DE29510764U1

DE29510764U1 - Solarkollektor mit geformtem Sammelleiter

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Publication number: DE29510764U1
Application number: DE29510764U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1995-07-03
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2005-07-04
Also published as: GB9413825D0

Description

SOLARKOLLEKTOR MIT GEFORMTEM SAMMELLEITER

Gegenstand der Erfindung ist ein Solarkollektor mit Wärmerohr, insbesondere mit geformtem Sammelleiter.

Solarkollektoren sind geeignet, Sonnenstrahlung in Wärme umzuwandeln und die Wärme mit möglichst großer Effizienz mittels eines Wärmetransportfluids, das beispielsweise Wasser oder Luft sein kann, weiter zu transportieren.

Solarkollektoren, der hier beschriebenen Art umfasst ein Wärmerohr, dessen wesentliche Funktion der Übergang und die Verteilung von Wärme durch Verdampfung und Kondensation einer Arbeitsflüssigkeit (Wärmetransfermedium) ist. Das wesentliche Merkmal eines Wärmerohrs besteht darin, daß Energie, die notwendig ist, die Flüssigkeit und den Dampf, in Anwesenheit von Schwerkraft vollständig durch die bereitgestellte Wärmequelle fließen zu lassen, so daß keine externen Pumpen erforderlich sind. Die Verwendung derartiger Wärmerohre in Solarkollektoren ist beispielsweise aus den GB-2 023 803 A und GB-2 023804 A bekannt.

Solarkollektoren umfassen weiterhin ein Wärmeaustauschsystem, bei dem der Kondensator eines der wesentlichen Teile ist. Der Kondensator befindet sich üblicherweise in einer Sammelleitung, wodurch ein Wärmetransportfluid hindurchgeführt wird, das die Wärme aus dem Kondensator entnimmt und weiterleitet. Dementsprechend ist es erforderlich, einen ausreichenden Wärmeübergang von dem Kondensator zu der Wärme-transportierenden Flüssigkeit in der Sammelleitung bereitzustellen. Darüber hinaus ist* es erforderlich, den Kondensator der Ausgangsleistung des Kollektors anzupassen. Auch ist es notwendig, einen möglichst geringen thermischen Widerstand zwischen dem Kondensator und dem Wärmetransportfluid der Sammelleitung zu erreichen.

Eine weitere Anforderung an zufriedenstellende Solarkollektoren ist eine einfache Bauweise des Solarkollektors, so daß die einzelnen Komponenten möglichst einfach zusammenzubauen und austauschbar sind. Eine derartige Ausführung ist beispielsweise aus Gebrauchsmuster Anmeldung Nr. G9400960.0 bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung des Wärmeübergangs von dem Solarkollektor, insbesondere des Kondensators auf eine Sammelleitung.

Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst (Fig.l) durch einen Solarkollektor mit Wärmerohr umfassend eine Sammelleitung (F) und einen Kondensator (A), dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (F) aus einem Metall,z.B. Kupfer oder Edelstahl Kanal bestehen, die so geformt sind, daß sie halbzylindrische Formen (G) aufweisen, die zur Aufnahme von zylindrischen Kondensatoren (A) geeignet sind.

In der Figur 1 ist ein Solarkollektor mit einem evakuierten Glasrohr oder einem beliebigen anderen transparenten Material (E) dargestellt, der eine Absorberplatte (D) enthält, die an eine Verdampfereinheit (C) des Wärmerohrs gebunden ist, die mit einem zylindrischen Kondensator (A) verbunden ist. Die Verbindung des Kondensators (A) zu der Verdampfungseinheit wird durch einen, gegebenenfalls flexiblen metallischen Hals (B), der gegebenenfalls aus Kupferrohr oder Metallbalg bestehen kann, bereitgestellt. Ein longitudinal gestreckter Kanal (F), der so geformt ist, daß jeweils mindestens eine Hälfte der jeweiligen zylindrischen Kondensatoren aufnimmt.

So eine geformte Sammelleitung kann z.B. hergestellt werden wie folgt:

Ausgehend von Flach-Blech, z.B. aus Kupfer oder Edelstahl, werden die Einprägungen in äquidistanten Abständen, ähnlich der zylindrischen Form des Kondensators (A), durch Tiefziehverfahren geformt. Die so bereitgestellten oberen Kanalhalbschalen (O) (Fig. 2, Fig. 3,) zur Aufnahme des Kondensators (A) wird der untere Kanal (U) entsprechend angeformt und mit dem oberen Kanal (O) verbunden (S), z.B. durch schweißen.

Der Kondensator (A) wird in der Form (G) eingesetzt und beispielssweise mit Hilfe einer Schelle (H), aus einer bevorzugten wärmeleitenden Feder gehalten, wobei die Schelle mit einer Reihe von Bolzen oder Schraubenmuttern oder durch Feder an (F) befestigt ist, so daß der Kondensator (A) eine feste Verbindung mit der Form (G) eingeht, die einen effizienten Wärmetransport von dem Kondensator (A) zu der Form (G) gewährleistet, wobei in der Sammelleitung (F) das Wärmetransportfluid, insbesondere Wasser, zirkulieren kann.

Der Kanal (Fl) der Sammelleitung stellt eine Verbesserung des Wärmetransports von dem Kondensator zu dem Wärmetransportfluid (insbesondere Wasser) aufgrund des erhöhten Kontaktfläche der Kondensator an der Stelle (G) und die Fließgeschwindigkeit (geringer Querschnitt) und Mikroturbulenzen in der Umgebung der Einquetschung (Fl) dar. Durch der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Abstand zwischen dem Kondensator (A) und dem Kanal (Fl) minimal und wird dadurch die Wärmetransportkapazität erhöht.

Die Figuren 2 und 3 geben Querschnittansichten der tiefgezogenen Teile als Beispiele wieder.

Das Wärmetransportfluid (vorzugsweise Wasser) fließt durch die Sammelleitung (F) und entzieht dem Kondensator (A) Wärme. Am Eingang oder Ausgang der Sammelleitung (F) wird der Einlaß oder Auslaß (J) angebracht.

In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Solarkollektor eine , transparente Abdeckung (E) und eine Absorptionseinheit (D) auf. Die Absorptionseinheit weist eine planare oder gekrümmte Konfiguration zur Absorption von Sonnenenergiestrahlung auf, wobei die Einheit wenigstens einen geschlossenen metallische Kammer (Metallröhre) (C) mit longitudinaler Ausdehnung und eine Arbeitsflüssigkeit (Wärmetransfermedium) umfaßt, die zur Verdampfung bei der gegebenen Temperatur geeignet ist.

Eine Verdampfiingseinheit (Verdampfer) befindet sich im thermischen Kontakt mit dem Absorber. Eine Kondensatoreinrichtung (Kondensator) (A) befindet sich während der Funktion des Systems räumlich auf einem höheren Niveau gegenüber dem Absorber, wobei der Kondensator (A) von einer Sammelleitung (F) aufgenommen wird, die von einem Wärmetransportfluid durchflossen wird.

Wenn beim Einsatz des Solarkollektors keine Sonnenstrahlung auf den Kollektor trifft, wird die Arbeitsflüssigkeit in dem Bodenendteil der Verdampfungeinrichtung (Verdampfer) des Wärmerohrs gesammelt. Wenn anschließend die Sonnenstrahlung auf den Kollektor auftrifft, wird die gesamte Platte der Absorptionseinheit und damit auch der Verdampfungskammer erhitzt. Die, sich am Boden des Verdampfungskammers befindende Arbeitsfüssigkeit beginnt zu verdampfen und übergibt die Wärme an den Kondensator (A), wobei durch den Kondensationsprozess Energie freigesetzt wird.

Der Kondensator (A) des Kollektors mit Wärmerohr befindet sich in sehr gutem thermischem Kontakt mit dem Wärmetransportfluid (beispielsweise Wasser) in der Sammlleitung (F), wo die Wärme übertragen wird.

Die transparente Hülle des Sonnenkollektors wird vorzugsweise evakuiert, wobei der Absorber möglichst geringe Wärmeverlustsseigenschaften aufweisen soll. Dementsprechend sind die Verluste an die geerntete Energie sehr klein, so daß die Temperatur der Absorptionsvorrichtung Temperaturen oberhalb von etwa 200°C erreichen kann. Üblicherweise werden jedoch entsprechende Sonnenkollektoren für eine maximale Anwendungstemperatur von bis zu 100° C ausgelegt.

Wenn keine Energie verbraucht wird, beispielsweise durch einen Fehler innerhalb des Zirkulationssystems der Sammelleitung (F) oder durch niedrigen Wärmeverbrauch im System, kann die Temperatur in dem Kondensator (A) jedoch leicht die gewünschte Maximaltemperatur von 100° C überschreiten. Zur Vermeidung von jeglicher Überhitzung und möglicher Zerstörung des Systems sind daher gegebenenfalls besondere Sicherheitsmaßnahmen einzusetzen, um das System Anwendungssicher für den Verwender zu gestalten, wobei eine exakte Menge der Arbeitsflüssigkeit in dem Wärmerohr von besonderer Bedeutung ist.

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Solarkollektor mit Wärmerohr, umfassend einen Sammelleiter (F) und einen Kondensator (A), dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelleiter (F) aus einem longitudinal gestreckten Kanal besteht, der so geformt ist, der eine Anzahl von Einfjrägungen oder Einhüllungen aufweist, die jeweils mindestens in etwa die eine Hälfte der jeweiligen zylindrischen Kondensatoren (A) ganzflächig aufnimmt und durch entsprechende Vorrichtungen an diese Stellen befestigt ist.

2. Solarkollektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Herstellung des Sammelleiters (F) aus einem rechteckigen geschlossenen gestrecktem Profil ausgeht und durch z.B. mechanischen/hydraulischen Verformungen die entsprechenden Einprägungen/Einhüllungen erzeugt.

3. Solarkollektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelleiter (F) aus zwei gebundenen Halbschalen besteht, von welche mindestens eine Schale die entsprechenden Einprägungen/Einhüllungen aufweist.

4. Solarkollektor nach Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeileitermaterialien (F) aus einem Metall besteht.

5. Solarkollektor nach Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Sammeileitermaterial (F) aus Kunststoff besteht.

6. Solarkollektor nach Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (A) mit dem Sammelleiter (F) durch eine wärmeleitende Klemmvorrichtung verbunden ist (Fig. 4).

7. Solarkollektor nach Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (A) mit dem Sammelleiter (F) durch eine wärmeleitende Federvorrichtung verbunden ist (Fig. 1).