DE202006019144U1

DE202006019144U1 - Multifunktionskollektor zur Nutzung von Solarenergie

Info

Publication number: DE202006019144U1
Application number: DE202006019144U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2016-12-19

Abstract

Multifunktionskollektor zur Nutzung von Solarenergie, gekennzeichnet durch ein geschlossenes Gehäuse (1) mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung (2), wobei innerhalb des Gehäuses (1) in Richtung der einfallenden Sonnenstrahlung ein Röhrenkollektorsystem (4) zur Erwärmung eines flüssigen Wärmeträgers und danach ein Flächenabsorbersystem (5) zur Erwärmung eines gasförmigen Wärmeträgers vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Multifunktionskollektor zur Nutzung von Solarenergie.
Die Nutzung von Solarenergie erfolgt bisher sowohl thermisch als auch fotovoltaisch. Bei der thermischen Nutzung von Solarenergie kommen entsprechende Kollektor- bzw. Absorbersysteme zum Einsatz, die durch die einstrahlende Lichtenergie erhitzt werden. Die aufgenommene Wärme wird dann auf einen geeigneten flüssigen oder gasförmigen Träger, in der Regel kommen hier Wasser oder auch Luft zum Einsatz, übertragen und mittels des Wärmeträgers einem entsprechenden Wärmeverbraucher oder auch Wärmespeicher zugeführt.
Als Kollektor- bzw. Absorbersysteme kommen sowohl Röhrenkollektoren als auch flächige Absorberplatten zum Einsatz.
Bei der fotovoltaischen Nutzung von Solarenergie wird mittels geeignetere Fotozellen unmittelbar Elektrizität erzeugt.
Nachteilig an den bekannten Systemen zur Nutzung von Solarenergie ist, dass sie in der Regel univalent ausgebildet sind, das heißt es kann entweder nur warmes Wasser oder nur warme Luft bzw. nur Elektrizität erzeugt werden.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen einfach herzustellenden Multifunktionskollektor zur Nutzung von Solarenergie zu entwickeln, in dem aus Solarenergie gleichzeitig sowohl warmes Wasser als auch warme Luft als auch Elektrizität gewonnen werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein geschlossenes Gehäuse mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung, wobei innerhalb des Gehäuses in Richtung der einfallenden Soonnenstrahlung ein Röhrenkollektorsystem zur Erwärmung eines flüssigen Wärmeträgers und danach ein Flächenabsorbersystem zur Erwärmung eines gasförmigen Wärmeträgers vorgesehen sind.
Gemäß der Erfindung passiert die einfallende Strahlung die lichtdurchlässige Abdeckung des Kollektor, die entweder aus Glas oder auch aus einer lichtdurchlässigen Kunststofffolie hergestellt sein kann, und trifft dann teilweise auf das Röhrenbündel des Röhrenkollektors. Die aufgenommene Wärme wird hier auf einen flüssigen Wärmeträger, in der Regel ist dies Wasser, übertragen und dann einem Verbraucher oder auch Wärmespeicher zugeführt.
Da die einzelnen Röhren des Röhrenkollektors Zwischenräume aufweisen, passiert ein weiterer Teil des einfallenden Lichtes diesen Kollektor und trifft auf das weiter hinten angeordnete Flächenabsorbersystem, wodurch auch dieses erwärmt wird. Die aufgenommene Wärme wird auf den gasförmigen Wärmeträger übertragen und dann dem vorgesehenen Verwendungszweck zugeführt.
Nach einem weiteren der Merkmale der Erfindung kann mit dem vorgeschlagenen Multifunktionskollektor zusätzlich noch elektrische Energie gewonnen werden, wenn zumindest der Randbereich der Abdeckung des Gehäuses als Fotovoltaikmodul, zum Beispiel durch eine geeignete Beschichtung, ausgebildet ist.
Die Gesamtfläche des Moduls ist variierbar, so dass bei dem vorgeschlagenen Kollektor je nach Bedarf das Verhältnis zwischen thermischer und elektrischer Nutzenergie entsprechend variiert werden kann.
Zweckmäßigerweise ist das Fotovoltaikmodul in der Fläche so ausgebildet, dass zumindest die im Gehäuse angeordneten Systeme zum Verteilen und Sammeln der Wärmeträger optisch abgedeckt werden.
Gemäß der Erfindung können im Grunde alle bekannten Bauformen von Kollektorröhren eingesetzt werden, wobei sich jedoch am besten der Röhrentyp eignet, der auf der Unterseite über eine Verspiegelung verfügt.
Durch die Anordnung zunächst eines Röhrenkollektors unterhalb des Fotovoltaikmoduls ergibt sich vorteilhafterweise nur eine geringe thermische Belastung des Fotovoltaikmoduls, wodurch dessen Wirkungsgrad nicht zusätzlich durch Erwärmung verringert wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Flächenabsorbersystem als selektiv beschichtetes Absorberblech ausgebildet, wobei die absorbierte Wärme auf den entlang der Unterseite strömenden gasförmigen Wärmeträger, in der Regel ist dies Luft, übertragen und mit diesem dem vorgesehenen Verbraucher zugeführt wird.
Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Gemäß der Figur besteht der erfindungsgemäße Kollektor aus einem geschlossenen Gehäuse 1 mit einer lichtdurchlässigen Glasplatte 2 als Abdeckung. Innerhalb des Gehäuses 1 ist in Richtung des einfallenden Lichte (Pfeilrichtung 3) zunächst ein Röhrenkollektorsystem 4 und im Anschluss daran ein selektiv beschichtetes Absorberblech 5 vorgesehen. Ein Teil der einfallenden Strahlung trifft auf die einzelnen Röhren des Röhrenkollektorsystems 4 und erhitzt dabei den innerhalb der Röhren strömenden flüssigen Wärmeträger in der Regel ist dies Wasser. Ein weiterer Teil der einfallenden Strahlung passiert die Zwischenräume zwischen den Röhren des Röhrenkollektors und trifft dann auf das Absorberblech 5, wodurch auch dieses erwärmt wird.
Die Kühlung des selektiv beschichteten Absorberbleches 5 erfolgt im vorliegenden Falle mittels Luft als Wärmeträger, die über einen unterhalb des Absorberbleches 5 vorgesehenen zentralen Zulaufkanal zugeführt wird. Nach Durchströmen des Zwischenraumes 6 zwischen dem Absorberblech 5 und dem Boden des Gehäuses 1 wird die erwärmte Luft über einen Luftsammler abgezogen und ebenfalls einem entsprechenden Verbraucher zugeführt. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges von der Unterseite des Absorberbleches auf die Luft sind dort zusätzliche Leitbleche 7 vorgesehen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abdeckplatte 2 im gesamten Randbereich mit einem umlaufenden Fotovoltaikmodul 8, dass heißt einer entsprechenden Beschichtung, versehen, so dass in diesem Bereich zusätzlich noch Elektrizität erzeugt werden kann. Je nach der gewählten Breit der Beschichtung kann dabei das Verhältnis zwischen gewonnener thermischer und gewonnener elektrischer Energie variiert und dem jeweiligen Bedarf angepasst werden
Der erfindungsgemäße Multifunktionskollektor ist grundsätzlich mit einer Wärmeisolierung versehen. Insbesondere im Sommer bei sehr starker Sonneneinstrahlung kann eine dennoch nicht vermeidbare unzulässige Aufheizung des Kollektorinnenraums nach einem weiteren Merkmal dadurch vermieden werden, dass Kaltluft über eine absperrbare Leitung in das Kollektorinnere eingeleitet und über eine entsprechende Leitung wieder abgezogen wird.

Claims

Multifunktionskollektor zur Nutzung von Solarenergie, gekennzeichnet durch ein geschlossenes Gehäuse (1) mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung (2), wobei innerhalb des Gehäuses (1) in Richtung der einfallenden Sonnenstrahlung ein Röhrenkollektorsystem (4) zur Erwärmung eines flüssigen Wärmeträgers und danach ein Flächenabsorbersystem (5) zur Erwärmung eines gasförmigen Wärmeträgers vorgesehen sind.
Multifunktionskollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Abdeckung (2) in ihrem Randbereich (8) zumindest teilweise mit Fotovoltaikmodulen ausgebildet ist.
Multifunktionskollektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Röhrenkollektorsystem (4) und das Flächenabsorbersystem (5) jeweils zentrale Zulaufkanäle für die zu erwärmenden und zentrale Sammelkanäle für die erwärmten Wärmeträger aufweisen.
Multifunktionskollektor nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass Zulaufkanäle und Sammelkanäle gegenüber und übereinander liegend ausgebildet sind.
Multifunktionskollektor nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die oberhalb der Zulaufkanäle sowie der Sammelkanäle vorgesehenen Teilflächen der lichtdurchlässigen Abdeckung als Fotovoltaikmodul ausgebildet sind.
Multifunktionskollektor nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Fotovoltaikmoduls(8) variierbar ist.
Multifunktionskollektor nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenabsorbersystem (5) als selektiv beschichtetes Absorberblech ausgebildet und die absorbierte Wärme auf den entlang der Unterseite des Bleches strömenden gasförmigen Wärmeträger übertragbar ist.
Multifunktionskollektor Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite des Absorberbleches (5) zusätzlich Leitbleche (7) für den gasförmigen Wärmeträger vorgesehen sind.
Multifunktionskollektor nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorbersystem (5) auf mehreren parallel zueinander angeordneten Absorberblechen mit entsprechenden Zwischenräumen für den vorbeiströmenden gasförmigen Wärmeträger ausgebildet ist.
Multifunktionskollektor nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiger Wärmeträger Wasser und als gasförmiger Wärmeträger Luft verwendet wird.
Multifunktionskollektor nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass bei starker Erwärmung der Innenraum des Gehäuses mit von außen zugeführter Kaltluft spülbar ist.