DE10047823A1 - Absorber für Sonnenkollektor - Google Patents

Abstract

Absorber für geneigt zu einer Horizontalebene angeordnete Sonnenkollektoren mit einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Verteilrohren zur Führung eines flüssigen Wärmeträgers sowie mit Sammelleitungen zum Verbinden der Verteilkanäle mit Zu- und/oder Ablaufanschlüssen, wobei alle Verteilrohre und Sammelleitungen in der Einbauorientierung des Absorbers nach unten geneigt angeordnet sind, derart, dass eine vollständige Entleerung nur aufgrund der Schwerkraft möglich ist, und eine zum unten liegenden Wasserablauf führende seitliche Sammelleitung einen eine erhöhte Durchflussgeschwindigkeit bewirkenden, verringerten Querschnitt aufweisen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Absorber für geneigt zu einer Horizontalebe­ ne angeordnete Sonnenkollektoren mit einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Verteilrohren zur Führung eines flüssigen Wärmeträ­ gers, sowie mit Sammelleitungen zum Verbinden der Verteilkanäle mit Zu- und/oder Ablaufanschlüssen.

Bei leistungsfähigen Kollektoren wie sie in Mitteleuropa eingesetzt werden, sind die Absorber generell so aufgebaut, dass auf einem selektiv beschichteten Kup­ ferblech Verteilrohre (Registerrohre) aufgeschweißt bzw. aufgelötet sind.

Unabhängig davon wie die Rohrführung und damit die Fluidführung im Kollektor im Einzelnen ausgebildet ist, wird als Wärmeträgermedium im Kollektorkreis übli­ cherweise ein Wasser-Glykol-Gemisch mit einem Druck von ca. 3 bis 6 bar einge­ setzt. An der höchsten Stelle des Absorbers bzw. der angeschlossenen Rohrlei­ tungen befindet sich ein Entlüftungsventil. Über dieses Ventil kann das System, d. h. Absorber, Rohrleitungen und Wärmetauscher, entlüftet werden. Bei Ausgasen des Wärmeträgers bzw. nicht vollständiger Entlüftung bei Inbetriebnahme muss dieser Vorgang oft mehrmals wiederholt werden.

Wird bei einer hohen Einstrahlung im Sommer (z. B. während der Urlaubszeit) keine Wärme aus dem System entnommen, erreicht der Absorber Temperaturen bis zu 200°C. Das Wärmeträgermedium bzw. Dampf-Gemisch wird in die Rohrlei­ tungen gedrückt. Dadurch werden die Rohrleitungen und die umschließende Wärmedämmung thermisch stark belastet. Zusätzlich wird das Glykol-Gemisch ebenfalls thermisch stark belastet und es kann zur Kristallisation von Bestandtei­ len bzw. starke Alterung des Wärmetauschermediums kommen. Daher wird von den Herstellern der Wärmeträgermedien eine Überprüfung im Abstand von 2 Jah­ ren vorgeschrieben.

Vor diesem Hintergrund wurde die sogenannte Drainback-Technik entwickelt. Bei dieser Technik wird der Kollektorkreis über die Solarkreispumpe befüllt, wenn der Kollektor Wärme liefern kann. Schaltet die Pumpe ab, wird der gesamte Kollektor­ kreis entleert. D. h., der Absorber wird nur im Betrieb durchströmt, im Stillstand läuft das Wärmeträgermedium aus dem Kollektor heraus. Durch diese Technik kann als Wärmeträgermedium reines Wasser eingesetzt werden, wenn sicherge­ stellt ist, dass das Wasser vollständig aus dem Absorber und den im Frostbereich verlegten Rohrleitungen läuft.

Diese Technik wird in den Niederlanden, den USA und teilweise auch in Deutsch­ land eingesetzt. In den am Markt befindlichen Anlagen werden Standardkollekto­ ren in der zuvor beschriebenen Bauweise eingesetzt. D. h., die Kollektoren müs­ sen so montiert werden, dass aus den waagrechten Sammelrohren das Wasser herausläuft. Bei Montagefehlern kann es zu Frostschäden kommen. Bekannt ist bereits ein Absorber, bei dem die im Wesentlichen vertikal verlaufenden Verteil­ rohre unten und oben durch geneigte Sammelleitungen verbunden sein, wobei die untere Sammelleitung an ihrem unteren Ende mit einem Zulaufanschluss und die obere Sammelleitung an ihrem oberen Ende mit einem Ablaufanschluss verbun­ den sind. Dabei ergibt sich aber das Problem, dass sich im höchsten Punkt des Rohrleitungssystems Luft oder andere Gase als Blase sammeln, was zu einem Abreißen der Strömung führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Absorber der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass problemlos und ohne die Gefahr eines Auffrierens im Winter ein Betrieb der Sonnenkollektoranlage mit reinem Wasser möglich ist, wobei Zulauf und Ablauf jeweils unten angeordnet sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine zum un­ ten liegenden Wasserablauf führende seitliche Sammelleitung und bevorzugt auch der daran anschließende Abschnitt der oberen Sammelleitung bzw. des oberen Verteilrohrs einen einer erhöhten Durchflussgeschwindigkeit bewirkenden, verrin­ gerten Querschnitt aufweisen.

Durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit werden etwaige an dieser Stelle ankommende Gasbläschen verstärkt mitgerissen, so dass ein Zusammenwachsen zu einer in Rohrquerschnitt ausfüllenden Gasblase überhaupt nicht mehr möglich ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung sollen die zur Horizontalen leicht geneig­ ten Verteilrohre eine zusammenhängende Mäanderschlange bilden, deren unteres Ende mit einem Wasserzulauf und dessen oberes Ende, vorzugsweise über eine seitliche Sammelleitung mit einem unten liegenden Wasserablauf verbunden sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Absorbers mit mäanderför­ miger Führung der Verteilrohre, und

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Absorber mit zueinander parallelen von oben nach unten verlaufenden Verteilrohren.

Bei dem Kollektor mit mäanderförmiger Ausbildung der Verteilrohre nach Fig. 1 - wobei der übliche Aufnahmekasten mit der Trägerplatte für die Rohrleitungen im Einzelnen nicht dargestellt ist - sind die durch gerundete Abschnitte 2 miteinander verbundenen Rohrleitungsabschnitte 3 jeweils entgegengesetzt zueinander leicht geneigt zu einer Horizontalen angeordnet, so dass der flüssige Wärmeträger im Bedarfsfall vollständig und allein aufgrund der Schwerkraft über den Zulaufab­ schluss 4 bzw. den Ablaufanschluss 5 ablaufen kann. Dies verhindert sowohl ein Vergasen bei der sogenannten Drainback-Technik als auch ein Stehenbleiben der Flüssigkeit im Winter und damit eines Auffrierens der Rohrleitungen. Ein solcher Absorber kann daher problemlos einfach mit Wasser betrieben werden und benö­ tigt kein Wasser-Glykol-Gemisch, dass sowohl teurer ist als auch zu Funktionsstö­ rungen neigt, wie sie eingangs bereits angesprochen worden sind.

Vor dem höchsten Punkt 6 des Verteilrohrs, also im Übergangsbereich zwischen dem oberen Verteilrohr 3' und einer im Seitenbereich der Mäanderschlange nach unten führenden Sammelleitung 7 zur Verbindung des oberen Verteilrohrs 3' mit dem Wasserablauf 5 ist der Rohrleitungsabschnitt 3a und die gesamte Sammel­ leitung 7 mit einem eine erhöhte Durchflussgeschwindigkeit bewirkenden verrin­ gerten Querschnitt versehen. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit wird verhindert, dass sich Luftblasen am höchsten Punkt 6 des Rohrleitungssys­ tems absetzen und dort eine zusammenhängende den Rohrquerschnitt ausfüllen­ de Gasblase bilden, was zu einem Abreißen der Strömung führen würde.

Die Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemä­ ßen Absorbers, wobei auch hier wiederum im Wesentlichen nur die Rohrleitungs­ führung dargestellt ist. Dabei sind die parallel zueinander verlaufenden Verteilroh­ re (Registerrohre) 1 von oben nach unten verlaufend angeordnet und durch zur Horizontalen geneigte Sammelleitungen 8 und 9 miteinander verbunden. Der tiefste Punkt der unteren Sammelleitung ist mit dem Wasserzulauf 4 verbunden, während der höchste Punkt der Sammelleitung 9 über ein seitlich neben den Ver­ teilrohren 1 angeordnete Sammelleitung 10 mit dem Wasserablauf 5 verbunden ist. Auch in diesem Fall ist wiederum eine Querschnittsverringerung der Sammel­ leitungen 9 im Bereich 9a und 10 über die gesamte Länge bis zum Ablaufan­ schluss 5 vorgesehen, um durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit Gasbla­ sen sofort mitzureißen, ohne dass sie einen Strömungsabriss bewirken können.

Claims (5)

1. Absorber für geneigt zu einer Horizontalebene angeordnete Sonnenkollek­ toren mit einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel zueinander angeord­ neten Verteilrohren zur Führung eines flüssigen Wärmeträgers, sowie mit Sammelleitungen zum Verbinden der Verteilkanäle mit Zu- und/oder Ab­ laufanschlüssen, wobei alle Verteilrohre und Sammelleitungen (3, 3', 7; 1, 8, 9) in der Einbauorientierung des Absorbers nach unten geneigt angeord­ net sind, derart, dass eine vollständige Entleerung nur aufgrund der Schwerkraft möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum unten lie­ genden Wasserablauf führende seitliche Sammelleitung (7, 10) einen einer erhöhten Durchflussgeschwindigkeit bewirkenden, verringerten Querschnitt aufweisen.

2. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein an die seitli­ che Sammelleitung (7, 10) anschließender Abschnitt der oberen Sammel­ leitung (9) bzw. des oberen Verteilrohrs (3') ebenfalls einen, eine erhöhte Durchflussgeschwindigkeit bewirkenden, verringerten Querschnitt aufweist.

3. Absorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen vertikal verlaufenden Verteilrohre (1) unten und oben durch geneigte Sammelleitungen (8, 9) verbunden sind.

4. Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Sammelleitung (9) nach unten abgewinkelt seitlich neben den Verteilrohren (1) zu einem unten liegenden Ablaufanschluss (5) geführt ist.

5. Absorber nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Horizontalen leicht geneigten Verteilrohre (3, 3')eine zusam­ menhängende Mäanderschlange bilden, deren unteres Ende mit einem Wasserzulauf (4) und dessen oberes Ende vorzugsweise über eine seitliche Sammelleitung (7) mit einem unten liegenden Wasserablauf (5) verbunden sind.