DE19536851A1 - Absorber, insbesondere für Sonnenkollektoren - Google Patents
Absorber, insbesondere für SonnenkollektorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Absorber, insbesondere für
Sonnenkollektoren, mit einem im wesentlichen rechtecki
gen Umriß und mit Kanälen zur Führung eines flüssigen
oder gasförmigen Wärmeträgers, wobei die Kanäle einer
seits von mindestens einer Verteilerleitung ausgehen und
andererseits in mindestens einer Sammelleitung enden.
Ein Absorber der eingangs genannten Art ist beispielswei
se aus DE 29 02 640 C2 bekannt. Diese Schrift zeigt u. a.
einen Absorber, der aus mehreren miteinander verbundenen
Wärmeaustauscherelementen besteht. Die einzelnen Wärme
austauscherelemente sind an ihren Längsrändern miteinan
der verbunden, in denen der geschlossene Rand des einen
Elementes in eine Nut eines benachbarten Elementes einge
führt ist. Durch jedes Wärmeaustauscherelement verläuft
in dessen Längsrichtung ein einzelner Kanal zur Führung
des Wärmeträgers. Die so parallel zueinander verlaufen
den Kanäle sind an ihrem einen Ende mit einer Rohrlei
tung zum Zuführen und an ihrem anderen Ende mit einer
Rohrleitung zum Abführen des Wärmeträgers verbunden.
Als nachteilig wird bei diesem bekannten Absorber ange
sehen, daß der Wärmeträger in seinem erwärmten Zustand
am Rand des Absorbers entlag durch die Leitung zum Ab
führen fließt, wo eine nicht zu vernachlässigende, uner
wünschte Abkühlung des Wärmeträgers erfolgt. Diese Ab
kühlung erfolgt deshalb, weil der äußere Randbereich ei
nes Sonnenkollektors den relativ kühlsten Bereich dar
stellt, wo der Wärmefluß vom warmen Wärmeträger zur küh
leren Umgebung am größsten ist. Dies vermindert den an
sich möglichen Wirkungsgrad eines mit derartigen Absor
bern ausgebildeten Sonnenkollektors.
Es stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Absorber der
eingangs genannten Art zu schaffen, der die aufgeführten
Nachteile vermeidet und mit dem insbesondere ein verbes
serter Wirkungsgrad von damit ausgestatteten Sonnenkol
lektoren erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch einen Absorber
der oben genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist,
daß er n+1 Verteilerleitungen und n Sammelleitungen auf
weist, wobei parallel und randnah zu zwei einander gegen
überliegenden Seitenkanten des Absorbers jeweils eine
Verteilerleitung geführt ist und wobei parallel zu und
mittig zwischen je zwei Verteilerleitungen jeweils eine
Sammelleitung geführt ist.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Verteiler- und
Sammelleitungen wird erreicht, daß in den kühleren Rand
bereichen des Absorbers der Wärmeträger in seinem noch
kühlen Zustand geführt wird, so daß hier ein Wärmever
lust nicht entstehen kann. Die Sammlung des erwärmten
Wärmeträgers erfolgt dagegen in randfernen Bereichen des
Absorbers, wo dieser seine relativ wärmsten Bereiche
hat, so daß hier die Wärmeverluste aus dem erwärmten Wär
meträger minimiert werden. In seiner einfachsten Ausfüh
rung, in der die Zahl n=1 ist, besitzt der Absorber zwei
randnahe Verteilerleitungen sowie eine mittig zwischen
diesen verlaufende Sammelleitung; durch die Wahl der
Zahl n größer als 1 lassen sich Absorber mit einer
größeren Zahl von Verteiler- und Sammelleitungen reali
sieren, wobei aber stets jeweils eine Verteilerleitung
randnah verläuft und wobei die Sammelleitungen stets in
randfernen Bereichen des Absorbers liegen.
Um einen möglichst großen Anteil der relativ kühlen Be
reiche des Absorbers für die Führung des noch kühlen Wär
meträgers zu nutzen, ist bevorzugt vorgesehen, daß die
Verteilerleitungen und die Sammelleitungen parallel zu
den längeren Seitenkanten des Absorbers verlaufen. Außer
dem können so die Kanäle zur Führung des Wärmeträgers,
die von den Verteilerleitungen zu der Sammelleitung oder
den Sammelleitungen verlaufen, mit einem relativ kleinen
Querschnitt und relativ geringer Länge ausgeführt wer
den, was den Wärmeaustausch zwischen dem Absorber und
dem Wärmeträger fördert, gleichzeitig aber den Strömungs
widerstand insgesamt relativ niedrig hält.
Weiter ist vorgesehen, daß die Verteilerleitungen mit
einer gemeinsamen Zuführleitung verbunden sind und daß
die Sammelleitung(en) mit einer (gemeinsamen) Abführlei
tung verbunden ist (sind). Auf diese Weise wird der In
stallationsaufwand, der bei der Fertigung und Anbringung
eines Sonnenkollektors erforderlich ist, vermindert und
es werden Zeit und Kosten eingespart.
Eine Weiterbildung der zuletzt beschriebenen Ausführung
des Absorbers sieht vor, daß die Zuführleitung rechtwink
lig zu den Verteilerleitungen und parallel und randnah
zu einer dritten Seitenkante des Absorbers geführt ist.
Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß an insge
samt drei von den vier Seitenkanten des Absorbers der
Wärmeträger noch in seinem kühlen Zustand geführt wird.
Dies trägt weiter zu einem hohen Wirkungsgrad bei.
Weiter wird vorgeschlagen, daß die Abführleitung recht
winklig zu der (den) Sammelleitung(en) und parallel und
randnah zu einer vierten Seitenkante des Absorbers ge
führt ist. Auf diese Weise wird neben einer einfachen
Leitungsführung innerhalb des Absorbers auch erreicht,
daß der erwärmte Wärmeträger nur über einen sehr kleinen
Teil seines Strömungsweges durch einen ralativ kühlen Be
reich des Absorbers fließt. Um hier Wärmeverluste zu ver
meiden, kann die Abführleitung mit einer geeigneten Iso
lierung versehen sein, wobei diese Isolierung nur an ei
ner der vier Längskanten des Absorbers angebracht werden
muß. Zweckmäßig ist diese eine Seitenkante eine der bei
den kürzeren Seitenkanten, so daß sich der hier zu er
bringende Material- und Arbeitsaufwand in erträglichen
Grenzen hält.
Um die Montage des Absorbers zu vereinfachen und um auch
noch die Verteilerleitungen und die Sammelleitung(en)
für die Wärmegewinnung zu nutzen, ist weiter vorgesehen,
daß die Verteilerleitungen und die Sammelleitung(en) als
integrale Teile des Absorbers ausgebildet sind. Verfah
ren zur Herstellung von Absorbern mit integrierten Lei
tungen sind dem Fachmann bekannt und müssen deshalb an
dieser Stelle nicht näher dargelegt werden.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Zuführleitung und die
Abführleitung jeweils zwei über den rechteckigen Umriß
des Absorbers vorstehende Anschlußenden aufweisen. Hier
durch wird insbesondere eine Aneinanderreihung mehrerer
Absorber ohne die Anbringung zusätzlicher Leitungen er
möglicht, was eine hohe Flexibilität bei der Erstellung
von Sonnenkollektoren unterschiedlicher Flächengrößen
bietet.
Für Anwendungsfälle des Absorbers, in denen es sinnvoll
oder erforderlich ist, gelegentlich den Wärmeträger aus
dem Absorber abzulassen, z. B. für Wartungszwecke oder
zur Verhinderung von Frostschäden, sieht eine Ausgestal
tung der Erfindung vor, daß die Kanäle mit einem im mon
tierten Zustand des Absorbers in Richtung zu den Vertei
lerleitungen weisenden Gefälle ausgeführt sind. Auf die
se Weise kann der Wärmeträger vollständig aus dem Absor
ber allein durch Schwerkraftwirkung abgelassen werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeich
nung zeigen:
Fig. 1 einen Absorber in einer ersten Ausführung in
einer schematischen Draufsicht und
Fig. 2 den Absorber in einer zweiten Ausführung, in
einer schematischen Teil-Draufsicht.
Wie die Fig. 1 der Zeichnung zeigt, besitzt das hier
dargestellte ersten Ausführungsbeispiel des Absorbers 1
einen im wesentlichen rechteckigen Umriß, wobei das den
Absorber bildende Material eine Metallblechplatte 10,
z. B. aus Aluminium oder Kupfer, ist. Über die Fläche dem
Absorbers verteilt verläuft eine Vielzahl von integrier
ten Kanälen 20, die von einem zu erwärmenden Wärmeträger
durchströmbar sind.
Die Zuführung des zu erwärmenden Wärmeträgers, z. B. Was
ser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch oder auch ein Gas,
erfolgt über eine Zuführleitung 50 an der in Fig. 1
unteren Seitenkante 13 des Absorbers 1. Dabei verläuft
die Zuführleitung 50 randnah und parallel zur Seitenkan
te 13. Von dieser Zuführleitung 50 zweigen zwei Vertei
lerleitungen 30, 31 ab, wovon die erste Verteilerleitung
30 randnah und parallel zur linken Seitenkante 11 und
die zweite Verteilerleitung 31 randnah und parallel zur
rechten Seitenkante 12 des Absorbers 1 rechtwinklig zur
Zuführleitung 50 geführt ist. Die Verteilerleitungen 30,
31 enden in Fig. 1 oben in einem Abstand von der oberen
Seitenkante 14 des Absorbers 1. Die eine Hälfte der Kanä
le 20, hier die in der linken Hälfte des Absorbers 1 lie
genden, gehen von der ersten Verteilerleitung 30 aus;
die Kanäle 20 in der rechten Hälfte des Absorbers 1
gehen von der zweiten Verteilerleitung 31 aus.
Mittig zwischen den beiden Verteilerleitungen 30, 31 ver
läuft eine einzelne Sammelleitung 40, in welche sämtli
che Kanäle 20 von beiden Seiten her einmünden. Die Sam
melleitung 40 ist nach oben hin bis nahe an die obere
Seitenkante 14 des Absorbers 1 geführt und mündet dort
in eine parallel zur Seitenkante 14 randnah verlaufende
Abführleitung 60.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die
Kanäle 20 parallel zueinander und jeweils rechtwinklig
zu den Verteilerleitungen 30, 31 und zur Sammelleitung
40. Alternativ können die Kanäle 20 auch mit einer leich
ten Neigung angeordnet sein, wobei dann ein Gefälle in
Richtung zu den Verteilerleitungen 30, 31 vorgesehen
ist, um eine Entleerung der Kanäle 20 und der übrigen
Leitungen 30, 31, 40 zu ermöglichen.
Sowohl die an der unteren Seitenkante 13 des Absorbers 1
verlaufende Zuführleitung 50 als auch die an der oberen
Seitenkante 14 des Absorbers 1 verlaufende Abführleitung
60 besitzen jeweils zwei über den Umriß des Absorbers 1
nach außen hin vorstehende Anschlußenden 51, 51′ bzw.
61, 61′. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist das
links unten am Absorber 1 liegende Anschlußende 51 der
Zuführleitung offen; das rechts unten am Absorber 1 lie
gende zweite Anschlußende 51′ der Zuführleitung 50 ist
hier durch einen Verschluß 52 dicht verschlossen. Bei
der Abführleitung 60 ist das in Fig. 1 links oben lie
gende Anschlußende 61 mit einem Verschluß 62 dicht ver
schlossen und das rechts oben liegende zweite Anschluß
ende 61′ offen.
Im Betrieb des Absorbers 1 wird der Wärmeträger in einem
kühlen Zustand durch das Anschlußende 51 entsprechend
dem dort eingezeichneten Pfeil und durch die Zuführlei
tung 50 zum unteren Rand des Absorbers 1 geführt und von
dort in die beiden randnahen Verteilerleitungen 30, 31
verzweigt. Von dort strömt der Wärmeträger von den bei
den Seitenkanten 11, 12 des Absorbers 1 her nach innen
zur Mitte des Absorbers 1 durch die Kanäle 20, wobei der
Wärmeträger bei einfallender Sonnenstrahlung erwärmt
wird. Der erwärmte Wärmeträger wird in der mittigen Sam
melleitung 40 gesammelt und in Richtung der eingezeichne
ten Strömungspfeile nach oben zur Abführleitung 60 gelei
tet, die er durch das Anschlußende 61′ verläßt, wonach
der erwärmte Wärmeträger dann über hier nicht dargestell
te weitere Leitungen z. B. zu einem Warmwasserspeicher
oder einer Wärmepumpe geführt wird.
Ersichtlich wird in weit überwiegendem Maße der Wärme
träger in einem kühlen Zustand entlang der randnahen,
die größten Wärmeverluste aufweisenden Bereiche des Ab
sorbers 1 geführt; in seinem erwärmten Zustand strömt
der Wärmeträger überwiegend durch den mittleren Bereich
des Absorbers, wo die Wärmeverluste am geringsten sind.
Dies führt zu geringen Wärmeverlusten aus dem erwärmten
Wärmeträger und damit zu einem guten Wirkungsgrad.
Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, können aufgrund
der dargestellten Anordnung und Ausrichtung der Anschluß
enden 51, 51′, 61, 61′ mehrere Absorber 1 unmittelbar
nebeneinander angeordnet werden, ohne daß zusätzliche
Leitungsverbindungen eingebaut werden müssen. Hierdurch
lassen sich mit dem Absorber gemäß Fig. 1 Sonnenkollek
toren in praktisch beliebiger Größe bilden.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des
Absorbers 1, der sich hinsichtlich der Zahl der Verteiler- und
Sammelleitungen von dem Ausführungsbeispiel aus
Fig. 1 unterscheidet. Der Absorber 1 gemäß Fig. 2 be
sitzt insgesamt drei Verteilerleitungen 30, 31, 32 sowie
zwei Sammelleitungen 40, 41. Dabei liegt jeweils eine
Verteilerleitung 30, 32 randnah im Bereich der linken
Seitenkante 11 und der rechten Seitenkante 12 des Absor
bers 1. Die dritte Verteilerleitung liegt in Querrich
tung des Absorbers 1 betrachtet mittig zwischen und pa
rallel zu den beiden randnahen Verteilerleitungen 30,
32.
Zwischen jedem Paar von Verteilerleitungen 30, 31 bzw.
31, 32 liegt je eine Sammelleitung 40, 41. Wie zuvor
schon anhand von Fig. 1 erläutert, gehen von jeder Ver
teilerleitung 30, 31, 32 viele kleine Kanäle 20 aus, die
mit ihrem anderen Ende in eine der Sammelleitungen 40,
41 münden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstel
lung sind in Fig. 2 jeweils nur einige der Kanäle 20
dargestellt.
Alle Verteilerkanäle 30, 31, 32 sind wieder mit einer ge
meinsamen Zuführleitung 50 verbunden, die auch hier wie
der randnah und parallel zur Seitenkante 13 des Absor
bers 1 geführt ist. Die Sammelleitungen 40, 41 münden am
oberen Rand des Absorbers 1 nahe dessen oberer Seitenkan
te 14 wieder in eine gemeinsame Abführleitung 60. Auch
hier besitzen die Zuführleitung 50 und die Abführleitung
60 jeweils Anschlußenden 51, 51′ bzw. 61, 61′, die über
den äußeren Umriß des Absorbers 1 nach außen hin vorra
gen. Die beiden einander diagonal gegenüberliegenden An
schlußenden 51′ der Zuführleitung 50 und 61 der Abführ
leitung 60 sind wieder mit je einem Verschluß 52 bzw. 62
dicht verschlossen.
Im Betrieb des Absorbers 1 wird durch das offene, links
unten am Absorber 1 liegende Anschlußende 51 der zu er
wärmende Wärmeträger in Richtung der dort eingezeichne
ten Strömungspfeile zugeführt und durch die Zuführlei
tung 50 in die Verteilerleitungen 30, 31, 32 verzweigt.
Von dort durchströmt der Wärmeträger unter Erwärmung die
Kanäle 20 und gelangt in die Sammelleitungen 40, 41, von
wo aus er dann in die gemeinsame Abführleitung 60 ge
langt, die er über das offene Anschlußende 61′ rechts
oben am Absorber 1 verläßt.
Bei beiden Ausführungsbeispielen des Absorbers 1 besteht
dieser aus einer Metallplatte 10, in welcher zumindest
die Kanäle 20 als integraler Bestandteil ausgebildet
sind. Bevorzugt sind auch die Verteilerleitungen 30, 31,
32 und die Sammelleitungen 40, 41 sowie die Zuführlei
tung 50 und die Abführleitung 60 integral mit der Metall
platte 10 ausgeführt. Die Anschlußenden 51, 51′, 61, 61′
von Zuführleitung 50 und Abführleitung 60 sind so ausge
führt, daß mittels gängiger Verfahren und Verbindungsmit
tel externe Leitungen (nicht dargestellt) oder weitere
Absorber 1 angeschlossen werden können.
Claims (8)
1. Absorber, insbesondere für Sonnenkollektoren, mit ei
nem im wesentlichen rechteckigen Umriß und mit Kanä
len (20) zur Führung eines flüssigen oder gasförmi
gen Wärmeträgers, wobei die Kanäle (20) einerseits
von mindestens einer Verteilerleitung (30, 31, 32)
ausgehen und andererseits in mindestens einer Sam
melleitung (40, 41) enden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Absorber (1) n+1 Verteilerleitungen (30, 31,
32) und n Sammelleitungen (40, 41) aufweist, wobei
parallel und randnah zu zwei einander gegenüberlie
genden Seitenkanten (11, 12; 13, 14) des Absorbers
(1) jeweils eine Verteilerleitung (30, 31; 30, 32)
geführt ist und wobei parallel zu und mittig zwi
schen je zwei Verteilerleitungen (30, 31; 31, 32) je
weils eine Sammelleitung (40; 41) geführt ist.
2. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verteilerleitungen (30, 31, 32) und die Sam
melleitung(en) (40, 41) parallel zu den längeren Sei
tenkanten (11, 12) des Absorbers (1) verlaufen.
3. Absorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verteilerleitungen (30, 31, 32)
mit einer gemeinsamen Zuführleitung (50) verbunden
sind und daß die Sammelleitung(en) (40, 41) mit ei
ner (gemeinsamen) Abführleitung (60) verbunden ist
(sind).
4. Absorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführleitung (50) rechtwinklig zu den Ver
teilerleitungen (30, 31, 32) und parallel und rand
nah zu einer dritten Seitenkante (13) des Absorbers
(1) geführt ist.
5. Absorber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Abführleitung (60) rechtwinklig zu der
(den) Sammelleitung(en) (40, 41) und parallel und
randnah zu einer vierten Seitenkante (14) des Absor
bers (1) geführt ist.
6. Absorber nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Verteilerleitungen
(30, 31, 32) und die Sammelleitung(en) (40, 41) als
integrale Teile des Absorbers (1) ausgebildet sind.
7. Absorber nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (50) und die
Abführleitung (60) jeweils zwei über den rechtecki
gen Umriß des Absorbers (1) vorstehende Anschlußen
den (51, 51′; 61, 61′) aufweisen.
8. Absorber nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Kanäle (20) mit einem
im montierten Zustand des Absorbers (1) in Richtung
zu den Verteilerleitungen (30, 31, 32) weisenden Ge
fälle ausgeführt sind.
Priority Applications (1)
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DE19536851A DE19536851C2 (de) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | Absorber für Sonnenkollektoren |
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DE19536851A DE19536851C2 (de) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | Absorber für Sonnenkollektoren |
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DE19536851A1 true DE19536851A1 (de) | 1997-04-10 |
DE19536851C2 DE19536851C2 (de) | 2000-04-20 |
Family
ID=7773928
Family Applications (1)
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DE19536851A Expired - Fee Related DE19536851C2 (de) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | Absorber für Sonnenkollektoren |
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DE (1) | DE19536851C2 (de) |
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- 1995-10-02 DE DE19536851A patent/DE19536851C2/de not_active Expired - Fee Related
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