DE10161085A1

DE10161085A1 - System zur Erzeugung von Wärme aus Sonnenenergie

Info

Publication number: DE10161085A1
Application number: DE10161085A
Authority: DE
Inventors: Berthold Fuertig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-18

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges System zur Erzeugung von Wärme durch Sonnenenergie mit wenigstens einer Kollektorfläche für Sonnenstrahlen, wobei die Kollektorfläche in einem Raum ausgebildet ist, der von den Sonnenstrahlen vor dem Auftreffen auf die Kollektorfläche durchdrungen wird und mit einem Gas oder Gasgemisch ausgefüllt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Systeme zur Erzeugung von Wärme aus Sonnenenergie, auch in Form von einem oder mehreren Sonnenkollektoren, sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt und werden beispielsweise im privaten, öffentlichen oder auch industriellen Bereich zur Erzeugung von warmem Wasser und/oder zur Heizung von Gebäuden usw. verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein System bzw. einen Sonnenkollektor aufzuzeigen, der gegenüber herkömmlichen Systemen oder Sonnenkollektoren einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein System entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die wenigstens eine Kollektorfläche, an der die auftreffende Sonnenstrahlung in Wärme umgesetzt wird, in einem Raum angeordnet ist, der mit einem CO₂-Gas oder einem CO₂-Gas enthaltenen Gasgemisch oder mit einem gleich wirkenden Treibhausgas oder ein solches Gas enthaltendes Gasgemisch ausgefüllt ist.
Unter Treibhausgas wird im Sinne der Erfindung bevorzugt ein CO₂-Gas verstanden. Als "Treibhausgas" eignen sich aber im Sinne aber auch andere Gase, die die nachstehend angegebene Treibhaus-Wirkung ebenfalls aufweisen.
Durch das CO₂-Gas oder ein ähnliches Treibgas wird bei dem erfindungsgemäßen System ein Treibhauseffekt erzielt, der den Wirkungsgrad des Systems wesentlich verbessert. Von der Kollektorfläche eines Sonnenkollektors werden üblicherweise hauptsächlich die langwelligen Sonnenstrahlen aufgefangen und in Wärme umgesetzt. Insbesondere kurzwelligere Strahlen werden zumindest zu einem Teil an der Kollektorfläche reflektiert und gehen somit für die Wärmeerzeugung verloren. Durch das verwendete Treibhausgas werden bei der Erfindung nunmehr auch die kurzwelligeren Strahlen der Sonnenenergie genutzt, d. h. diese werden innerhalb des Treibhausgases bzw. des dieses Treibhausgas aufweisenden Raumes an die Reflektorfläche zurückreflektiert und erwärmen zum Teil auch das Treibhausgas und über dieses zusätzlich die Reflektorfläche, so daß die Wärmeenergieausbeute durch die Verwendung des Treibhausgases wesentlich verbessert ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur, die in vereinfachter Darstellung und im Schnitt einen Sonnenkollektor gemäß der Erfindung wiedergibt, näher erläutert.
Der in der Figur sehr schematisch dargestellte und dort allgemein mit 1 bezeichnete Sonnenkollektor besteht im wesentlichen aus einem schalenartigen Gehäuse 2, aus einem geeigneten, wärmeisolierenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, mit einem geschlossenen Boden 3 und einer geschlossenen Umfangswand 4. Der Boden 3 ist bei der dargestellten Ausführungsform doppelwandig ausgeführt, und zwar bestehend aus einem mit dem übrigen Gehäuse einstückig hergestellten Bodenelement 3' und einem mit dem Bodenelement 3' beispielsweise durch Schweißen, beispielsweise durch Ultraschweißen entlang der Schweißlinien 5 verbundenen Bodenelement 3". Die beiden Bodenelemente 3' und 3" sind so geformt, daß zwischen ihnen Kanäle oder Kanalabschnitte 6 für ein flüssiges wärmetransportierendes Medium, beispielsweise für Wasser mit einem Frostschutzmittel, z. B. Alkohol oder Glykol gebildet sind.
Die rohrartigen Kanalabschnitte 6 erstrecken sich in Längsrichtung des Sonnenkollektors 1, d. h. bei der für die Figur gewählten Darstellung senkrecht zur Zeichenebene dieser Figur. Beidseitig von jedem Kanalabschnitt 6 ist eine Schweißnaht 5 vorgesehen. Die Kanalabschnitte 6 sind beispielsweise Teil eines sich mäanderförmig entlang des Bodens 3 erstreckenden Kanals, der mit Anschlüssen zum Zuführen und Abführen des wärmetransportierenden Mediums versehen ist, oder aber die Kanalabschnitte 6 sind jeweils beidendig, d. h. an den Enden des Sonnenkollektors 1 mit einem für sämtliche Kanalabschnitte 6 gemeinsamen Verteiler- bzw. Sammelkanal verbunden, der dann den Anschluß zum Zuführen bzw. Abführen des wärmetransportierenden Mediums aufweist.
Die obere offene Seite des Gehäuses 2 ist durch eine Scheibe 7 aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise durch eine Glasscheibe 7 verschlossen, die mit ihrem Rand über eine Klebeverbindung 8 dicht mit einem oberen Rand oder Flansch 4' der Umfangswand 4 verbunden ist, so daß im Inneren des Gehäuses 2 ein Innenraum 9 gebildet ist, der insbesondere auch gasdicht gegenüber der Umgebung verschlossen ist. Der Innenraum 9 ist mit einem Treibhausgas, beispielsweise mit CO₂ oder mit einem CO₂-enthaltenden Gas- und/oder Dampfgemisch gefüllt.
Die Wirkungsweise des Sonnenkollektors 1 läßt sich, wie folgt, beschreiben:
Die mit den Pfeilen A angedeuteten Sonnenstrahlen, insbesondere auch langweilige Sonnenstrahlen, dringen durch die Scheibe 7 in den Innenraum 9 des Sonnenkollektors 1 und treffen auf den Boden 3. Der nicht reflektierte Anteil dieser Strahlen wird in Wärmeenergie umgesetzt. Hierzu ist der Boden 3 dunkel bzw. schwarz ausgeführt. Die Wärmeenergie wird von dem Boden 3 an das die Kanalabschnitte 6 durchfließende wärmetransportierende Medium abgegeben und beispielsweise an einen Verbraucher, einen Boiler, eine Wärmepumpe usw. weitergeleitet. Sonnenstrahlen, die an der Fläche des Bodens 3 reflektiert werden, werden von dem dem Innenraum 9 ausfüllenden Treibhausgas 2 an einem Austritt durch die Scheibe 7 nach außen gehindert und zurück auf den Boden 3 reflektiert und dort ebenfalls in Wärmeenergie umgewandelt, wodurch sich eine wesentliche Erhöhung des Wirkungsgrades des Sonnenkollektors 1 ergibt.
So ist es beispielsweise auch möglich, das Gehäuse aus einem anderen Material, beispielsweise aus Metall- oder Stahlblech zu fertigen. Weiterhin ist es möglich, das Bodenelement 3" bei entsprechender Ausbildung der Profilierung für die Kanalabschnitte 6 auch innerhalb des Gehäuses 2 vorzusehen. Weiterhin können die Kanalabschnitte für das wärmetransportierende Medium auch auf andere Weise realisiert sein, beispielsweise durch wenigstens ein Rohr oder einen Schlauch im Inneren des Gehäuses 2.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. Bezugszeichenliste 1 Sonnenkollektor
2 Kollektorgehäuse
3 Boden
3', 3" Bodenabschnitt
4 Umfangswand
4' Flansch der Umfangswand
5 Schweißnaht
6 Kanalabschnitt
7 Scheibe
8 Verbindung
9 Kollektorinnenraum

Claims

1. System zur Erzeugung von Wärme durch Sonnenenergie mit wenigstens einer Kollektorfläche (3) für Sonnenstrahlen, wobei die Kollektorfläche (3) in einem Raum (9) ausgebildet ist, der von den Sonnenstrahlen vor dem Auftreffen auf die Kollektorfläche durchdrungen wird und mit einem Gas oder Gasgemisch ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Treibhausgas oder ein ein Treibhausgas enthaltendes Gemisch ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibhausgas ein CO₂- Gas ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Raum (9) von einem Innenraum eines Kollektor-Gehäuses (2) gebildet ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollektorgehäuse (2) an einer der wenigstens einen Kollektorfläche (3) gegenüberliegenden Seite einen durch einen lichtdurchlässigen Wandabschnitt, beispielsweise durch eine Scheibe (7) aus einem lichtdurchlässigen Material, z. B. aus Glas verschlossenen Durchtritt für die Sonnenstrahlung aufweist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kollektorfläche (3) wenigstens ein Kanal (6) für ein wärmetransportierendes Medium, beispielsweise Wasser vorgesehen ist.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die wenigstens eine Kollektorfläche (3) aufweisende Raum (9) zur Umgebung hin wärmeisoliert ist.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollektorgehäuse (2) und/oder der wenigstens eine Durchtritt für die Sonnenstrahlung wärmeisoliert ausgebildet ist.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Ausbildung als Sonnenkollektor (1).

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere jeweils ein Kollektorgehäuse aufweisende Sonnenkollektoren.