DE2925152A1

DE2925152A1 - Vorrichtung zur umwandlung von sonnenenergie

Info

Publication number: DE2925152A1
Application number: DE19792925152
Authority: DE
Inventors: Joseph Richard Frissora; Michael Hamilton Platt
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1980-01-03
Also published as: BR7904007A; ZA792769B; IT7949467A0; AU4807879A; GR74425B; AU510351B2; GB2023808B; GB2023808A; FR2429979A1; CA1140414A; US4232655A; ES481871A1; JPS5640257B2; IT1117751B; PT69783A; JPS556197A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Kollektion von Sonnentrahlungsenergie und die Umformung dieser Energie in ¥ärme in einer Flüssigkeit, wie beispielsweise ¥asser; insbesondere richtet sich die Erfindung auf ein System, in welchem Sonnenenergie in einem evakuierten rohrförmigen Kollektor gesammelt wird, um eine Flüssigkeit zu erwärmen, welche in einem Kreislauf zu einem Speichertank geführt wird, wodurch der Kollektor in leistungsfähiger ¥eise und sicher betrieben und der Kollektor unter Steuerung in Abhängigkeit von in dem Kreislauf vorherrschenden Bedingungen vollständig entleert werden kann.

Es sind gegenwärtig leistungsfähige Sonnenkollektoren einer höheren Entwicklungsstufe der in den US-Patenten 3»952,724, 4,043,318, 4,018,215 und 4,033,327 offenbarten Type im Gebrauch. Die Kollektoren' bestehen aus konzentrischen Glasrohren, die ineinander angeordnet und miteinander versiegelt sind, um zwischen sich einen Ringraum zu bilden, der auf ein hartes

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Vakuum, d.h. 10 Torr evakuiert wird* Das äußere "Deckrohr" ist transparent, und das innere "Absorberrohr¹¹ ist selektiv über seiner Oberfläche, die sich in dem Vakuumraum befindet, abgedeckt. Diese Rohre werden in flüssigkeitsdichten Verbindungen in ein Sammelrohr eingesetzt und eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, in jedes der Absorberrohre hinein-

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gepumpt, tun sie zu füllen, und durch die Rohre der Reieh nach hindurchgepumpt, um die Wärme der von den Absorberrohren absorbierten Sonnenstrahlung abzuziehen und zu sammeln.

Die Kollektoren sind außerdem mit verschiedenen Reflektoren ausgestattet, wie in dem US-Patent 4,002,16O erläutert, so daß sowohl zerstreutes als auch direktes Sonnenlicht die Absorberrohre der Vorrichtung erreicht.

Es ist für viele Verwendungszwecke und aus vielen Gründen von größter Bedeutung, Fässer als das Wärmeentzugsmedium zu benutzen; zu diesen Gründen gehört die Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit von Wasser, seine wünschenswerten thermischen Koeffizienten als Wärmeentzugsmedium, sowie seine Ungiftigkeitseigenschaften. Andererseits gefriert Wasser bei relativ unerwünscht hohen Temperaturen im Außenbetrieb und während Ruhezeiten in kaltem Klima, wie beispielsweise im Winter in den nördlichen Bereichen der Vereinigten Staaten von Nordamerika, so daß Schutzvorkehrungen gegenüber einem Gefrieren in der Anlage erforderlich sind. Vor Bekanntwerden dieser Erfindung wurden Prostschutzmittel in dem Wasser verwendet, um auf diese Weise dieser Schwierigkeit Herr zu werden, jedoch bringen derartige Maßnahmen Giftigkeitseigenschaften in die Wärmeentzugsmedien ein.

Auch bei den bekannten Anlagen, in denen Wasser mit oder ohne Frostschutzmittel im Gemisch verwendet wird, muß die Kollektor-

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anlage ununterbrochen betrieben werden, um die Wärme der gesammelten Sonnenenergie abzuziehen, um so den Aufbau tibermäßiger Betriebstemperaturen auf den Rohren zu verhindern. Demgemäß gibt es beispielsweise beim Warmwasserbedarf eines Haushalts oder dessen Heiz- oder Kühlbedarf oder, einer Kombination dieser beiden in einer solarbetriebene-n Installation Zeitspannen, wie beispielsweise im Frühling oder Herbst, wo übermäßige Sonnenenergie von dem Kollektor der Anlage absorbiert wird, was über den Bedarf oder die Anforderungen der Anlage an Wärmeenergie hinausgeht.

Diese überschüssige gesammelte Wärme verlangt einen Schnellablaß ("dumping") eines Teils der Energie, d. h. der Überschuß muß an bestimmte Lufthandhabungs einrichtungen oder Kühl türme umgelenkt werden, was zu unproduktiven Energiekosten und Ausrüstungskosten der Anlage führt.

Bei einigen Anlagen, beispielsweise in den US-Patenten 4.220. 821 und 4.044.754 ist ein Frostschutz dadurch gegeben, daß man den Temperaturunterschied oder die Temperatur des Wassers in dem Kollektor mißt. Jedoch sehen diese flachen Plattenkollektoranlagen einen ununterbrochenen Betrieb während Perioden von Sonnentagen vor, in denen Wasser ununterbrochen durch den !Kollektor und .zu dem Tank gepumpt wird,solange die Sonnenstrahlung einen unterschiedlichen Temperaturwert aufrechterhält oder das Wasser in dem Kollektor sich nicht dem Gefrierpunkt nähert. Von

der vorliegenden Erfindung wird die Notwendigkeit einer genaueren Steuerung der Drainierbarkeit mit ins Auge gefaßt, und es besteht insbesondere beim Betrieb der weiterentwickelten evakuierten rohrförmigen Kollektoren die Notwendigkeit einer Steuerung des Wasserumlaufs während des Betriebes zur Verbesserung der Leistung.

Die vorliegende Erfindung schafft eine dränierbare Kollektorvorrichtung zur Verwendung in einer Anlage, die leistungsfähige Betriebsmethoden im Entzug von Wärme aus absorbierter Sonnenstrahlung zuläßt; es ist eine vollständige Dränierbarkeit der Flüssigkeit auf Anforderung oder bei einem Energieausfall vorgesehen; es kann reines Wasser in der Anlage benutzt werden, ohne daß die Gefahr eines Gefrierens bestünde, und zwar aufgrund der Fähigkeit, die Kollektoren, d.h. die Absorberrohre vollständig zu dränieren. Der dränierbare Kollektor enthält ein langgestrecktes Sammelrohr, welches eine Anzahl der evakuierten Kollektorrohre speist, die auf der höher gelegenen Seite des Sammelrohres¹angeschlossen sind, so daß das Sammelrohr an der geringen Höhe in einer Reihe von Rohren besteht. Die Flüssigkeit wird in jedes Rohr von dem Sammelrohr aus über eine Mündung eingespeist, die so ausgelegt ist, daß sie die Einströmgeschwindigkeit in jedes Rohr hinein begrenzt, und die Rohre sind alle parallel auf dem Sammelrohr verbunden. Die eingeschnürte Öffnung liefert tsinen Druckabfall an sich beim Eintritt der Flüssig-

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« keit in das Rohr, und dieser ist erheblich größer als der Druckabfall über die Länge des Sammelrohres, das die verschiedenen Rohre miteinander verbindet, plus irgendeinem Unterschied in der Höhe des Auslasses der Kollektorrohre auf dem Sammelrohr entlang, d.h. das Sammelrohr sollte von seinem Abflußende zum entfernten Ende hin leicht nach oben geneigt sein. Das Kollektorrohr enthält ein in Längsrichtung verlaufendes Rohr von kleinem Durchmesser, welches sich von dem Sammelrohr bis in die Nähe des spitzen oberen Endes seines Absorberrohres erstreckt. Das in Längsrichtung verlaufende Rohr hat einen ausreichenden Durchmesser, so daß während des Füllens jedes Rohres jegliche Flüssigkeit, die die Neigung hat, in das Rohr überzuströmen, es nicht füllt und dadurch die Luft im Absorberrohr ständig ventiliert. Die Anlage steuert die Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit nach Gallonen je Minute, so daß das Lüftungsrohr sich während der Zeit, in der die Pumpe in Tätigkeit ist, niemals vollständig füllt. Die Einschnürungsmündung in der Flüssigkeitszufuhr in jedes der Kollektorrohre hinein bietet eine praktische Steuerung zur Erlangung dieser Wirkung, und die Pumpenförderleistung, d.h. die Pumpe selbst, braucht nicht genau gesteuert, sondern lediglich auf eine vorgegebene Leistung in Gallonen je Minute eingestellt zu werden. Die Erfindung schafft einen Kreislauf für Flüssigkeit durch die Mehrfachkollektorrohre hindurch, wobei relativ kältere Flüssigkeit am Boden eingeführt und die heißere Flüssigkeit oben entfernt wird. Die Flüssigkeit wird zu einem Lagertank umgewälzt, indem sie von dem Boden dieses Tanks fortgepumpt und die heißere Flüssigkeit von den

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Kollektoren dem oberen Bereich des Tanks zugeführt wii'd. Die Pumpe ist an eine Leitung des Kreislaufs angeschlossen, welche sich zum Boden der Kollektorrohre erstreckt, und an den oberen Bereich des Speichertanks ist eine Lüftungsleitung vom oberen Bereich der Kollektorrohre her angeschlossen. Bei wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung ist eine weitere Leitung auf der Pumpenseite des Kreislaufs vorgesehen, welche eine Bypassverbindung der Pumpe zurück zum Tank bildet, und diese Bypassleitung weist ein gesteuertes Ventil zum Blockieren dieser Bypassleitung während des Betriebes der Kollektoren auf, so daß die Umwälzung von Flüssigkeit durch die Kollektoren stets vom Boden zum oberen Bereich erfolgt, wie angegeben. Der Energiesammelbetrieb wird derart überwacht und gesteuert, daß die Kollektorrohre zu Beginn eines Sonnentages leer sind und nachdem die leeren Sonnenrohre sich auf einer gewählten Temperatur befinden und in dem System ein Energiebedarf festgestellt wird, der Pumpenkreislauf zu den Kollektoren eingeleitet wird und die Rohre parallel mit Flüssigkeit bis zum Überströmen gefüllt werden. An diesem Punkt kann die Anlage nach einer von zwei Methoden betrieben werden, und zwar (a) nach der voll kontinuierlichen Umwälzmethode, in welcher die Pumpe weiterarbeitet, um Flüssigkeit in die Kollektorrohre bei einer Geschwindigkeit hineinzupumpen, die geringer ist als ein volles Überströmen der Lüftungsöffnung in dem oberen Bereich der Kollektorrohrkammer und die überströmende Flüssigkeit und die Luft durch die Lüftungsleitung zu dem Tank strömen; oder (b) nach der Methode der kontinuierlichen Umwälzung einzelner Mengen,

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bei welcher die Pumpe die Rohre mit Flüssigkeit füllt, die eine geringere Temperatur hat als die Rohre, und die Betriebstemperatureinstellung, wie in der in dem Rohr vorhandenen Flüssigkeit festgestellt, die Pumpe bei der Wassertemperatur unter einer vorgewählten Betriebstemperatur stillsetzt und dadurch die "Menge" (batch) Flüssigkeit in den Kollektoren hält, bis sie auf die eingestellte Betriebstemperatur erwärmt worden ist, woraufhin die Pumpe ihren Betrieb aufnimmt und Flüssigkeit durch den Überstrom kontinuierlich durch die Lüftungsleitung zum Tank umgewälzt wird, bis die Flüssigkeitstemperatur in den Kollektorrohren auf einen Wert unter der vorgewählten Temperatur vermindert worden ist.

Die Erfindung schafft auch andere Steuermerkmale, durch welche die Temperatur der Flüssigkeit oder der Energiepegel in dem Tank eine vorgegebene Höhe erreicht, wobei die Flüssigkeit in den Kollektoren in den Tank zurückgekippt und die ■Energiesammlung unterbrochen wird, bis wieder Bedarf an weiterer Energie eintritt. Wenn die Kollektoren entleert sind, kommen sie ohne Energieentzug durch Flüssigkeitsumwälzung zum Stillstand. Oder wenn im alternativen Fall die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitstank sich auf dem voreingestellten Punkt befindet und die sonstigen Bedingungen ein Füllen entleerter Kollektorrohre verlangen, dann wird ein Pumpen verhindert, weil kein weiterer Bedarf für eine Sammlung von Energie in dem System gegeben ist.

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Es ist ferner ein Sicherheitsmerkmal in der Erfindung vorgesehen. Wenn die Kollektorrohre eine Betriebstemperatur überschreiten, die als sicher für die Rohre angesehen wird, dann wird die gesamte Flüssigkeit sofort zum Speichertank abgelassen und ein weiteres Füllen derselben zurückgestellt, bis die Temperatur in den Kollektorrohren wieder unter einen ¥ert gefallen ist, der als sicher für die Einführung von Flüssigkeit in die Kollektoren ohne Schaden, wie beispielsweise durch Wärmeschock, gilt.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor, welche einige bevorzugte Ausführungsformen der hier beanspruchten Erfindung erläutern. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des in der Erfindung verwendeten dränierbaren, evakuierten rohrförmigen Sonnenkollektors in Arbeitsstellung auf dem geneigten Dach eines Gebäudes,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilansicht der Verbindung zwischen den Modulen oder Abschnitten des in Fig. 1 gezeigten Kollektors,

FiG. ^ 3ine perspektivische Darstellung des übrigen Teils der Anlage gemäß der Erfindung, welcher mit dem Sonnenkollektor der Fig. 1 verbunden ist, bei Darstellung in

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einer möglichen Installation in einem Keller oder anderem Raumbereich, des Gebäudes,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des dränierbaren Sonnenkollektorsystems nach den Figuren 1 und 2, angeschlossen zur Verwendung in einer Anlage für die Erzeugung durch sonnenlichterwärmten Wassers,

Fig. 6 einen schematischen elektrischen Schaltkreis zum Betrieb der in Fig. 5 gezeigten Anlage im vollkontinuierlichen Umwälzbetrieb zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 7 einen schematischen elektrischen Schaltkreis zum Betrieb der in Fig. 5 gezeigten Anlage im kontinuierlichen TJmwälzbetrieb einzelner Mengen zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Es folgt nunmehr eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform. Figuren 1 bis 3 zeigen den dränierbaren Sonnenkollektor in einer im Betrieb befindlichen Installation auf dem Dach 10

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eines Gebäudes, wie in der Anmeldung des Miterfinders der vorliegenden Erfindung Joseph R. Frissora, Serial No. - offenbart

und beansprucht, die das gleiche Anmeldedatum trägt vie die vorliegende Erfindung und demselben Anmelder überschrieben wurde.Das Dach hat eine gewisse Neigung von dem oberen First. 11 zu den Dachrinnen 12. In dem dargestellten Beispiel der Fig. 1 kommte eine Neigung von etwa 20° (der Winkel A) über der Horizontalen zur Anwendung. (Der Kollektorneigungswinkel A ist veränderlich von einem Wert in größter Nähe von 0° bis etwa 80°.) Der Sonnenkollektor wird vorzugsweise nach Süden gewendet (nördliche Hemisphäre) auf dem Gebäude aufgestellt, so daß die Achse des Sammelrohres 13 in der Ost-West-Richtung liegt und die Achsen der parallelen Anordnung der Mehrfachsonnenkollektorröhre 14 (von denen in Fig. 1 im Interesse der Einfachheit dor Darstellung _nur eines gezeigt ist) in der Nord-Süd-Richtung liegen. Demgemäß bewegt sich die Sonne während eines"Sonnentages" von rechts nach links in Fig. 1 über die Rohre 14. Die Rohre lh sind in einer Modulareinheit oder Modulareinheiten zusammengebaut (von denen zwei in Fig. 1 gezeigt sind),bestehend aus dem Sammelrohr 13» dem oberen Konsolenkanal 15, Rohrendkappen 16 und den Verankerungsstangen 17* die an ihren Enden mit Gewinde versehen und an einem Ende mittels Bolzen in das Sammelrohr eingesetzt sind (wie im folgenden beschrieben) und an dem anderen Ende mittels Bolzen an der Kanalkonsole 15 befestigt sind. Die Modulareinheit enthält außerdem einen Rückseitenreflektor in einer bestimmten

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, . -,r-nrn · · »/23

Form, der in der dargestellten Form eine planare Zerstreuungsreif lektorf lache 18 bildet, wie in dem US-Patent K 002 offenbart, oder geformte Reflektoren enthalten kann, wie in dem US-Patent 4 091 796 oder US-Patent k 002 k99 offenbart.

¥ie in Fig. 2 gezeigt, besteht das Sonnenkollektorrohr ^k aus einem doppelwandigen hohlen Glaselement in Form eines Testrohres mit einer transparenten Glasaußenwand 19 und einer radial beabstandeten Innenwand 20. Das Rohr 14 ist vorzugsweise in der Größenordnung von 2 1/2 Zoll Außendurchmesser und k bis 7 Fuß Länge. Die Außenfläche der Innenwand 20 ist mit einem wellenlängenselektiven Überzug überzogen, und die Außenwand 19 ist durch eine ringförmige Verschmelzung in der Nähe des offenen Endes 21 des doppelwandigen Glasrohres mit der Innenwand 20 versiegelt. Der eingeschlossene Ringraum 2h zwischen den Wänden 19 und 20, der das Rohr umgibt, wird auf ein hartes Vakuum in der Größenordnung von 10 Torr evakuiert und in der üblichen Weise bei einer Tabellarisierung auf dem geschlossenen Ende 22 des Rohres abgeschmolzen. Die Innenwand 20 begrenzt eine innere Kammer 23, die an dem einen Ende offen ist. Das Rohr "ih ist in seiner Konstruktion ausführlicher beschrieben in dem oben erwähnten Patent von Pei, Nr. h 0^3 318. Es umfaßt ein evakuiertes rohrförmiges Sonnenkollektorelement aus Glas einer höheren Entwicklungsstufe, welches äußerst wirksam ist in der Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärmeenergie an der RohrgrenzfIg one auf der Wand 20. Die Energieumwandlung vr-.n Sonnenenergie in Wärmeenergie wird durchgeführt durch den Überzug auf der Wand 20, und bei Verwendung selektiver

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Überzüge ist diese Umwandlung relativ hochgradig wirksam (in der Größenordnung von 7°/° Leistung).

Das Sonnenrohr 14 ist durch eine Ringdichtung oder einen Augenring 25 in dem Flansch oder der ringförmigen Aufnahmeeinrichtung oder Becherform 26 des Sammelrohres mit dem Sammelrohr 13 verbunden. Es ist eine Anzahl Becherformen mit Längsabständen auf einer Seite des Sammelrohres 13 entlang vorgesehen, und jede Becheröffnung ist in dieselbe Richtung gewendet. Die Mittelachsen der Becherformen 26 s5.nd im wesentlichen parallel. In einer bevorzugten Konstruktion sind eine Becherform 26 und ein Rohrfitting 27 durch Löten, Schweißen oder dergleichen in dem Boden der Becherform zusammengebaut. Das Rohrfitting 27 weist ein unteres verjüngtes Endrohr 28 auf, welches in axialer Richtung von der Becherform 26 herunterhängt. Zur Vereinfachung der Konstruktion ist das Rohrfitting 27 außermittig mit Bezug auf den Boden der Becherform 26 angeordnet, und zwar auf der Seite, die schließlich nach Zusammenbau zum Betrieb (siehe Fig. 2) die Seite mit der höheren Anhebung ,ist. Auf der verjüngten Seitenwand 29 der Becherform entlang und gegenüber dem Rohrfitting 27 ist eine zweite Öffnung im Bereiche des unteren Endes der Becherkappe 26 vorgesehen, in die ein Rohrstumpf 30 eingesetzt und sicher darin befestigt ist. Die Achse des Rohrstumpfes 30 liegt an der Seite geringerer Anhebung e'er Becherform in dem Sammelrohr nach Zusammenbau desselben zum Betrieb (siehe Fig. 2).

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Beim Zusammenbau der Teile des Sammelrohres weist ein Winkeleisenkörper oder Baustahlwinkelkörper 31 voneinander auf Abstand gehaltene bogenförmige Kerben (nicht gezeigt) auf seinem oberen Flansch 3² auf, welche die herabhängenden Rohrfittings 27 aufnehmen und sie nestartig an ihrem Platz anordnen. Die unteren Enden der Becherformen 26 stoßen gegen die Oberseite des Flansches 32» Dieses bringt die Becherformen in ihre richtige Arbeitsstellung, was aus dem folgenden klarer hervortritt, und die Fertigung des Sammelrohres wird fortgesetzt durch Anordnen zweier Hauptrohre großen Durchmessers an ihrem Platz und Befestigung der Verbindungen an den Becherformen, wie folgt. Das Ende 28 des Rohrfittings 27 wird sicher (beispielsweise durch Löten oder Schweißen) an einer vorgeformten Öffnung in dem Luftsammelrohr 33 befestigt. Das Rohr 33 erstreckt sich über die Länge des Sammelrohrs 13· Vorzugsweise ist das Luftsammelrohr 33 aus Metall, d.h. Kupfer oder Messing, welches ein geeignetes Material passend zur Becherform 26 und dem Rohrfitting 27 ist. Die Löcher zur Verbindung der Enden 28 der Reihen von Fittings und Becherformen sind auf der Länge des Rohres 33 entlang gebildet. In ähnlicher Weise ist das zweite Rohr, nämlich das Wassersammeirohr 3k_$ das.aus ähnlichem Material hergestellt ist, mit den beabstandeten vorgebohrten Löchern zur Aufnahme des äußeren offenen Endes des Rohrstumpfes 30 versehen, welches ebenfalls sicher auf dem Rohr 3k, nämlich durch Schweißen oder Löten befestigt ist und dadurch jeweils zum Eintritt in das Rohr angeschlossen ist.

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Die Sammelrohrisolierung 35 ist um die soeben beschriebene Metallstruktur herum gußgeformt, um das Sammelrohr gemäß der Darstellung in den Figuren 1 und 2 zu bilden. Zusätzlich enthält das Sammelrohr eine in Längsrichtung führende Leitung 36, welche elektrische Steuerdrähte 37 nach Bedarf aufnimmt, um die Steuersensoren oder dergleichen anzuschließen. Dies wird zusätzlich in die SammeIrohrstruktur eingebracht, so daß die elektrischen Komponenten, die mit jedem beliebigen der Rohre ΛΗ eines Kollektor-Moduls oder einer Reihe von Modulen verwendet werden, zweckmäßig in der Anlage untergebracht und installiert werden können. Die Sammelrohrisolierung 35 ist vorzugsweise ein geschäumtes Material von leichtem Gewicht, wie beispielsweise geschäumtes Polyurethan

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von etwa 3 Ib je Fuß Dichte. Die Form bei der Herstellung der Isolierung 35 paßt zu den Oberseiten der Becherformen 26, um die Ringförmigen Öffnungen zu bilden, die jeweils durch eine zusammenhängende Seite 38 (Fig. 2) und ein Ende 39 begrenzt sind. Diese Öffnungen öffnen sich auf einer Seite des Sammelrohrs entlang, welche nach dem Zusammenbau der Sonnenrohre lh der höheren Anhebung des Samraelrohres I3 zugewendet ist. In die Öffnungen des Sammelrohres werden Schaumeinsätze (Gummi oder Kunststoff) eingesetzt, die als zylindrische Hülsen ^O vorgefertigt sind und in den Bereich des Mündungsflansches der Becherformen 26 passen. Die Zylinderhülsen kO werden durch die Glaswand 19 jedes Rohres 14 beim Einsetzen desselben in eine Becherform 26 in Einbaustellung zusammengedrückt. Die Hülle ko, welche aus dem genannten kouiprio.ierbaren Material besteht, stellt eine flüssig'reitsdichte Abdichtung jedes Rohres 14 in dem Sammelrohr 13 sicher und hält Regen, Feuchtigkeit und dergleichen von ihm fern. Die Hülle isoliert ferner gegenüber

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Wärmeverlust oder Wärmeübertragung an der Verbindung des Sonnenrohrs in dem Sammelrohr. Das Äußere der Isolierung 35 ist mit einer geformten Schale 41 abgedeckt, welche vorzugsweise aus Glasfaser-verstärktem Harz-Blattmaterial in Form von zwei komplementären Halbschalen 42 und 43 gußgeformt ist. Die Kante 44 des oberen Segments 42 ist nach außen versetzt, um die angrenzende Kante 45 des unteren Segments 43 zu überlappen. In ähnlicher Weise ist die andere Kante 46 des unteren Segments 43 nach außen versetzt und überlappt die Kante 47 des oberen Segments. Die Überlappungen bei 44, 45 und bei 46, 47 werden beispielsweise durch Nieten aneinander befestigt, um das Sammelrohr fertigzustellen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, schließen die gegenüberliegenden Enden der Schale für Modularabschnitte des Sammelrohrs parallele bogenförmige Lappen 48 ein. An den Enden der Module werden vorgefertigte Halbschalen-Einsätze 49 (in. Fig. 1 in punktierten Umrißlinien gezeigt) angeordnet, und ähnliche Einsätze (nicht gezeigt) sind an ihrem Platz zwischen den Ende an Ende miteinander verbundenen Modulen befestigt. Die Verbindung der Rohre 33 und 34 zwischen den Modulen wird in Fig. 3 gezeigt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Sammelrohr 13 eines Moduls durch Befestiger 40 in Form von Muttern und Bolzen befestigt, die sich durch die überlappten Schichten 47, 46 der Sana .3Irohrschale 41, durch einen Kettenkörper *> : und das Dach 10 hindurch erstrecken und es so an seinem Platz befestigen. Es ist wichtig, daß das Sammelrohr von S^iöem Ende in Richtung auf die Rohrver-

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bindungen für die Rohrkreisläufe 40 und *t1 der Anlage nach unten

ist.
geneigt/ Bei Verwendung eines Neigungswinkels von ungefähr zwei Grad zur Waagerechten wird der Kollektor völlig drainiert. An dem oberen Ende des Moduls ist der Konsolenkanal I5 mittels einer Kopfschraube 53 befestigt, die in einen oberen Efettenkörper 53 hineinführt, welcher an dem Dach 10 durch Befestiger 43 in Form von Muttern und Bolzen befestigt ist. Der Reflektor, wie beispielsweise eine weiße Platte 18, ist zur Lagerung durch die Pfettenkörper 41 und 53 befestigt.

Die Rohre lh werden in den Becherformen 2.6 durch eine Endkappeneinrichtung im Sitz gehalten, welche eins sein geschlossenes Ende erfassende kegeistumpfförmige innere Becherform 55 aus Kunststoff und eine äußere kegelstumpfförmige Becherform 16 aus Kunststoff enthält. Die äußere Becherform erstreckt sich durch eine kerbverzahnte Öffnung 57 hindurch, die in dem senkrechten Band der Kanalkonsole I5 gebildet ist (siehe Fig. 1). Die Kante des Bechers 16 an seinem weiten offenen Ende weist radial verlaufende beabstandete Angüsse 56 auf, die in der Größe und Anordnung mit den keilförmigen Ausschnitten der Öffnung 57 in der Konsole 15 übereinstimmen, so daß der äußere Becher 16 und der innere Becher 55 von der Seite der Konsole 15 gegenüber dem Sammelrohr her zusammengebaut werden können. Beim Zusammenbau wird das Rohr Ik durch die Öffnung 57 eingesetzt und das offene^ Ende 21 in dem Sammelrohr-Becherkörper 26" in der Dichtung 25 zum Aufsitz gebracht. Der

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innere Becherkörper ^5 wird über dem vorstehenden geschlossenen Ende 22 des Rohres 14 in Stellung gebracht und der äußere Becherkörper konzentrisch über dem Becherkörper 55 angeordnet, so daß die nach außen geflanschten Ansätze $6 derselben (Fig. 2) durch die kerbverzahnten Ausschnitte der Öffnung 57 (Pig· 1) hindurchgehen. Nachdem die Angüsse 56 durch die Öffnung 57 hindurchgegangen sind, wird die äußere Becherform 16 verdreht (gedreht), um die Ansätze 56 auf der Sammelrohrseite der Konsole I5 zu verriegeln. Es wird auf das axial belastete Rohr 14 in der Sammelrohr-Becherform 26 durch Anziehen der mittleren Schraube 59 in den Gewinden der Zapfenöffnung 58 am gaschlossenen Ende der Becherform 16 gegen das geschlossene Ende der inneren Kappe 55 Spannung aufgebracht. Diese Spannung durch Anziehen der Schraube 59 hält das Rohr 14 in der Sammelrohrbecherform 26. Die mit Endbolzen versehenen Verankerungsstangen 17» die mit Abständen auf dem Modul entlang angeordnet sind, befestigen die Konsole 15 und den Winkeleisen-Körper 32 in dem Sammelrohr mechanisch aneinander, um ein Ausbuckeln des Sammelrohrs zu verhindern; mit anderen Worten wird das Sammelrohr I3 durch die Reihe Stangen 17 starr an dem Konsolenkanal I5 befestigt. Die Stangen 17 sind längs der Konsole bzw. dem Sammelrohr mit Abständen zwischen bestimmten der Rohre 14 angeordnet.

Nachdem die Sonnenkollektoren wie beschrieben an ihrem Platz angeordnet sind, wird das eine -Tauptrohr 33 durch eine hydraulische Klemmkupplung: 62 mit einem Rohr f>o(F±g. 1 u„4)des Sonnentanksystems verbunden? das andere Hauptrohr 34 wird in ähnlicher Weise durch.

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eine Kupplung 63 gleicher Art mit einem Rohr 61 des S jnnentanlcsysteins verbunden. Die aufeinanderfolgenden Module, die in (iner Linie auf dem Dach entlang angeordnet sind, sind durch eine hydraulische Kupplung 62 a miteinander verbunden (Fig. 3)» welche die Längen des Hauptrohres 33 miteinander verbindet, sowie durch eine hydraulische Kupplung 63 a, welche die Längen des Hauptrohres 3^ miteinander verbindet. Die Rohre 33 bzw.3k der entfernt gelegenen Enden des letzten Moduls in der Installation sind mit Kappen versehen und abgedichtet, um das Ende dieses Rohres zu schließen.

Es wird nunmehr das wichtigste Merkmal der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur 2 beschrieben. Als ein Schliisselteil der Anordnung des rohrförmigen Kollektors und Sammelrohres in der geschlossenen Anlage des drainierbaren Kollektors gemäß der Erfindung nimmt das Rohrfitting in jedem Becherkörper 26 ein Belüftungsrohr 6k auf. Vorzugsweise besteht das Rohr 6k aus Glas, wie beispielsweise ein Laboratoriumsrohr oder ein Rohr für chemische Vorgänge. Die Lüftungsrohre 6k sind wünschenswerterweise von gleicher Länge und erstrecken 3ich derart, daß sich ihr offenes oberes Ende in der Nähe der Oberseite der Kammer 23 innerhalb des Rohres 14 befindet. Dies wird in einer Ausführungsform in Fig. 2 gezeigt, und zwar bei Verwendung einer geraden Länge Glasrohr. Das untere Ende 66 des Rohres 64 sitzt in einer ringförmigen Dichtung 67, die in dem großen Abschnitt des Rohrfittings 27 gehalten wird.

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Ein weiterer Schlüsselteil dieses Einbaus für jedes Rohr ist der Mündungseinsatζ 68, der in das innere Ende des Rohrstumpfes 30 in die Wasserleitung eingesetzt und durch eine rohrartige Dichtung 69 darin gehalten wird. Durch den Einsatz 68 ist ein axial verlaufender Durchgang 70 von genau gemessener Größe gebohrt, um das fässer in den Rohren 3^> 30 mit der Kammer 23 innerhalb des Sonnenrohres 14 zu verbinden. Der Einsatz 68 kann eine andere Form annehmen, wie beispielsweise durch Einschrauben oder Einhämmern desselben in das Rohr 30 usw.; jedoch ist es wünschenswert, die Einsätze 68 von Zeit zu Zeit aus betrieblichen oder ¥artungsgründen zu entfernen. Daher ist es wünschenswert, einen leicht entfernbaren Einsatz in dem Rohr 3° vorzusehen.

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Es wird nunmehr auf die Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 1 Bezug genommen, in der eine erste Rohrleitung 61 an den unteren Teil eines Sonnenwassertanks 71 angeschlossen ist. Dieser Tank 71 ist ein Stahltank, der eine äußere Isolierung für den durch Sonnenwärme erwärmten Warmwasserspeicher aufweist und in einer geringeren Höhe als die Kollektoren angeordnet ist, wie beispielsweise im Keller oder einem niedrigeren Stockwerk des Gebäudes. Diese erste Leitung 61 ist an einem Verbindungsstück an eine Verlängerung der Leitung innerhalb des Gehäuses eines Gehäusekastens 100 angeschlossen, welcher eine Zentrifugalpumpe 78 aufnimmt, die durch ihren Elektromotor angetrieben und durch einen im folgenden zu beschreibenden Starterkreis gesteuert wird. Die Leitung 61 ist an die Einlaßseite der Pumpe 78 angeschlossen und erstreckt sich von dem Auslaß der Pumpe zu einem T-Verbindungsfitting bei 72. Die Leitung 61 erstreckt sich von dort zu dem Hauptrohr "^k des Kollektorsammelrohrs auf dem Dach. Ebenso an das T-Fitting "J2 angeschlossen ist eine zweite Rohrleitung 6ia, welche einen Pumpenumgehungskreis bildet und über ein solenoidbetätigtes Ventil 73 angeschlossen ist, welches normalerweise offen ist und bei Betätigung seines Solenoids geschlossen gehalten wird. Die Leitung 6ia besitzt eine Verbindungskupplung an der Seite des Gehäusekastens 100 und erstreckt sich von dort in den oberen Bereich des Tanks 71 hinein. Zu dem oberen Bereich des Tanks gehört ein Druckentlastungsventil 80, welches mit dem Tankverschlußabstand verbunden ist.

An dem Sonnentank entlang erstreckt sich ein herkömmlicher

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Haushaltswarmwassertank 90, der elektrische Widerstandsheizelemente enthält und über die Leitung 101 (am Oberteil des
Tanks 90 gezeigt) verdrahtet ist. Die elektrische Heizquelle arbeitet als eine hilfsweise Ersatzwärmequelle für den häuslichen Wasserverbrauch während der Zeiten, in denen die durch Sonnenwärme erwärmte Flüssigkeit in dem Tank ft nicht verfügbar ist. Der Tank 90 ist über Rohre mit dem Haushaltswassersystem des Gebäudes verbunden, wie in den Figuren h und 5 durch die Rohre 103 ναιά 1θ4 zur Verwendung von erwärmtem Wasser dargestellt. Das Wasser von dem Tank 90 wird durch die Rohrleitung 93 in die Seite des Kastens 100 und zu einer Pumpe 91 geleitet. Von der Pumpe ist die Rohrleitung 93 an den Boden des Tanks
71 angeschlossen. Die Rohrleitung 93 is^ ^mi* einer Wärmeaustauscherschlange 92 verbunden, welche in einem Tank 71 gelagert ist, der an eine sich in den oberen Bereich des Heißwassertaalcs 90 hineinerstreckende Rohrleitung 1θ4 angeschlossen ist. Die Installation ist ferner in Fig. 5 schematisch dargestellt. Das Hauptrohr 33 ist in einer wahlweise möglichen Anordnung der
Kollektor-Module gezeigt, in der die Rohrleitung 60 in T-Form mit dem Hauptrohr 33 sxi einem Zwischenpunkt zwischen den Modulen verbunden ist. In ähnlicher Weise ist das Wasserhauptrohr 3^ in T-Form mit der Rohrleitung 61 verbunden. In einer solchen Installation sind die Sammelrohre auf jeder Seite der T-Verbindungen leicht in Richtung auf ihr Abflußende in die Rohre 60, öl hinein geneigt. Das Rohr 60 erstreckt sich in den oberen Peg/il d**s solaren Wassertanks 71 hinein, vorzugsweise in den Verschlußabstand dieses Tanks. Das Rohr 61

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erstreckt sich zu einem Verbindungspunlct 72, von welchem aus ein Schenkel des Rohres 61 a mit einem solenoidbetätigten Ventil 73 verbunden ist. An der gegenüberliegenden Seite dieses Ventils erstreckt sich das Rohr in den oberen Abschnitt des Tanks 71 hinein. Hinter der Rohrverbindung 72 ist die Rohrleitung 61 in Reihenanordnung mit einem Einweg-Rückschlagventil 7^» einem Durchfluß-Regelventil 75» einem Flußmesser j6, einem Wasserdruckmesser 77 und der Auslaßseite einer motorbetriebenen Zentrifugalpumpe 78 verbunden. Das Rohr 61 ist an der Einlaßseite der Pumpe 78 an die Bodenschicht des solaren Wassertanks 71 angeschlossen. Der Kreislauf des soeben beschriebenen Systems ist ein geschlossenes System und enthält ein Druckentlastungsventil 80 auf dem Tank 71» sowie ein Vakuum-Unterbrecherventil 81 in einem Rohr 82, das in der Leitung 60 in der Nähe der Kollektoren angeschlossen ist und sich in den Luftraum (Verschlußabstand) in den Tank 71 hineinerstreckt. Außerdem ist ein Entlastungsventil 83 auf dem Füllrohr 3k befestigt und ein Entlastungsventil 83 a auf dem Lüftungsrohr· 33 befestigt. Die Entlastungsventile 80, 83 und 83 a sind für den normalen Betrieb der Anlage auf einen geeigneten Druck eingestellt; z. B. löst das Ventil 80 bei 25 psi aus, das Ventil 83 bei 28 psi und das Ventil 83 a bei 30 psi. Vorzugsweise sollte das Entlastungsventil 83 so eingestellt werden, daß es bei einem Druck unterhalb der Einstellung des Entlastungsventil 83 a auslöst. Wenn die Fülleitung 61 zum

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.·♦/ 3h

Tank verstopft ist, dann strömt die Flüssigkeit an dem Ventil 83 aus, wenn der Gasdruck in den Rohren lh übermäßig wird. ¥enn die Leitungen 60 und 61 zum Tank beide verstopft sind und das Entlastungsventil 83 nicht funktioniert, dann gibt das Sicher-

Stets daHn,wenn heitsventil 83a den übermäßigen Gasdruck frei in den Rohren 14./ der Gasdruck in dem System einen übermäßigen Wert annimmt, entlastet das Ventil 80 in dem Tank 71» um den Druck in der Anlage zu neutralisieren.

Wie in Fig, 5 schematisch dargestellt, empfängt der Tank 90 aufbereitetes Wasser von einer Wasserzufuhrleitung 103» die T-förmig zwischen der Pumpe 91 und der Schlange 92 angeschlossen ist. Das heiße Wasser wird von dem Tank 90 über die Leitung 9h abgezogen, die mit einem herkömmlichen thermostatischen Mischventil 106 verbunden ist, welches sich in dem Haushaitswarmwas serkre is lauf befindet. Das Mischventil I06 wird von der Zufuhrleitung 103 über die Leitung I07, die mit einem T-Stück daran angeschlossen ist, mit frischem kaltem Wasser versorgt.

Es folgt nunmehr eine Beschreibung der Anlage zur kontinuierlichen Umwälzung einzelner Mengen. Fig. 7 zeigt das schematische elektrische Steuerdiagramm für die in Fig. 5 gezeigte Einheit, welches den Betrieb der Anlage nach dem Verfahren der kontinuierlichen Umwälzung von einzelnen Mengen ermöglicht. Es sind Steuereinrichtungen vorgesehen, welche auf vorgewählte Temperaturbedingungen in dem FlV.ssigkeitskreislauf ansprechen, einschließlich der Sonnenrohrkammern zum Betrieb der Pumpe,und

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das Solenoidvent.il in seinem zweiten Leitungsweg schließen, um die Flüssigkeit bei einer gesteuerten vorgewählten Durchflußgeschwindigkeit zu pumpen. Eine derartige Steuerung enthält eine Aufeinanderfolge von Schaltern, die in Reihenschaltung an den Stromkreis angeschlossen sind, der mit einer niedrigen Eingangsspannung versorgt wird, und zwar 2h Volt Gleichstrom. In dieser Reihenfolge handelt es sich bei den Schaltern zuerst um einen thermostatischen Schalter, der in der Nähe der unteren Wasserschicht in dem Sonnentank angeordnet und so voreingestellt ist, daß er sich bei oder über einer maximalen Temperatur mit Flüssigkeitsspeicherung öffnet, wie beispielsweise bei 180 F, die anzeigt, daß die maximale Menge an Energie in dem Sonnentank gespeichert worden ist. Der zweite Schalter der Reihe ist ein normalerweise offener Fotozellenschalter, der in Abhängigkeit vom Sonnenausgang geschlossen wird und geschlossen bleibt, solange Tageslicht vorhanden ist, und bei Dämmerung öffnet, um die Anlage stillzusetzen. Der dritte Schalter in der Reihe ist ein Sicherheitsschalter für hohe Temperatur, und es kann ein thermostatischer Schalter von der Art verwendet werden, wie er bei Haushaltsöfen üblxch ist. Der Schalter besitzt eine Kapillare und eine Glühlampe, die in der Flüssigkeitskammer eines der Sonnenrohre angeordnet sind, und ist so voreingestellt, daß er den Kreislauf bei einer Temperatur öffnet, was das gesamte System hemmt, sollte für die Glasrohre eine Bruchgefahr infolge Wärmeschocks bestehen. Venn alle drei Schalter geschlossen sind, dann wird das Solenoidventil (NO) in der Ablaßleitung erregt und geschlossen, um ein Dränieren der Anlage zum Sonnentanlc zu verhindern. Die Pumpe arbeitet, solange diese drei

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Schalter geschlossen sind. Die Pumpe in dex* Anlage nach Pig„ wird gedrosselt, um die Durohflußgeschwindigkeit durch die Kollektorrohre bei optimaler Geschwindigkeit für die Sammlung der Energie aus der Sonnenstrahlung zu steuern, und es ist in der Pumpenleitung ein Rückschlagventil vorhanden, um eine Rückführung zur Pumpe zu verhindern. In der Reihe zur Pumpe befindet sich ein vierter Schalter, welcher dem dritten Schalter ähnlich ist (ein thermostatischer Schalter), und dessen thermischer Sensor in das fasser eines gefüllten Sonnenrohres eingetaucht ist. Der Schalter ist so voreingestellt, daß er schließt, wenn die Temperatur des Wassers in dem Sonnenrohr einen voreingestellten ¥ert überschreitet»

Bei dieser Betriebsweise wird beim Schließen aller vier Schalter die Pumpe angelassen und das Solenoidventil geschlossen. Das Wasser füllt alle Rohre» Da der vierte Schalter schließt, nachdem er eine gewisse Arbeitstemperatur innerhalb der Sonnenrohrkammer wahrgenommen hat, können die Sonnenrohre einer gewissen Sonnenstrahlung ausgesetzt werden, um sie bei Tagesbeginn und vor dem Anlassen der Pumpe zu erwärmen. Während die Sonnenrohre mit Wasser gefüllt werden, kommt unter der Annahme, daß die Wassertemperatur bei Tagesbeginai unter einer voreingestellten Betriebstemperatur liegt, die Pumpe zum Stillstand, jedoch das Solenoidventil bleibt geschlossen. Das System ist nun statisch, und das Wasser in den Sonnenroliren verbleibt dort, bis es über die Temperatur hinaus erwärmt worden ist, um den vierten Schalter zu schließen und die Pumpe wiederum anzulassen und

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- yr -

das Wasser durch, den Lüfttingsrohrüberlauf zum Tank zurück umzuwälzen. Wenn wiederum eine geringere Temperatur in dom Kollektor herrscht, dann öffnet wiederum der vierte Schalter und bringt die Pumpe zum Stillstand, Zeitweilig wiederholt sich der Takt innerhalb eines Tages in Durchführung der kontinuierlichen mengenweisen Aufbereitung des Wassers in den Rohren. Zu anderen Zeiten, bei Perioden hoher Sonneneinstrahlung, ist das Wasser der Anlage auf einer Temperatur oberhalb des voreingestellten Wertes des vierten Schalters, so daß die Pumpe ununterbrochen arbeitet, um die Wärmeabfuhr aus der Anlage zu maximieren und die statischen Perioden und die Wahrscheinlichkeit eines Kochens des Wassers auf ein Minimum herabzusetzen.

ii'ig. 7 zeigt den thermos tat is chen Schalter 86 in dem Boden des Tanks 71» der in Abhängigkeit von den Temperaturwerten T, welche unter dem voreingestellten Wert (z.B. 180°f) liegen, geschlossen ist. Der Schalter 86 befindet sich in dem Stromkreis mit der Energiequelle 84, vorzugsweise einer 2h Volt Gleichstromquelle. Der Fotozellenschalter 87 wird durch die auf ihn auftreffende Sonnenstrahlung geschlossen. Der Hochtemperatursicherheitsschalter 88 mißt hohe Temperaturen innerhalb des Sonnenrohres 14, welche die Gefahr eines Wüx^ueschocks erzeugen. Dieser Schalter 88 ist voreingestollt, so daß or unter einem Temperaturgefahrenpunkt (z.B. 290^oF) _t«vt>«i.'hlo;;::oti wix*d. Das Solenoid des Ventils 73 befindet sich in dom Stromkreis 85a mit der Energiequelle 8k, und das Ventil 7"5 Mo Ibt immer dann geschlossen, wenn die Bedingungen T, S iuul siolusi'u

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Betriebstemperaturen i.i den Rohren wahrgenommen werden. Der vierte Schalter 98 befindet sich in einem Parallelkreis 85 mit dem Starter des Motors M und ist so voreingestellt, daß er sich über einer in den Rohren 14 vorhandenen gegebenen Temperatur schließt. Der Schalter 98 schließt bei dem eingestellten ¥ert, zum Beispiel i40 F, wenn die Rohre und/oder das Wasser sich auf diesem Wert befinden, und bleibt bei gemessenen Temperaturen über diesem Wert geschlossen. Wenn geschlossen, schließt der Schalter 98 den Stromkreis zum Betrieb des Motors M der Pumpe. Somit schaltet sich die Pumpe bei dieser kontinuierlichen mengenweisen Betriebsweise in einem Takt an und ab, nachdem die Rohre gefüllt sind, bis das Wasser in der Anlage insgesamt über dem voreingestellten Wert ist, woraufhin die Pumpe kontinuierlich läuft.

Bei dieser Steuerung wird jeweils beim Verlust von Tageslicht oder bei übermäßigen Temperaturbedingungen in dem Speichertank oder in den Sonnenrohren die Anlage automatisch stillgelegt. Die Stillegung tritt auch beim Verlust von Energie durch Stromausfall oder dergleichen ein.

Die Pumpenförderleistung in Gallonen je Minute wird vorzugsweise für eine gewählte Größe (Durchmesser) des Durchgangskanals 70 in dem Mündungseinsatζ und den Innendurchmesser des Lüftungsrohres 6k festgelegt. Während des Pumpens in der ersten Leitung der Anlage besteht an dem Durchgang 70 von dem

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Rohr 3^ zum Inneren der becherartigen 26-Kammex· 23 jedes Sonnenrohres innerhalb der Anlage oin druckabfall. Das Wasser füllt die Sonnenrohre 14 mit einem Parallelstrom, bis der ¥asserpegel in der Kollektorrohrkammer 23 einen Überlauf des Wassers über das offene Ende 65 des Lüftungsrohres 6k gestattet, jedoch ist vor allem die Pumpgeschwindigkeit geringer als der Strom des Wassers durch den Durchgangskanal 70 und der Überlauf in das Lüftungsrohr 2k,der das Lüftungsrohr vollständig füllt. Demzufolge verbleibt ein offener Luftkanal in der dritten Leitung der Anlage durch das Rohr 6k zum Hauptrohr 33 und zurück zum Sonnentank 71. Außerdem erfolgt der Durchfluß oder gegebenenfalls der Überlauf des Wassers von dem Rohr 6k in der dritten Leitung zum Hauptrohr 33» welches so ausgelegt ist, daß es eine ausreichende Durchmessergröße hat, um einen Fluß von sowohl Wasser als auch Luft zum Sonnentank aufrechtzuerhalten. Es ist von Bedeutung, daß das Rohr 33 sich niemals mit Wasser füllt, um den Luftstrom zum Tank zu blockieren; sonst tritt eine unerwünschte Saugheberwirkung auf.

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Wenn das Sonnentankwasser eine thermale Energie enthält, die aus absorbierter Sonnenstrahlung umgewandelt wurde,und das System diese Energie zu verwenden wünscht, dann wird das dadurch zu erwärmende Wasser (oder Medium) von dex^ unteren Schicht eines herkömmlichen Heißwassertanks 90 für den Hausgebrauch abgepumpt und durch die Pumpe 91 über die Wärmeaustauscherschlangen. 92 in dem solaren Wassertank umgewälzt, dann zurück zur Oberseite des Wassertanks 90 über das Abgaberohr 93· Das heiße Wasser wird bei Bedarf durch die Wasserleitung 9h für warmes Wasser für den Hausgebrauch oder dergleichen Verwendungszweck abgezogen.

Betrachtet man wiederum das obige Verfahren der Erfindung, dann treten, wenn während eines Sonnentagbetriebes eine Bedingung auftritt, die einen der ersten drei Schalter 86 bis 88 in dem Reihenschaltkreis 85 veranlaßt, sich zu öffnen (Fig. 7), zwei Dinge gleichzeitig auf; 1. Der Motor M der Pumpe kommt zum Stillstand und 2» das Solenoidventil öffnet. Das gesamte Kollektorsystem läuft nunmehr aus und entleert das gesamte in den Sonnenrohren vorhandene Wasser zum Sonnentank über die verschiedenen Kanäle 70, das Hauptrohr und den Rohrkreislauf 61, 6ia. Beim Entleeren folgt das Wasser dem durch Pfeile markierten Weg (Fig. 6).

Der Durchfluß in dem Rohr 61 an dem Verbindungspunkt 72 vorbei wird verhindert durch ein Einwegrückschlagventil 7k_t Da sich die Durchgangskanäle 70 jeweils an der Seite des Rohrbecherkörpers 26 und der Rohrkammer 23 mit der geringeren Erhebung

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befinden (Fig. 2), strcmt alle Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft au·: den Sonnenrohren heraus und in den Sonnentank hinein. Außerdem entleert sich das gesamte System automatisch, wenn der Sonnentag endet und der Sonnenzellensehalter 87 veranlaßt wird, sich zu öffnen, und führt das gesamte Wasser in den Sonnentank zurück. Da das gesamte Wasser am Ende des Sonnentages in den Sonnentank 71 zurückgeführt wird, werden maximale Mengen der gesammelten Sonnenenergie in dem Sonnentank gehalten und Wärmeverluste auf ein Minimum herabgesetzt. Die gesamte gesammelte Energie abzüglich der Leitungsverluste - wenn überhaupt gegeben wird in den Sonnentank eingebracht. Hierdurch wird das beim Wasser gegebene Gefrierproblem vermieden und die Notwendigkeit der Verwendung von Antifrostlösungen umgangen.

Es folgt nunmehr eine Beschreibung der vollkontinuierlichen Umwälzanlage. Bei dieser Betriebsweise ist das System der Fig. 5 etwas abgewandelt. Grundsätzlich werden zwei Flüssigkeitsleitungen zwischen dem Sonnentank 71 und den Kollektorhauptrohren 33 bzw. 34 hergestellt. Die erste Flüssigkeitsleitung 61 wird durch die Verbindung mit dem Boden des Sonnentanks und mit dem Einlaß der Pumpe 78 hergestellt. Die Druckineß einrichtung 77 und der Flußregler 76 werden beibehalten, jedoch kommt das Rückschlagventil 7^ in Fortfall. Ferner wird der Bypasskreis 6ia von der T-Verbindung 72 zum Tank einschließlich des Solenoidventils ausgeschaltet. Die erste Leitung 61 stellt, wie zuvor, eine Verbindung zum Hauptrohr Jkher. Die zweite Flüssigkeitsleitung 60 verbleibt, wie in Fig. 5

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- IHT-

Λ³ 2 9 2 515 ^

gezeigt, d.h. sie stellt eine Verbindung des Huuptrohrs 33 mit dem oberen Anschlußraum des Lanier· fi her.

Es wird nunmehr auf Fig. 6 Bezug genommen, in welcher die Steuerung für diese Anlage eine Energiequelle 84 (eine Zk Volt Gleichstromquelle) einschließt, welche sich in dem Reihenschaltkreis 85 mit drei Schaltern und dem Motor M der Pumpe 78 befindet. Der erste Schalter 86 ist der gleiche wie bei Fig. 7 gezeigt und beschrieben, d.h. er regelt die gesamte Energie des Tanks durch Messen des Temperatureingangs T und öffnet oberhalb einer Temperatur, zum Beispiel 18O°F. Der zweite Schalter 87 in dem Schaltkreis ist ein Fotozellenschalter, der durch Sonnenstrahlung S geschlossen wird. Der dritte Schalter 88 ist der Überhitzungssicherheitsschalter mit der Sonde 89 in dem Sonnenrohr 14 und ist so eingestellt, daß er über einem voreingestellten Sicherheitstemperaturwert, zum Beispiel 290⁰F öffnet.

Fig. 6 zeigt einen zweiten Überhitzungssicherheitsschalter, einen gleichen wie der Schalter 88, welcher eine Sicherstellung des Sicherheitsmerkmals gewährleistet. Der zweite Schalter bildet eine zusätzliche Steuerung für den Fall, daß der andere Schalter 88 nicht funktioniert, d.h. sich nicht über dem Überhitzungssicherheitspunkt Öffnet. Die zwei Schalter 88 sind in getrennten Sonnenrohren 14 in jedem Modul von beispielsweise zehn oder mehr Rohren installiert.

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Der Stromkreis 85 enthält auch einen Starter für den Pumpenmotor M, der die Pumpe 78 treibt. Natürlich enthält der Motor M der Pumpe 78 den herkömmlichen Anschluß an eine 110 Volt Wechselstromquelle in einem Schaltkreis mit seinem Starter zum Betrieb des Motors und zum Antrieb der Pumpe.

Der Schaltkreis 85 wird stets dann erregt und der Pumpenmotor angelassen, wenn die Schalter 86, 87 und 88 geschlossen sind. Das Wasser in der ersten Leitung 61 (fest ausgezogene Pfeile in Fig. 5) wird von dem Sonnentank in die Sonnenkollektoren hineingepumpt. Der Pumpendurchfluß und die Pumpenleistung wird in Leitung 6i durch das Durchflußventil 75 und die Durchflußmeßeinrichtung 76 auf die erwünschte Anzahl Gallonen je Minute geregelt. Die Pumpe läuft stets dann, wenn (a) Tageslicht vorhanden ist, (b) das Wasser in dem Sonnentank unter der voreingestellten Grenztemperatur, zum Beispiel 18O°F, liegt und (c) die Innentemperatur der Sonnenrohre innerhalb des sicheren Betriebsbereichs liegt, zum Beispiel unterhalb 290⁰F. Während dieser Zeit setzt sich der Durchfluß von Wasser bei einer gesteuerten Menge Gallonen je Minute in jedem der eingeschnürten Durchgangskanäle 70 zu den Sonnenrohrkammern fort, um sie zu füllen und danach weiter in die Lüftungsrohre 6h hinein überzuströmen und zu dem oberen Bereich des Tanks über die Leitung 60 zurückzukehren. Dies setzt sich fort, bis einer der Schalter 86 bis 88 öffnet. Normalerweise tritt dieses bei Dunkelheit ein, zu welcher Zeit der Schalter 87 öffnet. Hierbei kommt die Pumpe zum Stillstand, und das gesamte Wasser in den

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Kollektorrohren und den Hauptrohren läuft zurück durch die Pumpe in Leitung 61 und kehrt zum Sonnentank zurück, In der beschriebenen Anlage ist die Pumpe 78 eine Zentrifugalpumpe, welche einen Rückstrom durch sie hindurch zum Sonnentank stets dann zuläßt, wenn eine solche Pumpe nicht in Betrieb ist.

Wenn eine andere als eine Zentrifugalpumpe benutzt wird, dann kann der Schaltkreis der Fig. 5 verwendet werden unter Benutzung des Solenoidventils 73 und der Pumpenbypassleitung 6ia zusammen mit einem Exnwegrückschlagventil 7^5 jedoch muß das Solenoid des Ventils nunmehr in Reihenschaltung an den Stromkreis 87 angeschlossen werden, ebenso wie der Pumpenmotor (Fig. 6) zwischen dem nahegelegenen Schalter 88 und der benachbarten Seite der Energiequelle 84 angeschlossen ist.

Die hier beschriebene Erfindung ist gemäß verschiedenen im folgenden gegebenen Beispielen mit Erfolg betrieben worden.

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Beispiel 1

Bei Verwendung der Struktur des dränierbaren Kollektors im wesentlichen gemäß der Beschreibung wurden vier Kollektormodule mit je acht Rohren Ende an Ende verbunden. Jedes der Sonnenrohre ~\h in den Kollektoren war mit einem Mündungseinsat ζ ausgestattet, wie in dieser Anmeldung gezeigt und beschrieben. Der Durchgangskanal 70 durch den Einsatz hindurch war auf einen Durchmesser von 0,093 Zoll (3/32") kalibriert. Es kam in jedem der Kollektorrohre ein Glaslüftungsrohr (6h) von 10 mm Größe zur Anwendung, Der durchschnittliche Innendurchmesser des Glasrohres von 10 mm beträgt annähernd 8 mm (O,314 Zoll). Es wurde Leitungswasser von dem Sonnentank zum Sammelrohrhauptrohr (3*0 aus einzölligem Kupferrohr und einem Raum von etwa 12 Fuß über der Pumpe bei einer Flußgeschwindigkeit von 0,075 Gallonen je Minute je Modul gepumpt (4 χ 0,075 Gallonen je Minute insgesamt). Bei einer Sonneneinstrahlung in Corning, N,Y, im Winter, d.h. von Dezember bis März, arbeitete der Kollektor bei annehmbaren und zufriedenstellenden Betriebsbedingungen in leitungsfähiger ¥eise in dem vollkontinuierlichen Betrieb wie oben beschrieben. Das Auftreten einer äaugheberartigen Wirkung wurde vermieden. Füllen und Dränieren der Kollektoren waren jeweils befriedigend,

Beispiel 2

Dasselbe System wie in Beispiel 1 beschrieben wurde bei einer Pumpenförderleistung von 0,35 Gallonen je Minute je Modul

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{k χ 0,35 Gallonen je Minute insgesamt) betrieben, und es wurden die gleichen befriedigenden Ergebnisse erzielt, Saughebern wurde vermieden, und Füllen sowie Dränieren waren jeweils befriedigend.

Beispiel 3

Es wurde das gleiche System wie in Beispiel 1 benutzt mit der Ausnahme, daß der Mündungsdurchgangskanal in den Einsätzen in jedem der Kollektorrohre einen Durchmesser von 1/16 (θ,θ62 Zoll) hatte. Die Pumpenförderleistung wurde auf 0,05 Gallonen je Minute je Modul (insgesamt 0,15 Gallonen je Minute) gehalten. Die Ergebnisse beim Fülle"n und Dränieren der Kollektoren waren wiederum befriediegend; Saughebern wurde vermieden,

Beispiel k

Es wurde dasselbe System benutzt wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß die Mündungsdurchgangskanäle in den EinsÜzen in jedem der Kollektorrohre einen Durchmesser von 1/8 Zoll (0,125 Zoll) hatten. Die Pumpenförderleistung betrug 0,25 Gallonen je Minute je Modul (h χ 0,25 insgesamt). Das System arbeitete zufriedenstellend beim Füllen und Dränieren der Kollektoren; und der Saughebereffekt wurde vermieden.

Es ist notwendig, daß in der Installation eine gewisse Neigung des Sammelrohres zurück zum Abfluß zum Tank (längs dem Rohr 3*0 vorhanden ist, um den Kollektor vollständig und befriedigend zu entleeren. Die Kollektorrohre der Module werden mi?., einer gewissen Neigung (Winkel A) nach unten zum Sammelrohr installiert, Das Wasserhauptrohr ^k zum Dränieren des Wassers und zum Ein-

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speisen des Wassers in die Kollektoren sollte im Vergleich, zum Durchmesser des eingeschnürten Durchgangskanals 70 in jede Becherform und jede Kammer der Kollektorrohre hinein von relativ größerem Durchmesser sein« Der Innendurchmesser des Lüftungsrohres hat eine definitive Beziehung zu dem eingeschnürten Durchgangskanal 70, indem er größer sein muß als der Durchgangskanal der Mündung, Die Pumpenförderleistung je Modul einer gegebenen Anzahl Kollektorrohre muß so festgelegt sein, daß jedes der Lüftungsrohre in den Kollektoren daran gehindert wird, sich

mit Wasser zu füllen, wie bereits im vorhergehenden beschrieben. Die Auslegung der hydraulischen Anlage ist ferner abhängig von der Größe des Systems, das heißt von der Anzahl der Module. Die gegebenen Daten ziehen eine Konstruktion von bis zu zehn Modulen mit je acht Kollektorrohren in Betracht bei Verwendung üblicher Glasrohre von 10 mm als Lüftungsrohr in jedem der Sonnenkollektorrohre. Das Wasserhauptrohr 3h und das Lufthauptrohr 33 sind aus üblichem Kupferrohr von 1 Zoll Durchmesser.

Die hier beschriebene Erfindung zeigt einen Sonnenkollektor, bestehend aus einer Anzahl entleerter Sonnenrohre .und einem Sammelrohr, das in der Lage ist, die Innenkammer aller Sonnenrohre paräLLel zueinander und gesteuert und mit ausreichendem Druckabfall in der Mündung zwischen dem Hauptwassersammelrohr und dem Inneren des Sonnenrohres zu beschicken, um jegliche Abweichungen in der Höhe der Durchflußgeschwindigkeiten in dem Rückführkreislauf der Lüftungsrohranlage zu überwinden. Im anderen Fall kann die Anlage einem Saughebern unterliegen oder das Wasser in einigen

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der Rohre zum Kochen kommen und in andere Rohre abströmen lassen. Die Erfindung schafft das Merkmal einer unmittelbaren Dränierbarkeit auf Befehl. ~ ..

Darüber hinaus besteht nicht mehr die Sorge hinsichtlich eines Gefrierene eines Kollektors bei Verwendung von Wasser als Energieübertragungsmedium, und bei Stillstandszeiten oder zwischen den einzelnen Sonnenperioden (Tagen), an denen Energie verfügbar ist, wird die gesammelte Energie in äußerst leistungsfähiger ¥eise in der Anlage zurückgehalten, d.h. die gesammelte Energie wird insgesamt iri eine Speichereinrichtung übergeführt, in diesem Pail der Sonnentank.

Obwohl hier Wasser als bevorzugtes Beispiel für das Arbeitsströmungsmittel angegeben wurde, ist doch darauf hinzuweisen, daß andere Flüssigkeiten oder Mischungen innerhalb des Gedankens und Bereichs der Erfindung benutzt werden können,

Während bestimmte spezifische bevorzugte Ausführungsformen und Einzelheiten der. Erfindung zur Erläuterung hier beschrieben wurden,

liegt doch auf der Hand, daß verschiedene Veränderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche schließen alle Veränderungen und Abwandlungen für die hier gegebenen Lösungen, die im Bereiche des Erfindungsgedankens liegen, als Teil der Erfindung mit ein.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

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BK.-ING.H. \1V-Gl- \*ΌΑΛ «reis-.") O Q ^ E Λ (r J

Bin,.-ing. H. HAUCK ■ BIPL₁-PHYs-W-SCIIMITZ- dipjl.-ing, E. OrRAALFS DIPL.-ING. W. WEHNERT ■ dipl.-phys. W. CARSTENS. ■ dr-iäg. W. DÖRING

HAMBURG-MÜNCHEN -DÜSSELDORF

• PATEN TA N WÄ LTB · NEUEH WALL 41 · 2000 HAMBURQ 36 · SCHSfITZ-GEAAtFS

NEUER WALL II · 2000 HAMBURG 36- _n -nt· J T TELEFON + TELECOPIER (040) 36 67 55

Owens-Illinois, Inc. _ _{TElEX 03 u 709 INPAT D}

P.O. BOX 1 035 CABLE NEGEDAPATENT HAMBUHQ

mi j /vl-j )**££<: HAUCK-CARSTENS

ioledo, Ohio 43000 mozartstrasse 23-sooo München 2-

TELEFON + TELECOPIER (OSS) S3 92 3β

USA CABLE NEOEDAPATEKT MÜNCHEN

WEHNERT-BÖRING K.-WILH.-KING41-4000DÜSSELDORF11

TELEFON (Oail) 37 5O 27/28

TELEX 08 SS4 S89 DYNA D

CABLE NEGBDAPATBNT DÜSSELDORF

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT/PLEASE REPLY TO: HAMBUHG, 21. Juni 1979

Vorrichtung zur Utn-jfaiidltmg von Sonnenenergie

Ansprüche :

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1.) Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie, bei welcher " eine Flüssigkeit zum ¥ärmetransport zwischen, einem Sonnen» exiergiesaninielbereich und einem Wärmeenergiespeicher -und einer Austauschvorrichtung umgewälzt wird, gekennzeichnet durch die folgende Kombination: Eine Anzahl Sonnenkollektoresi zum Empfang der Sonnenstrahlung, die je eine geschlossene Kammer für die Umwälzung von Flüssigkeit zu und von der Kammer aufweisen, um durch Sonnenstrahlung erwärmt ζτα werden, wobei jede liamaier obere und Bodenbereiche aufweist,, -:inen Speiehartank für die Flüssigkeit, -Jer an einer erheblich geringeren Höhe von &en Kollektoren aus angeordnet ist,

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ORIGINAL

eine erste Flüssigkeitsleitung, die zwischen dem Speichertank und dem Bodenbereich jeder der parallel miteinander verbundenen Kammern zur Leitung von Flüssigkeit zwischen ihnen angeschlossen ist, wobei diese Leitung einen eingeschnürten Durchflußkanal aum Bodenbereich jeder der parallel miteinander verbundener Kammern einschließt, eine Pumpe in der ersten Flüssigkeitsleitung, die zum Pumpen von Flüssigkeit in der Leitung von dem Tank zu den Kollektorkammern betrieben werden kann, eine zweite Leitung mit einer Anzahl Endöffnungen in dem oberen Bereich jeder der Kammern, die mit dem oberen Bereich in dem Speichertank verbunden sind, um (a) Luft in dem oberen Bereich der Kammern zum Speichertank zu lüften und (b) in die Anzahl Endöffnungen der zweiten Leitung eintretende Flüssigkeit durch Schwerkraftfluß zum Tank zu leiten, sowie Steuereinrichtungen, die auf eine in einer oder mehreren der Kammern vorhandene vorgegebene Temperatur ansprechen, um die Pumpe zu betreiben und dadurch Flüssigkeit von dem Speichertank zu den Sonnenkollektorkammern zu pumpen, wobei der Fluß der Flüssigkeit in jede der Kammern in einem geringeren Ausmaß stattfindet als der volle Fluß in der Endöffnung der darin vorhandenen zweiten Leitung, wodurch die überströmende Flüssigkeit von den Kammern und die Luft zu dem Speichertank durch die zweit-Leitung zurückkehren und das Pumpen stets dann unterbrochen wird, wenn eine solche vorgegebene Temperatur in einer solchen Kammer nicht met·:·.- vo.-handen ist.

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BAD ORIGINAL

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Zentrifugalpumpe ist und daß Strömungsmittel in den Kollektoren aufgrund der Schwerkraft durch die erste Leitung stets dann in den Speichertank abströmt, wenn die Pumpe nicht in Betrieb ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachsonnenkollektoren jeweils einen rohrförmigen doppelwandigen Glaskollektor mit einem abgedichteten ringförmigen evakuierten Raum zwischen den ¥änden enthalten, der an einem Ende geschlossen und an dem anderen Ende offen ist, wobei auf der Innenwand in dem Raum eine energieabsorbierende Oberfläche vorhanden und die Außenwand transparent ist, während ein becherartiges Element eine MündungsÖffnung bildet, die dichtend um das offene Ende des doppelwandigen Kollektors herum angeschlossen ist, um die geschlossene Kammer zu begrenzen, und der eingeschnürte Durchflußkanal zu der Kammer sich durch den Boden des Becherelements hindurcherstreckt und die zweite Leitung durch ein Lüftungsrohr, welches sich durch das Becherelement hindurcherstreckt, jeden der doppelwandigen Kollektoren parallel anschließt, wobei ein Ende desselben offen ist und sich im oberen Bereich der Kammer befindet und das andere Ende sich in der zweiten Leitung befindet.

h, Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die auf die vorgegebene Temperatur ansprechende Ein-

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richtung in einer oder mehreren der Kammern zum Betrieb der Pumpe eine Energieeinrichtung enthält, die wirksam zum Antrieb der Pumpe angeschlossen ist, einen elektrischen Steuerkreis zum Betrieb der Energieeinrichtung einschließlich einer Quelle elektrischer Energie, einen ersten temperaturempfindlichen Schalter mit einem Temperaturfühler in wenigstens einer der Kammern, wobei dieser Schalter normalerweise bei Temperaturen geschlossen ist, die innerhalb des Bereichs der sicheren Betriebstemperaturen für die Kollektoren liegen, und einen zweiten Schalter, welcher lichtbetätigt wird, um sich bei vorhandener Sonnenstrahlung zu schließen, wobei diese Schalter in dem Stromkreis in Reihe geschaltet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen temperaturempfindlichen dritten Schalter in Reihenschaltung in dem Stromkreis, welcher normalerweise bei Temperaturen unterhalb der für die maximale Betriebstemperatur des Speichertanks gewählten schließt und einen Temperaturfühler enthält, der an die Flüssigkeit in dem Speichertank angeschlossen ist.

ό. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter so programmiert ist, daß er oberhalb 290°F öffnet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

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der dritte Schalter so programmiert ist, daß er oberhalb 180⁰F öffnet.

8. Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie, bei welcher eine Flüssigkeit zum Wärmetransport zwischen einem Sonnenenergiesammelbereich und einem Ifarmeenergiespeicher und einer Austauschvorrichtung umgewälzt wird, gekennzeichnet durch die folgende Kombination: Eine Anzahl Sonnenkollektoren zum Empfang von Sonnenstrahlung mit je einer geschlossenen Kammer zur Umwälzung von Flüssigkeit zu und aus der Kammer zur Erwärmung durch die Sonnenstrahlung, wobei jede Kammer obere und untere Bereiche enthält, einen Speichertank für die Flüssigkeit, der bei einer erheblich geringeren Höhenlage von den Kollektoren aus angeordnet ist, eine erste Flüssigkeitsleitung, die zwischen dem Speichertank und dem Bodenbereich jeder der parallel miteinander verbundenen Kammern zum Leiten der Flüssigkeit zwischen ihnen angeschlossen ist, wobei diese Leitung einen eingeschnürten Durchflußkanal zu jeder der parallel miteinander verbundenen Kammern enthält, eine Pumpe in der ersten Flüssigkeitsleitung, die zum Pumpen der in der Leitung vorhandenen Flüssigkeit von dem Tank zu den Kollektorkammern betrieben werden kann, eine zweite Leitung, die an ihrem oberen Ende Mehrfachöffnungen einschließt, von denen sich eine angrenzend an den oberen Bereich jeder der Kammern befindet und an den oberen Raum in dem Tank /angeschlossen ist, tun (a) in den Kammern vorhandene Luft zum Tank zu-lüften und (b) in die

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oberen offenen Enden der dritten Leitung eintretende Flüssigkeit aufgrund von Schwerkraftsfluß zum Tank zu leiten, eine dritte Leitung, welche die Pumpe umgeht und an einem Punkt zwischen der Pumpe und den eingeschnürten Kanälen mit den Kanunem und dem Tank verbunden ist und dadurch die Pumpe zum Rückfluß der Flüssigkeit zum Tank umgeht, ein normalerweise offenes Solenoidventil, das in die dritte Leitung eingeschaltet ist und zum Blockieren des Flusses zum Tank durch die Pumpenby-ρass-Leitung betrieben werden kann, ein Einweg-Ruckschlagventil, das zwischen der Pumpe und der Verbindung der dritten Leitung zur ersten eingeschaltet ist, um den Fluß in der ersten Leitung durch die Pumpe zum Tank zu blockieren, sowie Einrichtungen, die auf vorgegebene Temperaturen in einer oder mehreren der Kammern ansprechen, um die Pumpe zu betreiben und das normalerweise offene Solenoidventil beim Pumpen von Flüssigkeit von dem Tank zu den Kammern zu schliessen, wobei dieses Pumpen stets dann unterbrochen wird, wenn die vorgegebene Temperatur in den Kammern nicht mehr vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Betrieb der Pumpe und des Solenoidventi^s in Abhängigkeit von der vorgegebenen Temperatur einen Steuerkreis enthält, mit einer elektrischen Energiequelle und einem ersivn temperaturempfindlichen Schalter, der wirksam angeschlossen ist, um die Temperatur in einer der Kollektorkainrnern zu messen, sowie einem zweiten temperaturempfindlichen Schalter,

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der wirksam angeschlossen ist, um die Temperatur in einer der Kollektorlcammern zu messen, wobei der erste Schalter in Reihenschaltung in dem Stromkreis mit dem Solenoid des Ventils und der Pumpe verbunden ist und der zweite Schalter in Reihenschaltung in dem Stromkreis mit der Pumpe verbunden ist, wobei der erste Schalter normalerweise geschlossen ist und bei einer vorgewählten hohen Temperatur oberhalb des sicheren Betriebes der Kollektoren öffnet und dadurch das Solenoidventil bei der genannten hohen Temperatur öffnet und die Pumpe zum Stillstand bringt, während der zweite Schalter normalerweise offen ist und bei einer vorgegebenen unteren Temperatur schließt und dadurch die Pumpe bei der genannten niedrigeren Temperatur betreibt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis einen dritten temperaturempfindlichen Schalter enthält, der wirksam zum Messen der Temperatur der Flüssigkeit in dem Speichertank angeschlossen und in Reihenschaltung in dem Stromkreis mit dem Solenoid und der Pumpe verbunden ist, wobei dieser dritte Schalter normalerweise geschlossen ist und bei einer gewählten Temperatur oberhalb der maximalen Temperatur für die gespeicherte Flüssigkeit geöffnet wird und dadurch das Solenoidventil öffnet und den Pumpenbetrieb stillsetzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die hohe Temperatur mindestens 2SO⁰ F beträgt und die untere Temperatm nicht höher als 14O°F ist.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Speichertemperatur für die Flüssigkeit wenigstens 180 F beträgt.

13· Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis ferner einen normalerweise offenen lichtbetätigten Schalter in Reihenschaltung in dem Stromkreis mit dem Solenoid und der Pumpe enthält, welcher durch die für die Kollektoren verfügbare Sonnenstrahlung geschlossen wird.

lh. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Betrieb der Pumpe und des Solenoidventils ferner hintereinander anspricht auf die vorgewählte Temperatur in den Kammern gemeinsam mit der vorgewählten Temperatur der Flüssigkeit in dem Tank und dem Vorhandensein von Sonnenstrahlung zum Empfang durch die Sonnenkollektoren.

15· Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie mit einer Anzahl doppelwandiger rohrförmiger Sonnenkollektoren aus Glas zum Empfang einer Strahlung, die jeweils eine ^Kammer zur Umwälzung von durch die Sonnenstrahlung zu erwärmender Flüssigkeit aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kollektor folgendes enthält:

einen abgedichteten ringförmigen evakuierten Raum zwischen den Wänden, die ein Kollektorrohr begrenzen, das an seinem oberen Ende geschlossen und an seinem anderen unteren Ende offen ist und auf der Innenwand in dem Raum eine Energie absorbierende Oberfläche aufweist, sowie eine transparente

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Außenwand,

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ein Becherelement, das dichtend um das offene untere Ende des Kollektorrohres herum angeschlossen ist und dadurch die Kammer innerhalb des Rohres bildet,

einen eingeschnürten Durchflußkanal zu der Kammer durch das Becherelement hindurch

ein in Längsrichtung vorstehendes Lüftungsrohr zu der Kammer und durch das Becherelement hindurch, welches an seinem oberen Ende offen ist und darin mit Abstand von dem oberen geschlossenen Ende des Kollektorrohres liegt, wobei dieses Lüftungsrohr jeder Kammer eine erheblich größere Durchflußkapazität relativ zu dem eingeschnürter Kanal aufweist,

ein Speichertank für die unter dem unteren Ende der Kollektoren vorhandene Flüssigkeit, eine erste Leitung, die zwischen dem Speichertanlc und dem eingeschnürten Kanal aller Kammern angeschlossen ist, um Flüssigkeit parallel zwischen ihnen zu leiten,

eine Pumpe in der ersten Leitung, die zum Pumpen von Flüssigkeit van dem Tank zu den Kollektorkammern betrieben werden kann,

eine zweite Leitung, die zwischen dem Speichertank und den Lüftungsrohren aller Kammern parallel angeschlossen ist, um die Luft in den Kammern zum Tank zu lüften und die in die Enden der Lüftungsrohre eintretende Flüssigkeit zum Tank zu leiten, sowie

Einrichtungen zum Steuern des Betriebes der Pumpe, um (a) in der ersten Leitung Flüssigkeit zu den Kollektoren zu pumpen und die Lüftungsrohre überströmende Pumpflüssigkeit

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durch die zweite Leitung zum Tank zurückzuführen und (b) die Kollektoren durch die erste Leitung zu entleeren.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15» gekennzeichnet durch eine dritte Leitung, die eine Verbindung von der ersten zum Tank bildet und die Pumpe beim Entleeren der Kollektoren umgeht, ein Einwegventil in der ersten Leitung zwischen der Pumpe und der dritten Leitung, um darin den Fluß zum Tank durch die Pumpe zu verhindern, sowie ein Solenoidventil in der dritten Leitung, welches durch die Steuereinrichtung betätigt wird, wodurch ein Öffnen des So'lenoidventils die Flüssigkeit aus den Kollektoren durch die erste und die dritte Leitung jeweils zum Tank abläßt und ein Schließen des Ventils den Strom der Flüssigkeit zu dem Tank durch diese Leitungen blockiert.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Solenoidventil normalerweise offen ist und durch Energie von der Steuereinrichtung im Betrieb geschlossen wird, wodurch ein Energieausfall der Steuereinrichtung automatisch Flüssigkeit aus den Kollektoren abzieht.

18. Vorrichtung nach Anspruch I5 oder 16, dadurch gekennzeichnet, Jaß Oie Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur in den rohrförmigen Kollektorkammern derart betrieben wind, daß

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(a) die Flüssigkeit nicht in die Kammern hinein gepumpt wird, wenn die darin vorhandene Temperatur unter einer vorgewählten Betriebstemperatur oder über einer vorgewählten hohen Temperatur liegt, bei welcher ein Wärmeschock der Sonnenrohre eintreten kann, und (b) Flüssigkeit von den Rohren abgezogen wird, wenn sie sich auf einer Temperatur über der vorgegebenen hohen Temperatur befinden.

19· Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ferner in Abhängigkeit von einer Flüssigkeitstemperatur in dem Speichertank betrieben wird, wodurch die Flüssigkeit nicht von dem Tank zu den Kollektoren gepumpt und die in den Kollektoren vorhandene Flüssigkeit zum Tank abgelassen wird, wenn die Temperatur der Flüssigkeit in dem Tank sich über einer vorgegebenen Höchsttemperatur befindet.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ferner in Abhängigkeit von der Ver-_ fügbarkeit von Sonnenstrahlung für die Kollektoren betrieben wird, wodurch Flüssigkeit nur während Zeiten einer Verfügbarkeit einer derartigen Sonnenstrahlung zu den Kollektoren gepumpt und die in den Kollektoren vorhandene Flüssigkeit stets dann zum Tank abgelassen wird, wenn eine derartige Sonnenstrahlung nicht mehr verfügbar ist.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung durch eine Quelle elektrischer Energie elektrisch betrieben wird und die Kollektoren bei Energieausfall entleert werden.

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