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Wasserdampfdichter Solarkollektor
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In Betracht gezogene Druckschriften: Offenlegungen des Deutschen Patentamtes
Nr. P 25 355 81. 1 Nr. P 24 390 27. O
Die Erfindung betrifft Solarkollektoren,
bei denen die Kondensation von Luftfeuchtigkeit im Inneren der Kollektoren mit allen
aaraus resultierenden Nachteilen vermieden wird.
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Es sind Kollektoren bekannt, bei denen die Sonnenstrahlung auf Oberflächen
absorbiert und in Wärme und/ oder elektrische Energie umgewandelt wird.Diese Kollektoren
absorbieren entweder nicht konzentrierte Oder konzentrierte bzw. fokussierte Strahlung.
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Zum Schutz des Absorbers gegen Abgabe größerer Wärmemengen an die
ältere Umgebung sind diese Kollektoren im allgemeinen auf der Rückseite mit einer
Isolation versehen. und an der der Sonne zugewandten Vorderseite mit einer oder
mehreren Scheiben oder Folien aus transparentem Material abgedeckt.
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Im Betrieb dieser Kollektoren stellt sich nun ein Temperaturgefälle
von dem vl.rmell Absorber über die Deckscheiben zur kalten Umgebung ein. Auf-grund
dieser Tatsache ist der Dampfdruck des in der Zuluft enthaltenen Wasserdampfs im
Luftraum zwischen Absorber und Scheibe bzw. Folie und zwischen den Scheiben oder
Folien höher als an der kälteren, diese Lufträume begrenzende Obarfläche; Diese
Tatsache führt zur Kondensation der Feuchtigkeit an dieser Oberfläche, damit zu
einer Absenkung des Wasserdampfpartialdruckes in dem Luftraum und aus diesem Grunde
zu einem stetigen "Nachpumpen" von Wasserdampf in das Innere des Kollektors ähnlich
der Funktion von Kryopumpen. Es gibt Kollektoren bei denen dieser kondensierte Wasserdampf
in regelrechten "Sturzbächen" an den Deckscheiben herabfließt.
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Das anfallende Kondensat an den Deckscheiben kann zu erheblichen Nachteilen
führen. Neben der Beschädigung der Materialien durch Korrosion im Inneren des Kollektors
sowie dem eventuellen Hineinputzen von Schmutzteilchen treten an den Kondensattropfen
Totalreflexionen auf, die zu einer Leistungsminderung führen. Gleichzeitig wird
Enge wie verbraucht, um den "hineingepumptent' Wasserdampf auf die Temperatur zwischen
den begrenzenden Oberflächen aufzuwärmen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Kollektoren anzugeben, bei denen diese
schädliche und leistungsmindernde Kondensation mit darauffolgendem Hineinpumpen
von Tilasserdampf vermieden wird.
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Erfinßrdungsgemäß besteht der Kollektor aus einem durch Schweißung
oder Lötung unter Verwendung gut wasserdampfdichter Kunststoffe
abgedichteten
Kasten aus wasserdampfundurchlässigem Material. In diesem Kasten, der im Inneren
an der Rückseite und an den Seiten gut isoliert ist, sind die Absorberfläche und
evtl. notwendige optische Konzenträtoren angebracht.
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Die Kanäle zum Transport des Wärmeträgermediums werden flexibel und
wasserdampfdicht vom Absorber durch den Kasten in die äußere Umgebung geführt. Die
Abdeckung an der Vorderseite erfolgt mit für Sonnenstrahlung transparenten und Wasserdampf
undurchlässigen Materialien. Diese sogen. Deckscheiben werden mit dem Gehäuse ringsum
verbunden. Die Verbindung wird derartig durchgeführt, daß einerseits die thermische
Ausdehnung der Deckscheiben nicht behindert wird und andererseits ein schlechter
thermischer Kontakt zwischen den DecLn-neiben zind Gehäuse bzw:. zwischen den Deckssheiben
selber gewährleistet ist.
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Die Verbindung zwischen der Deckscheibe, die mit der Umgebungsluft
in direktem Kontakt ist und den Gehäuse wird durch geeignete Kunststoffe hoch-wasserdampfundurchlässig
hergestellt.
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Besitzt der Kollektor mehrere Deckscheiben, so werden die Sufträume
zwischen diesen mit einer ausreichenden Menge geeigneten Trocknungsmittels , wie
Zeolithen o.ä.versehen und mit dem Luftraum ,in dem sich der Absorber befindet,
verbunden.
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Dem Luftraum, in dem sich der Absorber befindet werden ebenfalls geeignete
Trocknungsmittel in ausreichender Menge beigpgeben.
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Da das System medienmäßig gegen die Umgebungsluft abgeschlossen ist,
wird sich bei hohen Betriebstemp.eraturen ein Uberdruck aufbauen, der zur Zerstörung
der Scheiben oder der wasserdampfdichten Verbindungen führen kann. Um das zu verhindern,
besteht die rückwärtige Isolierung aus einem faserigen Material oder aus einem Schaum
mit offenen Poren. Da die Temperaturen in dieser Isolation niedriger sind als in
dem übrigen Luftraum, wird sich im Gesamtsystem ein wesentlich geringerer Druck
aufbauen, da Gasmoleküle in das Isolationsmaterial hin ausweichen können.
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Die erfindungsgemäße Abdichtung gegen Wasserdampf ist mit einfachen
Mitteln durchführbar und trägt wesentlich zur Erhöhung der Lebensdauer und des TJirkungsgrades
von Kollektoren bei.
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In den beigefügten Zeichnungen sind einige Beispiele für Eollektoren
nach der Erfindung dargestellt.
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Es zeigen Figur 1 einen nicht konzentrierenden Kollektor mit 2 Deckscheiben
und tragendem Gehäuse.
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Figur 2 einen konzentrierenden Kollektor mit 1 Deckscheibe und tragendem
Gehäuse Figur 3 den Aufbau eines nicht konzentrierenden Kollektors mit 1 Deckscheibe
und tragender Kunststoffkonstruktion Der Kollektor nach Figur 1 besteht aus einem
Blechgehäuse 1, welches durch Hartschaumstoff 2 versteift ist. Der Absorber 3 ist
an der Rückseite durch eine faserige Isolationsmatte 11 wärmegedämmt. Die Zu- und
Abführung des Wärmeträgermediums erfolgtdurch Rohre 4, die am Gehäuse durch wasserdampfdichten
Kitt 5 abgedichtet sind. Die innere Deckscheibe 6 ist an der Hartschaumauskleidung
2 durch einen dauerelastischen Kleber 7 befestigt.
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Die äußere Deckscileibe 10 ist am Gehäuse 1 mit wasserdampfdichtem,
dauerplastischem Kitt 8 befestigt und abgedichtet. Der Kitt 8 wird durch eine auf
das Gehäuse 1 und die Scheibe 10 aufgeklebte 9 lichtundurchlässige Folie 9 geschützt.
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Die beiden Lufträume 13 und 14 sind durch Verbindungskanäle 15 verbunden.
Der Luftraum 14 enthält Trocknungsmittel 12.
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Der Kollektor nach Figur 2 besteht aus einem Gehäuse 1, das durch
offenporigen Hartschaum 2 ausgekleidet ist. An diesem Hartschaum befestigt ist der
Spiegel 4. Der Absorber-mit konzentrischem Glas rohr 3 ist an den runden elastisch
gelagert und wssedamtfdicbt durch das Gehäuse 1 hindurchgeführt. Eine Deckscheibe
6 ist mit dauerplast-ischem Kitt 5 wasserdampfdicht mit dem Gehäuse verbunden. Der
Kitt 5 wird im Bereich des Gehäuses l und der Deckscheibe 6 durch eine lichtundurchlässige
Folie 7 geschützt. Dem Inneren des Kollektors sind Trocknungsmittel 8 beigegeben.
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Der Kollektor nach Figur 3 zeigt ein aus z.B.Integralschaum hergestelltes
Gehause 1. Dieses Gehäuse 1 ist innen mit einer dünnen, wasserdampfdichten Folie
2 z.B.aus Aluminium verbunden.
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In dem entstandenen Raum 3 ist der Absorber 4 eingesetzt. Die Zu-
und Abführungsrohre 5 für das Wärmeträgermedium sind durch die Folie 2 hindurchgeführt
und mit dauerplastischem Kitt 6 wasserdampfdicht abgedichtet. Die Deckscheibe 7
ist mit dem Gehäuse 1 und der Folie 2 durch dauerplastischen, wasserdampfdichten
Kitt 8 verbunden. Der Kitt 8 zusammen mit Gehäuse 1 und Deckscheibe 7 ist durch
eine lichtundurchlässige Folie 9 abge kEbt. Dem Inneren des Kollektors sind Trocknungsmittel
10 zugesetzt.