DE102009040654A1 - Solar collector, which has a heat pipe with condenser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor, welcher ein Wärmerohr, nämlich eine Heatpipe oder einen Zwei-Phasen-Thermosiphon, mit einem Kondensator aufweist. Der Kondensator ist imstande, Wärme durch Wärmeleitung an eine den Kondensator innerhalb eines Strömungskanals umströmende, nach außerhalb des Solarkollektors strömende Nutzwärmeflüssigkeit abzugeben. Der Kondensator steht mit der Nutzwärmeflüssigkeit in direktem mechanischem Kontakt, so dass sich zwischen dem Kondensator und der Nutzwärmeflüssigkeit kein festes Material befindet und der Kondensator von der Nutzwärmeflüssigkeit somit direkt umströmt ist, wodurch der Wirkungsgrad des Solarkollektors steigt.The invention relates to a solar collector, which has a heat pipe, namely a heat pipe or a two-phase thermosyphon, with a capacitor. The condenser is capable of dissipating heat by conduction of heat to a useful heat flux flowing around the condenser within a flow channel and flowing outside the solar panel. The condenser is in direct mechanical contact with the useful heat fluid, so that there is no solid material between the condenser and the useful heat fluid and the condenser is thus directly surrounded by the useful heat fluid, thereby increasing the efficiency of the solar collector.

Description

Technisches Gebiet:Technical area:

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The 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, dass 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 durchflossen. Die mäanderförmig gewundene Röhre bzw. die parallelen Röhren verlaufen dabei in einer Ebene, woraus sich die Bezeichnung ”Solar-Flachkollektor” erklärt.The The operating principle of solar flat-plate collectors is based on the fact that Solar radiation an absorber surface irradiated, there mostly is absorbed and thereby heats the absorber surface, this being in thermal Contact usually has a meandering meandering or multiple parallel Tubes. These are from a heat a store, a heat exchanger or a consumer laxative Heat transfer fluid flows through. The meandering spiral Tube or the parallel tubes run in a 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 Based on the fact that solar radiation on the mirrored inside a parabolic trough is reflected and on one along the focal line the parabolic trough running pipe meets, which is a major part of absorbs incident radiation and therefore heats up. The Pipe runs inside a transparent vacuum tube, which the tube like a Jacket surrounds and largely protects against heat loss through heat conduction. in the Inside the tube there is a liquid which is heated up the tube also heats up and evaporates. The of the liquid absorbed heat will over a heat exchanger transferred to a Nutzwärmeflüssigkeit and supplied by 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.Of the Capacitor is located in a sleeve and stands with this in thermal and mechanical contact. The sleeve is from the Nutzwärmeflüssigkeit flows around and encloses the condenser liquid-tight, so that this no direct mechanical contact with the Nutzwärmeflüssigkeit Has. The heat flow from the condenser to the useful heat fluid takes place through the sleeve through 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 In particular, pipe may be part of a heat pipe. Heatpipes and Two-phase thermal Iphone are collectively referred to as "heat pipes". Heat pipes, So heatpipes or two-phase thermosiphon are tubular, closed Heat exchanger, using heat of vaporization of a heat transfer medium (eg water), which is enclosed in the heat pipe or two-phase thermosyphon is and is partly in gaseous, partly in liquid Phase is present, a particularly high heat flux density and thus a particularly effective heat transfer allow. With the same heat transfer performance and same conditions of use are heatpipes and two-phase thermosiphon 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 a capacitor, in which the Pipe in which the heat transfer medium is located. The outside the condenser located part of the tube is called the evaporator zone designated. By absorbing heat in the evaporator zone begins the liquid Phase of the heat transfer medium to evaporate the heat is stored as latent energy. Through the newly created steam creates a gradient of vapor pressure, causing this vapor in the direction Capacitor flows. There is the heat absorbed over a Phase transformation vapor-liquid (Release of latent heat or latent energy).

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 reverses in the two-phase thermosyphon Gravity from the condenser back to the evaporator zone. Two-phase thermosiphon therefore need always a gradient along the Have tube to work, d. H. the capacitor must be higher lie as the evaporator zone. Also a vertical installation is possible, the angle of inclination is preferably 15 ° to 90 ° to the horizontal. At the Heatpipe reverses the liquid Capillary force back to the evaporator zone; Heatpipes can therefore also be placed horizontally or mounted. The inside the wall of the heat pipe pipe can, for example by means of a Paneling or designed by a special surface treatment be that capillaries for the transport of the liquid Heat transfer medium are formed. 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.On Reason for the effective, very fast dissipation of heat out of the evaporator zone is the heat loss by dissipation from heat to outside of the vacuum tube solar collector low.

Je nach vorgesehener Arbeitstemperatur des Wärmerohres kommen verschiedene Medien als Wärmeträgermedium in Frage, insbesondere Wasser und verschiedene Chemikalien.ever after the intended working temperature of the heat pipe come different Media as 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 großen Wärmewiderstand behaftet ist, d. h. der Wärmetauscher weist einen hohen 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 bekannten Solarkollektoren entsprechen unter anderem aufgrund ihrer Materialwahl im 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. starker Sonneneinstrahlung besteht wegen der mangelhaften Wärmeübertragung im 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.The solar collectors known in the prior art have the common disadvantage that the heat transfer in the heat exchanger from the condenser to the useful heat liquid is relatively ineffective and has a high heat resistance, ie the heat exchanger has a high heat resistance. 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 known solar collectors do not meet the desired requirements, inter alia due to their choice of material in the long-term behavior. For example, for their operation in heavy frost antifreeze for the heat transfer medium or the Nutzwärmeflüssigkeit needed and high or high solar radiation is due to the lack of heat transfer in the heat exchanger, the risk of overheating of both the heat transfer medium and the Nutzwärmeflüssigkeit; in the case of water as a heat transfer medium or Nutzwärmeflüssigkeit thus there is a risk of steam explosion.

Technische Aufgabe:Technical task:

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.Of the Invention is based on the object, a vacuum tube solar collector to create, at which the heat transfer in the heat exchanger of Condenser in the Nutzwärmeflüssigkeit across from The prior art is significantly improved.

Lösung der Aufgabe:solution 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.A1 This object is achieved by a solar collector, in particular vacuum tube solar collector, which at least one heat pipe, namely a heat pipe or a two-phase thermosyphon, with a capacitor, the heat pipe partly in gaseous form and partly in liquid Phase present heat transfer medium contains and the gaseous Phase is capable of latent heat to transport to the condenser and these there by condensation to deliver to the capacitor and the capacitor is capable of Heat through heat conduction to a the capacitor within a flow channel around, after outside of the solar collector Nutzwärmeflüssigkeit the condenser with the Nutzwärmeflüssigkeit within the flow channel is in direct mechanical contact, so that the capacitor from the useful heat fluid flows around directly is and is between the condenser and the useful heat fluid no solid material is located. The flow channel can in particular a heat exchanger be.

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 by condensation of the heat transfer medium Heat released in the condenser can thus from the condenser by heat conduction without interposed further components directly into the Nutzwärmeflüssigkeit stream.

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.At the Solar collector according to the invention is provided, the thermal resistance during heat transfer from the condenser to the useful heat fluid as small as possible designed by the capacitor protrudes directly into the flow channel and there directly from the Nutzwärmeflüssigkeit flows around becomes. Due to the direct flow around arises opposite The prior art has the advantage that no additional thermal resistance by further transmission techniques arises.

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 Conventional in the art Pods, which enclose the capacitor, are therefore omitted according to the invention, whereby the thermal resistance between condenser and Nutzwärmeflüssigkeit significantly reduced and thus significantly improves the heat transfer becomes.

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 is the flow resistance, which the Nutzwärmeflüssigkeit the Flow through of the heat exchanger to overcome has decreased, d. H. the pressure loss of the useful heat water when flowing through of the heat exchanger decreases. Therefore, the Nutzwärmeflüssigkeits delivery rate can be reduced which saves energy and the overall efficiency of the flat collector according to the invention elevated.

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 at least two or at least three chambers, which successively from the Nutzwärmeflüssigkeit are flowed through. The useful heat fluid can z. As water or oil be. 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 inside a sleeve, in particular metal sleeve, be arranged.

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, the contact surface increase between the condenser and the Nutzwärmeflüssigkeit and thus the thermal resistance between condenser and Nutzwärmeflüssigkeit minimize, with the projections, Ribs or fins parallel to the flow direction of the Nutzwärmeflüssigkeit are oriented. The projections, Ribs or fins thus increase the heat transfer surface for the heat transfer from the condenser to the useful heat fluid, 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 fluid.

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 Area of the condenser, which is flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit in a chamber, increases monotonically from chamber to chamber, so that the Nutzwärmeflüssigkeit in the first chamber through which she passed the coolest area of the condenser and in the last of her traversed chamber the warmest Flow around the area of the condenser

A7 Bevorzugt ragt der Kondensator in mindestens eine der Kammern hinein und durchragt mindestens eine übrigen Kammern.A7 Preferably, the capacitor protrudes into at least one of the chambers and penetrates at least one remainder Chambers.

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 The heat exchanger is preferred provided with a thermal insulation, which the heat losses by heat flow from the condenser to the outside the Nutzwärmeflüssigkeit degrades, with a nanogel as a heat-insulating material is part of the thermal insulation or the insulation through Nanogel is formed. The heat exchanger is preferably made of stainless steel. The thermal insulation can at least one Contain mat or contain, which contains 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.One An essential advantage of Nanogel is its extraordinary strong thermal insulation effect. Another advantage is that no moisture problems occur because nanogel does not absorb moisture, in contrast to 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.Of the heat exchangers is thus preferably provided with a special thermal insulation. This can waived a special antifreeze in heavy frost be, because the useful heat fluid due to the highest effective thermal insulation is not can easily cool below its freezing point. The renunciation 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, unförmige 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.Nanogel is a thermal insulation material, which in addition to an outstanding thermal insulation or insulation further has special properties, eg. B. rot-proof, settlement safe and not flammable, misshapen cavities due to its structure seamless fill and not absorb moisture. Advantages of using Nanogel as thermal insulation material result from its compared to, for example, mineral wool fivefold higher Heat insulation property. Furthermore Nanogel is ecological compared to other thermal insulation materials harmless.

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 in a heat exchanger enclosing Cavity arranged. This can for example by a double-walled execution formed of the heat exchanger be.

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 palm Sunlight on the heat pipe is able to reflect, wherein the inner surface has a Verspiegelung, which is made by a nano-coating or with a Nanocoated coating is coated or by a nano-coating is sealed. An essential advantage resulting therefrom is that nano-coated mirrors are permanently weather-resistant, without reflectivity losing.

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

Ein erfindungsgemäßer Solarkollektor kann als Hochleistungs-Vakuumröhrenkollektor aus Edelstahl ausgelegt sein und für extreme Belastungen ausgelegt sein. Bei Wärmedämmung mit Nanogel nimmt der Kollektor keine Feuchtigkeit auf.One Inventive solar collector Can be used as a high performance vacuum tube collector Made of stainless steel and designed for extreme loads be. With thermal insulation with Nanogel the collector does not absorb moisture.

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.Of the Solar collector according to the invention can z. B. for the purpose of generating process heat, for solar cooling, for warming used by industrial water and for heating, preferably in in the fields of industry, commerce, apartment building, hotels, agriculture as well as 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.Of the Solar collector according to the invention differs according to one preferred embodiment to the market Models by its construction of stainless steel, the three-chamber system in the solar distributor or heat exchanger, pressure tests up to 50 bar, operating pressure up to 20 bar, extra insulation with NanoGel, whereby the nanogel is located in a closed system, nano-coated CPC (Compound Parabolic Concentrator) mirror, directly circumscribed Condenser of the heat pipe or the heat pipe tube, each part is individually interchangeable, frost-free operation, because the NanoGel insulation the Ingress of frost in the heat exchanger and the heat pipe prevented.

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 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 not the desired one To meet requirements. For example, the reflective coatings tend the insides of the parabolic troughs of conventional vacuum collectors to become "blind" d. H. to lose a lot of reflectivity over time.

Ein erfindungsgemäßer Vakuumröhrenkollektor bietet gemäß einer bevorzugten Variante desselben durch seine Konstruktion u. a. folgende Vorteile:

• – 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 Dammeigenschaft (5mal höher als Mineralwolle). Dadurch keine Feuchtigkeitsaufnahme, sowie unverrottbares Material. Ökologisches Material.
• – Nanobeschichtete CPC-Spiegel, dauernd witterungsbeständig, im Lichtlabor die optimale Biegung berechnet, dadurch optimale Reflexion (z. B. 96%),
• – Hohe Druckbelastung z. B. durch Konstruktion aus Edelstahl (Betriebsdruck 20 bar),
• – Betrieb im Sommer wie auch im Winter z. B. mit Wasser (auf Grund der Nanogel-Wärmedämmung keine Thermoöle und Frostschutz erforderlich).

According to a preferred variant of the invention, a vacuum tube collector according to the invention offers, by its construction, the following advantages, among others:

• - higher capacity 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 damming properties (5 times higher than mineral wool). As a result, no moisture absorption, as well as rot-resistant material. Ecological material.
• - Nano-coated CPC mirrors, permanently weather-resistant, calculates the optimal bending in the light laboratory, thus optimal reflection (eg 96%),
• - High pressure load z. B. by construction of stainless steel (operating pressure 20 bar),
• - Operation in summer as well as in winter z. For example, with water (due to the Nanogel heat 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 flows through in the heat exchanger preferably three individual chambers through which the condenser of the heatpipe tube is arranged. The solar fluid (eg., Water) or the Nutzwärmeflüssigkeit leads preferentially first through the lower chamber and also touches the cooler part of the capacitor. After that flows the solar fluid or the useful heat fluid in the middle channel (or the middle chamber) and then in the upper channel (or the upper chamber), where the condenser highest Temperature reached.

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.Inlying directly circulating capacitor in a solar distributor or heat exchanger with enlarged surface: The heat transfer previous collectors was over sleeves and applying heat transfer. The capacitor of a solar collector according to the invention is without further heat losses by metals from the heat transfer fluid or Nutzwärmeflüssigkeit flowed around and thus without heat loss transported. The surface The condenser consists of a special finned tube. Consequently the transmission area becomes strong increased.

Der Kondensator ist vorzugsweise im Inneren des Wärmetauschers angeordnet.Of 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 distribution 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 loss. This insulation is not 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:

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

2 einen Wärmetauscher eines nicht dargestellten erfindungsgemäßen Solarkollektors, mit drei von einer Nutzwärmeflüssigkeit nacheinander durchströmten Kammern, wobei hier in den Wärmetauscher kein Kondensator eingebracht ist, 2 a heat exchanger of a solar collector according to the invention, not shown, with three successively flowed through by a Nutzwärmeflüssigkeit chambers, in which case no capacitor is introduced into the heat exchanger,

3 den Wärmetauscher von 2, in welchen nun ein Kondensator eines Wärmerohres eingebracht ist, 3 the heat exchanger of 2 in which now a condenser of a heat pipe is introduced,

4 erneut den Wärmetauscher von 2, welcher nun von einer Wärmedämmung umgeben ist, 4 again the heat exchanger of 2 , which is now surrounded by thermal insulation,

5 eine andere Ausführungsform eines Wärmtauschers eines nicht dargestellten erfindungsgemäßen Solarkollektors, welcher ebenfalls drei von einer Nutzwärmeflüssigkeit nacheinander durchströmte Kammern aufweist, und 5 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

6 einen erfindungsgemäßen Vakuumröhren-Solarkollektor mit vier Wärmerohren, welche je einen Kondensator aufweisen, wobei alle Kondensatoren in einen von einer Nutzwärmeflüssigkeit nacheinander durchströmten Wärmetauscher mit drei Kammern eingebracht sind. 6 a vacuum tube solar collector according to the invention with four heat pipes, each having a capacitor, all capacitors are placed in one of a Nutzwärmeflüssigkeit successively flowed through the heat exchanger with three chambers.

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 1 nicht dargestellt) und einem Kondensator K''', welcher erfindungsgemäß mit zahlreichen Rippen RP''' oder Finnen versehen ist. 1 shows in plan view a heat pipe W of a vacuum tube solar collector, otherwise not shown. The heat pipe W consists of a transparent vacuum tube V ''', a heat pipe arranged therein (in 1 not shown) and a capacitor K ''', which according to the invention with numerous ribs RP''' or fins is provided.

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 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 circulated 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. The Nutzwärmeflüssigkeit and the consumer or the memory are in 1 not shown.

Erfindungsgemäß weist der Kondensator K''' 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.According to the invention, the condenser K '''for improving the heat transfer from the condenser K''' to the Nutzwärmeflüssigkeit ribs RP ''' which are flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit, the contact area between the capacitor K '''and the Nutzwärmeflüssigkeit increase many times and thus greatly reduce the thermal resistance between capacitor K''' and Nutzwärmeflüssigkeit.

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 2 nicht dargestellte Nutzwärmeflüssigkeit zu übertragen. In 2 ist in den Wärmetauscher WT kein Kondensator eingebracht. 2 shows a heat exchanger WT of a vacuum tube solar collector according to the invention, not shown. The heat exchanger serves to accommodate a capacitor in itself and the heat accumulating in the condenser by heat conduction to an in 2 not shown useful heat transfer liquid. In 2 is in the heat exchanger WT no capacitor introduced.

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 3).The heat exchanger WT has in its interior two partitions T1, T2, which divide 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, passes through which Nutzwärmeflüssigkeit of the chamber K2 in the chamber K3. The partition walls T1, T2 each have a large opening B3 or B4, which allow a recording of the capacitor in the heat exchanger WT (see 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 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 is used to attach the (in 2 not shown) vacuum pipe of the heat pipe to the heat exchanger WT is used.

3 zeigt den Wärmetauscher von 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. 2) genau aus und dichtet diese ab. 3 shows the heat exchanger of 2 again, in which now a condenser K of a heat pipe is introduced, consisting of the condenser K, a transparent vacuum tube V and arranged therein (not shown) heat pipe. The capacitor K is disposed at an end portion of the vacuum tube V and the heat pipe and fills the openings B3. B4 of the partition walls T1, T2 (see. 2 ) and seals them off.

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.Of the Capacitor K has to improve the heat transfer from the capacitor K to the Nutzwärmeflüssigkeit Ribs RP, which are flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit, the contact surface between the condenser K and the Nutzwärmeflüssigkeit to a multiple enlarge and thus the thermal resistance between condenser K and Nutzwärmeflüssigkeit greatly reduce.

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 one after the other and also strokes the Ribs RP. The ribs RP are in all three chambers K1, K2, K3 respectively parallel to the flow direction the Nutzwärmeflüssigkeit oriented.

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.Of the Capacitor K is generally not in operation of the heat pipe isothermal, but far in the area of the chamber K2 a higher temperature on as in the area of the chamber 1, and points in the area of the chamber 3 again higher Temperature up.

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 chamber K1, which first flows through it, the coolest region of the condenser K,
• In the chamber K2, which then flows through it, the second-coolest region of the condenser K,
• And in the last chamber K3 through which it flows, the warmest region of the condenser K

flows around.

Der Kondensator K ragt in die Kammern K1, K3 hinein und durchragt die Kammer K2.Of the Capacitor 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 Kondensator K von der Nutzwärmeflüssigkeit somit direkt umströmt ist. Hierdurch wird der Wärmewiderstand für die Wärmeabgabe vom Kondensator K zur Nutzwärmeflüssigkeit nochmals stark verringert, was die Effektivität des Wärmetauschers WT erheblich steigert.Of the Capacitor K is according to the invention with the Nutzwärmeflüssigkeit in direct mechanical contact, allowing itself between the capacitor K and the Nutzwärmeflüssigkeit no solid material is located and the condenser K is from the useful heat fluid thus flows directly around is. As a result, the thermal resistance for the Heat output from Condenser K to the Nutzwärmeflüssigkeit again greatly reduced, which significantly increases the effectiveness of the heat exchanger WT.

4 zeigt erneut den Wärmetauscher von 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. 4 shows again the heat exchanger of 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 a highly effective insulation z. B. under the trade name "airgel" in granular form available. The basic component of "Areogel" is amorphous silicic acid (silica). The thermal insulation D can z. B. contain or have at least one mat containing nanogel.

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

Auch der Wärmetauscher WT' ist durch zwei Trennwände T1', T2' in drei Kammern K1', K2', K3' unterteilt, welche nacheinander von einer Nutzwärmeflüssigkeit durchströmt werden. Diese tritt durch einen Zulauf ZL' in den Wärmetauscher WT' ein und verlässt ihn nach Durchströmen der drei Kammern K1', K2', K3' durch einen Auslass oder Ablauf AL'. Die Strömungsrichtung der Nutzwärmeflüssigkeit ist durch Pfeile angedeutet. In 6 ist die Nutzwärmeflüssigkeit im Wärmetauscher wellenlinienförmig angedeutet.Also, the heat exchanger WT 'is divided by two partitions T1', T2 'in three chambers K1', K2 ', K3', which are successively flowed through by a Nutzwärmeflüssigkeit. This enters the heat exchanger WT 'through an inlet ZL' and leaves it after passing through the three chambers K1 ', K2', K3 'through an outlet or outlet AL'. The flow direction of the Nutzwärmeflüssigkeit is indicated by arrows. In 6 is the Nutzwärmeflüssigkeit 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 WT' befindet, wobei der Kondensator die mittlere Kammer K2 durchragt und in die erste Kammer K1' und die letzte Kammer K3' hineinragt. Die Trennwände T1', T2' weisen zur Durchführung der Kondensatoren je 16 große Durchbrüche auf, welche in 5 aus Gründen der Anschaulichkeit nicht gezeigt sind. Die Trennwände T1', T2' weisen ferner je einen Durchbruch B1' 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 a heat pipe can be attached to the heat exchanger WT ', that the condenser is located within the heat exchanger WT', wherein the condenser extends through the middle chamber K2 and into the first chamber K1 'and the last chamber K3' protrudes. The partitions T1 ', T2' have to carry out the capacitors each 16 large openings, which in 5 for reasons of clarity are not shown. The partition walls T1 ', T2' also each have a breakthrough B1 'or B2', to allow the passage of the Nutzwärmeflüssigkeit from chamber to chamber.

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 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 6 innerhalb der Rohre R'' gepunktet angedeutet. 6 shows a non-scale sectional view of a vacuum tube solar collector according to the invention S '' with four heat pipes K '', R '', V '', each of a capacitor K '', a transparent (vacuum) vacuum tube V '' and a Tube R '' exist. The pipe R "together with a capacitor K" arranged on it forms a heat pipe. Inside the tube R '' is a heat transfer medium, which is present in the tube R '' partly in the liquid, partly in the gaseous phase. In the 6 visible parts of the tubes R '' form the evaporator zones of the corresponding heat pipes R '', K ''. The vacuum pipes V '' reduce the heat losses, which arise by heat conduction from the pipes into the environment outside of the solar collector S ', considerably. The heat transfer medium is in 6 indicated by dots 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 the vacuum tube V '' runs along the Focal line of a parabolic trough, not shown, with internal mirroring, so that incident sunlight is concentrated by the parabolic trough in the evaporator zone of the associated Tube R '' is focused and there for a heating of the heat transfer medium provides. Depending on the intended working temperature of the heat pipe come different media as a heat transfer medium in question, especially water, oil and different 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. Your inside is preferably provided with a nano-coating, whereby the mirrored palm the parabolic troughs are very resistant to weathering and aging and over long time their high reflection coefficient remains almost undiminished.

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.Of the Vacuum tube solar collector S '' has four heatpipes R '', K '', each consisting of a tube R '' with therein Wärmträgermedium and a capacitor K '', wherein the tubes R '' in the evaporator area each at a certain distance from a vacuum tube vacuum V '' are surrounded. Of the Vacuum tube solar collector S "also has a heat exchangers WT '' on, which by two partitions T1 '', T2 '' in three chambers K1 '', K2 '', K3 '' is divided. A useful heat fluid flows over one Inlet ZL '' in the first chamber K1 '', from there through a breakthrough B1 "is the second chamber K2 '' and from there via a another breakthrough B2 '' in the third and last chamber K3 ''. From there occurs the useful heat fluid via an outlet or drain AL '' from the heat exchanger WT '' from. The heat exchanger WT '' thus forms a flow channel for the Nutzwärmeflüssigkeit.

Die Fließrichtung der Nutzwärmeflüssigkeit ist in 6 mit Pfeilen angedeutet.The flow direction of the Nutzwärmeflüssigkeit is in 6 indicated by arrows.

Die Vakuumröhren V'' mitsamt den darin angeordneten Rohren R'' sind über je einen Stutzen ST'' am Wärmetauscher WT'' befestigt.The vacuum tubes V '' including the one in it arranged pipes R '' are each about one Nozzle ST '' on the heat exchanger WT '' attached.

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.Everyone Capacitor K '' has a plurality of annular Ribs RP '' on which all parallel to the flow direction the Nutzwämeflüssigkeit and which the heat transfer surface from the condenser K '' to the Nutzwärmeflüssigkeit (eg., Water or oil) to a Enlarge multiple and thus the thermal resistance for the heat from the capacitor to the Nutzträgerflüssigkeit strong reduce. The effectiveness of the heat exchanger WT '' is thereby significantly improved.

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.Everyone Capacitor K '' according to the invention with the Nutzwärmeflüssigkeit in direct mechanical contact, allowing itself between the capacitor K '' and the Nutzwärmeflüssigkeit no solid material is located and the condenser K '' is thus flowed around directly by the Nutzwärmeflüssigkeit. hereby becomes the thermal resistance for the heat from the condenser K '' to 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.Of the heat exchangers W 'and the capacitors K '' including the ribs RP '' preferably exist made of precious ray.

Gewerbliche Anwendbarkeit:Industrial Applicability:

Die Erfindung ist gewerblich anwendbar insbesondere im Bereich der Technik der erneuerbaren Energien und in der HaustechnikThe Invention is industrially applicable, especially in the field of technology of renewable energy and in building services

AA

Aufnahmeadmission

B1, B2, B1', B2'B1, B2, B1 ', B2'

Durchbrüchebreakthroughs

AL, AL', AL''AL, AL ', AL' '

Ablaufprocedure

DD

Wärmedämmungthermal insulation

K, K', K'', K'''K K ', K' ', K' ''

Kondensatorencapacitors

KM1, KM2, KM3KM1, KM2, KM3

Kammern in WTchambers in WT

KM1', KM2', KM3'KM1 ', KM2', KM3 '

Kammern in WT'chambers in WT '

KM1'', KM2'', KM3''KM1 '', KM2 '', KM3 ''

Kammern in WT''chambers in WT ''

PP

Parabolrinneparabolic trough

RR

Rohrpipe

RP, RP'', RP'''RP, RP '', RP '' '

Rippe oder Finnerib or fin

SS

Vakuumröhren-SolarkollektorVacuum tube solar collector

ST', ST''ST ', ST' '

StutzenSupport

T1, T1''T1, T1 ''

Trennwandpartition wall

T2, T2''T2, T2 ''

Trennwandpartition wall

V, V'', V'''V, V '', V '' '

transparente Vakuumröhretransparent vacuum tube

WW

Wärmerohr (Heat-Pipe oder Zwei-Phasen-Thermosiphon)heat pipe (Heat pipe or two-phase thermosyphon)

WT, WT', WT''WT, WT ', WT' '

Wärmetauscherheat exchangers

ZL, ZL', ZL''ZL, ZL ', ZL' '

ZulaufIntake

Claims (9)

Solarkollektor (S''), insbesondere Vakuumröhren-Solarkollektor (S''), welcher mindestens ein Wärmerohr, nämlich eine Heatpipe oder einen Zwei-Phasen-Thermosiphon, mit einem Kondensator (K, K', 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'', K''') zu transportieren und diese dort durch Kondensation an den Kondensator (K, K', K'', K''') abzugeben, und der Kondensator (K, K', K'', K''') imstande ist, Wärme durch Wärmeleitung an eine den Kondensator (K, K', K'', K''') innerhalb eines Strömungskanals (WT, WT', WT'') umströmende, nach außerhalb des Solarkollektors (S'') strömende Nutzwärmeflüssigkeit abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (K, K', K'', K''') mit der Nutzwärmeflüssigkeit innerhalb des Strömungskanals (WT, WT', 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 (K, K', K'', K''') und der Nutzwärmeflüssigkeit kein festes Material befindet.Solar collector (S ''), in particular vacuum tube solar collector (S ''), which at least one heat pipe, namely a heat pipe or a two-phase thermosyphon, with a capacitor (K, K ', K'',K''' ), wherein the heat pipe contains a partially in gaseous and partially in the liquid phase present heat transfer medium, and the gaseous phase is able to transport latent heat to the capacitor (K, K ', K'',K''') and this there by condensation to the capacitor (K, K ', K'',K''') to give, and the capacitor (K, K ', K'',K''') is capable of heat by conduction to a Capacitor (K, K ', K'',K''') within a flow channel (WT, WT ', WT'') flowing around, to outside of the solar collector (S'') flowing Nutzwärmefluüssigkeit, characterized in that the capacitor (K, K ', K'',K''') is in direct mechanical contact with the useful heat fluid within the flow channel (WT, WT ', WT''), so there ss the condenser (K, K ', K'',K''') is flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit directly and between the condenser (K, K ', K'',K''') and the Nutzwärmeflüssigkeit no solid material located. Solarkollektor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (WT, WT', WT'') mindestens zwei oder mindestens drei Kammern (KM1, KM2, KM3, KM1', KM2', KM3') aufweist, welche nacheinander von der Nutzwärmeflüssigkeit durchströmbar sind.Solar collector according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the flow channel (WT, WT ', WT' ') at least two or at least three Chambers (KM1, KM2, KM3, KM1 ', KM2 ', KM3') which successively from the Nutzwärmeflüssigkeit flow through are. Solarkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator innerhalb einer Hülse, insbesondere Metallhülse, angeordnet ist.Solar collector according to claim 2, characterized that the capacitor within a sleeve, in particular metal sleeve arranged is. Solarkollektor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (K, K', K'', K''') zur Verbesserung des Wärmeübergangs vom Kondensator (K, 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 (K, K', K'', K''') und Nutzwärmeflüssigkeit herabsetzen, wobei die Vorsprünge, Rippen (RP, RP'', RP''') oder Finnen parallel zur Strömungsrichtung der Nutzwärmeflüssigkeit orientiert sind.Solar collector according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the capacitor (K, K ', K' ', K' '') to improve the heat transfer from the capacitor (K, K ', K '', K '' ') to the Nutzwärmeflüssigkeit projections Ribs (RP, RP '', RP '' ') or Finns, which are flowed around by the Nutzwärmeflüssigkeit, the contact surface between the capacitor (K, K ') and the Nutzwärmeflüssigkeit enlarge and thus the thermal resistance between capacitor (K, K ', K '', K '' ') and useful heat fluid minimize, with the projections, Ribs (RP, RP '', RP '' ') or fins parallel to the flow direction the Nutzwärmeflüssigkeit are oriented. Solarkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wandung jeder der Kammern (K1, K2, K3, K1', K2', K3', K1'', K2'', K3''') Teil der Wärmeübergangsfläche zwischen Kondensator (K) und Nutzwärmeflüssigkeit ist.Solar collector according to claim 2, characterized in that at least a part of the wall of each of the chambers (K1, K2, K3, K1 ', K2', K3 ', K1' ', K2' ', K3' '') Part of the heat transfer surface between the condenser (K) and Nutzwärmeflüssigkeit is. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (K1, K2, K3, K1', K2', K3', K1'', K2'', K3''') so angeordnet sind, dass die Temperatur desjenigen Bereichs des Kondensators (K, K', K'', K'''), welcher von der Nutzwärmeflüssigkeit in einer Kammer (K1, K2, K3, K1', K2', K3', K1'', K2'', K3''') umströmt wird, von Kammer zu Kammer monoton zunimmt, so dass die Nutzwärmeflüssigkeit – in der von ihr zuerst durchflossenen Kammer (K1, K1', K1'', K1''') den kühlsten Bereich des Kondensators (K, K', K'', K'''), – und in der von ihr zuletzt durchflossenen Kammer (K3, K3', K3'', K3''') den wärmsten Bereich des Kondensators (K, K', K'', K''') umströmt.Solar collector according to one of claims 2 or 5, characterized in that the chambers (K1, K2, K3, K1 ', K2', K3 ', K1' ', K2' ', K3' '') are arranged so that the temperature of that area of the Capacitor (K, K ', K '', K '' '), which of the Nutzwärmeflüssigkeit in a chamber (K1, K2, K3, K1 ', K2 ', K3', K1 '', K2 '', K3 '' ') flows around is monotonically increasing from chamber to chamber, so that the Nutzwärmeflüssigkeit - in the from her first traversed chamber (K1, K1 ', K1' ', K1' '') the coolest Area of the capacitor (K, K ', K '', K '' '), - and in the last chamber through which it flows (K3, K3 ', K3' ', K3' '') is the warmest region of the condenser (K, K ', K' ', K' '') flows around. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (K, K', K'', K''') in mindestens eine der Kammern (K3, K3', K3'') hineinragt und mindestens eine der übrigen Kammern (K1, K2, K1', K2', K1'', K2'') durchragt.Solar collector according to one of claims 2, 5 or 6, characterized in that the capacitor (K, K ', K' ', K' '') in at least one of the chambers (K3, K3 ', K3' ') protrudes and at least one of the remaining chambers (K1, K2, K1 ', K2', K1 '', K2 '') protrudes. 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.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 heat-insulating Material is part of the thermal insulation (D) or the thermal insulation (D) is formed by nanogel. 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.Solar collector according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the solar collector (S '') has a reflector trough, the inner surface sunlight on the heat pipe is able to reflect, wherein the inner surface has a Verspiegelung, which is made by a nano-coating or with a Nanocoated coating is coated or by a nano-coating is sealed.