CZ23609U1 - Reflektor pro odrazné solární kolektory, zejména s bodovým ohniskem - Google Patents

Description

Reflektor pro odrazné solární kolektory, zejména s bodovým ohniskem

Oblast techniky

Technické řešení se týká reflektoru, který je součástí odrazných natáčivých solárních kolektorů, zejména s hodovým ohniskem, využívaných pro kumulaci tepelné energie nebo výroby elektrické energie ze slunečního záření.

Dosavadní stav techn i ky

V současné době se využívají prakticky dva způsoby koncentrace slunečního záření odraznými kolektory.

Jsou známy kolektory s válcovým reflektorem s parabolickým příčným řezem, který koncentruje energii slunečního záření odrazem do lineárního ohniska, tedy přímky rovnoběžné s odraznou plochou. Tyto konstrukce jsou technicky jednodušší, avšak vyžadují větší délku pro dosažení efektivního výkonu. Také delší rozměr lineárního absorbéru s ohniskovou přímkou je nepříznivý, neboť dochází ke zpětnému odrazu a vyzařování energie.

Druhým způsobem je koncentrace slunečního záření do jednoho bodu. Je efektivnější, dosahuje se pomocí kolektoru s paraboloidním reflektorem, tedy reflektorem ve tvaru dutého rotačního paraboloidu. Tyto typy kolektorů se také snadněji směrují za sluncem, mají malou půdní zástavbu a vyšší účinnost. Nevýhodou je velmi náročná technologie výroby, pro montáž je nutná těžká manipulační technika. Reflektory jsou robustní, jejich fixace je technologicky a nákladově náročná. Odrazné plochy se nesnadno čistí, což po čase snižuje jejich účinnost. V případě poškození je obvykle nutné vyměnit celý reflektor za pomoci manipulační techniky. Nosná konstrukce musí být z důvodu velké hmotnosti reflektoru a z důvodu nebezpečí převrácení větrem velmi robustní.

V praxi se z důvodu vyšší účinnosti více využívají kolektory s paraboloidním reflektorem, ovšem výše uvedené nevýhody se jeví jako velmi obtížné. Úkolem technického řešení je vyvinout odrazný solární kolektor s bodovým ohniskem, který by umožnil jednodušší manipulaci a instalaci, nekladl velké nároky na zastavěnou plochu a v průběhu provozu a životností nevyžadoval velké náklady na opravy či údržbu.

Podstata technického řešeni

Uvedený úkol řeší reflektor pro odrazné natáčivé solární kolektory využívané pro kumulaci tepelné energie nebo výrobu elektrické energie ze slunečního záření, zejména reflektor ve tvaru dutého rotačního paraboloidu s vnitřní odraznou plochou, jehož podstata podle technického řešení spočívá v tom, že plocha pláště paraboloidu reflektoru je tvořena soustavou samostatných výsečí, jejíchž okraj je vyztužen tvarovacímí bočními plochami s žebrovou konstrukcí, které jsou umístěny v podstatě kolmo k ploše paraboloidu reflektoru.

Reflektor může mít žebrovou konstrukci bočních ploch opatřenou jednak fixačními elementy pro fixaci soustavy samostatných výsečí, jednak korekčními prvky pro korekci zakřivení samostatných výsečí. Převažující část každé výseče může být tvořena lichoběžníkovými pásy vytvarovanými bočními plochami do prostorového paraboloidní ho zakřivení. Výseče mohou být tvořeny navzájem oddělenými příčnými pásy samostatně fixovanými k bočním plochám. Vnější okrajová přímka výsečí může být zaoblená a plynule přechází v boční plochy.

Výhodou technického řešení je snadná vyrobitelnost konstrukce bez speciální výrobní technologie. Výseče paraboloidu jsou vyrobeny z běžného pásového materiálu pouhým dělením na výšku a na šířku. K prostorovému tvarování pak dochází pomocí bočních ploch. Malý rozměr výseče je snadno přemístitelný a ručně montovatelný bez použití speciální techniky. Prostorový v podstatě paraboloidní tvar výsečí je udržován bočními plochami žebrové konstrukce s jednoduchou fixací a možností korekce. Malá plocha se snadno čistí, v případě poškození ji lze jednoduše ručně

- 1 CZ 23609 Ul vyměnit. Vzhledem k tomu, že plocha reflektoru je dělená na samostatné výseče, případně ještě každá výseč na pásy, lze celkovou plochu uspořádat tak, aby celkově kladla minimální odpor větru. Celá konstrukce je lehká a levná. Neklade nároky na půdní plochu, která může dál sloužit svému účelu. V případě nutnosti není problém konstrukci ručně rozebrat na díly, přemístit, nebo zlikvidovat snadným tříděním odpadu. V místech s horkým klimatem se může takto konstruovaný kolektor využít pro získání více prostoru pod kolektory. Používá se pro zastínění ploch, které se pak mohou využívat pro pěstování rostlin, jako parkoviště nebo chov zvěře.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže popsáno na příkladech provedení za pomoci připojených výkresů. Na io obr. 1 je základní schéma uspořádání samostatných výsečí paraboloidu ajsou zde zjevné i příčné pásy. Na obr. 2 je solární kolektor jako celek s jednoduchou lehkou konstrukcí pilíře. Z obr. 2 jsou patrné i konstrukční znaky, jako jsou samostatné výseče a tvarovací boční plochy výsečí.

Obr. 4 demonstruje možnost umístění dvou kolektorů na jeden pilíř z důvodu lehké konstrukce. Na doplňujícím obr. 3 jsou pro srovnání vedle sebe konstrukce se soustavou samostatných výsečí plných a soustavou samostatných výsečí tvořených navzájem oddělenými příčnými pásy.

Příklady provedení těchnického řešení

Příklad 1

Nej jednodušší provedení lze popsat za pomoci obr. 2. Je na něm vyobrazený odrazný solární kolektor, jehož součástí je pilíř 5 jednoduché kovové konstrukce, na němž je na polohovacím

2o zařízení Ί umístěn reflektor i s absorbérem 6 od reflektoru 1 odražené energie.

Reflektor 1_ má v podstatě tvar dutého rotačního paraboloidu s vnitřní odraznou plochou. Plocha pláště 2 tohoto paraboloidu je tvořena soustavou samostatných výsečí 3, s výhodou stejné velikosti. PaprsěitČ uspořádané okraje těchto výsečí 3 jsou vyztuženy tvarovacími bočními plochami 4, které jsou umístěny v prakticky kolmo k ploše paraboloidu reflektoru j_. Boční plochy 4 jsou provedeny v odlehčené žebrové konstrukci. Tyto žebrové tvarovací boční plochy 4 jsou opatřeny neznázoměnými běžnými fixačními elementy pro fixaci jednotlivých výsečí 3 k bočním plochám 4, a také neznázoměnými korekčními prvky pro korekci zakřivení výsečí 3 do prostorového tvaru s podélným parabolickým průřezem.

Vnější obvodové křivky 33 jednotlivých výsečí 3 jsou zaoblené a plynule přecházejí v boční plochy 4.

V průběhu dne je solární kolektor pomocí obvyklého polohovacího zařízení 7, které polohuje minimálně ve dvou osách, natáčen tak, aby sledoval zdánlivou dráhu Slunce. Polohuje se tak, aby koncentroval odražené sluneční záření s nastavenou přesností do ohniska na absorbéru 6. V popsaném nejjednodušším provedení jde o zjednodušení konstrukce, montáže a nákladů, ale prak35 ticky nedochází ke zvýšení výkonu vlivem podstaty technického řešení. Přesto z výše uvedených důvodů je i toto řešení pro praktické využití velmi přínosné.

Příklad 2

K pochopení tohoto příkladu provedení a jeho odlišnosti od předchozího příkladu je vhodné použít i obr. 1 a obr. 3. Provedení se liší tím, že jednotlivé výseče 3 jsou tvořeny navzájem odděle40 ným i příčnými pásy 32 samostatně fixovanými k bočním plochám 4.

To umožňuje lepší polohování vůči dopadajícím slunečním paprskům.

_ 7 ,

CZ 23609 IJ1

Průmyslová využitelnost

Technické řešení reflektoru pro odrazné natáčivé solární kolektory lze průmyslově vyrábět a využívat pro získávání koncentrované sluneční energie pro výrobu tepla nebo elektrické energie, případně v kombinovaných systémech.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Reflektor pro odrazné natáčivé solární kolektory využívané pro kumulaci tepelné energie nebo výrobu elektrické energie ze slunečního záření, zejména reflektor ve tvaru dutého rotačního paraboloidu s vnitřní odraznou plochou, vyznačující se tím, že plocha pláště (2) paraboloidu reflektoru (1) je tvořena soustavou samostatných výsečí (3), jejichž okraj je vyztužen tvarovacími bočními plochami (4) s žebrovou konstrukcí, které jsou umístěny v podstatě kolmo k ploše paraboloidu reflektoru (1),
2. 2. Reflektor pro odrazné natáčivé solární kolektory podle nároku 1, vyznačující se tím, že žebrová konstrukce bočních ploch (4) je opatřena fixačními elementy pro fixaci soustavy samostatných výsečí (3) a korekčními prvky pro korekcí zakřivení samostatných výsečí (3).
3. 3. Reflektor pro odrazné natáčivé solární kolektory podle nároku 1, vyznačující se tím, že převažující Část výseče (3) je tvořena lichoběžníkovými pásy (31) vytvarovanými bočními plochami (4) do prostorového paraboloidního zakřivení.
4. 4. Reflektor pro odrazné natáčivé solární kolektory podle nároku 1, vyznačující se tím, že výseče (3) jsou tvořeny navzájem oddělenými příčnými pásy (32) samostatné fixovanými k bočním plochám (4).
5. 5. Reflektor pro odrazné natáčivé solární kolektory podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější obvodové křivka (33) výsečí (3) je zaoblená a plynule přechází v boční plochy (4).