DE10062481A1 - Solaranlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit mehreren parallel geschalteten Sonnenkollektoren (1) und dient der Optimierung der Durchströmung eines Kollektorfeldes. DOLLAR A Gekennzeichnet ist die Solaranlage durch eine gleichmäßige Durchströmung der Sonnenkollektoren (1), wobei der Strömungswiderstand durch die Gestaltung der Übergänge zwischen den Sammelleitungen (6, 7) und den einzelnen Kanälen (2) einer Absorberfläche (3) eingestellt wird. Vorzugsweise ist an diesen Stellen der Durchlassquerschnitt über eine kurze Strecke verengt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Solaranlage besteht aus mindestens einem Sonnenkollektor, einem Speicher und einem Wärmeträgerkreislauf. Beispielsweise zeigt die DE 195 36 851 einen Sonnenkollek­ tor rechteckiger Bauart, der im unteren Teil zwei gegenüberliegende Anschlüsse für die Zuleitung und im oberen Teil zwei gegenüberliegende Anschlüsse für die Ableitung auf­ weist. Der flüssige oder gasförmige Wärmeträger fließt über die Zuleitung im Inneren des Kollektors durch eine Verteilerleitung in die einzelnen Kanäle einer Absorberfläche. Über eine Sammelleitung wird dann der erhitzte Wärmeträger der Ableitung zugeführt.

In der Praxis werden häufig mehrere Sonnenkollektoren als Kollektorfeld parallel geschal­ tet. Um dabei einen optimalen Wirkungsgrad der Sonnenkollektoren mit gleichmäßiger Durchströmung zu erzielen, empfiehlt sich die sogenannte Tichelmann-Verrohrung. Hierbei sind die Zu- und Ableitungen zu den einzelnen Sonnenkollektoren jeweils gleich lang, so dass sich die Fließwiderstände bzw. Druckverluste über das gesamte Kollektorfeld gleich­ mäßig verteilen. Bereits geringfügige Abweichungen des Druckverlustes in parallelen Rohrstrecken würden zu einer inhomogenen Strömungsverteilung führen.

Nachteilig ist bei bekannten Kollektoranordnungen, dass immer eine relativ lange Zu- oder Ableitung gesondert verlegt werden muss. Teilweise ist dies auch dadurch bedingt, weil die Anschlüsse wegen der diagonalen Durchströmung eines Kollektorfeldes meistens diagonal gegenüberliegen. Es muss daher entweder die Dachbedeckung auf zwei Seiten durchbro­ chen werden oder es sind die Leitungen über oder unter der Dachfläche an einem Punkt bzw. an einer Seite zusammengeführt.

Dazu offenbart die DE 297 04 631 U1 einen Sonnenkollektor mit einer zusätzlichen, inte­ grierten Leitung, welche als Teil der Zu- oder Ableitung dient und vorzugsweise parallel zur Sammel- oder Verteilerleitung angeordnet ist. Allerdings ist hier bei der Montage eine wei­ tere Verbindung zwischen den einzelnen Kollektoren herzustellen.

Außerdem kommen bei Solaranlagen häufig Speicherkollektoren zum Einsatz. Dabei ist das Speichervolumen in den Sonnenkollektor integriert. Bei der Parallelschaltung von meh­ reren Speicherkollektoren ist die Tichelmann-Verrohrung unwirksam und die Durchströ­ mung der einzelnen Kollektoren ungleichmäßig. Das Tichelmann-Prinzip funktioniert nicht mehr, weil sich zwischen dem Ein- und Austritt im Bauteil ein relativ großes Volumen mit verhältnismäßig geringen Fließgeschwindigkeiten befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Solaranlage mit mehreren parallelge­ schalteten Sonnenkollektoren die Durchströmung zu optimieren.

Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Solaranlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenkollektoren eine gleichmäßi­ ge Durchströmung aufweisen und der Strömungswiderstand durch die Gestaltung der Ü­ bergänge zwischen den Sammelleitungen und den einzelnen Kanälen der Absorberfläche eingestellt wird. Vorzugsweise ist der Durchlassquerschnitt in den Übergängen über eine kurze Strecke verengt.

Der Strömungswiderstand wird mit aufeinander abgestimmten Blenden an den Übergän­ gen zwischen den Sammelleitungen und den einzelnen Kanälen eingestellt. Insbesondere durch eine plastische Verformung der einzelnen Kanäle können derartige Blenden gebildet werden, welche vorzugsweise durch mindestens eine Prägung im Bereich der Übergänge zwischen den Sammelleitungen und den einzelnen Kanälen angebracht sind.

Auch lassen sich Blenden in eine Muffe an den Übergängen leicht bei der Montage einle­ gen. Gegebenenfalls sind diese, ihrem Durchlassquerschnitt entsprechend, farblich ge­ kennzeichnet. Auch können die Blenden von außen einstellbar gestaltet sein, so dass de­ ren eingestellter Durchlassquerschnitt durch eine Markierung oder Skalierung angezeigt wird. Als Alternative zu Blenden sind verstellbare Drosselventile mit Skalierung an den Übergängen zwischen den Sammelleitungen und den Kanälen angebracht oder es wird der Durchlassquerschnitt durch die Gestaltung der einzelnen Einmündungen in die Kanäle angepasst. Beispielsweise geschieht dies durch den Einbau von speziellen, aufeinander abgestimmten Anschlussrohrstücken an den Übergängen zwischen den Sammelleitungen und den Kanälen. Daher können einheitliche Absorberflächen in großen Serien produziert werden, die von der endgültigen, anlagenbedingten Strömungslenkung unabhängig sind. Weiterhin kann der Durchlassquerschnitt an den Übergängen durch entsprechend dimen­ sionierte Bohrungen in der Sammelleitung eingestellt werden. Diese befinden sich jeweils innerhalb eines Kanals, bilden die Zu- oder Abströmöffnung, und beeinflussen dadurch dessen Befestigung an der Sammelleitung nicht. Vorzugsweise wird der Strömungswider­ stand durch die Gestaltung der Übergänge an der als Zuleitung dienenden Sammelleitung eingestellt. Bei der Parallelschaltung von mehreren Sonnenkollektoren sind die Durchlass­ querschnitte an sämtlichen Übergängen eines Kollektorfeldes aufeinander abgestimmt. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird bei einer Solaranlage mit mehreren parallel geschalteten Sonnenkollektoren die Durchströmung auf einfache Art und Weise optimiert. Das Prinzip ist sowohl bei Anlagen, welche aus sogenannten Flachkollektoren mit relativ niedrigen Wärmeträgerinhalten bestehen, als auch beim Einsatz von Speicherkollektoren anwendbar.

Somit wird die Fertigung der Sonnenkollektoren vereinfacht, weil eine zusätzliche Verroh­ rung nach Tichelmann entfällt. Konstruktionsbedingte Fließwiderstände werden mit der erfindungsgemäßen Gestaltung überlagert. Die Durchströmung der Absorberflächen ist dadurch homogen und der Wirkungsgrad verbessert sich. Es entstehen Vorteile für die Montage, weil sich Zu- und Ableitung bzw. die Anschlüsse der Sammelleitungen an einer Seite des Kollektorfeldes befinden.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigt in einer einzigen Figur ein Kollektorfeld einer Solaranlage mit zwei parallel geschalteten Sonnenkollektoren.

Die Solaranlage ist aus Sonnenkollektoren 1 mit parallel verlaufenden Kanälen 2 in der Absorberfläche 3 aufgebaut, welche über die Zuleitung 4, die Ableitung 5 und zugeordnete Sammelleitungen 6, 7 an einen Wärmeträgerkreislauf angeschlossen sind. Der Strö­ mungswiderstand wird durch Blenden 8 an den Übergängen zwischen den einzelnen Kanälen 2 der Sonnenkollektoren 1 und der an die Zuleitung 4 angeschlossenen Sammelleitung 6 eingestellt, um eine gleichmäßige Durchströmung des gesamten Kollektorfeldes zu erreichen.

Claims (11)

1. Solaranlage mit mehreren parallel geschalteten Sonnenkollektoren mit parallelverlaufenden Kanälen in der Absorberfläche, welche insbesondere an teilweise integrierte Sammelleitungen für die Zu- und Ableitung eines Wärmeträgermediums im unteren bzw. oberen Bereich der Sonnenkollektoren angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenkollektoren (1) eine gleichmäßige Durchströ­ mung aufweisen und der Strömungswiderstand durch die Gestaltung der Übergänge zwi­ schen den Sammelleitungen (6, 7) und den einzelnen Kanälen (2) einer Absorberfläche (3) eingestellt wird.

2. Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise der Durchlassquerschnitt in den Übergängen zwischen den Sammelleitungen (6, 7) und den einzelnen Kanälen (2) über eine kurze Stre­ cke verengt ist.

3. Solaranlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand mit aufeinander abgestimmten Blenden (8) an den Übergängen zwischen den Sammelleitungen (6, 7) und den einzelnen Kanälen (2) eingestellt ist.

4. Solaranlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (8) durch eine plastische Verformung der ein­ zelnen Kanäle (2) gebildet werden, welche vorzugsweise durch mindestens eine Prägung im Bereich der Übergänge zwischen den Sammelleitungen (6, 7) und den einzelnen Kanä­ len (2) angebracht ist.

5. Solaranlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (8) vorzugsweise in eine Muffe an den Über­ gängen zwischen den Sammelleitungen (6, 7) und den einzelnen Kanälen (2) bei der Mon­ tage einzufügen sind.

6. Solaranlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (8) von außen einstellbar sind und deren ein­ gestellter Durchlassquerschnitt durch eine Markierung oder Skalierung angezeigt wird.

7. Solaranlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass verstellbare Drosselventile mit Skalierung an den Übergän­ gen zwischen den Sammelleitungen (6, 7) und den einzelnen Kanälen (2) angebracht sind.

8. Solaranlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassquerschnitt durch die Dimensionierung von Bohrungen in den Sammelleitungen (6, 7) innerhalb der Übergänge zwischen den Sam­ melleitungen (6, 7) und den einzelnen Kanälen (2), angepasst ist.

9. Solaranlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassquerschnitt durch die Gestaltung der Ein­ mündung in die einzelnen Kanäle (2) einer Absorberfläche (3), vorzugsweise durch den Einbau von speziellen, aufeinander abgestimmten Anschlussrohrstücken an den Übergän­ gen zwischen den Sammelleitungen (6, 7) und den einzelnen Kanälen (2), angepasst ist.

10. Solaranlage nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise der Strömungswiderstand durch die Gestal­ tung der Übergänge an der an die Zuleitung (4) angeschlossenen Sammelleitung (6) ein­ gestellt wird.

11. Solaranlage nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestaltung der Übergänge bei mehreren parallel ge­ schalteten Sonnenkollektoren (1) aufeinander abgestimmt ist.