DE2734232A1 - Sonnenkollektor - Google Patents

Description

• Sonnenkollektor
• Die rrfindwig bezieht sich auf einen Sonnenkollektor, bestehend aus einer Platine für ein Wärmeübertragungsmedium, die in einem Träger angeordnet und durch eine strahlendurchlässige Scheibe abgedeckt ist.
• Die strahlendurchlässige Scheibe wird im allgemeinen dichtend mit dem Träger verbunden, so dazu der Zwischenraum zwischen der Scheibe Lind der ü-runLerliegenden Platine hermetisch gegen die Atmosphäre abgeschlossen ist, um den Eintritt von Staub und Feuchtigkeit zu vermeiden. Das hat allerdings zur Folge, daß durch die eInfallenden Sonnenstrahlen der Kollektor aufgeheizt wird und damit sich ein Druck in dem abgeschlossenen Raum aufbaut, der unter Umständen einen Wert erreichen kann, der ausreicht um die Abdeckscheibe zu zerstören oder sonstige Schäden anzurichten. Diese Gefahr besteht insbesondere im Leerlaufbetrieb, d.h. wenn kein EnErgiebedarf vorhanden ist und die Platine nicht mit kühlela rVtirmeüb2rtragungsmedium durchflossen wird.
• Um einen Druckausgleich in dem Zwischenraum herzustellen, bietet sich eine direkte Verbindung über eine durch den Träger geführte Offnung mit der Atmosphäre als die billigste Lösung an. Eine derartige Verbindung hat jedoch den Nachteil, daß in der Abkühlungsphase bei Nacht feuchte Luft eindringt.
• Die dabei sich auf der Platine kondensierende Feuchtigkeit wird in den meisten Fällen, d.h, bei Kollektoren, deren erreichbare Vorlauftemperaturen bei 50 bis 700C liegen, bei Tag nicht mehr verdampft, so daß die zunehmende Feuchtigkeit auf der Platine einen raschen Abfall des Wirkungsgrades bewirkt.
• Um diese Nachteile zu umgehen, wurde vorgeschlagen, den Zwischenraum mit einem Ausdehnungsbalg zu verbinden, der den gewünschten Druckausgleich herstellt. Diese Lösung hat wiederum den Nachteil, daß im allgemeinen sehr große Balge vorgesehen werden, die einer Ausdehnung der Luft von 10 Liter oder mehr Rechnung tragen müssen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Art durch fertigungstechnisch einfache Maßnahmen so zu gestalten, daß ein Druckausgleich stattfinden kann, der keine nachteilige Nachwirkung hervorruft.
• Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Kollektorträger unterhalb einer wärmeleitenden, sonnenbestrahlbaren Platte Silicagel vorgesehen ist, und daß der vom Silicagel eingenommene Raum über eine erste Öffnung mit dem Zwischenraum zwischen der Platine und der strahlendurchlässigen Scheibe und über eine zweite Öffnung mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
• Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich nunmehr der Druckausgleich über einfache Öffnungen bzw. Bohrungen mit der Atmosphäre bewerkstelligen, ohne daß die Gefahr besteht, daß eine Ansammlung von 1euchtigkeit auf der Platine oder unterhalb der Abdeckscheibe den ;^;irlcungsgrad des Kollektors beeinträchtigen wird. Die über Nacht von dem Silicagel aufgenommene Feuchtigkeit wird tagsüber durch die auf die wärmeleitende Platte einfallenden Sonnenstrahlen hervorgerufene Erwärmung wieder verdampft und infolge des gleichzeitig erfolgenden Druckaufbaues im Kollektor in die Atmosphäre geblasen. Um den Verdampfungsprozess auch bei geringer Sonneneinstrahlung sicherzustellen, wird vorgesehen, daß die das Silicagel überdeckende Platte an der den Sonnenstrahlen zugekehrten Seite geschwärzt ist.
• Bei Hochleistungskllek'jren, bei clenen die Platine im normalen Betrieb Temperaturen von über IQ0° erreicht, sieht die Erfindung vor, daß das Silicagel direkt unter der Platine angeordnet und die erste Verbindungsöffnung durch die Platine geführt ist. In diesem Fall siiid also kaum zusätzliche Maßnahmen als für die Herstellung des eigentlichen Kollektors erforderlich.
• Für andere Kollektoren, wie sie z.B. für Fußboden-, Schwimmbad und ähnlichen Heizungen verwendet werden, wird vorgeschlagen, daß die Platte für die Verdampfung der Feuchtigkeit im Silicagel eine von der Platine getrennte, einseitig geschwärzte Platte ist. Hierbei erfolgt keine Kühlung durch das Wärmeübertragungsmedium und die Platte kann während des Tages die ausreichende Temperatur el-reichen, um die Verdampfung der Feuchtigkeit im Silicagel sicherzustellen.
• Die erfindungsgemäße Maßnahme hat ferner den Vorteil, daß auch Staub vom Silicagel festgehalten wird. Dieses kann optimiert werden, indem das Silicagel als Filter den zur Verfügung stehenden Raum ganz ausfüllt. Dieses trägt natürlich auch dazu bei, daß die Feuchtigkeit unter keinen Umständen in den Platinenraum gelangt.
• Um auch in der Verdampfungsphase das Eindringen von Feuchtigkeit in den Zwischenraum oberhalb der Platine rilöglichst weitgehendst zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß die erste Verbindungsöffnung zu dem Zwischenraum oberhalb der Platine einen geringeren Querschnitt al die ZW9ite zur Atmosphäre führende Öffnung hat.
• Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
• Ein in Fig. 1 im Quer- oder Längsschnitt gezeichneter Kollektor 10 besteht aus einer Blechwanne 11, deren oberer Rand 12 nach außen gebogen ist. Die Wanne 11 ist bis zu einer gewissen Höhe mit wärmeisolierender, flookenilrtiger Styropormasse oder Glaswolle 13 gefüllt. Auf diese Isolierschicht ist eine Platine 14 aufgelegt, die aus zwei Platten 15 und 16 besteht, zwischen denen durch Profilierungen Kanäle 17 für ein Wärmeübertragungsmedium eingearbeitet sind. Die obere Platte 16 bildet gleichzeiticJ die mit c einer Abs¢rptionsschicht versehene Kollektorplatte. Auf den Außenrand 12 der Wanne 11 ist eine Schutzscheibe 18 mittels eines Gunmiringes 19 aufgeklebt.
• Der große Temperaturunterschiede ausgesetzte Zwischenraum 20 oberhalb der Pla-tine 14 ist über eine erste Bohrung 21 in der Platine 14 und eine größere zweite Bohrung 22 in der Wanne 11 für Entlüftungszwecke mit der Atmosphäre verbunden. In der Isolierschicht 13 ist ein Raum 23 im Bereich der Bohrungen 21 und 22 ausgespart und mit Silicagel 24 gefüllt. Das Silicagel dient dazu, die Feuchtigkeit, die während der nächtlichen Abkühlung des Kollektors durch die Öffnung 22 eindringt, aufzunehmen, bevor sie in den Zwischenraum 20 gelangen würde.
• Der in den Zwischenraum 20 einfließende Luftstrom wird durch die mit geringem Querschnitt gestaltete Öffnung 21 gedrosselt, so daß auch bei rascher Kontraktion des Luftvolumens im Zwischenraum 20 die Feuchtigkeit nicht eindringt, sondern im Silicagel festgehalten wird. Der in der Luft enthaltende Staub wird gleichzeitig mitaufgehalten.
• Die bei Sonneneinstrahlung erhitzte Platine 14 leitet die Wärmeenergie an den in den Kanälen 17 fließenden Wärmeträger und an das unter der Platine befindliche Silicagel. Die in der Nacht aufgenommene Feuchtigkeit im Silicagel 24 wird dabei verdampft und über die Öffnung 22 in die Atmosphäre geblasen. Auch in diesem Fall verhindert die Drosselöffnung 21 in der Platine 14 einen effektiven, dampfenthaltenden Luftstrom in den Zwischenraum 20.
• Es gibt Kollektoren, wie z.B. für Wohnraumbeheizungen, die auf niedrige Temperaturen abgestimmt sind. In diesen Fällen erreicht das Wärmeübertragungsmedium in der Platine höchstens 700C.
• Hier kann sich die Plattine nicht ausreichend erwärmen, um eine Verdampfung im Raum 23 herbeizuführen. Für derartige Fälle ist gemäß Fig. 2 eine von der Plattine 30 getrennte Platte 31 vorgesehen, die als Heizelement den Raum 23 für das Silicagel abdeckt.
• Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Kollektor. Die Platine 3C, die ein gestrichelt gezeichnetes Kanalsystem 32 enthält, ist an einer Ecke ausgespart. In dieser Aussparung befindet sich die Platte 31,unter der sich ein Raum 23' mit Silicagel befindet. Dieser Raum ist über eine Bohrung 35 mit dem Zwischenraum oberhalb der Platine und über eine durch den Schaumstoffträger führende Öffnung 36 mit der Atmosphäre verbunden.
• Bei dieser Ausführung kann die vorzugsweise auf der Oberseite geschwärzte Platte 31, unabhängig von der Temperatur der Platine 30, Temperaturen oberhalb 1000C erreichen, so daß eine Verdampfung auch bei niedriger Vorlauftemperatur des Wärmeübertragungsmediums stattfindet, wenn die Sonnenstrahlen auf die Platte einfallen.
• Es sind vielseitiye Ausführunyen möglich, um das Silicagel im Kollektor unterzubringen und eine optimale Wirkung zu erreichen. So kann beispielsweise in einer ganz einfachen Art unter der gesamten Platine, die mit geringem Abstand auf der Isolierschicht in dem Träger aufliegt, verteilt werden.
• Durch diametral gegenüber angeordnete Bohrungen wird dann erreicht, daß die feuchte Luft einen langen mit Silicagel besetzten Weg hinterlegen muß, ehe sie in den Zwischenraum oberhalb der Platine gelangt. Unter Umständen ist es auch möglich einen getrennten Behälter mit Silicagel vorzusehen, der über eine Leitung mit dem Zwischenraum 20 eines Kollektors verbunden ist oder als Sammelbehälter für ein tterie von Kollektoren dient, wobei eine Parallel- oder Reihenverschaltung zwischen den einzelnen Kollektoren-Zwischnräuven und dem Silicagelbehälter vorgesehen sein kann.
• Leerseite

Claims (6)

1. Patentansprüche \ö'i. Sonnenkollektor bestehend aus einer Platine für ein Wärmeübertragungsmedium, die in einem Träger angeordnet und durch eine strahlendurchlässige Scheibe abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Träger (11) unterhalb einer wärmeleitenden, sonnenbestrahlbaren Platte (14, 31) Silicagel (24) vorgesehen ist, und daß der des Silicagel entheltende Raum (23) über eine erste Öffnung (21) ciit dem Zwischenraum (20) zwischen der Platine und der strahl.endurchlässigen Scheibe (18) und über eine zweite Öffnung (22) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
2. 2. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (14, 31) auf dem Silicagel (24) an der den Sonnenstrahlen zugekehrten Seite geschwärzt ist.
3. 3. Kollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in Teil der Platine (14) als Platte für das Silicagel (24) vorgesehen ist.
4. 4. Kollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Platine (30) getrennte Platte (31) für das Silicagel vorgesehen ist.
5. 5. Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Silicagel (24) den für ihn vorgesehenen Raum (23) vollständig ausfüllt.
6. 6. Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindungsöffnung (21) zu dem Zischenraum (20) oberhalb der Platine (14) einen geringeren Querschnitt als die zweite zur Atmosphäre führende Öffnung (22) hat.