DE2651602A1

DE2651602A1 - Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE2651602A1
Application number: DE19762651602
Authority: DE
Inventors: Guenter Dick
Original assignee: Vaw Leichtmetall GmbH
Current assignee: Vaw Leichtmetall GmbH
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1978-05-24

Description

Sonnenkollektor
Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor, bestellend aus mindestens einem Kollektorblech und Wärmeübertragungsrohren.
Das Wärmeübertragungsrohr wird von einem wärmeaufnehmenden und wieder abgebenden Medium durchströmt und ist mit dem Kollektorblech fest verbunden.
Nach dem deutschen Gebrauchsmuster 75 O9 9,97 ist es bekannt, das aus Rippen bestehende Kollektorblech mit einer Rinne zu versehen. In dieser Rinne wird das Wärmeübertragungsrohr gelagert, wobei dann der zwischen dem AuBenmantel des Rohres und der gegenüberliegenden Innenfläche der ausgewölbten Rinne entstehende Zwischenraum mit Asphalt, Teer oder auch einer anderen organischen oder anorganischen Substanz ausgefüllt ist.
Das Füllmittel soll dazu dienen, die Wnrmeleitfähigkeit zwischen Rohr und Kollektorblech zu verbessern. Es ist daher mit einer günstigen Warmeleitfahigkeit. Viskosität und Schmelzternperatur ausgerüstet.
In der Dr-OS 26 07 740 ist eine Vorrichtung zum Sammeln von Sonnenenergie beschrieben. Diese besteht aus einer Oberfläche mit einem starken Absorptionsvermögen und aus Mitteln zur Übertragung der von dieser Oberfläche absorbierten Wärme auf ein Sammelfluid. Sie besteht ferner aus einer Mehrzahl von Hohlelemente und einem für die Strahlung durchlässigen Material, wobei der hohle Teil jedes dieser Elemente gegenüber der Oberfläche angeordnet ist. Dadurch bilden sie eine Mehrzahl von Zellen, die die Sonnenenergie nach dem Treibhauseffekt zurückhalten.
Eine weitere Möglichkeit zur Sammlung der Sonnenenergie ist in der DU-OS 26 O) 725 dargestellt. Sie besteht aus einer Sammelleitung, einer Anzahl rohrförmiger Simmelelemente mit demselben Außendurchmesser und mit einem auf dem Umfang transparenten Außenrohr. Die Sammelelemente liegen mit ihrem geschlossenen Ende von der Sammelleitung entfernt und mit dem offenen Ende im Bereich der Sammelleitung. Innerhalb des Außenrohres ist ein langgestreckter, hoher Absorptionskörper mit einem geschlossenen Ende und einem offenen Ende angeordnet. Das offene Ende steht in Verbindung mit der Sammelleitung.
Eine Sonnenenergieabsorptionsfläche liegt zwischen beiden Enden des Absorptionskörpers. Ferner ist eine Dichtung vorhanden, die die Öffnung zwischen dem Absorptionskörper und dem Außenrohr im Bereich des offenen Endes schließt, um so einen geschlossenen Raum zu bilden. der evakuiert ist. Auf der sonnenabgewandten Seite ist ein Reflektor angeordnet.
welcher sich im gleichen Abstand von allen rohrförmigen Elementen erstreckt und eine diffus reflektierende Oberfläche aufweist. Diese befindet sich in nicht mehr als dem Vierfachen des Außendurchmessers der rohrförmigen Sammelelemente von den Mittelpunkten der Sammelelemente entfernt. Die Sammelelemente selbst sind in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet und werden von einem Wärmeaustauschmittel durchströmt.
Die technische Herstellung der vorgenannten Sonnenkollektoren ist schwierig. Um den Energiegehalt der Sonnenstrahlung möglichst vollständig auszunutzen, müssen zwei Voraussetzungen erfüllt sein: 1. großes Absorptionsvermögen, 2. gute Wärmeleitfähigkeit und Wärmeübertragungsverhalten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher. die genannten Voraussetzungen in einem möglichst einfach herzustellenden Sonnenkollektor zu verwirklichen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen. das Kollektorblech mit rollgeformten Sicken zu versehen, die eine parabolförmige Oberfläche aufweisen. In der Brennebene dieser als Parabolspiegel wirkenden Sicken ist eine Hohlrippe angeordnet, die ein als Flachrohr ausgebildetes Wärmeübertragungsrohr umschließt. Die Rückseite der Parabolspiegel bzw. des Kollektorbleches wird ausgeschäumt, damit eine gute Isolationswirkung gegenüber den sonnenabgewandten Kollektorseiten erzielt werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1: Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Sonnenkollektor.
Figur 2: Querschnitt durch eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors.
Figur 3: Querschnitt durch ein Wärmeübertragungsrohr.
Figur 4: Draufsicht auf ein Kollektorblech, in das die Lage der Wärmeübertragungsrohre strichpunktiert eingezeichnet ist.
In Fig. 1 ist das Kollektorblech 1 mit Sicken 2 versehen, in deren Brennebene eine Hohlrippe 3 ausgeformt ist. Die Hohlrippe 3 umschließt ein Wärmeübertragungsrohr 4, das als Flachrohr ausgebildet ist. Das Kollektorblech 1, die Sicke 2 und die Schmalseite des Flachrohres 4 sind gegen Wärmeableitung durch einen Isolierkörper 5 geschützt.
Eine besondere Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist in das Kollektorblech 6 eine Sicke 7 eingeformt, die nicht parabolförmig sondern U-förmig ausgebildet ist. In die U-Form paßt ein Flachrohr 8 ohne Zwischenraum. Die Rückseite des Kollektorbleches ist mit einem Kunststoffmaterial 5 ausgeschäumt bzw. hinterfüllt.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Sonnenkollektoren sind mit einer besonderen Absorptionsschicht versehen. Diese kann aus schwarzem Lack, einer Eloxalschicht oder ähnlichem bestehen.
Im Beispiel nach Fig. 1 sind das Kollektorblech 1 und die Hohlrippe 3 mit der Absorptionsschicht 9 und 10 verbunden.
Die parabolförmige Sicke 2 besteht dagegen aus blankem, reflektierendem Material. Im Beispiel nach Fig. 2 ist der gesamte Sonnenkollektor an der Oberfläche mit einer Absorptionsschicht 11 durchgehend beschichtet.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Flachrohres, das sowohl zur Erhöhung der Steifigkeit als auch zur Verbesserung des Wärmeüberganges auf das Medium mit Verstrebungen bzw. Rippen versehen ist. Diese Form läßt sich im Strangpreßverfahren herstellen.
In der Draufsicht nach Fig.4 ist zur Verdeutlichung der Anordnung von Wärmeübergangsrohren bei einem Sonnenkollektor der Rohrverlauf strichpunktiert eingezeichnet. Die Pfeile A, B deuten den Bereich an, in dem der Querschnitt nach Fig. 1 bzw.2 vorgenommen wurde. Der Sonnenkollektor besteht aus mehreren Einzelblechen 13, 14, 15, 16, in die durch Rollformung Sicken gemäß Fig.1 oder Fig.2 eingearbeitet werden. Die Bleche können untereinander durch Nieten oder durch Bördelung verbunden sein oder aber lose aneinanderliegen. Zur Vermeidung von Querschnittsveränderungen werden die Wärmeübertragungsrohre an den Umkehrbögen unverformt gelassen (siehe Schnitt EF), wenn Rundrohre als Ausgangshalbzeug verwendet werden. Die in den Sicken verlegten Wärmeübertragungsrohre sind dagegen als Flachrohre ausgebildet (siehe Schnitt CD).
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors durch Rollverformung hat den Vorteil, daß hochwirksame Parabolkollektoren in einem technisch für die Großserie geeigneten Verfahren herstellbar sind. Der Rollvorgang liefert maßhaltige Kollektorbleche und ermöglicht, daß zwischen Hohlrippe 3 und Wärmeübertragungsrohr 4 keine störenden Zwischenräume, die den Wärmeübergang behindern, auftreten können. Außerdem bewirkt der Einsatz von Flachrohren eine Volumenverringerung des Wärmeübertragungsmediums bei gleichzeitiger Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche zwischen Kollektorblech und Wärmetransportrohr. Dies ermöglicht ein günstigeres Wärmeübertragungsverhalten bzw. eine schnellere Aufheizung des Kollektorsystems. Die als Parabolspiegel wirkende Sicke 2 wird beim Rollen zusätzlich geglättet, so daß eine spiegelnde Oberfläche entsteht. Beim Ausformen der Hohlsicke wird das Blechmaterial abgequetscht und die Wandstärke der Hohlrippe dadurch zusätzlich herabgesetzt. Dieses ermöglicht ein günstiges Wärmeübertragungsverhalten des Kollektorsystems.
Als Wärmeübertragungsrohr kann ein stranggepreßtes Flachrohr gemäß Fig. 3 oder ein stranggepreßtes bzw. ein längsnahtgeschweißtes Rundrohr verwendet werden, das an den Wendepunkten unverformt bleibt und in den rollverformten Sicken zum Flachrohr verformt wird. Die besonders einfache Ausführungsform nach Fig. 2 erlaubt die Anordnung von vielen Wärmeübertragungsrohren auf kleinstem Kollektorblechquerschnitt. Es ist möglich, das Kollektorblech mit dicht bepackten Wärmeübertragungsrohren nach Art eines Hohlspiegels zu verformen, so daß das Wärmeauffangvermögen des Sonnenkollektors weiter erhöht wird.
Die Einstrahiseite des Sonnekollektors kann mit einer Glasabdeckung zur Erzielung des Treibhauseffektes versehen werden.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Sonnenkollektor, bestehend aus einem Kollektorblech und Wärmeübertragungsrohren, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollektorblech aus rollgeformten Sicken (2) von parabolförmigem Querschnitt besteht, in deren Brennebene eine Hohlrippe (3) zur Umschlingung des als Flachrohr ausgebildeten Wärmeübertragungsrohres (4) angeordnet ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines Sonnenkollektors, bestehend aus einem Kollektorblech und Wärmeübertragungsrohren, dadurch gekennzeichnet, daß parabolförmige Sicken (2) ineinem Rollformvorgang in das Kollektorblech (1) eingeformt werden, wobei eine hohlrippe (3) in der Brennebene der parabolförmigen Sicke (2) stehen gelassen wird und ein als Flachrohr ausgebildetes Wärmeübertragungsrohr (4) in die Hohlrippe (3) eingeschoben wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines Sonnenkollektors, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollektorblech mit schmalen U-förmigen Vertiefungen rollgeformt wird , in die dann flache Ovairohre eingepreßt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsrohre (4) in den Umkehrbögen der Rohrschlange als Rundrohre belassen werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsrohre (4) aus Strangpreßprofilen mit inneren Querstreben und Versteifungsrippen zur Verformung der Umkehr bögen und gleichzeitigen Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche bestehen.