DE19919835A1 - Sonnenkollektor mit formvariablem Abstandshalter - Google Patents
Sonnenkollektor mit formvariablem AbstandshalterInfo
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Abstract
Bekannte Sonnenkollektoren mit hohem Wirkungsgrad haben niedrige Wärmeübergangskoeffizienten. Dies führt dazu, daß der Kollektor im Stillstand, d. h., wenn ihm keine Energie entnommen wird, sich in seinem Inneren auf eine Stillstandstemperatur von bis zu 350 DEG C aufheizen kann. Aus der hohen thermischen Belastung des Sonnenkollektors ergibt sich eine hohe Störanfälligkeit des Systems sowie auch hohe Herstellungs- und Betriebskosten. DOLLAR A Es wird zwischen der Absorberkomponente (2) und der transparenten Außenkomponente (1) des Sonnenkollektors ein Abstandshalter (3) positioniert, dessen Form reversibel von der Temperatur abhängig ist. Überschreitet die Sonnenkollektortemperatur einen Schwellenwert, verändert der Abstandshalter (3) seine Form derart, daß die oben genannten Kollektorkomponenten sich berühren und ein Wärmetransfer stattfinden kann. Verstärken läßt sich dieser Effekt, indem man den Sonnenkollektor mit einem Edelgas füllt. DOLLAR A Der Sonnenkollektor mit formvariablem Abstandshalter eignet sich sehr gut zur temporären Wärmegewinnung.
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Sonnenkollektor, der mindestens eine
Absorberkomponente, mindestens eine transparente Außenkomponente und
mindestens einen Abstandshalter zwischen beiden Komponenten enthält.
Unter den verschiedenen Typen von Sonnenkollektoren, die der Umwandlung
von Sonneneinstrahlung in Wärme dienen, stellen neben den Flachkollektoren
die Röhrenkollektoren eine bedeutende Gruppe dar. Bei Vakuumkollektoren
bietet sich der Röhrenkollektor besonders an, da ein als Rohr geformtes Glas
eine bessere Druckfestigkeit aufweist, als zwei gegeneinander abgestützte
Glasplatten.
Die Absorberkomponenten bestehen aus Platten oder Rohren, die mit einer
selektiven Absorptionsbeschichtung versehen sind, d. h. einer Beschichtung, die
möglichst viel Sonnenlicht absorbiert und möglichst wenig davon als
Wärmestrahlung wieder abgibt. Die Absorberkomponente ist von
Außenkomponenten umschlossen, die für das Sonnenlicht durchlässig sind und
daher in der Regel aus Glas bestehen und beispielsweise als Rohr oder als
Platte ausgebildet sein können. Die Absorberkomponenten werden entweder
direkt von einem Wärmeträgermedium durchströmt oder stehen mit einer
Wärmeträgermediumleitung in derart engem Kontakt, daß sie an das
Wärmeträgermedium Wärme abgeben können.
Ein Röhrenkollektor, bei dem sowohl die Absorberkomponente als auch die
Außenkomponente als Röhren ausgebildet sind, die ineinander angeordnet sind,
wird beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster 298 08 532.1 beschrieben.
Insbesondere wird darin ein Röhrenkollektor mit koaxial durchströmtem
Absorberrohr beschrieben. Die Anordnung des Absorberrohrs parallel und
exzentrisch zum Hüllrohr wird dabei von Abstandshaltern aus Metall
gewährleistet. Fest verbunden mit dem Hüllrohr ist das Absorberrohr dabei nur
an einem seiner Enden.
Um Sonnenkollektoren mit einem hohen Wirkungsgrad zu erhalten, sollte der
Wärmeübergangskoeffizient innerhalb des Sonnenkollektors möglichst niedrig
sein. Dies wird üblicherweise dadurch erreicht, daß innerhalb der
Sonnenkollektoren ein Hochvakuum herrscht. Im Normalbetrieb liegen die
Kollektortemperaturen deutlich unter 100°C. Der Kollektor kann jedoch im
Stillstand, d. h. wenn ihm keine Energie entnommen wird, eine Temperatur,
die sogenannte Leerlauf oder Stillstandstemperatur, von über 200°C und bis
zu 350°C erreichen.
Bestehende Sonnenkollektoren werden bei Erreichen der eingestellten
Speichertemperatur durch Ausschalten einer Wärmeträgermediumpumpe gezielt
in den Kollektorstillstand versetzt. Dabei erhöht sich die Kollektortemperatur
bis sich ein thermisches Gleichgewicht von einstrahlender Sonnenenergie und
Wärmeabgabe, bestimmt über den Wärmeübergangskoeffizienten des
Kollektors, einstellt. Je niedriger nun der Wärmeübergangskoeffizient ist, desto
höher ist die Stillstandstemperatur.
Erhöht sich die Kollektortemperatur, wird das Wärmeträgermedium in
Abhängigkeit des eingestellten Systemdruckes von der flüssigen in die
gasförmige Phase übergeleitet und in ein Ausdehnungsgefäß verdrängt.
Allerdings sollte das Wärmeträgermedium Temperaturen von der
Größenordnung der üblichen Stillstandstemperaturen nur kurzzeitig ausgesetzt
werden. Bei solchen Temperaturen kann es bei längerer Einwirkzeit zu einer
chemischen Veränderung, z. B. Dunkelfärbung oder Zersetzung des Mediums
kommen. Hierdurch kann die Lebensdauer des Wärmeträgermediums stark
herabgesetzt werden. Es kann auch zu Ausfällungen kommen, die die
Einsatzzeit des Wärmeträgermediums begrenzen und die erforderlichen
Wechselintervalle verkürzen.
Bei hochwertigen Kollektoren, d. h. mit niedrigen
Wärmeübergangskoeffizienten, wird durch die im Stillstand erreichte
Temperatur, meist auch als Langzeiteffekt, die Kollektorisolierung beschädigt.
Es kann zu Ausgasungen des Isolationsmaterials kommen, die die
Absorberschichten oder Glasabdeckungen beschlagen und zu Transmissions-
und Absorptionsverlusten führen. Auch die Anschlußleitungen und deren
Isolation müssen bei herkömmlichen Kollektoren aufgrund der hohen
Stillstandstemperatur in hohem Maße temperaturbeständig sein.
Aus der hohen thermischen Belastung des Sonnenkollektors ergibt sich eine
hohe Störanfälligkeit des Systems sowie auch hohe Herstellungs- und
Betriebskosten.
Alle dargestellten Nachteile treten auch bei dem im deutschen Gebrauchsmuster
298 08 532.1 beschriebenen Röhrenkollektor auf.
Aus der europäischen Patentschrift EP 0 588 802 B1 ist ein Wärmerohr
bekannt, das sich insbesondere zum Einsatz in Sonnenkollektoren eignet,
welches einen Verdampfer, der der Absorberkomponente entspricht, und ein
Kondensator, der dem Ausdehnungsgefäß für das Wärmeträgermedium
entspricht, umfaßt. Bei dem Wärmeträgermedium handelt es sich hier um eine
Flüssigkeit, die im Verdampfer Wärme aufnimmt und dadurch verdampft und
im Kondensator diese Wärme wieder abgibt und somit kondensiert und wieder
in den Verdampfer zurückfließt. Geschieht der Wärmeaustausch zwischen dem
Kondensator und einem äußeren System nicht schnell genug, überhitzt sich der
Kondensator, was zu seiner Zerstörung führen kann.
Um dies zu verhindern, wird ab einer Grenztemperatur das Kondensat im
Kondensator gesammelt und nicht wieder in den Verdampfer zurückgeleitet.
Dazu wird zwischen Kondensator und Verdampfer ein temperaturabhängiges
Ventil angebracht, das entweder aus einer Formgedächtnislegierung oder einem
Bimetall besteht oder über eine temperaturabhängige magnetische Kupplung
gesteuert wird. Oberhalb der Grenztemperatur schließt sich das Ventil bis auf
einen winzigen Spalt, durch den kaum Kondensat austreten kann, aber durch
den immer noch verdampfte Wärmeträgerflüssigkeit einströmen kann, wobei
sie zusätzlich das Kondensat am Ausfließen hindert. Nach einer gewissen Zeit
ist die Menge des in den Kondensator einströmenden Dampfes so gering, daß
der Kondensator wieder abkühlen kann.
Bei Anwendung des in EP 0 588 802 B1 beschriebenen Wärmerohres in einem
Sonnenkollektor stellt sich das Problem, daß, während der Kondensator
langsam abkühlt, der Absorber nach wie vor Sonnenlicht absorbiert und sich
immer mehr aufhitzt, da er die Wärme nicht mehr an ein Wärmeträgermedium
abgeben kann. Dies kann zur Beschädigung und auch völligen Zerstörung des
Sonnenkollektors führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die thermische Überbelastung des
Kollektorkreislaufs und seiner einzelnen Komponenten, insbesondere der
Absorberkomponenten, im Stillstandmodus zu reduzieren.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Sonnenkollektor gemäß Hauptanspruch.
Durch die Temperaturabhängigkeit der Abstandshalterform wird erreicht, daß
der Abstand zwischen den Komponenten des Sonnenkollektors, der als Flach-
oder Röhrenkollektor ausgebildet sein kann, je nach Temperatur größer oder
geringer ist. Wird eine gewisse Temperatur oder ein Temperaturbereich
überschritten, ändert sich der Abstand, wird diese Temperatur oder dieser
Temperaturbereich wieder unterschritten, stellt sich der ursprüngliche Abstand
wieder ein. Dabei sind Abstandsänderungen gemeint, die verglichen mit der
Größenordnung des Abstandshalters zwar gering sind, aber doch deutlich mit
dem Auge wahrnehmbar sind.
Mit anderen Worten ist der Abstandshalter des erfindungsgemäßen
Sonnenkollektors ein thermisch aktives Bauteil, das thermische Energie in
mechanische Energie umwandelt. Die mechanische Energie wird zum
Ausführen der Abstandsänderung ausgenutzt. Dabei ist der Abstandshalter
Temperaturfühler und Stellelement in einem. Derartige thermisch aktive
Bauteile können aus Bimetallen, Dehnstoffen oder Formgedächtnislegierungen
hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Sonnenkollektors besteht der
Abstandshalter teilweise oder ganz aus einem Bimetall. Wie im Sonderdruck
aus der Zeitschrift Feinwerktechnik Mikrotechnik Meßtechnik vom Sept. 1995,
Carl Hanser Verlag, Hans Nußkern, "Thermische Stellelemente in der
Gerätetechnik" ausgeführt, sind Bimetalle Schichtverbundwerkstoffe, die aus
mindestens zwei Komponenten mit unterschiedlichem
Ausdehnungskoeffizienten bestehen. Da sich bei Erwärmung die eine
Komponente stärker ausdehnt als die andere, entsteht eine temperaturabhängige
Krümmung des Bimetalls. Teile aus einem Bimetall zeigen beim Erwärmen
und Abkühlen im allgemeinen eine stetige Gestaltsänderung. Durch
entsprechende mechanische Vorwölbung kann unter Einhaltung bestimmter
Grenzbedingungen auch ein Schnappeffekt erreicht werden, d. h. eine unstetige
Gestaltsänderung. In dem Fall weisen sie allerdings eine starke Hysterese auf.
Vorteile der Bimetalle sind ihre sehr hohen maximalen Einsetztemperaturen
von bis zu weit über 200°C sowie die Tatsache, daß sie in jedem Fall
selbstätig in die Ausgangsstellung zurückkehren.
Als vorteilhaft hat sich erwiesen, einen Teil des Abstandshalters, der aus
Bimetall besteht, klammerartig auszubilden. Diese Klammer greift eine
Absorberkomponente des Sonnenkollektors, deren Abstand zur transparenten
Außenkomponente verändert werden soll, was über die Krümmung der
Klammer unter Temperatureinwirkung erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sonnenkollektors besteht der Abstandshalter teilweise oder ganz aus einer
Formgedächtnislegierung. Dem weiter oben erwähnten Sonderdruck aus der
Zeitschrift Feinwerktechnik Mikrotechnik Meßtechnik zufolge besteht der
Formgedächtniseffekt auf einer thermoelastischen martensitischen
Umwandlung, die nur in wenigen Legierungssystemen beobachtet wird.
Ursache für diesen außergewöhnlichen Effekt ist eine temperaturabhängige
Änderung der Kristallstruktur, wobei die beteiligten Phasen aus Austenit und
Martensit geordnete Gitterstrukturen aufweisen. Bei hoher Temperatur ist die
Legierung aus austenitisch, bei tieferen Temperaturen martensitisch. Wird ein
Bauteil einer martensitischen Formgedächtnislegierung unterhalb einer
kritischen Temperatur verformt, so findet nur eine reversible Formänderung
durch Verschieben der hochbeweglichen Zwillingsgrenzen statt. Sobald das
Bauteil über die Umwandlungstemperatur erwärmt wird, bildet sich Austenit
mit der ursprünglich vorhandenen Orientierung, so daß das Bauteil in seine
ursprüngliche Form zurückkehrt. Die maximalen Einsatztemperaturen von
Formgedächtnislegierungen sind zwar geringer als die von Bimetallen, aber ihr
Arbeitsvermögen ist ungefähr zehnmal so groß.
Als vorteilhaft hat sich erwiesen, einen Teil des Abstandshalters, der aus einer
Formgedächtnislegierung besteht, als Spiralfeder auszubilden. Diese
Spiralfeder ändert unter Temperatureinwirkung ihre Länge und bewegt dabei
die Absorberkomponenten, und ändert somit deren Abstand zur transparenten
Außenkomponente des Sonnenkollektors.
Vorzugsweise ist der Sonnenkollektor mit Luft und/oder einem oder mehreren
Edelgasen gefüllt. Darüber läßt sich der Wärmeübergangskoeffizient steuern.
Dazu herrscht im Sonnenkollektor vorzugsweise ein Druck von 0,1 bis 20 mbar.
Herrscht in einem Sonnenkollektor kein Vakuum, ist der
Wärmeübergangskoeffizient abhängig von der sich im Stillstand erhitzenden
Komponente, dem Absorber, und der Außenwand des Kollektors, der
transparenten Außenkomponente. Mit geringerem Abstand steigt der
Wärmeübergangskoeffizient und die Wärme kann besser abgeleitet werden, so
daß sich eine geringere Stillstandstemperatur einstellt. Wird der
Sonnenkollektor in den Stillstand versetzt, steigt langsam die Temperatur an,
bis eine bestimmte Temperatur überschritten wird oder ein Temperaturbereich
erreicht wird, in dem der Abstandshalter seine Form verändert und damit auch
den Abstand zwischen den Komponenten verringert. Die Wärme wird nun
besser abgeleitet und die Temperatur sinkt langsam wieder. Wird die
Übergangstemperatur wieder unterschritten, vergrößert sich der Abstand
wieder und die Temperatur fängt wieder an, etwas zu steigen. Nach und nach
pendelt sich die Kollektortemperatur bei der Übergangstemperatur oder dem
Übergangstemperaturbereich des Abstandshalter ein.
Besonders bevorzugt ist eine Xenonatmosphäre, da Xenon im Betriebsmodus
den geringsten Wärmeübergangskoeffizienten aufzeigt und im Stillstandsmodus
die stärkste Abhängigkeit vom Abstand aufweist. Damit läßt sich ein
Kompromiß zwischen hinreichendem Wirkungsgrad des Sonnenkollektors und
nicht allzu hoher Stillstandstemperatur erreichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform herrscht im Sonnenkollektor
ein Vakuum. Die Wärme wird in diesem Fall dadurch abgeleitet, daß die
Absorberkomponenten mit Hilfe des formvariablen Abstandshalters in direkten
Kontakt mit der Außenkomponente gebracht wird und die Wärme darüber
abfließen kann. Dies führt zu einem Sonnenkollektor mit einem höheren
Wirkungsgrad im Betriebsmodus.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sonnenkollektor als
Röhrenkollektor ausgebildet und umfaßt ein Außen- und ein Innenrohr aus
Glas, wobei das Innenrohr vorzugsweise nur an einem Ende mit dem
Außenrohr abdichtend verbunden ist, sowie und einen erfindungsgemäßen
Abstandshalter. Das Innenrohr hat Absorberfunktion und das Außenrohr ist
durchlässig für Sonnenlicht. Vorzugsweise sind das Innen- und das Außenrohr
miteinander luftdicht verschmolzen, um eine abdichtende Verbindung
herzustellen. Der Wärmeübergangskoeffizient wird über den Abstand zwischen
Innen- und Außenrohr gesteuert. Das Innenrohr ist an seinen beiden Enden in
je einen Abstandshalter eingespannt. Erhöht sich die Temperatur, wird das
Innenrohr an dem Ende, an dem der erfindungsgemäße Abstandshalter
angebracht ist, gegen die Innenwand des Außenrohres gedrückt. Dadurch wird
der vorher überall äquidistante Spalt zwischen Innen- und Außenrohr
keilförmig und steigt von 0 mm am Ende mit empfindungsgemäßen
Abstandshalter auf den ursprünglichen Abstand am Ende mit herkömmlichem
Abstandshalter an. Dies hat den Vorteil, daß nach außen hin die Konfiguration
des Sonnenkollektors gleich bleibt.
Der erfindungsgemäße Sonnenkollektor hat eine Stillstandstemperatur von
weniger als 200°C. Dies bringt diverse Vorteile mit sich. Das
Wärmeträgermedium wird nur noch Temperaturen ausgesetzt, bei denen es
chemisch stabil ist. Da das komplette Verdampfen des Wärmeträgermediums
im Absorberrohr verhindert wird, werden nur noch kleine Ausdehnungsgefäße
benötigt. Insgesamt werden die Wechselzyklen des Wärmeträgermediums im
Kollektorkreislauf länger. Die einzelnen Bauteile des Kollektorsystems werden
insgesamt weniger belastet, was deren Lebensdauer verlängert und geringere
Ansprüche an die Materialgüte stellt. Die Dampfschlagbelastung und und die
damit verbundene Geräuschentwicklung wird verringert bzw. ganz verhindert.
Für den Benutzer ergibt sich außerdem ein psychologischer Vorteil dadurch,
daß er keinen bis 350°C warmen Gegenstand mehr auf seinem Dach weiß.
Die Erfindung soll anhand von in den folgenden Figuren dargestellten
Beispielen weiter erläutert werden. Dabei zeigen:
Fig. 1a einen Bimetallabstandshalter bei niedriger Temperatur,
Fig. 1b einen Bimetallabstandshalter bei hoher Temperatur,
Fig. 2a einen Formgedächtnislegierungsabstandshalter bei niedriger
Temperatur,
Fig. 2b einen Formgedächtnislegierungsabstandshalter bei hoher
Temperatur,
Fig. 3 die Abhängigkeit des Wärmeübergangskoeffizienten bei einer
festen Temperatur von Gas und Abstand,
Fig. 4a einen Sonnenkollektor bei niedriger Temperatur und
Fig. 4b einen Sonnenkollektor bei hoher Temperatur.
In Fig. 1a und 1b ist ein Schnitt durch einen Sonnenkollektor dargestellt, der
als Röhrenkollektor ausgebildet ist und aus einem Innenrohr 2 und einem
Außenrohr 1 sowie einem Abstandshalter 10 mit einem Teil aus Bimetall
besteht. Der Abstandshalter 10 besteht aus einer Halteklammer 4 für das
Innenrohr 2. Diese Innenrohrhalteklammer 4 besteht aus Bimetall und ist
verbunden mit der Einpaßfeder 5 aus herkömmlichem Material. Während die
Halteklammer 4 das Innenrohr 2 umklammert und damit hält, liegt die
Einpaßfeder 5 an wenigen Stützstellen an der die Innenwand des Außenrohres
1 an. Zusammen sorgen Innenrohrhalteklammer 4 und Einpaßfeder 5 dafür,
daß das Innenrohr 2 eine bestimmte Position im Innenraum des Außenrohres 1
einnimmt.
Um einer besseren Übersichtlichkeit der Figuren willen ist in den Fig. 1a und
b nicht dargestellt, daß das Außenrohr mit einer Innenverspiegelung in der
unteren Hälfte versehen ist und daß das Innenrohr 2 außen mit einer
hochreflektiven Aluminiumschicht und darüber mit einer schwarzen
Absorptionsschicht versehen ist. Auch in den folgenden Figuren sind diese
Merkmale zwar vorhanden, der Übersicht halber aber nicht dargestellt.
Erhöht sich nun die Temperatur innerhalb des Sonnenkollektors, biegt sich die
Halteklammer 4 aus Bimetall leicht auf, so daß das Innenrohr 2 etwas aus ihr
herausrutscht und der Innenwand des Außenrohres 1 näher kommt. Nimmt die
Temperatur im Sonnenkollektor wieder ab, biegt sich die Klammer 4 wieder
zusammen, so daß sie das Innenrohr 2 enger umgreift und von der Innenwand
des Außenrohres 1 wieder wegzieht.
In Fig. 2 ist ebenfalls ein Schnitt durch einen Sonnenkollektor gezeigt, der als
Röhrenkollektor ausgebildet ist und aus Außenrohr 1 und Innenrohr 2 besteht,
aber nun mit einem Formgedächtnislegierungsabstandshalter 3 versehen ist.
Dieser besteht aus einer Halterung 7, die sich an dem größten Teil der
Innenwand des Außenrohres 1 schmiegt sowie das Innenrohr 2 umfaßt. Um das
Innenrohr 2 fest umfassen zu können, ist die Halterung 7 seitlich an dem
Innenrohr 2 als Klemmfeder 9 ausgebildet. Durch die Halterung 7 wird das
Innenrohr 2 exentrisch unterhalb der Längsachse des Außenrohres 1
positioniert. Oberhalb des Innenrohres 2 weist die Halterung 7 eine
Ausbuchtung 11 auf. Ihr gegenüber, an der Innenwand des Außenrohres 1,
weist die Halterung 7 zwei Ausläufer 12 auf. Die Ausbuchtung 11 sowie die
Ausläufer 12 fassen jeweils ein Ende einer Spiralfeder 6 hinein. Die
Spiralfeder 6, die aus einer Formgedächtnislegierung gefertigt ist, ist also in
der oberen Hälfte des Innenraumes des Außenrohres 1 und zwar unterhalb der
Innenwand des Außenrohres 1 sowie oberhalb der Außenwand des Innenrohres
2 angeordnet.
Erhöht sich die Temperatur des Sonnenkollektors, dehnt sich die Spiralfeder 6
aus und drückt das Innenrohr 2 sprunghaft aufgrund der Memory-Funktion des
Federmaterials gegen die Innenwand des Außenrohres 1. Da dadurch die
Halterung 7 mitgestreckt wird, muß sie eine konstruktionsbedingte gewisse
Elastizität aufweisen. Bei Abkühlen des Sonnenkollektors geht die Feder 6
sprunghaft in ihre Ausgangsstellung zurück oder die Halterung 7 bringt die
nötige Rückstellkraft auf, um die Spiralfeder 6 in den ersten Zustand
zurückzuversetzen.
In Fig. 3 ist die Abhängigkeit des Wärmeübergangskoeffizienten von der
Spaltbreite zwischen Absorberkomponente und transparenter Außenkomponente
in Abhängigkeit von der Füllung des Sonnenkollektors dargestellt. Es kann im
Sonnenkollektor entweder Vakuum herrschen oder aber Luft, Argon, Krypton
oder Xenon eingeführt sein. Vakuum weist einen sehr niedrigen, von der
Spaltbreite unabhängigen Wärmeübergangskoeffizienten auf, was für den
Betriebsmodus des Sonnenkollektors ideal ist, aber zu sehr hohen
Stillstandstemperaturen führt. Luft hat den höchsten
Wärmeübergangskoeffizienten, Xenon den niedrigsten. Bei allen vier Gasen
steigt der Wärmeübergangskoeffizient mit sinkender Spaltbreite. Am
ausgeprägtesten ist der Anstieg für Xenon. Da Xenon bei großem Spalt den
niedrigsten Wärmeübergangskoeffizienten hat und die erreichbare Steigerung
des Wärmeübergangskoeffizienten bei Verringerung des Abstandes zwischen
Absorberkomponente und transparenter Außenkomponente am größten ist,
eignet sich Xenon sehr gut für einen Sonnenkollektor, der trotz niedriger
Stillstandstemperatur einen hohen Wirkungsgrad im Betriebsmodus hat.
In Fig. 4a und b ist ein Längsschnitt durch einen Sonnenkollektor dargestellt,
der als Röhrenkollektor ausgebildet ist und der aus Außen- und Innenrohr 12
besteht. Das Innenrohr 2 ist einerseits nach außen hin an einer Seite geöffnet,
andererseits abgedichtet mit dem Außenrohr 1 verbunden, so daß im
Innenraum des Sonnenkollektors eine Edelgasatmosphäre eingestellt werden
kann. Im Inneren des Sonnenkollektors ist das Innenrohr 2 über einen
statischen Abstandshalter 8, der aus herkömmlichem Material besteht und sich
unter Temperatureinwirkung nicht verändert, mit dem Außenrohr 1 verbunden.
An dem anderen Ende, dem von der Außenverbindung abgewandtem Ende, ist
das Rohr 2 über ein Formgedächtnislegierungsabstandshalter 3 mit dem
Innenrohr 1 verbunden. In Fig. 4a ist zu sehen, daß die beiden Abstandshalter
3, 8 derart eingestellt sind, daß der Spalt zwischen Außenwand des
Innenrohres 2 und Innenwand des Außenrohres 1 konstant ist.
Erhöht sich die Temperatur innerhalb des Sonnenkollektors, wird das
Innenrohr von der Spiralfeder 6 des dynamischen Abstandshalters 3 gegen die
Innenwand des Außenrohres 1 gedrückt. Daraus resultiert ein keilförmiger
Spalt, der sich über die gesamte Länge des Sonnenkollektors erstreckt. An dem
Ende, an dem das Innenrohr 2 durch den dynamischen Abstandshalter 3
gehaltert ist, beträgt der Spaltabstand 0 mm. An dem entgegengesetzten Ende,
an dem das Innenrohr mit dem statischen Abstandshalter 8 gehaltert ist und
eine Verbindung nach außen aufweist, beträgt der Spalt die ursprüngliche
Abmessung. Die Funktion des statischen Abstandshalters 8, der sich unter
Wärmeeinwirkung nicht verändert, besteht auch darin, daß auf die Verbindung
zwischen Außenrohr 1 und Innenrohr 2 an der Öffnung nach außen des
Innenrohrs 2 beim Herunterbiegen des Innenrohrs 2 durch den dynamischen
Abstandshalter 3 keine zu hohen Kräfte auftreten, die diese Verbindung
beschädigen könnten.
1
Außenrohr
2
Innenrohr
3
dynamischer Abstandshalter
4
Innenrohrhalteklammer
5
Einpaßfeder
6
Spiralfeder
7
Halterung
8
statischer Abstandshalter
9
Klemmfeder
10
Abstandshalter
11
Ausbuchtung
12
Ausläufer
Claims (10)
1. Sonnenkollektor, enthaltend mindestens eine Absorberkomponente,
mindestens eine transparente Außenkomponente und mindestens einen
Abstandshalter zwischen beiden Komponenten, dadurch
gekennzeichnet, daß dieser mindestens eine Abstandshalter (10) derart
ausgebildet ist, daß seine Form reversibel von der Temperatur abhängig
ist.
2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstandshalter (10) teilweise oder ganz aus einem Bimetall besteht.
3. Sonnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstandshalter (10) einen klammerartig ausgebildeten Teil (4) aufweist,
der aus einem Bimetall besteht.
4. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstandshalter (10) teilweise oder ganz aus einer
Formgedächtnislegierung besteht.
5. Sonnenkollektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstandshalter (10) eine Spiralfeder (6) aufweist, die aus einer
Formgedächtnislegierung besteht.
6. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß er Luft und/oder ein oder mehrere Edelgase
enthält.
7. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in ihm ein Vakuum herrscht.
8. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß er als Röhrenkollektor ausgebildet ist, bei dem
sowohl das Außenrohr (1) als auch das absorbierende Innenrohr (2) aus
Glas bestehen, daß das Innenrohr (2) nur an einem Ende mit dem
Außenrohr (1) abgedichtet verbunden ist.
9. Sonnenkollektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er
mindestens einen in seiner Form unveränderlichen Abstandshalter (8)
aufweist.
10. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß seine Stillstandstemperatur weniger als 200°C
beträgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19919835A DE19919835A1 (de) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Sonnenkollektor mit formvariablem Abstandshalter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19919835A DE19919835A1 (de) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Sonnenkollektor mit formvariablem Abstandshalter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19919835A1 true DE19919835A1 (de) | 2000-11-09 |
Family
ID=7906496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19919835A Ceased DE19919835A1 (de) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Sonnenkollektor mit formvariablem Abstandshalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19919835A1 (de) |
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