DE2601976A1 - Solar-plattensammler - Google Patents

Solar-plattensammler

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DE2601976A1
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Description

Solar-Plattensammler
Die Erfindung betrifft Solar-Plattensammler oder
-Kollektoren zur Verwendung der durch Sonnenstrahlung erzeugten Wärme.
Bei herkömmlichen paneelartigen Solar-Kollektoren ist eine flache Platte, deren Frontseite zur Verbesserung der Sonnenstrahlen-Absorption geschwärzt oder gerußt ist mit
dieser geschwärzten Fläche gegenüber der Sonne angeordnet und in einem geeigneten Winkel zur Optimierung der gesammelten Energie geneigt. Mehrere Rohre sind am Kollektor befestigt und aufzuheizendes Wasser wird durch die Rohre zur Abfuhr der durch den Kollektor empfangenen Wärme umgewälzt. Die Rückseite des Kollektors ist häufig isoliert
mittels einer Isolierstoff-Schicht wie Glaswolle oder Kunststoffschaum.
371O-MeF
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ORIGINAL INSPECTED
260197B
Meist enthalten derartige Kollektoren eine Frontscheibe aus Glas oder lichtdurchlässigem Kunststoff,wie lichtdurchlässigem Akrylharz oder PVC, die einen Durchtritt der Sonnenstrahlung bzw. der Sonnenstrahlen durch die Scheibe auf den Kollektor ermöglicht und die die Wärme zurückhält durch Verringern der durch Rückstrahlung oder Konvektionskühlung hervorgerufenen Verluste.
Das erwärmte Wasser von den Solar-Kollektoren wird üblicherweise durch einen getrennten Tank oder Behälter so umgewälzt, daß die Temperatur auf einen Maximalwert bringbar- ist, der irr Gleichgewicht zwischen der Wärmezufuhr und den Wärmeverlusten im System ist. Dieses Wasser wird dann als Speisewasser für einen Haupt-Heißwassertank verwendet, wenn Heißwasser von dem System abgezogen wird. Da das Wasser im allgemeinen lediglich warm ist, außer bei sehr heißem Wetter oder bei Verwendung des Kollektors in heißem Klima, kann es nicht direkt als Heißwasser verwendet werden, weshalb ein getrennter Heizer im Haupt-Heißwassertank zur Erwärmung des Wassers auf Verwendungstemperaturen notwendig ist. Auch Wasser vom Solar-Kollektor kann im allgemeinen nicht zum Aufrechterhalten der Temperatur des Heißwassers im Haupttank verwendet werden.
Einige größere Einrichtungen verwenden unterschiedlich komplexe Wärmetauscher. Die durch den Kollektor umgewälzte erwärmte Flüssigkeit wird in Rohren bzw. Rohrleitungen durch einen Tank so geführt, daß die Wärme in das Wasser in diesem Tank übertragen wird. Dieses Wasser kann,wie erläutert, indirekt verwendet werden, oder es können weitere Wärmepumpen zur Abfuhr der Wärme aus dem Wasser verwendet werden,
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so daß es zum Erwärmen von Masser im Haupt-Heißwassersystem der Einrichtung verwendet werden kann.
Mehrere Faktoren begrenzen die Wirksamkeit bzw. den Wirkungsgrad herkömmlicher Kollektoren. Zum Erwärmen von Wasser in heißem Klima sind sie relativ gut verwendbar, jedoch erzeugen sie lediglich warmes Wasser in gemäßigtem Klima, das lediglich für Schwimmbecken verwendbar ist, außer bei sehr heißem Wetter. Die flache schwarze durch Sonnenstrahlung erwärmte oder aufgeheizte Platte erwärmt auch die zwischen der Solar-Platte und der Front-Scheibe eingeschlossene Luft, und ein Teil dieser Wärme geht durch Luftkonvektion und durch Leitung durch diese Scheibe verloren. Ein Teil der Wärme geht auch durch die rückseitige Schicht aus Isolierstoff verloren.
Solar-Kollektoren werden auch durch kalte und eisige Umweltbedingungen nachteilig beeinflußt, in denen die Temperatur so ist, daß umgewälztes Wasser im Kollektor gefrieren und die Rohrleitungen zerreißen oder sprengen kann. Dies kann dadurch beseitigt werden, daß das Wasser bei kaltem Wetter aus dem Kollektor entfernt wird, wenn aber ein Gefrierschutzmittel zur Beseitigung dieses Nachteils verwendet wird, muß ein Wärmetauscher zur Abfuhr der Wärme aus dieser Flüssigkeit verwendet werden.
Da Solar- oder Sonnenwärme lediglich während eines Teils des Tages auftritt und nicht während der Nacht,wird der Kollektur nur in unregelmäßigen Abständen erwärmt. Die durch den Solar-Kollektor umgewälzte Flüssigkeit nimmt diese Wärme während derartiger Zeitabschnitte auf, verliert jedoch die Wärme in anderen Zeitabschnitten, in denen der Kollektor als Radiator oder Heizkörper wirkt. Dies wird bei her-
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kömmlichen Kollektoren dadurch beseitigt, daß ein thermostat gesteuerter Schalter verwendet wird, der die Umwälzung so steuert oder regelt, daß sie nur auftritt, wenn die Temperatur einen vorgegebenen Pegel überschreitet oder höher ist als die Wassertemperatur im Speichertank.
Bei den meisten herkömmlichen Kollektoren tritt das aufzuwärmende Wasser in den Kollektor an der Bodenseite oder unten ein, fließt durch den Kollektor in den Rohrleitungen nach oben und an der Oberseite des Kollektors wieder aus. Um zur Erhöhung der Heizwirkung benachbarte Kollektoren miteinander zu verbinden, werden die Einlaßrohrleitungen bzw. die Auslaßrohrleitungen miteinander verbunden, jedoch muß,um eine gleichmäßige Heizwirkung zu erreichen, und um hohen Kollektorwirkungsgrad zu erzielen, die Wasserströmung sorgfältig ausgeglichen werden.
Es wurden auch Solar-Einrichtungen entwickelt und Ver-' fahren angegeben zum Fokussieren der Sonnenstrahlen auf Kollektoren,um die empfangene Energie zu konzentrieren. Dadurch werden höhere Temperaturen erreicht und Verluste verringert, jedoch lediglich auf Kosten höherer Kompliziertheit und höherer Einrichtungskosten. Verwendete parabolische Reflektoren oder Pokussier-Einrichtungen müssen gesteuert werden, um der Strahlungsrichtung der Sonne zu folgen, was teure und komplizierte Einrichtungen bzw. Ausrüstungen erfordert.
Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile herkömmlicher Solar-Kollektoren,.ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sonnen-Heizen anzugeben, durch die ausreichend
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heißes Wasser erzeugt werden kann, das direkt in einen Haupt-Heißwassertank führbar ist, um also einen getrennten Warmwassertank zu vermeiden.
Die Erfindung verwendet ein Rückfluß-Kondensatorsystem, das eine Flüssigkeit enthält, die auch bei kältestem Wetter nicht gefriert, so daß gesprengte oder zerrissene Rohrleitungen nicht mehr auftreten. Wärmeverluste vom Heißwasser während sowohl heißen als auch kalten Zeitabschnitten werden auf sehr geringe Werte verringert und die Anordnung bzw. äußere Form ist derart, daß die Verbindung benachbarter Kollektoren einfach ist und keine Strömungsausgleichsteuerung bzw. -regelung notwendig ist. Eine Kesselsteinablagerung in den eigen Kanälen oder Rohrleitungen des Kollektors tritt nicht auf und eine Korrosion der Rohrleitungen ist beseitigt.
Durch die Erfindung ist auch eine Konzentration der Wärme ohne optische Fokussierung möglich.
Gemäß der Erfindung zeichnet sich ein Verfahren zum Aufwärmen oder Heizen eines Fluids mittels Sonnenenergie dadurch aus, daß die Temperatur einer Wärmeübertragungsflüssigkeit auf deren Siedepunkt dadurch erhöht wird, daß die Flüssigkeit im Wärmetausch mit einer Solar-Platte geführt wird, die eine Sonnenstrahlungs-Empfangsfläche aufweist, daß der Dampf der siedenden Flüssigkeit in Wärmeaustausch mit dem aufzuheizenden Fluid geführt wird;und daß die aus dem Dampf kondensierte Flüssigkeit zur Solar-Platte für weitere Wärmeübertragungszwecke rückgeführt wird.
Das Fluid, das im allgemeinen Wasser ist, das jedoch auch ein geeignetes Gas oder eine andere Flüssigkeit sein kann,
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wird auf diese Weise durch ein Rückfluß-Kondensatorsystem erwärmt oder geheizt, das Sonnenenergie als Wärmequelle verwendet. Das ist gegenüber herkömmlichen Anordnungen vorteilhaft, was noch näher erläutert werden wird.
Vorzugsweise wird die Wärmeübertragungsflüssigkelt und der Wärmeübertragungsdampf in einem dichten System eingeschlossen, das Strömungsverbindungen mit der Solar-Platte besitzt, worin die Wärmeübertragungsflüssigkeit siedet. Das System enthält auch eine Seite oder ein Ende eines indirekten Wärmetauschers, durch den der Wärmeübertragungsdampf geführt wird in Wärmetausch mit dem aufzuheizenden Wasser. Das dichte System kann bei Umgebungstemperatur auf einem Druck unterhalb des Umgebungsdrucks gehalten werden. Folglich tritt Sieden der Wärmeübertragungsflüssigkeit und dadurch Wärmeübertragung auf,jedesmal wenn die Temperatur der Solar-Platte über die des Wärmetauschers ansteigt.
Vorteilhaft wird der Wärmetauscher auf höherem Niveau oder oberhalb der Strömungsverbindung bzw. Strömungsverbindungen angeordnet und wird die aus dem Dampf kondensierte ' Flüssigkeit zur Solar-Platte unter Ausnutzung der Schwerkraft zurückgeführt.
Für die Wärmeübertragungsflüssigkeit verwendbare Flüssigkeiten sind Toluol, n-Butanol und Methanol.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Solar-Kollektor bzw. die Solar-Platte und mindestens ein Teil des dichten Systems, das die Wärmeübertragungsflüssigkeit bzw. den Wärmeübertragungsdampf enthält, innerhalb eines luftdicht verschlossenen oder hermetisch gedichteten und evakuierten Gehäuses angeordnet.
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Gemäß der Erfindung zeichnet sich eine Vorrichtung zum Aufheizen oder Erwärmen eines Fluids mittels Sonnenenergie aus durch eine Solar-Platte mit einer zum Empfang von Sonnenstrahlung geeigneten Fläche, durch mit der Solar-Platte verbundene und zusammenwirkende Strömungsverbindungen, durch einen mit den Strömungsverbindungen verbundenen Wärmetauscher, durch den das Fluid führbar ists und durch eine Wärmeübertragungsflüssigkeit in den Strömungsverbindungen, wobei die Anordnung so ist, daß durch das Erwärmen der Oberfläche mittels Sonnenstrahlung die Wärmeübertragungsflüssigkeit in den Strömungsverbindungen siedet, und daß Dampf dieser siedenden Flüssigkeit zum Wärmetauscher strömt, in dem er in Wärmetausch mit dem aufzuheizenden Fluid tritt.
Der Wärmetauscher enthält vorzugsweise einen indirekten Wärmetauscher mit einem ersten Teil, durch den das aufzuheizende Fluid führbar ist, und einen mit den Strömungsverbindungen verbundenen zweiten Teil, wobei zumindest der zweite Teil des Wärmetauschers auf höherem Niveau/oder oberhalb der Strömungsverbindungen angeordnet ist, um in dem* zweiten Teil des Wärmetauschers kondensierende Wärmeübertragungsf lüssigkeit unter Ausnutzung der Schwerkraft in die S tr ömungs verb indungen zurückzuführen.
Vorteilhaft ist die Sonnenstrahlungs-Empfangsfläche der Solar-Platte schwarz gefärbt oder so behandelt, daß eine selektive Filterwirkung zum Absorbieren von möglichst viel Sonnenstrahlung erreicht ist. Die mindestens eine Strömungsverbindung kann mehrere Rohre oder Rohrleitungen sowohl in der Solar-Platte oder an einer Fläche der Solar-Platte angeschweißt oder anderweitig befestigt enthalten,und vorteilhaft
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enthält der erste Teil des indirekten Wärmetauschers eine im wesentlichen horizontale Leitung, durch die durch den Kollektor aufzuheizendes Wasser geführt wird., und enthält der zweite Teil einen Ringraum, der durch einen die Leitung umgebenden Außenmantel oder eine Hülse definiert ist und der mit dem an der Fläche der Solar-Platte befestigten Rohrleitungen verbunden ist. Die Rohrleitungen und der durch die Hülse definierte Ringraum können auf diese Weise ein dichtes System bilden, das die Wärmeübertragungsflüssigkeit sowie Wärmeübertragungsdampf enthält. Vorzugsweise ist der Gasdruck in diesem System auf einen niedrigen Wert so verringert, daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit siedet und der Dampf kondensiert, jedesmal wenn der Kollektor heißer als das durch die horizontale Leitung strömende Wasser ist. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit ist dabei so, daß sie nicht bis zum Erreichen einer sehr tiefen Temperatur ausfriert, die tiefer als jede Temperatur ist, der der Kollektor erfahrungsgemäß ausgesetzt ist.
Wenn Solar- oder Sonnenenergie auf die Solar-Platte auftrifft, steigt die Temperatur der Wärmeübertragungsflüssigkeit an und deren Sieden beginnt. Der Dampf strömt durch die Rohrleitungen an der Fläche der Solar-Platte in den horizontalen Heizmantel und kondensiert an der Wand der das aufzuheizende Wasser führenden Leitung, wodurch die Wärme an das Wasser übertragen wird. Dadurch wird Wärme vom Solar-Kollektor übertragen und wird Wasser auf die Temperatur der in dem Kollektor siedenden Flüssigkeit aufgeheizt oder erwärmt. Wenn die auf die Platte auftreffende Sonnenenergie abnimmt und die Temperatur der Platte unter die des Wassers in der horizontalen Leitung abfällt, hört die Wärmeübertragungsflüssigkeit auf zu sieden und wird die Wärmeübertragung beendet, wobei die Heiz-Hülse um die Wasser-Leitung dann als Isolier-Hülse wirkt. Der verringerte oder Unterdruck in dem Ringraum ver-
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bessert die Isoliereigenschaften der Hülse. Vorteilhaft ist die Hülse von einer dicken Auskleidung oder Isolierschicht umgeben, um Wärmeverluste weiter zu verringern.
Benachbarte Kollektoren können direkt durch Koppeln der horizontalen Wasserleitung an der Oberseite jedes Kollektors miteinander verbunden werden. Gegebenenfalls können diese horizontalen Wasserleitungen einen Teil eines herkömmlichen Heizsystems bilden, wie ein Wasserheiz-System oder eine Haus-Zentralheizung. Geeignete Wärmeübertragungsflüssigkeiten sind z. B. Toluol, n-Butanol oder Methanol, die geeignete Dampfdrücke besitzen, bei geeigneten Temperaturen sieden und nur unter besonders kalten Umgebungsbedingungen gefrieren.
Bei einer besonderen Ausführungsform sind zumindest die Solar-Platte und die Strömungsverbindungen innerhalb eines evakuierten oder unter Unterdruck stehenden Gehäuses angeordnet, um die Wärmeverluste des Kollektors während sowohl heißer als auch kalter Perioden zu verringern. Das Gehäuse enthält ein Paar beabstandeter, paralleler und im wesentlichen steifer Scheiben oder Platten, deren mindestens eine lichtdurchlässig ist oder einen lichtdurchlässigen Teil besitzt, die entlang ihrer Ränder luftdicht verschlossen sind, mittels einer Metallfolien-Dichtung, und mehrere zwischen den Scheiben angeordnete Abstandshalter. Die Abstandshalter halten einen Minimalabstand der Scheiben aufrecht und jeder Abstandshalter ist zwischen den Scheiben frei beweglich angeordnet, um deren Expansions-Relativbewegungen zu ermöglichen, ist jedoch so ausgebildet, daß der Atmosphären- oder Umgebungsdruck auf die beiden Scheiben deren Rückkehr in eine Ausgleichs- oder Gleichgewichtslage hervorruft.
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Jeder der Abstandshalter ist vorteilhaft an einem Ende mit einem Zylinder-Schaft und am anderen Ende mit einem Teil versehen, der ein vergrößertes Ende bildet, das eine sphärische Trag- oder Lagerfläche aufweist. Wenn die Frontscheibe aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff und die Rückscheibe aus Metall bestehen, ist der Zylinder-Schaft jedes Abstandshalters in der Mittelvertiefung einer gesenkten Unterlagscheibe an der Innenfläche der Frontscheibe aufgenommen, während die vergrößerte sphärische Fläche am anderen Ende des Abstandshalters die Innenfläche der Rückscheibe direkt berührt.
Wenn beide Scheiben aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff bestehen, ist der Zylinder-Schaft jedes Abstandshalters in der Mittelvertiefung einer gesenkten Unterlagscheibe an der Innenfläche einer der Scheiben aufgenommen, während die vergrößerte sphärische Fläche des anderen Endes des Abstandshalters eine an der Innenfläche der anderen Scheibe angeordnete Trag- oder Lagerplatte berührt.
Vortragsweise sind die Abstandshalter aus Stahl und die Unterlagscheiben aus Kupfer, Aluminium oder einer geeigneten Legierung hergestellt.
Die Solar-Platte ist zwischen den Scheiben angeordnet, vorzugsweise diese nicht berührend, und die Abstandshalter treten durch in der Solar-Platte gebildete-öffnungen,ohne die Platte zu berühren, weshalb keine Wärme durch Wärmeleitung zur Fr.ont- und Rückscheibe des evakuierten Gehäuses verlorengeht.
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Die Solar-Platte selbst ist vorteilhaft im evakuierten Gehäuse mittels mehrerer Stifte angeordnet, die vorteilhaft aus einem Werkstoff geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen, wie ein Kunststoff,, und die in in der Solar-Platte gebildeten Bohrungen oder öffnungen befestigt sind.
Die Heißwasserleitung und die Wärmetauscher-Hülse können entweder innerhalb oder außerhalb des evakuierten Gehäuses angeordnet sein.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Radiator mit dem Wärmetauscher verbunden zur Vermeidung einer Überhitzung der Vorrichtung, wenn die Temperatur des Wärmetauschers einen vorgegebenen Pegel überschreitet. Der Radiator enthält vorzugsweise eine Radiatorfläche oder -tafel, die ein Röhrensystem enthält, das mit einem mit dem Wärmetauscher zusammenwirkenden Strömungsweg verbunden ist sowie eine zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit innerhalb des Strömungswegs, wobei die Anordnung so ist,daß eine Temperaturerhöhung im Wärmetauscher über einen vorgegebenen Pegel die zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit im Strömungsweg sieden läßt, und daß Dampf dieser siedenden Flüssigkeit durch das Röhrensystem der Radiatorfläche fließt. Vorzugsweise ist die Radiator fläche oberhalb des mit dem Wärmetauscher zusammenwirkenden Strömungswegs angeordnet und läuft die in dem Röhrensystem kondensierenden Flüssigkeit unter Ausnutzung der Schwerkraft in den Strömungsweg zurück.
Der Radiator wirfifc daher auf der Basis des gleichen Rückfluß-Kondensatorsystems wie der Solar-Kollektor der erfindungs· gemäßen Vorrichtung und verhindert, daß die Vorrichtung eine Temperatur oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts erreicht.
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Das ist bei einem vakuumisolierten Kollektor vorteilhaft, da dieser so wirkungsvoll ist, daß eine Überhitzung leicht auftreten kann, was Bauteile zerstören könnte, wie z. B. die selektive Filterbeschichtung oder die Vakuumdichtungen.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch im Schnitt einen Kollektor zum Wasser-Heizen mittels Sonnenenergie;
Fig. 2 schematisch den Schnitt H-II in Fig. I;
Fig. 3 schematisch im Schnitt einen ähnlichen Kollektor mit einem Radiator zur Vermeidung von Überhitzung.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Kollektor zum Wasser-Heizen mittels Sonnenenergie dargestellt, der eine Solar-Platte mit einer Sonnenstrahlen-Empfangsfläche 12 'aufweist. Die Solar-Platte 10 besteht aus einem flachen Metallblech, aus beispielsweise zwei oder drei Millimeter dickem Aluminium oder Stahl, dessen Front- oder Vorderseite oder-fläche 12 geschwärzt ist oder zur besseren Absorption von Sonnenenergie behandelt ist. An der Rückseite der Platte 10 sind Strömungsverbindungen in Form von Rohrleitungen 15 angeschweißt oder auf andere Weise befestigt, mit z. B. 4 bis β mm Innendurchmesser, die vertikal angeordnet und (z. B.) 15 "bis 20 cm voneinander beabstandet sind. Die Größe der Solar-Platte 10 hängt von den Einbaubedingungen ab, jedoch sind übliche Einrichtungen zum Wasser-Heizen in Privathäusern etwa 0,5 bis 1,0 m breit und bis zu 2 m hoch. In diesen Breitengraden ist der Kollektor mit einem Neigungswinkel von 35° bis 4o° gegenüber der Bodenfläche zu neigen oder zu kippen.
+) innerhalb eines evakuierten Gehäuses 11
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Die Solar-Platte 10 ist vorzugsweise mit einer reflektierenden Rückseite oder Fläche 16 versehen, um Wärmeverluste an die Rückseite des Kollektors zu verringern.
Das evakuierte Gehäuse 11 enthält eine Frontscheibe 20 oder Tafel od.dgl. aus einem steifen lichtdurchlässigen Werkstoff, wie GLas oder Kunststoff, sowie eine Rückscheibe aus einem Metall, wie Stahl oder Aluminium, obwohl auch die Rückscheibe 21 aus dem gleichen lichtdurchlässigen Werkstoff hergestellt sein kann. Die Innenfläche 22 der Rückscheibe 21 ist ebenfalls reflektierend ausgeführt, um Wärmeverluste zu verringern, d. h., wenn die Rückscheibe 21 aus Glas besteht, wird sie versilbert. Vakuumwände 23 erstrecken sich ringsum von der Rückscheibe 21, und die Frontscheibe 20 ist an diesen Vakuumwänden 23 mittels einer Vakuumdichtung 24 angeschweißt, angeklebt od.dgl·, befestig-t, · die Θη biegsames Glied zur Aufnahme relativer Expansionen oder Ausdehnungen der Scheiben 20, 21 infolge von Temperatur änderungen enthält, Eine derartige Dichtung 24 besteht aus geeignet geformter Kupfer- oder Aluminiumfolie und die Teile des Vakuum-Gehäuses 11 sind gemäß üblicher Vakuumtechnik ausgeführt. Gemäß der Erfindung ist die Glas-Frontscheibe 20 von der Rückscheibe 21 durch Abstandshalter 19 beabstandet, die mit Abstand oder Spiel durch öffnungen 27 in der Solar-Platte 10 treten. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, weisen die Abstandshalter 19 einen Zylinder-Schaft 25 einerseits und einen vergrößerten kegelst umpfförmig en Kopfteil 26 andererseits auf, der eine sphärische Trag-, Stütz-, Auflage- oder Lagerfläche 28 besitzt. Der Zylinder-Schaft 25 jedes Abstandshalters I9 ist in der Mittelvertiefung 29 einer gesenkten Unterlagscheibe 30 aufgenommen, die an der Innenfläche der Frontscheibe 20 angeordnet ist. Die sphärische Lagerflache 28 berührt
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die metallische Rückscheibe 21 direkt bzw. liegt an ihr an.
Die Abstandshalter i9 bestehen z. B. aus Stahl und die Unterlägscheiben 30 bestehen aus einem weicheren Werkstoff, wie Kupfer oder Aluminium. Die Schäfte 25 sind in den Vertiefungen 29 frei beweglich und die Abstandshalter 19 vrerden durch den Luftdruck, der auf die Front- und Rückscheibe 20, 21 wirkt, in Lage gehalten.
Bei Relativexpansion der Scheiben 20* 21 kippen oder schwenken die Abstandshalter I9 um die Unterlagscheiben und um die Lagerf Iächen28, wodurch die Scheiben leicht weiter voneinander beabstandet werden. Beim Abkühlen kehren die Scheiben in ihre Ausgleichs- oder Gleichgewichtslage zurück, die in Fig. 2 wiedergegeben ist.
Das Vorsehen derartiger Abstandshalter I9 ermöglicht die Verwendung der dünnen Metallfolien-Dichtung 2k- am Umfang des Kollektors. Wie sich das aus Fig. 1 ergibt, sind die Öffnungen^ in der Platte 10 ausreichend groß, damit die Schäfte 25 mit Spiel hindurchtreten auch nach Expansion der Platte 10. Dadurch wird jeglicher Wärmeverlust durch Wärmeleitung von der Platte 10 verhindert.
Wenn sowohl Front- als auch Rückscheibe 20, 21 aus Glas oder Kunststoff hergestellt sind, ist auch eine kleine Metallplatte (vgl. die Strichlinie 60 in Fig. 3). für die sphärische Flächen 28 notwendig.
Die Solarplatte 10 ist im Vakuum-Gehäuse 11 mittels weit beabstandeter Stifte 32 aus Kunststoff gehaltert, die in in der Platte 10 gebildeten öffnungen oder Löchern fest
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oder dicht eingespannt sind. Sie sind ausreichend lang, damit die Solar-Platte 10 sich relativ zum Vakuum-Gehäuse ausdehnen kann, während gleichzeitig die Platte 10 in Lage gehalten ist. Die Stifte 32 bestehen aus Kunststoff oder einem anderen Werkstoff geringer Wärmeleitfähigkeit, um Wärmeverluste durch Wärmeleitung zu verringern.
Das aufzuheizende Wasser strömt entlang einer horizontalen Leitung 4o, z. B. einem Kupferrohr mit 2,5 cm Durchmesser, das mit dem Heißwassersystem des Hauses verbunden bzw. in dieses eingefügt ist. Ein Heizmantel oder eine Heiz-Hülse umgibt die Leitung 40 und ist an ihren Enden 42, 43 abgedichtet. Sowohl die horizontale Leitung 40als auch deren Heiz-Hülse 41 sind im Bereich 44 stark verkleidet. Die Heiz-Hülse 41 bildet einen Raum 38, der mit den Rohrleitungen verbunden ist, die als an der Rückseite der Solar-Platte angeordnet gezeigt sind, und eine Wärmeübertragungsflüsslgkeit 35 enthalten. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit füllt lediglich einen Teil der Rohre I5. Der Restteil der Rohre 15 und der Raum 38 ist auf niedrigen Gasdruck evakuiert oder abgepumpt. Die von der Solar-Platte 10 empfangene oder aufgenommene Sonnenenergie bewirkt ein Aufheizen der Flüssigkeit 35 in den Rohren I5 und schließlieh deren Sieden. Der durch die siedende Flüssigkeit 35 erzeugte Dampf strömt inüen Raum 38,in dem er auf der Wasser-Leitung 40 kondensiert und das durch die Leitung 40 fließende oder strömende Wasser heizt. Die kondensierte Flüssigkeit wird zur Solar-Platte 10 zur weiteren Umwälzung zurückgeführt. Eine Anordnung, die eine solche Wirkung des Siedens und des Rückfließens der Flüssigkeit erzielt, wird als Rückfluß-Kondensator bezeichnet und verschiedene Ausführungsformen der Rohre bzw. Rohrleitungen und der Heiz-Hülse können verwendet werden. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs-
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beispiel sind die vertikalen Rohrleitungen 15, die an der Rückseite der Solar-Platte 10 befestigt sind, einzeln oder individuell mit getrennten Räumen bzw. Raumabschnitten im Inneren der Heiz-Hülse 21 verbunden. Wenn die Flüssigkeit in den Rohrleitungen 15 siedet, strömt der Dampf direkt nach oben in die Heiz-Hülse 41,in der er kondensiert und in der gleichen Rohrleitung 15 zurückläuft.
Eine andere Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt, bei der die siedende Wärmeübertragungsflüssigkeit 35 zunächst die vertikalen Rohrleitungen 15 nach oben fließt in ein gemeinsames horizontales Rohr( und der Dampf fließt nach oben über zwei Rohrleitungen2^ an beiden Enden der Solar-Platte in die Heiz-Hülse 41. Kondensierter Dampf fließt ebenso in die Solar-Platte 10 durch diese beiden Rohrleitungen 46 an beiden Enden der Heiz-Hülse 41 zurück. Wenn bei dieser Anordnung die Heiz-Hülse 41 nicht exakt horizontal angeordnet ist, so kehrt Flüssigkeit, die zu einem der Enden fließt, sofort in die Solar-Platte 10 über die Rohrleitung zurück- Bei beiden Ausführungsbeispielen sind die Rohrleitungen 15 bzvj". 46 an deren Oberenden durch geeignete Erweiterungen 49 des Vakuum'-Gehäuses 11 isoliert.
Die Leitung 40 und die Hülse 41 bilden einen indirekten Wärmetauscher, in dem der Dampf der Wärmeübertragungsflüssigkeit 35 Wärme an das durch die Leitung 4o fließende oder strömende V/asser abgibt. Wegen des verringerten Gasdrucks innerhalb des dichten Systems wird eine Gleichgewichtslage zwischen der Flüssigkeit und dem Dampf innerhalb des Systems aufrecht erhalten, weshalb folglich Sieden der Flüssigkeit 35 immer dann auftritt, wenn die Temperatur in dem Raum 38 unter die der Solar-Platte 10 absinkt oder fällt.
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Eine Wärmeübertragung tritt also immer auf, wenn eine Temperaturdifferenz vorhanden ist.
Auch andere Ausführungsformen des Wärmetauschers können verwendet werden, wie benachbarte^einander berührende Rohrleitungen, durch die das Wasser bzw. der Dampf strömt. Diese Rohrleitungen können mit Rippen od.dgl. zur Unterstützung der Wärmeübertragung versehen sein.
Die im Kollektor verwendete Wärmeübertragungsflüssigkeit muß so chemisch stabil sein, daß keine Dissoziierung oder Entmischung oder Zerlegung auftritt, die ein Gas ergibt, die den Druck erhöhen würde und daher die Siedetemperatur beeinflussen würde.
Geeignete zur Wärmeübertragung verwendbare Flüssigkeiten sind Toluol, Methanol oder n-Butanol, die alle bei Temperaturen erheblich unter der Temperatur gefrieren, die der Solar-Kollektor im allgemeinen erreicht. Da der Gasdruck im System sehr niedrig ist, wirkt die Heiz-Hülse 41 als evakuierte Isolier-Hülse für das umlaufende Wasser, wenn der Solar-Kollektor kalt ist. Auch andere Flüssigkeiten können verwendet werden.
Die das zu heizende Wasser führende Leitung 4-0 ist vorteilhaft mit Einrichtungen zum Fördern guter Wärmeübertragung vom kondensierenden Dampf zum Wasser versehen. Diese Einrichtungen können aus mehreren Umlenkblechen oder dergleichen zur Erzeugung von Turbulenzen im Wasser oder aus Rippen oder dergleichen zur Erhöhung der Fläche sowohl zur Dampfkondensation als auch zur Wärmeübertragung in das Wasser bestehen. Die Kollektoren können leicht miteinander
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dadurch verbunden werden,daß sie nebeneinander die Leitungen 4o aneinander anschließen! oder vereinigend,angeordnet werden. Das Vakuum-Gehäuse 11 kann durch eine geeignete Öffnung evakuiert oder gepumpt werden und ist vorzugsweise mit chemischen Gettern versehen, wie sie zur Aufrechterhaltung guten Vakuums üblich sind. Wenn ein vakuumisolierter Kollektor gemäß der Erfindung aufgebaut ist, wird der Kollektor so wirkungsvoll, daß Überhitzung unter gewissen Umständen auftreten kann, was eine Zerstörung von Bauteilen wie die selektive Pilterbeschichtung auf dem Glas oder der Solar-Platte oder die Vakuumdichtungen hervorrufen kann.
Das kann beispielsweise auftreten, wenn der Wasserstrom durch die Leitung 40 unterbrochen ist, infolge von Stromnetz- oder Pumpen-Ausfällen.
Zur Vermeidung von Überhitzung bei einem solchen Umstand ist der Kollektor gemäß Fig. 3 mit einen Radiator 5Q oder Strahler versehen zur Entfernung von Wärme aus der Hülse 41, wenn die Temperatur über einen vorgegebenen Pegel ansteigt.
Der Radiator 5° ist oberhalb der Leitung 40 angeordnet und weist einen Strömungsweg 51 in gutem Wärmeleitkontakt mit der Hülse 41 auf, der mit mehreren vertikalen Rohren 52 verbunden ist, die befestigt sind an oder eingebettet sind in eine flache Radiatorflächeta_fe_l _ oder ein Radiator-Blech 53. Die Rohre 52 können gegebenenfalls gewunden ausgeführt sein und die Radiatorf lache 53 kann mit Kühlrippen versehen sein. Der Strömungsweg 51 enthält eine Rückfluß-Flüssigkeit ähnlich der Flüssigkeit 35 im Solar-Kollektor. Der Gasdruck
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in den Rohren 52 und die Art der Flüssigkeit sind so gewählt, daß das Sieden der Flüssigkeit bei der erforderlichen Temperatur zur Verhinderung einer Zerstörung des Solar-Kollektors auftritt. Die Größe der Fläche 53 ist ebenfalls so gewählt, daß ein Temperaturanstieg über einen bestimmten Pegel verhindert ist.
Durch das Siedender Flüssigkeit steigt Dampf in jedem der Rohre 52 nach oben, wo er im Radiator 50 kondensiert. Er läuft dann flüssig die Rohre 52 entlang wieder in den Strömungsweg 51,ähnlich der Flüssigkeit 35.
Normalerweise geht nur wenig Wärme durch Wärmeleitung ,über die Seitenrohre verloren, jedoch wird überschüssige Wärme vom Kollektor entfernt und die Temperatur des Solar-Kollektors übersteigt die Siedetemperatur der Rückfluß-Flüssigkeit im Radiator 50 unerheblich.
Die Temperatur kann auf jeden benötigten Temperaturwert eingestellt werden, ist jedoch üblicherweise zwischen 65 0C und 95 C um das Sieden des Wassers zu verhindern und ist üblicherweise etwa 80 0C..
Selbstverständlich sind weitere Ausführungen des Solar-Kollektors möglich. Beispielsweise kann die Solar-Platte so ausgeführt sein, daß die Rohrleitungen I5 an der Vorderfläche angebracht sind^oder daß zwei Metallbleche so miteinander verbunden sind,daß ein flächiger Körper mit im wesentlichen vertikal verlaufenden Kanälen entsteht, ähnlich dem Radiator bzw. einem Haushalts-Heizkörper.
Die Rohre bzw. Rohrleitungen können horizontale Abschnitte aufweisen oder geneigt sein oder mäanderförmig ausgebildet sein,
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solange innerhalb des Körpers bzw. des Kollektors gebildete Dampf aufsteigen und Kondensierte Flüssigkeit in den Körper zurückfließen kann. Der Solar-Kollektor kann so unterteilt oder aufgesplittert sein, daß er beispielsweise genau einen Flussigkeits-Wärmeübertragungs-Kanal in jedem der getrennten Abteilungen besitzt, wobei jedoch Dampf zu benachbarten Wärmetauscherbereichen eines gemeinsamen Heißwassersystems strömt. Der Wärmetauscher kann beliebig ausgeführt sein, solange eine Wärmeübertragung vom Dampf in das durch eine getrennte Strömungsverbindung fließende Wasser gewährleistet ist, wobei jedoch die kondensierte Flüssigkeit in die Kanäle der Solar-Platte zurückfließen können muß. Beispielsweise können, wie ausgeführt, die- Wasser-Strömungsverbindung und die Dampf-Kondensations kammer benachbart zueinander verlaufen. Jede beliebige Flüssigkeit kann im Kollektor verwendet werden, vorausgesetzt sie besitzt die notwendigen Eigenschaften.
Sowohl die Solar-Platte 10 als auch die Front- und Rückscheiben oder -flächen des evakuierten Gehäuses können gekrümmt sein, um das Sammeln der Wärme zu optimieren und die Wasserleitung 4o und ihre Heiz-Hülse Kl können gegebenenfalls innerhalb des Vakuum-Gehäuses 11 angeordnet sein. Verschieden geformte Abstandshalter 19 können verwendet werden, solange sie eine Bewegung oder ein Schwingen ermöglichen,durch das das Vakuum-Gehäuse 11 ineine stabile Ausgleichs oder Gleichgewichtslage zurückkehren kann, und die Halte-Stifte der Solar-Platte können ebenfalls beliebig geformt sein, wenn gewährleistet ist, daß die Solar-Platte so gehalten wird, daß sie weder die Rückscheibe noch die Frontscheibe des Vakuum-Gehäuses 11 berührt. Der kondensierende Dampf des Kollektors kann zum Leiten von Wärme an andere
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Systeme verwendet werden, die kein V/asser enthalten, beispielsweise kleine Wärmekraftmaschine oder eine andere Wärme erfordernde Vorrichtung,unter Verwendung eines geeigneten Wärmetauschers.
Das Vakuum-Gehäuse ist für besten Wirkungsgrad vorzuziehen, jedoch wirkt das Rückfluß-Kondensatorsystem auch, wenn der Solar-Kollektor unter einem Druck bis einschlieilich Atmosphärendruck verwendet wird.
Ein gemäß der Erfindung aufgebauter Kollektor verringert die Wärmeverluste aus dem Heißwassersystem,in dem er verwendet wird, beseitigt die Korrosionsgefahr von Aluminium-Kollektoren und vermeidet ungleiche Strömungseigenschaften infolge von Wassersteinablagerungen in Systemen mit engen Bohrungen oder Leitungen. Der Unterdruck in der Heiz-Hülse verbessert die Isolierung der Wasserleitung bei kaltem Wetter, und das Vakuum im Kollektor schützt jede selektive Pilterbeschichtung vor zerstörenden Umwelteinflüssen. Der hohe Wirkungsgrad des Kollektors hat das Vorsahen ausreichender Wärme zufolge, um Heizwasser selbst unter ungünstigen Bedingungen kalten oder windigen Wetters zu erzeugen.
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Claims (1)

  1. -22 Ansprüche
    1 J Verfahren zum Pluid-Heizen mittels Sonnenenergie., bei dem eine Wärmeübertragungsflüssigkeit zum Wärmetausch mit einer eine Sonnenstrahlungs-Empfangsfläche aufweisenden Solar-Platte geführt wird und anschließend zum Temperaturerhöhen des aufzuheizenden Fluids in einem Wärmetauscher verwendet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Temperatur der Wärmeübertragungsflüssigkeit durch die Solar-Platte bis zum Siedepunkt erhöht wird,
    daß der Dampf der siedenden Flüssigkeit zum Wärmetauscher geführt wird, irjüem dann Wärme andas durchströmende Fluid abgegeben wird, und
    daß aus dem Dampf kondensierende Flüssigkeit zum weiteren Wärme üb ertragen zur Solar-Platte zurückgeführt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wärmeübertragungsflussigkeit und der Wärmeübertragungsdampf in ein dichtes System eingeschlossen werden, das mindestens eine Strömungsverbindung mit der Solar-Platte, in der die Wärmeübertragungsflüssigkeit siedet, und eine Seite eines indirekten Wärmetauschers enthält , in. dem der Wärmeübertragungsdampf zum Wärmetausch mit dem aufzuheizenden Fluid geführt wird,
    daß der Wärmetauscher oberhalb der Strömungsverbindung angeordnet wird, und
    daß die aus dem Dampf kondensierte Flüssigkeit unter Ausnutzung der Schwerkraft zur Solar-Platte zurückgeführt wird.
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    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dichte System bei Umgebungstemperatur auf Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck gehalten wird, und daß jedesmal, wenn die Temperatur der Solar-Platte über die im Wärmetauscher steigt, Sieden der Wärmeübertragungsflüssigkeit hervorgerufen wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Solar-Platte und mindestens ein Teil des dichten Systems in einem luftdicht verschlossenen und evakuierten Gehäuse angeordnet werden.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als aufzuheizendes Fluid-wasser und als Wärmeübertragungsflüssigkeit Toluol, n-Butanol oder Methanol verwendet werden.
    6. Vorrichtung zum Fluid-Heizen mittels Sonnenenergie, mit einer Solar-Platte einschließlich einer Sonnenstrahlungs-Empfangsflache, mit mindestens einer mit der Solar-Platte verbundenen Strömungsverbindung, mit einem indirekten Wärmetauscher einschließlich eines ersten Teils, durch den das aufzuheizende Fluid strömt und eines zweiten Teils, der
    mit der Strb'mungsverbindung verbunden 1Stxund mit einer Wärmeübertragungsflüssigkeit in der Strömungsverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindung (Rohrleitungen 15) und der zweite Teil des Wärmetauschers einen Teil eines dichten Systems bilden,
    daß die W ärmeübertragungs flüssigkeit und der Gasdruck in dem dichten System so gewählt sind, daß durch Aufheizen der Sonnenstrahlungs-Empfangs fläche (12) mittels Sonnenstrahlung die W ärmeübertragungs flüssigkeit (35) in der
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    Strömungsverb inching . (I5) siedet,
    daß Dampfder siedenden Flüssigkeit (35) zum Wärmetauscher strömt, in dem er in Wärmetausch, mit dem aufzuheizenden Fluid tritt, und
    daß mindestens der zweite Teil des Wärmetauschers oberhalb
    so
    der Strömungsverbindung (15) angeordnet ist, ' daß. in dem zweiten Teil kondensierende Wärmeübertragungsflüssigkeit (35) in die S tr ömungs verbindung (15) unter Ausnutzung von Schwerkraft zurückfließt.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil des Wärmetauschers eine Leitung (40) und der zweite Teil des Wärmetauschers einen Raum (38) enthält, der durch eine die Leitung (4o) außen umgebende Hülse (41) gebildet und mit der Strömungsverbindung (15) verbunden ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wärmeübertragungsflüssigkeit (35) enthaltende dichte System bei Umgebungstemperatür geringeren Druck als Umgebungsdruck aufweist.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch Wände (20, 21, 23), die ein hermetisch verschlossenes Gehäuse (11) bilden, in dem zumindest die Solar-Platte (10) und die Strömungsverbindung (I5) angeordnet sind und das evakuiert oder auf Unterdruck gehalten ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Rückwand ■ , des Gehäuses (11) ein Paar
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    beabstandeter paralleler und steifer Scheiben (20, 21) aufweisen, deren mindestens eine, (20) im wesentlichen lichtdurchlässig ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (20, 21) entlang ihrer Ränder durch streifenförmige Metallfolien-Dichtungen (24) luftdicht verschlossen sind, und daß die Scheiben (20, 21) in einem Minimalabstand zueinander mittels mehrerer Abstandshalter (19) zwischen den Scheiben (20, 21) gehalten sind.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abstandshalter (19) an einem Ende als Zylinder-Schaft (25) und am anderen Ende als vergrößerte sphärische Fläche (2β, 28) ausgebildet ist, und daß jeder Abstandshalter (19) zwischen den Scheiben (20, 21) frei beweglich angeordnet ist, zum Schwingen aus einer Gleichgewichtslage infolge Relativbewegung der Scheiben (20, 21) aufgrund von Wärmedehnung.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontscheibe (20) aus Glas oder lichtdurchlässigem Kunststoff besteht, daß die Rückscheibe (21) aus Metall besteht, und daß der Zylinder-Schaft (25) jedes Abstandshalters (I9) in der mittigen Vertiefung einer gesenkten Unterlagscheibe an der Innenfläche der Frontscheibe (20) aufgenommen ist, während die vergrößerte sphärische Fläche (28) des anderen Endes des Abstandshalters (I9) die Innenfläche der Rückscheibe (21) direkt berührt.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Frontscheibe (20) als auch die
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    Rückscheibe (21) aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff bestell;,, und daß der Zylinder-Schaft (25) jedes Abstandshalters (19) in der mittigen Vertiefung (29) einer tfaterlagscheibe (30) an der Innenfläche der einen Scheibe (20, 21) aufgenommen ist, während die vergrößerte sphärische Fläche (28) des anderen Endes des Abstandshalters (I9) eine Lagerplatte (60) an der Innenfläche der anderen Scheibe (21, 20) berührt.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (I9) aus Stahl und die Unterlagscheibe (30) aus Kupfer, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
    16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis I5, dadurch gekennzeichnet,daß die Solar-Platte (10) und die zugehörige Strömungsverbindung (15)j die die Wärmeübertragungsflüssigkeit (35) führt, zwischen den Scheiben (20, 21) ohne direkten Kontakt mit diesen zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch Wärmeleitung angeordnet sind.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Solar-Platte (10) zwischen den Scheiben (20, 21) an Stiften (32) aus Kunststoff befestigt ist, die in in der Solar-Platte (10) gebildeten Bohrungen aufgenommen sind.
    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis I7,dadurch gekennzeichnet, daß d ie mindestens eine Scheibe aus durchsichtigem Werkstoff, die eine Wand des evakuierten Gehäuses (11) bildet, mit einer selektiven Filterbeschichtung bedeckt ist, zur Verringerung der Rückstrahlung von Wärmeenergie von
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    der Solar-Platte (10).
    19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- oder Sonnenstrahlungs-Empfangsfläche (12) der Solar-Platte (10) mit einer selektiven Filterbeschichtung bedeckt ist, zur Verringerung von Rückstrahlung von Wärmeenergie von der Solar-Platte (10).
    20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis I9, gekennzeichnet durch einen dem Wärmetauscher zugeordneten Radiator (50) zur Verhinderung einer Überhitzung der Vorrich-
    Jing, wenn die Temperatur des Wärmetauschers einen vorgegebenen Pegel überschreitet.
    21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiator (50) eine Radiator?läGhe (55) aufweist, die ein Röhrensystem (52) enthält, das mit einem Strömungsweg (51) verbunden ist, das dem Wärmetauscher zugeordnet ist, und daß eine zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit in dem Strömungsweg (51) enthalten ist, derart, daß ein Temperaturanstieg im Wärmetauscher über einen vorgegebenen Pegel die zweite Wärmeübertragungsflüssigkeit in dem Strömungsweg (21) zum Sieden bringt, und daß Dampf von dieser siedenden Flüssigkeit durch das Röhrensystem (52) der Radiatorfläche (53) fließt, die oberhalb des dem Wärmetauscher zugeordneten
    S O
    Strömungswegs (51) angeordnet ist, -. daß · in dem Röhrensystem (52) kondensierende Flüssigkeit in den Strömungsweg (51.) unter Ausnutzung von Schwerkraft zurückfließt.
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NL (1) NL7600533A (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2804411A1 (de) * 1978-02-02 1979-08-09 Philips Patentverwaltung Sonnenkollektor mit einem verdampfungs-kondensations-system
DE2804746A1 (de) * 1978-02-04 1979-08-09 Steinruecke Walter Sonnenkollektor
EP0015017A1 (de) * 1979-02-09 1980-09-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Solarkollektor mit Wärmetransportrohr und System mit mindestens einem derartigen Kollektor
EP0017890A1 (de) * 1979-04-24 1980-10-29 Angelo Camerano Sonnenkollektor
DE3024129A1 (de) * 1979-06-29 1981-01-08 Philips Nv Sonnenkollektor mit waermerohr
DE3049119A1 (de) * 1980-12-24 1982-07-22 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Strahlungskollektor mit evakuiertem innenraum
EP0092161A2 (de) * 1982-04-20 1983-10-26 Bernd Kellner Sonnenkollektor

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52140931A (en) * 1976-05-20 1977-11-24 Fuji Electric Co Ltd Solar heat hot water unit
US4170223A (en) * 1977-06-21 1979-10-09 Weideman Andries C Solar heat energy collector
CA1103539A (en) * 1977-08-19 1981-06-23 Queen's University At Kingston Solar heater
US4337825A (en) * 1977-12-12 1982-07-06 Stewart James M Heat pipe manifold heat exchanger
US4285394A (en) * 1977-12-12 1981-08-25 Stewart James M Manifold heat exchanger
US4217882A (en) * 1978-10-30 1980-08-19 Feldman Karl T Jr Passive solar heat collector
US4232656A (en) * 1979-03-12 1980-11-11 Arthur D. Little, Inc. Integral storage collector solar heating system
US4280333A (en) * 1979-03-16 1981-07-28 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Passive environmental temperature control system
FR2454064A1 (fr) * 1979-04-13 1980-11-07 Commissariat Energie Atomique Capteur solaire, du genre caloduc, protege contre les surpressions
US4240405A (en) * 1979-04-30 1980-12-23 French Roger F Solar water heater
USRE31032E (en) * 1979-04-30 1982-09-21 Suntime, Inc. Solar water heater
DE2926960A1 (de) * 1979-07-04 1981-01-22 Daimler Benz Ag Mit waermespeicher kombinierter waermetauscher
US4289113A (en) * 1979-07-27 1981-09-15 Whittemore Peter G Evacuated flat-plate solar collectors
US4305382A (en) * 1979-12-19 1981-12-15 Technavista, Inc. Self-contained reflux condenser solar water heater
FR2492956A1 (fr) * 1980-10-29 1982-04-30 Landex Ets Capteur d'energie solaire sous vide, de grandes dimensions
US4438759A (en) * 1980-12-24 1984-03-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heat-pipe type solar water heater
DE3048951C2 (de) * 1980-12-24 1985-01-10 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Solarkollektor mit evakuiertem Innenraum
JPS57112657A (en) * 1980-12-29 1982-07-13 Hitachi Ltd Solar heat collector
NL8102619A (nl) * 1981-05-29 1982-12-16 Philips Nv Zonnecollector en warmtepijp, in het bijzonder geschikt voor toepassing daarin.
JPS6079658U (ja) * 1983-11-04 1985-06-03 昭和アルミニウム株式会社 ヒ−トパイプ式太陽熱集熱器
GB2161917B (en) * 1984-06-29 1989-05-24 Showa Aluminum Corp Solar water heater
GB2194324A (en) * 1986-08-08 1988-03-02 Isoterix Limited Heat pipes
IE873292L (en) * 1987-12-03 1989-06-03 Wormald Internat Property Ltd Reducing heat loss in evacuated solar collectors and¹improvements in evacuated solar collectors
US6119683A (en) * 1998-10-27 2000-09-19 Kokusai Gijutsu Kaihatsu Kabushiki Kaisha Solar heat collecting apparatus
US6955168B2 (en) * 2003-06-24 2005-10-18 Kokusai Gijutsu Kaihatsu Kabushiki Kaisha Solar heat collecting apparatus
US20050199234A1 (en) * 2004-03-09 2005-09-15 Leighton Steven S. Heating and cooling system
US20080131830A1 (en) * 2006-12-05 2008-06-05 Nix Martin E Use of renewable energy like solar, wind, geothermal, biomass, and hydropower for manufacturing combustion air for a fossil fuel burner and firebox
EP1956318B1 (de) * 2007-02-09 2015-04-08 Juan Jose Rojo Sastre Sonnenkollektor mit Wärmeableiter
ES2349991B1 (es) * 2008-02-04 2012-01-24 Juan José Rojo Sastre Disipador de calor perfeccionado para colectores solares.
US20080216823A1 (en) * 2007-02-12 2008-09-11 Ronald Kmetovicz Solar energy apparatus
WO2009047528A1 (en) * 2007-10-11 2009-04-16 Leo Lamb Improvements in and relating to solar panels
CN101561194B (zh) * 2008-04-18 2010-12-29 清华大学 太阳能集热器
CN101769608B (zh) * 2008-12-31 2013-07-10 北京环能海臣科技有限公司 横插密排顶紧安装定位管头的真空集热管太阳集热器
CN101769621A (zh) * 2008-12-31 2010-07-07 北京环能海臣科技有限公司 纵插密排金属型材热管复合玻璃真空集热管太阳集热器
CN101769620B (zh) * 2008-12-31 2014-06-18 淄博环能海臣环保技术服务有限公司 一种纵插密排顶紧安装旋紧密封真空集热管太阳集热器
CN101769625B (zh) * 2009-01-04 2013-08-21 北京环能海臣科技有限公司 横插密排顶紧安装缩口变径真空集热管太阳热风集热器
CN101769632B (zh) * 2009-01-04 2013-08-21 北京环能海臣科技有限公司 纵插密排全玻璃真空热管集热管太阳热风集热器
CN101769624A (zh) * 2009-01-04 2010-07-07 北京环能海臣科技有限公司 横插密排金属型材热管复合真空集热管太阳热风集热器
CN101769633B (zh) * 2009-01-04 2013-08-21 北京环能海臣科技有限公司 纵插密排安装缩口长径真空集热管太阳热风集热器
CN101769630B (zh) * 2009-01-04 2013-08-21 北京环能海臣科技有限公司 风道管嘴定位横插密排顶紧安装集热管太阳热风集热器
CN101769631B (zh) * 2009-01-04 2013-08-21 北京环能海臣科技有限公司 纵插密排顶紧安装旋紧密封真空集热管太阳热风集热器
US7987844B2 (en) * 2009-01-13 2011-08-02 Hamilton Sundstrand Corporation Catalyzed hot gas heating system for concentrated solar power generation systems
US8925543B2 (en) * 2009-01-13 2015-01-06 Aerojet Rocketdyne Of De, Inc. Catalyzed hot gas heating system for pipes
FR2942030B1 (fr) * 2009-02-12 2012-10-19 Sophia Antipolis En Dev Ensemble de caloducs pour capteurs solaires
EP2554923A1 (de) * 2009-04-24 2013-02-06 ZYRUS Beteiligungsgesellschaft mbH & Co. Patente I KG Solarkollektor und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Solarkollektors
AU2010241354B2 (en) * 2009-11-11 2015-01-22 Rinnai Australia Pty. Ltd. Solar collector
US20110226233A1 (en) * 2010-03-19 2011-09-22 John Randall Schwarz Method and Apparatus for Collecting Solar Energy
US20110290235A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-01 Newdelman Mitchell Jay Evacuated solar thermal conductive device
KR101123365B1 (ko) * 2010-08-18 2012-03-23 한국에너지기술연구원 태양에너지를 활용한 온풍기
CN101975469A (zh) * 2010-11-09 2011-02-16 倪建华 平板-真空管式太阳能集热器
EP2474795B1 (de) * 2010-12-30 2016-04-27 TVP Solar S.A. Vakuumsolarpanel mit Gehäuse
CN103486748A (zh) * 2012-06-10 2014-01-01 施侃超 钢丝卡簧真空集热管及其用途
US20140373829A1 (en) * 2013-02-25 2014-12-25 Steven S. Leighton Solar water heating system for insallation under any type of roofing material
CN103307782A (zh) * 2013-06-25 2013-09-18 江苏启能新能源材料有限公司 一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器
US9010316B1 (en) * 2013-09-14 2015-04-21 Wayne Douglas Corbell, Sr. Solar panel system
CN106288893A (zh) * 2015-06-03 2017-01-04 丹佛斯微通道换热器(嘉兴)有限公司 换热器系统
CN105758022B (zh) * 2016-05-21 2017-12-12 泰兴市城东绿化工程有限公司 一种具有散热方式的相变储热太阳能热水器
DE202020003920U1 (de) * 2020-09-16 2021-12-17 Flachglas Sachsen Gmbh Solarthermieanordnung

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1250260A (en) * 1916-04-10 1917-12-18 George Wilcox Solar heater.
US3227153A (en) * 1963-09-04 1966-01-04 American Mach & Foundry Solar collector
US3390672A (en) * 1966-07-12 1968-07-02 Melpar Inc Solar heating device
US3637007A (en) * 1967-08-14 1972-01-25 Trw Inc Method of and means for regulating thermal energy transfer through a heat pipe
AT321518B (de) * 1971-09-17 1975-04-10 Beteiligungs A G Fuer Haustech Vorrichtung zur Beheizung oder Kühlung von Räumen unter Ausnutzung solarer Strahlung
US3799144A (en) * 1972-03-21 1974-03-26 Us Air Force Solar heat source and receiver system
US3957029A (en) * 1973-02-12 1976-05-18 American Cyanamid Company Greenhouse window for solar heat absorbing systems derived from Cd2 SnO4
US3916871A (en) * 1973-06-26 1975-11-04 James M Estes Flat plate solar collector module
US3875926A (en) * 1974-02-21 1975-04-08 Matthew William Frank Solar thermal energy collection system
US3923038A (en) * 1974-07-18 1975-12-02 John M Cutchaw Solar energy collector panel

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2804411A1 (de) * 1978-02-02 1979-08-09 Philips Patentverwaltung Sonnenkollektor mit einem verdampfungs-kondensations-system
DE2804746A1 (de) * 1978-02-04 1979-08-09 Steinruecke Walter Sonnenkollektor
EP0015017A1 (de) * 1979-02-09 1980-09-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Solarkollektor mit Wärmetransportrohr und System mit mindestens einem derartigen Kollektor
EP0017890A1 (de) * 1979-04-24 1980-10-29 Angelo Camerano Sonnenkollektor
DE3024129A1 (de) * 1979-06-29 1981-01-08 Philips Nv Sonnenkollektor mit waermerohr
DE3049119A1 (de) * 1980-12-24 1982-07-22 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Strahlungskollektor mit evakuiertem innenraum
EP0092161A2 (de) * 1982-04-20 1983-10-26 Bernd Kellner Sonnenkollektor
EP0092161A3 (de) * 1982-04-20 1985-10-09 Bernd Kellner Sonnenkollektor

Also Published As

Publication number Publication date
IT1055824B (it) 1982-01-11
JPS5197839A (de) 1976-08-28
IL48872A0 (en) 1976-03-31
GB1533241A (en) 1978-11-22
AU1041276A (en) 1977-07-28
NL7600533A (nl) 1976-07-22
FR2298068A1 (fr) 1976-08-13
IL48872A (en) 1978-12-17
US4080957A (en) 1978-03-28

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