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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für Schrägflächen,
insbesondere Sonnenenergiekollektoren.
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Der Einsatz von Sonnenenergiekollektoren gewinnt in letzter Zeit zunehmend
an ,,edeutung. Diese Sonnenenergiekollektoren sind großflächige Gebilde, die beispielsweise
in Dächer von @ohnhäusern eingesetzt werden, um dort bei Sonnenschein in einer Kollektorfläche
zirkulierendes Wasser aufzuheizen. Die Kollektorfläche bzw.
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der eigentliche kollektor ist meist von einer durchsichtigen Abdeckplatte
überdeckt, die dafür sorgt, daß der Kollektor seine Wärme nicht an die Außenumgebung
abgibt.
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Für den Wirkungsgrad eines Sonneneneriekollektors entscheidend ist,
daß möglichst die gesamte, auf ihn auftreffende Sonnenstrahlung auf den Kollektor
selbst, das heißt, die Fläche, in der die Energieabsorption erfolgt, gelangt und
an den in der Fläche zirkulierenden Wärmeträger abgegeben wird. Die zahlreichen
staubförmigen u.ä. Verschmutzungen, die in der Luft, insbesondere in Industrie-
aber auch in reinen Ballungsgebieten , enthalten sind, lagern sich in Form einzelner
Partikel (Ruß usw.) und/oder Schichten (chemische Verunreinigungen) auf den Kollektoren
bzw. deren Abdeckflächen ab. Dadurch wird ein mehr oder weniger großer Teil der
Sonnenstrahlung reflektiert bzw. vom Schmutz absorbiert, was den Wirkungsgrad des
Kollektors mit zunehmender Betriebsdauer erheblich beeinträchtigen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung
für Schrägflächen, insbesondere Sonnenenergiekollektoren , zu schaffen, die bei
weitgehender Wartungsfreiheit eine wirksame Reinigung der Schrägfläche sicherstellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine quer zum Oberrand
der Schrägfläche verlaufende Leiste, in der ein sich in Wasser wenig lösendes Reinigungsmittel
aufgenommen ist, das bei Durchströmung mit Wasser eine über die gesamte Breite der
Schrägfläche
auf diese gelangende Reinigungslösung liefert.
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Mit einer solchen Reinigungsvorrichtung kann die Schrägfläche wirksam
gereinigt werden. Ist beispielsweise ein in ein Dach eingebauter Sonnenenergiekollektor
mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung versehen, so löst sich bei Regen
ein Teil des Reinigungsmittels im Regen auf, so daß das Regenwasser mit Reinigungsmittel
angereichert, das heißt als Reinigungsflüssigkeit1 über die Abdeckfläche des Kollektors
abläuft und die Verschmutzungen dabei mitnimmt. Durch entsprechende Formulierung
des Reinigungsmittels (begrenzte Sättigungskonzentration) läßt sich erreichen, daß
der in der Leiste aufgenommene Vorrat an Reinigungsmittel über ein bis zwei Jahre
ausreicht und die Vorrichtung im übrigen völlig wartungsfrei arbeitet. Wenn das
Reinigungsmittel aufgebraucht ist, ist es lediglich erforderlich, dieses zu ersetzen.
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Mit Vorteil ist die Leiste ein auf seiner von der zu reinigenden Schrägfläche
abgewandten Seite hin offenes Profilteil mit einem Hohlraum, in dem das Reinigungsmittel
aufgenommen ist. Ein solches Profilteil, das aus Metall oder Kunststoff bestehen
kann, ist einfach herzustellen und kann auch nachträglich noch an jeder Schrägfläche
angebracht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform grenzt der Hohlraum unmittelbar
an die Schrägfläche an. Bei dieser Ausführungsform gelangt das gesamte, die Schrägfläche
herunterlaufende Regenwasser in Berührung mit dem Reinigungsmittel und löst dieses
entsprechend seiner Lösungsgeschwindigkeit auf.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Leiste im Abstand
über der Schrägfläche angeordnet und weist einen nach oben gerichteten Einlass und
zur Schrägfläche hin Auslassöffnungen auf.
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Bei dieser Ausführungsform kommt mit dem in der Leiste enthaltenen
Reinigungsmittel nur ein Teil des Regenwassers in Berührung und tropft dann als
Reinigungslösung auf die Schrägfläche, wo er vom restlichen, auf der Schrägfläche
ablaufenden Regenwasser mitgenommen wird. Diese Ausführungsform gestattet mit Reinigungsmitteln
zu
arbeiten, die eine relativ hohe Sättigungskonzentration in Wasser haben, da die
Wassermenge, die das Reinigungsmittel durchströmt, relativ klein ist.
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Bei einer speziellen Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung ist
zwischen den Auslassöffnungen und der Schrägfläche ein Schaumstoffstreifen angeordnet.
Dieser Schaumstoffstreifen sorgt dafür, daß sich die aus den Auslassöffnungen austretende
Reinigungslösung gleichmäßig mit dem längs der Schrägfläche ablaufenden Regenwasser
vermischt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung
ist der Hohlraum mit dem Ausseren nur durch kleine Löcher verbunden. Diese Ausführungsform
gestattet die Verwendung unterschiedl ichster Reinigungsmittel.
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Das Reinigungsmittel kann beispielsweise in einem Schaumstoff enthalten
sein. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Ersatz des Reinigungsmittels, da
dazu lediglich der "verbrauchte" Schaumstoffstreifen, aus dem das Reinigungsmittel
völlig herausgewaschen ist, durch einen neuen Schaumstoffstreifen ersetzt zu werden
braucht.
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Das feste oder wachsförmige Reinigungsmittel kann stabförmig oder
in anderer beliebiger rorm vorliegen.
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Bevorzugt ist das Reinigungsmittel an ein festes Adsorbens adsorbiert.
Als Adsorbens kann beispielsweise Silikatkreide, Aktivkohle, Aluminiumoxyd oder
Sasil verwendet werden. Diese Adsorption des Reinigungsmittels an ein festes Adsorbens'hat
den Vorteil, daß - wegen der großen wirksamen Adsorptionsoberfläche des Adsorbens
- viel Reinigungsmittel bzw. Wirksubstanz auf kleinem Volumen untergebracht werden
kann, wobei das Reinigungsmittel dann langsam und gleichmäßig bei jedem Regenguß
ausgewaschen wird.
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Eine zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung
bevorzugtes Reinigungsmittel hat folgenden Grundaufbau (in Gewichtsprozent): 1 bis
60 Prozent Gerüstsubstanz
1 bis 15 Prozent Phosphorester 1 bis 15
Prozent Xthylenpropylenoxidaddukt 0 bis 2 Prozent Fluortensid 0 bis 3 Prozent hochsiedendes,
fettlösendes organisches Lösungsmittel Rest: bei Raumtemperatur feste, wasserlösliche
Trägersubstanz.
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Eine solche Zusammensetzung ergibt ein Reinigungsmittel, das eine
große Lösungsgeschwindigkeit aber eine kleine Sättigungskonzentration hat, was dazu
führt, daß sich bei Regen ein Gleichgewicht schnell einstellt, sich das Reinigungsmittel
in seiner Gesamtheit aber erst nach langer Zeitdauer auflöst. Das Beladen beispielsweise
eines Schaumstoffstreifens oder eines Adsorbens mit dem Reinigungsmittel geht so
vor sich, daß das Reinigungsmittel erwärmt wird, so daß es flüssig ist. Anschließend
wird der Schaumstoffstreifen mit dem flüssigen Reinigungsmittel getränkt und dann
abgekühlt, so daß ein bequem handhabbarer, mit Reinigungsmittel getränkter Schaumstoffstreifen
erhalten wird. Wird ein Adsorbens verwendet, so wird dieses dem flüssigen Reinigungsmittel
zugesetzt und die erhaltene Mischung dann abgekühlt. Die Mischung kann dann beispielsweise
zerrieben werden und das erhaltene, mit Reinigungsmittel gesättigte Pulver kann
in den Hohlraum der Leiste eingefüllt werden. Zum Aufbringen des Reinigungsmittels
an einen Adsorbens kann auch organisches Lösungsmittel verwendet werden, was nachträglich
verdampft wird.
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Als Trägersubstanz kann beispielsweise wachsförmige waschaktive Substanz
verwendet werden.
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Als Gerüstsubstanz kann beispielsweise Tetrakaliumpolyphosphat verwendet
werden. Dies ergibt eine schwach alkalische Reinigungslösung, die ein hohes Schmutztragevermögen
hat, also auch in Gebieten, in denen der zur Reinigung der Schrägflächen benutzte
Regen selbst viele Verschmutzungsteilchen mit sich führt, verwendbar ist.
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Als Gerüstsubstanz kann auch Zitronensäure oder andere organische
Säuren verwendet werden. Dies ergibt eine schwach saure Reinigungslösung, die sich
dadurch auszeichnet, daß die gereinigte Oberfläche nach ihrer Trocknung weitgehend
rückstandsfrei ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung können alle Schrägflächen
gereinigt
werden, beispielsweise schrägliegende Fensterflächen, schrägliegende Glasdächer
für Gewächshäuser und so weiter.
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Die Reinigungsvorrichtung läßt sich nicht nur im "selbsttätigen" Betrieb,
in dem sie ausschließlich mit Regenwasser arbeitet, sondern auch im "gesteuerten"
Betrieb verwenden, in dem die das Reinigungsmittel enthaltende Leiste an eine Wasserleitung
angeschlossen ist oder der Leiste ein an eine Wasserleitung angeschlossener Sprühstab
vorgeordnet ist. Die Reinigungsvorrichtung kann auch im Umwälzbetrieb verwendet
werden, indem beispielsweise am unteren Ende der Schrägfläche eine Sammelschiene
angeordnet ist, die das ablaufende, schmutzige Wasser mit der Reinigungslösung sammelt
und nach Durchströmen eines Filters der Oberseite der Schrägfläche wieder zuführt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise
und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
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Es stellen dar: F i g. 1 einen Schnitt durch eine an einem Sonnenenergiekollektor
angebrachte Reinigungsvorrichtung längs der Linie I-I in F i g. 2, F i g. 2 einen
Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß F i g. 1,.
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F i g. 3 einen Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform
einer Reinigungsvorrichtung und F i g. 4 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform
einer Reinigungsvorrichtung Gemäß F i g. 1 und 2 weist ein Sonnenenergiekollektor
einen Rahmen 6 auf, in dem eine Glasplatte 8 gefasst ist. Die Glasplatte 8 bildet
eine lichtdurchlässige Abdeckung für den eigentlichen, nicht dargestellten, ebenfalls
im Rahmen 6 gefassten Kollektor. Der Rahmen 6 weist ein oberes Deckblech 10 auf,
das von der oberhalb des Sonnenenergiekollektors befindlichen Dachziegel reihe eines
Hausdaches iiberlagert wird und zusammen mit der Glasplatte 8 einen Teil der Dachfläche
des Hauses bildet. An dem Deckblech 10 ist, beispielsweise durch Nieten oder Schweißen
eine Leiste 12 befestigt.
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Diese Leiste 12 ist im dargestellten Beispiel durch ein Blechprofil
gebildet, das einen flachen, auf dem Deckblech 10 aufliegenden Bereich 14 aufweist,
der zum Befestigen der Leiste 12 am Deckblech 10
dient. Der flache
Bereich 14 ist um 900 umgebogen, so daß eine Seitenwand 16 gebildet ist, die rechtwinklig
vom oberen Deckblech 10 aus vorsteht. Die Seitenwand ist wiederum rechteckig umgebogen,
so daß eine Oberwand 18 gebildet ist, die über eine Sicke 20 in einen schräg nach
oben stehenden Leitbereich 22 übergeht. Durch die Sicke 20 und die Seitenwand 16
ist ein sich von einem zwischen der Sicke 20 und dem Deckblech 10 gebildeten Einlauf
24 erweiternder Hohlraum 26 gebildet, der längs der gesamten Leiste 12 verläuft.
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Vom Hohlraum 26 aus führen durch die Seitenwand 16 hindurch Uffnungen
28. In dem Hohlraum ist eine mit Reinigungsmittel getränkte Schaumstoffleiste 30
aufgenommen, (der Schaumstoff kann auch mit Vertiefungen versehen sein, in die der
feste Reiniger in Stäbchenform oder Zäpfchenform eingebracht wird, dann entfällt
natürlich das Tränken des Schaumstoffs), die entsprechend dem Hohlraum dimensioniert
ist und durch den Einlauf 24 unter leichtem Zusammendrücken in den Hohlraum 26 einpressbar
ist.
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Die Funktion der Reinigungsvorrichtung ist wie folgt: Bei Regen läuft
Regenwasser längs des nicht dargestellten Daches herunter und gelangt auf das obere
Deckblech 10. Von dort sbt;mt es zusammen mit dem unmittelbar auf den Einlauf 24
strömenden Regen durch die mit Reinigungsmittel getränkte Schaumstoffleiste 30 hindurch.
Bei dem Durchströmen des Regenwassers durch die Schaumstoffleiste 30 löst sich ein
Teil des in der Schaumstoffleiste 30 enthaltenen Reinigungsmittels auf. Wenn beispielsweise
die Lösungsgeschwindigkeit des Reinigungsmittels groß ist und seine Sättigungskonzentration
im Wasser klein ist, ist das durch die Uffnungen 28 den Hohlraum 26 verlassende
Wasser mit Reinigungsmittel gesättigt, und über die Glasplatte 8 läuft eine Reinigungsflüssigkeit
ab, die die Oberfläche der Glasplatte wirksam reinigt. Bei Beendigung des Regens
hört auch die Durchströmung der Schaumstoffleiste 30 mit Regenwasser auf, die Glasplatte
8 trocknet ab, wobei die Sättigungskonzentration des in der Schaumstoffleiste 30
enthaltenen Reinigungsmittels so gewählt ist, daß sich beim Trocknen Rückstände
des Reinigungsmittels nur in so kleiner Konzentration auf der Glasplatte 8 niederschlagen,
daß sie praktisch ohne Einfluss auf die Transparenz der Glasplatte 8 sind. Um zu
vermeiden, daß die Konzentration des Reinigungsmittels in der Flüssigkeit, die bei
Beendigung
eines Regengusses an der Glasplatte 8 abläuft, nicht
zu hoch wird, ist es vorteilhaft, die Uffnungen 28 nicht vollständig bis auf das
Deckblech 10 herabreichen zu lassen, was beispielsweise dadurch erreicht wird, daß
die Uffnungen 28 erst etwas oberhalb des flachen Bereiches 14 in der Seitenwand
16 ausgebildet sind.
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Ist nach Langer Betriebszeit das Reinigungsmittel vollständig aus
der Schaumstoffleiste 30 ausgewaschen, so wird die alte Schaumstoffleiste aus dem
Hohlraum 26 herausgezogen und eine neue, mit Reinigungsmittel getränkte Schaumstoffleiste
in den Hohlraum 27 eingeschoben.
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F i g. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform einer Leiste 32.
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Diese Leiste 32 weist ein Einlassblech 34 auf, das mittels Nieten
36 und Abstandshülsen 38 im Abstand über den Deckblech 10 angebracht ist. Vom Einlassblech
34 aus ist die Leiste 32 zur Bildung einer Seitenwand 40 rechtwinklig nac h oben,
dann zur Bildung einer Oberwand 42 rechtwinklig zurück und dann zur Bildung eines
Leitbleches 44 wiederum senkrecht nach oben gebogen. Am Leitblech 44 kann mittels
nicht dargestellter Befestigungsvorrichtungen, beispielsweise Schrauben, ein Verschlußblech
46 angebracht werden, das einen in der Leiste 32 ausgebildeten Hohlraum 48 verschließt.
In dem Hohlraum 48 ist ein Adsorbens, beispielsweise Aktivkohle,mit mit daran adsorbiertem
Reinigungsmittel untergebracht. Im Leitblech 44 sind unmittelbar oberhalb des Einlassbleches
34 längs der gesamten Leiste 32 Löcher 50 ausgebildet. Das Einlassblech 34 ist unterhalb
des Hohlraums 48 ebenfalls mit Löchern 52 versehen. Die Löcher 50 und 52 sind so
klein, daß das im Hohlraum 48 enthaltene Adsorbens 49, das meist pulverförmig ist,
nicht aus den Löchern nach aussen gelangen kann, die Löcher aber den Durchtritt
von Wasser nicht stark hindern.
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Die Funktion der Reinigungsvorrichtung gemäß Fig. 3 ist folgende:
Der Hohlraum 48 wird mit Adsorbens 49, das mit Reinigungsmittel gesättigt ist, gefüllt
und dann mit dem Verschlußblech 46 verschlossen. Das Adsorben kann auch als geformtes
Pressteil vorliegen.
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Regnet es nun, so läuft das Regenwasser vom Dach über das obere Deckblech
10 ab. Das auf das Einlassblech 34 und das Verschlußblech
46 gelangende
aegenwasser strömt durch die Offnungen 50 in den Hohlraum 48 und löst dort aus dem
Adsorbens 49 einen Teil des adsorbierten Waschmittels heraus, so daß aus den Öffnungen
52 Reinigungslösung auf das am oberen Deckblech 10 abströmende Regenwasser gelangt.
Die so entstehende Reinigungsflüssigkeit wäscht die Glasplatte 8 in wirksamer Weise
ab.
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ist im Laufe einer längeren etrieoszeit das gesamte am Adsorbens 49
ursprünglich adsorbierte Reinigungsmittel herausgelöst, so wird das Adsorbens nach
Entfernen des verschlußbleches 46 durch frisch mit Reinigungsmittel beladenes Adsorbens
ersetzt.
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Um die Verteilung der aus den Löchern 52 heraustretenden Reinigungslösung
über die gesamte Breite des Rahmes 6 möglichst homogen zu macflen, kann zwischen
dem Einlaßbereich 34 und den Deckblech 10 im Bereich der Löcher 52 eine nicht dargestellte
Schaumstoffleiste augebracht werden.
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Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Leiste 32', bei der
ein mit Reinigungsmittel getränkter bchaumstoffstreifen 53 wie bei der Ausführungsform
gem. iig. 3 im Abstand über dem Deckblech 10 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform
ist die Seitenwand 40' des Einlaßbleches 34' nach oben verlängert und dient zur
befestij;ung eines nach oben umgebegenen Bereiches 54 des Verschlußbleches 46' das
sich über einzelne Stege 56 auf dem Einblech 34' abstützt. Die Stege 56 halten den
Schaumstoffstreifen 53 zwischen dem Einlaßblech 34', dessen Seitenwand 40' und dem
Verschiußblech 46'.
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Regenwasser durchströmt den Schaumstoffstreifen 53 sowohl von ooen
her durch die Löcher 58 im Nerschlußblech 46', auf dem es gesammelt wird, alsauch
von der Seite her zwischen den Stegen 56 hin -durch, nachdem es vom Einlaßblech
34' gesammelt wurde. Durch Löeher 52', die zusätzlich in der Seitenwand ausgebildet
sind, gelangt das gesammelte Regenwasser als Reinigungslösung auf das Deckblech
1O, wo es sich mit dem längs diesem ablaufenden Regen Wasser vermischt. Der Abstand
d zwischen dem Deckblech iu und dem Einlaßblech 34' kann so gewählt werden, daß
das längs des Deckblechs 10 strömende wasser eine Saugwirkung ausübt und Reinigungslösung
aus dem Schaumstroffstreifen 53 ansaugt.
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Bei Beendigung des Regens tritt auch bei dieser Ausführungsform infolge
des längs des Deckblechs 10 abströmenden Wassers eine gute Klarspülung auf, wenn
der Abstand d so gewählt ist, daß eine geringe Strömung längs des Deckblechs 10
nicht an dar Einlaßblech );4 heranreicht.
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Die anhand der Figuren geschilderten Ausführungsbeispiele von Leisten
12, 32 und 3' können an ihren seitlichen, an den Seiten des Xahmens6befindlichen
Enden mit nicht dargestellten Verschlußplatten versehen sein, die die in den Leisten
enthaltenen Hohlräume seitlich verschließen und eine zusätzliche mechanischs Stabilisierung
der Leisten herbeiführen.
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Die gezeigten Ausführungsbeispiele können sowohl mit mit Reinigungsmittel
getränktem Schaumstoff alsauch mit Schauiistoff, der das Reinigungsmittel in fester
Form (Stäbchen, Zäpfchen) enthält, alsauch mit Reinigungsmittel versehen sein, das
auf verschiedene Adsorbentien in pulveriger oder anderer fester Form aufgebracht
ist.