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Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor
mit wenigstens einem Wärmerohr,
dessen Kondensatorteil in eine mit einer ein Wärmeträgermedium führenden Rohranordnung wärmeleitend
verbundenen Hülse
wärmeleitend
eingesteckt ist.
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Ein derartiger Solarkollektor ist
in dem
DE-GM 90 15 585 beschrieben.
Um eine gute Wärmeübertragung
zwischen dem Kondensatorteil des Wärmerohrs und der Hülse zu erreichen,
ist zwischen dem Kondensatorteil und der Hülse ein Wärmeleitmittel, beispielsweise
eine Wärmeleitpaste
oder ein Wärmeleitöl, vorgesehen.
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Ein solcher Solarkollektor, der wenigstens ein
Wärmerohr
(heat pipe) aufweist, ist auch in der
DE 41 20 692 A1 beschrieben. Dort ist zwischen
dem Kondensatorteil des Wärmerohrs
und der ein Wärmeträgerrohr
führenden
Rohranordnung, d.h. dem Wärmetauscherrohr,
ein aus einem biegbaren Bandstück
aus einem gut wärmeleitenden
Material bestehendes Verbindungsbauteil vorgesehen, das mittels wenigstens
eines Andruckelements die wärmeleitende
Verbindung herstellt. Das Andruckelement ist von Schrauben oder
Klammern gebildet, die von außen wirkend
ein hülsenartiges,
ein Wärmeträgermedium führendes
Bauteil an den Kondensatorteil des Wärmerohrs andrücken. Dieser
Aufbau ist aufwändig. Der
Effekt der Wärmeübertragung
hängt von
einer sehr zuverlässigen
Montage ab.
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Aus der Praxis ist es zur Verbesserung
der Wärmeübertragung
bekannt, zwischen dem Kondensatorteil und die Hülse zusätzlich zu einer vorgesehenen
Wärmeleitpaste
einen Blechstreifen in den Passungsspalt zwischen den Kondensatorteil
und der Hülse
einzuschieben. Dieser soll den Kondensatorteil des Wärmerohrs
gegen die Hülse
drücken.
Dieser Blechstreifen hat keine Federwirkung. Nachteilig dabei ist,
dass ein solcher Spalt, in den ein Blechstreifen einschiebbar ist,
eigentlich unerwünscht
ist. Wenn bei der Montage des Solarkollektors auf einem Dach hohe
Außentemperaturen
herrschen, erwärmt sich
das – noch
nicht montierte – Wärmerohr
schnell, wodurch sich temperaturbedingt eine beträchtliche Ausdehnung
des, gewöhnlich
aus Kupfer bestehenden, Kondensatorteils ergibt. Bei solchen Montageverhältnissen
ist das Einschieben des Kondensatorteils des Wärmerohrs in die Hülse erschwert
und erfordert großen
Kraftaufwand. Das danach vorgesehene Einschieben des Blechstreifens
ist auf einfache, eine Verletzungsgefahr des Montagepersonals vermeidende
Weise kaum mehr möglich.
Diese Probleme bestehen insbesondere deshalb, weil ein Solarkollektor
mit Wärmerohren
nicht vorgefertigt auf dem betreffenden Gebäudedach installiert wird. Vielmehr
erfolgt die Installation derart, dass auf dem Dach zunächst die
das Wärmeträgermedium
führende
Rohranordnung installiert wird, die an einen Nutzkreis angeschlossen
wird und anschließend
dann auf dem Dach die Wärmerohre
(heat pipes) in die Hülsen der
Rohranordnung eingesteckt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen
Solarkollektor der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der sich
einfach – auf
dem betreffenden Dach – montieren
lässt und
der eine sichere Wärmeübertragung gewährleistet.
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Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die
Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch
ist die Montage der Wärmerohre
an der Rohranordnung einfach. Denn nach der Montage der ein Wärmeträgermedium
zum Nutzkreis führenden
Rohranordnung auf einem Gebäudedach
lassen sich in deren Hülsen
die Kondensatorteile der Wärmerohre
zwanglos einstecken. Das jeweilige Blattfederelement gibt entsprechend
der jeweils, außentemperaturbedingten
Ausdehnungszustand des Kondensatorteils nach, so dass der Kondensatorteil
des jeweiligen Wärmerohrs
leicht in die jeweilige Hülse
einschiebbar ist, ohne dass das Montagepersonal versucht ist, Gewalt
anzuwenden und/oder sich zu verletzen.
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Nach dem – leichten – Einstecken des Kondensatorteils
des jeweiligen Wärmerohrs
drückt
das im Innern der Hülse
liegende Blattfederelement den Kondensatorteil an die Hülse wärmeleitend
an, so dass die notwendige Wärmeübertragung
zwischen dem Kondensatorteil des Wärmerohrs und der wärmeleitend
mit der Rohranordnung verbundenen Hülse besteht.
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Vorzugsweise ist das Blattfederelement
so angeordnet, dass es sich in Längsrichtung
der Hülse erstreckt.
Das Blattfederelement erstreckt sich damit in Einsteckrichtung des
Kondensatorteils, was die Montage vereinfacht.
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Das Blattfederelement weist wenigstens
an seiner einen Endzone eine Umbiegung auf, die die Hülse außen übergreift.
Dadurch ist das Blattfederelement an der Hülse schon vor dem Einschieben
des Kondensatorteils in die Hülse
an dieser sicher gehalten, so dass es sich beim Einstecken des Kondensatorteils
in die Hülse
nicht nach außen
verschiebt. Vorzugsweise weist das Blattfederelement an den beiden
Endzonen Umbiegungen auf, die die Hülse außen umgreifen. Dadurch ist
gewährleistet,
dass das Blattfederelement nicht bei oder vor der Montage verloren
geht, herausfällt
oder verklemmt.
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Vorzugsweise verläuft eine Mittelzone des Blattfederelements
parallel zur Längsrichtung
der Hülse,
wobei die Mittelzone in wenigstens einer gegenüber der Mittelzone abgewinkelten
Zwischenzone in ihre Endzone übergeht.
Durch die zur Längsrichtung
der Hülse
parallele Mittelzone des Blattfederelements ist gewährleistet,
dass eine vergleichsweise große Fläche des
Kondensatorteils innenseitig an die Hülse angedrückt wird. Die Federkraftwirkung ergibt
sich aus der abgewinkelten Zwischenzone.
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Durch die Federkraft des Blattfederelements werden
baulich bestehende oder sich temperaturbedingt einstellende Toleranzen
zwischen der Hülse und
dem Kondensatorteil derart aufgefangen, dass das Kondensatorteil
immer eng und vergleichsweise großflächig an die Hülse angedrückt wird,
was die Wärmeübertragung
gegenüber
dem Stand der Technik erheblich verbessert.
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In Ausgestaltung der Erfindung weist
die Hülse
innenseitig eine Nut auf, die derart gestaltet ist, dass das an
den Kondensatorteil anliegende Blattfederelement in die Nut eintauchen
kann. Dadurch ist es möglich,
den Durchmesser des zylindrischen Kondensatorteils und der zylindrischen
Hülse trotz
des zwischen ihnen wirkenden Blattfederelements weitgehend gleich
zu gestalten, was die Größe der zwischen
dem Kondensatorteil und der Hülse
bestehenden, wärmeübertragenden
Kontaktfläche
vergrößert. Das
Blattfederelement kann je nach dem jeweiligen Betriebszustand oder
Montagezustand in die Nut eintreten, ohne dass durch die federelastische
Spannung des Blattfederelements die Größe der Kontaktfläche zwischen
der Hülse
und dem Kondensatorteil ausschlaggebend beeinflusst wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist
das Blattfederelement so an der Hülse angeordnet, dass es den
Kondensatorteil an seinen am Solarkollektor obenliegenden Bereich
an die Hülse
andrückt.
Dadurch ist die Wärmeübertragung
vom Kondensatorteil auf die Hülse
verbessert, weil im Kondensatorteil des Wärmerohrs das in diesem zirkulierende Medium im
verdampften Zustand besonders im obenliegenden Bereich des Kondensatorteils
auftritt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
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In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Teil-Querschnitt eines Solarkollektors im Bereich der Ankopplung
eines Wärmerohrs
an seine Rohranordnung,
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2 eine
Hülse der
Rohranordnung im Schnitt, gegenüber 1 vergrößert – ohne eingestecktes Kondensatorteil
des Wärmerohrs,
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3 einen
Schnitt längs
der Linie III-III nach 2 und
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4 einen
modularen Aufbau der Rohranordnung.
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Ein auf einem Gebäudedach installierbarer Solarkollektor
weist eine Rohranordnung 1 auf, die von einem Wärmeträgermedium
durchströmt
ist. In die Rohranordnung 1 sind mehrere zylindrische Hülsen 2 integriert,
deren Außenflächen 3 innerhalb
der Rohranordnung 1 liegen und dadurch vom Wärmeträgermedium
beströmt
sind. Die Innenräume 4 der Hülsen 2 sind
offen.
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In den Innenraum 4 jeder
Hülse 2 ist
ein zylindrischer Kondensatorteil 5 eines Wärmerohrs 6 (hegt
pipe) eingesteckt, dessen Verdampferteil 7 der Sonnenstrahlung
S ausgesetzt ist. Im Wärmerohr 6 befindet
sich ein Medium, das bei Sonnenbestrahlung S im Verdampferteil 7 verdampft,
in den Kondensatorteil 5 steigt, dort über die Hülse 2 Wärme an das Wärmeträgermedium
der Rohranordnung 1 abgibt, dabei kondensiert und wieder
in den Verdampferteil 7 zurückfließt.
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Zwischen dem Kondensatorteil 5 und
dem Verdampferteil 7 besteht ein flexibler Leitungsabschnitt 8,
der montagebedingte Verspannungen und/ oder temperaturbedingte Verspannungen
aufnimmt. Die Rohranordnung 1 sitzt in einem Isolierkörper 9, der
in einem Gehäuse 10 angeordnet
ist.
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Die Hülse 2 weist innen
eine Längsnut 11 auf.
Die Längsnut 11 liegt
auf der der Sonnenstrahlung S abgewandten Seite, d.h. in einem auf
dem Dach untenliegenden Bereich. Bei der Längsnut 11 ist ein
Blattfederelement 12 angeordnet, das sich im Innenraum 4 der
Hülse 2 erstreckt
(vgl. 2, 3). Das Blattfederelement 12 bildet
eine Mittelzone 13, die parallel zur Längsrichtung der Hülse 2 verläuft. An die
Mittelzone 13 schließen
sich beidseitig abgewinkelte Zwischenzonen 14,15 an,
was eine trapezartige Gestalt des Blattfederelements 12 ergibt.
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Die Zwischenzonen 14,15 gehen
in Endzonen 16,17 über, die Umbiegungen 18,19 bilden.
Die Umbiegungen 18,19 umgreifen die Hülse 2 außen. Das
Blattfederelement 12 ist damit im entspannten Zustand (vgl. 2, 3), d.h. solange der Kondensatorteil 5 noch
nicht eingeschoben ist, unverlierbar an der Hülse 2 gehalten. Die
Nut 11 ist so bemessen, dass die Mittelzone 13 und
die Zwischenzonen 14,15 des Blattfederelements 12 in
sie eintauchen können.
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Nach der Montage der Rohranordnung 1 auf dem
Dach werden die Kondensatorteile 5 der Wärmerohre 6 nacheinander
in die zugeordneten Hülsen 2 eingesteckt,
wobei der Kondensatorteil 5 längs der Zwischenzone 14 und
der Mittelzone 13 gleitet. Das Blattfederelement 12 wird
dabei gespannt, wobei wenigstens die Zwischenzonen 14,15 sich
bereichsweise in der Nut 11 abstützen. Das Blattfederelement 12 drückt dabei
den Kondensatorteil 5 im obenliegenden Bereich gegen die
Hülse 2.
Dadurch ist bei den verschiedensten baulich bedingten und/oder temperaturbedingten
Toleranzen zwischen dem Kondensatorteil 5 und der Hülse 2 gewährleistet,
dass das Kondensatorteil 5 eine gute wärmeleitende Verbindung mit
der Hülse 2 hat
und dass das Einstecken des Kondensatorteils 5 unter allen
Montagebedingungen einfach ist.
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Die Rohranordnung 1 nach 4 beruht auf einer modularen
Gestaltung. In 4 ist
ein einziges Hauptmodul 20 gezeigt, das zwei Hülsen 2 aufweist und über Verschraubungen 21 mit
zwei Eckmodulen 22,23 verbunden ist. An jedem
Eckmodul 22,23 ist eine Hülse 2 vorgesehen.
Die Rohranordnung 1 der 4 eignet
sich somit zum Anschluss von vier Wärmerohren 6. Sind
im jeweiligen Installationsfall mehr als vier Wärmerohre 6 vo rgesehen,
dann werden zwischen dem Eckmodul 22 bzw. 23 und
dem Hauptmodul 20 weitere gleiche, vorgefertigte Module 20 mittels
der Verschraubungen 21 montiert. Es ist damit auf einfache
Weise möglich,
einen Solarkollektor mit sicherer Wärmeübertragung in der jeweils passenden
Größe zu montieren.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
nur ein Blattfederelement 12 gezeigt. Es ist jedoch auch
möglich,
zwei oder mehrere Blattfederelemente 12 am Innenumfang
der Hülse 2 verteilt anzuordnen. Bei
geeigneter Gestaltung kann auch eine Umbiegung 18 genügen, um
das Blattfederelement 12 an der Hülse 2 zu halten. Es
kann dann eine abgewinkelte Zwischenzone 14 genügen.