DE102006000668A1

DE102006000668A1 - Verstellbarer Solarkollektor

Info

Publication number: DE102006000668A1
Application number: DE102006000668A
Authority: DE
Inventors: Mark Bittmann
Original assignee: Bittmann Mark Dipl-Ing(fh)
Current assignee: Bittmann Mark Dipl-Ing(fh)
Priority date: 2006-01-03
Filing date: 2006-01-03
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2026-01-04
Also published as: DE102006000668B4

Abstract

Die Erfindung verbindet die Funktionen Solarkollektor und Verschattungsvorrichtung miteinander. Somit kann die Sonnenstrahlung nutzbar gemacht werden, die im rückwärtigen Raum nicht genutzt werden kann. Dieses System erzeugt Wärmeenergie und stellt gleichzeitig eine haltbare Möglichkeit dar, den solaren Wärmeeintrag in den angeschlossenen Raum zu begrenzen. Bei nicht vorhandener Sonneneinstrahlung kann die Isolierwirkung des Solarkollektors die Wärmeverluste des hinter dem Kollektor befindlichen Raumes reduzieren. Zusätzlich kann der Solarkollektor als Sichtschutz dienen.

Description

Die Erfindung beinhaltet einen Solarkollektor, der durch Verstellung zwei Hauptbetriebsarten hat. In der Betriebsstellung fungiert die Vorrichtung als Solarkollektor. Dabei wird der Raum hinter dem Solarkollektor gleichzeitig verschattet. In der Durchlassstellung kann das Sonnenlicht nahezu ungehindert die Vorrichtung passieren.

Die Stellung des Solarkollektors wird von einer intelligenten Steuereinheit übernommen. Diese Steuereinheit überwacht verschiedene Parameter und kann diese in einem weiten Bereich durch Verstellung der Absorberlamellen regeln.

In der Betriebsstellung werden die Absorberlamellen so gedreht, das Sie eine nahezu geschlossene Fläche bilden. Bei Sonneneinstrahlung auf die Kollektorfläche wird diese absorbiert, in Wärme umgewandelt und an ein Wärmeträgermedium abgegeben, das die Wärme an ein Nutzsystem abgibt.

Eine weitere Funktion des Solarkollektors im Betriebszustand ist die Isolation zwischen dem angrenzenden Raum und der Umgebung. Die Isolierwirkung wird durch verringerte Konvektion vom hinter dem Solarkollektor liegenden Raum zur Umgebung erreicht.

Bei zusätzlichen lichtdurchlässigen, luftdichten Flächen wird durch Bildung einer zusätzlichen Luftschicht zwischen lichtdurchlässiger Fläche und Solarkollektor eine Isolierwirkung erreicht. Durch zusätzliche Isolierung der Absorbereinheit wird die Dämmwirkung des Solarkollektors noch verstärkt.

Die in der Betriebstellung zur Sonne zeigende Seite der Absorberfinne kann mit photovoltaischen Zellen belegt werden, die zusätzlich elektrischen Strom erzeugen. Dabei wird die in den Photovoltaikzellen entstehende Wärme und die transmittierte Sonnenstrahlung an die Absorberfinne weitergeleitet.

Die Seite der Absorbereinheit, die im Betriebszustand zum rückwärtigen Raum zeigt kann frei gestaltet werden. Dadurch kann der optische Eindruck des Solarkollektors in der Betriebsstellung verändert werden.

Eine weiter Funktion des Solarkollektor in der Betriebsstellung ist der Sichtschutz.

In der Durchlassstellung wird keine Wärme durch die Solarstrahlung im Solarkollektor erzeugt. Die Sonnenstrahlung kann dann nahezu ungehindert in den Raum hinter dem Solarkollektor gelangen.

Für eine Reduzierung der Sonneneinstrahlung in den Raum kann der Solarkollektor auch in jede Lage zwischen Betriebsstellung und Durchlassstellung gebracht werden.

Aufbau des Solarkollektors
Der Solarkollektor besteht aus Absorbereinheiten, Wärmeträgerrohren [4] und Verstelleinheiten. Mit einem Solarkollektor kann jeweils ein Segment der Tragstruktur [9] abgedeckt werden.
Die Absorbereinheit besteht aus einer Absorberfinne [1], einem Absorberrohr [2] und einer Anbindung für die Versteileinrichtung [5]. Die Absorbereinheit ist in axialer Richtung drehbar gelagert. Die Drehung der Absorbereinheit findet über die Versteileinrichtung statt. Die Wärmeträgerrohre [4] sind an der Tragstruktur [9] befestigt. Die Wärmeträgerrohre befinden sich in einer Wärmeträgerrohr-Isolierung [7] um den Wärmeverlust im Betrieb zu reduzieren. Die Verstelleinrichtung besteht aus einer mechanischen Verstelleinheit [8] und einer Übertragungseinheit [6], die die einzelnen Absorbereinheiten eines Segments miteinander verbindet. Durch Verschieben der Übertragungseinheit wird eine Drehung der Absorbereinheit erzeugt.
Bei trockener Anbindung der Absorberrohre an das Wärmeträgerrohr befindet sich am oberen Teil des Absorberrohres ein Kondensator [3], der am Wärmeträgerrohr drehbar gelagert ist. Dort wird die Wärme an das Wärmeträgerrohr und dann an das Wärmeträgermedium abgegeben. Am unteren Ende ist das Absorberrohr verschlossen und ebenfalls drehbar gelagert.
Funktion
Der Solarkollektor besteht aus mehreren Absorbereinheiten. Die Absorberfinnen [1] erwärmen sich durch die Sonneneinstrahlung. Diese Wärme wird an die Absorberrohre [2] durch Wärmeleitung abgegeben. Die Absorberrohre sind an beiden Seiten mit den Wärmeträgerrohren drehbar verbunden und abgedichtet. Das Wärmeträgermedium fließt durch die Absorberrohre und wird dabei erwärmt. Das Wärmeträgerfluid fließt in die Wärmeträgerrohre und gibt dann die aufgenommene Wärme an das Nutzsystem ab.
Bei trockener Anbindung befindet sich in den Absorberrohren [2] ein leicht flüchtiges Fluid in evakuierter Umgebung, das bei Erwärmung durch Sonneneinstrahlung verdampft. Am oberen Ende der Absorberrohre befinden sich Kondensatoren [3], an denen der Dampf kondensiert. Die dadurch entstehende Wärme wird über mechanischen Kontakt an das Wärmeträgerrohr [4] abgegeben. Durch das Wärmeträgerrohr [4] fließt das Wärmeträgerfluid, das die im Solarkollektor erzeugte Wärme an das Nutzsystem weiterleitet.

Claims

Solarkollektor zur Nutzung der Solarstrahlung, dadurch gekennzeichnet, das die Absorberfinnen [1] zur Verstellung drehbar gelagert sind.
Solarkollektor laut Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das zwischen Absorberrohr [2] und Wärmeträgerrohr [4] der Wärmestrom durch mechanischen Kontakt von Kondensator [3] und Wärmeträgerrohr [4] funktioniert und somit kein Stoffstrom stattfindet. Zur Verbesserung der Wärmeleitung kann eine wärmeleitende Paste verwendet werden.
Solarkollektor laut Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das die Seite des Solarkollektors, die zur Sonne zeigt durch eine lichtdurchlässige, luftdichte Fläche verschlossen ist.
Solarkollektor laut Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das die Verstellung der Absorbereinheiten von einer intelligenten Steuereinheit vorgenommen wird. Die intelligente Steuereinheit misst verschiedene Parameter wie Raumtemperatur, Absorbertemperatur, Sonnenstrahlungsstärke, und regelt die Stellung der Absorbereinheiten um bestimmte Werte der Parameter zu erreichen.
Solarkollektor laut Anspruch (1) und (2), dadurch gekennzeichnet, das die Wärmeübertragung von der Absorberfinne [1] zum Wärmeträgerrohr [4] über die Verdampfung und Kondensation einer Flüssigkeit in evakuierter Absorberröhre stattfindet.
Solarkollektor laut Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das das Wärmeträgerfluid durch die Absorberröhre fließt. Dabei besteht jeweils ein Vorlauf- und ein Rücklaufwärmeträgerrohr für jedes Segment. Das Absorberrohr [2] ist dicht mit beiden Wärmeträgerrohren verbunden. Die Drehbarkeit der Absorbereinheit darf dadurch nicht beeinträchtigt werden.
Solarkollektor laut Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das die im Betrieb zur Glasfläche zeigende Seite der Absorberfinne [1] selektiv beschichtet ist. Das bedeutet, das die Sonnenstrahlung an dieser Oberfläche sehr gut absorbiert wird während die bei Erwärmung der Absorberfinne entstehende Infrarotstrahlung nur sehr gering emittiert wird.
Solarkollektor laut Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das die im Betrieb von der Glasfläche abgewandte Seite der Absorbereinheit mit einer Isolierschicht versehen ist. Dadurch werden die Wärmeverluste der Absorbereinheit an die Umgebung reduziert.
Solarkollektor laut Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das die Absorberfinne [1] und das Absorberrohr [2]durch ein evakuiertes Glasrohr von der Umgebung isoliert sind. Die Übergangsstellen für Wärme- oder Stoffstrom und die Anbindung für die Versteileinrichtung bleiben unisoliert. Dadurch werden die Wärmeverluste der Absorbereinheit an die Umgebung reduziert.
Solarkollektor laut Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das die Absorberfinne [1] nur einseitig vom Absorberrohr [2] absteht. Dadurch ist die Absorberfinne im Solarkollektor-Betrieb näher an der Glasfläche, was die Wärmeverluste durch Konvektion zwischen Absorberfinne [1] und Glasfläche reduziert.
Solarkollektor laut Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das die Wärmeübertragung vom Absorberrohr [2] beziehungsweise Wärmeträgerrohr [4] zum Wärmeträger durch Rillen im Absorberrohr [2] beziehungsweise Wärmeträgerrohr verbessert wird.
Solarkollektor nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, das auf die Oberseite der Absorberfinnen [1] Solarzellen montiert sind. Die elektrische Verbindung findet an der oberen oder unteren drehbaren Lagerung mit flexiblen Leitungen statt. Diese Variante kann mit der Nutzung der Finnen als Thermischer Absorber kombiniert werden.