DE202010013883U1

DE202010013883U1 - Cleaning device for a solar collector

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Publication number: DE202010013883U1
Application number: DE202010013883U
Authority: DE
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Priority date: 2010-10-02
Filing date: 2010-10-02
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2020-10-03

Abstract

Reinigungsvorrichtung für einen Solarkollektor mit einer Glasabdeckung, einem Rahmen, einem mit Wärmeträgerfluid durchströmten Absorber sowie einer Isolierung, dadurch gekennzeichnet, dass auf und/oder am Absorber und/oder an der Glasabdeckung eine Ultraschall-Erregungseinrichtung (5) zur Beseitigung von Verunreinigungen angebracht ist.Cleaning device for a solar collector with a glass cover, a frame, a traversed with heat transfer fluid absorber and insulation, characterized in that on and / or on the absorber and / or on the glass cover an ultrasonic excitation device (5) is mounted to remove contaminants.

Description

Die Neuerung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für einen Solarkollektor nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.The Innovation relates to a cleaning device for a solar collector after the preamble of the protection claim 1.

Thermische Solarkollektoren bestehen im Wesentlichen aus einer Glasabdeckung, einem umlaufenden Rahmen, einem mit Wärmeträgerfluid durchströmten Absorber mit dünnen Absorberrohren und flachen, daran befestigten Absorberblechen sowie einer Isolierung auf der Rückseite.thermal Solar collectors essentially consist of a glass cover, a circumferential frame, a heat exchanger fluid flowed through the absorber with thin ones Absorber tubes and flat, attached thereto Absorberblechen and an insulation on the back.

Die Absorberflächen von Solarkollektoren verschmutzen im Laufe des Betriebes durch Witterungseinflüsse. Je nach Neigungswinkel des Solarkollektor und je nach Montageort, beispielsweise in der Nähe von Bäumen, sind diese Verschmutzungen mehr oder weniger stark. Genauso schwankt der Selbstreinigungseffekt bei normalen Niederschlägen, einerseits in Abhängigkeit von deren regelmäßigen Auftreten und andererseits auch von deren Intensität. Der Selbstreinigungseffekt ist zum Beispiel bei relativ steil angestellten Solarkollektoren besser als bei geringen Neigungswinkeln.The absorber surfaces of solar collectors pollute during operation due to weather conditions. ever according to the angle of inclination of the solar collector and depending on the installation location, for example near of trees, These pollutions are more or less strong. The same way the self-cleaning effect of normal rainfall, on the one hand dependent on from their regular occurrence and on the other hand also of their intensity. The self-cleaning effect is, for example, with relatively steep salaried solar panels better than at low angles of inclination.

Diese Verschmutzungen verschlechtern die Effektivität des Solarsystems durch Verringerung der eintretenden Strahlung. In der Regel befinden sich die Solarkollektoren an schwer zugänglichen Orten auf Dächern, sodass eine regelmäßige mechanische Reinigung nur sehr schwer, mit viel Aufwand oder oftmals überhaupt nicht möglich ist.These Pollution worsens the effectiveness of the solar system by reducing it the incoming radiation. As a rule, the solar collectors are located hard to reach Places on roofs, so a regular mechanical cleaning very difficult, with a lot of effort or often not possible at all.

Auch bei Photovoltaikmodulen, welche ausschließlich der Stromerzeugung dienen, tritt die Verschmutzungsproblematik auf der transparenten Abdeckung auf. Diese führt dann zu einem geringeren Stromertrag.Also in photovoltaic modules, which are used exclusively for power generation, the pollution problem occurs on the transparent cover on. This leads then to a lower power yield.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine effektive Reinigungsmöglichkeit für einen Solarkollektor zu schaffen, insbesondere ohne zusätzliche mechanische Geräte oder Hilfsvorrichtungen.Of the Innovation is therefore the object of an effective cleaning option for one To create solar collector, in particular without additional mechanical devices or auxiliary devices.

Neuerungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Innovation was this is achieved with the features of the protection claim 1. Advantageous developments are the dependent claims refer to.

Die Reinigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf und/oder am Absorber und/oder an der Glasabdeckung eine Ultraschall-Erregungseinrichtung zur Beseitigung von Verunreinigungen angebracht ist. Dabei sind die Absorberfläche und/oder Glasabdeckung als Schallmembran vorgesehen.The Cleaning device is characterized in that on and / or on the absorber and / or on the glass cover an ultrasonic excitation device attached to the removal of impurities. There are the absorber surface and / or glass cover provided as a sound membrane.

Da vorzugsweise Niederschlagswasser als Reinigungsmedium vorgesehen ist, wird neuerungsgemäß ein Niederschlagssensor im System integriert und ist mit der Ultraschall-Erregungseinrichtung sowie einem Steuergerät verbunden. Weiterhin sorgt eine im System integrierte Batterie für die unabhängige Stromversorgung der Ultraschall-Erregungseinrichtung und des Steuergerätes. Alternativ oder ergänzend dazu kann auch ein Photovoltaikmodul für die autarke Stromversorgung der Ultraschall-Erregungseinrichtung und des Steuergerätes im System integriert sein.There preferably rainwater provided as a cleaning medium is, according to the innovation a precipitation sensor integrated in the system and is connected to the ultrasonic excitation device and a control unit. Furthermore, a battery integrated in the system ensures the independent power supply the ultrasonic excitation device and the control unit. Alternative or supplementary this can also be a photovoltaic module for the self-sufficient power supply the ultrasonic excitation device and the control unit be integrated in the system.

Die Reinigung mittels Ultraschall-Erregungseinrichtung startet zyklisch, in vorgebbaren Zeitintervallen, in Abhängigkeit von dem Vorhandensein von Niederschlagswasser, also nach Detektieren mit dem Niederschlagssensor, und/oder manuell. Letzteres bietet sich an, wenn zum Beispiel die Glasabdeckungen von außen auch manuell mit einem Gartenschlauch zum Reinigen bewässert werden.The Cleaning by means of ultrasonic excitation device starts cyclically, at predetermined time intervals, depending on the presence precipitation water, so after detecting with the precipitation sensor, and / or manually. The latter is useful if, for example, the Glass covers from the outside also be irrigated manually with a garden hose for cleaning.

Das Wirkprinzip einer Ultraschallreinigung ist Kavitation. Das in einer Flüssigkeit vorhandene Ultraschallfeld erzeugt Wellen mit Über- und Unterdruck. Trifft eine solche Unterdruckwelle auf ein Schmutzpartikel, bilden sich an kleinen, als Keime fungierenden Luftbläschen mit Dampf gefüllte Hohlräume. Beim Auftreffen der darauf folgenden Überdruckwelle steigt der statische Druck im Hohlraum durch dessen Kompression wieder über den Sättigungsdampfdruck. Dadurch kondensieren die Dampfblasen schlagartig mit Schallgeschwindigkeit. Diese zyklisch entstehenden und verschwindenden Hohlräume bearbeiten quasi die Oberfläche und reinigen sie damit. Schmutz und andere Anheftungen werden dadurch mikromechanisch gelöst.The The operating principle of ultrasonic cleaning is cavitation. That in one liquid Existing ultrasonic field generates waves with positive and negative pressure. Meets such a vacuum wave on a dirt particles, form on small, acting as germs air bubbles filled with vapor cavities. At the Impact of the subsequent overpressure wave increases the static pressure in the cavity through the compression again over the Saturation vapor pressure. As a result, the vapor bubbles condense abruptly with the speed of sound. Edit these cyclic and vanishing cavities almost the surface and clean it with it. Dirt and other attachments are thereby micromechanical solved.

Die Randbedingungen für die Anwendung dieses Verfahrens sind ein mit Flüssigkeit benetzter Bereich und ein Ultraschallgenerator, der die Schallwellen auf die Flüssigkeit überträgt. Auf der Absorberoberfläche eines Solarkollektors befindet sich bei Niederschlag Flüssigkeit auf genau der Fläche, auf der die Verschmutzung stattfindet. Neuerungsgemäß wird es daher möglich, durch geeignete Anbringung des Schallschwingers als Ultraschall-Erregungseinrichtung, die Schallwellen auf das Niederschlagswasser, welches sich auf der Absorberfläche befindet, zu überfragen. So findet in diesem Bereich der beschriebene Reinigungseffekt statt.The Boundary conditions for the application of this method is a liquid wetted area and an ultrasonic generator that transmits the sound waves to the liquid. On the absorber surface a solar collector is at precipitation liquid on exactly the surface, on which the pollution takes place. Innovation is it therefore possible by suitable attachment of the sonic transducer as ultrasonic excitation device, the sound waves on the rain water, which is on the absorber surface is over. Thus, the described cleaning effect takes place in this area.

Die große, dünnwandige Glasabdeckung erfüllt die Funktion einer Schallmembran, so dass der Schallerreger vorzugsweise für eine gleichmäßige Schwingungsverteilung auf die Fläche in der Mitte der Glasabdeckung angebracht ist.The size, thin Glass cover met the function of a sound membrane, so that the sound exciter preferably for one uniform vibration distribution on the surface mounted in the middle of the glass cover.

Durch die Integration aller Bauteile ist es möglich, dass eine Reinigung automatisch oder auf Wunsch stattfinden kann. So kann die Reinigung erstens zyklisch in bestimmten Zeitabständen erfolgen oder zweitens, nachdem der Kollektortemperaturfühler das Absinken der Kollektortemperatur in einem Vergleichs-Betriebszustand als Hinweis auf Verschmutzung erkannt hat. Drittens kann die Reinigung als Arbeitsschritt innerhalb einer Wartung durch einen Kundendienstpersonal über einen speziellen Programmmodus im zugeordneten Regelgerät ausgelöst werden, wobei der Solarkollektor dann manuell mit Wasser zu benetzen ist.Due to the integration of all components, it is possible that a cleaning can take place automatically or on request. So the cleaning ers at least cyclically at certain time intervals or secondly, after the collector temperature sensor has detected the drop in the collector temperature in a comparison operating state as an indication of contamination. Third, the cleaning can be triggered as a step within a maintenance by a customer service personnel through a special program mode in the associated control unit, the solar collector is then manually wet with water.

Mit der Neuerung wird somit eine einfache und effektive Reinigungsvorrichtung für einen Solarkollektor geschaffen, die eine automatische Reinigung erlaubt und ganz auf mechanische Reinigungshilfen verzichtet. Hilfsvorrichtungen wie Gerüste sind nicht mehr erforderlich. Durch die Integration aller Bauteile zur Stromerzeugung und – speicherung kann das System autark betrieben werden. Die Anlage hat einen gleichbleibend hohen Wirkungsgrad und es treten keine optischen Mängel durch Verschmutzungen auf.With The innovation thus becomes a simple and effective cleaning device for one Solar collector created that allows automatic cleaning and completely dispensed with mechanical cleaning aids. auxiliary devices like scaffolding are no longer required. Through the integration of all components for power generation and storage the system can be operated autonomously. The plant has a consistent high efficiency and there are no optical defects Dirt on.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Neuerung dar und zeigt in einer einzigen Figur einen thermischen Solarkollektor mit der neuerungsgemäßen Reinigungsvorrichtung.The Drawing represents an embodiment of Innovation represents and shows in a single figure a thermal Solar collector with the renewal device according to the invention.

Ein Solarkollektor besteht im Wesentlichen aus einer Glasabdeckung 1, einem umlaufenden Rahmen 2, einem mit Wärmeträgerfluid durchströmten Absorber 3 mit dünnen Absorberrohren 4 sowie einer rückseitigen Isolierung.A solar collector essentially consists of a glass cover 1 , a surrounding frame 2 , an absorber through which heat transfer fluid flows 3 with thin absorber tubes 4 as well as a back insulation.

Eine Ultraschall-Erregungseinrichtung 5 als wesentliches Bauteil der Reinigungsvorrichtung ist an der Glasabdeckung 1 von der Rückseite her befestigt, um diese ins Schwingen zu bringen.An ultrasonic excitation device 5 as an essential component of the cleaning device is on the glass cover 1 attached from the back to make them vibrate.

Unter der Glasabdeckung 1 befindet sich ein Niederschlagssensor 6 und im Bereich der Glasabdeckung 1, d. h. integriert, oberhalb oder unterhalb ein Photovoltaikmodul 7 für die autarke Stromversorgung der Reinigungsvorrichtung.Under the glass cover 1 there is a precipitation sensor 6 and in the area of the glass cover 1 , ie integrated, above or below a photovoltaic module 7 for the self-sufficient power supply of the cleaning device.

Claims

Cleaning device for a solar collector with a glass cover, a frame, a flow-through with heat transfer fluid absorber and an insulation, characterized in that on and / or on the absorber and / or on the glass cover an ultrasonic excitation device ( 5 ) is attached to remove contaminants.

Cleaning device according to claim 1, characterized in that that the absorber surface and / or Glass cover are provided as a sound membrane.

Cleaning device according to claims 1 or 2, characterized in that precipitation water as a cleaning medium is provided.

Cleaning device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a precipitation sensor in the system integrated and connected to the ultrasonic excitation device and a control unit is.

Cleaning device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a battery for the power supply of the ultrasonic excitation device and the control unit integrated in the system.

Cleaning device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a photovoltaic module for the power supply the ultrasonic excitation device and the control unit in the system is integrated.

Cleaning device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cleaning by means of ultrasonic exciter cyclically, at predetermined time intervals, depending on the presence precipitation water detected with the precipitation sensor and / or manually starts.

Cleaning device according to one of claims 1 to 7, characterized by the use in solar collectors for heat generation and photovoltaic modules for power generation.