artikel

Het octrooi: Zonnecollector slaat tijdelijk warmte op in eigen kern

bouwbreed

Het octrooi: Zonnecollector slaat tijdelijk warmte op in eigen kern

Zonnecollectoren kunnen hun warmte leveren aan een buffervat. Maar er zijn ook collectoren mogelijk die zelf de warmte opslaan, in een goed geïsoleerde kern.

Een zonnecollector op het dak van een huis of bedrijfspand is bedoeld om zonnewarmte op te vangen voor het leveren van warm water, via een warmtewisselaar in een buffervat. Als de zon onvoldoende warmte levert, is naverwarming mogelijk via een boiler of HR-ketel. Als de zon meer warmte levert dan nodig is, kan het warmteoverschot eventueel worden opgeslagen in de bodem onder het pand.

Een bekend type zonnecollector is de zogeheten ‘vlakkeplaatcollector’, waarin een geïsoleerde zwarte plaat onder een glasplaat opwarmt door de erop vallende zonnestralen. Of een ‘buiscollector’ met een reeks naast elkaar gelegen (vacuüm)buizen die de stralen opvangen. In de loop der jaren zijn diverse andere typen zonnecollectoren ontworpen. Ook zware systemen, niet geschikt voor plaatsing op een dak.

Een interessant ontwerp staat in octrooi NL2012014. Hierin beschrijft J. Schilder een aangepaste versie van een eerder door hem ontworpen collector. Helaas is hij niet beschikbaar voor een nadere toelichting.

De verbeterde zonnecollector bestaat uit vier onderdelen. Allereerst een gedeelte voor het concentreren van de zonnestralen, ten tweede een thermisch goed geïsoleerde kern voor de tijdelijke opslag van de verzamelde warmte en ten derde een stralingsgeleider tussen deze twee onderdelen. Het vierde, verder niet echt uitgewerkte onderdeel is de combinatie van een computersysteem en een roteerbaar frame waarop de zonnecollector is opgebouwd om de baan van de zon te kunnen volgen. De manier waarop de opgeslagen warmte uiteindelijk weer moet worden afgetapt, komt in de tekst geheel niet aan de orde. Ook de beoogde afmetingen en de te bereiken “bijzonder gunstige” rendementen blijven onvermeld.

Middelpunt van de collector is de thermisch geleidende kern die de zonnewarmte voldoende lang moet kunnen opslaan om periodes van weinig of geen zonnestraling te overbruggen. De octrooitekst noemt als voorbeeld een kern van massief staal of aluminium, materialen met een relatief hoge warmtecapaciteit die bovendien bestand zijn tegen de maximaal 1200 graden Celsius in de kern. Om warmteverlies zoveel mogelijk te beperken, krijgt de kern rondom een gegoten isolatiemantel van poreus keramisch materiaal. Daaromheen komen op enige afstand twee ‘reflectorlichamen’ die ontsnappende warmtestraling moeten terugkaatsen naar de kern. Tot slot wordt ter verdere isolatie in de behuizing rondom de kern en de isolatielagen een vacuüm aangelegd. De combinatie van deze maatregelen leidt volgens de octrooitekst tot een verwaarloosbaar warmteverlies en de temperatuur aan de buitenzijde van de behuizing komt dan ook vrijwel overeen met de omgevingstemperatuur.

Om de kern op te warmen, omvat het systeem een ‘scherm’ met een niet nader aangegeven aantal ‘lensmiddelen’. Elke lens concentreert de invallende zonnestraling op het uiteinde van een glasvezel. De glasvezels lopen gezamenlijk richting de kern, maar gaan vlak voor de behuizing over in een kwartsvezel. Deze draagt de straling uiteindelijk over op een verdieping in de absorberende kern, die plaatselijk is bedekt met een anti-reflectiecoating. De combinatie van twee soorten vezels is nodig omdat glasvezel niet bestand is tegen 1200 graden Celsius. Het duurdere kwartsvezel is dat wel, maar is door een lagere flexibiliteit minder geschikt voor de bochten in het opvangscherm.

Octrooinummer: NL2012014

Houder: J.Schilder, Volendam

Uitvinder: J.Schilder

Reageer op dit artikel

Gerelateerde tags

Lees voordat u gaat reageren de spelregels