DE20207258U1

DE20207258U1 - Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE20207258U1
Application number: DE20207258U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Kunitz Michaela De
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2012-05-09

Description

Beschreibung: Sonnenkollektor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor mit einem flachen, kastenförmigen Gehäuse, dessen vordere Flachseite durch eine lichtdurchlässige Scheibe gebildet ist und dessen übriger Teil mit einem oder durch einen Isolierstoffkörper gebildet ist, und mit mindestens einem Absorberrohr, das durch das Innere des Gehäuses geführt ist und das über mindestens je einen Zu- und Ablaufanschluß von einem fluiden Wärmetransportmedium durchströmbar ist.

Ein erster Sonnenkollektor der genannten Art ist aus der DE 41 37 342 Al bekannt. Bei diesem Sonnenkollektor ist ein einzelnes Absorberrohr mäanderförmig durch das Kollektorgehäuse geführt. In seinen geradlinigen Abschnitten ist das Absorberrohr jeweils mittels Befestigungen auf einer Absorberplatte befestigt. Als nachteilig wird bei diesem bekannten Sonnenkollektor angesehen, daß nur ein Teil der einfallenden Sonnenstrahlung unmittelbar vom Absorberrohr aufgenommen werden kann; der größere Teil der einfallenden Strahlung trifft auf die Absorberplatte, so daß die Wärmeenergie von der Absorberplatte in das Absorberrohr transportiert werden muß. Ein guter Wirkungsgrad wird hier nur erreicht, wenn das Absorberrohr in einem guten wärmeleitenden Kontakt mit der Absorberplatte steht. Wie und ob die erwähnten Befestigungen diese For-

derung nach einem guten wärmeleitenden Kontakt erfüllen, geht aus dieser Schrift nicht hervor, da sie sich in erster Linie mit Maßnahmen für einen Ausgleich von thermischen Dehnungen befaßt, um Schäden an dem Sonnenkollektor und insbesondere am Absorberrohr und seinen Anschlüssen zu vermeiden.

Weiterhin ist aus der DE 88 10 095 Ul eine autonome solare Vorrichtung zur Warmv/asserbereitung bekannt. Diese Vorrichtung besitzt ein von oben transparent abgedecktes, zum Aufstellen auf Flachdächern oder auf Dachgepäckträgern von Transportmitteln geeignetes kastenförmiges Gehäuse mit im Kopfteil des Sonnenkollektors befindlichem flach angepaßtem Wärmespeicher mit eingebautem Wärmetauscher oder vorgeschalteter Druckminderungseinrichtung für einen Leitungswasseranschluß. Dabei ist weiter vorgesehen, daß der Absorber aus einigen elasto-gerillten, gut biegsamen und wärmeleitenden, geschwärzten HartKunststoffschlauchen besteht, die mäanderförmig zueinander in einer Ebene Wandung an Wandung vom Fußteil des Kollektors verlaufend das gesamte Absorberfeld bilden. Außerdem ist eine von Solarzellen betriebene und gesteuerte Umwälzpumpe vorgesehen, mit deren Hilfe das Speichermedium durch die Schläuche auf mehreren parallelen Strömungswegen umwälzbar ist. Bei diesem bekannten Sonnenkollektor ist zwar eine sehr flache Bauweise möglich, da alle parallelen Strömungswege in einer Ebene verlaufen; nachteilig ergeben sich aber jeweils für die in den Mäander-Bögen inneren Leitungswege sehr scharfe Krümmungen, die zu einem hohen Strömungswiderstand führen. Weiterhin ist diese Vorrichtung von ihrer Konzeption für eine nur zeitweilige Verwendung, beispielsweise auf dem Dach eines Wohnwagens oder Wohnmobils, geeignet, nicht aber für einen Dauerbetrieb auf einem Gebäudedach zur Bereitstellung von Wärme-

energie für die Warmwasser- oder Heizungsversorgung des Gebäudes.

Schließlich ist aus der DE 3 8 11 744 Al ein Sonnenkollektor zur Warmwasserbereitung mit einem auf ein Dach montierbaren Rahmen bekannt, der nach oben durch eine lichtdurchlässige Platte verschlossen ist und zwischen lichtdurchlässiger Platte und einer Isolierung ein Kupferrohr mit nebeneinander angeordneten Abschnitten zur Aufnahme des Wassers sowie eine Schicht zur Absorbtion der Sonnenstrahlung aufweist. Die Schicht zur Absorbtion der Sonnenstrahlung besteht dabei aus einer schwarzen Kunststoffolie und das Kupferrohr ist auf der Kunststoffolie angeordnet. Das Kupferrohr kann zusätzlich mit einer schwarzen Beschichtung versehen sein. Die lichtdurchlässige Platte besteht vorzugsweise aus PVC und hat vorzugsweise die Form einer Trapezplatte, wodurch die lichtdurchlässige Platte zumindest in ihrer einen Richtung eine erhöhte Stabilität erhält. Auch bei diesem Sonnenkollektor trifft nur ein geringerer Teil der einfallenden Sonnenstrahlung unmittelbar auf das Absorberrohr, während der größere Teil der einfallenden Strahlung auf die Kunststoffolie als Absorberfläche trifft. Die Wärmeenergie muß deshalb zum größten Teil aus der Kunststofffolie in das Absorberrohr transportiert werden, was wegen der bekannt niedrigen Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff schwierig ist. Deshalb hat auch dieser bekannte Sonnenkollektor nur einen begrenzten, nicht optimalen Wirkungsgrad.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Art zu schaffen, der die aufgeführten Nachteile vermeidet und der insbesondere einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist .

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Sonnenkollektor der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens zwei Absorberrohrlagen in mindestens zwei unterschiedlichen Höhenlagen im Inneren des Gehäuses angeordnet sind.

Mit der Erfindung wird ein Sonnenkollektor geschaffen, in dessen Innerem die Absorberrohrlagen eine Art Raumgitter bilden, daß eine im Verhältnis zur Fläche des Sonnenkollektors große Fläche für eine unmittelbare Absorbtion der einfallenden Strahlung durch die Absorberrohrlagen bietet. Dadurch erhält der Sonnenkollektor einen besonders hohen Wirkungsgrad, der gerade in solchen Anwendungsgebieten, in denen die nutzbare Sonnenstrahlung begrenzt ist, vorteilhaft ist.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, daß das Absorberrohr jeder Absorberrohrlage mäandrierend angeordnet ist und daß die Rohre benachbarter Absorberrohrlagen relativ zueinander mit einem Versatz V quer zur Längsrichtung der geradlinigen Mäander-Rohrabschnitte angeordnet sind. Durch den mäanderförmigen Verlauf des Absorberrohrs in jeder Absorberrohrlage wird eine große Rohrlänge innerhalb des Sonnenkollektors untergebracht, so daß eine ausreichend lange Verweildauer des Wärmetransportmediums innerhalb des Sonnenkollektors und damit eine wirksame Erwärmung des Wärmetransportmediums gewährleistet ist. Zugleich wird durch den Versatz erreicht, daß die einfallenden Sonnenstrahlen fast immer auf alle Absorberrohrlagen gleichzeitig auftreffen, ohne daß es zu unerwünschter Abschattung von unteren Absorberrohrlagen durch die oberen Absorberrohrlagen kommt. Gleichzeitig wird so die Möglichkeit geboten, die Mäander mit relativ großen Bögen auszuführen, was zu einem niedrigen Strömungswiderstand

des Sonnenkollektors beiträgt und damit den Einsatz von relativ kleinen Pumpen mit niedreigem Stromverbrauch für die Förderung des Wärmetransportmediums erlaubt.

Eine konkrete Weiterbildung sieht vor, daß der Versatz V das Maß A/n aufweist, wobei A der Mittenabstand zweier benachbarter geradliniger Rohrabschnitte einer Absorberrohrlage und &eegr; die Zahl der Absorberrohrlagen ist. Bei einem Sonnenkollektor mit zwei Absorberrohrlagen verlaufen so die geradlinigen Rohrabschnitte der unteren Absorberlage genau entlang der Mitte zwischen jeweils zwei benachbarten geradlinigen Rohrabschnitten der oberen Absorberrohrlage, so daß eine gleichmäßige Bestrahlung aller Absorberrohrlagen durch die einfallende Sonnenstrahlung gewährleistet ist. Bei drei oder noch mehr Absorberrohrlagen ist der Versatz so groß, daß jeweils zumindest bei senkrecht zur Kollektorebene einfallendem Licht alle Absorberrohre in allen Absorberrohrlagen direkt getroffen werden.

Damit zwischen den geradlinigen Rohrabschnitten einer Absorberrohrlage ausreichend viel einfallende Sonnenstrahlung in tiefere Bereiche des Sonnenkollektors gelangen kann, ist vorgesehen, daß der Mittenabstand A mindestens das Maß &eegr; &khgr; D aufweist, wobei &eegr; die Zahl der Absorberrohrlagen und D der Außendurchmesser der Rohre ist.

Da bei dem erfindungsgemäßen Sonnenkollektor die Wärmeabsorbtion bei den übereinander angeordneten Absorberrohrlagen je Rohrlage annähernd gleich ist, sind bevorzugt die Absorberrohrlagen des Sonnenkollektors parallelgeschaltet. Diese Parallelschaltung sorgt für eine weitere Verminderung des Strömungswiderstandes des einzelnen Sonnenkollektors, was den einzusetzenden Energieaufwand für

die Pumpe zur Förderung des Wärmetransportmediums niedrig hält.

Hinsichtlich der mechanischen Konstruktion des Sonnenkollektors schlägt die Erfindung bevorzugt vor, daß der übrige, nicht durch die Scheibe gebildete Teil des Gehäuses durch eine äußere Blechschale, einen darin angeordneten wärmeisolierenden Hartschaumstoffkörper und eine innere Blechauskleidung gebildet ist. Die äußere Blechschale sorgt dafür, daß das Gehäuse wetterfest und unempfindlich gegen äußere chemische und mechanische Einflüsse ist. Der Hartschaumstoffkörper ist bevorzugt einstückig geschäumt; alternativ kann er auch aus mehreren Formstücken oder Plattenzuschnitten gebildet sein. Die innere Blechauskleidung sorgt für einen mechanischen Schutz des Hartschaumstoff körpers und kann zugleich zur Absorbtion von einfallender Sonnenstrahlung genutzt werden.

Hinsichtlich der für die vorstehend erwähnten Teile des Gehäuses verwendeten Materialien sieht die Erfindung bevorzugt vor, daß die äußere Blechschale aus Aluminium besteht und/oder daß der Hartschaumstoffkörper aus Polystyrol- oder Polyurethanschaum besteht und/oder daß die innere Blechauskleidung aus Kupferblech mit einer wärmeabsorbierenden hitzefesten Beschichtung besteht.

Die Absorberrohre bestehen bevorzugt aus Kupferrohren mit einer wärmeabsorbierenden hitzefesten Beschichtung. Die Beschichtung ist beispielsweise ein mattschwarzer Lack, der die einfallende Sonnenstrahlung in sehr großem Umfang absorbiert und als Wärmeenergie über das sehr gut wärmeleitende Kupfer an das Wärmetransportmedium weitergibt.

Um die von der inneren Blechauskleidung absorbierte Sonnenstrahlung zu nutzen, wird vorgeschlagen, daß die Rohre

der unteren Absorberrohrlage in wärmeleitendem Kontakt mit der Blechauskleidung des Gehäuses in diesem angebracht, vorzugsweise angelötet, sind.

Die Blechauskleidung und/oder die Absorberrohre sind zweckmäßig vor einem Auftragen der wärmeabsorbierenden hitzefesten Beschichtung oberflächenvergrößernd strukturiert, vorzugsweise mit einem groben Schleifmittel aufgerauht . Auf diese Weise wird einerseits eine gewisse Vergrößerung der absorbierenden Oberfläche und andererseits ein verbesserter Halt der Beschichtung auf dem Absorberrohr und auf der Blechauskleidung erreicht.

Damit das durch die verschiedenen Absorberrohrlagen gebildete Raumgitter innerhalb des Sonnenkollektors seine erwünschte Form und Lage auf Dauer behält, sind vorzugsweise die Absorberrohrlagen untereinander durch wärmeleitende, nicht vom Wärmetransportmedium durchströmte Abstandshalter, vorzugsweise aus Kupferrohrabschnitten, mechanisch verbunden und lagefixiert. Die Verbindung der Abstandshalter mit den Absorberrohrlagen erfolgt vorzugsweise durch Verlöten, was einerseits die gewünschte Stabilität und andererseits die gewünschte Wärmeleitfähigkeit der Verbindung ergibt.

Die die Oberseite des Sonnenkollektors bildende Scheibe ist im einfachsten Fall eine Flachglasscheibe, die, wie an sich bekannt, mit einer Oberflächenvergütung zur Verminderung des Reflexionsgrades versehen sein kann. Für den erfindungsgemäßen Sonnenkollektor ist bevorzugt vorgesehen, daß die Scheibe mit einer oberflächenvergrößernden Struktur ausgeführt ist.

Bevorzugt ist diese Struktur der Scheibe durch eine dichte Anordnung von Kuppeln gebildet, wobei die Kuppeln vor-

zugsweise Kugelkalottenform, also die Form von hohlen Halbkugeln, haben. Durch diese Struktur der Scheibe wird bei gleicher Kollektorgrundfläche eine im Vergleich zu einer Flachglasscheibe deutlich vergrößerte Einstrahlung in das Innere des Gehäuses durch die Scheibe hindurch erreicht, so daß der Wirkungsgrad des Sonnenkollektors durch die Verwendung dieser speziellen Scheibe weiter erhöht wird. Das Material für die Scheibe ist möglichst gut lichtdurchlässig und sollte gleichzeitig UV-beständig und hagelschlagfest sein, um den Anforderungen in einem Langzeiteinsatz, beispielsweise auf der Dachfläche eines Gebäudes, zu genügen.

Um Wärmeverluste aus dem Inneren des Gehäuses des Sonnenkollektors nach außen zu vermindern, ist bevozrugt die Scheibe als Mehrfach-Isolierverglasung ausgeführt, wobei zumindest die äußere Lage der Verglasung mit der Struktur ausgebildet ist.

Eine weitere Maßnahme zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Sonnenkollektors besteht darin, daß das Gehäuse gasdicht ausgeführt und mit einer Gasfüllung, vorzugsweise Argonoder Kohlendioxidgas, versehen ist, die unter einem Druck von weniger als 0,2 bar steht.

Das den erfindungsgemäßen Sonnenkollektor in seinem Betrieb durchströmende Wärmetransportmedium ist bevorzugt ein Wasser-Glykol-Gemisch mit einer Frostsicherheit bis herab zu mindestens -25 ⁰C. Damit kann das Wärmetransportmedium auch im Winter im Sonnenkollektor verbleiben, was eine aufwendige Entleerung des Sonnenkollektors überflüssig macht.

Eine weitere Entlastung der Pumpe für die Förderung des Wärmetransportmediums wird dadurch erreicht, daß bevor-

• ·

zugt die Durchströmung des Kollektors in seinem Betrieb von unten nach oben hin erfolgt und daß die geradlinigen Abschnitte der mäandrierend verlaufenden Absorberrohre im eingebauten, schräggestellten Zustand des Kollektors im wesentlichen horizontal, vorzugsweise mit einer in Fließrichtung des Wärmetransportmediums gesehen geringen Steigung von 0,1 - 0,2 %, verlaufen. Diese Ausführung des Sonnenkollektors hat den Vorteil, daß der durch die, wenn auch geringen, Steigungen bewirkte Schwerkrafteffekt die Förderpumpe für das Wärmetransportmedium unterstützt. Außerdem wird so der Abtransport von Luftblasen aus den Absorberrohrlagen erleichtert, so daß störende Dampfblasen innerhalb der Absorberrohrlagen vermieden oder zumindest schnell beseitigt werden.

Zur Vereinfachung der Handhabung des Sonnenkollektors bei dessen Transport und Montage sind zweckmäßig außen am Gehäuse mindestens zwei Traggriffe und/oder Hebezeuganschlagmittel angebracht oder angeformt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen Sonnenkollektor in einer ersten Ausführung im Horizontalschnitt,

Figur 2 den Sonnenkollektor aus Figur 1 im Vertikalschnitt,

Figur 3 den Sonnenkollektor in einer zweiten Ausführung im Querschnitt,

Figur 4 den Sonnenkollektor aus Figur 3 in einem vergrößerten Teil-Längsschnitt,

in tt···» ... J I I

Figur 5 eine Teil-Draufsieht auf einen Sonnenkollektor mit einer speziellen Scheibe und

Figur 6 die Scheibe des Sonnenkollektors gemäß Figur 5 in einem Teil-Querschnitt.

Wie die Figur 1 der Zeichnung zeigt, besitzt das hier dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines Sonnenkollektors 1 eine länglich-rechteckige Grundfläche, wie das bei Sonnenkollektoren üblich ist. Der Sonnenkollektor 1 besitzt ein isolierendes Gehäuse 2 sowie darin angeordnet eine Absorberrohranordnung 3. Rechts unten ist ein Zulaufanschluß 3 8 vorgesehen, durch den ein Wärmetransport medium in die Absorberrohranordnung 3 einleitbar ist. Oben links am Sonnenkollektor 1 ist ein Ablaufanschluß 3 9 vorgesehen, durch den das Wärmetransportmedium den Sonnenkollektor 1 nach dessen Durchlaufen verläßt.

Das Gehäuse 2 des Sonnenkollektors 1 besteht aus einer äußeren Blechschale 21, z.B. Aluminiumblech in einer Stärke von etwa 3 mm. Nach innen hin folgt eine Wärmeisolierung in Form eines Hartschaumstoffkörpers 22, z.B. aus Polystyrol- oder Polyurethanschaum, mit mindestens 10 cm Stärke. Den inneren Teil des Gehäuses 2 schließlich bildet eine innere Blechauskleidung 23, beispielsweise Kupferblech in einer Stärke von 1 bis 2 mm. Nach oben hin, d.h. auf seiner dem Betrachter zugewandten Seite ist der Sonnenkollektor 1 durch eine hier nicht sichtbare, oberhalb der Schnittebene liegende lichtdurchlässige Scheibe abgedeckt.

Im Inneren 2 0 des Gehäuses 2 ist die Absorberrohranordnung 3 angebracht. Bei dem vorliegenden Beispiel des Sonnenkollektors 1 besteht diese Absorberrohranordnung 3 aus

zwei Absorberrohr lagen 31, 32, die in zwei Höhenlagen übereinander angeordnet sind. Die untere Absorberrohrlage 31 liegt dabei unmittelbar auf der inneren Blechauskleidung 23 auf und ist mit dieser wärmeleitend verbunden, beispielsweise verlötet. Die zweite Absorberrohrlage 32 ist im Abstand davon über der unteren Absorberrohrlage 31 angeordnet und in dieser Position durch in Figur 1 nicht dargestellte Abstandshalter fixiert.

Wie die Figur 1 veranschaulicht, verläuft das Absorberrohr 3 in jeder Absorberrohrlage 31, 32 mäanderförmig mit jeweils geradlinigen, parallelen Rohrabschnitten 31', 32' sowie Rohrbögen 31"', 32 '' jeweils nahe den Längsseiten des Gehäuses 2. Die Absorberrohrlagen 31, 32 sind dabei jeweils in Längsrichtung des Gehäuses 2 oder quer zur Rohrrichtung so versetzt, daß jeweils in der Draufsicht gemäß Figur 1 ein gleichmäßiger Parallelabstand erreicht wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die einfallende Sonnenstrahlung sowohl die obere als auch die untere Absorberrohrlage 32, 31 in praktisch vollem Umfang trifft. Ein nur noch kleiner Teil der einfallenden Sonnenstrahlung gelangt auf die innere Blechauskleidung 23, von wo aus die Wärmeenergie aber mit gutem Wirkungsgrad in die untere Absorberrohrlage 31 weitergeleitet wird. Damit hat der Sonnenkollektor 1 einen besonders hohen Wirkungsgrad.

Wie ganz oben rechts in Figur 1 angedeutet ist, haben die geradlinigen Rohrabschnitte 31' der unteren Absorberrohrlage 31 und die geradlinigen Rohrabschnitte 32' der oberen Absorberrohrlage 32 jeweils einen Mittenabstand A voneinander, der etwa doppelt so groß ist wie der Versatz V zwischen den geradlinigen Rohrabschnitten 31', 32' der benachbarten Absorberrohrlagen 31, 32. Damit können die Rohrbögen 31' ', 32' ' mit einem für einen geringen Strö-

• ·

mungswiderstand ausreichend großen Radius ausgebildet werden.

Figur 2 der Zeichnung zeigt den Sonnenkollektor 1 aus Figur 1 im Längsschnitt in einer Lage, die er im eingebauten Zustand, beispielsweise in eine Dachfläche eines Gebäudes integriert, einnimmt.

Das Gehäuse 2 umfaßt hier wieder die Außenschale 21 und die innere Blechauskleidung 23, zwischen denen der Isolierstoff körper 22 angeordnet ist.

Besonders deutlich wird aus der Figur 2, daß die untere Absorberrohrlage 31 unmittelbar auf der inneren Blechauskleidung 23 angeordnet ist und mit dieser in wärmeleitendem Kontakt steht. Die obere Absorberrohrlage 32 ist im Abstand von der unteren Absorberrohr lage 31 und im Abstand von einer das Gehäuse 2 oberseitig abschließenden Scheibe 24 angeordnet. Zur Fixierung der Absorberrohrlagen 31, 32 relativ zueinander dienen die zwischen diesen angeordneten Abstandshalter 34. Die Abstandshalter 34 bestehen bevorzugt aus dem gleichen Material wie das Absorberrohr 3, nämlich Kupfer, wobei aber die Abstandshalter 34 nicht vom Wärmetransportmedium durchströmt werden.

Das Gehäuse 2 des Sonnenkollektors 1 ist gasdicht ausgeführt und das Innere 2 0 des Gehäuses 2 ist mit einer Gasfüllung unter einem niedrigen Druck, beispielsweise Argongas oder Kohlendioxidgas mit einem Druck von weniger als 0,2 bar, gefüllt.

Zur Montage des Sonnenkollektors 1 auf einer Dachfläche können übliche Befestigungsmittel oder Rahmen eingesetzt werden, die aus dem Stand der Technik zur Verfügung stehen.

Figur 3 der Zeichnung zeigt einen zweiten Sonnenkollektor 1, bei dem nun drei Absorberrohrlagen 31, 32, 33 übereinander angeordnet sind.

Das Gehäuse 2 ist auch bei dem Sonnenkollektor 1 gemäß Figur 3 in gleicher Weise aufgebaut wie das Gehäuse 2 des Sonnenkollektors 1 gemäß den Figuren 1 und 2, also mit einer äußeren metallischen Außenschale 21, einem Isolierstoff körper 22 und einer inneren Blechauskleidung 23. Die untere Absorberrohrlage 31 ist auch bei dem Sonnenkollektor 1 gemäß Figur 3 in wärmeleitendem Kontakt mit der inneren Blechauskleidung 23 angeordnet. Vorzugsweise bestehen sowohl die Blechauskleidung 23 als auch die Absorberrohre 3 der Absorberrohr lagen 31 bis 33 aus Kupfer, das mit einer warmestrahlungsabsorbierenden, mattschwarzen Beschichtung versehen ist. Zur Herstellung eines guten wärmeleitenden Kontakts zwischen der unteren Absorberrohrlage 31 und der inneren Blechauskleidung 23 sind diese vorzugsweise miteinander verlötet.

Der Verlauf der Absorberrohre 3 in den einzelnen Absorberrohrlagen 31 bis 33 entspricht hier im Prinzip der Mäanderanordnung bei dem Sonnenkollektor 1 gemäß Figur 1 und 2, wobei zusätzlich die Absorberrohre 3 in den verschiedenen Absorberrohrlagen 31 bis 33 bei dem Sonnenkollektor 1 gemäß Figur 3 so gegeneinander versetzt sind, daß bei einem Blick senkrecht auf den Sonnenkollektor 1 sämtliche Absorberrohre 3 aller Absorberrohrlagen 31 bis 33 sichtbar sind. Abschattungen der zweiten und dritten Absorberrohrlage 32, 33 werden so weitestgehend vermieden.

Nach oben hin ist auch der Sonnenkollektor 1 mit einer Scheibe 24 abgedeckt, die hier durch eine Flachglasschei-

be gebildet ist und die mittels eines Rahmens 26, vorzugsweise ein angeschraubter oder angeklebter Aluminiumrahmen, an dem Gehäuse 2 gehaltert ist.

Zur Zuführung des Wärmetransportmediums dient der rechts in Figur 3 sichtbare Zulaufanschluß 3 8; zum Abführen des im Sonnenkollektor 1 erwärmten Wärmetransportmediums dient der ganz links in Figur 3 sichtbare Ablaufanschluß 39.

Figur 4 der Zeichnung zeigt den Sonnenkollektor 1 aus Figur 3 in einem vergrößerten Schnitt senkrecht zur Schnittrichtung gemäß Figur 3, wobei nun die Absorberrohre 3 der drei übereinander angeorndeten Absorberrohrlagen 31, 32, 33 geschnitten sind. Besonders deutlich wird aus Figur 4 der gegenseitige Versatz V der Absorberrohre 3 zwischen den verschiedenen Absorberrohrlagen 31 bis 33, wobei mit A der Abstand zweier paralleler geradliniger Abschnitte des Absorberrohrs 3 innerhalb einer Absorberrohrlage 31, 32, 33 bezeichnet ist. Bei einem Lichteinfall senkrecht zur Ebene des Sonnenkollektors 1 werden alle Absorberrohrlagen 31 bis 33 vollflächig getroffen, so daß eine hohe Absorbtion und damit ein hoher Wärmegewinn mit dem Sonnenkollektor 1 erzielt wird. Falls es zu teilweisen Abschattungen kommt, wird zwar ein Teil der Absorberrohre 3 weniger stark von Wärmestrahlung getroffen, jedoch gelangt dann zwangsläufig ein größerer Teil der Wärmestrahlung auf die innere Blechauskleidung 23 und wird dort absorbiert und dann in die untere Absorberrohrlage 31 transportiert. Insgesamt ergibt sich damit unabhängig vom momentanen Einfallswinkel der Sonnenstrahlung immer ein hoher Wärmegewinn und damit ein hoher Wirkungsgrad.

Figur 5 der Zeichnung zeigt eine spezielle Scheibe 24, die besonders vorteilhaft an dem Sonnenkollektor 1 gemäß den Figuren 1 bis 4 einsetzbar ist. Die Besonderheit dieser speziellen Scheibe 24 besteht darin, daß sie nicht flach ausgeführt ist, sondern mit einer Struktur, durch die die Oberfläche der Scheibe 24 gegenüber einer flachen Scheibe erheblich vergrößert wird. Die Struktur besteht hier aus einer dichten Anordnung von Kuppeln 25, zwischen denen kleinere flache Bereiche verbleiben, die insbesondere zur Ableitung von Niederschlagswasser dienen. An ihrem Randbereich ist die Scheibe 24 ebenfalls glattflächig und ohne Kuppeln 25 ausgeführt, um sie mit einem herkömmlichen Rahmen 26 am Gehäuse 2 dichtend haltern zu können.

Figur 6 zeigt einen Ausschnitt aus der Scheibe 24 im Querschnitt, wobei besonders die Form der Kuppeln 25 deutlich wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese Kuppeln 25 in Form von Kugelkalotten ausgeführt, haben also jeweils die Form einer hohlen Halbkugel . Durch ihre vergrößerte Fläche läßt die Scheibe 24 bei vorgegebener Kollektorgrundfläche einen größeren Anteil der auftreffenden Sonnenstrahlung in das Innere des Gehäuses 2 durch, als dies bei einer einfachen flachen Scheibe der Fall wäre.

Ergänzend kann unter der Scheibe 24, die mit den Kuppeln 25 ausgebildet ist, eine weitere Scheibe zur Bildung einer Doppelverglasung angeordnet sein. Die weitere Scheibe kann dabei ebenfalls die Struktur der oberen Scheibe 24 aufweisen, nur mit etwas kleineren Abmessungen, um die Kuppeln ineinandersetzen zu können; alternativ kann als zweite Scheibe eine einfache glatte Scheibe eingesetzt werden.

• ··· ·· Il

Claims

1. Sonnenkollektor (1) mit einem flachen, kastenförmigen Gehäuse (2), dessen vordere Flachseite durch eine lichtdurchlässige Scheibe (24) gebildet ist und dessen übriger Teil mit einem oder durch einen Isolierstoffkörper (22) gebildet ist, und mit mindestens einem Absorberrohr (3), das durch das Innere (20) des Gehäuses (2) geführt ist und das über mindestens je einen Zu- und Ablaufanschluß (38, 39) von einem fluiden Wärmetransportmedium durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Absorberrohrlagen (31, 32, 33) in mindestens zwei unterschiedlichen Höhenlagen im Inneren (20) des Gehäuses (2) angeordnet sind.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberrohr (3) jeder Absorberrohrlage (31, 32, 33) mäandrierend angeordnet ist und daß die Rohre (3) benachbarter Absorberrohrlagen (31, 32; 32, 33) relativ zueinander mit einem Versatz V quer zur Längsrichtung der geradlinigen Mäander-Rohrabschnitte (31', 32') angeordnet sind.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz V das Maß A/n aufweist, wobei A der Mittenabstand zweier benachbarter geradliniger Rohrabschnitte (31') einer Absorberrohrlage (31, 32, 33) und n die Zahl der Absorberrohrlagen (31, 32, 33) ist.

4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand A mindestens das Maß n × D aufweist, wobei n die Zahl der Absorberrohrlagen (31, 32, 33) und D der Außendurchmesser der Rohre (3) ist.

5. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberrohrlagen (31, 32, 33) des Sonnenkollektors (1) parallelgeschaltet sind.

6. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der übrige Teil des Gehäuses (2) durch eine äußere Blechschale (21), einen darin angeordneten wärmeisolierenden Hartschaumstoffkörper (22) und eine innere Blechauskleidung (23) gebildet ist.

7. Sonnenkollektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Blechschale (21) aus Aluminium besteht und/oder daß der Hartschaumstoffkörper (22) aus Polystyrol- oder Polyurethanschaum besteht und/ oder daß die innere Blechauskleidung (23) aus Kupferblech mit einer wärmeabsorbierenden hitzefesten Beschichtung besteht.

8. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberrohre (3) aus Kupferrohren mit einer wärmeabsorbierenden hitzefesten Beschichtung bestehen.

9. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3) der unteren Absorberrohrlage (31) in wärmeleitendem Kontakt mit der Blechauskleidung (23) des Gehäuses (2) in diesem angebracht, vorzugsweise angelötet, sind.

10. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechauskleidung (23) und/oder die Absorberrohre (3) vor einem Auftragen der wärmeabsorbierenden hitzefesten Beschichtung oberflächenvergrößernd strukturiert, vorzugsweise mit einem groben Schleifmittel aufgerauht, sind.

11. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberrohrlagen (31, 32, 33) untereinander durch wärmeleitende, nicht vom Wärmetransportmedium durchströmte Abstandshalter (34), vorzugsweise aus Kupferrohrabschnitten, mechanisch verbunden und lagefixiert sind.

12. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (24) mit einer oberflächenvergrößernden Struktur ausgeführt ist.

13. Sonnenkollektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur der Scheibe (24) durch eine dichte Anordnung von Kuppeln (25) gebildet ist, wobei die Kuppeln (25) vorzugsweise Kugelkalottenform haben.

14. Sonnenkollektor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (24) als Mehrfach- Isolierverglasung ausgeführt ist, wobei zumindest die äußere Lage der Verglasung mit der Struktur ausgebildet ist.

15. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) gasdicht ausgeführt und mit einer Gasfüllung, vorzugsweise Argon- oder Kohlendioxidgas, versehen ist, die unter einem Druck von weniger als 0,2 bar steht.

16. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransportmedium ein Wasser-Glykol-Gemisch mit einer Frostsicherheit bis herab zu mindestens -25°C ist.

17. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmung des Kollektors (1) in seinem Betrieb von unten nach oben hin erfolgt und daß die geradlinigen Abschnitte (31', 32') der mäandrierend verlaufenden Absorberrohre (3) im eingebauten, schräggestellten Zustand des Kollektors (1) im wesentlichen horizontal, vorzugsweise mit einer in der Fließrichtung des Wärmetransportmediums gesehen geringen Steigung von 0,1-0,2%, verlaufen.

18. Sonnenkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außen am Gehäuse (2) mindestens zwei Traggriffe und/oder Hebezeuganschlagmittel angebracht oder angeformt sind.