DE202004008888U1

DE202004008888U1 - Solarkollektor

Info

Publication number: DE202004008888U1
Application number: DE202004008888U
Authority: DE
Original assignee: Sh Kunststoff Lueftungs & Umwe; Sh Kunststoff- Lueftungs- & Umwelttechnik GmbH
Current assignee: Sh Kunststoff Lueftungs & Umwe; Sh Kunststoff- Lueftungs- & Umwelttechnik GmbH
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2014-06-05

Abstract

Solarkollektor für die Erwärmung von Luft und Wasser, mit einem Flachgehäuse (2) mit einer transparenten Abdeckung (3), einem in dem Gehäuse mit Abstand von der Abdeckung angeordneten Absorber (8) zur Wassererwärmung und wenigstens einer zwischen dem Absorber (8) und der Gehäuserückwand (2^a) angeordneten Wärmedämmschicht (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der Abdeckung (3) und dem Absorber (8) als Luftströmungskammer (9) ausgebildet ist, deren Eintrittsstutzen (4) und Austrittsstutzen (5) in der Gehäuseseitenwand (2^b) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor für die Erwärmung von Luft und Wasser, mit einem Flachgehäuse mit einer transparenten Abdeckung, einem in dem Gehäuse mit Abstand von der Abdeckung angeordneten Absorber zur Wassererwärmung und mindestens einer zwischen dem Absorber und der Gehäuserückwand angeordneten Wärmedämmschicht.
Es sind Solarkollektoren für die Erwärmung von Wasser oder wässrigen Wärmeträgerflüssigkeiten bekannt. Diese Kollektoren sind nicht für die Erzeugung von Warmluft geeignet. Eine kombinierte Erwärmung von Luft und Wasser ist mit den bekannten Solarkollektoren nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Solarkollektor für die Erwärmung von Luft und Wasser durch Solarstrahlung zu schaffen. Die Erwärmung von Luft und Wasser soll gleichzeitig möglich sein. Ferner soll die Verteilung der von der Luft bzw. dem Wasser aufgenommenen Wärme variierbar sein, wobei der Solarkollektor auch zur ausschließlichen Erwärmung von Luft oder ausschließlichen Erwärmung von Wasser einsetzbar sein soll. Weitere Vorteile des Solarkollektors ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Solarkollektor erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Raum zwischen der Abdeckung und dem Absorber als Luftströmungskammer ausgebildet ist, deren Eintrittsstutzen und Austrittsstutzen in der Gehäuseseitenwand angeordnet sind. Der Kollektor kann bei auffallender Solarstrahlung zur Wassererwärmung dienen. Außerdem kann in der Luftströmungskammer Warmluft erzeugt werden. Dabei kann das Verhältnis der auf Wasser und Luft übertragenen Wärme durch die Luft- und Wassermenge variiert werden, mit denen der Solarkollektor pro Zeiteinheit beschickt wird. Dabei ist praktisch eine Variationsmöglichkeit von 100 % Warmwasser und 0 % Warmluft bei abgeschlateter Luftzufuhr bis etwa 100 % Warmluft und 0 % Warmwasser bei abgeschalteter Wasserzufuhr möglich. Der erfindungsgemäße Solarkollektor kann nicht nur zur Erzeugung von erwärmtem Wasser dienen, sondern auch zu der üblichen Erwärmung von wässrigen Wärmeträgerflüssigkeiten, durch die die aufgenommene Wärme in üblicher Weise einem Solarspeicher zugeführt wird. Da die von der Luft im Kollektor aufgenommende Wärme genutzt wird, ist eine Maximierung der Wärmeaufnahme des Absorbers durch hochwertige Oberflächenbeschichtungen nicht nötig, was sich kostengünstig auf den Gestehungspreis des Kollektors auswirkt.
Bei einer Ausführungsform des Kollektors sind der Lufteintrittsstutzen an der gleichen Gehäuseseite oder -ecke wie der Wasserrücklaufstutzen und der Luftaustrittsstutzen an der gleichen Gehäuseseite oder -ecke wie der Wasservorlaufstutzen angeordnet. Bei dieser Ausführung treten Luft und Wasser an benachbarten Stellen des Kollektors ein und nach der Wärmeaufnahme an benachbarten Stellen auf der gegenüberliegenden Seite/Ecke des Kollektors aus. Luft und Wasser bewegen sich summarisch im Gleichstrom. Bei einer anderen Ausführungsform des Solarkollektors sind der Lufteintrittsstutzen an der gleichen Gehäuseseite oder -ecke wie der Wasservorlaufstutzen und der Luftaustrittsstutzen an der gleiche Gehäuseseite und -ecke wie der Wasserrücklauf stutzen angeordnet. Bei dieser Ausführung treten das erste Medium mit erhöhter Temperatur an der gleichen Seite oder Ecke ein, an der das zweite Medium mit tiefer Temperatur eintritt, während an der gegenüberliegenden Seite oder -ecke das erste Medium mit tiefer Temperatur eintritt und das zweite Medium mit erhöhter Temperatur austritt. In diesem Falle bewegen sich Luft und Wasser summarisch im Gegenstrom durch den Kollektor.
Vorzugsweise liegt die Höhe der Luftströmungskammer in dem Bereich von 3 bis 7 cm, vorzugsweise von 4,1 bis 6,5 cm. Im Vergleich zu Solarkollektoren ohne Warmluftgewinnung ist der Abstand zwischen Absorber und Abdeckung größer, um einen genügenden Luftdurchsatz bei einem akzeptablen Druckabfall zu ermöglichen.
Zweckmäßigerweise sind in der Strömungskammer Leitwände zur Führung des Luftstroms angeordnet. Die Leitwände sorgen dafür, daß der Luftstrom die gesamte Grundfläche des Absorbers gleichmäßig überstreicht und nicht den kürzesten Weg vom Eintrittsstutzen zum Austrittsstutzen nimmt. Ins besondere wird die Kapazität der Wärmeübertragung von dem Absorber auf die Luftschicht vollständig ausgenutzt.
Vorzugsweise bestehen die Leitwände aus einem transparenten Werkstoff. Die Solarstrahlung auf den Absorber wird durch die Leitwände nur wenig verringert. Zweckmäßigerweise bestehen die Abdeckung und die Leitwände aus dem gleichen Werkstoff. Geeignete Werkstoffe für die Abdeckung und die Leitwände sind z.B. Silikatglas, Kunstglas aus Polycarbonat oder das unter dem Warenzeichen Hostaglas vertriebene Kunstglas. Die Leitwände können an der Innenseite der Abdeckung angebracht oder ein integraler Teil der Abdeckung sein. Die Anbringung kann z.B, durch Klebung erfolgenn.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
1 die perspektivische Darstellung eines Solarkollektors;
2 ein Schnitt nach der Linie II–II der 1; und
3 eine Aufsicht einer weiteren Ausführungsform des in dem Kollektor angeordneten Absorbers.
1 zeigt einen Solarkollektor 1 mit einem rechteckigen Flachgehäuse 2, das vorderseitig eine hochtransparente Abdeckung 3 aus Kunstglas trägt. An einer Längsseitenwand 2^b des Flachgehäuses 2 aus Leichtmetall befindet sich nahe den Ecken ein Lufteintrittsstutzen 4 und ein Luftaustrittsstutzen 5. Ferner sind an diesen Gehäuseecken in den Querseitenwandungen 2^c ein Rücklaufstutzen 6 für das zu erwärmende Wasser und ein Vorlaufstutzen 7 für das im Kollektor erwärmte Wasser.
Aus 2 ist ersichtlich, daß in dem Gehäuse in einem Abstand, der z.B. 5 cm beträgt, von der Abdeckung 3 ein Absorber 8 angeordnet ist, der im dargestellten Falle aus achtzehn nebeneinander liegenden Absorberstreifen mit je einem Durchflußrohr 8^a für das zu erwärmende Wasser gebildet ist. Diese Absorberstreifen können in bekannter Weise aus Wärmeleitblech aus Aluminium und einem Kupferrohr bestehen. Kunststoffabsorber sind ebenfalls verwendbar, da nur eine verhältnismäßig geringe Wassererwärmung erfolgt.
Zwischen der transparenten Abdeckung 3, die z.B. aus Silikatglas, Polycarbonat- oder Acrylglas bestehen kann, und dem Absorber 8 ist eine Luftströmungskammer 9 gebildet, die zur Erwärmung der durchgeleiteten Luft dient. Da die von dem warmen Absorber 8 an diese Luft abgegebene Wärme genutzt wird, kommt es auf die Reduzierung der Absorberemission nicht an und kann im allgemeinen auf eine selektive Beschichtung zur Emissionsgradreduktion verzichtet werden. Zwischen dem Absorber 8 und der Gehäuserückwand 2^a ist in üblicher Weise eine Wärmedämmschicht 10 angeordnet. Geeignete Wärmedämmstoffe sind z.B. Polyurethan-Hartschaum und Mineralfaserwolle. Polystyrol-Schaumstoff ist ebenfalls einsetzbar, da die Absorbertemperatur infolge der Warmlufterzeugung nicht so hoch aufgeheizt wird wie bei Solarkollektoren, die nur zur Wassererwärmung dienen. Die Seitenwandungen 2^a und 2^b des Gehäuses können innen ebenfalls mit Wärmedämmstoff bekleidet sein, um Wärmeverluste aus der Luftströmungskammer 9 nach außen zu verringern.
3 zeigt die Aufsicht einer Ausführungsform des Solarkollektors mit einem Registerabsorber aus parallel geschalteten Absorberrohren 12. Die Wasserzuführung erfolgt durch den Rücklaufstutzen 6 zu dem Verteilerrohr 13. Von dort verteilt sich das Wasser auf die parallelen Absorberrohre 12 und gelangt dann in das Sammelrohr 11 und aus diesem zum Vorlaufstutzen 7. In der Luftströmungskammer 9 sind parallele Leitwände 14 aus transparentem Material angeordnet, die in 3 gestrichelt dargestellt sind. Die Leitwände 14 sind abwechselnd an die gegenüberliegenden Längsseitenwandungen 2^b angeschlossen. Sie lassen an den gegenüberliegenden Seitenwandungen 2^b Durchgänge 14^a frei, so daß der durch den Eintrittsstutzen 4 zugeführte kalte Luftstrom auf seinem Wege zum Austrittsstutzen 5 einen hin und her gehenden oder serpentinenförmigen Kanal durchströmt, wodurch gewährleistet ist, daß die gesamte Kollektorfläche überstrichen und für die Lufterwärmung ausgenutzt wird.
Der erfindungsgemäße Solarkollektor ist in den Fällen nützlich, bei denen neben Warmwasser auch ein Bedarf an Warmluft besteht, z.B. bei Energiesparhäusern und Luftwärmetauschern, bei der Beheizung von Räumen mit Warmluft oder bei der technischen Nutzung von Warmluft, z.B. für die Trocknung von Agrarprodukten.
Der erfindungsgemäße Solarkollektor eignet sich auf Grund der Anordnung der Stutzen zur Verschaltung in Parallel- und Reihenanordnung.

Claims

Solarkollektor für die Erwärmung von Luft und Wasser, mit einem Flachgehäuse (2) mit einer transparenten Abdeckung (3), einem in dem Gehäuse mit Abstand von der Abdeckung angeordneten Absorber (8) zur Wassererwärmung und wenigstens einer zwischen dem Absorber (8) und der Gehäuserückwand (2^a ) angeordneten Wärmedämmschicht (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der Abdeckung (3) und dem Absorber (8) als Luftströmungskammer (9) ausgebildet ist, deren Eintrittsstutzen (4) und Austrittsstutzen (5) in der Gehäuseseitenwand (2^b ) angeordnet sind.
Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteintrittsstutzen (4) an der gleichen Gehäuseseite oder -ecke wie der Wasserrücklauf stutzen (6) und der Luftaustrittsstutzen (5) an der gleichen Gehäuseseite oder -ecke wie der Wasservorlaufstutzen (7) angeordnet sind.
Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteintrittsstutzen (4) an der gleichen Gehäuseseite oder -ecke wie der Wasservorlaufstutzen (7) und der Luftaustrittsstutzen (5) an der gleichen Gehäuseseite oder -ecke wie der Wasserrücklauf stutzen (6) angeordnet sind.
Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Luftströmungskammer (9) in dem Bereich von 3 bis 7 cm, vorzugsweise von 4,1 bis 6,5 cm liegt.
Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftströmungskammer (9) Leitwände (14) zur Führung des Luftstroms angeordnet sind.
Solarkollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände (14) aus einem transparenten Werkstoff bestehen.
Solarkollektor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände (14) an der Innenseite der Abdeckung (3) angebracht oder angeformt sind.