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Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor zur Erwärmung eines flüssigen Mediums, an dessen Vorderseite eine Vakuumkammer angeordnet ist, in der sich ein von einem flüssigen, wärmeübertragenden Medium durchströmter Absorber befindet, und die von einer transparenten Scheibe abgedeckt ist, die auf der oberen, unteren und seitlichen Abschlusswand der Vakuumkammer aufliegt und zusätzlich im Bereich des Absorbers abgestützt ist.
Sonnenkollektoren sind in den verschiedensten Ausführungen, überwiegend als absorbierende Kollektoren oder als Spiegelreflektoren mit im Brennpunkt liegenden Röhren bekannt und weisen folgende Eigenschaften auf.
Kollektoren, die nur aus einem Absorber bestehen, der überwiegend aus Kunststoff gefertigt ist, nützen die auftreffende Strahlung nur minimal, da die nicht wärmegedämmten Abkühlungsflächen des Absorbers den grössten Teil der Wärme an die Umgebungsluft abgeben.
Kollektoren, deren Absorber in einer Kammer liegt, deren Rückseite wärmegedämmt ist und an deren Vorderseite sich eine Glas- oder Kunststoffscheibe befindet, haben vielfach eine luftdurchlässige Kammer, in der es zu einem Luftaustausch mit der umgebenden Atmosphäre kommt, wodurch immer wieder Feuchtigkeit in den Kollektor gelangt. Dadurch entsteht bei Abkühlung des Kollektors, die immer bei Abnahme des Sonnenstandes eintritt, Kondenswasserbildung, die sowohl die Wirksamkeit der Wärmedämmung herabsetzt, als auch wegen des Feuchtigkeitsniederschlages an der Scheibe eine Absorption der eintretenden Wärmestrahlung bewirkt, so dass nur noch ein Teil der Energie den leistungserbringenden Absorber trifft.
Weiters führt die in der Kammer befindliche Luft zu einer konvektiven Wärmeabgabe an den Aussenflächen des Kollektors, am stärksten an der Vorderseite an der Scheibe beim Strahlungseintritt.
Kollektoren mit Spiegelreflektoren und im Brennpunkt liegenden Röhren sind in ihrem Aufbau und in ihrer Abstützung sehr aufwendig, da die Spiegelflächen mit grosser Präzision gefertigt sein müssen, um über die ganze Länge eine vollkommen gerade Brennlinie zu haben. Auch müssen die Abstützungen allen Windkräften widerstehen können. Darüber hinaus müssen diese Kollektoren ununterbrochen dem Sonnenstand durch eine zusätzliche mechanische Einrichtung nachgeführt werden, da sie nur, wenn die Brennlinie die vom wärmeübertragenden Medium durchflossene Röhre trifft, Leistung erbringen. Weiters können diese Kollektoren nur direkte Sonneneinstrahlung verwerten.
Bekannt ist die Verwendung von Isolierglasscheiben, welche aber den Nachteil haben, dass durch die beiden Scheiben, sowie die eingeschlossene Trockenluft teilweise eine Absorption der Wärmestrahlung auftritt. Ausserdem findet ein Luftaustausch zwischen der Kollektorkammer und der Atmosphäre nach wie vor statt. Weiters erhöht die Isolierglasscheibe das Gewicht des Kollektors, und die Abdichtung an der Dichtstelle ist dadurch aufwendiger. Nicht zuletzt werden auch die Kosten des Kollektors durch die Isolierglasscheiben erhöht.
Kollektoren, deren Absorber in einer Vakuumkammer liegt, sind nur mit grossem technischen Aufwand herzustellen, bedingt durch den hohen Aufwand für die Bohrungen im Absorber, durch die die Distanzierungsbolzen geführt sind, die die Abstützung der Kammer gegen den Vakuumdruck bewirken, durch die Präzision, mit der die Distanzierungsbolzen an den Verbreiterungen an der Ober- und Unterseite gefertigt sein müssen, durch die Präzision, mit der diese Bolzen an der Rückund Vorderseite des Kollektors zu setzen sind und durch den hohen Produktionsaufwand bei der Herstellung der verspiegelten Rückseite der Vakuumkammer.
Insbesondere die Aufrechterhaltung einer einwandfreien Dichtung bringt technische Schwierigkeiten und hohe Kosten mit sich. Die ebenflächig umlaufende Dichtung zwischen Vorder-und Rückseite des Kollektors bedingt hohen technischen Aufwand, die Dichtung der Durchbrüche der Vakuumkammer beim Vor- und Rücklauf des Kollektors ist durch die Wärme- und Kältedehnungen der Rohre ständig gefährdet, die Verankerung am Aufstellungsort ist aufwendig, um Rüttelbewegungen, bedingt durch Wind und Wetter, entgegenzuwirken, damit die Vakuumdichte nicht in Kürze zur Gänze verloren geht.
Durch die komplizierte Konstruktion und den hohen technischen Aufwand ergeben sich zahlreiche Fehlerquellen, die zum Lufteintritt führen können, wodurch der Kollektor im Wirkungsgrad stark abfällt, nicht zuletzt, da die Wärmedämmung durch Verspiegelung nur im Vakuum funktioniert. Nach Verlust des Vakuums tritt extreme Kondenswasserbildung und konvektive Wärmeabgabe auf.
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Bei bekannten Kollektoren, deren Absorber in einer Vakuumkammer liegt, ist weiters der Zusammenschluss mehrerer Kollektoren und deren Verbindung zu einer gemeinsamen Vakuumpumpe nachteilig. Durch die Verbindung vieler Unterdruckkammern summieren sich auch die Mängel, und so kann nach Auftreten mehrerer Undichtigkeiten die Vakuumpumpe oft das Vakuum nicht mehr herstellen oder aufrechterhalten, wodurch das ganze System an Wirkung verliert. Darüber hinaus bringt die Vakuumpumpe hohe Anschaffungs- und ständige Betriebskosten mit sich.
Aufgabenstellung für die Erfindung ist es, einen Sonnenkollektor mit Absorber zu entwickeln, der die Vorteile eines Vakuums zwischen energiedurchlässiger Vorderseite und Absorber besitzt und gleichzeitig einen einfachen Aufbau für die Vakuumkammer, die Befestigung am Einsatzort, sowie die Wärmedämmung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung bei einem Sonnenkollektor der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, dass der Absorber den tragenden Teil des Sonnenkollektors bildet und aus zwei mit Rippen oder Sicken versehenen, spiegelbildlich zueinander zusammengefügten Blechen besteht und zentrale Röhren oder einen aus Profilen gebildeten kastenförmigen Querschnitt aufweist, dessen Randrippen die Vakuumkammer seitlich begrenzen, wobei die obere, untere und hintere Abschlusswand der Vakuumkammer aus einer an den Rippen des Absorbers angeschweissten, reflektierenden Blechplatte bestehen und auf der Vorderseite durch eine Glasscheibe abgedeckt sind, die von einem Rahmen, bestehend aus Rahmenteilen getragen ist, der an die Blechplatten der oberen und unteren Abschlusswand der Vakuumkammer und an die beiden Randrippen des Absorbers angeschweisst ist,
wobei Blechplatte und Rahmenteile den Absorber versteifen, und dass sich die transparente Glasscheibe über wärmedämmende Distanzleisten auf den Rippen abstützt, die Blechplatten auf der Aussenseite der Vakuumkammer und die Randrippen des Absorbers an ihrer Aussenseite eine hitzebeständige Trennfolie und eine darauf angeordnete Wärmedämmung aus Isolierschaum aufweisen, dass die Anschlüsse des Absorbers für den Vorlauf und den Rücklauf sich an zwei diametral gegenüberliegenden Ecken des Absorbers befinden, und dass in den andern Ecken des Absorbers Blindanschlüsse vorgesehen sind, die ausserhalb der Vakuumkammer liegen, wobei die Anschlüsse für den Vorlauf, den Rücklauf und die beiden Blindanschlüsse mit elastischen Halterungen versehen sind.
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemässen Aufbaus liegen in der Möglichkeit, billige und herkömmliche Materialien zu verwenden, sowie in der einfachen Anwendung herkömmlicher Produktionstechniken und Produktionstoleranzen, wodurch die Kosten nur unwesentlich über jenen eines Kollektors liegen, dessen Absorber in einer luftdurchlässigen Kammer angeordnet ist. Die Leistung des erfindungsgemässen Sonnenkollektors entspricht dabei aber der Leistung eines Kollektors, dessen Absorber in einer verspiegelten Vakuumkammer liegt. Es entfallen darüber hinaus aufwendige Einrichtungen zur Nachführung des Kollektors nach dem Sonnenstand.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt. Diese zeigen in Fig. l einen erfindungsgemässen Sonnenkollektor in Draufsicht mit einem Absorber und dessen Rippen, in Fig. la eine abgewandelte Ausführung des Sonnenkollektors mit Absorber in Form eines Kastens aus gepressten und abgekanteten Profilen im Vertikalschnitt, in Fig. 2 den Sonnenkollektor nach Fig. l im Vertikalschnitt nach Linie B-B in Fig. l, in Fig. 3 den Kollektor im Vertikalschnitt nach Linie A-A in Fig. l, in Fig. 4 ein Detail gemäss Horizontalschnitt C-C in Fig. l, der die Distanzierung der transparenten Scheibe mittels Distanzleisten erkennen lässt, in Fig. 5 ein Detail gemäss Horizontalschnitt C-C in Fig. l, das die Abdichtung zwischen Scheibe und Rahmen des Sonnenkollektors erkennen lässt, und in Fig. 6 ein Detail, gemäss Vertikalschnitt A-A in Fig.
l, des erfindungsgemässen verschlossenen Rohres zur Vakuumbildung.
Die Oberfläche des in Fig. l dargestellten Absorbers --1--, der von aufheizbarem, flüssigem Medium durchflossen wird, ist durch Wellungen und Einkerbungen vergrössert und mit intensiv schwarzer, wärmeleitender Beschichtung versehen. Die obere, untere und hintere Abschlusswand - 2, 3, 4-- der Vakuumkammer besteht aus verzinktem oder mit reflektierender Farbe gestrichenem Blech, welches einfallende Strahlung auf den Absorber-l-reflektiert und welches an die sich im Absorber --1-- über dessen volle Länge erstreckenden und ihn auch seitlich begrenzenden Rippen vakuumdicht angeschweisst ist.
Ausserdem sind alle Blechplatten zur Erhöhung der Steifigkeit an Rippen des Absorbers --1-- angepunktet. An der Vorderseite des Absorbers-l-sind längs
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der Rippen --9-- die Rahmenteile --10-- vakuumdicht angeschweisst, die ihrerseits in den Ecken mit den Rahmenteilen --8-- auf Gehrung vakuumdicht verschweisst sind. Der Rahmen, der sich aus den Rahmenteilen-8 und 10--, gefertigt aus verzinktem Blech, zusammensetzt, steht über den obersten Punkt der Rippen --9-- und der andern Rippen des Absorbers-l-hinaus und bildet eine weitere Begrenzung der Vakuumkammer. Durch seine Winkelkonstruktion wirkt es als zusätzliche Versteifung des Absorbers-l-. Weiters trägt der Rahmen, bestehend aus den Teilen --8 und 10-, die beschichtete transparente Glasscheibe --40--, die aus Spezialglas bestehen kann.
Seine Höhe und damit die Distanzierung der Glasscheibe --40-- von den Rippen des Absorbers ist so gewählt, dass die Beschichtung gut nach innen reflektieren kann, somit die Abstrahlung des Absorbers nach vorne gering ist, wobei die Distanzierung der Glasscheibe -40-- mit Distanzleisten --46-- noch einfach zu erreichen und die Steifigkeit des Systems gewährleistet ist.
An den Ecken --4-- des Absorbers --1-- sind Scheiben --15-- mit Gewinde eingepresst oder eingeschweisst, in welche ausserhalb der Vakuumkammer an diagonal gegenüberliegenden Ecken des Absorbers-lunten der kühle Rücklauf --5-- und oben der von der Sonnenenergie aufgeheizte Vorlauf --6-- des wärmeübertragenden Mediums dicht eingeschraubt ist, wogegen an den beiden andern einander diagonal gegenüberliegenden Ecken in die Scheiben --15-- zwei Blindanschlüsse --7-- dicht eingeschraubt sind. An Vorlauf-6--, Rücklauf-5-- und den beiden Blindanschlüssen --7-- erfolgt mit elastischen Halterungen --16-- die Verankerung des Sonnenkollektors.
Der Absorber-l-ist in Rippenform ausgebildet, damit bei Abstrahlung jeder Punkt einer Rippe zum überwiegenden Teil den jeweils gegenüberliegenden andern Punkt des Absorbers --1-- anstrahlt, so dass die Abstrahlung nach aussen von der Konstruktion her gering gehalten wird. Die Verteilung des wärmeübertragenden Mediums im Absorber-l-erfolgt auf Grund der Form der Rippen entweder über zwei zentrale Röhren --11-- oder über zwei kastenförmige Profile --12-- des in Fig. la dargestellten Absorbers - lia--. Bei Verwendung abgekanteter Profile in Blechbauweise werden die Vertikalrippen --13-in Blechaufbörtelungen --14-- gesetzt und verschweisst oder geklebt, oder der gesamte Körper wird aus einem Stück gepresst.
Das obere sowie das untere Profil --12-- bilden zugleich die obere und untere Begrenzung des Absorbers --la--, wie sie auch die horizontalen Rahmenteile --8-- ersetzen.
Die vertikalen Rahmenteile -10a-- werden entweder stumpf an den beiden äusseren Rippen --9a-eingeschweisst oder durch die Blechpressform gebildet. Der Absorber-la-ist an der Vorderseite intensiv schwarz beschichtet. Am zweckmässigsten werden die Vertikalrippen --13-- möglichst schmal ausgeführt, damit die Wärmeabgabe vom Metall an das Medium optimal ist. Der Absorber --la-bildet dann gleichzeitig die Rückseite und mit den Rahmenteilen --10a-- die Seitenteile der Vakuumkammer des Sonnenkollektors. Der erfindungsgemässe Abschluss zwischen Sonnenkollektor und Vakuumeinrichtung befindet sich im Rahmenteil --10a--. In die Profile --12-- sind diagonal Rücklauf - 5a-- und Vorlauf-6a--, sowie die beiden Blindanschlüsse --7a-- eingeschweisst.
Die beiden Randrippen --9-- des in Fig. 2 dargestellten Absorbers-l-haben sowohl oben
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enthält, in das in herkömmlicher Weise der Rücklauf --5--, der Vorlauf --6-- und die beiden Blind- anschlüsse -7-- eingeschraubt sind. Diese Konstruktion ist bekannt, sie ist leicht zu dichten und anderseits stabil genug, um gleichzeitig die elastische Halterung --16-- des Kollektors aufzunehmen. Die Glasscheibe --40-- ist mit an den Rippen --9-- vorgesehenen Distanzleisten --46-- distan-
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beständigen Material besteht und welche bewirkt, dass sich die Wärmedämmung --50-- aus Isolierschaum nicht durch Einwirken höherer Temperaturen, z. B. über 100 C, während längerer Zeit verformt.
Der Dichtanstrich --52-- schützt die Wärmedämmung --50-- gegen Regen und Spritzwasser.
Die obere, untere und hintere Abschlusswand --2, 3, 4-- des in Fig. 3 dargestellten Absorbers-l-bilden einen Teil der Vakuumkammer und sind als ganze Blechplatten an den Absorber angepasst und an den seitlichen Rippen --9-- vakuumdicht durchgeschweisst. In der oberen Ab- schlusswand --2-- ist der Vakuumanschluss eingeschweisst. Die Vorderseite der Vakuumkammer ist von der Glasscheibe --40--, z. B. aus beschichtetem Quarzglas, gebildet, die gegen die Rahmenteile-8 und 10-- durch einen umlaufenden O-'Ring--41-- aus Spezialgummi abgedichtet ist. Die Glasscheibe --40-- wird durch Stahlklammern --44-- an den O-Ring --41-- angepresst.
Durch Distanz-
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sätzliche Sicherheitsmassnahme gegen Feuchtwerden des Schaums sind die Aussenflächen der Wärme- dämmung --50-- mit einem Dichtanstrich --52-- versehen. Die Anschlüsse zum Vor- und Rücklauf - 5, 6-und die Blindanschlüsse --7-- sind mittels einer Dichtmanschette --53-- gegen Eindringen von Regenwasser geschützt.
Die Abstützung, dargestellt in Fig. 4, zeigt im Detail die Glasscheibe --40--, die über Distanz- leisten --46-- gegen den Absorber-l bzw. la-distanziert ist. Das Material der Distanzleisten - -46- muss gegen Temperaturen von 150 C widerstandsfähig, druckfest und schlecht wärmeleitend sein. Gegen das Verschieben dieser Distanzleisten --46-- während des Einbaues sind Stahlkammern - vorgesehen, mit denen die Leisten am Absorber festgeklemmt werden. Beim Absorber --la-können diese Klammern durch Klebung oder Anpunkten der Distanzleisten ersetzt werden.
Die Abdichtung des Kollektors, dargestellt in Fig. 5, zeigt im Detail die Glasscheibe --40--, die durch eine O-Ring --41-- aus Spezialgummi gegen den Rahmen, bestehend aus den Rahmenteilen --8 und 10--, abgedichtet ist. Als Anschlag und gegen das Einziehen des O-Rings --41-- durch den Unterdruck ist ein Flachrahmen --42-- aus verzinktem Flacheisen auf die Rahmenteile - 8 und 10-- mit Schweisspunkten --48-- angepunktet. Dieser Flachrahmen --42-- dient auch einer zusätzlichen Versteifung des Rahmens. Die zum O-Ring --41-- hin gerichtete Kante des Flachrahmens --52-- ist abgerundet, um den O-Ring --41-- beim Zusammendrücken nicht zu verletzen.
Als zusätzliche Dichtungsmassnahme wird nach Herstellung des Unterdrucks der Spalt zwischen den Rahmenteilen --8, 10--, der Scheibe --40-- und dem O-Ring --41-- mit einer dauerelastischen Dichtmasse --41a-- ausgespritzt. Zum Schutz für den O-Ring --41-- und die Dichtmasse --41a-- gegen die Sonnenstrahlung ist die Scheibe --40-- über die gesamte Aussenkante mit einem reflektierenden Streifen --43-- beschichtet. Die Glasscheibe --40-- ist durch stählerne Stahlklammern --44-- an den O-Ring --41-- angepresst. Der Rahmen weist an seiner Unterseite an den Stellen, wo die Stahl- klammern --41-- aufgesteckt werden, Blechkeile --45-- auf, die ein Abgleiten der Klammern --44-verhindern.
An der Seite der linken und rechten äusseren Absorberrippe --9-- wird der Rahmenteil --1-- durch Schweisspunkte --48a-- und eine Dichtschweissnaht --49-- aufgeschweisst. An den Rippen --9-- ist die hitzebeständige Trennfolie --51-- aufgebracht, die die Wärmedämmung --50-- mit Dichtanstrich --52-- trägt.
Der Abschluss, dargestellt im Detail in Fig. 6, weist zwischen Sonnenkollektor und Vakuumeinrichtung an der oberen Abschlusswand --2-- der Vakuumkammer einen aufgeschweissten Halterungsring --20-- auf, der eine Ausdrehung mit Nut --21-- enthält, in die ein Rohr --22-- mit der Naht - eingelötet oder eingeklebt ist. Mit bekannten Mitteln wird über dieses Rohr --22-- das Vakuum hergestellt. Nach Herstellung des Unterdrucks wird das Rohr --22-- vakuumdicht abgequetscht, oberhalb der Quetschstelle --30-- abgeschnitten und zur Sicherung gegen Lufteintritt an der Oberseite der Quetschstelle --30-- abgelötet oder verklebt. Die Quetschstelle-30-- des Rohres liegt so nahe an der Vakuumkammer, dass sie fast zur Gänze innerhalb der Wärmedämmung - des Kollektors Platz findet.
Als Schutz gegen eindringendes Oberflächenwasser ist das abgequetschte Rohr --22--, sowie die Quetschstelle --30--, durch eine Dichtmanschette --53-- sowie einen dauerelastischen Kittabschluss --54-- gegen die Wärmedämmung --50-- hin abgedichtet.
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The invention relates to a solar collector for heating a liquid medium, on the front of which a vacuum chamber is arranged, in which there is an absorber through which a liquid, heat-transferring medium is located, and which is covered by a transparent pane on the top, bottom and sides End wall of the vacuum chamber rests and is additionally supported in the area of the absorber.
Solar collectors are known in various designs, predominantly as absorbing collectors or as mirror reflectors with tubes at the focal point and have the following properties.
Collectors, which consist of only one absorber, which is predominantly made of plastic, use the incident radiation only minimally, since the non-thermally insulated cooling surfaces of the absorber release most of the heat into the ambient air.
Collectors, whose absorbers are located in a chamber, the back of which is thermally insulated and on the front of which there is a glass or plastic pane, often have an air-permeable chamber in which there is an exchange of air with the surrounding atmosphere, which means that moisture is repeatedly brought into the collector reached. As a result, when the collector cools down, which always occurs when the position of the sun decreases, condensation forms, which both reduces the effectiveness of the thermal insulation and, due to the precipitation of moisture on the pane, absorbs the incoming heat radiation, so that only a part of the energy is still used to provide the power Absorber hits.
Furthermore, the air in the chamber leads to convective heat emission on the outer surfaces of the collector, most strongly on the front of the pane when the radiation enters.
Collectors with mirror reflectors and tubes at the focal point are very complex to construct and to support, since the mirror surfaces have to be manufactured with great precision in order to have a completely straight focal line over the entire length. The supports must also be able to withstand all wind forces. In addition, these collectors must continuously track the position of the sun by means of an additional mechanical device, since they only perform when the focal line hits the tube through which the heat-transfer medium flows. Furthermore, these collectors can only utilize direct sunlight.
It is known to use insulating glass panes, but these have the disadvantage that the two panes and the enclosed dry air partially absorb heat radiation. In addition, there is still an air exchange between the collector chamber and the atmosphere. Furthermore, the insulating glass pane increases the weight of the collector, and the sealing at the sealing point is therefore more complex. Last but not least, the costs of the collector are increased by the insulating glass panes.
Collectors, whose absorbers are located in a vacuum chamber, can only be manufactured with great technical effort, due to the high effort for the holes in the absorber, through which the spacer bolts are guided, which cause the chamber to be supported against the vacuum pressure, due to the precision with which the spacer bolts on the widenings on the top and bottom must be made, by the precision with which these bolts are to be placed on the back and front of the collector and by the high production costs in the production of the mirrored back of the vacuum chamber.
Maintaining a proper seal in particular creates technical difficulties and high costs. The evenly circumferential seal between the front and back of the collector requires a high level of technical effort, the sealing of the openings in the vacuum chamber when the collector flows in and out is constantly endangered by the thermal and cold expansion of the pipes, and the anchoring at the installation site is complex, due to vibrations counteracted by wind and weather, so that the vacuum density is not completely lost in the near future.
Due to the complicated design and the high technical effort, there are numerous sources of error that can lead to air entry, which means that the collector's efficiency drops significantly, not least because the insulation works only in a vacuum due to mirroring. If the vacuum is lost, extreme condensation and convective heat emission occur.
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In known collectors, the absorber of which is located in a vacuum chamber, the combination of several collectors and their connection to a common vacuum pump is also disadvantageous. By connecting many vacuum chambers, the shortcomings add up, so that after several leaks, the vacuum pump can often no longer produce or maintain the vacuum, causing the entire system to lose its effectiveness. In addition, the vacuum pump entails high acquisition and permanent operating costs.
The task for the invention is to develop a solar collector with an absorber which has the advantages of a vacuum between the energy-permeable front side and the absorber and at the same time has a simple structure for the vacuum chamber, the attachment at the place of use, and the thermal insulation.
This object is achieved by the invention in a solar collector of the type mentioned at the outset in that the absorber forms the load-bearing part of the solar collector and consists of two sheets provided with ribs or beads, mirror images of one another, and has central tubes or a box-shaped cross section formed from profiles , the edge ribs of which laterally delimit the vacuum chamber, the upper, lower and rear end walls of the vacuum chamber consisting of a reflective sheet metal plate welded to the ribs of the absorber and covered on the front by a glass pane which is supported by a frame consisting of frame parts , which is welded to the sheet metal plates of the upper and lower end wall of the vacuum chamber and to the two edge ribs of the absorber,
whereby the sheet metal plate and frame parts stiffen the absorber, and that the transparent glass pane is supported on the ribs by means of heat-insulating spacer strips, the sheet metal plates on the outside of the vacuum chamber and the edge ribs of the absorber on their outside have a heat-resistant separating film and thermal insulation made of insulating foam arranged thereon the connections of the absorber for the flow and the return are located at two diametrically opposite corners of the absorber, and that in the other corners of the absorber there are blind connections which are outside the vacuum chamber, the connections for the flow, the return and the two Blind connections are provided with elastic brackets.
The particular advantages of the construction according to the invention lie in the possibility of using cheap and conventional materials, and in the simple application of conventional production techniques and production tolerances, as a result of which the costs are only marginally higher than that of a collector whose absorber is arranged in an air-permeable chamber. The performance of the solar collector according to the invention corresponds to the performance of a collector whose absorber is located in a mirrored vacuum chamber. There are also no complex facilities for tracking the collector according to the position of the sun.
An embodiment of the subject of the invention is shown in the drawings. These show in Fig. 1 a solar collector according to the invention in plan view with an absorber and its ribs, in Fig. La a modified version of the solar collector with absorber in the form of a box made of pressed and folded profiles in vertical section, in Fig. 2 the solar collector according to Fig. 1 in vertical section along line BB in FIG. 1, in FIG. 3 the collector in vertical section along line AA in FIG. 1, in FIG. 4 a detail according to horizontal section CC in FIG. 1, which recognizes the spacing of the transparent pane by means of spacer strips 5 shows a detail according to horizontal section CC in FIG. 1, which shows the seal between the pane and frame of the solar collector, and FIG. 6 shows a detail according to vertical section AA in FIG.
l, of the sealed tube according to the invention for vacuum formation.
The surface of the absorber --1-- shown in Fig. 1, through which heatable liquid medium flows, is enlarged by corrugations and notches and provided with an intensely black, heat-conducting coating. The upper, lower and rear end wall - 2, 3, 4-- of the vacuum chamber consists of galvanized or coated with reflective paint, which reflects incident radiation on the absorber-l and which is reflected in the absorber --1-- the full length of which is welded and also laterally delimiting ribs vacuum-tight.
In addition, all sheet metal plates are dotted on the ribs of the absorber --1-- to increase the rigidity. At the front of the absorber-l-are longitudinal
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the ribs --9-- the frame parts --10-- welded vacuum-tight, which in turn are miter-vacuum-welded in the corners with the frame parts --8--. The frame, which is composed of frame parts-8 and 10--, made of galvanized sheet metal, stands above the uppermost point of the ribs -9-- and the other ribs of the absorber-l-and forms a further limitation of the Vacuum chamber. Due to its angular construction, it acts as an additional stiffener for the absorber-l-. Furthermore, the frame, consisting of parts --8 and 10-, carries the coated transparent glass pane --40--, which can be made of special glass.
Its height and thus the spacing of the glass pane --40-- from the ribs of the absorber is chosen so that the coating can reflect well inwards, so that the radiation of the absorber to the front is low, the spacing of the glass pane -40-- with distance strips --46-- still easy to reach and the rigidity of the system is guaranteed.
At the corners --4-- of the absorber --1--, washers --15-- with threads are pressed or welded, into which outside the vacuum chamber at diagonally opposite corners of the absorber lunches the cool return --5-- and above, the flow --6-- of the heat-transfer medium, which is heated by solar energy, is screwed in tightly, whereas at the two other diagonally opposite corners, two --15-- two blind connections --7-- are screwed tightly into the panes. The solar collector is anchored to the flow 6--, return 5-- and the two blind connections --7-- with elastic brackets --16--.
The absorber-l-is designed in the form of ribs, so that when radiating each point of a rib predominantly illuminates the opposite point of the absorber --1--, so that the radiation to the outside is kept low from the construction. The distribution of the heat transfer medium in the absorber-l-is due to the shape of the ribs either via two central tubes --11-- or via two box-shaped profiles --12-- of the absorber shown in Fig. La - lia--. When using folded profiles in sheet metal construction, the vertical ribs --13 -in sheet metal flares --14-- are set and welded or glued, or the entire body is pressed from one piece.
The upper and lower profiles --12-- also form the upper and lower limits of the absorber --la--, as they also replace the horizontal frame parts --8--.
The vertical frame parts -10a-- are either butt-welded to the two outer ribs --9a-or formed by the sheet metal die. The absorber-la is coated intensively black on the front. It is best to make the vertical ribs --13-- as narrow as possible so that the heat transfer from the metal to the medium is optimal. The absorber --la- then forms the back and, with the frame parts --10a-- the side parts of the vacuum chamber of the solar collector. The termination according to the invention between the solar collector and the vacuum device is located in the frame part --10a--. Diagonal return - 5a-- and flow-6a-- as well as the two blind connections --7a-- are welded into the profiles --12--.
The two edge ribs --9-- of the absorber-1-shown in Fig. 2 have both above
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contains, in which the return --5--, the flow --6-- and the two blind connections -7-- are screwed in the conventional way. This construction is well known, it is easy to seal and, on the other hand, it is stable enough to simultaneously accommodate the elastic bracket --16-- of the collector. The glass pane --40-- is spaced with --46-- spacer strips provided on the ribs --9--
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resistant material and which ensures that the thermal insulation --50-- made of insulating foam is not affected by the action of higher temperatures, e.g. B. over 100 C, deformed for a long time.
The sealing coat --52-- protects the thermal insulation --50-- against rain and splash water.
The upper, lower and rear end wall --2, 3, 4-- of the absorber-1-shown in Fig. 3 form part of the vacuum chamber and are adapted as whole sheet metal plates to the absorber and on the side ribs --9-- welded through vacuum-tight. The vacuum connection is welded into the upper end wall --2--. The front of the vacuum chamber is from the glass pane --40--, e.g. B. made of coated quartz glass, which is sealed against the frame parts-8 and 10-- by a circumferential O-ring - 41-- made of special rubber. The glass pane --40-- is pressed against the O-ring --41-- by steel clips --44--.
By distance
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An additional safety measure to prevent the foam from becoming damp is to coat the outer surfaces of the thermal insulation --50-- with a sealing coat --52--. The connections to the flow and return - 5, 6 - and the blind connections --7-- are protected against the ingress of rainwater by a sealing sleeve --53--.
The support, shown in Fig. 4, shows in detail the glass pane --40--, which is spaced --46-- against the absorber-l or la-spaced over distance strips. The material of the spacer strips - -46- must be resistant to temperatures of 150 C, pressure-resistant and poorly heat-conducting. Steel chambers - with which the strips are clamped to the absorber - are provided to prevent these spacer strips from being moved during installation. With the absorber --la-these clips can be replaced by gluing or dotting the spacer strips.
The sealing of the collector, shown in Fig. 5, shows in detail the glass pane --40--, which is secured against the frame by an O-ring --41-- made of special rubber, consisting of the frame parts --8 and 10-- , is sealed. As a stop and against the pulling in of the O-ring --41-- due to the negative pressure, a flat frame --42-- made of galvanized flat iron is dotted onto the frame parts - 8 and 10-- with welding points --48--. This flat frame --42-- also serves to reinforce the frame. The edge of the flat frame --52-- facing the O-ring --41-- is rounded so as not to injure the O-ring --41-- when pressed together.
As an additional sealing measure, the gap between the frame parts --8, 10--, the washer --40-- and the O-ring --41-- is sprayed with a permanently elastic sealant --41a-- after the negative pressure has been created. To protect the O-ring --41-- and the sealing compound --41a-- against solar radiation, the washer --40-- is coated with a reflective strip --43-- over the entire outer edge. The glass pane --40-- is pressed against the O-ring --41-- by steel steel clips --44--. The underside of the frame has sheet metal wedges --45-- at the points where the steel clips --41-- are attached, which prevent the clips --44-from sliding off.
The frame part --1-- is welded to the side of the left and right outer absorber rib --9-- by welding points --48a-- and a sealing weld seam --49--. The heat-resistant separating film --51-- is applied to the ribs --9-- and supports the thermal insulation --50-- with a sealing coat --52--.
The closure, shown in detail in Fig. 6, has a welded-on mounting ring --20-- between the solar collector and the vacuum device on the upper end wall --2-- of the vacuum chamber, which contains a recess with a groove --21-- in which is a tube --22-- with the seam - soldered or glued. Using known means, the vacuum is created via this tube --22--. After the negative pressure has been established, the pipe --22-- is squeezed off in a vacuum-tight manner, cut off above the pinch point --30-- and, to protect against air entry, unsoldered or glued to the top of the pinch point --30--. The pinch point 30-- of the pipe is so close to the vacuum chamber that it almost completely fits inside the thermal insulation - the collector.
To protect against penetrating surface water, the squeezed pipe --22--, as well as the pinch point --30--, with a sealing collar --53-- and a permanently elastic cement seal --54-- against the thermal insulation --50-- sealed.
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