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Sonnenkollektor
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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