DE2626958B1 - Sonnenkollektor - Google Patents

Description

• Die Bleche schützen das aus Kunststoff bestehende Rohrregister vor UV-Einstrahlung und entlasten die Rohre bzw. Rohrstränge gegenüber Druck, d. h. bei Druck und Wärme legt sich das Rohrregister - und das ist sogar gewollt - innen an die Blechwandungen der Lamellen dicht an. Durch die Dimensionierung der Verformungseintiefungen hat man es genau in der Hand, daß sich die Rohre des Rohrregisters im Durchmesser nicht zu stark auszudehnen brauchen, wodurch ein Reißen durch Überdehnung ausgeschlossen wird. Die Bleche werden entlang der Verformungseintiefungen durch Widerstands-, Punkt-, Steppnaht-oder Rollnahtschweißung oder eine sonstige Verbindung miteinander verbunden, so daß die Verformungseintiefungen im Bereich des eingelegten Rohrregisters druckbelastbar werden. Die Verbindungsschweißung dient außerdem dazu, die Wärme von dem oberen Blech, das der Sonne zugekehrt ist, an das darunterliegende Blech weiterzuleiten und von da aus an das Rohrregister.
• Die erfindungsgemäße überraschend einfache Lösung führt also nicht nur zu einem gewichtsmäßig einfachen Sonnenkollektor, sondern auch zu einem günstigen Herstellungspreis und günstigen Wärmeübertragungsverhältnissen, wobei durch den Einsatz des Rohrregisters als wesentliches Element auch gleichzeitig den Korrosionsproblemen Rechnung getragen ist.
• Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungsformen können darin bestehen, daß das Rohrregister aus parallelen Rohrsträngen gebildet ist, die an einer Rücklauf- und einer Vorlaufsammelleitung angeschlossen sind; daß das Rohrregister aus zwei Halbschalen gebildet ist, die gegeneinandergerichtet in ihren Grenzflächen flüssigkeitsdicht zusammengeschweißt sind; daß im Bereich der Grenzflächen die Rohrwandungen mit jeweils einem radial abstehenden, kleinen Flanschrand versehen sind; daß die Rücklauf- und Vorlaufsammelleitungen mit dem Querschnitt der Rohrstränge angepaßten, aus den Rohrwänden ausgeformten Anschlußhälsen für den Schweißanschluß der Rohrstränge versehen sind und daß schließlich die Lamellen mit ihren Randbereichen im Gehäuse mit Kunststoff eingeschäumt gehalten sind.
• Der erfindungsgemäße Sonnenkollektor und seine vorteilhaften Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt schematisch F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Sonnenkollektor, F i g. 2 einen Schnitt durch den Sonnenkollektor längs Linie II-II in Fig. 1, F i g. 3 in Draufsicht das Rohrregister, F i g. 4 einen Längsschnitt durch die Vor- bzw.
• Rücklaufsammelleitung längs Linie IV-IV in F i g. 3, F i g. 5 einen vergrößerten Schnitt längs der V-V in Fig. 1, F i g. 6 in perspektivischer Ansicht einen aufgestellten und der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Sonnenkol- lektor und F i g. 7 in perspektivischer Ansicht und im Prinzip eine bevorzugte Herstellungsart des Rohrregisters.
• Wie aus den Figuren erkennbar, sind in einem Gehäuse 5, das durch eine Glasscheibe 6 verschlossen ist und das damit einem Treibhauseffekt unterliegt, zwei Blechlamellen 3 angeordnet, die in ihren Randbereichen in Kunststoff 7 eingeschäumt oder in anderer Weise im Gehäuse 5 gehalten sind.
• Die Blechlamellen 3 werden in einer geeigneten Formpresse mit den Verformungseintiefungen 2 versehen, deren Verlauf aus F i g. 1 erkennbar ist. Die beiden Lamellen 3 werden dann im Sinne der Fig. 2 gegeneinandergelegt, wodurch sich Kanäle ergeben, in die das in F i g. 3 dargestellte Rohrregister 1 eingeschlossen wird.
• Die Aufstellung des Sonnenkollektors erfolgt gemäß F i g. 6 gegen die Sonneneinstrahlung 14, gerichtet in bekannter Weise. Der Rücklauf erfolgt am Kollektor am Anschluß 15 und der Vorlauf (Warmwasser) am Anschluß 16, so daß sich eine Durchströmung im Sinne der Pfeile 17 ergibt Der Sonnenkollektor gemäß F i g. 1 hat Abmessungen von etwa 1 x 2m und kann gegebenenfalls in Einzelsektionen gegliedert sein.
• Das Kunststoffrohrregister 1 ist nun, wie aus F i g. 7 erkennbar, die nur einen Teilabschnitt darstellt, vorzugsweise aus zwei Halbschalen 10, 10') gebildet, zwischen die bei der Fertigung eine entsprechend große Heizfläche 18 geschoben wird, mit der die Grenzflächen 11 angeschmolzen und nach deren Rückzug die Grenzflächen Fig 11 zusammengedrückt und dabei verschweißt werden. Die aus den jeweils hälftigen Sammelleitungen 8 bzw. 9 und den Rohrsträngen 4 gebildeten Halbschalen 10, 10' werden vor dem Verschweißen mit der Heizfläche 18 durch Schweißnähte 19 verbunden.
• Die jeweiligen Hälften der Sammelleitungen 8 bzw. 9 und die Rohrstränge 4 werden fortlaufend extrudiert und dabei mit kleinen Flanschrändern 12 versehen, die so bemessen sind, daß sie die bei der Zusammenlegung der Blechlamellen 3 unvermeidbaren Zwickel 20 (F i g. 5) in etwa ausfüllen. Die Ausformung der Anschlußhälse 13 für die Rohrstränge 4 erfolgt in einem entsprechenden Formwerkzeug, nachdem die Stücke der Sammelleitungen 8 bzw. 9 in den betreffenden Anschlußbereichen plastisch verformbar erwärmt worden sind.
• Grundsätzlich ist das Kunststoffrohrregister 1 so maßhaltig in Bezug auf die Verformungseintiefungen 2 gefertigt, daß die Rohre beim Einlegen zwischen diese keine großen Abstände zu den Blechlamellen 3 haben.
• Abgesehen davon kann in Rücksicht auf die Abstützung durch die Blechlamellen 3 der Kunststoff - und das ist wesentlich - so dünn und so weich gewählt werden, daß er sich bei Druck- und/oder Wärmebelastung voll tragend an die Verformungseintiefungen 2 gut anlegt

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Sonnenkollektor, bestehend aus einem bestrahlungsseitig strahlungsdurchlässig und in seinen anderen Flächen wärmeisoliert ausgebildeten Gehäuse, in dem ein vom Wärmeträgermedium durchströmbares Wärmeübertragungselement angeordnet ist, das aus zwei metallischen, parallel zur Strahlungsdurchlaßfläche angeordneten Lamellen mit Verformungseintiefungen besteht, in denen ein das Wärmeträgermedium führendes Leitungssystem angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem als in seiner Form starres Rohrregister (1) aus wärme- und korrosionsbeständigem, unter Druck und Wärme dehnbarem Kunststoff ausgebildet ist, dessen Form und Querschnitte etwa den durch die Verformungseintiefungen (2) der gegeneinandergelegten und miteinander gut wärmeleitend verbundenen Blechlamellen (3) gebildeten Kanälen entspricht.
2. 2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohrregister (1) aus parallelen Rohrsträngen (4) gebildet ist, die an einer Rücklauf (8)- und einer Vorlaufsammelleitung (9) angeschlossen sind.
3. 3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrregister (1) aus zwei Halbschalen (10, 10') gebildet ist, die gegeneinander gerichtet in ihren Grenzflächen (11) flüssigkeitsdicht zusammengeschweißt sind.
4. 4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Grenzflächen (11) die Rohrwandungen mit jeweils einem radial abstehenden, kleinen Flanschrand (12) versehen sind.
5. 5. Sonnenkollektor nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklauf (8)-und Vorlaufsammelleitungen (9) mit dem Querschnitt der Rohrstränge (4) angepaßten, aus den Rohrwänden ausgeformten Anschlußhälsen (13) für den Schweißanschluß der Rohrstränge (4) versehen sind.
6. 6. Sonnenkollektor nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlammellen (3) mit ihren Randbereichen im Gehäuse (5) mit Kunststoff (7) eingeschäumt gehalten sind.

   Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor, bestehend aus einem bestrahlungsseitig strahlungsdurchlässig und in seinen anderen Flächen wärmeisoliert ausgebildeten Gehäuse, in dem ein vom Wärmeträgermedium durchströmbares Wärmeübertragungselement angeordnet ist, das aus zwei metallischen parallel zur Strahlungsdurchfläche angeordneten Lamellen mit Verformungseintiefungen besteht, in denen ein das Wärmeträgermedium führendes Leitungssystem angeordnet ist.

   Sonnenkollektoren der genannten Art sind neben anderen Ausführungsformen allgemein bekannt. Sonnenkollektoren sind Wärmetauscher, die Sonnenwärme aufnehmen und die, je nach Art des verwendeten Heizmediums, beispielsweise Warmwasser für Küche, Bad usw. oder Heizwärme zum Heizen von Gebäuden erzeugen. Selbstverständlich kann man auch ein Medium verwenden, das die Sonnenwärme mit geeigneten Einrichtungen in Kälte für Kühlzwecke umwandelt.

   Die vom Kollektor aufgenommene und unmittelbar in Wärme umgesetzte Sonnenstrahlung kann in einem sogenannten Einkreissystem über ein Wärmeträgermedium dem Verbrauch unmittelbar zugeführt werden. Es kann aber auch ein Zweikreissystem mit dazwischengeschaltetem Wärmetauscher verwendet werden. Die Verteuerung der Heizenergie - der Preis für Heizöl ist beträchtlich gestiegen, der Gaspreis folgt erfahrungsgemäß dem Ölpreis - zwingt dazu, neben Öl und Erdgas auch andere Energiequellen zu benutzen und die Umweltprobleme machen es erforderlich, sogenannten saubere Energien in stärkerem Maße zu verwenden.

   Hierfür stellen Sonnenkollektoren ein geeignetes Mittel dar, und zwar insbesondere in solchen Ländern, die über eine entsprechende und über den größten Teil eines Jahres wirksame Sonneneinstrahlung verfügen.

   Die bisher bekannten Sonnenkollektoren haben verschiedene Nachteile, wodurch diese weder hinsichtlich der Kosten, noch hinsichtlich ihrer Lebensdauer und zum Teil hinsichtlich ihres Gewichtes den diesbezüglichen Forderungen genügen. Bei dem Sonnenkollektor der eingangs genannten Art werden Bleche verformt mit Verformungseintiefungen versehen, so daß zwischen zwei zusammengelegten Blechen jeweils ein Kanal entsteht, in dem ein Cu-Rohr verlegt wird.

   Kupferrohr ist aber teuer. Wenn man große Querschnitte vorsieht, z. B. 3/4" Rohr, kostet dies enorm viel. Auch Edelstahlrohr liegt noch zu hoch im Preis. Kollektoren, mit denen man Trinkwasser unmittelbar erwärmen will, müßten bezüglich ihrer Rohre einen Querschnitt von 3/4" haben, wenn die Umwälzung aus Kostengründen nur durch Schwerkraft erfolgen soll. Abgesehen davon, daß die Verformung der Bleche nicht so exakt erfolgen kann, daß die Rohre im Durchmesser keinen Toleranzen unterliegen und daß auch das Verformen der Rohre zu einer Rohrschlange nicht exakt und maßhaltig erfolgen kann, wodurch die Rohre an den Blechwandungen nicht dicht anliegen und damit der Wärmeübergang entscheidend reduziert wird, ergeben sich unter Umständen auch noch Korrosionsprobleme, denn Kupfer ist nicht gegen alle Wasser beständig. Auch Edelstahl ist nicht gegen jedes Wasser beständig. Um dem Korrosionsproblem auszuweichen, wurden Kollektoren aus Kunststoff entwickelt. Bei diesen Kunststoffkollektoren besteht das große Problem, daß thermoplastische Kunststoffe im allgemeinen nicht gegen ultraviolette Strahlen beständig sind. Die Kollektoren stehen unter Druck, z. B. unter Wasserleitungsdruck. Ein Kunststoff, der druckbelastbar ist, der die UV-Strahlung aushält und außerdem Temperaturen von über 1000 C vertragt, ist aber zumindest als Thermoplast, der die notwendige Verformung zuläßt, so gut wie nicht vorhanden.

   Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Kollektor zu schaffen, der diesen Forderungen genügt, d. ht der sich kostengünstig und einfach herstellen läßt, dessen Gewicht reduziert ist und bei dem keine Korrosionsprobleme durch das durchgeleitete Wasser auftreten.

   Diese Aufgabe ist mit einem Sonnenkollektor der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Leitungssystem als in seiner Form starres Rohrregister aus wärme- und korrosionsbeständigem, unter Druck und Wärme dehnbarem Kunststoff ausgebildet ist, dessen Form und Querschnitte etwa den durch die Verformungseintiefungen der gegeneinandergelegten und miteinander gut wärmeleitend verbundenen Blechlamellen gebildeten Kanälen entspricht.