DE2454206B2 - Sonnenkollektor mit einer Absorberfläche - Google Patents
Sonnenkollektor mit einer AbsorberflächeInfo
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Description
25
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.
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 be: 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 bzw. der höchstzulässigen Betriebstemperatur des
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 Sonnenkollektors samt Wärmeträger ist somit vermieden.
Als Farbstoff mit einem temperaturabhängigen Umschlagpunkt oder -bereich der Farbe lassen sich die
bekannten Temperaturmeßfarben 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 90° C liegen, doch sind auch höhere oder geringere Werte möglich.
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 Aufheizbetriebes 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 2 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.
Liegt nun während des Betriebes die Temperatur des Wärmeträgers unterhalb des Umschlagpunktes der
Schicht 4, z. B. 90° C, 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
wärmeabsorbierende 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
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. 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 ι ο -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
bzw. der hochstzulässigen Betriebstemperatur des Sonnenkollektors entspricht
2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) dünn ist im
Verhältnis zur Stärke der Wand (5), welche die Absorberfläche bildet
Priority Applications (3)
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DE2454206A DE2454206B2 (de) | 1974-11-15 | 1974-11-15 | Sonnenkollektor mit einer Absorberfläche |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
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DE19601238A1 (de) * | 1996-01-15 | 1997-07-24 | Miladin Dr Lazarov | Farbiger Strahlungsenergie-Wandler, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
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