DE2542989C2 - Sonnenkollektor - Google Patents

Description

ge Leitwanc! (44) angeordnet ist die an beiden Rohren (41,43) anliegt

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Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Die Erfindung geht von einem bekannten Solarkollektor (US 32 27 153) aus, bei dem das mittlere Rohr einen flachen Querschnitt besitzt und aus dünnwandigem Metall hergestellt ist. Der Querschnitt dieses Rohres ist im einzelnen so gewählt daß sich entweder zwei nebeneinanderliegende Kanäle für den Umlauf des Wärmeträgers ergeben, oder daß sich an einen mittleren, ein Innenrohr für den Zufluß des Wärmeträgers umgebenden Kreisabschnitt zwei flossenartige flache Vorsprünge für die Absorption der Solarenergie anschließen. Das flache mittlere Rohr ist von einem zylindrischen Außenrohr aus Glas umgeben. Die Abdichtung des Rohres gegenüber dem Glasrohr erfolgt durch eine auf dem Absorberrohr aufgelötete Kappe, mit der das Glasrohr abdichtend verbunden ist An dem aus dem Glasrohr vorstehenden freien Ende des Absorberrohres lassen sich Verbindungsrohre zu den Nachbarkollektoren anlöten.

Der genannte Stand der Technik gibt zwar den allgemeinen Hinweis auf die Möglichkeit, Glasrohre auch für die Absorberrohre im Sonnenkollektor in Erwägung zu ziehen. Trotzdem sind aber nur Metallrohre mit flachen Querschnittsformen erläutert, die auch hinsichtlich der Schweißverbindungen mit der Metallkappe des Außenrohres eine Ausbildung der Absorberrohre als Glasrohre nicht zulassen würden. Somit wird bei diesem Stand der Technik der vorstehende allgemeine Hinweis in keiner Weise konkretisiert.

Leitwand wird eine Strömung des Wärmeträgers erzwungen, welche den Wärmetausch zwischen dem Absorberrohr und dem Wärmeträger begünstigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines auf einer Dachschräge angeordneten Sonnenkollektors;

F i g. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt eines Einzelkollektors,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung eines Bausatzes aus Einzelkollektoren und Leitungssystem,

F i g. 4 einen Schnitt durch die Sammelleitung gemäß Fig. 3,

Fig.5 eine perspektivische Darstellung eines Abstandhalters für das mittlere Rohr und

Fig.6 einen Schnitt durch einen Sammelkollektor längs der Linie 6-6 in F i g. Z

Fig. 1 zeigt ein Wohnhaus 10, dessen Dachfläche 11 mit einer möglichst großen Sonneneinstrahlung mit mehreren Bausätzen 12 des Sonnenkollektors versehen ist. Der Bausatz 12, der in F i g. 3 in auseinandergezogen?r Darstellung gezeigt wird, enthält eine mittlere Sammelleitung 13, die an der Dachschräge parallel zum Giebel angeordnet ist. An jeder Seite 16,17 der Sammelleitung 13 sind mehrere Einzelkollektoren mittels Steckverbindungen mit Offnungen 15 verbunden. Innerhalb der Sammelleitung 13 befinden sich Strömungskanäle 18 und 19, die mit den Öffnungen 15 in Verbindung stehen, ein mittlerer Strömungskanal 20, der durch die beiden Innenwände 21 und 22 abgeteilt wird. In den Wänden 21 und 22 sind Öffnungen 23 angebracht, die mit den Öffnungen 15 fluchten.

Die Sammelleitung 13 ist mit einer Leitung 24 verbunden, die über einen oberen Kanal 25 und einen unteren Kanal 26 verfügt. Die Leitung 24 führt von einem Wärme- oder Kühlsystem zum Bausat/ 12. Durch den Kanal 25 strömt der kalte Wärmeträger, wie Wasser, Luft oder

ähnliches, und gelangt durch eine öffnung 39 der Seitenwand 24a und eine dazu passende öffnung 27 in der Stirnwand 28 der Sammelleitung 13 in den mittleren Strömungskanal 20 der Sammelleitung 13. Die Leitung 24 und die Sammelleitung 13 sind durch Dichtungen 29 und Schrauben 30 an den Punkten 31 miteinander verbunden. Die öffnungen 32 und 33, sowie 34 und 35 verbinden die Strömungskanäle 18 und 19 mit dem unteren Kanal 26, um den erhitzten Wärmeträger abzuführen.

Die Sammelleitung 13 wird durch die oberen und unteren Wände 36 und 37 abgeschlossen und ist an ihrem äußeren Ende durch die Stirnwand 38 begrenzt

Jeder Einzelkollektor besteht aus einem Außenrohr 40 aus Glas von üblicher Länge, etwa l^Om bis 2^50 m und von üblichem Durchmesser, etwa 5 cm, der einer Leuchtstoffröhre entspricht Ungefähr eine halbzylinderförmige Fläche der einen Hälfie der inneren Fläche des Außenrohres 40, in den F i g. 2 und 3 der untere Teil, ist mit einem reflektierenden Material 45 überzogen, z. B. kann diese Oberfläche auf die in der Produktion von Glasspiegeln bekannte Art versilbert werden. Diese untere verspiegeite Oberfläche reflektiert die Strahlungsenergie auf das mittlere Rohr 41.

Das mittlere Rohr 41 ist aus Glas und auf der äußeren Oberfläche beschichtet mit einer Absorptionsschicht 42, die ein sehr hohes Absorptions- und ein sehr geringes Emissionsvermögen besitzt Beispiele solcher Überzugsmaterialien sind schwarzer Chrom, Nickel, Ruß, Kunststoff oder Kupfer in einer für diese Anwendung geeigneten Zusammensetzung.

Innerhalb des mittleren Rohres 41 befindet sich ein den Wärmeträger zuführendes Innenrohr 43 aus Glas, durch das der Wärmeträger in den Kollektor gelangt Das innere offene Ende 43a des Innenrohres 43 ist dem geschlossenen Ende 41a des mittleren Rohres 41 benachbart Zwischen beiden Rohren befindet sich eine Leitwand 44, die am inneren offenen Ende 43a an der mit Einschnitten versehenen Stelle 44a befestigt ist und die schraubenlinienförmig verläuft. Diese Leitwand kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt werden. Die Leitwand 44 nat hauptsächlich zwei Funktionen: sie dient dazu, die äußere Oberfläche des Innenrohres 43 von der inneren Oberfläche des beschichteten mittleren Rohres 41 im Abstand zu halten und einen Kanal für den Wärmeträger zu bilden; ferner verteilt sie den Wärmeträger und ermöglicht so einen engen Kontakt mit der gesamten inneren Oberfläche des minieren Rohres 41, um so dtn Wärmeaustausch zu verbessern.

Das mittlere Rohr 41 ist mit einem festklemmenden Abstandshalter 46 (F i g. 5) versehen, der eine Möglichkeit bietet, das mittlere Rohr 41 am inneren Ende in dem Außenrohr 40 festzuhalten. Der Abstandshalter 46 besteht aus einem halbrunden Napf und mehreren (3 oder 4) Beinen 47, und wird aus einem Metall oder Kunststoff hergestellt, die eine gewisse Elastizität besitzen, um dadurch am inneren Ende des mittleren Rohres 41 festgehalten zu werden. Das mittlere Rohr 41 wird dann in das äußere Rohr 40 eingeführt und befestigt, indem man das offene Ende mit dem Rohr 41 an der Durchführung 40a (F i g. 2) verschmilzt Dann wird das Rohr 40 am gegenüberliegenden Ende evakuiert und dieses an der Spitze 48 wie üblich verschlossen. Der Raum 49 ist hoch evakuiert in der Größenordnung von 10-⁴Torr. Als nächstes werden das Innenrohr 43 und die Leitwand 44 in das mittlere Rohr 41 eingeführt.

Jeder Einzelkollektor 14 ist auswechselbar in der Sammelleitung 13 befestigt. Das freie Ende 43£> des Innenrohres 43 besitzt einen iußeren Durchmesser ungefähr in der Größe des Durchmessers der öffnung 23 und ist mit einem Gummiring 50 am Leitungssystem abgedichtet Da? freie Ende 41 b des mittleren Rohres 41 isf durch die öffnung 15 gesteckt und mit einem Gummiring 51 abgedichtet Die öffnungen 15 und 23 sind mit Nuten 51a bzw. 50a versehen, die die Dichtungen aufnehmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Sonnenkollektor mit mehreren Einzelkollektoren, die jeweils aus drei ineinander angeordneten Rohren bestehen, wobei der Raum zwischen dem äußeren aus Glas bestehenden zylindrischen Außenrohr und dem am Ende des Außenrohres abdichtend nach außen durchgeführten mittleren Rohr evakuiert ist, ferner die der Durchführung entgegenge- to setzten Enden der Rohre verschlossen sind, und auf der Außenseite des mittleren Rohres eine schwarze Absorptionsschicht aufgetragen ist, die die einfallenden Sonnenstrahlen absorbiert und diese Energie in Form von Wärme an den durch das Innenrohr und durch das mittlere Rohr strömenden Wärmeträger überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß auch das mittlere Rohr (4ί) zylindrisch ist und aus Glas besteht und bei der Durchführung [AQa) das

Außenrohr (40) mit dem mittleren Rohr (41) durch 20 mittleren Rohr besonders leicht herstellbar ist. Da alle eine Schraejzverbindung verbunden ist Rohre aus Glas bestehen und überdies die thermische

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch ge- Ausdehnungszahl von Glas kleiner isi als die von rvieiaii, kennzeichnet, daß das mittlere Rohr (41) in dem Au- werden Spannungen und Zerstörungen aufgrund einer ßenrohr (40) am verschlossenen Ende durch einen unterschiedlichen Wärmeausdehnung vermieden. In der napfartigen Abstandshalter (46) gehalten ist der 25 Bauweise gemäß der Erfindung sind die Kollektoren mehrere federnde Beine (47) besitzt, die sich reib- außerdem leicht auswechselbar.

schlüssig auf der Außenseite des mittleren Rohres Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in

(41) abstützen. den Unteransprüchtn gekennzeichnet So betreffen die

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, da- Merkmale des Anspruchs 2 eine einfache Abstützung durch gekennzeichnet, daß zwischen Innenrohr (43) 30 des geschlossenen Endes des mittleren Rohres im Au- und mittlerem Rohr (41) eine schraubenlinienförmi- ßenrohr. Durch die im Anspruch 3 gekennzeichnete

Bei einem anderen Sonnenkollektor (US 9 80 505) ist es bekannt, ein zylindrisches Innenrohr und ein zylindrisches Außenrohr vorzusehen. Beide Rohre sind jedoch Metallrohre. Ober dem äußeren metallischen Rohr sitzt ein Mantelrohr aus Glas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor aus mehreren Einzelkollektoren zu schaffen, der neben einem guten Wirkungsgrad einfach und mit einem Mindestmaterialaufwand herstellbar ist, bei dem Probleme im Hinblick auf unterschiedliche Wärmeausdehnung des verwendeten Materials vermieden werden und der eine lange Lebensdauer hat.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die Kollektoren können in Massenproduktion aus relativ preiswertem Glas hergestellt werden. Auch der Arbeitsaufwand für die Herstellung ist gering, wobei die Schmelzverbindung zwischen dem Außenrohr und dem