DE3038671A1

DE3038671A1 - Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE3038671A1
Application number: DE19803038671
Authority: DE
Inventors: Hans-Henning Ing.(grad.) 2000 Wedel Kage
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-10-14
Filing date: 1980-10-14
Publication date: 1982-05-06
Also published as: DE3038671C2

Description

"Sonnenkollektor"
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Es sind zahlreiche, zum Teil aufwendige Konstruktionen für Sonnenkollektoren bekannt, die in der Mehrzahl mit einem Absorber aus Metall versehen sind. So können z. Bo aus ebenen Blechen Sicken herausgedruckt sein und je zwei dieser Bleche so zusammengefügt werden, daß parallele oder mäanderförmige Kanäle für den Wärmeträger entstehen, vergl. DE-OS 25 46 407. Die Bleche sind auf ihrer der Sonnenbestrahlung gewandten Seite schwarz gefärbt, um die Absorption der Strahlungsenergie zu verbessern Uber Zu- und Ablaufleitungen sind die Absorber mit einem Wärmekreis verbunden, der einen Verbraucher einschließt.
Es ist aber auch schon bekannt, den Kollektor aus Kunststoffteilen zu fertigen, um die Probleme auszuschließen, die sich durch Korrosionserscheinungen bei metallischen Absorbern ergeben.
Ein solcher Kollektor kann beispielsweise aus einem inneren Rohr system aus durchsichtigem KLnnststoff bestehen, das in einem äußeren Abdeckrohrsystem mittels Stegen gelagert ist vergl. SU-PA 0004060 Den bekannten Sonnenkollektoren gemeinsam sind die Mängel, daß sie aufwendig in der Konstruktion sind und eine verhältnismäßig geringe Lebensdauer besitzen. Vielfach sind sie anfällig gegenüber einer Änderung der Qualität des Wärmeträgers und sind darüber hinaus mit erheblichen Anschaffungskosten belastet.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Sonnenkollektor zu schaffen, der bei Vermeidung der bekannten Mängel preisgünstig und einfach in seinem konstruktiven Aufbau ist.
Diese Aufgabe kann erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des llauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst werden. Im Gegensatz zu den weit verbreiteten Metallabsorbern treten beim Sonnenkollektor nach der Erfindung keine Korrosionsprobleme auf. Wird als Wärmeträger entsalztes Wasser verwendet, ist ein besonderer Gefrierschutz nicht erforderlich. Ein Anschluß an bestehende Anlagen ist ohne galvanische Probleme möglich. Durch sein geringes Gewicht wird schließlich die Montage wesentlich erleichtert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch einen Kollektor und Figur 2 eine Draufsicht mit dem schematisch angedeuteten Verlauf des Wärmeträgers.
Wesentlicher Bestandteil des Sonnenkollektors ist ein Absorber 1.
Dieser kann aus einer Kapillarfolie bestehen und fertigungstech nisch aus einem Kunststoff auf der Basis von Siliconkautschuk extrudiert werden. Es ist aber auch möglich, sie in einem Abformverfahren herzustellen derart, daß dünne Folien miteinander verklebt werden, wobei eine Vielzahl parallel gespannter dünner Drähte in die Klebemasse eingelagert werden. Nach Aushärten des Klebers werden die Drähte entfernt. Der Absorber 1 weist demnach eine Vielzahl paralleler Kapillaren auf. Zur Erhöhung der Absorption der Strahlungsenergie der Sonne kann der Absorber dunkel, möglichst schwarz, eingefärbt sein.
Der Kollektor nach Figur 1 weist eine tiefgezogene Aluminiumfolie auf, die so ausgebildet ist, daß der Absorber 1 nur an den Enden und mindestens auf einem Vorsprung, etwa in der Mitte, getragen wird. Die Aluminiumfolie ist etwa wannenförmig gestaltet mit einem Endauflager 3 und einem Vorsprung 4. Die Aluminiumfolie wird mit einem Kunststoff ausgeschäumt, der ihr die erforderliche Steifigkeit verleiht und zugleich als Wärmeisolator dient. Das Formschaumteil ist mit 5 bezeichnet.
Hierfür kann ein geschlossenporiger Hartschaum verwendet werden, der z.B. aus einem Polyurethan hergestellt ist. Dieser Hartschaum ist ausreichend fest, um mit dem Absorber 1 als Modul für eine größere Sonnenkollektoranlage verwendet zu werden.
Der Absorber 1 wird an dem #dauflager 3 mit einem keilförmigen Teil 6 aus Leichtschaumstoff festgehalten. Die Spitze des keilförmigen Teiles ist verkürzt, um einen Raum zur Aufnahme des Zu-und Ablaufkanals zu bilden. In dem allein dargestellten Ablaufkanal 7 münden die Kapillaren des Absorbers Der keilförmige Teil 6 wird durch eine glasklare strahlungsbeständige Abdeckung 8 auf seinen Sitz gedrückt. Mit einem Hohlniet 9 unter Einfügung von Unterlegscheiben 10 und einer Distanzhülse 11 wird die Abdeckung 8 mit dem Träger 5 fest verbunden Als Abdeckung kann vorzugsweise ein Kunststoff auf der Basis von Acrylsäureester benutzt werden9 das unter dem Handelsnamen "Plexiglas?# bekannt ist.
Aufgrund der geringen Wanddicken des Absorbers 1 sind die relativ schlechten Wärmeleiteigenschaften des Silicons vernachlässigbar. Das kleine Eigengewicht des Absorbers und das geringe Füllvolumen gestattet die Verwendung des Trägers 5 aus Ilartschaum als Wärmeisolator und sogleich als mechanisch tragendes Element für den Absorber 1 und die Abdeckung 8.
Dadurch entfällt ein aufwendiger Rahmen für das Kollektormodul.
Die gesamte Konstruktion wird somit einfach und preisgünstig.
Die Abstände des Absorbers 1 von der Abdeckung 8 und dem Träger 9 gewährleisten eine gute thermische Isolation und damit einen iioben Wirkungsgrad des Sonnenkollektors.
Aus Figur 2 ist mit Pfeilen die Durchflußrichtung des Wärmeträgers angedeutet. Dieser wird in die Zulaufleitung 2 gefördert, tritt dann durch die Kapillaren des Absorbers 1 hindurch und strömt durch die Ablaufleitung 3 wieder in die Anlage ab. Durch die Vielzahl der Kapillaren des Absorbers 1 wird eine gleichmäßige Verteilung des Wärmeträgers und damit ein hoher Wirkungsgrad des Absorbers erreicht.
Auf den Absorber 1 können zusätzlich Silicium-Zellen angeordnet werden, wodurch ein sogenannter Hybridkollektor entsteht.
Mit diesem kann sowohl ein Wärmeträger aufgeheizt als auch elektrischer Strom geliefert werden. In der bisherigen Technik werden derartige Hybridkollektoren durch das Aufbringen von Silicium-Zellen auf Metallabsorber hergestellt. Bei Aluminium-Absorbern führt dies beispielsweise duch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Siliciums und des Aluminiums sehr leicht zum Bruch der Zellen. Bei einem Absorber, wie er vorstehend beschrieben wird, ist eine Gefährdung der Silicium-Zellen nicht zu befürchten.
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Claims

Patentansprüche Sonnenkollektor, bestehend aus einem Absorbers der von einem Wärmeträger durchströmt und zwischen einem Tragelement und einer Abdeckung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber (1) aus einer Kapillarfolie aus einem elastischen Werkstoff besteht, die mit Abstand zwischen einer glasklaren, strahlungsbeständigen Abdeckung (8) und einem mit mindestens einer Rippe (4) versehenen wärmereflektierenden Träger (o) liegt, welcher zugleich mit einem als Wärmeisolator dienenden leichtwerkstoff (5) ausgefüllt ist.
2 Sonnenkollektor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Träger eine tiefgezogene Aluminiumfolie (2) dient, die mit einem geschlossenporigen Hartschaum auf der Basis von Polyurethan ausgeschäumt ist.
3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Kapillarfolie an ihren Zu- und Abflußenden zwischen dem Träger (2) und angepaßtenlsichtwerkstoffkeilen (6) festgeklemmt ist und auf den Rippen (4) aufliegt.
4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet 9 daß zwischen der verkürzten Keilspitze und dem Träger (2) die Zu-und Abflußkanäle (7) angeordnet sind, in die die Kapillarenden münden.
5. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarfolie aus eingefärbtem Siliconkautschuk besteht.
6. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (8) mit dem Träger (2) über ein Hohlniet (9) mit Distanzhülse (11) verbunden ist.
7. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarfolie zusätzlich als Träger von Silicium-Zellen dient.