DE3038671C2

DE3038671C2 - Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE3038671C2
Application number: DE3038671A
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: 1984-04-26
Also published as: DE3038671A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Aus der DE-OS 28 04 496 ist ein Sonnenkollektor bekannt, bei dem ein von einem Medium durchströmter Absorber hinter einer Verglasung in einem wärmeisolierenden Trog angeordnet ist. Der Trog besteht aus einem Hartschaumkern, der allseitig von Glasfasergewebe umhüllt ist. Zwei mit Abstand voneinander gelagerte Glasscheiben verschließen die offene Seite des Troges, unterhalb des Absorbers ist ein aus poliertem Metall bestehender Reflektor angeordnet. Der Absorber besteht aus zwei Stahlblechen, die durch parallele Stege auf Abstand gehalten sind und somit Kanäle für das Medium bilden.

Um die Nachteile solcher aus Metall gefertigter Absorber, nämlich aufwendige und teure Herstellung, hohes Gewicht und starke Korrosionsanfälligkeit zu vermeiden, ist in der DE-OS 26 43 746 ein aus einer Kautschukmischung im Extrusionsverfahren hergestellter Absorber beschrieben worden. Die einzelnen Kanäle für den Wärmeträger sind auf einer Stützplatte aufvulkanisiert und in ein Gehäuse aus Hartschaumstoff eingesetzt. Ein Mangel dieser Kollektoren ist in der verhältnismäßig großen Wanddicke der der Sonne zugewandten Flächen der Kanäle zu sehen, wenn berücksichtigt wird, daß Kautschuk nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Schließlich geht aus der US 41 36 672 ein Absorberelement hervor, das aus einem flachen, hochporöseii und offenzelügen Schaumstoff mit wasserdichter Umhüllung besteht, das auf dem Buden eines Gehäuses angeordnet ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Sonnenkollektor zu schaffen, der aus leichten, technisch einfachen Bauteilen zusammensetzbar ist, einen hohen Wirkungsgrad und eine große Lebensdauer besitzt

Diese Aufgabe kann erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches 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 is.' ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Sonnenkollektor und

F i g. 2 eine Draufsicht mit dem schematisch angedeuteten Verlauf des Wärmeträgers.

Wesentlicher Bestandteil des Sonnenkollektor^ ist ein Absorber 1. Dieser kann aus einer Kapillarfolie bestehen und fertigungstechnisch aus einem Kunststoff auf der Basis von Silikonkautschuk extrudiert werden. Es ist aber auch möglich, sie in einem Ablormverfahren herzustellen, derart, daß dünne Fclien 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 Sonnenkollektor nach F i g. 1 weist eine tiefgezogene Leichtmetallfolie 2 aus Aluminium 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 Gehäuse 5 beste'it aus der Leichtmetallfolie 2, einer äußeren Ummantelung 12 und einem dazwischen angeordneten Formschaumteil. Für letzteres 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 Bausatz für eine größere Sonnenkollektoranlage verwendet zu werden.

Der Absorber 1 wird an dem Endauflager 3 mit einem Keil 6 aus Leichtschaumstoff festgehalten. Die Spitze des Keils 6 ist verkürzt, um einen Raum zur Aufnahme des Zu- und Ablaufkanals zu bilden. In dem allein dargestellten Ablaufkanal 7 münden die Kapillaren des Absorbers 1.

Der Keil 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 Gehäuse 5 fest verbunden. Als Abdeckung kann vorzugsweise ein Kunststoff auf der Basis von Acrylsäureester benuizt weiden.

Aufgrund der geringen Wanddicken des Absorbers 1 sind die relativ schlechten Wärmeleiieigenschaftcn des Silikons vernachlässigbar. Das kleine Eigengewicht des

Absorbers und das geringe Füllvolumen gestattet die Verwendung des Gehäuses 5 aus Hartschaum als Wärmeisolator und sogleich als mechanisch tragendes Element für den Absorber 1 und die Abdeckung 8. Dadurch entfalle ein aufwendiger Rahmen für den Sonnenkollektor. Die gesamte Konstruktion wird somit einfach und preisgünstig. Die Abstände des Absorbers 1 von der Abdeckung 8 und dem Gehäuse 5 gewährleisten eine gute thermische Isolation und damit einen hohen Wirkungsgrad des Sonnenkollektors.

Aus F i e. 2 ist mit Pfeilen die Durchflubrichtung des Wärmeträgers angedeutet. Dieser wird in die Zulaufleitung (Pfeile »Ein«) gefördert, tritt dann durch die Kapillaren des Absorbers 1 hindurch und strömt durch die Ablaufleitung (Pfeile »Aus«) 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 Metaliabsorber hergestellt Bei Aluminium-Absorbern führt dies beispielsweise durch 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sonnenkollektor, bestehend aus einem Absorber, der von einem Wärmeträger durchströmt und zwischen einem aus einem Hartschaumstoff gefertigten Gehäuse und einer glasklaren, strahlungsbeständigen Abdeckung angeordnet ist, wobei zur Auflage dienende Rippen an der Gehäuseinnenseite angeformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber (1) aus einer Kapillarfolie aus einem elastischen Werkstoff besteht, deren Zu- und Abflußenden zwischen dem Gehäuse (5) und aufgesetzten Keilen (6) mit abgetrennten Spitzen festgeklemmt sind, wobei das Gehäuse (5) aus einer vorgeformten Leichtmetallfolie (2) mit rückseitiger Hartschaumausfüllung gebildet ist.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmetallfolie (2) eine tiefgezogene Aluminiumfolie ist.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Keilen (6) mit abgetrennten Spitzen und dem Gehäuse (5) die Zu- und Abflußkanäle (7) für den Wärmeträger angeordnet sind, in die die Kapillarenden der Kapillarfolie münden.

4. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarfolie aus eingefärbtem Silikonkautschuk besteht.

5. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (8) mit dem Gehäuse (5) über Hohlnieten (9) mit Distanzhülsen (ti) verbunden ist.