DE2807804B2 - Sonnenkollektor - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor zur Erzeugung nutzbarer Flüssigkeitswärme, umfassend eine horizontale Flüssigkeitsleitung auf einem unteren Niveau und eine dazu parallele Flüssigkeitsableitung auf höherem Niveau, sowie eine Absorbervorrichtung % mit distanziert voneinander angeordneten, strahlungsabsorbierenden, die Zuleitung mit der Ableitung verbindenden Röhrchen, deren Achsen je mit einer Fokussierachse eines zugeordneten parabolzylindrischen Spiegels zusammenfallen, wobei alle Spiegel μ motorisch um ihre Fokussierachse drehbar sind, um jederzeit die einfallende Sonnenstrahlung auf das zugeordnete Röhrchen zu fokussieren und dessen dadurch erhitzten Flüssigkeitsinhalt als Konvektionströmung in die Ableitung zu fördern, und wobei die «> Absorbervorrichtung als Ganzes in einem allseits geschlossenen Hohlraum eingebaut ist, dessen Frontwand als Fenster zum weitgehend ungebrochenen Durchlaß der Sonnenstrahlung ausgebildet ist und dessen Längs- und Querwände sowie dessen rückseitige &5 Abschlußwand aus thermisch isolierendem Material bestehen.
Vorrichtungen dieser Art sind bekannt, beispielsweise aus einer Kombination der FR-PS 22 69 038, der DE-PS 2 31294 und der US-PS 29 07 318, Die Herstellung solcher bekannter Vorrichtungen ist jedoch nicht wirtschaftlich optimal, da sie die Möglichkeiten der Konstruktion mit Kunststoffen und/oder Schaumstoffen nicht voll ausnutzen. Insbesondere werden die Flüssigkeitsleitungen und die thermischen Isolationswände unabhängig voneinander entworfen und moniert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Rahmen für einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der sich durch die nötige Festigkeit und Steifigkeit auszeichnet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Zu- und Ableitungen der Absorbervorrichtung als tragende Armierungen in den Längswänden eingebettet sind, und daß diese Längswände zusammen mit den sie verbindenden Querwänden eine selbsttragende Rahmenkonstruktion für das frontseitige Fenster und die rückseitige Abschlußwand des die Absorbervorrichtung enthaltenden Hohlraumes bilden.

Vorzugsweise ist dabei mindestens ein Teil der Innenfläche der Wandung des Hohlraumes geschwärzt um durch Absorption von Streustrahlung die Innentemperatur des Hohlraumes zu erhöhen und dadurch gute Voraussetzungen zur Verbesserung des Wirkungsgrades zu schaffen. In einer Ausbildungsform kann die rückseitige Abschlußwand des Hohlraumes aus mindestens teilweise lichtdurchlässigem Material bestehen, um tagsüber eine gewisse Beleuchtung der von erfindungsgem&ßen Sonnenkollektoren überdeckten bzw. überdachten Räume zu gewährleisten.

Besonders vorteilhaft ist die Bauweise der erfindungsgemäßen Sonnenkollektoren, wenn als thermisch isolierendes Material der Wände des Hohlraumes sogenanntes Leichtbaumaterial, z. B. Schaumstoff, verwendet wird, da solche Materialien nur eine schwache eigene Festigkeit und Steifigkeit besitzen und auf sinnvolle Weise durch die Flüssigkeitsleitungen armiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sonnenkollektors ist in der Zeichnung dargestellt Es zeigt

Fig. 1 ein weitgehend schematisiertes Schau-Bild einer Absorbervorrichtung eines an sich bekannten Sonnenkollektors, mit Zu- und Ableitung, sowie mit Röhrchen und diese beheizenden Spiegeln,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die mit der Ableitung armierten Längswand und die anschließenden Front- und Rückwandteile, mit Längsansicht eines Röhrchens und des zugeordneten Spiegels unter vereinfachter Darstellung von dessen Drehvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung.

Fig.3 einen Querschnitt durch ein Röhrchen, die entsprechenden Teile der Front- und der Rückwand mit Stirnansicht eines zugeordneten Spiegels und teilweise geschnittenem Antriebsmechanismus dafür, gemäß vorliegender Erfindung.

F i g. 1 zeigt für sich allein stark schematisiert in teilweise geschnittenem Schaubild den wesentlichen Hauptteil einer Absorbervorrichtung 1 eines bekannten Sonnenkollektors. Sie umfaßt auf einem unteren Niveau eine horizontale Wasserzuleitung 11 und eine dazu parallel auf höherem Niveau angeordnete Ableitung 12 für erwärmtes Wasser. Quer dazu sind, voneinander in einer Ebene distanziert, Strahlungsabsorbierende Röhrchen 13 eingebaut. Ihre Achsen fallen mit der Fokussierachse je eines zugeordneten parabolzylindrischen Spiegels 14 zusammen, der in bekannter Weise

dem jeweiligen Sonnenstand nachgedreht wird, so daß bei Sonnenschein jedes Röhrchen 13 vom fokussierten Sonnenlicht, das auf die Spiegelflache einfällt, beaufschlagt wird. Dadurch wird die Flüssigkeit in den Röhrchen erhitzt und als steigende Konvektionsströmung in die Ableitung 12 gefördert

F i g. 2 zeigt einen erTmrfungsgemäßen Sonnenkollektor in Seitenansicht, bei dem ein in einem geschlossenen quaderförmigen Hohlraum 2 eingebautes Röhrchen (3 mit zugehörigem Spiegel 14, sowie eine Ableitung 12 vorgesehen sind. Der Sonnenseite zugekehrt ist ein Glasfenster 21, gegebenenfalls auch zur besseren Isolation ein Doppelglasfenster, als Frontwand, und die Rückwand 22 besteht aus einer wärmeisolierenden Hartschaumplatte oder dergleichen, deren Innenseite geschwärzt ist.

Als Trag-Konstruktion für das frontseitige Fenster und die rückseitige Abschlußwand dient eine selbsttragende Rahmenkonstruktion, bestehend aus zwei Längswänden 23 und zwei Querwänden 24, die beispielsweise aus wärmeisolierendem Hartschaummatenal bestehen. Als tragende Armierungen sind in den Längswänden 23 die Ableitungs- bzw. Zuleitungsrohre 12 bzw. U eingebettet

In F i g. 2 ist dargestellt, daß auf jedem Röhrchen 13 ein Kettenrad 31 mit Hilfe eines Nabenlagers 32 drehbar gelagert ist Zwischen der Nabe 32 und einer Stirnwand 140 des Spiegels 14 bestehe, etwa bei 33, eine Antriebsverbindung, so daß von den mit einem gemeinsamen Stellmotor verbundenen Kettenrädern 31 jeder zugeordnete Spiegel 14 dem wandernden Sonnenstand nachgeführt werden kann,

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Röhrchen 13 mit zugeordnetem Spiegel 14, wobei dessen eine Stirnwand 140 in Ansicht gezeichnet ist Ebenso sind in Ansicht ein Kettenrad 31 und eine Antriebskette 3 IG; sowie die zugehörige Nabe 32 gezeichnet Es ist auch angedeutet, wie im Laufe eines Tages der Spiegel 14 aus der Morgenstellung M über die voll gezeichnete

ίο Mittagsstellung in die Abendstellung A geschwenkt wird, und wie das Sonnenlicht S vom Spiege! 14 auf das zugeordnete Röhrchen 13 fokussiert wird.

Die Rückwand 22 könnte auch aus transparentem Material gefertigt werden, um mit dem Streulicht einen

ι s darunter liegenden Raum tagsüber zu erhellen.

Als lichtdurchlässiges und thermisch isolierendes Material sind praktisch alle lichtdurchlässigen Kunststoffe verwendbar, beispielsweise Akrylglas oder auch sogenanntes klares Polyvinylchlorid

Die gezeichneten Sonnenkol'itictoren können mit Gesamthöhen von weniger als etwa 25 bis 30 cm als handliche, tragbare Dachelemente für Gebäude ausgebildet werden, wobei nur von Zeit zu Zeit die Außenseiten der Fenster 21 gereinigt werden müssen.

Durch Wahl des Schwärzungsgrades der Hohlraum-Innenwände und Bestimmung der Streulichtanteile hat man es weitgehend in der Hand, für besondere Verhältnisse eine optimale Wirkungsweise zu gewährleisten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprache:

1. Sonnenkollektor zur Erzeugung nutzbarer Flüssigkeitswärme, umfassend eine horizontale Flüssigkeitszuleitung auf einem unteren Niveau und eine dazu parallele Flüssigkeitsableitung auf höherem Niveau, sowie eine Absorbervorrichtung mit distanziert voneinander angeordneten, strahlungsabsorbierenden, die Zuleitung mit der Ableitung verbindenden Röhrchen, deren Achsen je mit einer Fokussierachse eines zugeordneten parabolzylindrischen Spiegels zusammenfallen, wobei alle Spiegel motorisch um ihre Fokussierachse drehbar sind, um jederzeit die einfaltende Sonnenstrahlung auf das zugeordnete Röhrchen zu fokussieren und dessen dadurch erhitzten Flüssigkeitsinhalt als Konvektionsströmung in die Ableitung zu fördern, und wobei die Absorbervorrichtung als Ganzes in einem allseits geschlossenen Hohlraum eingebaut ist, dessen Frontwand als Fenster zum weitgehend ungebrochenen Durchlaß der Sonnenstrahlung ausgebildet ist und dessen Längs- und Querwände sowie dessen rückseitige Abschlußwand aus thermisch isolierendem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ableitungen (11, 12) der Absorbervorrichtung (1) als tragende Armierungen in den Längswänden (23) eingebettet sind, und daß diese Längswände zusammen mit den sie verbindenden Querwänden (24) eine selbsttragende Rahmenkonstruktion für das frontseitige Fenster (2L) und die rückseitige Abschlußwand (22) des die AbsorbervorricJfung (1) enthaltenden Hohlraumes (2) bilden.

2. Sonnenkollektor nach Xnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Innenfläche der Wandung des Hohlraumes (2) geschwärzt ist

3. Sonnenkollektor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die rückseitige Abschlußwand (22) des Hohlraumes (2) aus mindestens teilweise lichtdurchlässigem Material besteht