DE19617751A1 - Ganzflächenabsorber mit homogenem Durchflußverhalten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ganzflächenabsorber für für solare Brauchwasserkollektoren mit einem homogenen Durchfluß­ verhalten.

Der Absorber besteht in bekannterweise aus zwei einander parallelen Metallplatten, die durch nahtweise Verschweißung und Randverschwei­ ßung zusammengefügt sind. Durch die nahtweise Verschweißung ent­ stehen parallel verlaufende Kanäle für die wärmetragende Flüssig­ keit. An den Stirnseiten des Absorbers befindet sich je ein Vertei­ ler-/Sammelrohr mit Aus- bzw. Eintrittsöffnungen für die wärmetra­ gende Flüssigkeit.

Um den Druckabfall in Flußrichtung in dem Verteiler-/Sammelrohr zu kompensieren, werden gemäß Schutzanspruch 1 die Ein- bzw. Austritts­ öffnungen in dem Verteiler-/Sammelrohr mit unterschiedlichem Quer­ schnitt ausgebildet. Dieser nimmt in Fließrichtung zum Ende des Verteiler-/Sammelrohrs hin kontinuierlich zu, wodurch ein homogenes Durchflußverhalten der wärmetragenden Flüssigkeit in dem System der parallelen Kanäle im Absorber gewährleistet wird.

Gattungsgemäße Absorber sind in dem US-Patent 2 934 322, in der Offenlegungsschrift DE 36 34 972, dem Patent CH 282024 sowie in der Patentschrift DE 26 29 372 C2 enthalten.

Die grundsätzliche Konfiguration eines aus zwei Blechplatten be­ stehenden Wärmetauchers mit einem Kanalsystem, durch welches eine Flüssigkeit fließt, beinhaltet das US-Patent 2934322. Nach DE 36 34 972 läßt sich ein Sonnenkollektor aus zwei einander parallelen Blechen herstellen, die an ihrem Rand dicht verschweißt sind und soweit erforderlich durch Abstandshalter getrennt werden. Zwischen Ein- und Auslaß ist eine Strömungsleitplatte angeordnet, die für eine günstige und gleichmäßige Durchströmung sorgt.

Nach Patent CH 282824 besteht sowohl der Verteiler als auch der Sammler aus einem Kanal mit in seiner Längsrichtung gleichblei­ bender Strömungsbreite, was zu ungünstigen Strömungsverhältnissen führt.

DE 2619372 C2 beschreibt einen Absorber für Sonnenkollektoren aus zwei teilflächig miteinander verbundenen Blechtafeln, mit einem Ein­ laß- und Auslaßkanal, mit jeweils einem Verteiler/Sammler. Letztere enthalten Verbindungsbereiche, wodurch Kanalanordnungen ge­ bildet werden, die längs der Verteilers/Sammlers verlaufen und quer zu den Kanälen Flüssigkeitsdurchtritte zwischen den Ver­ bindungsbereichen ermöglichen.

Zahlreiche Kollektorproduzenten nutzen für die Absorberherstel­ lung ein von der Wärmetauschertechnik her bekanntes Prinzip. Mehrere parallele vergleichsweise dünne Rohre sind mit einem dickeren Verteiler-/Sammelrohr verbunden. Die Ein- bzw. Aus­ laßöffnungen entsprechen zwangsläufig dem Durchmesser der pa­ rallelen Rohre.

Bei der Parallelverrohrung der Kollektoren ergeben sich in den einzelnen Rohren unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten, bedingt durch den in Längsrichtung des Verteilerrohrs entste­ henden Druckabfall der wärmetragenden Flüssigkeit.

Ziel der Erfindung ist es, durch definierte Größenänderung der Einström- bzw. Ausströmöffnungen im Verteiler- bzw. Sammelrohr für eine homogene Durchströmung des Absorbers zu sorgen. Die Gestaltung des Absorbers erfolgt in der Weise (Fig. 1), daß an das mit den entsprechenden Öffnungen versehenen Ver­ teiler- bzw. Sammelrohr (1) zwei einander parallele Blechplat­ ten (2) beispielsweise durch YAG-Laserschweißung (6) angebracht werden. Der Abstand der Platten sollte 1 mm bis 3 mm betragen. Parallel zu den Längsseiten des Absorbers werden im Abstand von 30 mm bis 200 mm Schweißnähte (3) gezogen, wodurch sehr breite aber flache Kanäle (4) zwischen den Blechplatten gebildet wer­ den. Die wärmetragende Flüssigkeit wird durch die Ein- bzw. Auslaßöffnungen (5) in die Kanäle zwischen den Blechplatten ge­ leitet.

Die Aus- bzw. Eintrittsöffnungen sind von rechteckiger Gestalt. Sie sind in dem Verteiler-/Sammelrohr so angeordnet, daß sie sich in der Mitte des Abstands der einander parallelen Metall­ platten und damit auch in der Mitte der Kanalquerschnitte be­ finden.

Die Anzahl der Öffnungen entspricht der Zahl der flachen Kanäle. Ihr Querschnitt vergrößert sich in der Fließrichtung, d. h. zum Ende der Verteiler-/Sammelrohre hin.

Bei konstanter Höhe der rechteckigen Querschnittsfläche von 1 mm bis 3 mm nimmt die Breite in Abhängigkeit von den Kanal­ breiten von ca. 20 mm bis 200 mm zu.

Unabhängig von der richtungsabhängigen Querschnittsvergrößerung der Aus- bzw. Eintrittsöffnungen des Verteiler-/Sammelrohrs des Einzelkollektors werden bei paralleler Verrohrung die Öffnungen in ihrer Gesamtheit von Kollektor zu Kollektor systematisch ver­ größert, um im Gesamtsystem des Kollektorfelds einen homogenen Durchfluß zu erzielen.

Claims (4)

1. Ganzflächenabsorber für solare Brauchwasserkollektoren, be­ stehend aus zwei parallel einander liegenden Metallplatten mit als Folge der nahtweisen Zusammenfügung entstandenen flachen Kanäle für die wärmetragende Flüssigkeit, dadurch gekennzeich­ net, daß die Querschnitte der Aus- bzw. Eintrittsöffnungen des Verteiler-/Sammelrohrs zur Erzielung eines homogenen Durchfluß­ verhaltens kontinuierlich in Fließrichtung zunehmen.

2. Ganzflächenabsorber für solare Brauchwasserkollektoren, be­ stehend aus zwei parallel einander liegenden Metallplatten mit als Folge der nahtweisen Zusammenfügung entstandenen flachen Kanäle für die wärmetragende Flüssigkeit, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aus- bzw. Eintrittsöffnungen des Verteiler-/Sammel­ rohrs einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, mit einer Höhe, die kleiner als der Abstand der einander parallel zusammengefüg­ ten Metallplatten ist und einer Breite, die in Fließrichtung von ca. 10 bis 200 mm zunimmt.

3. Ganzflächenabsorber für solare Brauchwasserkollektoren, be­ stehend aus zwei parallel einander liegenden Metallplatten mit als Folge der nahtweisen Zusammenfügung entstandenen flachen Kanäle für die wärmetragende Flüssigkeit, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Vermeidung von Strömungsturbulenzen die Aus- bzw. Eintrittsöffnungen des Verteiler-/Sammelrohrs mittig zu den durch das nahtweise Fügen der einander parallelen Metallplatten ent­ standenen Kanalquerschnitten angeordnet sind.

4. Ganzflächenabsorber für solare Brauchwasserkollektoren, be­ stehend aus zwei parallel einander liegenden Metallplatten mit als Folge der nahtweisen Zusammenfügung entstandenen flachen Kanäle für die wärmetragende Flüssigkeit, dadurch gekennzeich­ net, daß bei paralleler Verrohrung die Querschnitte der Aus- bzw. Eintrittsöffnungen der Verteiler-/Sammelrohre der aufein­ ander folgenden Kollektoren in ihrer Gesamtheit durch zunehmende Verbreiterung vergrößert werden.