindungsgemäß in drei Kammern K1 ,K2,K3 unterteilen. Diese werden nacheinander in der Reihenfolge K1 ,K2,K3 von der Nutzwärmeflüssigkeit durchströmt. Die Trennwand T1 weist einen Durchbruch B1 auf, durch welchen Nutzwärmeflüssigkeit von der Kammer K1 in die Kammer K2 übertritt. Ebenso weist die Trennwand T2 einen Durchbruch B2 auf, durch welchen Nutzwärmeflüssigkeit von der Kammer K2 in die Kammer K3 übertritt. Die Trennwände T1.T2 weisen ferner je einen großen Durchbruch B3 bzw. B4 auf, welche eine Aufnahme des Kondensators in dem Wärmetauscher WT ermöglichen (siehe Figur 3).The heat exchanger WT has in its interior two partitions T1.T2, which subdivide the interior of the heat exchanger WT according to the invention into three chambers K1, K2, K3. These are successively flowed through in the order K1, K2, K3 of the Nutzwärmeflüssigkeit. The partition wall T1 has an opening B1, through which useful heat fluid from the chamber K1 into the chamber K2 passes. Likewise, the partition wall T2 on a breakthrough B2, through which Nutzwärmeflüssigkeit from the chamber K2 in the chamber K3 transgresses. The partition walls T1.T2 also each have a large opening B3 or B4, which allow a recording of the capacitor in the heat exchanger WT (see Figure 3).

Durch einen Zulauf ZL strömt Nutzflüssigkeit in den Wärmetauscher WT ein, durch einen Auslass oder Ablauf AL verlässt sie ihn wieder, nachdem sie zuvor die drei Kammern K1 ,K2,K3 durchströmt hat. Der Wärmetauscher weist einen Stutzen ST oder Flansch auf, welcher zur Befestigung des (in Figur 2 nicht gezeigten) Vakuumrohres der Heatpipe an dem Wärmetauscher WT dient.By means of an inlet ZL, useful liquid flows into the heat exchanger WT, leaving it again through an outlet or outlet AL after it has previously passed through the three chambers K1, K2, K3. The heat exchanger has a nozzle ST or flange which serves for fastening the vacuum pipe (not shown in FIG. 2) of the heat pipe to the heat exchanger WT.

Figur 3 zeigt den Wärmetauscher von Figur 2 erneut, wobei in diesen nun ein Kondensator K eines Wärmerohres eingebracht ist, bestehend aus dem Kondensator K, einer transparenten Vakuumröhre V und einer darin angeordneten (nicht gezeigten) Heatpipe. Der Kondensator K ist an einem Endbereich der Vakuumröhre V und der Heatpipe angeordnet und füllt die Durchbrüche B3.B4 der Trennwände T1.T2 (vgl. Figur 2) genau aus und dichtet diese ab.FIG. 3 again shows the heat exchanger of FIG. 2, in which now a condenser K of a heat pipe is introduced, consisting of the condenser K, a transparent vacuum tube V and a heat pipe (not shown) arranged therein. The condenser K is arranged at an end region of the vacuum tube V and the heat pipe and fills the openings B3.B4 of the partition walls T1.T2 (see Figure 2) exactly and seals them.

Der Kondensator K weist zur Verbesserung des Wärmeübergangs vom Kondensator K zur Nutzwärmeflüssigkeit Rippen RP auf, welche von der Nutzwärmeflüssigkeit umströmt sind, die Kontaktfläche zwischen dem Kondensator K und der Nutzwärmeflüssigkeit auf ein Vielfaches vergrößern und somit den Wärmewiderstand zwischen Kondensator K und Nutzwärmeflüssigkeit stark herabsetzen.The condenser K has to improve the heat transfer from the condenser K to the Nutzwärmeflüssigkeit ribs RP, which are flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit, increase the contact area between the capacitor K and the Nutzwärmeflüssigkeit to a multiple, and thus greatly reduce the thermal resistance between the condenser K and Nutzwärmeflüssigkeit.

Die Nutzwärmeflüssigkeit durchströmt die Kammern K1 ,K2,K3 nacheinander und streicht dabei auch über die Rippen RP. Die Rippen RP sind in allen drei Kammern K1 ,K2,K3 jeweils parallel zur Strömungsrichtung der Nutzwärmeflüssigkeit orientiert.The Nutzwärmeflüssigkeit flows through the chambers K1, K2, K3 in succession and also sweeps over the ribs RP. The ribs RP are oriented parallel to the flow direction of the useful heat fluid in all three chambers K1, K2, K3.

Der Kondensator K ist bei Betrieb des Wärmerohres im allgemeinen nicht isotherm, sondern weit im Bereich der Kammer K2 eine höhere Temperatur auf als im Bereich der Kammer 1 , und weist im Bereich der Kammer 3 eine nochmals höhere Temperatur auf.The condenser K is generally not isothermal during operation of the heat pipe, but has a higher temperature far in the area of the chamber K2 as in the region of the chamber 1, and has in the region of the chamber 3 to a still higher temperature.

Die Kammern K1 ,K2,K3 sind vorteilhafterweise so angeordnet, dass die Temperatur desjenigen Bereichs des Kondensators K, welcher von der Nutzwärmeflüssigkeit in einer Kammer umströmt wird, von Kammer zu Kammer monoton zunimmt, so dass die Nutzwärmeflüssigkeit in der von ihm zuerst durchflossenen Kammer K1 den kühlsten Bereich des Kondensators K, - in der von ihm sodann durchflossenen Kammer K2 den zweitkühlsten Bereich des Kondensators K, und in der von ihm zuletzt durchflossenen Kammer K3 den wärmsten Bereich des Kondensators K umströmt.The chambers K1, K2, K3 are advantageously arranged so that the temperature of that portion of the condenser K, which is flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit in a chamber monotonically increases from chamber to chamber, so that the Nutzwärmeflüssigkeit in the first through-flowed chamber K1 the coolest region of the condenser K, in the chamber K2, which then flows through it, flows through the second-coolest region of the condenser K, and in the chamber K3, which last flows through it, flows around the warmest region of the condenser K.

Der Kondensator K ragt in die Kammern K1 ,K3 hinein und durchragt die Kammer K2.The condenser K protrudes into the chambers K1, K3 and passes through the chamber K2.

Der Kondensator K steht erfindungsgemäß mit der Nutzwärmeflüssigkeit in direktem mechanischem Kontakt, so dass sich zwischen dem Kondensator K und der Nutzwärmeflüssigkeit kein festes Material befindet und der KondensatorThe capacitor K is according to the invention with the Nutzwärmeflüssigkeit in direct mechanical contact, so that there is no solid material between the capacitor K and the Nutzwärmeflüssigkeit and the capacitor

K von der Nutzwärmeflüssigkeit somit direkt umströmt ist. Hierdurch wird derK is thus flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit directly. This will be the

Wärmewiderstand für die Wärmeabgabe vom Kondensator K zurThermal resistance for the heat transfer from the capacitor K to

Nutzwärmeflüssigkeit nochmals stark verringert, was die Effektivität des Wärmetauschers WT erheblich steigert.Further reduces useful heat liquid, which significantly increases the effectiveness of the heat exchanger WT.

Figur 4 zeigt erneut den Wärmetauscher von Figur 2, welcher nun von einer Wärmedämmung D umgeben ist. Die Wärmedämmung D besteht bevorzugt aus Nanogel oder enthält bevorzugt Nanogel und verringert die Wärmeverluste nach außerhalb des Wärmetauschers WT. Nanogel ist als hochwirksamer Dämmstoff z.B. unter dem Handelsnamen "Aerogel" in Granulatform erhältlich. Grundbestandteil von "Areogel" ist amorphe Kieselsäure (Silica). Die Wärmedämmung D kann z.B. wenigstens eine Matte enthalten oder aufweisen, welche Nanogel enthält.Figure 4 shows again the heat exchanger of Figure 2, which is now surrounded by a thermal insulation D. The thermal insulation D preferably consists of nanogel or preferably contains nanogel and reduces the heat losses to the outside of the heat exchanger WT. Nanogel is available as a highly effective insulating material eg under the trade name "Airgel" in granular form. The basic component of "Areogel" is amorphous silicic acid (silica). The Thermal insulation D may include, for example, at least one mat containing nanogel.

Während die Figuren 2 bis 4 einen Wärmetauscher WT zeigen, welcher zur Aufnahme eines einzigen Kondensators K vorgesehen ist, zeigt Figur 5 einen langgestreckten Wärmetauscher WT1, welcher zur Aufnahme von 16 Kondensatoren (in Figur 5 nicht gezeigt) vorgesehen ist.While Figures 2 to 4 show a heat exchanger WT, which is provided for receiving a single capacitor K, Figure 5 shows an elongated heat exchanger WT 1 , which is provided for receiving 16 capacitors (not shown in Figure 5).

Auch der Wärmetauscher WT1 ist durch zwei Trennwände T1',T2' in drei Kammern K1 \K2', K3' unterteilt, welche nacheinander von einerAlso, the heat exchanger WT 1 is divided by two partitions T1 ', T2' in three chambers K1 \ K2 ', K3', which successively from a

Nutzwärmeflüssigkeit durchströmt werden. Diese tritt durch einen Zulauf ZL1 in den Wärmetauscher WT' ein und verlässt ihn nach Durchströmen der dreiPassage of useful heat fluid. This enters through an inlet ZL 1 in the heat exchanger WT 'and leaves it after flowing through the three

Kammern K1 ',K21, K31 durch einen Auslass oder Ablauf AL1. DieChambers K1 ', K2 1 , K3 1 through an outlet or drain AL. 1 The

Strömungsrichtung der Nutzwärmeflüssigkeit ist durch Pfeile angedeutet. In Figur 6 ist die Nutzwärmeflüssigkeit im Wärmetauscher wellenlinienförmig angedeutet.Flow direction of the Nutzwärmeflüssigkeit is indicated by arrows. In Figure 6, the Nutzwärmeflüssigkeit is indicated in the heat exchanger wave-shaped.

Der Wärmetauscher WT' weist 16 Stutzen ST' auf, mittels welchen je ein Wärmerohr so an dem Wärmetauscher WT' befestigt werden kann, dass dessen Kondensator sich innerhalb des Wärmetauschers WT1 befindet, wobei der Kondensator die mittlere Kammer K2 durchragt und in die erste Kammer K11 und die letzte Kammer K3' hineinragt. Die Trennwände T1 ',T2' weisen zur Durchführung der Kondensatoren je 16 große Durchbrüche auf, welche in Figur 5 aus Gründen der Anschaulichkeit nicht gezeigt sind. Die Trennwände T1',T2' weisen ferner je einen Durchbruch BV bzw. B2' auf, um den Übertritt der Nutzwärmeflüssigkeit von Kammer zu Kammer zu ermöglichen.The heat exchanger WT 'has 16 stubs ST', by means of which each heat pipe can be attached to the heat exchanger WT ', that the condenser is located within the heat exchanger WT 1 , wherein the condenser extends through the middle chamber K2 and into the first chamber K1 1 and the last chamber K3 'protrudes. The partitions T1 ', T2' have to carry out the capacitors 16 large breakthroughs, which are not shown in Figure 5 for reasons of clarity. The partitions T1 ', T2' also each have an opening BV or B2 ', in order to allow the passage of the Nutzwärmeflüssigkeit from chamber to chamber.

Figur 6 zeigt in nicht maßstäblicher Schnitt-Darstellung einen erfindungsgemäßen Vakuumröhren-Solarkollektor S" mit vier Wärmerohren K", R", V", welche je aus einem Kondensator K", einem transparenten (luftleeren) Vakuumrohr V" sowie einem Rohr R" bestehen. Das Rohr R" bildet gemeinsam mit an ihm angeordneten Kondensator K" ein Heatpipe. Im Inneren des Rohres R" befindet sich ein Wärmeträgermedium, welches in dem Rohr R" teils in flüssiger, teils in gasförmiger Phase vorliegt. Die in Figur 6 sichtbaren Teile der Rohre R" bilden die Verdampferzonen der entsprechenden Heatpipes R", K". Die Vakuumrohre V" vermindern die Wärmeverluste, welche durch Wärmeleitung aus den Rohren in die Umgebung außerhalb des Solarkollektors S" entstehen, erheblich. Das Wärmeträgermedium ist in Figur 6 innerhalb der Rohre R" gepunktet angedeutet.FIG. 6 shows a not-to-scale sectional illustration of a vacuum tube solar collector S "according to the invention with four heat pipes K", R ", V", each consisting of a condenser K ", a transparent (vacuum) vacuum tube V" and a tube R " The pipe R "forms a heat pipe together with the condenser K" arranged on it. "Inside the pipe R" there is a heat transfer medium, which is present in the pipe R "partly in the liquid, partly in the gaseous phase the tubes R "form the evaporator zones of the corresponding heat pipes R ", K". The vacuum pipes V "reduce the heat losses, which are caused by heat conduction from the pipes into the environment outside the solar collector S" considerably. The heat transfer medium is indicated by dots in FIG. 6 within the tubes R ".

Jedes der Vakuumrohre V" verläuft entlang der Brennlinie einer nicht dargestellten Parabolrinne mit Innenverspiegelung, so dass einfallendes Sonnenlicht von der Parabolrinne konzentriert in die Verdampferzone des zugehörigen Rohres R" fokussiert wird und dort für eine Aufheizung des Wärmeträgermediums sorgt. Je nach vorgesehener Arbeitstemperatur des Wärmerohres kommen verschiedene Medien als Wärmeträgermedium in Frage, insbesondere Wasser, Öl und verschiedene Chemikalien.Each of the vacuum tubes V "runs along the focal line of a parabolic trough, not shown, with internal mirroring, so that incident sunlight from the parabolic trough concentrated in the evaporator zone of the associated pipe R" is focused and there provides for heating of the heat transfer medium. Depending on the intended working temperature of the heat pipe, various media may be used as the heat transfer medium, in particular water, oil and various chemicals.

Die Parabolrinnen sind vorzugsweise CPC-Spiegel. Ihre Innenseite ist vorzugsweise mit eine Nanobeschichtung versehen, wodurch die verspiegelte Innenfläche der Parabolrinnen sehr witterungs- und alterungsbeständig ist und über lange Zeit ihren hohen Reflexionskoeffizienten nahezu ungeschmälert beibehält.The parabolic troughs are preferably CPC levels. Their inner side is preferably provided with a nano coating, whereby the mirrored inner surface of the parabolic troughs is very resistant to weathering and aging and maintains its high reflection coefficient almost undiminished over a long period of time.

Der Vakuumröhren-Solarkollektor S" weist vier Heatpipes R", K" auf, jeweils bestehend aus einem Rohr R" mit darin befindlichem Wärmträgermedium und einem Kondensator K", wobei die Rohre R" im Verdampferbereich jeweils in einem bestimmten Abstand von einem luftleeren Vakuumrohr V" umgeben sind. Der Vakuumröhren-Solarkollektor S" weist ferner einen Wärmetauscher WT" auf, welcher durch zwei Trennwände T1",T2" in drei Kammern K1",K2",K3" unterteilt ist. Eine Nutzwärmeflüssigkeit strömt über einen Zulauf ZL" in die erste Kammer K1" ein, von dort durch einen Durchbruch B1" ist die zweite Kammer K2" und von dort über einen weiteren Durchbruch B2" in die dritte und letzte Kammer K3". Von dort tritt die Nutzwärmeflüssigkeit über einen Auslass oder Ablauf AL" aus dem Wärmetauscher WT" aus. Der Wärmetauscher WT" bildet somit einen Strömungskanal für die Nutzwärmeflüssigkeit.The vacuum tube solar collector S "has four heat pipes R", K ", each consisting of a tube R" with therein heat transfer medium and a condenser K ", wherein the tubes R" in the evaporator region in each case at a certain distance from an air-empty vacuum tube V The vacuum tube solar collector S "also has a heat exchanger WT", which is subdivided by two partitions T1 ", T2" into three chambers K1 ", K2", K3 ". A Nutzwärmeflüssigkeit flows via an inlet ZL "in the first chamber K1", from there through an opening B1 "is the second chamber K2" and from there via another breakthrough B2 "in the third and last chamber K3". From there, the Nutzwärmeflüssigkeit exits via an outlet or outlet AL "from the heat exchanger WT". The heat exchanger WT "thus forms a flow channel for the Nutzwärmeflüssigkeit.

Die Fließrichtung der Nutzwärmeflüssigkeit ist in Figur 6 mit Pfeilen angedeutet. Die Vakuumröhren V" mitsamt den darin angeordneten Rohren R" sind über je einen Stutzen ST" am Wärmetauscher WT" befestigt.The flow direction of the Nutzwärmeflüssigkeit is indicated in Figure 6 with arrows. The vacuum tubes V "together with the tubes R" arranged therein are each fastened to the heat exchanger WT via a connecting piece ST ".

Jeder Kondensator K" weist eine Vielzahl von ringförmigen Rippen RP" auf, welche alle parallel zur Strömungsrichtung der Nutzwämeflüssigkeit ausgerichtet sind und welche die Wärmeübergangsfläche vom Kondensator K" zur Nutzwärmeflüssigkeit (z.B. Wasser oder Öl) um ein Mehrfaches vergrößern und somit den Wärmewiderstand für die Wärmeabgabe vom Kondensator zur Nutzträgerflüssigkeit stark verringern. Die Effektivität des Wärmetauschers WT" wird hierdurch erheblich verbessert.Each condenser K "has a plurality of annular fins RP" which are all aligned parallel to the flow direction of Nutzwämeflüssigkeit and which increase the heat transfer surface from the condenser K "to Nutzwärmeflüssigkeit (eg water or oil) by a multiple and thus the heat resistance for heat dissipation greatly reduces the efficiency of the heat exchanger WT "from the condenser to the useful carrier liquid.

Jeder Kondensator ,K" steht erfindungsgemäß mit der Nutzwärmeflüssigkeit in direktem mechanischem Kontakt, so dass sich zwischen dem Kondensator K" und der Nutzwärmeflüssigkeit kein festes Material befindet und der Kondensator K" von der Nutzwärmeflüssigkeit somit direkt umströmt ist. Hierdurch wird der Wärmewiderstand für die Wärmeabgabe vom Kondensator K" zur Nutzträgerflüssigkeit nochmals stark verringert und der Wirkungsgrad des Solarkollektors S" gesteigert.According to the invention, each condenser K "is in direct mechanical contact with the useful heat fluid, so that there is no solid material between the condenser K" and the useful heat fluid and the condenser K "is thus directly surrounded by the useful heat fluid from the capacitor K "to the Nutzträgerflüssigkeit again greatly reduced and the efficiency of the solar collector S" increased.

Der Wärmetauscher W' und die Kondensatoren K" mitsamt den Rippen RP" bestehen vorzugsweise aus Edelstrahl.The heat exchanger W 'and the capacitors K "together with the ribs RP" are preferably made of noble jet.

Gewerbliche Anwendbarkeit: Die Erfindung ist gewerblich anwendbar insbesondere im Bereich der Technik der erneuerbaren Energien und in der Haustechnik Liste der Bezugszeichen:Industrial Applicability: The invention is industrially applicable, in particular in the field of renewable energy technology and in building services List of reference numbers:

A AufnahmeA recording

B1 ,B2,B11,B21 DurchbrücheB1, B2, B1 1 , B2 1 breakthroughs

AL1AU1AL11 AblaufAL 1 AU 1 AL 11 Sequence

D WärmedämmungD thermal insulation

K1 K1 ,K",^11 KondensatorenK 1 K 1 , K ", ^ 11 capacitors

KM1.KM2.KM3 Kammern in WTKM1.KM2.KM3 chambers in WT

KM1'1KM21,KM31 Kammern in WT1 KM1 ' 1 KM2 1 , KM3 1 chambers in WT 1

KM1",KM2",KM311 Kammern in WT"KM1 ", KM2", KM3 11 chambers in WT "

P ParabolrinneP parabolic trough

R RohrR tube

RP,RP",RP'" Rippe oder FinneRP, RP ", RP '" rib or fin

S Vakuumröhren-SolarkollektorS vacuum tube solar collector

ST1, ST" StutzenST 1 , ST "neck

T1.T1" TrennwandT1.T1 "partition

T2.T2" TrennwandT2.T2 "Partition

V1V1V" transparente VakuumröhreV 1 V 1 V "transparent vacuum tube

W Wärmerohr (Heat-Pipe oder Zwei-Phasen-Thermosiphon) wr.wr.wr WärmetauscherW heat pipe (heat pipe or two-phase thermosyphon) wr.wr.wr heat exchanger

ZL1ZU1ZL" Zulauf ZL 1 TO 1 ZL "Inlet

Claims

Patentansprüche: claims: 1. Solarkollektor (S"), insbesondere Vakuumröhren-Solarkollektor (S"), welcher mindestens ein Wärmerohr, nämlich eine Heatpipe oder einen Zwei-Phasen- Thermosiphon, mit einem Kondensator (K, K1, K", K'") aufweist, wobei das Wärmerohr ein teilweise in gasförmiger und teilweise in flüssiger Phase vorliegendes Wärmeträgermedium enthält, und die gasförmige Phase imstande ist, latente Wärme zu dem Kondensator (K.K'.K".^") zu transportieren und diese dort durch Kondensation an den Kondensator (K,K',K",K"') abzugeben, und der Kondensator (K1K1, K", K"1) imstande ist, Wärme durch Wärmeleitung an eine den Kondensator (K1K1, K", K1") innerhalb eines Strömungskanals (WT1WT1WT") umströmende, nach außerhalb des Solarkollektors (S") strömende Nutzwärmeflüssigkeit abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (K1K1, K", K1") mit der Nutzwärmeflüssigkeit innerhalb des Strömungskanals (WT1WT', WT") in direktem mechanischem Kontakt steht, so dass der Kondensator (K,K',K",K"') von der Nutzwärmeflüssigkeit direkt umströmt ist und sich zwischen dem Kondensator (K1K', K", K1") und der Nutzwärmeflüssigkeit kein festes Material befindet.1. Solar collector (S "), in particular vacuum tube solar collector (S"), which has at least one heat pipe, namely a heat pipe or a two-phase thermosyphon, with a capacitor (K, K 1 , K ", K '") wherein the heat pipe contains a heat transfer medium partly in gaseous and partly liquid phase, and the gaseous phase is capable of transporting latent heat to the condenser (K.K'.K " Capacitor (K, K ', K ", K"') deliver, and the capacitor (K 1 K 1 , K ", K" 1 ) is capable of heat by conduction to a capacitor (K 1 K 1 , K " , K 1 ") within a flow channel (WT 1 WT 1 WT") to flow around, to the outside of the solar collector (S ") flowing Nutzwärmeflüssigkeit, characterized in that the capacitor (K 1 K 1 , K", K 1 ") with the Nutzwärmeflüssigkeit within the flow channel (WT 1 WT ', WT ") is in direct mechanical contact, so that the condenser (K, K ', K ", K"') flows directly around the useful heat-liquid and there is no solid material between the condenser (K 1 K ', K ", K 1 ") and the useful heat-liquid. 2. Solarkollektor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (WT, WT1, WT") mindestens zwei oder mindestens drei Kammern (KM1 ,KM2,KM3, KM1',KM2',KM3') aufweist, welche nacheinander von der Nutzwärmeflüssigkeit durchströmbar sind.2. Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the flow channel (WT, WT 1 , WT ") at least two or at least three chambers (KM1, KM2, KM3, KM1 ', KM2', KM3 '), which successively can be flowed through by the Nutzwärmeflüssigkeit. 3. Solarkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator innerhalb einer Hülse, insbesondere Metallhülse, angeordnet ist.3. Solar collector according to claim 2, characterized in that the capacitor is disposed within a sleeve, in particular metal sleeve. 4. Solarkollektor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (K,K',K",K'") zur Verbesserung des Wärmeübergangs vom Kondensator (K.K'.K".^") zur Nutzwärmeflüssigkeit Vorsprünge, Rippen (RP, RP", RP'") oder Finnen aufweist, welche von der Nutzwärmeflüssigkeit umströmt sind, die Kontaktfläche zwischen dem Kondensator (K,K') und der Nutzwärmeflüssigkeit vergrößern und somit den Wärmewiderstand zwischen Kondensator (K1K1, K", K"1) und Nutzwärmeflüssigkeit herabsetzen, wobei die Vorsprünge, Rippen (RP1RP", RP1") oder Finnen parallel zur Strömungsrichtung der Nutzwärmeflüssigkeit orientiert sind.4. Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitor (K, K ', K ", K'") for improving the heat transfer from the condenser (K.K'.K ". ^") To the Nutzwärmeflüssigkeit projections, Having ribs (RP, RP ", RP '") or fins, which are flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit, the contact area between the capacitor (K, K') and the Increase useful heat liquid and thus reduce the thermal resistance between the condenser (K 1 K 1 , K ", K" 1 ) and Nutzwärmeflüssigkeit, the projections, ribs (RP RP 1 ", RP 1 ") or fins are oriented parallel to the flow direction of the Nutzwärmeflüssigkeit. 5. Solarkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wandung jeder der Kammern (K1 IK2,K31K1',K21,K31,K1",K2",K3"1) Teil der Wärmeübergangsfläche zwischen Kondensator (K) und Nutzwärmeflüssigkeit ist.5. Solar collector according to claim 2, characterized in that at least part of the wall of each of the chambers (K1 I K2, K3 1 K1 ', K2 1 , K3 1 , K1 ", K2", K3 " 1 ) part of the heat transfer surface between the capacitor (K) and Nutzwärmeflüssigkeit is. 6. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (K1 ,K2,K3,K11,K21,K3'1K1"1K2",K3"1) so angeordnet sind, dass die Temperatur desjenigen Bereichs des Kondensators (K.K'.K".^"), welcher von der Nutzwärmeflüssigkeit in einer Kammer (K1 ,K2,K3,K1l,K2l,K3l,K1",K2",K3m) umströmt wird, von Kammer zu Kammer monoton zunimmt, so dass die Nutzwärmeflüssigkeit in der von ihr zuerst durchflossenen Kammer (K1 ,Kr,K1",K1 "') den kühlsten Bereich des Kondensators (K.K'.K".^"), und in der von ihr zuletzt durchflossenen Kammer (K3,K3',K3",K3"1) den wärmsten Bereich des Kondensators (K1K1, K^K1") umströmt.6. Solar collector according to one of claims 2 or 5, characterized in that the chambers (K1, K2, K3, K1 1 , K2 1 , K3 ' 1 K1 " 1 K2", K3 " 1 ) are arranged so that the temperature flows around that portion of the capacitor (K.K'.K. "^") extending from the Nutzwärmeflüssigkeit in a chamber (K1, K2, K3, K1 l, l K2, K3 l, K1 ', K2', K3 m) is monotonically increasing from chamber to chamber, so that the useful heat fluid in the first chamber (K1, Kr, K1 ", K1"') through which it flows reaches the coolest area of the condenser (K.K'.K ". and in the chamber (K3, K3 ', K3 ", K3" 1 ) through which it flows last, the warmest region of the condenser (K 1 K 1 , K ^ K 1 ") flows around. 7. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (K.K'.K".^") in mindestens eine der Kammern (K3,K3',K3") hineinragt und mindestens eine der übrigen Kammern (K1 ,K2,K1I,K2',K1",K2") durchragt.7. Solar collector according to one of claims 2, 5 or 6, characterized in that the capacitor (K.K'.K ". ^") Protrudes into at least one of the chambers (K3, K3 ', K3 ") and at least one of remaining chambers (K1, K2, K1 I , K2 ', K1 ", K2") protrudes. 8. Solarkollektor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator mit einer Wärmedämmung (D) versehen ist, welche die Wärmeverluste durch Wärmestrom vom Kondensator nach außerhalb der Nutzwärmeflüssigkeit herabsetzt, wobei ein Nanogel als wärmedämmendes Material Teil der Wärmedämmung (D) ist oder die Wärmedämmung (D) durch Nanogel gebildet ist. 8. Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitor is provided with a thermal insulation (D), which reduces the heat losses by heat flow from the condenser to the outside of the Nutzwärmeflüssigkeit, wherein a nanogel as a heat-insulating material part of the thermal insulation (D) or the thermal insulation (D) is formed by nanogel. 9. Solarkollektor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkollektor (S") eine Reflektorrinne aufweist, deren Innenfläche Sonnenlicht auf das Wärmerohr zu reflektieren imstande ist, wobei die Innenfläche eine Verspiegelung aufweist, welche durch eine Nanobeschichtung hergestellt ist oder mit einer Nanobeschichtung beschichtet ist oder durch eine Nanobeschichtung versiegelt ist. 9. Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the solar collector (S ") has a reflector trough whose inner surface is capable of reflecting sunlight onto the heat pipe, wherein the inner surface has a Verspiegelung, which is produced by a nano-coating or with a Nanocoated coating is coated or sealed by a nano-coating.
PCT/EP2009/006546 2008-09-09 2009-09-09 Solar collector comprising a thermal pipe with a capacitor Ceased WO2010028819A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112009002135T DE112009002135A5 (en) 2008-09-09 2009-09-09 Solar collector, which has a heat pipe with condenser

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202008011905 2008-09-09
DE202008011905.7 2008-09-09
DE202009008789 2009-06-26
DE202009008789.1 2009-06-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010028819A2 true WO2010028819A2 (en) 2010-03-18
WO2010028819A3 WO2010028819A3 (en) 2010-05-14

Family

ID=41650987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/006546 Ceased WO2010028819A2 (en) 2008-09-09 2009-09-09 Solar collector comprising a thermal pipe with a capacitor

Country Status (2)

Country Link
DE (3) DE102009040654A1 (en)
WO (1) WO2010028819A2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL216646B1 (en) * 2010-12-09 2014-04-30 Jerzy Adam Białousz Absorption vacuum tube with a hot pipe, dry-type heat exchanger and solar collector with that heat exchanger and those absorption vacuum pipes
DE102011076421A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Narva Lichtquellen Gmbh + Co. Kg Device for heat transfer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55143356A (en) * 1979-04-25 1980-11-08 Sanyo Electric Co Ltd Solar heat collector
GB2053455B (en) * 1979-07-04 1983-09-07 Millar J H Collectors for solar energy
US4474170A (en) * 1981-08-06 1984-10-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Glass heat pipe evacuated tube solar collector
GB9413496D0 (en) * 1994-07-05 1994-08-24 Best Frederick G Solar collector
DE20108682U1 (en) * 2001-05-23 2002-10-02 GeySol AG, 56424 Moschheim tube collector
US20070084460A1 (en) * 2005-05-31 2007-04-19 Vaughn Beckman Solar collector

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009040654A1 (en) 2010-03-11
DE202009017837U1 (en) 2011-08-03
DE112009002135A5 (en) 2012-05-31
WO2010028819A3 (en) 2010-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2602530B1 (en) LATENTHEAT STORAGE
DE2601976A1 (en) SOLAR PANEL COLLECTORS
DE102009040653A1 (en) Flat plate solar collector
DE102011014639B4 (en) Earthbound heat storage device
DE102008011960B4 (en) Heat storage cell and heat storage device
EP1722182B1 (en) Cooling and/or freezing apparatus
EP2295889B1 (en) Heat pump circuit with a condensing storage tank
DE202007014238U1 (en) Device for heat transfer of a heatpipe condenser
DE2638834A1 (en) Hot water supply system through triple heat exchanger - is served by solar absorber, heat pump and conventional boiler unit
WO2010028819A2 (en) Solar collector comprising a thermal pipe with a capacitor
DE3102869A1 (en) Device for storing heat for heating installations
DE2336247A1 (en) SOLAR PANEL
DE102011083147A1 (en) Heat storage device i.e. tank, for parabolic trough power plant, has tubes connected in pair-wise by elbow joints running outside storage container, where elbow joints are formed as components separated by tubes, and made of steel
DE10039111A1 (en) Solar absorber unit has heat-bearing ducts, outer attachments, connecting pipes, and heating and cooling elements in expansion chambers
DE3007981A1 (en) SOLAR HEATING SYSTEM FOR A BUILDING
EP2489945A2 (en) Heat accumulator
DE102009030356A1 (en) Two-phases-thermosiphon for use as heat exchanger e.g. vacuum tube collector, has covering shells connected one below other so that transmission of latent warmth to surface of heat transfer pipe takes place by working medium
DE2734889A1 (en) SOLAR ENERGY COLLECTOR DEVICE
DE102011115018A1 (en) Device for receiving and dissipating heat on buildings, particularly the heat from solar radiation, has facade elements formed completely or partially as solar panels, and liquid flows through tubes that are arranged in area of ambient heat
DE19850289C2 (en) Heater
DE102013009869A1 (en) Shutdown solar collector
DE3015061A1 (en) SOLAR COLLECTOR WITH OVERHEATING PROTECTION
DE9406243U1 (en) Inverse absorber for solar panels
AT413594B (en) Liquid heat carrier medium heating device, has container for accommodating heat transfer medium, and helical-shaped heat transfer pipe running via inner area of evaporator part arranged outside of container, where medium is passed via pipe
DE29908469U1 (en) Thermal battery

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09778432

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

Effective date: 20110310

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09778432

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112009002135

Country of ref document: DE

Effective date: 20120531