DE2454206A1

DE2454206A1 - Sonnenkollektor mit einer absorberflaeche

Info

Publication number: DE2454206A1
Application number: DE19742454206
Authority: DE
Inventors: Hermann Birnbreier
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1974-11-15
Filing date: 1974-11-15
Publication date: 1976-05-26
Also published as: DE2454206B2; FR2291462A1; IT1052249B

Description

24542GS

MANNHEIM BROWN BOVERI

Mp.-Nr. 65Q/7A Mannheim, den 8. November 1974

^^" . ZFE/P1-¥g/Bt

Sonnenkollektor mit einer Absorberfläche.

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor mit einer Absorberfläche zur Aufnahme der Sonnenstrahlung.

Sonnenkollektoren zur Wärmeerzeugung sind meist an exponierten Stellen von Gebäuden angebracht und nehmen die einfallende Sonnenstrahlung auf. Die entstehende Wärme wird meist über einen Wärmeträger, der durch den Sonnenkollektor zirkuliert, einem Wärmespeicher und/oder einem Wärmeverbraucher zugeleitet. In Zeiten geringeren Wärmebedarfes oder an extrem heißen Sommertagen kann es vorkommen, daß die eingestrahlte Energie größer ist als die augenblicklich benötigte oder speicherbare Wärmemenge. In diesem Falle kann der Wärmeträger im Sonnenkollektor auf unerwünscht und/oder unzulässig hohe Temperaturen erhitzt werden. Das tritt auch dann ein, wenn insbesondere während der Sommerurlaubszeit sonnenbeheizte Warmwasserbereitungsanlagen wegen Abwesenheit der Hausbewohner abgeschaltet sind und der Wärmeträger in den Sonnenkollektoren ansteht und die Gefahr einer Überhitzung des Wärmeträgers und/oder des Sonnenkollektors gegeben ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor anzugeben, dessen Wärmeaufnahme bei höheren Temperaturen auf einfache, betriebssichere Weise selbsttätig vermindert ist.

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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Absorberfläche zumindest bereichsweise mit einer Schicht eines Farbstoffes versehen ist, dessen Farbe bei einer bestimmten Temperatur oder in einem bestimmten Temperaturbereich umschlägt, und der bei Temperaturen unterhalb seines Farbumschlagpunktes oder -bereiches eine die Sonnenstrahlung gut absorbierende Farbe aufweist, die beim Anstieg der Temperatur über den Farbumschlagpunkt oder -bereich in eine die Sonnenstrahlung nicht oder nur gering absorbierende Farbe reversibel umschlägt, wobei der Farbstoff so gewählt ist, daß sein Farbumschlagpunkt oder -bereich der gewünschten höchsten oder der gewünschten höchstzulässigen Betriebstemperatur des Sonnenkollektors entspricht.

Die sonnenbestrahlte Fläche des Sonnenkollektors wird also zumindest bereichsweise mit einer Schicht eines Farbstoffes versehen, dessen Strahlungsabsorption bei einer bestimmten Temperatur oder in einem bestimmten kleinen Temperaturbereich sich ändert. Im gewünschten Betriebsbereich des Sonnenkollektors stellt sich wenigstens eine die Sonnenstrahlung gut aufnehmende Farbe ein,steigt die Temperatur über den Betriebsbereich an, so schlägt die Farbe um in wenigstens einen Farbton der keine oder kaum Sonnenstrahlung absorbiert. Eine Überhitzung des Sonnenkollekto λ samt Wärmeträger ist somit vermieden. Als Farbstoff mit einem temperaturabhängigen Umschlagpunkt oder -bereich der Farbe lassen sich die bekannten Temperafturmeßfarben oder die bekannten Flüssigkristalle einsetzen. Bei ihrer Auswahl ist zu beachten, daß die Farbänderungen reversibel sind, bei Betriebstemperaturen muß sich immer eine (oder mehrere) gut absorbierende Farbe einstellen, die beim Überschreiten der Betriebstemperatur in eine nicht oder kaum absorbierende Farbe übergeht und umgekehrt. Die obere Grenze der Betriebstemperatur hängt hauptsächlich vom Wärmeträger und von der gesamten Anlage ab, sie wird in vielen Fällen bei etwa 9O⁰C liegen, doch sind auch höhere oder geringere Werte möglich.

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Durch eine solche Ausbildung der die Sonnenstrahlung absorbierenden Fläche oder Flächen eines Sonnenkollektors ist auf einfache Weise eine Überhitzung des Sonnenkollektors vermieden,

Um den Wärmewiderstand der Farbstoffschicht im Falle des Auf-,heizbetriebes gering zu halten, ist in vorteilhafter Weise die Farbstoffschicht dünn im Verhältnis zur Stärke der Wand, ■welche die Absorberfläche bildet.

Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung zu entnehmen, welche einen Ausschnitt aus einem Sonnenkollektor schematisch und im Querschnitt zeigt.

Der Sonnenkollektor besitzt eine Frontwand 5, welche die strahlungsaufnehmende Fläche bildet. Diese ist mit einer Schicht 4 aus z.B. Temperaturmeßfarbe oder Flüssigkristallen versehen. Mit Abstand von der Schicht 4 ist eine Glasscheibe vorgesehen unter Bildung eines Luftraumes 3. Zwischen der Rückwand 7 und der Frontwand 5 ist ein Hohlraum 6 für den Wärmeträger ausgebildet. Die Rückwand 7 weist außen noch eine Isolierung 8 auf um insbesondere Wärmeverluste zu vermeiden. Eine ähnliche Funktion wie die Isolierung 8 hat der Luftraum 3, der vor der Frontwand des Sonnenkollektors durch die Glasscheibe 2 gebildet ist. Dieser Luftspalt bildet zusammen mit der Glasscheibe 2 eine Isolierung, die jedoch einfallende Sonnenstrahlen 1 durchläßt, und Wärmeverluste durch Konvektion mindert.

Die Temperatur der Schicht 4 wird von der Temperatur des Wärmeträgers im Hohlraum 6 und der Sonneneinstrahlung 1 bestimmt.

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Liegt nun während des Betriebes die Temperatur des Wärmeträgers unterhalb des Umschlagpunktes der Schicht 4_f z.B. 9O⁰C, so nimmt die Schicht z.B. eine dunkle Farbe an, die die Sonnenstrahlung gut absorbiert. Die jetzt auftreffende Sonnenstrahlung 1 wird daher geschluckt und die entstehende Wärme über die Frontwand 5 an den Wärmeträger weitergegeben. Bei einer Erhitzung der Schicht 4 auf eine Temperatur, die dem Umschlagpunkt oder -bereich entspricht, schlägt die Farbe der Schicht 4 um. Die sich Jetzt einstellende Farbe ist z.B. hell und wenig wärmeabsorbierend, d.h. die Sonnenstrahlung wird weitgehend reflektiert. Die Zufuhr von Wärme zum Wärmeträger ist daher sehr stark vermindert und seine Überhitzung praktisch ausgeschlossen.

Kühlt sich der Wärmeträger nun wieder ab, z.B. durch Wärmeabnahme des angeschlossenen Systems, so schlägt die Farbe der Schicht beim Durchlaufen des Umschlagpunktes wieder um in die dunkle, gut wäremeabsorbierende Farbe.

Dieses Spiel des Farbumschlages wiederholt sich jedesmal dann, wenn die Temperatur des Farbumschlagpunktes erreicht wird; eine von der Temperatur des Sonnenkollektors abhängige Wärmeaufnahme ist somit ohne besonderen regeltechnischen oder mechanischen Aufwand gewährleistet.

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Claims

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Patentansprüche

Sonnenkollektor mit einer Absorberfläche zur Aufnahme der Sonnenstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberfläche zumindest bereichsweise mit einer Schicht (4) eines Farbstoffes versehen ist, dessen Farbe bei einer bestimmten Temperatur oder in einem bestimmten Temperaturbereich umschlägt, und der bei Temperaturen unterhalb seines Farbumschlagpunktes oder -bereiches eine die Sonnenstrahlung gut absorbierende Farbe aufweist, die beim Anstieg der Temperatur über den Farbumschlagpunkt oder -bereich in eine die Sonnenstrahlung "· nicht oder nur gering absorbierende Farbe reversibel um- j

schlägt, wobei der Farbstoff so gewählt ist, daß sein Färbt Umschlagpunkt oder -bereich der gewünschten b€?w, j der■ · höchstzulässigen Betriebstemperatur des Sonnenkollektors entspricht. ϊ

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) dünn ist im Verhältnis zur Stärke der Wand (5), welche die Absorberfläche bildet. ;

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