WO2011006488A2 - Solarkollektor - Google Patents

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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the innovation is a solar collector that transfers the thermal energy particularly efficiently through the use of the heat-conducting fluid "Heatboron".
  • the system is characterized by high efficiency in hot and hot water preparation, as well as for hot water and steam generation.
  • the invention is a solar collector which transfers the thermal energy particularly efficiently with the heat-conducting fluid "heatboron".
  • a housing made of metal or plastic with radiolucent glass, at least one double-walled collector pipe is installed.
  • the inner tube is duchflossen of the water to be heated.
  • the interior of the outer tube is provided with a pressure-resistant filling valve, through which the "Heatboron" can be filled.
  • the inner and outer tube is made of metal, plastic or glass. In systems with multiple collector tubes, the water to be heated with a
  • Distributor supplied to the collector tubes The heated water is collected in a collector and conveyed to the consumer.
  • Distributor and collector are located in the collector housing.
  • the double-walled collector tubes are mounted between the manifold and the collector.
  • a paraboloidal reflector can be attached behind the double-walled collector tube to increase the power output
  • Heatboron transmits the thermal energy from a heat source particularly efficient, from a job to another job.
  • the "Heatboron” has a very high thermal conductivity, whereby the thermal energy is transferred quickly and efficiently, as well as homogeneously distributed. The following substances form the "Heatboron”:
  • thermodynamic zero law which was established in 1931 by Ralph H. Fowler, describes the following state with a simple statement: when two objects with different temperatures touch each other with respect to the heat, the warm one becomes
  • the object is cooler and the cool object becomes warmer.
  • the basis of this is that the heat transfer between two objects, which have two different temperatures, the temperature flows from the warm to the cool object, it is possible that some items are perceived as cool and some warm.
  • heat is a factor that affects the atoms of matter, or rather, the kinetic energy of the electrons.
  • the electrons always have a movement. They always want to transfer the superfluous kinetic energy and return to their basic energy level. The heat is transferred with the movement of the electrons. For this reason, the heat transfer always takes place from the warm object to the cool object.
  • the effectiveness of the invention is characterized by the high area-dependent power density, which is due to the homogeneous high temperature on the entire collector inner tube from. This effect leads to a considerable improvement of the
  • the solar collector can be used everywhere for hot and heating water treatment as well as for hot water and steam generation in already existing or newly constructed systems. With the generated steam electrical energy can be generated environmentally friendly in downstream turbines.

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Abstract

Ein Sonnenkollektor der mit dem wärmeleitenden Fluide "Heatboron" besonders effizient die thermischen Energie überträgt. In einem aus Metall oder Kunsstoff bestehenden Gehäuse mit strahlungsdurchlässigem Glas, wird mindestens ein doppelwandiges Kollektorrohr eingebaut. Das innenliegende Rohr wird vom zu erwärmende Wasser duchflossen. Der Innenraum des äußeren Rohres wird mit einem druckfesten Füllventil versehen, durch das das "Heatboron" eingefüllt werden kann. Das Innen- und Außenrohr besteht aus Metall, Kunststoff oder Glas. Bei Systemen mit mehreren Kollektorröhren wird das zu erwärmende Wasser mit einem Verteiler den Kollektorröhren zugeführt. Das erwärmte Wasser wird in einem Sammler gesammelt und zu den Verbraucher gefördert. Verteiler und Sammler befinden sich im Kollektorgehäuse. Die doppelwandigen Kollektorröhren sind zwischen dem Verteiler und dem Sammler montiert.

Description

"Solarkollektor"
Die Innovation ist ein Solarkollektor der durch den Einsatz des wärmeleitenden Fluids "Heatboron" besonders effizient die thermische Energie überträgt. Das System zeichnet sich durch hohe Leistungsfähigkeit in der Warm- und Heizwasseraufbereitung, sowie zur Heißwasser- und Dampferzeugung aus.
Konventionelle Solarkollektoren werden zur Umwandlung der Sonnenenergie eingesetzt. Das Wasser durchfließt den Solarkollektor und erwärmt sich dabei. Das erwärmte Wasser wird mit Hilfe einer Umwälzpumpe zu den Verbrauchern gefördert. Die Effektivität bestehender Systeme ist stark abhängig von der Fläche, die direkt den Sonnenstrahlen ausgesetzt ist. Deshalb ist die flächenabhängige Leistungsdichte sehr begrenzt, was die Wirtchaftlichkeit dieser Systeme stark negative beeinflußt.
Die Erfindung ist ein Sonnenkollektor der mit dem wärmeleitenden Fluide "Heatboron" besonders effizient die thermischen Energie überträgt. In ein aus Metall oder Kunsstoff bestehenden Gehäuse mit strahlungsdurchlässigem Glas, wird mindestens ein dopplewandieges Kollektorrohr eingebaut. Das innenliegende Rohr wird vom zu erwärmendem Wasser duchflossen. Der Innenraum des äußeren Rohres wird mit einem druckfestes Füllventil versehen, durch das das "Heatboron" eingefüllt werden kann. Das Innen- und Außenrohr besteht aus Metall, Kunststoff oder Glas. Bei Systemen mit mehreren Kollektorröhren wird das zu erwärmende Wasser mit einem
Verteiler den Kollektorröhren zugeführt. Das erwärmte Wasser wird in einem Sammler gesammelt und zu dem Verbraucher gefördert. Verteiler und Sammler befinden sich im Kollektorgehäuse. Die doppelwandiegen Kollektorröhren sind zwischen dem Verteiler und dem Sammler montiert.
Alternativ kann zur Leistungserhöhung hinter dem dopplewandigen Kollektorrohr ein parabolförmiger Reflektor angebracht werden, um die
Sonnenstrahlen zu bündeln. Damit besteht die Möglichkeit, Dampf zu erzeugen.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand einer Figur beispielhaft erläutert werden, ohne jedoch auf diese begrenzt zu sein.
Bezugszeichenliste
1 Innenraum inneres Rohr
2 Innenraum äußeres Rohr
3 wärmeleitendes Fluid
4 Wasser
5 Füllventil
6 Parabolförmiger Reflektor
7 Gehäuse
8 Verteiler
9 Sammler
10 Kollektorrohr
11 Glasplatte
Nachdem das wärmeleitende Fluid "Heatboron" in den Innenraum zwischen dem inneren und äußeren Kollektorrohr gefüllt wird, kann das System in Betrieb genommen werden. "Heatboron" überträgt die thermische Energie aus einer Wärmequelle besonders effizienter, von einer Stelle zu einer anderen Stelle. Das„Heatboron" besitzt eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch die thermische Energie schnell und effizient übertragen, sowie homogen verteilt wird. Folgende Substanzen bilden das "Heatboron":
1-20 % aus
CA2B6On• 5H2O oder NA2B4O7 oder Na2B4O7-IOH2O oder
Na2B4O7-OH2O oder CaBSiO4(OH) oder Ca2B6Oir13H2O oder
Ca4BioOi9-7H2O oder NaCaB5O9-OH2O oder NaCaB5O9-8H2O oder
Mg3B7Oi3CI oder CaMgB6O8(OH)6-3H2O oder MgBO3(OH) oder
Mx/n[(AIO2)χ(SIO2)y]zH2O plus 80-99 % aus CO2 oder CHCIF2
oder CHF3 oder CH2F2 oder C2F6
oder C2H2F4 oder C2H3F2CI oder C2H3F3
oder C5Hi2 oder C2H4 oder C3H6
oder C2H6 oder C3F8 oder C3HF7
oder C3H2F6 oder C3H3F5 oder C4Hi0
oder C2HF5 oder C3H8 oder C2H4F2
oder (44% C2HF5 + 4% C2H2F4 + 52% C2H3F3)
oder (23% CH2F2 + 25% C2HF5 + 52% C2H2F4)
oder (15% CH2F2 + 15% C2HF5 + 70% C2H2F4)
oder (7% C2HF5 + 46% C2H3F3 + 47% CHF2CI)
oder (60% CHF2CI + 25% C2HF4CI +15% C2H3F2CI)
oder (50% CH2F2 + 50% C2HF5)
oder (50% C2HF5 + 50% C2H3F3)
oder (46% CHF3 + 54% C2F6)
oder (65,1% C2HF5 + 35,1% C2H2F4 3,4% C4Hi0)
oder (88% C2H2F4 + 9% C3F8 + 3% C4Hi0)
oder (78,5% C2H2F4 + 19,5% C2HF5 + 1,4% C4Hi0 + 0,6% C5Hi2) oder (46,6% C2HF5 + 50% C2H2F4 +3,4% C4Hi0)
oder (85,1% C2HF5 + 11 ,5% C2H2F4 + 3,4% C4Hi0)
oder (86% C2HF5 + 9% C3F8 + 5% C3H8) sowie deren Derivate oder Homologa, oder andere Gase, die dem selben zweck dienen können. Die Prozentangaben beschreiben im Sinne der Erfindung Gewichtsprozente. Das thermodynamische Null-Gesetz, das im Jahr 1931 von Ralph H. Fowler aufgestellt wurde, beschreibt mit einer schlichten Aussage folgenden Zustand: wenn sich zwei Gegenstände mit unterschiedlichen Temperaturen im Hinblick auf die Wärme berühren, wird der warme
Gegenstand kühler und der kühle Gegenstand wird wärmer. Die Basis hiervon ist, dass beim Wärmetransfer zwischen zwei Gegenständen, die zwei verschiedene Temperaturen haben, die Temperatur von dem warmen zum kühlen Gegenstand fließt, dabei ist es möglich, dass manche Gegenstände kühl und manche warm wahrgenommen werden.
Auch wenn Minus 30 Grad als kalt wahrgenommen werden kann, ist es trotzdem wärmer als Minus 50 Grad. Der Grundsatz, weshalb der Wärmefluss nicht vom Kalten zum Warmen geschieht, ist folgender: die Wärme ist ein Faktor, der auf die Atome der Materie, besser gesagt, auf die kinetische Energie der Elektronen einwirkt. Die Elektronen weisen immer eine Bewegung auf. Sie wollen immer die überflüssige kinetische Energie übertragen und wieder in ihr grundsätzliches Energieniveau zurückkehren. Die Wärme wird mit der Bewegung der Elektronen übertragen. Aus diesem Grund vollzieht sich der Wärmetransfer immer vom warmen Gegenstand zum kühlen Gegenstand hin.
Die Effektivität der Erfindung zeichnet sich durch die hohe flächenabhängige Leistungsdichte, die auf die homogene hohe Temperatur am gesamten Kollektorinnenrohr zurückzuführen ist, aus. Dieser Effekt führt zur einer erheblichen Verbesserung der
Wirtschaftlichkeit des Systems.
Der Solarkollektor kann überall zur Warm- und Heizwasseraufbereitung sowie zur Heißwasser- und Dampferzeugung in bereits bestehenden oder neu zu errichtenden Systemen eingesetzt werden. Mit dem erzeugten Dampf kann in nachgeschalteten Turbinen elektrische Energie umweltfreundlich erzeugt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ein Solarkollektor, der sich durch eine effizientere Übertragung der thermischen Energie durch die Verwendung des wärmeleitenden Fluids „Heatboron" auszeichnet und durch die günstigen thermodynamischen
Eigenschaften die Wärmeübertragung an das zu erwärmende Wasser verbessert, die Leistungsdichte erhöht und der Flächenbedarf reduziert indem in ein aus Metall oder Kunsstoff bestehendes Gehäuse mit strahlungsdurchlässigem Glas mindestens ein dopplewandiges Kollektorrohr eingebaut wird, bei dem das Innenliegende Rohr vom zu erwärmenden Wasser duchflossen wird, der Innenraum des äußeren Rohres wird mit einem drucktesten Füllventil versehen und verschlossen, durch das das "Heatboron" eingefüllt werden kann, das Innen- und Außenrohr besteht aus Metall, Kunststoff oder Glas, bei Systemen mit mehreren Kollektorröhren, werden Verteiler und Sammler im
Kollektorgehäuse eingebaut, die doppelwandigen Kollektorröhren sind zwischen dem Verteiler und Sammler montiert, folgende Substanzen bilden das„Heatboron": 1-20 % aus
CA2B6On • 5H2O oder NA2B4O7 oder Na2B4O7-IOH2O oder
Na2B4O7-5H2O oder CaBSiO4(OH) oder Ca2B6Oi1-13H2O oder
Ca4Bi0Oi9-7H2O oder NaCaB5O9-OH2O oder NaCaB5O9-8H2O oder Mg3B7Oi3CI oder CaMgB6O8(OH)6-3H2O oder MgBO3(OH) oder
Mx/n[(AIO2)x(SIO2)y]zH2O plus 80-99 % aus CO2 oder CHCIF2
oder CHF3 oder CH2F2 oder C2F6
oder C2H2F4 oder C2H3F2CI oder C2H3F3
oder C5Hi2 oder C2H4 oder C3H6
oder C2H6 oder C3F8 oder C3HF7
oder C3H2F6 oder C3H3F5 oder C4Hi0
oder C2HF5 oder C3H8 oder C2H4F2
oder (44% C2HF5 + 4% C2H2F4 + 52% C2H3F3)
oder (23% CH2F2 + 25% C2HF5 + 52% C2H2F4)
oder (15% CH2F2 + 15% C2HF5 + 70% C2H2F4)
oder (7% C2HF5 + 46% C2H3F3 + 47% CHF2CI) oder (60% CHF2CI + 25% C2HF4CI +15% C2H3F2CI)
oder (50% CH2F2 + 50% C2HF5)
oder (50% C2HF5 + 50% C2H3F3)
oder (46% CHF3 + 54% C2F6)
oder (65,1% C2HF5 + 35,1% C2H2F4 3,4% C4H10)
oder (88% C2H2F4 + 9% C3F8 + 3% C4H10)
oder (78,5% C2H2F4 + 19,5% C2HF5 + 1 ,4% C4H10 + 0,6% C5H12) oder (46,6% C2HF5 + 50% C2H2F4 +3,4% C4H10)
oder (85,1% C2HF5 + 11 ,5% C2H2F4 + 3,4% C4H10)
oder (86% C2HF5 + 9% C3F8 + 5% C3H8)
sowie deren Derivate oder Homologa, oder andere Gase, die demselben zweck dienen können.
2. Entsprechend Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass, hinter dem Dopplewandigem Kollektorrohr eine parabolförmiger Reflektor angebracht wird, um die Sonnenstrahlen zu bündeln, um damit Dampf zu erzeugen.
3. Entsprechend Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet das statt dem Mischverhältnis von 1-20 % zu 80-99 %,
das Mischverhältnis von 1-67 % zu 33-99 % angewandt wird.
4. Entsprechend Anspruch 1 ,2 und 3 dadurch gekennzeichnet das die Substanzen die für den Bestandteil 1-20 % aufgelistet sind, innerhalb des Prozentsatzes untereinander Kombiniert werden.
5. Entsprechend Anspruch 1 ,2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet das die
Substanzen die für den Bestandteil 80-99 % aufgelistet sind, innerhalb des Prozentsatzes untereinander Kombiniert werden.
6. Entsprechend Anspruch 1 ,2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet das 1-25 % Umgebungsluft eingefüllt wird, andere Substanzen werden entsprechend ihrer Anteile proportional weniger befüllt.
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