CH642161A5

CH642161A5 - Sonnenkollektor mit verdampfungs- und kondensationszone.

Info

Publication number: CH642161A5
Application number: CH602079A
Authority: CH
Inventors: George Albert Apoloni Asselman; Adrianus Johannes Va Mensvoort
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1984-03-30
Also published as: NL7807174A; AU530132B2; IT7923934A0; DE2926208A1; JPS558594A; US4291676A; AU4845879A; FR2429980B1; GB2024408B; IT1125385B; CA1138283A; GB2024408A; SE7905626L; FR2429980A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor ge- 25 mäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Sonnenkollektor der obengenannten Art ist in der deutschen Patentanmeldung 28 04 411 vorgeschlagen worden.

Bei dem vorgeschlagenen Sonnenkollektor besteht das 30 Rohr aus Metall und die flüssigkeitsspeichernden Stellen sind durch Vorsprünge in der Rohrwand gebildet. Da die Vorsprünge Kondensat auffangen, erfolgt bei Inbetriebnahme des Sonnenkollektors die Verdampfung über die ganze Verdampfungszone anstatt nur im unteren Sammelteil des Roh- 35 res. Nicht nur ist dadurch die Anlaufzeit, um den Sonnenkollektor als Wärmespender wirken zu lassen, kurz, sondern ausserdem wird vermieden, dass der Verdampfungs-Kondensa-tionsprozess nicht in Gang kommt, wenn der untere Verdampferteil des im Freien angeordneten Sonnenkollektors mit Schnee bedeckt ist oder im Schatten liegt.

Ein Nachteil des vorgeschlagenen Sonnenkollektors ist,

dass das Anbringen von Vorsprüngen im Metallrohr schwer durchführbar ist.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, einen Sonnen- 45 kollektor der obengenannten Art zu schaffen, der konstruktiv einfacher und preisgünstiger ist.

Dazu weist der erfindungsgemässe Sonnenkollektor das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ausgeführte Merkmal auf.

Bei einer günstigen Ausführungsform des erfindungsge-mässen Sonnenkollektors sind die Materialteile auf einen Stift gesteckt. Das Aufstecken der Materialteile auf den Stift kann auf einfache Weise vor dem Einbringen des Gefüges in das Rohr erfolgen.

Bei einer Ausführungsform kann der Stift mit den Materialteilen gegenüber dem Rohr frei drehbar um die Rohrachse im Rohr angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass ungeachtet der Drehung des Sonnenkollektors um die Rohrachse oder um eine Achse parallel dazu, die flüssigkeit-absorbieren-60 den Materialteile infolge der Schwerkraft der Rohrwand immer an diejenigen Stellen gelangen, an denen das Kondensat entlang strömt. Dies ermöglicht viel Freiheit bei der Aufstellung des Sonnenkollektors. 65

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Sonnenkollektor

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mit einer Absorberplatte und einem Verdampfungs-Konden-sationsrohr,

Figur 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II in Figur 1,

Figur 3 einen Längsschnitt durch den Sonnenkollektor nach Figur 1, der mit Ausnahme der Kondensationszone in einer evakuierten transparenten Hülle angeordnet ist.

Der Sonnenkollektor nach den Figuren 1 bis 3 hat einen flachen metallenen Absorber 1, der beispielsweise aus einer auf der Oberseite mit einer Nickel- oder Kupfer oxyd- bzw. -sulfidschicht versehenen Aluminiumplatte besteht. Mit dem Absorber 1 ist, beispielsweise durch Verlöten oder Ver-schweissen, ein geschlossenes Metallrohr 2 verbunden, das im Bereich des Absorbers 1 als Verdampfer 3 und mit dem über den Absorber 1 hinausragenden Teil als Kondensator 4 für ein im Rohr 2 befindliches Wärmetransportmedium 5, beispielsweise eine Kohlenwasserstoffbindung, wirksam ist.

Im Kondensationsbereich 4 ist das Rohr 2 mit einer Anzahl Flansche 6 versehen, die von einem Wärmetransportmittel beispielsweise Wasser, einer mit dem Sonnenkollektor zusammenarbeitenden, nicht dargestellten Heizanlage umspült werden.

Im Betrieb ist der Sonnenkollektor derart aufgestellt, dass der Kondensator 4 räumlich höher liegt als der Verdampfer 3, so dass das flüssige Wärmetransportmedium 5 sich normalerweise unten im Verdampfer 3 ansammelt. Wird der Absorber 1 und damit der Verdampfungsbereich 3 des Rohres 2 durch Sonnenstrahlung erwärmt, so verdampft das Wärmetransportmedium 5, strömt zum Kondensationsbereich 4 und kondensiert dort unter Angabe von Wärme.

Das Kondensat strömt durch die Schwerkraft längs der Innenwand des Rohres 2 zurück in den Verdampfungsbereich 3.

In den Verdampfungsbereich 3 sind in Längsrichtung des Rohres 2 eine Anzahl in regelmässigem Abstand voneinander liegender Teile 7 eines flüssigkeitabsorbierenden Materials angeordnet. Diese Teile 7 können beispielsweise aus Keramikblöcken, wie Bimsstein, aus Gewebe von Metalldrähten, Glas- oder Kunststoffasern bestehen, die Flüssigkeit absorbierende Poren aufweisen. Die Materialteile 7 sind auf einem Stift 8 befestigt.

Strömt im Betrieb Kondensat vom Kondensator 4 zum Verdampfer 3, so nehmen die Materialteile einen Teil des Kondensates auf, während der restliche Teil 5 sich unten im Rohr 2 ansammelt.

Bei der Neuinbetriebsetzung des Sonnenkollektors verdampft Flüssigkeit nicht nur im unteren Ende des Rohres 2, sondern auch aus den Materialteilen 7. Die Verdampfung tritt also über den ganzen Verdampferbereich 3 auf, so dass in kurzer Zeit eine grosse Menge Dampf für den Wärmetransport verfügbar wird.

Der Stift 8 mit den Materialteilen 7 kann sich frei längs der Innenwand des Rohres 2 um die Rohrachse drehen, so dass ungeachtet der Lage des Sonnenkollektors die Materialteile 7 wegen der Schwerkraft immer am niedrigst liegenden Teil der Rohrwand im Strömungsweg des Kondensates liegen.

Figur 3 zeigt den Sonnenkollektor nach Figur 1, wobei der plattenförmige Absorber 1 und der Verdampfungsbereich 3 des Rohres 2 in einem gläsernen Abdeckrohr 10 untergebracht sind. Das Abdeckrohr 10 hat einen kreisrunden Querschnitt und ist an der Stirnseite 11 zugeschmolzen. Die Stirnfläche 12 besteht aus Bleiglas und ist mit einer um das Rohr 2 liegenden zylinderförmigen Metallmuffe 13, beispielsweise aus Kupfer oder aus einer Nickel-Eisenlegierung, vakuumdicht verbunden. Die Metallmuffe 13 geht in eine dünnwandige Metallhülse 14 über, die beispielsweise aus Messing oder Edelstahl besteht, und mit dem Rohr 2 vakuumdicht verbunden ist. Durch diese Konstruktion werden thermische Span

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nungen zwischen dem Metallrohr 2 und dem gläsernen Abdeckrohr 10 vermieden. Das Abdeckrohr 10 ist auf einen Restgasdruck von weniger als 1 mbar evakuiert worden. Zur Verbesserung des Vakuums ist im Abdeckrohr 10 ein Getter 15 vorgesehen.

An den Enden des plattenförmigen Absorbers 1 befinden sich Reflektoren 16 und 17, die sich quer zur Achse des Rohres 2 erstrecken und aus mit Aluminium aufgedampften Glimmer bestehen können. Der Reflektor 17 dient zugleich zum Zentrieren des Absorbers 1 im Abdeckrohr 10. Da der Sonnenkollektor in dem evakuierten Abdeckrohr 10 untergebracht ist, werden die Wärmeverluste verringert. Zur weiteren Verbesserung kann die Innenseite des Abdeckrohres 10 völlig oder teilweise mit einer selektiven wärmereflektierenden Schicht bedeckt sein, die beispielsweise aus mit Zink dotiertem Indiumoxyd bestehen kann (nicht dargestellt).

Selbstverständlich kann das Rohr 2 aus einem Nichtme-5 tali, beispielsweise Glas, bestehen und die Absorberplatte 1 kann fehlen.

Mehrere dieser Sonnenkollektoren können nebeneinander liegend an eine von dem Wärmetransportmittel einer Heizanlage durchströmte Wärmeaustauscherleitung angeschlossen io sein, wobei die Kondensatoren 4 mit den Flanschen 6 in die Leitung hineinragen. Auf diese Weise erhält man eine Son-nenkollektoranlage mit einer grossen Kollektoroberfläche.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Sonnenkollektor mit einem Rohr (2), welches ein verdampfbares Wärmetransportmedium (5) enthält und mit einer im Betrieb Sonnenenergie auffangenden Verdampfungszone (3) und einer im Betrieb höher als die Verdampfungs- 5 zone (3) liegenden Kondensationszone (4) versehen ist, wobei die Verdampfungszone (3) eine Anzahl über die Länge der Verdampfungszone (3) verteilter und in Abstand voneinander liegender flüssigkeitsspeichernder Stellen aufweist, an welchen im Betrieb unter dem Einfluss der Schwerkraft in die io Verdampfungszone (3) zurückströmendes, kondensiertes Wärmetransportmedium (5) aufgefangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der Stellen ein innerhalb des Rohres (2) befindliches flüssigkeitsabsorbierendes Materialteil (7) angeordnet ist. is
2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialteile (7) auf einen Stift (8) gesteckt sind.
3. Sonnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (8) mit den Materialteilen (7) gegen- 20 über dem Rohr (2) um die Rohrachse frei drehbar ist.

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