DE29603275U1

DE29603275U1 - Sonnenkollektor mit inversen Absorber

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Publication number: DE29603275U1
Application number: DE29603275U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2006-02-24

Description

1. Beschreibung
Sonnenkollektor mit inversen Absorber

Die Erfindung betrifft Sonnenkollektoren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Sonnenkollektor bestehen überwiegend aus Absorberflächen in oder auf den sich Rohre bzw. Kanäle befinden, die von der wärmetragenden Flüssigkeit durchströmt werden. Der Absorber ist der Empfänger der Sonnenenergie aber gleichzeitig Quelle der Wärmeverluste. Die Wärmeverluste steigen mit der Temperatur des Absorbers. Die meist gute Wärmeleitfähigkeit des Absorber ist notwendig für die Wärmeübertragung an die wärmetragende Flüssigkeit, erhöht aber wesentlich die Wärmeverluste.

Die Sonnenenergie ist nur zu einem Teil an der Warmwasserbereitung beteiligt; gekennzeichnet durch die solare Deckungsrate. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Sonnenkollektor zu offenbaren, der bei einfachstem Aufbau und kleinem Gewicht geringe Wärmeverluste aufweist und durch deren Anwendung die solare Deckungsrate erhöht werden kann.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, das sich der Absorber innerhalb der wärmetragenden Flüssigkeit befindet. In einer durchsichtigen Platte befinden sich ganzflächig Kanäle, die vom transparenten Wärmeträger durchströmt werden, in den Kanälen werden Absorberflächen so angeordnet, das sie vollständig oder fast vollständig von der wärmetragenden Flüssigkeit umgeben sind. Die Platte besteht aus schiecht wärmeleitenden Material.

Die Verluste eines Sonnenkollektors werden bestimmt vom Wärmewiderstand zwischen dem Absorber und der Umgebung und dem Temperaturunterschied zwischen dem Absorber und der Umgebung. Im Vergleich zu bekannten Sonnenkollektoren ist bei gleicher Temperatur des Wärmeträgers die Temperatur der Absorberflächen geringer, da die Wärme direkt ohne Wärmeleitungsverluste an den Wärmeträger übergeben wird. Der die Verluste bestimmende Temperaturunterschied besteht nur zwischen Wärmeträger und Umgebung. Der Wärmewiderstand des Kollektor wird erhöht durch den Wärmewiderstand der Platte als zusätzliche Absorberhülle. Der Wärmeverlust wird verringert.
Der Wärmeverlust wird weiter gesenkt durch Verkleinerung der Wärmeträgermenge in der Platte. Bei Einsatz eines Lichtkonzentrators durchziehen die Kanäle nicht ganzfiächig die Platte. Das Sonnenlicht wird durch Linsen oder Reflektoren auf die Absorberfiächen gelenkt.

Wenn an den sonnenreichsten Tagen die Versorgung zu 100 Prozent erfolgt, muß der Solaranteil zu den sonnenärmeren Tagen abnehmen. Vergrößert man die Kollektorfläche um auch an den sonnenärmeren Tagen einen 100 %-igen Solaranteil zu erreichen, führt das zu einem nicht nutzbaren Überangebot an den sonnenreichsten Tagen.

Die solare Deckungsrate kann erhöht werden bei Vergrößerung der Kollektorfläche und gleichzeitiger Vermeidung der Aufnahme der gesamten Solarenergie an den sonnenreichsten Tagen.

Das kann erreicht werden durch eine entsprechende Anordnung der streifenförmigen Absorberflächen bei einem bestimmten Abstand zueinander und einer entsprechenden Schrägstellung. Bei Sonnenhöchststand im Sommer wird dadurch nur ein Teil der Sonnenstrahlung aufgenommen. Die Ausrichtung der Absorberflächen wird auf die sonnenärmeren Monate hin optimiert. Bei Einsatz von

üchtkonzentrierenden Elementen (Linse, Reflektor) werden diese in die entsprechende Anordnung mit einbezogen.

Gegenüber herkömmlichen Kollektoren, durch dessen Schrägstellung der gleiche Effekt erzielt werden könnte, bleibt der Kollektor dem Dach angepaßt; nur Absorberflächen bzw. Reflektoren werden ausgerichtet. Die Anordnungen erfolgen in Abhängigkeit von horizontaler Ausrichtung, Breitengrad des Aufsteilungsortes und Dach- bzw. Kollektorneigung.

Die Aufnahme der Sonnenenergie kann durch eine Verkleinerung der sichtbaren Absorberfläche gesteuert werden. Die sichtbare Fläche wird durch Schieben oder durch Drehung der streifenförmigen Absorberflächen, mit und ohne Einbeziehnung von Linsen und Reflektoren, verändert. Die Steuerung erfolgt durch wärmeabhängige Stellglieder oder durch elektro-mechanische Stellelemente.

Der Absorber kann aus einer streifenförmigen Solarzeile bestehen. Warmwasser- und Solarstromerzeugung wird mit der Kühlung der Solarzellen verbunden. Bei Einsatz von Linsen und Reflektoren ist die Anwendung einer Solarzelle und deren Kühlung besonders vorteilhaft. Die Fläche der Solarzellen reduziert sich bei gleicher elektrischer Leistung. Der Trägerrahmen zur Aufnahme der Solarzelle ist in Form der Kollektorplatte schon vorhanden. Der mechanische Schutz der Solarzelle wird durch die Kollektorplatte übernommen. Die Solarzelle kann mit dem Kollektor bei optimaler Ausrichtung in das Dach integriert werden. Durch den einfachen Aufbau und der reduzierten Kollektorfläche wird die Solarstromerzeugung kostengünstiger.

Die Erfindung ist in Fig. 1 bis 9 dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Kollektorplatte mit getrennter Abdeckung;

Fig. 2 zeigt einen Kollektor aus tiefgezogenen organischen Glasplatten;

Fig. 3 zeigt einen Kollektor mit verbundener Abdeckung;

Fig. 4 zeigt eine Kollektorplatte mit ausgerichteten Absorberflächen;

Fig. 5 zeigt eine Kollektorplatte mit Reflektor;

Fig. 6 zeigt eine Kollektorplatte mit Fresnellinse;

Fig. 7 zeigt einen Kollektor mit verschiebbaren Absoberflächen;

Fig. 8 zeigt einen Kollektor mit drehbaren Absorberflächen mit Reflektor;

Fig. 9 zeigt einen Kollektor mit drehbaren Absorberflächen mit Reflektor;

Fig. 1 zeigt eine Kollektorplatte (1), mit dem Absorber (2) und dem Wärmeträger (3), mit einer getrennten Abdeckung (4). Die Kollektorplatte kann ein handelsübliche Doppelstegpiatte sein.

Fig. 2 zeigt einen Kollektor aus drei tiefgezogenen organischen Glasplatten. Die Form ist so gestaltet, das Vor- und Rücklauf mit ausgebildet sind;

Fig. 3 zeigt einen Kollektor aus einer Dreifachstegplatte. Es gibt keine gesonderte Abdeckung.

Fig. 4 zeigt eine Kollektorplatte, die den Anforderungen nach einer besonderen Ausrichtung der Absorberflächen zur Erhöhung der solaren Deckungsrate entspricht. Winkel und Abstand der Absorberflächen sind abhängig von der horizontalen Richtung des Kollektors, der Dach- bzw. Koilektomeigung und dem geografischen und Witterungsverhältnissen.

Fig. 5 zeigt einen Kollektor mit Reflektor (5) (Hohlspiegel). Diese Anordnung ist für eine passive oder aktive Regelung der Sonnenenergieaufnahme und die Anpassung an die Äußeren Bedingungen durch Versetzen von Reflektor und Kollektorplatte besonders gut geeignet. Die Kombination mit Solarzellen ist hier besonders vorteilhaft.

Fig. 6 zeigt einen Kollektor mit Fresnellinse (6). Die Anwendung der Fresnellinsen ist kostenaufwendiger, die entsprechend gestaltete Platte bildet aber gleichzeitig eine obere Abdeckung,

Fig. 7 zeigt einen Kollektor mit gegeneinander verschiebbaren Absorberfiächen. Der bewegliche Teil der Absorberfläche könnte verbunden werden mit einem wärmeabhängigen Stellgiied, das in den Wärmeträgerrücklauf angeordnet ist.

Fig. 8 und Fig. 9 zeigt Kollektoren mit drehbaren Absorberfiächen mit Reflektor.

Claims

2. Schutzansprüche

1. Sonnenkollektor, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber vollständig vom Wärmeträger umgeben ist.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger und die den Absorber umgebenden Teile durchsichtig sind.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber aus streifenförmigen Teilflächen besteht.

4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberfiächen in Winkel und Abstand so angeordnet sind, das die aufzunehmende Energiemenge vom Sonnenstand abhängt.

5. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Absorberflächen verschiebbar angeordnet ist.

6. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberflächen drehbar angeordnet sind.

7. Sonnenkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenlicht durch optische Elemente konzentriert wird.

8. Sonnenkollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenlicht durch Fresnellinsen konzentriert wird.

9. Sonnenkollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenlicht durch Hohlspiegel konzentriert wird.

10. Sonnenkollektor, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberflächen und die optischen Elemente in Winkel und Abstand so angeordnet sind, das die aufzunehmende Energiemenge vom Sonnenstand abhängt.

11. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Anordnung verschiebbar angeordnet ist.

12. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Anordnung drehbar angeordnet ist.

13. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 5,6,11 oder 12 , dadurch gekennzeichnet, daß ein wärmeabhängiges Steilglied eingesetzt wird.

14. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 5,6,11 oder 12 , dadurch gekennzeichnet, daß ein elektro-mechanisches Stellglied eingesetzt wird.

15. Sonnenkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber aus einer Solarzelle besteht.

Hierzu 3 Seite(n) Zeichnungen