DE20216789U1

DE20216789U1 - Solarkollektor mit einem Sammlerrohr

Info

Publication number: DE20216789U1
Application number: DE20216789U
Authority: DE
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2012-11-01

Description

Akte 1119a

Beschreibung

Solarkollektor mit einem Sammlerrohr

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor mit einem Sammlerrohr, insbesondere Röhrenkollektor mit Vakuumisolierung und mit Kondensoren, die mit einem Sammlerrohr und/oder einem im Sammlerrohr befindlichen Wärmeträgermedium zur Energieübertragung verbunden sind.

Als Anwendungsbeispiel ist im folgenden ein Solarkollektor mit vakuumwärme-isolierten Röhrenkollektoren beschrieben.

Aus der DE 100 11 812 A1 ist ein Sonnenkollektor mit zwei zueinander parallel erstreckten Vor- und Rücklaufröhren bekannt, die mit beabstandeten Schnellanschlussstützen für einschiebbare Koaxialrohre der Absorber ausgerüstet sind. Damit sind Dichtungsstellen zwischen den Rücklaufrohren und den Koaxialrohren minimiert und die Montagezeit für den Sonnenkollektor verkürzt.

Ein wenigstens ein Wärmerohr aufweisender Solarkollektor ist aus der DE 41 20 692 A1 bekannt. Der Kondensatorteil des Wärmerohrs ist wärmeleitend mit einem Wärmetauscherrohr verbunden. Zur Verbesserung des Flächenkontakts - unabhängig von Toleranzen - ist der Kondensatorteil mit dem Wärmetauscherrohr mittels eines biegbaren Bandstücks aus gut wärmeleitendem Material verbunden. Das Bandstück ist um das Wärmetauscherrohr gelegt, und seine Enden sind am Kondensatorteil angelegt und durch wenigstens ein Andruckelement an diesem gehalten.

• 9 « *· A» · · 9 f &diams;

Aus der DE 197 14 774 A1 ist ein Wärmerohr, insbesondere für Röhrenkollektoren, bekannt, bei dem das Wärmerohr in einem vom offenen Rohrende beabstandeten Verschlussabschnitt einschnürend eingequetscht ist und ein Lotstück bis zur Anlage an die Quetschstelle in das Wärmerohr eingeführt ist. Mit einem Kondensationsabschnitt an jedem Wärmerohr sind die Röhrenkollektoren mit einer Sammelschiene verbunden und umgreifen diese. In die Sammelschiene wird die gesamte Wärmemenge aller Wärmerohre eingeleitet, wobei die Sammelschiene als Rohr ausgebildet ist.

Ein Solarkollektor mit wenigstens zwei Wärmerohren, deren Kondensatoren in Öffnungen eines rohrförmigen Wärmetauschers eingeschoben sind, ist aus der DE 295 16 694 111 bekannt. Die Wärmeableitung der Kondensatoren erfolgt dabei direkt an das durchströmte Medium.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Wärmeübertragung an das Wärmeträgermedium verbessert ist und die Anzahl bzw. Größe des Solarkollektors variabel angepasst werden kann, womit eine Leistungsanpassung des Kollektors erreicht werden soll.

Gelöst ist die Aufgabe durch die Maßnahmen des Hauptanspruchs Ein Sammlerrohr eines Solarkollektors besteht dazu aus Kondensorblöcken, die mit Verbindungskanälen des Sammlerrohrs verbunden sind. Die Verbindungskanäle verlaufen dabei in vorteilhafter Weise im oberen Bereich der Kondensoranschlüsse. Durch diese Maßnahme strömt das Wärmeträgermedium zu über 50 % über den oberen heißeren Bereich des Kondensoranschlusses. Da im oberen Bereich des Kondensors eine stärkere Wärmeabgabe des kondensierenden Wärmeübertragungsmittels des Röhrenkollektors anfällt, ist an dieser Stelle durch die verstärkte Strömung eine verbesserte Wärmeabfuhr erreicht. Durch diesen Effekt ist der Nutzwirkungsgrad der Solaranlage verbessert. Der verstärkte Wärmeeintrag im Kondensoranschluß erfolgt deshalb, weil das heißere dampfförmige Wärmeträgermedium aufgrund der geringeren Dichte oben

t ·

• ·

im Wärmerohr des Absorbers ansteht und dort kondensiert. Das kondensierte Wärmeträgermedium sammelt sich im unteren Bereich des Kondensors, womit an dieser Stelle niedrigere Temperaturen vorherrschen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verbindungskanäle des Sammlerrohrs mit mehr als 50% über dem oberen Bereich des Kondensoranschlusses angeordnet. Somit liegt die Mittellinie der Verbindungskanäle in vorteilhafterweise oberhalb der Mittellinie des Kondensoranschlusses, womit weiterhin der Druckverlust, der bei Strömung um den Kondensor oder einen Kondensoreinschub entsteht, vermindert ist. In der dargestellten Ausführung bestehen die Kondensoranschlüsse bzw. Kondensorblöcke aus Rotguß. Je nach Bedarf sind die Kondensoranschlüsse und Kondensorblöcke aneinandergereiht. Die Größe des Kollektors ist somit variabel gestaltbar. Das Sammlerrohr ist anpassbar an die gewünschte Anzahl von Kondensoren bzw. Absorbern, die an das Sammlerrohr angeschlossen sind. Die Enden des Sammlerohrs sind mit Endstücken ausgerüstet.

Die Anordnung der Verbindungsrohre im oberen Bereich des Kondensors und die nur durch eine Wölbung im Bereich des Kondensors (ca. 2 mm) abweichende Geradheit erlauben das Entlüften des Systems bei strömendem Wärmeträgermedium. Weiterhin ist die Masse des Wärmeträgermediums reduziert, da nur der für die Strömung notwendige Querschnitt durch die Form des Sammlerrohrs vorhanden ist.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 einen Solarkollektor in einem im Gehäuse befindlichen Sammlerrohr, an welches Wärmerohre angeschlossen sind,

Figur 2 einen Kondensorblock mit zwei Kondensoranschlüssen und Verbindungskanälen,

Figur 3 einen Kondensoranschluss mit Verbindungskanal,

t ·

Figur 4 einen Kondensoranschluss im Schnitt IV-IV gemäß Figur 3,

Figur 5 einen Kondensoranschlussblock im Schnitt V-V gemäß Figur 2,

Figur 6 einen Kondensoranschlussblock im Schnitt Vl-Vl gemäß Figur 2,

Figur 7 das Endstück eines Sammlerrohres,

Figur 8 ein Endstück im Schnitt VIII-VIII gemäß Figur 7 und

Figur 9 ein Endstück im Schnitt IX-IX gemäß Figur 7.

Der in Figur 1 gezeigte Solarkollektor 1 mit Wärmerohren 2 weist ein Sammlerrohr 3 mit Kondensoranschlüssen 4 auf. Die Kondensoranschlüsse 4 sind über Verbindungskanäle 5 miteinander verbunden. Das Sammlerrohr 3 ist an seinen Enden mit Endstücken abgeschlossen. Das Sammlerrohr liegt in einem Gehäuse 7, welches vorzugsweise isoliert ist (nicht dargestellt). An das Endstück 6 des Sammlerrohrs 3 ist ein Kompensator 8 angeschlossen. Mit diesem ist der Solarkollektor 1 an einen weiteren Solarkollektor oder an eine Solaroder Heizungsanlage angeschlossen.

Die Kondensoren 9 der Wärmerohre 2 sind in die Kondensoreinschübe 15 der Kondensoranschlüsse 4 eingelassen, so dass sie in der Darstellung gemäß Figur 1 nur im Endbereich sichtbar sind. Über Sicherungssplinte 10 sind die Kondensoren 9 im Sammlerrohr 3 fixiert.

Einen aus zwei Kondensoranschlüssen 4 bestehenden Kondensoranschlussblock 11 zeigt Figur 2. Die beiden Kondensoranschlüsse 4 sind dabei mit einem Verbindungskanal 5 verbunden. Am Ende des Kondensoranschlussblocks 11 liegen die Verbindungskanalanschlüsse 12, mit denen die Kondensatoranschlussblöcke oder Kondensoranschlüsse verbunden und aneinandergesteckt werden. Die Anzahl der ineinandergesteckten Kondensoranschlussblöcke 11 oder Kondensoranschlüsse 4 ist beliebig.

Auch die Anzahl der Kondensoranschlüsse 4, aus denen ein Kondensoranschlussblock 11 gebildet ist, kann aus zwei oder mehr Kondensoranschlüssen bestehen. Eine Bohrung 13 dient zur Aufnahme eines nicht dargestellten Sicherungssplints.

In Figur 3 ist ein Kondensoranschluss 4 bzw. Kondensoranschlussblock 11 gezeigt, bei dem die Oberfläche 14 eines Kondensoreinschubs 15, die im Betrieb des Solarkollektors vom Wärmeträgermedium umspült ist, gezeigt. Zwischen der Oberfläche 14 und einem Mantel 16 des Kondensoranschlusses 4 bildet sich ein Raum 17, durch den das über den Verbindungskanalanschluss 12 hineinlaufende Wärmeträgermedium strömt und die Wärme des Energieträgermediums des Wärmrohrs 2 aufnimmt.

In Figur 5 ist der Kondensoranschlussblock 11 mit den Verbindungskanalanschlüssen 12 gezeigt. Einseitig weist ein Verbindungskanalanschluss 12 einen Absatz 18 auf, mit dem der Radius des Verbindungskanalanschlusses 12 vermindert ist. Der gegenüberliegende Verbindungskanalanschluss 12 weist ebenfalls einen Absatz 19 auf, womit der innere Radius des Verbindungskanalanschlusses vergrößert ist. Über die Absätze und Radienunterschiede lassen sich die Kondensoranschlüsse der Kondensoranschlussblöcke ineinander verschieben und miteinander verbinden.

Der Strömungsweg des Wärmeträgermediums erschließt sich über den Verbindungskanalanschluss 12, wie er in Figur 6 gezeigt ist, über den Raum 17 sowie in vermindertem Maße durch einen Zwischenraum 20 hin zum nächsten Verbindungskanal 5 oder Verbindungskanalanschluss 12. Die Mittellinie 21 des Verbindungskanalanschlusses 12 liegt oberhalb der Symmetrielinie 22 des Kondensoreinschubs 15, wodurch der Strömungswiderstand aufgrund des kürzeren Weges über den Raum 17 geringer ist als im Raum 20. Vorteilhaft kann eine Anpassung des Mantels 16 des Kondensoranschlussblocks 11 im Bereich des Raumes 17 sein. In vorteilhafter Weise ist der Mantel 16 an dieser Stelle derart ausgeformt, dass der Strömungsquerschnitt einer Abweichung

unterliegt. Wie in Figur 6 ersichtlich, ist dies durch eine Wölbung 23 erreicht.

Ein Endstück 6 gemäß Fig. 8 und 9 weist ebenfalls Verbindungskanalanschlüsse 12 auf. Weiterhin ist in das Endstück 6 eine Bohrung 24 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Temperaturfühlers eingebracht. Am Raum 17 ist oben ein Auslass 25 angeordnet, um eine Entlüftung zu gewährleisten. Am Auslass 25 ist der in Figur 1 dargestellte Kompensator 8 anbringbar.

Claims

1. Solarkollektor mit einem Sammlerrohr, insbesondere Röhrenkollektor mit Vakuumisolierung und einem Wärmerohr mit Kondensoren, die trocken mit dem Sammlerrohr und/oder direkt (flüssig) mit einem im Sammlerrohr befindlichen Wärmeträgermedium zur Energieübertragung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungskanäle (5) des Sammlerrohres (3) die Kondensoranschlüsse (4) und/oder die Kondensoranschlußblöcke (11) des Sammlerrohres (3) so verbinden, dass der Volumenstrom durch das Sammlerrohr (3) mit 50-100% über den oberen Raum (17) erfolgt.

2. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle (5) an den oberen Raum (17) der Kondensoranschlüsse (4) angeschlossen sind.

3. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Kondensoreinschübe (15) nur teilweise in der direkten Strömungsrichtung im Raum (17) liegen.

4. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammlerrohr (3) aus zusammenfügbaren Kondensoranschlüssen (4) und/oder Kondensoranschlussblöcken (11) besteht und dass an den Enden je ein Endstück (6) angeordnet ist.

5. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensoranschlüsse (4) mit Verbindungskanälen (5) zu Kondensoranschlussblöcken (11) aus mindestens zwei Kondensoranschlüssen (4) verbunden sind.

6. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Sammlerrohr (3) in Strömungsrichtung eine obere Oberfläche (14) ausgebildet ist, deren Scheitelpunkt (26) im Bereich der Verlängerung der Mittellinie (21) des Verbindungskanalanschlusses (12) liegt.

7. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammlerrohr (3), die Kondensoranschlüsse (4) und/oder die Kondensoranschlussblöcke (11) aus Gusseisen, Rotguss oder Blech hergestellt sind.

8. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech bei den aus Blech hergestellten Kondensoranschlüssen (4) und/oder Kondensoranschlußblöcken (11) mittels Innenhochdruck- Umformung (Hydroformung) hergestellt sind.

9. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (6), die Kondensoranschlüsse (4) und/oder Kondensoranschlußblöcke (11) eine Aufnahme für einen Temperaturmessfühler aufweisen.

10. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme eine Bohrung (24) ist.

11. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensoranschlüsse (4) und/oder Kondensoranschlussblöcke (11) eine Bohrung (13) für einen Sicherungssplint, einen Ringrand für eine Sicherungsscheibe oder ein Gewinde für eine Sicherungsschraube zur Sicherung und Fixierung des Kondensors (9) im Sammler aufweisen.

12. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (6) einen nach oben angeordneten Auslaß (25) für das Wärmeträgermedium aufweisen.

13. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (6) für beide Enden des Wärmerohres gleich sind und einen Anschluß (12) an beiden Seiten aufweisen, wobei der jeweils unbenötigte Anschluß (12) verschließbar ist.

14. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der unbenötigte Anschluß (12) durch eine eingelötete Scheibe, eine in ein Gewinde des Anschlusses (12) eingeschraubte Schraube mit Dichtung oder einen eingepressten Pfropfen abgedichtet ist.

15. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammlerrohr (3) aus beliebig vielen Kondensoranschlüssen (4) und/oder Kondensoranschlussblöcken (11) mit am Ende angefügten Endstücken (6) besteht.

16. Solarkollektor mit Sammlerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Sammlerrohr (3) befindliche Luft und/oder Dampf bei Durchströmung mit Wärmeträgermedium aus dem Sammlerrohr (3) herausgespült wird.