DE3026800A1

DE3026800A1 - Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE3026800A1
Application number: DE19803026800
Authority: DE
Inventors: Julius Dr. 8000 München Schneider
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-15
Filing date: 1980-07-15
Publication date: 1982-01-28

Description

Sonnenkollektor
Sonnenkollektor Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor mit Fluidbehältern, in denen ein Energie der einfallenden Sonnenstrahlung aufnehmendes Fluid strömt.
Sonnenkollektoren werden gewöhnlich als großflächige tafelförmige Behälter ausgeführt, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, die die Energie der einfallenden Sonnenstrahlung auf nimmt und abführt.
In Fig. 1 ist ein derartiger herkömmlicher Sonnenkollektor gezeigt. Bei diesem Sonnenkollektor liegt ein mit Flüssigkeit 4 gefülltes Rohr 14 zwischen einer strahlungsabsorbierenden Schicht 1 (die einfallende Sonnenstrahlung ist durch Strichpfeile angedeutet) und einer Reflexionsschicht 2. Die Schicht 1 ermöglicht eine optimale Übertragung der Energie der einfallenden Sonnenstrahlung auf die Flüssigkeit 4, so daß die vom Sonnenkollektor aufgenommene Wärme möglichst gut auf die Flüssigkeit 4 übertragen werden kann. Die Reflexionsschicht 2 bewirkt, daß die Sonnenstrahlung nach ihrem Durchgang durch die Flüssigkeit 4 und das Rohr 14 diese nochmals durchsetzt, um so die angebotene Energie so weit als möglich auszunutzen. Während die Reflexionsschicht 4 Wärmestrahlungsverluste ausschalten soll, ist außerdem eine Isolationsschicht 3 vorgesehen, die zur Vermeidung von Wärmeleitungsverlusten dient. Es hat sich aber gezeigt, daß bei den bestehenden Sonnenkollektoren diese Art trotz der Isolation mittels der Reflexionsschicht 2 und der Isolationsschicht 3 Wärmeverluste auftreten, die den Wirkungsgrad beeinträchtigen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem praktisch keine derartigen Wärmeverluste auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeitsbehälter 6 geometrisch derart gestaltet sind, daß wenigstens nahezu ihre gesamte Oberfläche 7,8 der Sonnenstrahlung ausssetzbar ist.
Bei der Erfindung sind also die Flüssigkeitsbehälter praktisch allseitig mit Sonnenstrahlung beaufschlagbar, so daß keine Reflexions- und Isolationsschichten benötigt werden, die nur zur Vermeidung von Wärmeverlusten dienen, diese aber dennoch nicht optimal verbinden können.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen den einzelnen FlUssigkeitsbehältern 6 lamellenartige strahlungsumlenkende Spiegel 8a,8b vorgesehen sind, die die Sonnenstrahlung auf die der Sonne abgewandten Flächen 8 der Flüssigkeitsbehälter 6 umlenken.
Durch die strahlungsumlenkende Spiegel wird in einfacher Weise erreicht, daß die gesamte Oberfläche der Flüssigkeitsbehälter der Sonnenstrahlung ausgesetzt werden kann, um diese optimal und praktisch ohne Wärmeverluste auszunutzen.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung, bei der die Flüssigkeitsbehälter als Rohre ausgeführt sind, besteht darin, daß die Querschnitte der Rohre 6 die Form von insbesondere gleichschenkligen Dreiecken haben, deren Hypothenusen der einfallenden Strahlung zugewandt sind.
Es ist auch vorteilhaft, daß den die Katheten der Dreiecke bildenden Flächen 8 der Rohre 6 jeweils ein parallel zu diesen Flächen angeordneter Planspiegel 8a,8b gegenüberliegt.
Schließlich ist noch vorteilhaft, daß der Abstand zwischen einer kathetenseitigen Fläche 8 und dem zugeordneten Planspiegel 8a,8b etwa der Hälfte der Länge der Hypothenuse entspricht. Dadurch wird eine optimale Flächenausnutzung gewährleistet.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen herkömmlichen Sonnenkollektor; Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors, und Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Sonnenkollektor gezeigt, der aus mehreren parallelen Rohren 6 mit einem Querschnitt in der Form eines gleichseitigen und rechtwinkligen Dreiecks besteht. Eine Kühlflüssigkeit 5 wird durch die Rohre 6 geleitet.
Die hypothenusenseitigen Flächen 7 der Rohre 6 sind direkt der Sonnenstrahlung (wiederum durch Strichpfeile angedeutet) ausgesetzt, während den kathetenseitigen Flächen 8 jeweils ein zu diesen parallel angeordneter Planspiegel 8a, 8b in einem Abstand gegenüberliegt, der etwa der Hälfte der Länge der Hypothenuse entspricht. Durch dieses aus den Planspiegeln 8a,8b bestehende lamellenartige Spiegelsystem wird die Sonnenstrahlung auch auf die der Sonne abgewandten Flächen der Rohre 6 umgelenkt, d.h., durch die Planspiegel 8a, 8b wird die einfallende Sonnenstrahlung auf die kathetenseitigen Flächen 8 reflektiert. Dadurch wird gewährleistet, daß die Rohre 6 allseitig mit Sonnenstrahlung beaufschlagt werden können, wobei die Wärmeabstrahlung über die Flächen 8 weitgehend durch die Reflexionswirkung der Spiegel 8a, 8b unterdrückt wird.
In Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors gezeigt. Die zu erwärmende Kühlflüssigkeit ist in Dreieck-Rohren 9 geleitet, die über Verbindungsrohre 11 miteinander verbunden sind, so daB ein Leitungszug entsteht.
Zwischen den Rohren 9 liegen Planspiegel 10j die den Planspiegeln 8a, 8b des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 entsprechen. Die Rohre 9 und die Planspiegel 10 können auf einer isolierenden Unterlage 12 befestigt werden, deren Oberfläche 13 zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades des Sonnenkollektors reflektierend sein kann.
Zum Schutz gegen Witterungseinflüsse und Verschmutzungen ist der Kollektor mit einer in den Zeichnungen nicht dargestellten transparenten Abdeckung versehen, vorzugsweise aus Glas oder einem durchsichtigen Kunststoff.
Die Rohre 6 bzw. 9 bestehen vorzugsweise aus Kupfer, wobei ihre Oberflächen schwarz eloxiert.
sind. Die Länge der Kathetenbeträgt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ca. 5 cm. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsgebiet kann dies jedoch entsprechend variiert werden.
Zahlreiche Versuche haben ergeben, daß der erfindungsgemäße Sonnenkollektor auch bei diffuser oder schräg einfallender Sonnenstrahlung einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als tafelförmige Sonnenkollektoren entsprechend dem Beispiel der Fig. 1 aufweist.
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Claims

Patentansprüche 01. Sonnenkollektor mit Fluidbehältern, in denen ein Energie der einfallenden Sonnenstrahlung aufnehmendes und abführendes Fluid strömt, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flüssigkeitsbehälter (6) geometrisch derart gestaltet sind, daß wenigstens nahezu ihre gesamte Oberfläche (7,8) der Sonnenstrahlung aussetzbar ist.
2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den einzelnen Flüssigkeitsbehältern (6) lamellenartige strahlungsumlenkende Spiegel (8a,8b) vorgesehen sind, die die Sonnenstrahlung auf die der Sonne abgewandten Flächen (8) der Flüssigkeitsbehälter t6) umlenken.
3. Sonnenkollektor nach Anspruch i oder 2, bei dem die Flüssigkeitsbehälter als Rohre ausgeführt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Querschnitte der Rohre (6) die Form von insbesondere gleichschenkligen Dreiecken haben, deren Hypothenusen der einfallenden Strahlung zugewandt sind.
4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß den die Katheten der Dreiecke bildenden Flächen (8) der Rohre (6) jeweils ein parallel zu diesen Flächen angeordneter Planspiegel (8a,8b) gegenüberliegt.
5. Sonnenkollektor nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstand zwischen einer kathetenseitigen Fläche (8) und dem zugeordneten Planspiegel (8a,8b) etwa der Hälfte der Länge der Hypothenuse entspricht.
6. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dreiecke rechtwinklig sind.