DE2850678A1

DE2850678A1 - Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE2850678A1
Application number: DE19782850678
Authority: DE
Inventors: Jun Everett M Barber; Thomas P Hopper
Original assignee: SUNTHONE
Current assignee: SUNTHONE
Priority date: 1977-11-23
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1979-07-05
Also published as: JPS54102634A; FR2410229B3; FR2410229A1; ES475301A1; GB2009918B; US4270516A; GB2009918A; GR65356B; AU4175878A

Description

DR. BERG PiPL.-iNG. STAt'F DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIS 2850678

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München

Anwaltsakte: 29 653 ^p2· Eovemrer 1978

Sunthone West Haven,Connecticut / USA

Sonnenkollektor

VII/XX/Ktz

• (089) 988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank Manchen 4410122850

9*8273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

9J8274 TELEX: BayK Vereinsbank München 453100(BLZ 70020270)

913310 0524560 BERGd Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

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B e s ch reibung

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor, und insbesondere einen Sonnenkollektor der Art, bei welchem Luft als Wärmeübertragungsmittel verwendet wird.

Sonnen- bzw. Sonnenenergiekollektoren (im folgenden wird nur noch von Sonnenkollektoren gesprochen), die zum Heizen verwendet werden, können im allgemeinen in zwei Arten eingeteilt werden, wobei bei der einen Art eine Flüssigkeit als Wärmeübertragungsmittel verwendet wird, um Wärme von einem Absorber aufzunehmen und dann die Wärme an eine Speicher- und/oder Verteilungsfläche zu befördern; bei der anderen Art wird Luft verwendet, welche über eine Oberfläche des Absorbers geleitet wird, um von diesem Wärme aufzunehmen, und um dann die erwärmte oder erhitzte Luft zu einer Speicher- und oder Verteilungsfläche weiter zu befördern.

Bei den mit Luft arb eitenden Kollektoren haben sich Schwierigkeiten bei dem Wiederumlauf der Luft von dem Inneren der Anordnung über den Kollektor ergeben, da sich Staub, der von der sich bewegenden Luft aufgenommen worden ist, auf dieser Oberfläche der Absorberplatte und auf der Unterseite der Glasabdeckung des Kollektors absetzen kann, was zu einer Abnahme des thermischen Wirkungsgrads des Kollektors führt. Außerdem wird nur die Luft, die entlang der Oberfläche einer Absorberplatte oder eines den Absorber aufweisenden Kanals strömt * in der Schicht unmittelbar bei bzw. über dem Absorber- oder den Kanal-

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wandungen erwärmt und erhitzt. Infolgedessen kann die Luft nicht alle verfügbare, an dem Absorber abgegebene Sonnenwärme aufnehmen.

Die Erfindung soll daher einen neuen und besseren Sonnenkollektor mit Luft als Wärmeübertragungsmittel schaffen, bei welchem die Absorberplatte an einem Kanal festgelegt ist, durch welchen die Luft gleeitet wird, und bei welcher Wärmeübertragungseinrichtungen in dem Kanal vorgesehen sind.

Gemäß der Erfindung ist daher ein Sonnenkollektor mit Luft als Wärmeübertragungsmittel geschaffen, bei welchem die Absorberplatte als ein Teil eines Kanals in dem Kollektorgehäuse ausgebildet ist und die Luft durch einen derartigen Kanal geleitet wird, welche die Unterseite des Absorbers berührt, und sich auf diese Weise kein Staub oder andere iremdpartikel auf der Seite des Absorbers absetzen kann, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist. Ferner sind in dem Kanal wärmeleitende und -übertragende Einrichtungen vorgesehen, die wiederholt den Boden des Kanals und die Unterseite der Absorberplatte berühren, um eine wirksame Wärmeübertragung von der Absorberplatte zu bewirken, um dadurch eine wirksame Wärmeübertragung von dem Absorber an eine derartige wärmeleitende Einrichtung und an die Wandungen des Kanals zu bewirken, wodurch dann die an den Absorber abgegebene Wärme wirksam an einen viel größeren Flächenbereich übertragen wird. Hierdurch sind dann die erwärmten bzw. erhitzten Flächen vergrößert, die mit der durch den Kanal geleiteten Luft in Berührung kommen, wodurch dann die Wärmeübertragungsrate von dem

— 7, mm

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Absorber an den Luftstrom und dadurch der thermische Wirkungsgrad des Kollektors erhöht sind.

Gemäß der Erfindung ist somit ein Sonnenkollektor mit Luft als Wärmeübertragungsmedium geschaffen, bei welchem der Absorber die obere Wandung eines Luftkanals bildet, und ein Wärmeaustauscher in dem Kanal Wärme von dem Absorber an die Luft in dem Kanal überträgt, um dadurch einen vergrößerten, erhitzten Oberflächenbereich bezüglich der darüber gleiteten Luft zu schaffen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Hauptbauteile eines mit Sonnenenergie arbeitenden Heizsystems in einer Betriebsart;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Anordnung von mit Luft als Wärmeübertragungsmittel arbeitenden Kollektoren;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der durch die Linien 3-3 in Fig. 2 festgelegten Ebene;

Fig. 4 eine Ansicht der durch die Linien 4-4 in Fig. 2 festgelegten Ebene;

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/IO

I¹Xg. 4a eine Schnittansicht entlang der durch die Linien 4-a-4-a der Fig. 4 festgelegten Ebene;

in

Fig. 5 eine Ansicht entlang der Linien 5-5 der I¹Xg. 2 festgelegten Ebene;

Pig. 6 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 5, wobei eine andere Abdichtanordnung dargestellt ist;

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Abdichtanordnung;

Fig.8 eine Schnittansicht durch einen Kollektorkanal, der dem_r der Fig. 5 entspricht, wobei eine andere Ausführungsform eines Wärmeaustauschers wiedergegeben ist;

Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 8;

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Länge eines Absorbers, wobei eine andere Art eines Wärmeaustauschers dargestellt ist;

Fig. 11 eine isometrische Ansicht des Wärmeaustauschers der Fig. 10;

Fig. 12 eine Schnittansicht entlang der Länge eines Absorbers, wobei eine weitere Ausführungsform eines Wärmeaustauschers gezeigt ist; - 5 -

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Fig. 13 eine Draufsicht auf den in Fig. 12 dargestellten Absorber ;

Fig. 14 eine teilweise isometrische Darstellung einer anderen Ko11ektοrkanalanordnung;

Fig. 14 eine Ansicht entlang der durch die Linien 15-15 in Fig. 14 festgelegten Ebene und

Fig. 16 eine Ansicht in der durch die Linien 16-16 der Fig. festgelegten Ebene, wobei der Absorber teilweise entfernt ist.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für ein mit Sonnenenergie arbeitendes Heizsystem dargestellt, bei welchem Luft als Wärmeübertragungsmittel verwendet ist und welches eine Kollektoranordnung 10 aufweist, durch welche Luft mittels eines Gebläses B zu einer Wärmespeichereinrichtung ST und zu dem Inneren einer entsprechenden Anordnung umgewälzt wird. Hierbei ist nur eine Arbeitsweise des Systems dargestellt, bei welchem Luft durch das Gebläse aus der Anordnung zu dem Kollektorsystem und folglich zu der Speichereinrichtung gesaugt wird. Die Wärme wird zur Nutzbarmachung durch irgendwelche entsprechenden Einrichtungen von dem Speichersystem aus übertragen. Die Kollektoranordnung 10 ist an einem Unterbau S (Fig. 5) angebracht und weist beispielsweise eine Reihe Kollektoren 11 bis 15 auf (Fig. 2). Die Kollektoranordnung ist unter einem Winkel bezüglich der Horizontalen angebracht, um ein Maximum der Sonnenstrahlung über der Einbaubreite aufzunehmen. Die

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Endkollektoren 11 und 15 v/eisen Bodenöffnungen 16 bzw. 17 auf, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird, über welche Luft durch das Kollektorsystem umgewälzt wird.

Die Gehäuse der Kollektoren, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, können solche sein, wie sie in der US-Patentanmeldung S.N. 772 971 vom 28.Febr. 1977 beschrieben sind, auf welche vollinhaltlich Bezug genommen wird und welche daher nachstehend im einzelnen nicht beschrieben wird. Eine Schnittansicht durch einen Kollektor 13 ist in Fig. 3 dargestellt. Der Kollektor 13 und die anderen Kollektoren weisen in einem rechteckigen Gehäuse einen Absorberaufbau 19 in Form eines Kanals mit rechteckigem Querschnitt auf. Die obere Wandung des Kanals ist ein Absorber 20, welcher eine selektive Oberfläche haben kann. Der Absorber 20 ist mit einem Teil 21 verbunden, das eine Bodenwandung 22 und aufrechte Seitenwandungen 23 mit einem umgebogenen Flansch 24 aufweist, welcher, um eine gute Wärmeübertragung zur Unterseite des Absorbers 22 zu schaffen, fortlaufend über dessen Länge mit Hilfe eines Klebemittels mit einer guten spezifischen Leitfähigkeit verbunden ist. Ein entsprechendes Klebemittel ist ein unter der Bezeichnung Ecco-Bond 281 bekanntes Epoxyharz.das von der Emerson and Cummings Inc. in Canton, Massachusetts auf den Markt gebracht ist oder ein unter der Bezeichnung 3M 2214 bekanntes Epoxyharz. Derartige Klebemittel haben eine hohe spezifische Leitfähigkeit. Diese Klebemittel sind auch Dielektrika-, deren Kenndaten den nachstehend im einzelnen angegebenen Anforderungen genügen. In dem Kanal 19 ist ein Wärmeübertragungsteil 25 angeordnet, das gewellt

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dargestellt ist und obere sowie untere Rippen 27 bzw. 28 aufweist, welche abwechselnd die Unterseite des Absorbers 20 oder den Boden 22 des Kanals berühren. Das dargestellte Klebemittel füllt eine Berührungsfläche zwischen den Rippen aus, die viel größer ist als die direkte Berührungsfläche der Rippen mit dem Kanal sein würde. Hierdurch ist die Wärmeübertragung von dem Absorber 20 an das Teil 25 verbessert. Das Teil 25 erfüllt verschiedene Funktionen. Es versteift die Kanalkonstruktion, überträgt Wärme an den Boden 22 des Kanals, strahlt Wärme an die dadurch festgelegten Durchlässe ab und gibt aufgrund der Berührung Wärme an die darüberströmende Luft ab.

Die Rippen 27 und 28 des Wärmeübertragungsteils 25 sind über ihre ganze Länge im wesentlichen fortlaufend mit der Unterseite des Absorbers 30 und mit dem Boden des Kanals durch ein Klebe- und Verbindungsmittel der vorstehend beschriebenen Art verbunden. Hierdurch ist für eine Wärmeübertragung eine große Fläche zwischeiLdem Teil 25, dem Absorber 20 und der Bodenwandung 22 geschaffen. Derartige Verbindungsflächen sind mit 29 an dem Absorber und mit 29a an der Bodenwandung 22 bezeichnet. Das Teil 25 kann auch eine andere Form aufweisen, wie nachstehend noch ausgeführt wird, hat aber allgemein ausgedrückt quer über die Breite des Inneren eines Kanals 19 eine sich wiederholende, im wesentlichen symmetrische Form und Ausbildung und schafft eine Wärmeübertragungsbahn von dem Absorber zu der Bodenwandung 22. Die Oberflächen des Wärmeübertragungsteils 25 können aufgerauht sein oder auf andere Weise mit einer nicht glatten Ober-

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-,er

fläche versehen sein, um eine Art Scheuerwirkung der darüber geleiteten Luft zu vergrößern und um dadurch den Wirkungsgrad beim Wärmeaustausch zu erhöhen.

Das Warmeübertragungsteil 25 legt zusammen mit dem Absorber 20 und dem Teil 21 eine Vielzahl einzelner Durchlässe fest, durch welche Luft strömt bzw. geleitet wird. Durch die Vielzahl der Durchlässe ist die Berührung mit einer erwärmten bzw. erhitzten Oberfläche auf ein Maximum gebracht und die Wärmeübertragung an die Luft verbessert. Mir eine sehr wirksame Wärmeübertragung sollte die Verbindung zwischen den Rippen des Teils kontinuierlich sein, wo das Wärmeübertragungsteil mit dem Absorber 20 oder der Bodenwandung 22 in Anlage kommt oder sehr nahe bei diesen angeordnet ist. Kontinuierliche Verbindungen ermöglichen eine im wesentlichen gleichförmige Wärmeübertragung von dem Absorber und verhindern heiße Stellen, welche auftreten können, wenn die Berührungsstellen nur intermittierend· vorliegen, wie es beispielsweise bei mechanischen Befestigungsmitteln vorkommen kann.

Der Kanal 19 kann aus ungleichen Metallen gebildet sein, beispielsweise aus einem Absorber aus Kupfer und einem Wärmeaustauscher und einer Bodenwandung aus Aluminium, und bei den Endkollektoren aus verzinktem Stahlblech oder aus anderen korrosionsbeständigen Einlaß- und Auslaßkanälen. Die dielektrischen Eigenschaften der vorstehend angeführten Binde- und Klebemittel verhindern im jeden EaIl eine Elektrolyse zwischen den

ungleichartigen Metallen

In dem Gehäuse sitzt der Kanal auf einer ein- oder mehrlagigen Isolierunterlage 30. Außerdem sorgen Isolierlängen 31 für einen bestimmten Abstand des Kanals von dem Kollektorgehäuse und isolieren ihn von diesem. Die obere Länge der thermischen Isolation 32, vorzugsweise ein zusammendrückbares geschlossenzelliges Material, bildet eine im wesentlichen luftdichte Abdichtung am Rand des Kanals 19 und legt einen bestimmten Abstand des Kanals von einer Kondensatxonswanne 33 fest. Eine ähnliche Abdichtung schafft einen luftdichten Abschluß zwischen der Wanne 33a über öffnungen 4-3 und dem Absorber 20 (Fig. 5)· Eine untere Abdichtung 32c ist unter dem Rand des Kanals 19 an der öffnung 43 vorgesehen.

Die Kollektorgehäuse 34 können von oben bis unten mit nach außen vorstehenden Planschen 35 versehen sein, und die Gehäuse sind durch Befestigungsmittel, wie Schraubbolzen oder Schrauben 36 mit dem Unterbau S verbunden. Die Kollektoren können an Zwischen- oder Abstandsteilen 37 angebracht sein, um eine Luftumwälzung zwischen den Kollektoren und dem Unterbau S zu ermöglichen. Die Kollektorgehäuse weisen ferner eine aufrechtstehende Wandung 38 mit einer Trag- und Halteleiste 39 für ein transparentes Abdeckteil 40 und einen Aufsatz 41 auf.

Die Seiten der Kollektoren weisen, wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, eine darin festgelegte öffnung oder eine An-

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zahl Öffnungen 43 auf, die mit dem Kanal in Verbindung stehen. Kleine Stützen 44 zwischen den Öffnungen 43 sind in der Gehäusewandung nur wegen der Steifigkeit des Gehäuses belassen. Eine Abdichtung 45 ist um alle Öffnungen 43 herum aus Gründen vorgesehen, die nachstehend noch beschrieben werden. Die Stützen 44 sind vorzugsweise wärmeisoliert, beispielsweise mit Hilfe eines Stücks eines aufgeschlitzten herumgelegten Isolierrohrs 44a, wie in Jt?ig. 4a dargestellt ist. Andererseits könnten die Stützen auch mit einem wärmeisolierenden Band umwickelt sein.

In Fig. 5 ist eine Schnittansicht durch einen Endkollektor 15 dargestellt. Der Kanal 19 im Kollektor 15 ist an seinem Ende durch ein Teil 50 verschlossen. Ein Übergangskanal 51 ist mit der Bodenwandung 22 des Kanals 19 zusammen mit einem Ablenkblech 51a angebracht, um die durch die Kollektoren und in den Kollektor 15 gelangende Luft zum Auslaß am Boden zu leiten, der vorstehend als Öffnung 17 bezeichnet worden ist. Der Kanal 51 ist mit der Unterseite des Kanals 19 verbunden und ist an seinem unteren Rand 52 mit Vertiefungen 53 versehen. Die Vertiefungen 53 sind ausgebildet, um die graden Wandungen eines nicht dargestellten Verbindungskanals aufzunehmen, welcher in den Unterbau S vorsteht. Der untere Teil des Übergangskanals 51 ist von einem geschlossenzelligen Isolier- und Abdichtmaterial 54 umgeben. Der Ubergangskanal ist entsprechend bemessen, damit er zwischen benachbarte Deckenträger des Unterbaus S paßt.

Der Übergangskanal 51 ist im allgemeinen aus verzinktem Blech

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oder einem anderen korrosionsbeständigen Blechmaterial hergestellt, und das Binde- oder Klebemittel hat dieselben dielektrischen Kenndaten, wie vorstehend aus geführt .ist.

Benachbarte Kollektoren sind so angeordnet, daß die Abdichtungen 45 zusammengedrückt aneinanderliegen. Die Abdichtungen bestehen vorzugsweise aus geschlossenzelligem Material und sind so ausgebildet, um sicherzustellen, daß keine Lunft an den Verbindungsstellen aus dem Gehäuse entweicht und das irgendein Eindringen von Umgebungsluft verhindert wird.

Die Abdichtungen 45 sind in vergrößertem Maßstab in einer etwas abgewandelten Form 46 in Fig. 6 dargestellt. Zusammenpassende Abdichtungen weisen drei Berührungsflächen entlang ihrer Länge auf. Die oberen Spitzen 46a der Abdichtungen werden fester gegeneinandergedrückt, wenn der Luftdruck außerhalb der Gehäuse größer sein sollte als der Druck der durch die Kanäle 19 geleiteten Luft. Wenn die Verhältnisse umgekehrt sein sollten, v/erden die unteren Spitzen 46b nach innen gedrückt, um durch Anliegen eine entsprechende Abdichtung zu schaffen. Hierbei berühren sich immer alle drei Flächen, insbesondere die Mittelteile 47c der Abdichtungen. Die Abdichtungen 45 und 46 werden an den Wandungen des Gehäuses mit Hilfe eines entsprechenden Klebemittels angebracht. Die Dichtungen 46 unterscheiden sich von den Dichtungen 45 nur dadurch, daß ein Flansch 46d vorgesehen ist, welcher durch öffnungen 43 nach innen vorsteht, und an den oberen und unteren Flächen des Kanals 19 anliegt. Durch

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diese Anordnung sind die Kanten 43a um die Öffnungen 43 herum isoliert und es ist ein Wärmeverlust an den Kollektorgehäusen verhindert.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Dichtung 47 dargestellt, die eine mechanische Sicherung um die Kanten 43a des Kollektorgehäuses aufweisen, das die Öffnungen 4-3 festlegt. Die Dichtungen 4-7 weisen eine Anzahl Finger 4-7a bis 4-7d auf, die zusammengedrückt aneinander anliegen. Die Finger 4-7a werden fester gegeneinandergedruckt, wenn der Umgebungsdruck größer ist als der Druck in den Abdichtfingern. In ähnlicher Weise liegen die Finger 4-7d fester aneinander an, wenn der Umgebungsdruck geringer ist als der Druck in den Abdichtfingern.

Die Teile 4-7e der Abdichtungen 4-7 isolieren die Kanten 4-3a des Gehäuses, die sonst durch die Luft erwärmt werden könnten, wenn sie von dem Kanal 19 eines Gehäuses in den Kanal 19 eines anderen Gehäuses strömt. Die Abdichtungen 45 und 46 bestehen vorzugsweise aus einem geschlossenzelligen, elastisch federnden Material. Wenn die Abdichtungen im Querschnitt massiv sind, wie in Fig. 7 dargestellt sind, sind sie so gewählt , daß sie sehr weich sind, um eine entsprechende Zusammendrückbarkeit und eine gute Abdichtung zu gewährleisten.

Um ferner einen luftdichten Abschluß zu gewährleisten, kann ein Dichtmittel, wie beispielsweise ein Silikongel, zwischen den sich berührenden Flächen benachbarter Abdichtungen aufgebracht werden, um irgendwelche Unregelmäßigkeiten in den Oberflächen

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der Dichtung auszufüllen, welche sonst kleine Luftdurchlässe festlegen könnten.

Die benachbarten Kollektorgehäuse sind parallel zueinander und in einem vorgegebenen Abstand voneinander durch die Dichtungen 45 gehalten, die Zusammendrückbarmittels eines Verbindungsteils in Form einer U-förmigen Schiene 57 in Anlage gehaltensind, welche Enden 57s. und 57t> aufweist, welche in sich nach unten öffnenden Nuten 60 aufgenommen werden, die in den Kollektorgehäusen festgelegt sind. Beim Zusammenbau werden benachbarte Kollektoren mit Hilfe eines oder mehrerer Teile 57 dazwischen in die entsprechende Lage gebracht und durch die aufrechtstehenden Schenkel 57a und 57b ausgerichtet. Eine Zwischenlage oder ein Abstandsteil 58 werden unter jedes Teil 57 eingeschoben, wodurch die Schenkel 57a und 57b nach oben in die Nuten 60 hochgehoben werden. Wenn es fortlaufend ausgebildet ist, dient das Teil 57 auch als Abdeckung über der Verbindung der Kollektoren. Sonst kann der Zwischenraum zwischen den Kollektoren auch durch ein Abweisblech abgedeckt werden, wie in der erwähnten US-Patentanmeldung S.N. 772 971 beschrieben ist.

Die beschriebene Konstruktion schafft ein Sonnenkollektorsystem mit Luft als Übertragungsmittel, bei welchem der Kanal von dem Rahmen vollständig isoliert ist. Infolgedessen kommt es nur zu einem geringen oder zu keinem Verlust an Wärmeenergie von der erwärmten bzw. erhitzten Luft an die Kollektorrahmen.

In Pig. 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform eines Wärme-

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Übertragungsteils in einem Kanal 19 dargestellt, wobei das Wärmeübertragungsteil 61 als eine Art Bienenwabe bezeichnet werden kann. Diese Bienenwabe ist aus Lagen 62 bis 65 aus dünnem Blechmaterial mit einer guten thermischen bzw. spezifischen Leitfähigkeit, wie Aluminium, gebildet, welche schichtweise angeordnet sind, um eine Vielzahl von Luftdurchlässen 66 zu schaffen. Wie dargestellt, sind die durch die einzelnen Lagen gebildeten Durchlässe sechseckig, können aber auch irgendeine andere Querschnittsform aufweisen. Die Lagen 62 bis 65 weisen ebene Teile 67 und 68 in im wesentlichen parallelen Ebenen auf. Wie an der Stelle 69 angegeben, sind die ebenen Teile benachbarter Lagen miteinander verbunden. Die Lagen können aus sehr dünnem Metall hergestellt sein, aber die sich ergebende Honigwabe ist durch das Verbinden bzw. Verkleben im Aufbau steif. Die äußeren ebenen Teile der Lagen 62 und 65 sind im wesentlichen über ihre ganze Länge mit einem Absorber 20 bzw. der unteren Kanalwandung 22 verbunden, wodurch eine gute Wärmeübertragung geschaffen, ist. Eei -lieser Anordnung leitet das die Honigwaben festlegende Material Wärme von dem Absorber zu den Boden- und Seitenwandungen des Kanals 19. Die durch die Durchlässe 66 strömende bzw. geleitete Luft erhält von dem honigwabenartigen Aufbau abgestrahlte Wärme und streicht über deren Längen und erhält durch ein derartiges Darüberstreichen bzw. -scheuern Wärme. Zu einem derartigen Darüberstreichen der Luft kommt es auch an der Unterseite des Absorbers 20, der Bodenwandung 22 und an den Seitenwandungen. Das Darüberstreichen kann verbessert werden, wenn alle Ob erfläch en, die Bjaxäüässe 66 festlegen, texturiert wurden und entsprechend ausgelegt wurden, um eine

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größere Turbulenz zu bewirken. Das Wärmeübertragungsteil 25 könnte in Form einer der Lagen 62 bis 65 ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform könnte der ebene Absorber weggelassen werden, und die oberen Flächen der ersten honenwabenartigen Lage 62 würde den Absorber bilden. In diesem Fall würde die Lage 62 vorzugsweise eine selektive Oberfläche aufweisen.

Noch eine weitere Ausführungsform eines Wärmeübertragungsteils 70 ist in Fig. 10 und 11 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist das Wärmeübertragungsteil in gewellter Form angeordnet und weist eine Ausführung auf, die als geweitetes oder gelochtes Metall bekannt ist, wie besonders deutlich in Fig. 11 dargestellt ist. Die Richtung der durch den Kanal 19 strömenden Luft (die Pfeilrichtung A) verläuft quer zu der Verbindungsrichtung des Wärmeübertragungsteils mit dem Absorber 20 und der unteren Kanalwandung 22. In dieser Anordnung kommt es zu einem wirksamen Darüberstreichen und Scheuern der Luft an dem Wärmeübertragungsteil, während es durch die Öffnungen in dem ausgeweiteten Metall hindurchströmt.

In Fig. 12 und 13 ist noch ein weiteres Wärmeübertragungsteil 80 dargestellt, welches in einem Kollektor gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Das Wärmeübertragungsteil 80 ist im allgemeinen in der gleichen Weise wie der Wärmeaustauscher ausgebildet, jedoch sind dessen Rippen 81 und 82 quer zu der Richtung des Luftstroms durch den Kanal 19 verbunden. Eine

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Vielzahl öffnungen sind von der dünnen Lage aus zwischen den Rippen 81 und 82 vorgesehen. Von derartigen Öffnungen stehen lappenartige Teile 83 und 84 in Richtung der Luftströmung vor. Die Luftströmung ist infolgedessen etwas geschlängelt, wie durch die Pfeile B, C und D in Pig. 13 angedeutet ist und streicht über die Lappen und die Wandungen zwischen den Rippen 81 und 82 bzw. scheuert an diesen Teilen. Die verschiedenen Wärmeaustauscher sind als "gewellt" beschrieben. Der hier verwendete Ausdruck "gewellt" bezieht sich auf Wärmeaustauscher, die so ausgebildet sind, daß sie wiederholt unmittelbar und/oder über die Verbindung mit dem Absorber und der unteren Kanalwandung aneinandergrenzenden Flächenbereichen entlang einer Abmessung bzw. einer Länge des Kanals in Anlage kommen.

Wenn die Metalle, die an den Verbindungsflächen miteinander verbunden sind, ungleichartig sind, schafft das Binde- oder Klebemittel einen dielektrischen Zwischenraum. Ein derartiger Zwischenraum ist nicht notwendig, wenn die miteinander verbundenen Metalle gleich sind. Als Beispiel für eine derartige Verbindung wird ein fortlaufender Wulst oder ein Band aus einem thermisch leitenden Epoxyharz mit einem Durchmesser von 2.3 mm · (3/32 ") verwendet, welches auf den Rippen aufgerollt oder verteilt wird. Wenn dann das Wärmeübertragungsteil auf dem Teil 21 angeordnet und an dem Absorber 20 angebracht wird, wird das Binde- oder Klebemittel, wie in den Figuren dargestellt aufgebracht, um eine Anzahl f entlauf ender

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Flächen für eine Wärmeübertragung zu schaffen. Das Binde- oder Klebemittel wird dann ausghärtet, während die Teile aneinander anliegend gehalten werden. Wenn das Wärmeübertragungsmaterial aus demselben Material wie der Absorber und/oder der Kanal besteht, kann die Verbindung auch durch Verschweißen erfolgen.

Eine andere Ausführungsform eines Wärmeübertragungsteils kann die Form von doppeltem, umgekehrtem, gewelltem Blechmaterial haben, das dem in der US-PS 3 376 684· ähnlich ist. Ein Abschnitt eines Kanals 90 gemäß der Erfindung, in welchem derartige doppelte umgekehrte Verstärkungsrippen verwendet sind, ist in I¹Ig. 14 dargestellt, wobei ein Teil des Absorbers 20 entfernt ist. Die oberen ebenen Flächen sind mit der Unterseite des Absorbers und die unteren ebenen Flächen sind mit der Bodenwandung des Kanals verbunden.

Das Wärmeübertragungsteil 91 des Kanals 90 weist ein wärmeleitendes Blechmaterial auf, das aus einer Vielzahl Reihen oberer Verstärkungsrippen 92 und einer Vielzahl Reihen unterer Verstärkungsrippen 93 gebildet ist, die von der Ausgangsebene der Materiallage vorstehen. Die oberen und die unteren Verstärkungsrippen sind unterbrochen, um eine Anzahl oberer und unterer Elemente 94 bzw. 95 in jeder Reihe zu bilden.

Der Aufbau 90 kann für eine Luftströmung in jeder der beiden Richtungen verwendet werden. Die Luft icann durch im wesentlichen unabhängige (aber in Verbindung stehende)Kanäle 96, 97 und 98

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strömen, wie in J¹Xg. 15 dargestellt ist, oder kann sich auf stärker geschlängelten Bahnen bewegen, wie in Fig. 16 dargestellt ist. Das seitliche Versetzen der Reihenverstärkungsrippen, wie in Fig. 16 dargestellt, schafft eine größere Turbulenz für die Luft, wenn sie über das Wärmeübertragungsteil streicht. Die oberen und unteren Scheitelteile 99 und 100 der einzelnen Elemente 94- und 95 sind vorzugsweise eben ausgebildet, um eine größere Verbindungsfläche und auch eine gleichförraerige Wärmeübertragung an das Wärmeübertragungsteil von dem Absorber und folglich dem Boden des Kanals aus zu schaffen.

Wie in I¹Ig. 16 deutlicher dargestellt ist, sind die Elemente 94 benachbarter oberer Reihen bezüglich der Elemente 94- der nächsten Reihe seitlich versetzt, um eine etwas geschlängelte untere Luftbahn in der durch die Pfeile E, F und G angegebenen Richtung zu schaffen.

Das Wärmeübertragungsteil kann auch in anderen Formen ausgebildet sein, wobei die Wärmeübertragungselemente aus einem einzigen Blech in einer oder beiden Richtungen geformt sind, um eine Wärmeübertragung an dem Boden des Kanals von dem Absorber aus durch sogenannte Scheuerflächen zu schaffen und um auch Flächen für eine Verbindung der jeweiligen Fläche und der Bodenwandung zu schaffen. Beispielsweise kann eine Vielzahl L-förmiger Elemente geformt werden und von einem Bodenblech vorstehen, das mit dem Absorber und dem unteren Schenkel des L-förmigen Elements verbunden ist, das mit der Bodenwandung des Kanals verbunden ist, oder umgekehrt. Derartige Elemente

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können bezüglich der Richtung der Luftströmung verschieden ausgerichtet sein, um eine gute Wärmeabstrahlung und sogenannte Scheuerflächen (scrubbing ) zu schaffen.

Ende der Beschreibung

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Leerseite

Claims

DR. BERG DIFL -ING. STAFF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDM \IR _n _{Q c Λ} - „ _Λ

ZobUb /o

PATENTANWÄLTE ■· - ~

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 29 633

Patentansprüche

Sonnenkollektor, gekennzeichnet durch einen Absorber (20), der die obere Fläche eines Luftkanals (19) bildet, durch welchen zu erwärmende Luft geleitet wird und welcher eine Bodenwandung (22) aufweist, durch eine Wärmeübertragungseinrichtung (25;61;7O;8O;91) mit hohen und tiefen Flächen, die wiederholt zwischen dem Absorber (20) und der Bodenwandung (22) verlaufen, und durch eine Einrichtung (29,29a), welche die Wärmeübertragungseinrichtung (25;61;7O;91) mit dem Absorber (20) und der Bodenwandung (22) an den hohen und tiefen Flächen verbindet, um eine gute Wärmeübertragung an den hohen und tiefen Flächen zu schaffen, wobei durch die Wärmeübertragungseinrichtung (25;61;7O;8O;81) wirksam Wärme an durch den Kanal (19) strömende Luft übertragen wird.

2. Sonnenkollektor nach ' Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß durch die Verbindungseinrichtung (29,29a) die - Wärmeübertragungseinrichtung (25) in einem vorgegebenen Abstand von dem Absorber (20) und der Bodenwandung (22) angeordnet ist, und durch sie dazwischen ein Dielektrikum geschaffen ist.

J. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtung (25) die Form eines gewellten Blechs mit oberen und unteren Rippen

P(089)9g8272 Tele»ramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

⁹⁸⁸²⁷³ BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

⁹⁸⁸²⁷⁴ TELEX: Bayer Veteinsbank München 453100 (BLZ 70020270) ⁹⁸³³¹⁰ 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

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ORIGINAL INSPECTED

(27,28) hat, die abwechselnd mit dem Absorber (20) und der Bodenwandung (22) verbunden sind und durch die eine Vielzahl Luftdurchlässe durch den Kanal (19) feebildet sind.

4. Sonnenkollektor nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtung (61) die Form einer Honigwabe aufweist, wodurch eine Vielzahl Luftdurchlässe durch den Kanal (19) festgelegt ist.

5. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η n-

ζ ei c h η e t, daß die Wärmeübertragungseinrichtung (70) die Form eines gewellten Blechs mit oberen und unteren Rippen aufweist, die abwechselnd mit dem Absorber (20) und der Bodenwandung (22) des Kanals (19) verbunden sind, wobei die Rippen im wesentlichen quer und parallel zu der Strömungsrichtung durch den Kanal angeordnet sind und das Blech geweitetes oder gelochtes Metallmaterial ist.

6. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtung (8o) in Form eines gewellten Blechs mit oberen und unteren Rippen (8i_r82) ausgebildet ist, die mit dem Absorber (20) verbunden sind und quer zu der Richtung der Luftströmung durch den Kanal (19) angeordnet sind, und daß das Blech eine Vielzahl öffnungen aufweist, die zwischen den Rippen (81, 82) festgelegt sind, wobei Lappen (83,84) von dem öffnungen aus in Richtung der Luftströmung durch den Kanal vorstehen.

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7. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtung (91) aus einem Blech mit Reihen von einander abwechselnden oberen und unteren Rippen (92,95) gebildet ist, die entlang der gesamten Länge hohe und tiefe Flächenbereiche schaffen, welche eine Vielzahl Luftdurchlässe durch den Kanal (19) festlegen.

8. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Yerbindungseinrichtung (29,29a) die Fläche vergrößert wird, die für eine Wärmeübertragung von dem Absorber (20) an die Wärmeübertragungseinrichtung (25;61;70;80;91) verfügbar ist.

9. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtung aus einem einzigen Blech geformt ist, wobei eine Anzahl Wärmeübertragungselemente (94>95) ausgebildet ist, von der Ausgangsebene des Blechs vorstehen und eine Vielzahl Luftdurchlässe durch den Kanal (19) festlegen, wobei die Elemente (94,95) Oberflächenbereiche aufweisen, die nach dem Formen der Elemente für eine Verbindung mit dem Absorber (20) und der Bodenwandung (22) festgelegt sind.

10. Sonnenkollektor nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die mit Hilfe der Wärmeübertragungseinrichtungen durch den Kanal (19) gebildeten Luftdurchlässe geschlängelt sind und sich überschneiden.

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11. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtung (91) mit oberen und unteren Reihen von aus der Ebene eines Blechs vorstehender Rippen (92,93) gebildet ist., wobei die Reihen der Rippen (92,93) unterbrochen sind, um einzelne Verstärkungselemente (99»100) entlang einer Reihe zu bilden, die jeweils eine Oberfläche aufweisen, die mit dem Absorber (20) bzw. der Bodenwandung (22) verbunden ist.

12. Sonnenkollektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente jeder Reihe bezüglich der Verstärkungseiemente der benachbarten Reihe auf jeder Seite der Ebene seitlich versetzt sind.

13· Sonnenkollektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente trapezförmig ausgebildet sind und die Oberfläche, welche die kleinere parallele Fläche der Trapezform festlegt, verbunden ist.

14. Sonnenkollektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Luftströmung durch den Kanal (19) im wesentlichen senkrecht zu den Reihen verläuft.

15· Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtung miteinander abwechselnden oberen und unteren Verstärkungsrippen (94,95) gebildet ist, die aus der Blechebene vorstehen, wobei

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die oberen Verstärkungsrippen mit dem einen Teil des Absorbers und der Bodenwandung und die unteren Verstärkungsrippen mit
dem anderen Teil des Absorbers und der Bodenwandung verbunden
sind.

16. Sonnenkollektor nach Anspruch 15» dadurch g e k e η nz e i c h η e t, daß die oberen und unteren Verstärkungsrippen (93»94-) einer Reihe bezüglich der nächsten Reihe seitlich versetzt sind.

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