DE2522154B2 - Sonnenkollektor-Segment - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sonnenkollektor-Segment zur energetischen Umwandlung von absorbierter Sonnenenergie, bestehend aus einem Strömungskanal für das Wärmetransportmedium und einer Absorptionsfläche, die aus einer lotrechten Wandung besteht, die auf der dem Strömungskanal abgewandten Seite eine Vielzahl von mit Abstand parallel übereinander angeordnete und angenähert horizontal verlaufende rippenförmige Vorsprünge aufweist, die einen sich in ihrem freien Ende verjüngenden Querschnitt aufweisen und mit einer wärmeabsorbierenden Schicht beschichtet sind.

Ein derartiges Sonnenkollektor-Segment läßt sich der US-PS 29 98 006 entnehmen. Bei dem in den F i g. 1 und dieser Patentschrift dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Strömungskanal aus einer Flüssigkeitskammer, die sich über die gesamte Höhe des Segmentes erstreckt und einen Abschnitt eines Metallbehälters bildet. Die rippenartigen Vorsprünge sind zusammen mit der lotrechten Wandung aus einer Art Wellblech gebildet, so daß die Vorsprünge hohl sind und von dem Wärmetransportmedium durchströmt werden. Die gesamte Absorptionsfläche ist zur Wärmeabsorption mit einer schwarzen Farbschicht bedeckt, die ihrerseits von einer Isoliermatte abgedeckt ist, die auf einer hochtransparenten, jedoch nicht reflektierenden Substanz wie z. B. Glasfasern besteht. Hiermit soll erreicht werden, daß die Sonnenstrahlen zwar die Isoliermatte durchdringen, nicht jedoch wieder reflektiert werden

ίο können. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades dieses bekannten So.inenkollektor-Segmentes ist an dessen Boden ein Spiegel verschwenkbar angelenkt, der die Sonnenstrahlen gegen die rippenförmigen Vorsprünge reflektieren soll.

In der vorstehend erwähnten Patentschrift ist zwar erwähnt, daß sich die vorstehend beschriebenen Sonnenkollektor-Segmente auch als Fassadenelemente eines Gebäudes verwenden lassen. Jedoch eignet sich die vorstehend beschriebene Ausführungsform hierfür nur bedingt. Da sich der Strömungskanal über die gesamte lotrechte Fläche des Segmentes erstreckt, und da alle rippenartigen Vorsprünge hohl ausgebildet und von dem Wärmetransportmedium durchströmt sind, ergeben sich bei der Integrierung dieser Segmente in eine Gebäudefassade Abdichtungsprobleme. Außerdem steht der an dem Boden jedes Segmentes angelenkte Spiegel schon aus optischen Gründen einer Verwendung des Segmentes als Fassadenelement entgegen. Dies gilt auch hinsichtlich der das Segment auf seiner Außenseite abdeckenden Isoliermatte, die zu einer untragbaren optischen Beeinträchtigung der Gebäudefassade führen würde. Ein Weglassen des angelenkten Spiegels würde den Wirkungsgrad des beschriebenen Segmentes verschlechtern.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das eingangs erläuterte Sonnenkollektor-Segment hinsichtlich seiner Verwendung als integrierbares Fassadenelement zu verbessern, dennoch aber einen hohen Wirkungsgrad des Segmentes zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Strömungskanal aus einem angenähert horizontalen Rohr besteht, das zusammen mit der Absorptionsfläche ein vorzugsweise aus Aluminium bestehendes Strangpreßprofil bildet, während die rippenartigen Vorsprünge aus gewölbten, unten und oben selektiv beschichteten Lamellen bestehen, deren untere und obere Querschnittskonturen jeweils einer Kurve oder einem Kreisbogen entsprechen, die so ausgebildet sind, daß alle reflektierten Strahlen auf die jeweils benachbarte Lamelle auftreffen.

Ein Sonnenkollektor-Segment, bei dem der Strömungskanal aus einem angenähert horizontalen Rohr besteht, das zusammen mit der plan ausgebildeten Absorptionsfläche ein vorzugsweise aus Aluminium bestehendes Strangpreßprofil bildet, ist durch das vorveröffentlichte DE-GM 73 45 819 bekanntgeworden.

Hinsichtlich der theoretischen Grundlagen derartiger Sonnenkollektor-Segmente wird beispielsweise verwiesen auf die Zeitschrift »Elektrizitätsverwertung«, Zürich, 50. Jahrgang, März 1975, Seiten 65 bis 72.

Der wesentliche Vorteil des neuen Sonnenkollektor-Segmentes hinsichtlich seines Wirkungsgrades ist darin zu sehen, daß dieses Segment nicht nur die unmittelbar auftreffende Sonnenenergie direkt absorbieren, sondern zusätzlich auch noch die von den Lamellen reflektierte Sonnenenergie absorbieren kann. Diese zusätzliche, den Wirkungsgrad des neuen Segmentes wesentlich erhö-

hende Absorptionsmöglichkeit ergibt sich aus der speziellen konstruktiven Gestaltung der einzelnen Lamellen, durch die sichergestellt ist, daß jeder von einer Lamelle reflektierte Strahl auf die benachbarte Lamelle auftriffn.

Die erfindumgsgemäße Ausführungsform ist aber auch in vorteilhafter Weise als integriertes Brüstungselement einer Fassade geeignet. Dies ergibt sich einmal aus der Verwendung eines Rohres als Strömungskanal, so daß sich bei der strömungstechnischen Hintereinanderschaltung mehrerer Sonnenkollektor-Segmente keine Abdichtungsprobleme ergeben, sondern eine sehr einfache Montage gewährleistet ist. Von besonderer Bedeutung ist ferner, daß der optische Eindruck dieser Fassadenelemente durch die relativ schmalen Lamellen bestimmt wird, deren Selektivbeschichtung sogar zu besonderen optischen Effekten ausgenutzt werden kann.

Bei Verwendung der neuen Sonnenkollektor-Segmente als integrierte Brüstungselemente einer Gebäudefassade werden die eine leichte, jeweils abwechselnde Steigung aufweisenden Rohre der übereinander angeordneten Segmente so schlangenförmig miteinander verbunden, daß sich ein von unten nach oben ansteigender Strömungsfluß ergibt. Hierdurch wird bei flüssigen Wärmetransportmedien überdies die Bildui.g von Luftblasen verhindert.

Das neue Segment ermöglicht eine vielseitige Verwendung im Bauwesen. So ist z. B. auch eine angenähert horizontale Verlegung der Segmente möglich, z. B. in einem Flachdach. Ferner ist die Gestaltung der Segmente so gewählt, daß sie sowohl mit ihrer konvexen als auch mit ihrer konkaven Lamellenwölbung der Sonneneinstrahlung zugekehrt werden können.

Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Lamellen ist es zweckmäßig, wenn die Mittelpunkte aller Radien der ob°ren und unteren Querschnittskonturen auf einer gemeinsamen Lotrechten liegen, die eine Tangente an die freien Längskanten aller Lamellen bilden kann. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der lotrechte Abstand zwischen zwei Lamellen an deren freien Längsrändern kleiner ist als der kleinere Radius der Lamellen. Schließlich ist es empfehlenswert, wenn die Lamellenhöhe dem kleineren Radius der bogenförmigen Lamelle entspricht.

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Sonnenkollektor-Segment,

Fig.2 das obere und untere Ende des in Fig. 1 dargestellten Segmentes in vergrößertem Maßstab und Fig. 3 in Draufsicht einen aus mehreren Segmenten gemäß den Fig. ί und 2 zusammengesetzten Sonnenkollektor.

Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Sonnenkollektor-Segment besteht aus einem Leitrohr 1 für ein Wärmetransport-Medium und einer Absorptionsfläche 2. Leitrohr und Absorptionsfläche bilden zusammen ein

ίο aus Aluminium bestehendes Strangpreßprofil. Die Absorptionsfläche 2 besteht aus einer lotrechten Wandung, die auf der dem horizontalen Leitrohr abgewandten Seite eine Vielzahl von mit Abstand parallel übereinander und parallel zu dem Leitrohr 1

iü angeordneten Lamellen 3 aufweist. Letztere weisen einen sich zu dem freien Längsrand 3a verjüngenden Querschnitt auf, dessen obere und untere Kontur jeweils einer Kurve oder einem Kreisbogen entspricht. Dabei liegen die Mittelpunkte aller Radien rl und rl der

oberen und unteren Konturen der Lamellen 3 auf einer gemeinsamen Lotrechten 4. Letztere bildet eine Tangente an die freien Längsränder 3a aller Lamellen 3. Außerdem läßt die Zeichnung erkennen, daß der lotrechte Abstand a zwischen zwei Lamellen 3 an d-ren freien Längsrändern 3a kleiner ist als der kleinere Radius rl der Lamellen 3. Die Lamellenhöhe h entspricht dem kleineren Radius rl der bogenförmigen Lamelle 3.

Jedes Sonnenkollektor-Segment weist einen oberen

jo horizontalen Einschubfalz 5 sowie einen unteren horizontalen Einschubschlitz 6 auf. Dadurch lassen sich die einzelnen Segmente, wie F i g. 3 erkennen läßt, in einfacher Weise zu einem Verbund zusammenschieben. Um bei Verwendung eines flüssigen Wärmetransport-Mediums eine Luftblasenbildung zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Segmente unter verschiedenen Neigungen zur Horizontalen derart zu einem Verbund zusammengeschoben werden, daß die Leitrohre 1 der übereinander angeordneten Segmente eine leichte, jeweils abwechselnde Steigung aufweisen und derart schlangenförmig miteinander verbunden sind, daß sich ein von unten nach oben ansteigender Strömungsfluß ergibt. Der in Fig.3 dargestellte Sonnenkollektor wird von einem Rahmen 7 umschlossen, der auf seiner rückwärtigen Seite von einer Isolierplatte 8 und auf seiner Vorderseite von einem Isolierglas 9 abgedeckt ist. Ein derartiger Sonnenkollektor kann als integriertes Fassadenelement Verwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Sonnenkollektor-Segment zur energetischen Umwandlung von absorbierter Sonnenenergie, bestehend aus einem Strömungskanal für das Wärmetransportmedium und einer Absorptionsfläche, die aus einer lotrechten Wandung besteht, die auf der dem Strömungskanal abgewandten Seite eine Vielzahl von mit Abstand parallel übereinander angeordneten und angenähert horizontal verlaufenden rippenförmigen Vorsprüngen aufweist, die einen sich zu ihrem freien Ende verjüngenden Querschnitt aufweisen und mit einer wärmeabsorbierenden Schicht beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal aus einem angenähert horizontalen Rohr (1) besteht, das zusammen mit der Absorptionsfläche ein vorzugsweise aus Aluminium bestehendes Strangpreßprofil bildet, während die rippenartigen Vorsprünge aus gewölbten, unten und oben selektiv beschichteten Lamellen (3) bestehen, deren untere und obere Querschnittskonturen jeweils einer Kurve oder einem Kreisbogen entsprechen, die so ausgebildet sind, daß alle reflektierten Strahlen auf die jeweils benachbarte Lamelle (3) auftreffen.

2. Sonnenkollektor-Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte aller Radien (rl, r2) der oberen und unteren Konturen der Lamellen (3) auf einer gemeinsamen Lotrechten (4) liegen.

3. Sonnenkollektor-Segment nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die alle Mittelpunkte der Radien (r\, r2) miteinander verbindende Lotrechte (4) eine Tangente an die freien Längsränder (3a) aller Lamellen (3) bildet.

4. Sonnenkollektor-Segment nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lotrechte Abstand (a) zwischen zwei Lamellen (3) an deren freien Längsrändern (3a) kleiner ist als der kleinere Radius (r J) der Lamellen (3).

5. Sonnenkollektor-Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenhöhe (h) dem kleineren Radius (r 1) der bogenförmigen Lamelle (3) entspricht.