DE2719369A1 - Sonnenkollektor zur erwaermung von fluessigkeiten - Google Patents

Description

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• Die Vielfalt der auf dem Markt befindlichen Sonnenkollektoren und die sprunghafte Entwicklung der letzten Jahre auf diesem Gebiet machen es schwer, den Stand der Technik klar und erschöpfend zu umreißen. Auf dem Sektor der Flach-Kol lektoren, und um einen solchen handelt es sich bei dieser Beschreibung, lassen sich zwei verschiedene bauformen generell unterscheiden.
• Bei der ersten Bauform, deren wesentliches Merkmal die offene Konstruktion ist, werden mehr oder weniger simple, wasserführende geschwärzte Matten oder Rohrsysteme ohne Abdeckung und Isolation der Sonnenbestrahlung ausgesetzt. Diese Ausführungen, auch die mit zusätzlicher rückseitiger Isolation, besitzen einen sehr geringen Wirkungsgrad und sind in der Regel nur in den Sommermonaten für Schwimmbadbeheizungen kleineren Umfangs geeignet. Auf sie soll hier nicht näher eingegangen werden.
• Bei der zweiten Bauform handelt es sich um geschlossene Konstruktionen, deren wesentliche Merkmale die allseitige Isolation, die Anordnung von oberseitiger 1 ichtdurchlässiger Abdeckung, das Vorhandensein eines Absorbers, der in der Regel aus Aluminium oder Kunststoff mit im Innern angeordnetem Rohrsystem besteht, und die zwischen Absorber und Abdeckung einen Freiraum aufweisen, um den sogenannten Treibhauseffekt zu erzielen.
• Sonnenkollektoren dieser Bauart besitzen bereits einen wesentlich höheren Wirkungsgrad, der sich durch verschiedene konstruktive Maßnahmen, so z.ES. durch schwarze Selektivbeschichtung des Absorbers, durch reflektionsmindernde Beschichtung der Abdeckung o.ä. steigern läßt.
• Nachteile dieser Konstruktion sind unter anderen jedoch der durch diese Maßnahmen bedingte hohe Aufwand, der unter Umständen die erzielten Einsparungen an Energie unwirtschaftlich werden läßt und die Tatsache, daß hohe Leistungen praktisch nur bei senkrecht auftreffendertestrahlung erzielt werden.
• Weitere hohe Aufwendungen werden bei diesen Konstruktionen betrieben, um oberhalb des geschlossenen Absorbers Kondensatbildung zu vermeiden.
• So erzeugt ein Hersteller z. B. oberhalb des Absorbers Vakuum, mit allen daraus resultierenden Schwierigkeiten der Dichtung usw.; ein anderer packt in diesen Raum zusätzlich Feuchtigkeit bindendes Material z.B.
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• Um auch bei schräg einfallenden Sonnenstrahlen noch ausreichende Leistung zu erzielen, werden Versuche unternommen, durch entsprechende Ausbildung der oberen Abdeckung, z.P. Gestaltung nach Art der Fresnellinse oder andere Oberflächenstrukturierung der Abdeckung, die Richtung der Sonnenstrahlen zu beeinflussen.
• Die dieser Anmeldung zugrundeliegende Sonnenkol lektorkonstruktion vermeidet die hier aufgezeigten Nachteile (sie kann logischer weise nicht vollständig sein) und beschreitet neue Wege bei der Gesamtbetrachtung des Problems.
• Bei der Einordnung des Systems läßt sich die Konstruktion keiner der hier weiter oben beschriebenen Systeme zuordnen, da es sich weder um ein offenes, nicht abgedecktes noch um ein geschlossenes, abgedecktes System handelt.
• Wesentliches Merkmal der Erfindung ist eine Konstruktion, die sich auf folgende Thesen stützt: 1. Die Bildung von Kondensat (Tröpfchenbildung an der Innenseite der oberen Abdeckung) ist erwünscht.
• 2. Gestützt auf These 1 ist die Verwendung einer vom Wärmeträger durchströmten offenen Fasermatte als Absorber angezeigt.
• Erläuterungen zu These t: Die Erzielung von senkrecht auf den Absorber, oder in unserem Falle, Teile des Absorbers, fallende Sonnenstrahlen wird auch bei schragstehender Sonne, bezogen auf die normal nach Süden gerichtete Kollektoroberfläche, durch die Flüssigkeitstropfen an der Innenseite der Kollektorabdeckung, die wie Sammel- und/oder Verteilerlinsen wirken, begunstigt.
• Erläuterungen zu These 2: Die Verwendung einer offenen Fasermatte als Absorber bietet folgende Vorteile: 1. Unterhalb des Taupunktes (Temperatur, unterhalb welcher Kondensation des Wasserdampfes, wegen Sättigung der Luft, eintritt) bilden sich erwünschte Wassertropfen, bzw. Tropfen der Wärmeträgerflüssigkei t, an der Innenseite der oberen Abdeckung.
• 2. Bedingt durch die Faserstruktur treffen auch nicht senkrecht zur Absorberfläche gerichtete Sonnenstrahlen (vormittags und nachmittags) senkrecht auf Einzel fasern der Matte und werden optimal absorbiert.
• 3. Das Wärmespeichervermögen ist ebenso wie die Wärmeübergangsfläche bei der Fasermatte deutlich größer, also effektiver, als bei einem Absorber üblicher Bauart.
• 4. Die niedrigen Herstellungskosten, heute etwa 1/10 der Kosten üblicher Absorber, bringen den Sonnenkollektor der hier beschriebenen Konstruktion in den Bereich günstiger Amortisation der investierten Kosten in Relation zur eingesparten Energie.
• Anmerkung: Durch die Eindeutigkeit der Patentbeschreibung kann auf eine zeichnerische Darstellung des Sonnenkollektoraufbaues verzichtet werden.

Claims (6)

1. SCHUTZ ANSPRÜCHE 1. Sonnenkollektor zur Erwärmung von Flüssigkeiten in geschlossener, flacher, kastenförmiger Ausführung, oberseitig mit einfacher oder doppelter Glasabdeckung, unterseitig mit wärmedämmender isolation, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Innenraum Bestandteil des durchflossenen Rohrsystems ist.
2. 2. Sonnenkollektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum ganz oder teilweise mit einem Flüssigkeit leitendem Stoff, vorzugsweise einer Fasermatte, gefüllt ist.
3. 3. Sonnenkollektor gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte dunkel, vorzugsweise schwarz, eingefärbt ist.
4. 4. Sonnenkollektor gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit leitende Fasermatte teilweise mit hochwärmeieitendem Material, vorzugsweise Metallpulver angereichert ist.
5. 5. Sonnenkollektor gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit leitende Fasermatte und die unterseitige wärmedämmende Isolation eine Einheit bilden.
6. 6. Sonnenkollektor gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die es gestatten, mehrere Kollektoren wahlweise in Reihe oder in Serie zu schalten.