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Sonnenkollektor
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Die Frfindung betrifft einen Sonnenkollektor bestehend aus einem Gehäuse,
einem im Gehäuse angeordneten spiralartig gebogenen Wärmeträgerrohr und einer wärmestrahlungsdurchlässigen
Abdeckung.
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Es sind flache Sonnenkollektoren bekannt, in welchen die Rohre für
das Wärmeträgermedium spiralförmig angeordnet sind. Die Rohre bestehen teils aus
korrosionsfestem Metall, wie z.B. Kupfer oder Chromnickelstahl, teils aus nicht
korrosionsfestem Metall mit Korrosionsschutz, z.B. Aluminium.
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Das Gehäuse, in welches die Wärmeträgerrohre eingebettet sind, besteht
zumeist aus einem Kasten, welcher aus verzinktem Stahlblech hergestellt wird. Diejenige
Seite des Kollektors, welche der Sonne zugewandt ist, wird durch eine Glasscheibe
bedeckt.
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Bei der Verwendung der beschriebenen Sonnenkollektoren müssen ausserol-dentlich
teure Rohmatcrialicn angewendet werden.
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weiteren müssen zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um die
Korrosion der Metallteile und Ablagerungen innerhalb der Wärmeträgerrohre zu verhindern.
Weitere Schwierigkeiten ergeben sich dadurch, dass das Medium in den Wärmeträgerrohren
in der kalten Jahreszeit einfrieren kann und deshalb ein frostbeständiges Medium
verwendet oder dem Wasser Frostschutzmittel beigemischt werden muss. Da das Wärmeträgermedium
korrosionsverhindernde Mittel und Frostschutzmittel enthält, kann es nicht direkt
verwendet werden, sondern muss durch einen Wärmeaustauscher geleitet werden. Erst
hier kann die Wärme an das Brauchwasser abgegeben werden, was eine erhebliche Reduktion
des Wirkungsgrades zur Folge hat, sowie die Gefahr der Trinkwasserkontamination
in sich birgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile
zu vermeiden und einen Sonnenkollektor zu schaffen, in welchem normales Wasser verwendet
werden kann und bei welchem Materialien verwendet werden, die korrosionsbeständig
sind Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Wärmeträgerrohr aus einem Kunststoffrohr
hergestellt wird und die wärmestrahlungsdurchlässige Abdeckung des Kollektors aus
glasfaserverstärktem Polyester besteht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Kunststoff
des Trägerrohres vor der Verarbeitung schwarz eingefärbt, was zu einem durchgehend
schwarzen Rohr führt. Das hat gegenüber den bekannten Lösungen mit Metallrohren
den Vorteil, dass die sonst notwendige chemische Beschichtung, die normalerweise
alle drei Jahre wiederholt werden muss und die überdies sehr teuer ist, wegfällt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Wärmeträgerrohr
in ein Gehäuse aus Holz eingebaut, wobei die Seitenwände des Gehäuses durch Aluminiumprofile
abgedeckt werden, welche gleichzeitig die Halterung für die Frontabdeckung bilden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Wärmeträgerrohre
mit Kunststoffklammern an der Trägerplatte bzw. der Rückwand des Gehäuses befestigt.
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Mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung können durchwegs billige
Materialien eingesetzt werden, die gleichzeitig korrosionsbeständig sind. Die Verwendung
von Kunststoffrohren bringt im weiteren den Vorteil mit sich, dass als Wärmeträgermedium
gewöhnliches Wasser verwendet werden kann. Es müssen dem Wasser weder Antikorrosions-
noch Frostschutzmittel beigefügt werden, da die Rohre sowohl gegen Korrosion als
auch gegen Ablagerungen und Frost beständig sind. Auch bei einem allfälligen Einfrieren
des Wärmeträgermediums können die Wärmeträgerrohre keinen Schaden erleiden. Als
geeignetes Material wird vorzugsweise
einer der folgenden Kunststoffe
gewählt: Polypropylen, Polybuten, Polycarbonate oder Elastomere. Das Wärmeträgermedium
wird bei der erfindungsgemässen Vorrichtung im spiralförmig gewickelten Rohrbündel
von aussen nach innen geführt. Das aus Kunststoffrohren gewickelte Rohrbündel wird
mittels Kunststoffklammern in einem Gehäuse befestigt, das aus Holz hergestellt
ist und dessen Innenseite mit Materialien beschichtet ist, die die Wärmereflexion
vermeiden, der Isolation dienen und als Dampfsperre wirken. Die Rückseite des Gehäuses
ist mit Steinwolle isoliert und die Frontseite wird von einer glasfaserevrstärkten
Polyesterplatte bedeckt. Diese Platte hat den Vorteil, dass sie sowohl bruchfest
wie auch reflexionsfrei ist.
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Dadurch, dass als Wärmeträgermedium Wasser ohne weitere Zusätze verwendet
wird, kann dieses Wasser auch direkt den Verbraucherstellen zugeführt werden. Die
Verwendung eines Wärmeaustauschers ist somit bei der Warmwassererzeugung nicht mehr
nötig. Dadurch kann ein bis zu 20 - 10 % höherer Wikrungsgrad der Anlage erreicht
werden. Bei allfälligen Defekten im Wärmeträgerkreislauf kann allfällig austretendes
Wasser keinen Schaden anrichten. Dies im Gegensatz zu Wärmeträgerkreisläufen, welche
als Frostschutzmittel z.B. Glycol beigemischt haben.
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Der erfindungsgemässe Sonnenkollektor karln somit günstiger hergestellt
werden, vermindert die Betriebsrisiken und ermöglicht eine Erhöhung des Wirkungsgrades
bei der Warmwassererzeugung.
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Die Erfindung ist im nachfolgenden in einem Ausführungsbeispiel anhand
der Ze 1 elinung näher erlutert. Is zeigt: Figur 1 eine Ansicht der erfin<3ungsgemässen
Vorrichtung in vereinfachter Darstellung.
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Figur 2 ein Schnit AA der erfindunysgemässen Vorrichtung in vereinfachter
Darstellung.
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Der in Figur 1 gezeigte, flache Sonnenkollektor besteht aus einem
Gehäuse 1, welches aus einer Trägerplatte 5 und je zwei Seitenwänden 8, 9 besteht.
Als Material für die herstellung des Gehäuses 1 wird Holz verwendet. Die Innenseite
des Gehäuses 1 ist mit einer Auskleidung versehen, die keine Wärme reflektiert und
als Isolation und Dampfsperre wirkt. Diese Auskleidung besteht vorzugsweise aus
einer beschichteten Aluminiumfolie.
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Der Schnitt AA zeigt den inneren Aufbau des Kollektors, insbesondere
(von oben nach unten) die Verglasung (3), das Wärmeträgerrohrbündel (4), die als
Dampfsperre und Isolation ausgebildete Oberfläche (12) der Trägerplatte (5), die
Trägerplatte (5), sowie das Isolationsmaterial (13) und (seitlich) die Aluminiumprofile
(6), die den Wetterschutzrahmen bilden.
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Zur Isolation der Trägerplatte 5 gegen die Umluft findet Steinwolle
Verwendung. In das Gehäuse 1 wird ein Rohrbündel 4 aus spiralförmig gewickelten
Wärmeträgerrohren 2 eingelegt. Abhängig
von den äusseren Abmessungen
des Gehäuses l kann das Rohrbündel kreisförmig, elipsenförmig oder, wie gezeigt,
rechteckförmig mit abgerundeten Ecken gewickelt werden. Die Befestigung des Rohrbündels
4 im Gehäuse 1 erfolgt über Kunststoffklammern 7. Die Zuführung des Wärmeträgermediums,
in diesem Fall Wasser, erfolgt über das äussere Ende 10 des Rohrbündels 4. Das Wärmeträgermedium
strömt von diesem äusseren Ende 10 zum inneren Ende 11 des Rohrbündels 4 und verlässt
dort das Gehäuse 1. Aeusseres sowie inneres Ende des Rohrbündels 4 sind in bekannter
Weise mit einem System zur Nutzung der gewonnenen Wärme verbunden. Beim gezeigten
Beispiel kann das äussere Ende 10 direkt mit dem Wasserleitungsnetz und das innere
Ende 11 direkt mit einer Verbraucherstelle oder wahlweise direkt mit einem Zwischenspeicher
verbunden werden. Mittels einer zweckmässigen Einrichtung wird dafür gesorgt, dass
das Wasser im Zwischenspeicher auf eine möglichst hohe Temperatur aufgeheizt wird.
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Die Frontfläche des Kollektors wird durch eine glasfaserverstärkte
Polyesterplatte abgedeckt. Diese Polyesterplatte ist praktisch reflexfrei und widersteht
auch allen Beanspruchungen, wie z.B. Hagelschlag, die zu einer Zerstörung der Platte
führen könnten. Anstelle von glasfaserverstärktem Polyester können auch andere ähnliche
Materialien verwendet werden, die eine
genügende Witterungs- und
Frostbeständigkeit aufweisen und dem Anspruch auf Vermeidung der optischen Spiegelung
genügen.
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Die Abdeckung 3 liegt auf den Seitenwänden 8, 9 des Gehäuses 1 auf
und wird von Alllminiumprofiler. 6 die die Seitenwände des Gehäuses 1 umschliessen,
in ihrer Lage festgehalten. Die Aluminiumprofile 6 dienen gleichzeitig als Witterungsschutz
für die Seitenwände 8, 9. Da keine Metallteile aus unterschiedlichem GrundmateriaL
miteinander in Berührung stehen, kann auch keine Spannungskorrosion auftreten. Durch
die Verwendung von Kunststoffrohren für die Wärmeträgerrohre 2 kann auch innerhalb
der Wärmeträgerrohre keine Korrosion auftreten und es treten auch keine Kalkablagerungen
an der tnnenfläche auf, da diese Rohre gegen Ablagerungen widerstands fähig sind.
Da Kunststoffrohre in sehr grossen Länyen gefertigt werden, ist es auch nicht notwendig,
die einzelnen Teile des Rohrbündels 4 miteinander zu verschweissen, wodurch eine
weitere Gefahrenquelle ausgeschaltet wird.
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L e e r s e i t e