DE2633862A1 - Sonnenkollektor - Google Patents

Sonnenkollektor

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DE2633862A1
DE2633862A1 DE19762633862 DE2633862A DE2633862A1 DE 2633862 A1 DE2633862 A1 DE 2633862A1 DE 19762633862 DE19762633862 DE 19762633862 DE 2633862 A DE2633862 A DE 2633862A DE 2633862 A1 DE2633862 A1 DE 2633862A1
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collector
solar collector
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tube
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DE19762633862
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Walter Zink
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/50Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Description

  • Sonnenkollektor Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor mit einer die Energiestrahlung der Sonne aufnehmenden Kollektorfläche und einem mit der Kollektorfläche wärmeleitend verbundenen Strömungskanal für ein zu erwärmendes Fluid.
  • Ein Sonnenkollektor dient dazu, die Energiestrahlung der Sonne aufzunehmen und ein Fluid, beispielsweise ein gasförmiges Fluid wie luft, oder eine Flüssigkeit , in8besondere Wasser,aufzuheizen; das aufgeheizte Medium dient dann beispielsweise zur Warmwasserversorgung eines Gebäudes0 Zur Energieaufnahme aus der Sonnenstrahlung weist der Sonnenkollektor die Strahlung absorbierende Flachen auf, die sogenannten Kollektorflächen0 Die durch die Kollektorflächen aufgenommene Energie wird durch Wärmeleitung auf das im Inneren des Strömungskanals strömende Fluid übertragen Als Material für die Koliektorfläche kommt vor allem Kupfer oder Aluminium in Frage, es ist aber auch möglich, als Material einen ausreichend wärmeleitenden Kunststoff zu verwenden, Die Kollektorfläche muß mit dem Strömungskanal eine ausreichend feste wärmeleitende Verbindung haben, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kollektor der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß diese Verbindung auf einfache Weise ermöglicht ist.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die aus einem Metallblech oder einer Kunststoffschicht gebildete Kollektorfläche mindestens eine rinnenförmige Ausbuchtung aufweist, in der der Strömungskanal angeordnet ist. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die rinnenförmige Vertiefung gleichzeitig eine Versteifung des die Kollektorfläche bildenden Materials bewirkt, so daß ein verhältnismäßig dünnes Material, beispielsweise Blech, verwendet werden kann0 Die Erfindung kann auf verschiedene VJeise verwirklicht sein, so ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Stromungskanal durch ein Rohr gebildet, das in die Ausbuchtung eingelegt ist. Dies bietet den Vorteil, daß das Rohr auf besonders einfache Weise mit der Kollektorfläche verbunden werden kann. Die Ausbuchtung kann beispielsweise das Rohr auf einem Winkel von mehr als 180° umgeben, so daß das Rohr in der Ausbuchtung durch Klemmwirkung gehalten werden kanne Zusätzlich können aber weitere Befestigungsmittel vorgesehen seine Imine besonders einfache Art der Befestigung des Rohrs in der Ausbuchtung wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß das Rohr in der Ausbuchtung durch einen quer zu seiner Längsrichtung über seine freie Seite verlaufenden Stab gehalten ist, der an seiner dem Rohr abgewandten Seite durch Teile der Kollektorfläche gehalten ist, Im folgenden wird davon ausgegangen, daß die Kollektorfläche durch ein Metallblech gebildet ist 9 und die Kollektorfläche wird daher im folgenden als Kollektorblech bezeichnet.
  • Der Vorteil liegt darin, daß der Stab, der das Rohr in der Ausbuchtung festhält, selbst auf einfache Weise am Kollektorblech befestigt ist. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß normalerweise zwischen dem Rohr und dem Stab noch etwas Spiel beateht, sie kann aber auch so getroffen sein, daß der Stab im montierten Zustand einen Anpreßdruck auf das Rohr ausübt; dieser Anpreßdruck kann seinerseits wieder dazu dienen, den Stab in seiner Lage zu halten.
  • Die den Stab haltenden Teile des Kollektorblechs können gesonderte, am Blech befestigte Teile sein, z.B. aufgeschweißte Bügel. Vorzugsweise werden die den Stab haltenden Teile jedoch ausschließlich durch das Kollektorblech gebildet. So ist bei einer Ausführungaform der Erfindung vorgesehen, daß der Stab durch den Rand einer Aussparung im Kollektorblech gehalten ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der Stab einfach dadurch montiert werden kann, daß er durch die aussparung hindurchgesteckt wird. Bei Ausführungsformen der Erfindung kann ee erforderlich sein, daß der die Aussparung aufweisende Abschnitt des Kollektorblechs aus der Ebene des restlichen Teils des Kollektorblechs herausgebogen ist, damit der Stab hindurchgesteckt werden kann. Es ist auch möglich, die Anordnung so zu treffen, daß es zum Durchstecken des Stabs erforderlicll ist, das Kollektorblech etwas elastisch zu verformen, damit der Stab durch die Aussparungen paßt Dies bietet außerdem den Vorteil, daß durch die elastische Verformung eine Anpreßkraft zwischen dem Stab und dem Rohr erzeugt wird, die in vielen Fällen vorteilhaft ist0 Die Aussparung, an deren Rand sich der Stab abstützt, kann auch in jenem Teil des Kollektorblechs angeordnet seinf das zur Aufnahme des Rohrs rinnenförmig ausgebuchtet ist, Hierbei ist die Tiefe der Rinne dann vorzugsweise größer als der Außendurchmessers des Rohrs0 Wenn man den Kollektor so betrachtet, daß sich der Stab oberhalb des Rohres befindet und somit im Bereich der Ausbuchtung oberhalb des Kollektorbleches, so befindet sich mindestens ein anderer Teil des Stabs unterhalb des Kollektorblechs oder eines Teils davon, nämlich an der Stelle, wo das den Stab haltende Teil des Kollektorblechs angeordnet ist. Man kann die Anordnung so treffen, daß der Stab auf einem Großteil seiner Langes mit Ausnahme seines dem Rohr unmittelbar benachbarten Teils sich in diesem Sinne unterhalb des Kollektorblechs befindet. Der Teil des Kollektorblechs, der sich oberhalb des Stabs befindet, wird dabei üblicher weise- größtenteils eben sein, um möglichst viel Sonnenstrahlung auffangen zu können. Bei dieser anordnung kann das Kollektorblech von dea unterhalb von ihm gelegenen Teil des Stabs einen mehr oder weniger großen Abstand aufweisen, bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform der Erfindung, -bei der das Kollektorblech an diesem Teil des Stabs anliegt; dies bringt den Vorteil, daß der Stab gleichzeitig eine Abstüt-zung für das Kollektorblech bildet, das daher verhältnismäßig dünn ausgebildet sein kann. Diese Berührung kann im wesentlichen linienförmig erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß ein den Stab haltender vorspringender Abschnitt des Kollektorblechs durch eine weitere Ausbtichtung gebildet ist, die quer zur Richtung der das Rohr aufnehmenden Ausbuchtung verläuft. Hier kann, wenn die Gestalt des Stabes der Form der Aussparung entspricht, dtis Kollektorblech verhältnismäßig großflächig am Stab anliegen. Diese Ausbuchtung bewirkt auch unabhängig vom Vorhandensein eines Stabes eine zusätzliche Versteifung des Kollektorblechs, da sir eine Sicke bildet.
  • Sofern die genannte weitere Ausbuchtung, die vorzugsweise zu beiden Seiten der das Rohr ausnehmenden wusbuchtung vorgesehen wird, an Teilen der Kollektorfläche unmittelbar angrenzt, die eben sind oder eine von der Form der weiteren Ausbuchtung abweichende Form auf weisen, kann in dem Blech beispielsweise durch einen das Blech vollständig durchsetzenden Schnitt dafür gesorgt sein, da die weitere Ausbuchtung beispielsweise mit einem Preßwerkzeug ohne Beeinträchtigung der unmittelbar benachbarten Teile des Kollektorblechs hergestellt werden kann. Die Gesamtlänge des Kollektorblechs, in Richtung des Hohres gemessen, ändert sich dabei im Normalfall nicht, in den Bereichen, in denen die weitere Ausbuchtung hergestellt wird, wird das Kollektorblech etwas gedehnt. Die geschilderte Ausführungsform kann beispielsweise dann vorteilhaft Anwendung finden, wenn der Stab mit seinen beiden bnden von den seitlichen Rändern des Kollektorblechs einen größeren Abstand uufweist und das Kollektorblech lediglich in seinen dem Stab benachbarten Bereichen die weitere Ausbuchtung aufweisen soll.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß auf beiden Seiten der das Rohr aufnehmenden Ausbuchtung je eine bis zum Rand des Kollektorblechs reichende weitere Ausbuchtung vorgesehen ist, und daß das Kollektorblech im ganzen Bereich zwischen den beiden weiteren Ausbuchtungen ausgsapart ist.
  • Dies bietet den Vorteil, daB durch die weiteren Auabuchtungen, die als Federt wirken, eine Elastizität des Kollektorblechs in Liingsrichtung des Rohres erzeugt wird, wodurch die Möglichkeit besteht, dann, wenn das Rohr und das Kollektorblech aus Material mit unterschiedlicher Wärmedehnung bestehen, diese unterschiedliche Wärmedehnung durch die weiteren Ausbuchtungen aufnehmen zu lassen, so daß die Geladen des Kollektorblechs ohne Schwierigkeiten in beliebiger Weise am Rohr fixiert werden können, wenn dies gewünscht wird, ohne daß hierbei unzulässig große Spairnungen infolge von Temperatureinflüssen auftreten. Diese Fixierung kann z.B. in einfachster Weise durch einen außen auf das Rohr aufgesetzten Ring erfolgen, der einen Anschlag für das Kollektorblech bildet und dadurch eine unzulässig weite Verschiebung des Kollektorblechs verhindert. Der geschilderte Vorteil ist besonders deswegen wichtig, weil das Hohr mit dem Kollektorblech im Bereich der Ausbuchtung zwar gut wärmeleitend verbunden seiu soll> weil diese Verbindung aber häufig keine starre Verbindung ist, sondern unter Zuhilfenahme eines verhältnismäßig gut wärmeleitenden plastischen Materials, beispielsweise von Bitumen oder einem anderen geeigneten plastischen Kunststoff erfolgt, der nicht in der Lage ist, größere Kräfte aufzunehmen0 Aber auch dann, wenn das Kollektorblech an einzelnen Stellen gegenüber dem Rohr unverschiebbar sein sollte, sind die weiteren Ausbuchtungen von Vorteil, weil sie auch in diesem Falle das Entstehen von zu großen Spannungen infolge unterschiedlicher Wärmedehnung verhindern und daher ein mögliches Verbiegen des ganzen Kollektors infolge eines Bimetalleffekts verhindern0 Der geschilderte Vorteil, daß Ausgleichsbewegungen in Längsrichtung des Rohrs im Kollektorblech erfolgen können, wird in vorteilhafter Weise dadurch unterstützt, daß der Stab eine geringere Breite aufweist als die weitere Ausbuchtung, daß mit anderen Worten das Vorhandensein des Stabs die durch die weiteren Ausbuchtungen geschaffene Elastizität oder Verformbarkeit in Längsrichtung des Rohres nicht oder nur unwesentlich beeinflußt, Um zu verhindern, daß der Stab seine Lage in unerwünschter Weise ändert, können beliebige Maßnahmen getroffen sein. Besonders einfach ist es, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Stab abgebogen oder gekröpft ist. Dieses Abbiegen oder Kröpfen erfolgt vorzugsweise erst dann, wenn der Stab in das Kollektorblech eingesetzt ist. Da bei der zuletzt beschriebenen husführungsform der Stab im Bereich seiner Uberkreuzungsstelle mit dem Rohr (und auch das Rohr) von außen frei zugänglich ist, weil das Kollektorblech in diesem Bereich ausgespart ist, kann der Stab nach dem Einsetzen in das Kollektorblech leicht mit Hilfe einer Zange in der soeben geschilderten leise gebogen oder gekröpft werden, um ein Herausrutschen zu verhindern. Um einen derartigen Angriff mit einer Zange und ein Verbiegen zu erleichtern, kann es zweckmäßig sein, den Stab aus einem Hechteckprofil aus Metall herzustellen.
  • Um einen guten Wärmeübergang sicherzustellen, ist bei einer Ausführungsform zwischen dem in die Ausbuchtung eingelegten Rohr und der Ausbuchtung ein geeignetes verhältnismäßig gut wärmeleitendes Material, beispielsweise Bitumen ruder Asphalt, angeordnet0 Anstatt den Strömungskanal durch ein in die rinnenförmige Ausbuchtung eingelegtes Rohr zu bilden, ist bei einer anderen Ausführungsform vorgesehen, daß die rinnenförmige Ausbuchtung mit einer Abdeckung versehen ist; diese Abdeckung kann jede beliebige Form haben, insbesondere kann es sich um eine ebene Abdeckung handelns oder sie kann eine entgegengesetzt zur Ausbuchtung verlaufende Verformung aufweisen, so daß der Strömungskanal einen kreis ähnlichen Querschnitt hat, Die Abdeckung wird in nächster Nähe der Ränder der rinnenförmigen Vertiefung mit dem Kollektorblech verschweißt oder in anderer Weise dicht verbunden, beispielsweise verklebt. Es ist dabei möglich, daß sich die abdeckung lediglich im Bereich der Ausbuchtung befindet, sie kann aber auch im wesentlichen die ganze Kollektorfläche überdecken.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere der bisher beschriebenen Kollektoren in der Weise angeordnet, daß die Strömungskanäle parallel zueinander und in einer Ebene verlaufen und durch Verbindungsrohre verbunden sind, und es verläuft mindestens eine Kollektorfläche schräg zu der Ebene, in der die Strömungskanäle liegen0 Dies bietet den Vorteil, daß die Kollektorfläche je nach den Anfor derungen, also in Abhängigkeit von der Neigung, in der der ganze Sonnenkollektor angeordnet ist, und in Abhängigkeit von der Himmelsrichtung, in der er verläuft, so eingestellt werden können, daß die gewünschte Menge von Strahlungsenergie der Sonne aufgenommen werden kann0 Vorzugsweise ist der Sonnenkollektor so ausgebildet, daß diese Neigung der Kollektorflächen nachträglich noch verändert werden kann.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kollektorfläche durch zwei im Abstand voneinander und im Abstand von der Kollektorfläche angeordnete trahlungsdurchlässige Abdeclmngen abgedeckt. Dies bietet den Vorteil, daß ein Energieverlust des durch die Sonnenstrahlung aufgeheizten Kollektor durch Wärmeabstrahlung oder Konvektion stark reduziert wird. Der Abstand zwischen den beiden Abdeckungen soll möglichst klein sein, beispielsweise nicht größer als 2 cmO Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn der Abstand der Abdeckungen von der Kollektorfläche möglichst klein ist, damit sich keine Konvektionsströmungen der durch die Kollektorfläche aufgeheizten Luft in der Umgebung der Kollektorfläche bilden können.
  • Die äußere oder obere der beiden Abdeckungen muß mechanischen Beanspruchungen, beispielsweise durch starken Regen, Hagel oder Windbeanspruchungen standhaltens Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die der Kollektorfläche zugewandte Abdeckung durch eine relativ dünne Kunststoffolie gebildet, wogegen die andere Abdeckung durch eine gegen mechanische Beanspruchungen widerstandsfähige Platte gebildet ist. Wegen der dünnen Kunststoffolie ist das Gewicht der ganzen Abdeckung verhältnismäßig gering, so daß eine leichte Tragkonstruktion möglich ist. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die innere bzwo untere Abdeckung, die durch die Kunststoffolie gebildet wird, keine mechanischen Beanspruchungen aufnehmen muß und daher sehr dünn ausgebildet sein kann. Diese Folie soll lediglich Konvektionsströmungen verhindern0 Die äußere Abdeckung weist zweckmäßigerweise Sicken auf, wodurch trotz verhältnismäßig dünnen Materials eine große tabilität erreicht werden kann.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zum Halten der Folie ein Rahmen aus Profilstäben vorhanden ist9 die auf einer Seite einen Längsschlitz aufweisen, in den Schrauben mit ihrem Gewindeabschnitt eingreifen, wobei der Außendurchmesser des Gewindes größer ist als die Breite des Schlitzes, und außerdem ist vorgesehen, daß die Schrauben ein die Folie an dem Profilstab festklemmendes Klemmprofil haltens Durch den Schlitz wird ermöglicht, daß die Schrauben an beliebigen Stellen eingeschraubt werden können0 Es ist lediglich erforderlich, das Klemmprofil, wenn dies noch keine Löcher aufweist, an irgend einer beliebigen Stelle, die sich über dem Schlitz befindet, zu lochen, und dann kann die Schraube eingedreht werden.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Profil stab einen weiteren Längsschlitz auf, in den das Klemmprofil mit einem Vorsprung eingreift, und hierdurch wird der Randbereich der Folie in den weiteren Längs schlitz hineingezogen und dort festgehalten. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Befestigung der Folie möglich.
  • Die zweite Abdeckung, die sich oberhalb der Folie befindet, kann im Bereich des Rahmens dicht oberhalb der Folie liegen; es kann ein Abstandshalter vorgesehen sein, der die Folie, die zweckmäßigerweise aus etwas elastischem Material gebildet ist, im Bereich der Kollektorflächen in einem größeren Abstand von der äußeren Abdeckung hält als dies unmittelbar im Bereich des Rahmens der Fall ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Kollektorbleches eines erfindungsgemäßen Kollektors, wobei wegen der deutlicheren Darstellung das Rohr nur teilweise dargestellt ist und der das Rohr festklemmende Stab fortgelassen ist, Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. 19 die die relative Lage von Rohr und Stab zueinander zeigt, Fig. 3 die Parallelanordnung von mehreren Sonnenkollektoren in perspektivischer Darstellung, Fig0 4 und 5 weitere Ausführungsformen eines Sonnenkollektors in Vorderansicht, und Fig. 6 einen Schnitt, teilweise abgebrochen, durch eine doppelte Abdeckung für einen SonnenkollektorO Der in den Big. 1 und 2 gezeigte Sonnenkollektor weist ein verhältnismäßig dünnes Kollektorblech 1 aus Kupfer auf, das eine rechteckige Grundform hat. In der Mitte zwischen den beiden Seitenkanten 2 und 3 weist das Kollektorblech 1 eine der Darstellung nach Fig. i nach unten gerichtete Aus buchtung 5 auf 1 in die ein Rohr 6 aus Stahl eingelegt ist.
  • Das Rohr 6 überragt etwas die vordere und hintere Kante 7 bzw. 8 des Kollektorblechs 1, 8o daß mit Hilfe dieser überstehenden Enden des Rohrs 6 der Anschluß des Sonnenkollektors an ein Leitungsnetz für das aufgeheizte Fluid erfolgen kann. Wenn das Rohr 6 in die Ausbuchtung 5 eingesetzt ist, so liegt das Kollektorblech 1 im Bereich der Ausbuchtung 5 dicht am Rohr 6 an und dabei umschließt die Ausbuchtung 5 das Rohr 6 in einem Winkelbereich von mehr als 1800, so daß eine gewisse Befestigung des Kollektorblechs 1 an dem Hohr 6 bereits durch Klemmwiricung erreicht ist.
  • Vor dem Herstellen der Ausbuchtung 5 und der im folgenden noch zu beschreibenden weiteren Ausbuchtungen ist in der Mitte des Kollektorblechs 1 ein rechteckiges Stwizloch 10 hergestellt worden, dessen Kanten parallel zu den Kanten des Kollektorblechs 1 verlaufen. Dieses Stanzloch 10 unterbricht, wie die Fig. 1 zeigt, die Ausbuchtung se In der Mitte zwischen der vorderen Kante 7 und der hinteren Kante 8 des Kollektorblechs 1 verlaufen parallel zu diesen Kanten, also in der Aufsicht auf das Kollektorblech rechtwinklig zur Längsrichtung des Rohrs 6 zwei völlig gleich ausgebildete weitere Ausbuchtungen 12, die jedoch aus der Ebene des Kollektorblechs 1 in der entgegengesetzten Richtung vorragen wie die Ausbuchtung 5, nämlich nach oben. Die weiteren Ausbuchtungen 12 reichen bis zu den Seitenkanten 2 und 3 und bis zum-Stanzloch 10. Sie sind im Querschnitt schmaler als die Ausbuchtung 5 und weisen parallele Seitenwände und in ihrem oberen Bereich eine kreis zylindrische Krümmung auf0 Wie Figo 2 zeigt, ist ein Stab 15 aus Metall mit einem verhältnismäßig schlanken rechteckigen Querschnitt innerhalb der weiteren Ausbuchtungen 12 so angeordnet, daß er mit seiner Oberseite sich an dem inneren zylindrischen Bereich der weiteren Ausbuchtungen 12 abstütst und mit seiner Unterseite auf dem Rohr 6 aufsitzt. Diese Berührungsstelle zwischen dem Stab 15 und dem Rohr 6 befindet sich-somit im Bereich des Stanzlochs 10 und zwar in der Umgebung des Diagonalenschnittpunkts des Kollektorblechs 1. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Höhe des Stabs 15 kleiner als die Höhe der weiteren Ausbuchtung 1;?, und zwar deswegen, weil das Rohr 6 aus der Ausbuchtung 5 noch-etwas herausragt8 Das Stanzloch 10 kann in Längsrichtung des Rohrs 6 gesehen auch kürzer gemacht werden als im Ausführungsbeispiel der Fig. 1, als bevorzugtes Beispiel kann es in Längsrichtung des Rohrs 6 Abmessungen aufweisen, die dem Abstand der unteren Kanten 16 und 17 der weiteren Ausbuchtungen i2 gleich sind. Das Stanzloch 10 könnte in Längsrichtung des llohrs 6 auch noch kiirzer seino Die kürzeste Länge wird dadurch bestimmt, daß noch eine ausreichende Bewegungsmöglichkeit infolge von Wärmedehnungen gegeben sein muß, denn bei auftretenden Wärmedehnungen ändert sich der Abstand der Kanten 16 und 17 und somit auch der Abstand der in parallel zu den Kanten 16 und 17 verlaufenden Ebenen angeordneten Kanten 18 und 19 sowie 20 und 21, vgl. hierzu Fig. 1.
  • Auch die Breite des Stanzlochs 10 in Längsrichtung des Stabs 15 gemessen könnte anders gewählt sein als im Ausführungsbeispiel, beispielsweise größer sein, oder aber auch etwas kleiner. Zweckmäßigerweise ist die Breite des Stanzlochs 10 jedoch mindestens so breit wie die abgewickelte Breite der Ausbuchtung 5, damit bei der Herstellung der weiteren Ausbuchtungen 12, beispielsweise durch Pressen, keine Schwierigkeiten durch die bereits vorhandene oder nachträglich herzustellende Ausbuchtung 5 entstehen.
  • Nach dem Einsetzen des Stabs 15, der einen Anpreßdruck auf das Bohr 6 ausübt und dieses somit fest in der Ausbuohtung 5 hält, wodurch wiederum auch der Stab 15 fest gegen den oberen Bereich der Innenfläche der weiteren Ausbuchtungen 12 gepreßt wird, wird in dem durch das Stanzloch zugänglichen mittleren Bereich der Stab 15 mit Hilfe einer Zange leicht gekröpft, damit er nicht unbeabsichtigt wieder aus den weiteren Ausbuchtungen 12 herausgleiten kann. Die Länge des Stabs 15 ist im Ausführungsbeispiel so groß, daß er genau von einer Seite kante 2 zur anderen Seitenkante 3 des Kollektorblechs 1 des Kollektors reicht.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist 8 t das Kollektorblech 1 lediglich zwei genau in einer Linie liegende weitere Ausbuchtungen 12 auf, bezogen auf das ganze Köllektorblech 1 ibt also lediglich eine einzige für Längenänderungen des Kollektorblechs 1 in Richtung des Rohrs 6 elastische Zone vorhanden. Bs ist aber auch ohne weiteres möglich, in Längsrichtung des Rohrs 6 vorzugsweise parallel zueinander mehrere derartige elastische Zonen, die durch weitere Ausbuchtungen 12 gebildet sind, vorzusehen. Je nach Anforderungen können dann in allen oder nur in einigen dieser weiteren Ausbuchtungen ebenfalls Stäbe 15 angeordnet sein.
  • Der Stab 15 kann bei Bedarf leicht entfernt werden, wobei es möglicherweise vorher erforderlich ist, die Kröpfung mit Hilfe einer Zange wieder zu beseitigen.
  • Eine derartige leichte Lösbarkeit int beispielsweise für Reparaturzwecke vorteilhaft, oder aber auch dazu, das Kollektorblech um das Rohr 6 als Schwenkachse zu verschwenken, damit es eine bestimmte gewünschte Lage einnimmt, die davon abhängt, wo der Kollektor eingebaut ist, beispielsweise auf einer schrägen oder ebenen Dachfläche oder an einer senkrechten Gebäudewand, wobei es wiederum darauf ankommt, wie die Lage der Dachfläche oder Gebäudewand relativ zu den Himmelsrichtungen ist.
  • Ein Sonnenkollektor weist üblicherweise mehrere der in Fig. 1 gezeigten Kollektoren auf, wobei die Rohre 6 mit Sammelleitungen verbunden sind, die das erhitzte Fluid am eine Ende der Rohre 6 abführen und das abgekuhlte Fluid am anderen Ende der Rohre 6 wieder zuführen.
  • Wie Fig. 2 zeigt, weist der Stab 15 eine geringere Breite (in Längsrichtung des Rohrs 6 gemessen) auf, als die lichte Weite der weiteren Ausbuchtung 12.
  • Hierdurch wird sichergestellt, daß die durch die weiteren Ausbuchtungen 12 geschaffene Längselastizität des Kollektorblechs 1 durch den Stab 15 nicht beeinflußt wird. Wie Fig. 2 weiter zeigt, würde zur auch dann, wenn der Stab 15 die gleiche Breite aufweisen würde wie die lichte Weite der weiteren kusbuchtung 12, noch eine Längselastizität vorhanden sein, weil die weiteren Ausbuchtungen 12 in der Darstellung der Fig. 2 unterhalb des Stabs 15 noch parallele Wandabschnitte aufweisen, die somit quer zu der Richtung verlaufen, in der Wärmespannungen verlaufen und infolge von Wärmedehnungen in Längsrichtung des Rohrs 6 tattfindende Bewegungen des Kollektorblechs 1 verlaufen.
  • Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung sind drei Sonnenkollektoren, die jeweils ein Kollektorblech 1 und ein Rohr 6 aufweisen, mit zwei Rohrleitungen 30 und 31 verbunden, von denen die eine, wie in der Zeichnung angedeutet, zur Zuführung des zu erhitzenden Mediums dient, und die andere zum Abführen. Die Rohre 6 liegen parallel zueinander in einer Ebene, und die Ebenen der Kollektorbleche 1~verlaufen unter einem VJinkel von etwa 450 zu der durch die Rohre 6 gelegten Ebene.
  • Bei dem in Fig, 4 im Querschnitt gezeigten Kollektor wird der Strömungskanal 35 durch den Zwischenraum zwischen der rinnenförmigen Ausbuchtung 5 des Kollektorblechs 1 und einer ebenen Abdeckung 36 gebildet, die ebenfalls aus einem dünnen Blech hergestellt ist und mit dem Kollektorblech 1 in der Nähe der Ausbuchtung 5 so verschweißt ist, daß der Strömungskanal -35 dicht ist. Um die Verbindung dieses Kollektors mit Sammelrohren herzustellen, ist es möglich, am vorderen und hinteren Ende des Kollektors in den Strömungskanal 35 einen nicht dargestellten kurzen Rohrstutzen dicht einzusetzen, beispielsweise mit Hilfe einer Kunststoffmasse einzuklebenO Bei dem in Fig. 5 in einer ähnlichen Ansicht wie in Fig. 4 gezeigten Sonnenkollektor ist anstatt der ebenen Abdeckung 36 in Fig. 4 eine Abdeckung 37 verwendet, die in ihrem mittleren Bereich eine der Ausbuchtung 5 völlig entsprechende Ausbuchtung 38 hat; hierdurch wird ein Strömungskanal 39 mit etwa kreisförmigem Querschnitt geschaffen.
  • Auch hier ist die Abdeckung 37 im Bereich der Ausbuchtung 5 wieder dicht mit dem Kollektorblech 1 verschweißt oder verklebt. wenn die Abdeckungen 36 und 37 aus gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Aluminium bestehen, und an ihrer Oberfläche schwarz gefärbt sind, so daß sie die auffalende Strahlung gut absorbieren, so können sie ohne weiteres der Sonnenstrahlung zugewandt werden, so daß die Abdeckungen 36 und 37 die Aufgabe der Kollektorbleche i übernehmen können.
  • Es ist aber auch möglich, die Abdeckungen 36 und 37 aus einem durchsichtigen oder undurchsichtigen Kunststoff herzustellen.
  • In Fig0 6 ist oberhalb eines abgebrochen dargestellten Kollektors mit seiner Kollektorfläche 1 und seinem Rohr 6 eine doppelte Abdeckung dargestellt, die eine Platte 40 aus einem gegen Ultraviolettstrahlung unempfindlichen, gut lichtdurchlässigen Kunststoff aufweist, beispielsweise aus dem unter dem Namen Makrolon, einem thermoplastischen Polycarbonat-Kunststoff, oder aus einem anderen geeigneten, mit Glasfasern verstärkten Kunststoff. Außerdem weist die Abdeckung eine dünne Kunststoffolie 41 auf.
  • Die Platte 40 und die Folie 41 sind in einem Profilstab 42 befestigt, der einen Teil einen nicht näher dargestellten Rahmens bildet, der den gesamten Sonnenkollektor umgibt.
  • Der Profilstab 42 weist einen verhältnismäßig engen Längsschlitz 43 auf und einen breiteren Längsschlitz 440 Die Folie ist aus dem Bereich oberhalb des Sonnenkollek-t;ois ?, 6 bis etwa zum in Fig. 6 linken Rand des Profil stabs 42 gezogen, dort ist sie durch ein Klemmprofil 46, das einen nach unten vorspringenden Vorsprung 4?, der in den Längsschlitz 44 eingreift, festgeklemmt0 Auf das Klemmprofil 46 ist die Platte 40 aufgelegt, Die Platte 40, das Klemmprofil 46 und die Folie 41 sind dadurch mit dem Profilstab 42 verbunden, daß Schrauben 48, von denen in Fig. 6 nur eine dargestellt ist, durch die Platte 40 und das Klemmprofil 46 hindurch in den Längsschlitz 43 eingeschraubt sind0 Der Gewindeabschnitt ist als selbstschneidendes Gewinde ausgebildet und weist einen größeren Außendurchmesser auf als die Breite des Längsschlitzes 43, so daß die Schraube in dem Längsschlitz 43 gut sitzt0 An der Unterseite der Platte 40 ist ein aus einem geeigneten Kunststoff bestehender Vorsprung 50 angeklebt, der die Folie 41, die im Bereich des Profilstabs 42 nur einen relativ geringen Abstand von der Platte 40 hat, in einem etwas größeren Abstand von der Platte 40 zu halten. Dieser Abstand soll aber nach Möglichkeit nicht größer sein als 2 cm0

Claims (1)

  1. Patentanspruche 1. Sonnenkollektor mit einer die Energiestrahlung der Sonne aufnehmenden Kollektorfläche und einem mit der Kollektorfläche wärmeleitend verbundenen Strömungskanal für ein zu erwärmendes Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Metallblech (1) oder einer Kunststoffschicht gebildete Kollektorfläche mindestens eine rinnenförmige Ausbuchtung (5) aufweist, in der der Strömungskanal (6, 35, 39) angeordnet ist0 20 Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal durch ein Rohr (6) gebildet ist, das in die Ausbuchtung (5) eingelegt ist.
    30 Sonnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6) in der Ausbuchtung (5) durch einen quer zu seiner Längsrichtung über seine freie Seite verlaufenden Stab (ins) gehalten ist, der an seiner dem Rohr (6) abgewandten Seite durch Teile (12) der Kollektorfläche (1) gehalten ist0 4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab durch den Rand einer. Aussparung in der Kollektorfläche gehalten ist.
    50 Sonnenkollektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet9 daß der Stab (15) durch entegengesetst zur Richtung der Ausbuchtung (5) vorspringende Abschnitte (12) der Xollektorfläche (1) gehalten ist0 6 Sonnenkollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorspringender abschnitt durch eine weitere Ausbuchtung (12) gebildet ist, die quer zur Richtung der das Rohr (6) aufnehmenden Ausbuchtung (5) verläuft.
    7. Sonnenkollektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dal3 auf beiden Seiten der das Rohr (6) aufnehmenden Ausbuchtung (5) je eine bis zum Rand (2, 3) der Kollektorfläche (1) reichende weitere Ausbuchtung (12) vorgesehen ist und daß die Kollektorfläche (1) im grenzen Bereich zwischen den beiden weiteren Ausbuchtungen ausgespart ist.
    8. Sonnenkollektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (15) eine geringere Breite aufweist als die lichte Weite der weiteren Ausbuchtung (12).
    9. Sonnenkollektor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (ins) zur Lagesicherung abgebogen oder gekröpft ist.
    ioo Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (6) und der das Rohr aufnehmenden Ausbuchtung (5) ein wärmeleitendes Material angeordnet ist.
    11. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (35, 39) dadurch gebildet ist, daß die rinnenförmige Ausbuchtung (5) mit einer Abdeckung (36, 37) versehen ist.
    120 Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (6) mehrerer Kollektorflächen parallel zueinander und in einer Ebene angeordnet durch Verbindungsrohre (30, 31) verbunden sind, und daß mindestens eine Kollektorfläche (1) schräg zu der Ebene verläuft 13. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorfläche (1) durch zwei im Abstand voneinander und von der Kollektorfläche angeordnete strahlungsdurchlässige Abdeckungen (40, 41) abgedeckt ist.
    140 Sonnenkollektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kollektorfläche (1) zugewandte Abdeckung (41) durch eine relativ dünne Kunststoffolie gebildet ist, und daß die andere Abdeckung durch eine gegen mechanische Beanspruchungen widerstandsfähige Platte (41) gebildet ist.
    150 Sonnenkollektor, bei dem die Kollektorfläche mit einer Folie abgedeckt ist, nach einem der vorhergehenden anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Halten der Folie (41) ein Rahmen aus Profilstäben (42) vorgesehen ist, die auf einer Seite einen Längsschlitz (43) aufweisen, in den Schrauben (48) mit ihrem Gewindeabschnitt eingreifen, wobei der Außendurchmesser des Gewindes größer ist als die Breite des Schlitzes, und daß die Schrauben ein die Folie an den Profilstab anpressendes Klemmprofil (46) halten.
    IG. Sonnenkollektor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstäbe (42) einen weiteren Längsschlitz (44) aufvseisien, in den das Klemmprofil (46) mit einem Vorsprung (47) eingreift, und daß der Randbereich der Folie (41) durch den Vorsprung in den weiteren Längs-Schlitz hineingezogen ist
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2417729A1 (fr) * 1978-02-15 1979-09-14 Moniotte Pierre Capteur solaire pour chauffage de liquide
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DE3010523A1 (de) * 1980-03-19 1981-10-01 Vaw-Leichtmetall Gmbh, 5300 Bonn Waermetauscher fuer hausdaecher, fassaden, zaeune o.dgl.
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