DE3106312A1 - Solarenergiekollektoreinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohrverzweigungssystem zur gesteuerten Zufuhr eines Strömungsmittels zu einer Vielzahl von Salarenergiekollektoren zum Erhitzen und/oder Energieaustausch durch Absorption und zur Abführung desselben. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Rohrverzweigungssystem, das eine Vielzahl von rohrförmigen Salarenergiekollektoren in paralleler Anordnung miteinander verbindet, um eine Kailektorreihe zu bilden, und dafe desweiteren eine Vielzahl von Kollektorreihen in Reihe miteinander verbindet, um eine reihenförmige Anordnung zu bilden, damit eine unter Druck stehende Wärmeaustauschflüssigkeit in einer Richtung zugeführt und diese Flüssigkeit unter Schwerkraftwirkung in der entgegengesetzten Richtung in gesteuerter Weise wieder abgeführt werden kann. Durch das Rohrverzweigungssystem in Verbindung mit anderen zugehörigen Vorrichtungen wird es möglich, das System diskontinuierlich und/oder kontinuierlich zu betreiben. Hinzu kommt, daß das Rohrverzweigungssystem die Möglichkeit schafft, die rohrförmigen Solarenergiekollektoren mit einer Wärmetaustauschflüssigkeit unter Pumpendruck sehr rasch füllen und diese unter Schwerkraftwirkung wieder sehr schnell und vollständig entleeren zu können, um somit eine betriebssichere Funktion in bezug auf ein Einfrieren und/oder Verdampfungsverluste zu erreichen. Die bisher in erster Linie für rohr-

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förmige Solarenergiekollektoren - im Gegensatz zu flachen plattenförmigen Kollektoren - verwendeten Rohrverzweigungssysteme sind ohne wesentliche Berücksichtigung der Betriebssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Einfachheit konzipiert worden. Diese Systeme sind vielmehr so konzipiert, daß sie für rohrförmige Hochleistungssolarenergiekollektoren geeignet sind. Das umlaufende Strömungsmittel, vorzugsweise Wasser, verbleibt dabei im Rahrverzweigungssystem und in den Kollektoren, ohne daß für eine Ableitung des Wassers Sorge getragen ist. Häufig können dia Vorrichtungen durch gelegentliches Einfrieren und Verdampfen, das durch eine fehlerhafte Funktion des Steuersystems und des hydronischen Systems verursacht werden kann, relativ leicht beschädigt werden. Hinzu kommt, daß auch den Verlusten an thermischer Energie wenig Beachtung geschenkt wurde, wenn ein großes Wasservolumen über Nacht innerhalb der Rohre verbleibt, oder dem Energieverbrauch während eines kontinuierlichen Umlaufs des Strömungsmittels sowie der Wartung des Systems, insbesondere wenn sich heißes Wasser innerhalb der Kollektoren befindet.

Es existieren zwei grundlegende Arten von Solarenergiekollektoren: (i) flache plattenförmige Kollektoren, die eine Glasplatte und eine darunter befindliche energieabsorbierende Fläche sowie ein darin zirkulierendes Strömungsmittel aufweisen, und (2) rohrförmige Kollektoren,

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die doppelwandig ausgebildet sind und ein Vakuum zwischen dem Innen- und Auflenrohr aufweisen, wobei das Innenrohr einen energieabsorbierenden Überzug auf seiner Außenfläche und ein Strömungsmittel an seiner Innenfläche zum Absorbieren von Solarenergie besitzt. Die Unterschiede zwischen diesen beiden Arten lassen den Schluß zu, daß das, was für die eine Art gut ist, noch nicht unbedingt auch für die andere Art gut sein muß. Die ohne Berücksichtigung dieser Unterschiede in neuerer Zeit durchgeführten Versuche sind jedoch noch mit anderen Problemen und/oder Schwierigkeiten konfrontiert worden. Beispielsweise schlossen einige Versuche die Verwendung eines Frostschutzmittels in dem Strömungsmittel zur Wärmeübertragung ein. Es hat sich dabei jedoch herausgestellt, daß der Wirkungsgrad des System⁸aufgrund des niedrigeren Wärmeleitungskoeffizienten der Frostschutzmittellösung abfiel. Mit den flachen plattenförmigen Kollektoren wurden Versuche zur Durchführung einer diskontinuiErlichen Arbeitsweise und/oder zur Schaffung eines entwässerbaren Systems angestellt, um eine größere Sicherheit gegen Einfrieren und Verdampfungsverluste zu erreichen. Normalerweise finden bei plattenförmigen Kollektoren Parallelrohre zur Führung des Strömungsmittel Anwendung, und eine Ableitung des Wassers ist möglich, wobei allerdings zu berücksichtigen ist, daß zur Vergrößerung der Oberfläche und somit zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Wärmeübertragung Rohre mit kleinem Durchmesser verwendet werden, so daß aufgrund von Oberflächenspannungen etwas Strömungsmittel in den Rohren

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zurückbleibt. Wenn Rohre mit größerem Durchmesser eingesetzt werden, wird ein geringerer Wirkungsgrad erreicht. Da flache plattenförmige Kollektoren eine niedrige Strömungsmittelkapazität besitzen, entspricht eine diskontinuierliche Betriebsweise aufgrund der Häufigkeit des diskontinuierlichen Betriebs nahezu einer kontinuierlichen Betriebsweise, so daß daher mehr Energie verbraucht wird. Hinzu kommt, daß bei einer fehlerhaften Funktionsweise oder einem Abziehen des Strömungsmittel während des Tageszyklus bei plattenförmigen Kollektoren diese Kollektoren sehr heiß werden, wodurch die darin befindlichen Rohre beschädigt werden können.

Bei den rohrförmigen Kollektoren besitzen ältere Systeme reihenförmige Anordnungen. Diese Systeme sind jeodch auf einen kontinuierlichen Betrieb begrenzt, die Vorrichtungen sind komplex ausgebildet und die Systeme sind nicht entwässerbar, was teilweise auf die serpentinenförmige Strömungsbahn des Strömungsmittels innerhalb einer Reihe von rohrförmigen Kollektoren zurückzuführen ist. Bei neueren Untersuchungen zur Durchführung einer diskontinuierlichen Betriebsweise bsi rohrförmigen Kollektoren sind zusätzliche Probleme entstanden. Diese bestehen darin, daß durch eine reihenförmige Anordnung die Kapazität des Systems begrenzt wird und daß die EntwässBrungsgeschwindigkeit so niedrig ist, daß Energie benötigt wird, um das Wasser nach jeder Inbetriebnahme aus dem System zu leiten.

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Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es, die vorstehend genannten Probleme zu bewältigen, indem eine echte diskontinuierliche Betriebsweise, die zum Teil auf der großen Strömungsmittelkapazität der rohrförmigen Kollektoren basiert, eine Auffüllung einer reihenförmigen Anordnung von Rohrkollektorreihen, ein Wasserableitungssystem aufgrund von Schwerkraftwirkung und eine Reduzierung des Energieverbrauches erreicht wird.

Die vorliegende Erfindung umfaßt Vorrichtungs- und Verfahrens— merkmale, um ein Wärmeaustauschströmungsmittel in gesteuerter Weise einer Vielzahl von in spezieller Weise angeordneten rohrförmigen Solarenergiekollektoren auf diskontinuierlicher Basis zuzuführen und wieder davon abzuziehen, um eine größere Sicherheit gegenüber Einfrieren und Verdampfungsverlusten zu erreichen, den Energieverbrauch zu reduzieren, thermische Verluste abzusenken und die Wartungs- und Unterhaltungsmöglichkeiten der Vorrichtung zu verbessern. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Rohrverzweigungssystem für rohrförmige Solarenergiekollektoren in Verbindung mit anderen Vorrichtungen, das eine Vielzahl von rohrförmigen Solarenergiekollektoren in paralleler Anordnung zueinander miteinander verbindet, um eine Reihe von Kollektoren zu bilden, und das desweiteren eine Vielzahl dieser Reihen miteinander in Serie verbindet, um eine Reihenanordnung auszubilden und ein Wärmeaustauschströmungstnittel unter Druck in einer Richtung

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zu fördern und das Strömungsmittel unter Schwerkraftwirkung in der entgegengesetzten Richtung abzuziehen, wobei dies durch Sensorsteuerung geschieht.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines Rohrverzweigungs— systems für Solarenergiekollektoren mit entsprechenden weiteren Vorrichtungen;

Figur 2 eine Draufsicht auf das Rahrverzweigungssystem mit den Solarenergiekollektoren in Reihenanordnung;

Figur 3 eine Seitenansicht eines rohrförmigen Solarenergiekollektors, teilweise im Schnitt, der dichtend an einem Abschnitt eines Rohrverzweigungssystems montiert ist, wobei TeilB aus Klarheitsgründen entfernt worden sind;

Figur 4 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen rohrförmigen Solarenergiekollektor, der an einem Abschnitt eines Rohrverzweigungssystems dichtend montiert ist, wobei Einzelheiten der Montage dargestellt sind;

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Figur 5 einen Schnitt durch einen Abschnitt eines Rohrverzweigungssystems entlang Linie 5-5 in Figur 3; und

Figur 6 einen Schnitt durch einen Abschnitt eines Rohrverzweigungssystems entlang Linie 6-6 in Figur

Die arfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Ver fahren sind insbesondere anwendbar bei der Entwässerung von rohrförmigen Solarenergiekollektoren, die an einem Rohrverzweigungssystem zur Umwälzung eines Wärmeaustauschströmungsmittels montiert sind. Mit rohrförmigen Kollektoren können im Gegensatz zu flachen plattenförmigen Kollektoren größere Strömungsmittelvolumina umgewälzt werden, normalerweise in einer serpentinenförmigen Bahn,so daß sich ein sehr günstiger Wärmeaustausch zwischen der Sonnenenergie und dem Strömungsmittel ergibt. Eine kontinuierliche Umwälzung des Strömungsmittels ist jedoch infolge des erforderlichen Energieverbrauches und aufgrund der thermischen Verluste des umlaufenden Strömungsmittels in den Verbindungsrahren unwirtschaftlich. Darüber hinaus führt ein Verbleib des Strömungsmittels in dem System über Nacht infolge einer langsamen und unvollständigen Entwässerung oder während eines Systemausfalls zu zusätzlichen thermischen Verlusten und Bedingungen, die die Gefahr eines Einfrierens oder von Verdampfungsverlusten mit sich bringen. Es ist daher wünschenswert, das Strömungsmittel diskontinuierlich durch

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Pumpendruck den Kollektoren zuzuführen, bis es erhitzt worden ist, und dann das erhitzte Wasser in einen Haltetank zurückzuführen. Bei einer derartigen diskontinuierlichen Betriebsweise ist es von Bedeutung, daß die rohrförmigen Kollektoren und das Rohrverzweigungssystem schnell und vollständig entwässert werden, und zwar bei Sensorsteuerung durch Schwerkraft, um eine einfache, wirksame und sichere Betriebsweise zu garantieren. Desweiteren muß die diskontinuierliche Betriebsweise zu allen Zeitpunkten ausreichende Unterhaltungs- und Wartungsmöglichkeiten bieten, insbesondere wenn das Strömungsmittel über Tag erhitzt wird. Aus diesen Erfordernissen ergibt sich die Notwendigkeit eines Rohrverzweigungssystems, das sehr rasch eine Vielzahl von rohrförmigen Kollektoren mit einem großen Strömungsmittelvolumen füllen, das Strömungsmittel insitu halten, bis dieses auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt worden ist, und das erhitzte Strömungsmittel zu seiner Quelle zurückführen kann, und zwar soll dies während der Tagesstunden häufig ausgeführt werden.

Aufgrund der Bedeutung des Energieverbrauches und der zur Reduzierung desselben eingesetzten Energiesparmaßnahmen ist es besonders kritisch, einen echten diskontinuierlichen Betrieb durchzuführen, so daß das System das Strömungsmittel nicht in konstanter Weise umwälzt, trotz der Tatsache, daß das Strömungsmittel der Sonnenenergie ausgesetzt werden muß.

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In Figur 1 ist ein Rohrverzweigungssystem in Verbindung mit entsprechenden anderen Vorrichtungen dargestellt, um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und eine bevorzugte Betriebsweise eines Solarenergiekollektorsystems zu zeigen. Das Rohrverzweigungssystem 10 verbindet eine Vielzahl von rohrförmigen Solarenergiekollektoren 74 miteinander in paralleler Anordnung, um eine Kollektorreihe zu bilden, und verbindet darüber hinaus eine Vielzahl dieser Kollektorreihen in Serie miteinander, so daß eine Reihenanordnung entsteht. Das Rohrverzweigungssystem 10 umfaßt eine Vielzahl von Außenmänteln 12, von denen jeder mit Einlaßöffnungen 12a und Auslaßöffnungen 12b zum Transport eines Wärmeaustauschströmungsmittels 54, wie beispielsweise von Wasser oder einem anderen geeigneten Strömungsmittel, in einer Richtung mittels von einer Pumpe P erzeugten Druckes und in der entgegengesetzten Richtung unter Schwerkraftwirkung. Bei der Pumpe P kann es sich um eine übliche Zentrifugalpumpe mit ausreichender Leistung handeln, die ein spezielles Strömungsmittelvolumen 54 in einer speziellen Zeitdauer auf eine spezielle Höhe fördern kann. Der obere Abschnitt der Außenmäntel 12 ist mit einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Löchern 16 eines geeigneten Durchmessers versehen, die zur Aufnahme der rohrförmigen Kollektoren 74 dienen. Die jeweiligen Außenmäntel 12 sind in einem geeigneten Abstand voneinander angeordnet, um die

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rohrförmigen Kollektoren / aufzunehmen und eine Reihen-

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anordnung ausbilden zu können. Jeder Außenmantel 12 ist im wesentlichen horizontal angeordnet; er kann jedoch auch geringfügig geneigt sein, um die Ableitung des Strömungsmittels zu erleichtern. Eine Vielzahl von Innenmänteln 14, die jeweils in den Außenmänteln 12 angeordnet sind, ist mit einem offenen Ende 14a und einem geschlossenen Ende 14b versehen. Das offene Ende 14a ist zu der Auslaßäffnung 12b des Außenmantels 12 ausgerichtet, so daß durch Hartlöten, Löten oder Schraubverbindungen eine Einheit hergestellt werden kann. Die Innenmäntel 14 sind an ihrem oberen Abschnitt mit einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Löchern 18 versehen, die zu den Löchern 16 am oberen Abschnitt der Außenmäntel 12 ausgerichtet sind. Mindestens ein Entwässerungsbzw. Ableitungsloch 24 ist am unteren Abschnitt eines jeden Innenmantels 14 vorgesehen, wobei diese Löcher eine solche Größe besitzen, daß der Strömungsmittelfluß unter Druck in der einen Richtung nicht gestört wird, jedoch eine Entwässerung der Innenmäntel 14 möglich ist. In den Löchern 18 am oberen Abschnitt des Innenmantels 14 sitzt eine Vielzahl von rohrförmigen Vorsprüngen 26 oder von Überlaufrohren, die mit offenen Enden versehen sind. Diese Rohre erstrecken sich durch die Löcher 16 am oberen Abschnitt der Außenmäntel 12 über im wesentlichen die Gesamtlänge der rohrförmigen Solarenergiekollektoren 74, wenn diese dichtend auf den Außen— mänteln 12 montiert sind. Über Verbindungsrohre 36 wird eine Verbindung zwischen den einzelnen Kollektorreihen hergestellt, indem die Auslaßöffnung 12b in der untersten Reihe mit der

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Einlaßöffnung 12a in der nächsten Reihe verbunden wird. Die Anzahl der Reihen ist unbegrenzt, wenn der Pumpendruck ausreichend groß ist, um das Strömungsmittel 54 hindurchzupumpBn. Auch die Anzahl der rohrförmigen Kollektoren 74 in jeder Reihe ist unbegrenzt, solange sich kein Gegendruck entwickelt, um ein Füllen der Kollektoren 74 im wesentlichen auf die gleiche Höhe zu verhindern.

Eine Luftfalle 28, die im Bereich der Auslaßöffnung 12b des Außenmantels 12 der letzten Kollektorreihe angeordnet ist, ist ein weiteres Element des Rohrverzweigungssystems. Die Luftfalle dient dazu, einen Siphoneffekt beim Strömungsmittel zu vermeiden, was hiernach in weiteren Einzelheiten beschrieben ist. Wahlweise kann eine Entlüftungsleitung 30 am Rohrverzweigungssystem angeordnet werden, wobei bei einem drucklosen System ein einfacher Luftzugang (nicht gezeigt) oder bei einem unter Druck stehenden System ein entsprechender Stopfen (nicht gezeigt) eingesetzt werden kann. Im Betrieb wird dae Rohrverzweigungssystem 10 zusammen mit anderen Vorrichtungen eingesetzt, um ein Solarenergiesammel- und Zuführsystem auf diskontinuierlicher Basis zu schaffen, das den Energieverbrauch beträchtlich reduziert und das gegenüber Einfrieren und Verdampfungsverlusten beträchtliche Sicherheiten bietet. Das System wird bei Tagesbeginn über eine fotoelektrische Zelle 44 angestellt, die eine Pumpe P betätigt. Die Pumpe saugt Wärmeaustauschströmungsmittel aus dem Haltetank 56 durch die Leitung 96a zur Einlaßöffnung 12a

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des Außenmantcls 12 der ersten Reihe dor Anordnung. Die Leitung 96b stellt eine Verbindung zwischen dem Innenmantel 14 und dem Außenmantel 12 in der letzten Reihe her, und ein Verdrängungstank 5Θ ist über ein Standrohr 64 an den Haltetank 56 angeschlossen. Wenn die Pumpe betätigt wird, befindet sich das Magnetventil 48 (oder eine andere in der Leitung 94 angeordnete Einrichtung, die eine Verbindung zwischen den Leitungen 96a und 96b herstellt) in einer geschlossenen Lage. Strömungsmittel tritt durch die Einlaßöffnung 12a in den Außenmantel 12 der ersten Reihe ein. Das Strömungsmittel füllt den Außenmantel 12 auf und dringt in jeden der Kollektoren 74 parallel zueinander ein, d.h. das Strömungsmittel füllt die Kollektoren 74 etwa gleichzeitig bis auf eine Höhe auf, bei der das Strömungsmittel in die Überlaufrohre 26 strömt, die eine Verbindung zum Innenmantel 14 herstellen. Das Strömungsmittel fließt durch den Anschluß der Mantel zum Verbindungsrohr 36, das mit dem Außenmantel 12 über die Einlaßöffnung 12a in der unmittelbar benachbarten oberen Kollektorreihe in Verbindung steht.

Dieser Vorgang der Auffüllung einer jeden Kollektorreihe setzt sich nacheinander fort, d.h. das Strömungsmittel füllt jede Kollektorreihe hintereinander auf, bis schließlich die letzte Reihe aufgefüllt worden ist. Wenn Strömungsmittel aus der Auslaßöffnung 12b des Außenmantels 12 der letzten Kollektorreihe austritt und in die Leitung 96b eintritt,

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ertastet ein Strömungsfühler 40, der in der Leitung 96b angeordnet ist, die Strömung und stellt die Pumpe P ab. Wenn das Strömungsmittel durch das Rohrverzweigungssystem 10 und die Kollektoren 74 fließt, drückt es die Luft vor sich her zum Verdrängungstank 58. Wenn die Pumpe ausgeschaltet ist, verhindert ein Rückschlagventil 62 einen Gegenstrom des Strömungsmittel 54 in den Haltetank 56. In einem geschlossenen System wie dem gezeigten besitzt die verdrängte Luft die Neigung, in der Richtung, aus der sie verdrängt worden ist, zurück nach oben zu steigen. Um dies zu verhindern, ist die Luftfalle 28 im Bereich der Auslaßöffnung 12b des Außenmantels 12 in der oberen Kollektorreihe vorgesehen, die Luft daran hindert, in die vorstehend erwähnte Auslaßöffnung 12b einzudringen, so daß auf diese Weise ein Siphoneffekt vermieden wird, der ein Abziehen des Strömungsmittels von der letzten Kollektorreihe zum Verdrängungstank 58 vor dem Erhitzen über einen nicht gewünschten Weg des Systems bewirken würde. Oie Luftfalle blockiert ein Einströmen von Luft auf einer Höhe, die den

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oberen Abschnitt des Innenmantels 14/der letzten Kollektorreihe übersteigt, wie man am besten in Figur 6 erkennen kann. Bei der Luftfalle 28 kann es sich um eine innere Trennwand, wie gezeigt, oder einfacherweise um ein umgedrehtes U-Rohr (nicht gezeigt) handeln. Wenn eine Entlüftungsleitung 30 oder eine Entlüftungsöffnung (nicht gezeigt) Verwendung findet, kann eine einzige Einheit verwendet werden, in der

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eine Luftfalle 28 und Entlüftungsleitung 30 oder Entlüftungsöffnung kombiniert sind.

Das Strömungsmittelvolumen wird durch die Solarenergie so lange erhitzt, bis eine vorgegebene Temperatur erreicht wird, die durch den Temperatursensor 50 gemessen wird. Der Temperatursensor 50 ist vorzugsweise am oberen Ende oder in der Nähe des oberen Endes von einem oder mehreren der Kollektoren in der letzten Kollektorreihe angeordnet. Der Temperatursensor 50 kann auf eine beliebige Temperatur unterhalb der Siedetemperatur (212 F auf Meeresniveau) bei druckfreien Systemen, die für Privathäuser am häufigsten Verwendung finden, eingestellt werden und auf Temperaturen von etwa 250°F für Drucksysteme für kommerzielle Zwecke. Darüber hinaus kann der Temperatursensor 50 oder Thermistor eine hohe Temperaturgrenze, beispielsweise etwa 300 p, vorsehen, um das ganze Energiesystem abzustellen. Dies dient als Sicherheit, um ein Pumpen von kaltem Strömungsmittel in die Kollektoren bei hohen Temperaturen zu verhindern, das zu Spannungsrissen bzw. -brüchen der Kollektoren führen kann. Derartige hohe Temperaturen können auftreten, wenn das Strömungsmittel entweder durch fehlerhaften Betrieb oder zur Wartung des Systems von den Kollektoren 74 abgezogen worden ist. Eine Temperaturdifferenz kann zwischen den Kollektoren 74 in der letzten Reihe und dem Haltetank 56 eingestellt werden. Ein auf einer Temperaturdifferenz

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basierendes System ist jedoch nicht so genau wie ein System, bei dem ein einziger Sensor 50 Verwendung findet.

Wenn die vorgegebene Temperatur erreicht ist, wird das Magnetventil 48 betätigt, worauf sich dieses öffnet und das erhitzte Strömungsmittel durch Schwerkraftwirkung über die Leitung 94 in den Verdrängungstank 58 abgelassen wird. Die Entlüftungsleitung 30, die in einem druckfreien System zur Atmosphäre offen ist oder die in einem Drucksystem in Verbindung mit dem Verdrängungstank 58 steht, erleichtert das Ablassen des Strömungsmittels durch Reduzierung der Oberflächenspannung desselben, die sonst das Ablassen verzögern oder verhindern würde. Alternativ dazu kann die Leitung 96b einen ausreichenden Durchmesser besitzen, um dadurch die Bildung einer hohen Oberflächenspannung zu verhindern und die Notwendigkeit der Entlüftungsleitung 30 zu eliminieren. Das Ablassen des Strömungsmittels beginnt von der Einlaßöffnung 12a des Außenmantels 12 in der ersten Kollektarreihe an. Das in das Rohrverzweigungssystem 10 eintretende letzte Strömungsmittelvolumen ist das erste, das abgelassen wird, so daß beim Ablassen die erste Reihe zuerst von dem Strömungsmittel entleert wird, wonach die nächste Reihe folgt» bis die erste Reihe entleert ist. Wenn der Sensor 42 das Fehlen von Strömungsmittel ertastet, wird die Pumpe P wieder betätigt und das Magnetventil 48 geschlossen, um einen anderen Zyklus im diskontinuierlichen Betrieb zu beginnen. Das

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erhitzte Strömungsmittel im Verdrängungstank 58 wird zur Gberseite des Haltetanks 56 abgelassen, um eine obere Schichte erhitzten Strömungsmittels zu bilden. In einem geschlossenen System ermöglicht der Wärmetauscher 60, der innerhalb des Haltetanks 56 im Bereich der Schicht des erhitzten Strömungsmittels angeordnet ist, die Übertragung von Energie (Wärme) auf einen herkömmlichen Wassererhitzer (nicht gezeigt), mit dem der Wärmetauscher 60 in Verbindung steht. Bei einem offenen System kann es sich bei dem Haltetank 56 um einen herkömmlich ausgebildeten Wassererhitzer handeln, wodurch ein gesonderter Wassererhitzer 60 entfallen kann, so daß der Benutzer erwärmtes Strömungsmittel unmittelbar vom Haltetank zum Verbrauch abziehen kann. Bei diesem letztgenannten System, das ohne Wärmetauscher arbeitet, ist eine Wiederauffüllung des Strömungsmittels erforderlich, wodurch zusätzliche Mengen an korrodierenden Substanzen, einschließlich Sauerstoff und Salze, in das System eingeführt werden. Der Druckanzeiger oder Sensor 52, der am oberen Bereich des Verdrängungstanks 58 angeordnet ist,dient als Sicherheit gegen Verdampfungsverluste, in-dem er den Druck des Systems entspannt. Hierbei kann es sich um einen Überdruckstopfen handeln, oder der Sensor kann die Energiezufuhr für das System unterbrechen.

An einem Sonnentag kann die Anzahl der Auffüll-Ablaß-Zyklen zwölf oder vierzehn betragen, und an einem extrem wolkigen

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Tag kann es vorkommen, daß nur ein Zyklus beendet wird. In jedem Falle ist der Energiebedarf niedrig, da sich das Rohrverzweigungssystem 10 und die Kollektoren in gesteuerter Weise sehr rasch füllen und wieder entleert werden, wodurch der Energieverbrauch niedrig gehalten wird. Darüber hinaus wird durch die Anordnung des Verdrängungstanks 58 in enger Nachbarschaft unmittelbar unterhalb der niedrigsten Reihe insbesondere bei sehr großen Gebäuden ein hoher Wasserstand erreicht. Dieser hohe Wasserstand, der einem Wasservolumen entspricht, das im wesentlichen dem gepumpten Volumen gleich kommt, trägt dazu bei, den Energiebedarf der Pumpe zu reduzieren, indem während des Pumpvorganges gegen Wasser im Haltetank 56 gearbeitet wird. Bei Gebäuden mit niedriger Höhe kann der Verdrängungstank 58 wahlweise eingesetzt werden. In der Tat wird durch die Erfindung ein sehr wirksames System geschaffen, da die aus dBr Solarenergie gezogene Energie nicht durch den für die Bedienung des Systems erforderlichen Energieverbrauch vernichtet wird.

Wenn die Dämmerung eintritt, schaltet die fotoelektrische Zelle 44 die Energieversorgung und/oder die Pumpe P ab und öffnet das Magnetventil 4B, um das System bis zum folgenden Tag zu entwässern. Die Entwässerungslöcher 24 an der unteren Seite der Innenmäntel 14 sorgen für eine totale Abführung des Strömungsmittels aus den Überlauf— rohren 26 und den Innenmänteln, so daß das System gegen Einfrieren gesichert ist.

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In dem Verdrängungstank 58 ist der Strömungsmittelstand bei 66 angegeben, wenn die Kollektoren entwässert sind, und fcu;i 68, wnnn ditjsnlben gefüllt sind. Dias znigt ran, daß nur ein Teil des Strömungsmittel im Gesamtsystem während eines speziellen Zyklus erhitzt wird. Der Verdrängungstank 58 trägt dazu bei, die Druckhöhe des Strömungsmittels zu reduzieren, indem der Tank 58 unmittelbar unterhalb des Niveaus der ersten Kollektorreihe angeordnet ist, wodurch der Energiebedarf zum Auffüllen der Kollektoren 74 herabgesetzt wird. Der Tank 58 besitzt eine Volumenkapazität, die größer ist als das im Rohrverzweigungssystem 10, den Kollektoren 74, dem Verbindungsrohr 36 und den Leitungen 9Sa, 96b und 94 befindliche Strömungsmittel, um eine Ausdehnung des Strömungsmittels beim Erhitzen zu gestatten.

Bei dem arfindungegemäß ausgebildeten Rohrverzwaigungssystem 10 ist auch eine kontinuierliche Betriebsweise möglich, obwohl die vorstehend beschriebene diskontinuierliche Betriebsweise vorgezogen wird. Bei einer kontinuierlichen Betriebsweise werden viele Vorteile nicht erreicht, die die diskontinuierliche Betriebsweise aufweist. Der Benutzer des Systems wird jedoch dadurch flexibler, indem er zu Beginn oder nach der Installation des Systems die entsprechende Betriebsweise auswählen kann. Wenn er sich anfangs für eine kontinuierliche Betriebsweise entscheidet, werden solche Vorrichtungen, wie die Sensoren 40 und 42, das Rückschlagventil 62, das Magnetventil 48 und die Leitung 94, aus

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dem in Figur 1 dargestellten System weggelassen. Entscheidet er sich jedoch zu einem späteren Zeitpunkt, so sind diese Vorrichtungen vorhanden und das System kann für eine diskontinuierliche Betriebsweise umgewandelt werden. Wenn im umgekehrten Fallo der Benutzer ein für eine diskontinuierliche Betriebsweise geeignetes System installiert und die Betriebsweise in eine kontinuierliche umzuwandeln wünscht, können die vorstehend genannten Vorrichtungen abgeschaltet oder aus dem System entfernt werden.

Eine genauere Darstellung des Rohrverzweigungssystems 1Q und der Kollektoren 74, die lösbar an den Außenmänteln 12 befestigt sind, ist in den Figuren 2 bis 4 enthalten. Segmentartige Außenmäntel 34 mit einem mit einem Gewinde versehenen oberen Halsabschnitt 34a sind über geeignete Mittel miteinander verbunden, wie beispielsweise durch Hartlöten oder durch Kupplungen 38, so daß der längliche Außenmantel 12 gebildet wird. Offene Fassungen 20 sind auf den Halsabschnitten 34a angeordnet und nehmen die rohrförmigen Kollektoren 74 in abgedichteter Montage auf. Die Fassungen 20 umfassen eine mit Gewinde versehene Manschette 72 und einen O-Ring 70, der im oberen Innenteil der Manschette 72 sitzt und eine Dichtung um das untere Ende der rohrförmigen Kollektoren 74 herum bildet. In Figur 2 ist eine erste Reihe und eine zweite Reihe von montierten rohrförmigen Kollektoren 74 gezeigt, wobei die Reihen über das Verbindungsrohr 36

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aneinander geschlossen sind· Die Leitung 96a steht mit dem Außenmantel 12 über die Einlaßöffnung 12a in der ersten Reihe in Verbindung, während die Leitung 96b mit dem Außenmantel 12 über die Auslaßöffnung 12b in der zweiten Reihe in Verbindung steht. Die Anzahl der Reihen ist durch die Erfindung nicht begrenzt. Um dies zu verdeutlichen, ist eine n-te Reihe in strichpunktierten Linien dargestellt.

Die zusammen mit dem Rohrverzweigungssystem 10 eingesetzten rohrförmigen Kollektoren 74 bestehen vorzugsweise aus Glas. Dabei besitzen ein äußeres Deckrohr 76 und ein inneres Absorberrohr 7a ein geschlossenes Ende 78b und ein offenes Ende 78a. Das Deckrohr 76 erstreckt sich über das geschlossene Ende 78b des Absorberrahres 78 hinaus und ist an der Spitze 80 verschlossen. Das Absorberrohr 78 ist mit einem Überzug 86 eines Materials versehen, das in selektiver Weise Salarenergie unmittelbar von den Sonnenstrahlen absorbiert. Ein Ringraum 84 ist zwischen dem Deckrohr 76 und dem Absorberrohr 78 vorgesehen, und die Rohre 76, 78 sind in der Nähe des offenen Endes 78a des Absorberrohres 78 miteinander verbunden, so daß eine hermetische Dichtung 82 gebildet wird. Der Ringraum 84 ist evakuiert oder auf unteratmosphärxschen Druck gebracht, um Leitungs- und Konvexionsverluste an Energie (Wärme) des Kollektors zu reduzieren. Eine Federstütze 90 oder Klemme befindet sich mit dem geschlossenen Ende 78b

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des Absorberrohres 78 in Eingriff, um zur Stabilisierung des oberen Endes des Absorberrohres 78 beizutragen. Ein an der Federstütze 90 montierter Bariumgetter 88 kann vorgesehen sein, um Gaaspuren aus dem evakuierten Ringraum 84 zu entfernen .

Ein Flansch 92 erstreckt sich in Umfangsrichtung um das Deckrühr 76 in der Nähe der hermetischen Dichtung 82 herum, so daß der O-Ring 70 dichtend mit dem rohrförmigen Kollektor 74 in Eingriff treten kann, wenn er durch die Manschette 72 um den Gewindehalsabschnitt 34a des segmentartigen Außenmantels 34 herum zusammengepreßt wird. Diese Einzelheiten können am besten der Figur 4 entnommen werden.

Zur Montage des Rohrverzweigungssystems 10 wird der Innenmantel 14 mit der Endkappe 32 an einem Ende innerhalb des Außenmantels 12, der eine Vielzahl von segmentartigen Außenmänteln 34 umfaßt, angeordnet. Der Innenmantel 14 wird so angeordnet, daß sich die Entwässerungslöcher 24 an der unteren Seite und die voneinander beabstandeten Löcher 18 an der oberen Seite befinden. Eine Gummitülle 22 oder eine andere geeignete Einrichtung sitzt innerhalb jedes Loches 18, um mit dem Überlaufrohr 26 in Eingriff zu treten. Nach dem Einsetzen der Überlaufrohre 26 in die Gummitüllen 22 werden die rohrförmigen Kollektoren 74 in den Fassungen 22 angeordnet, woraufhin die Gewindemanschette 72 gedreht wird, um den O-Ring 70 gegen den Flansch 92 und das Deckrohr 76 des rohrförmigen

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Kollektors 74 zu pressen. Die Endkappe 32 dient einem doppelten Zweck,indem sie ein Ende 14b des Innenmantels verschließt und den Innenmantel 14 in einer erhöhten Position lagert, damit die Entwässerungslöcher 24 nicht zu nahe an der Innenwand des AuBenmantels 12 liegen, wodurch eine Störung des Strömungsmittelflusses während des Ablassens verhindert wird. Eine Gelenkklappe (nicht gezeigt) kann anstelle der Endkappe 32 Verwendung finden, um die Entwässerung zu erleichtern, so daß sich die Gelenkklappe in einer geschlossenen Lage befindet, wenn Strömungsmittel 54 in den Außenmantel 12 gepumpt wird, jedoch beim Ablassen des Strömungsmittels geöffnet ist. Die Endkappe 32 und das Entwässerungsloch 24 des Innenmantels 14 sind sehr genau in Figur 3 und Figur 5 dargestellt. Der Außendurchmesser der Endkappe 32 ist ausreichend groß, so daß diese an der unteren Innenfläche des Außenmantels 12 lagern kann. Genauer gesagt ruht bei der gezeigten Ausführungsfarm die Endkappe 32 auf der unteren Innenfläche der Kupplung 38 innerhalb eines segmentartigen Außenmantels 34.

In den Figuren 2 und 6 ist eine Ausführungsform einer Luftfalle 28 dargestellt, um die Beziehung zwischen dem Luftkanal 100 und dem Innenmantel 14 zu verdeutlichen. Die Luftfalle ist als Trennwand gezeigt, die innerhalb des Expansionsfittings 98 in engem Paßsitz angeordnet ist und eine obere Fläche aufweist, die über dem oberen Abschnitt des Innen-

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mantels 14 liegt. Auf diese Weise wird Luft, die sich seitwärts oder aufwärts bewegen kann, eingefangen oder daran gehindert, in den Innenmantel 14 einzudringen. Wenn sich die Solarenergiekollektoreinheit in Betrieb befindet,wird während des Pumpens von Strömungsmittel in die Einheit Luft vor dem Strömungsmittel hergedrückt und dringt in die Leitung 9Sb ein. Wenn die Pumpe durch den Strömungssensor 40 abgeschaltet wird, neigt die verdrängte Luft dazu, zu dem höchsten Punkt im System, d.h. den oberen Enden der Kollektoren74, an dem sie unerwünscht ist, zurückzukehren. Die Luftfalle 28 verhindert dies und wirkt als Barriere für die durch den Innenmantel 14 zurückströmende Luft, was dazu führt, daß das Strömungsmittel in den oberen Enden der Kollektoren 74 verbleibt, wo es durch die Sonne erhitzt wird. Ohne eine derartige Luftfalle 28 würde sich die letzte Reihe zumindest teilweise selbst vom Strömungsmittel entleeren, wodurch der Wirkungsgrad des Systems abfällt. Dadurch werden die Glaskollektoren 74 im übrigen auch gegen die Möglichkeit eines thermischen Schocks beim Wiederauffüllen geschützt, da derartige Kollektoren 74 selektiv auf viel höhere Temperaturen erhitzt werden als Kollektoren mit darin befindlichem Strömungsmittel.

Das Rohrverzweigungssystem 10 der vorliegenden Erfindung findet vorzugsweise bei einer Reihenanordnung in der dargestellten Weise Anwendung, so daß große Strömungsmittel-

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volumina bei jedem Auffüll-Ablaß-Zyklus verwendet werden können. Wenn jedoch geringere Kapazitäten erforderlich sind, kann eine einzige Reihe von rohrförmigen Kollektoren 74 zusammen mit einem Rohrverzweigungssystem 10 Verwendung finden, bei dem sich die Kollektoren 74 im wesentlichen wie bei einer Reihen·*· anordnung gleichzeitig füllen. Die Anzahl der Kollektoren kann erhöht werden, um eine lange Reihe zu bilden; das richtige Füllen der erhöhten Anzahl von Rohren kann jedoch einen höheren Energiebedarf für die Pumpe P erforderlich machen. BbI langen Kollektorreihen kann sich ein Gegendruck entwickeln, und es können lange Füllzeiten und Entwässerungszeiten erforderlich sein.

Das vorstehend beschriebene System hat den Vorteil, daß es die zum Auffüllen und Ablassen erforderliche Zeit absenkt. Normalerweise soll die zum Ablassen und Wiederauffüllen der Kollektoren 74 erforderliche Gesamtzeit geringer als etwa zehn Minuten sein, vorzugsweise geringer als etws fünf Minuten. Dies ist besonders wichtig für Reihenanordnungen, die ein großes Stromungsmittelvolumen besitzen, wobei das letzte Stromungsmittelvolumen, das eingefüllt wird, das erste ist, das entleert wird. Hierbei entspricht die Gesamtzeit, in der sich kein Strömungsmittel in der oberen Reihe befindet, der gesamten Ablaß- und Wiederauffüllzeit. An sonnigen klaren Tagen kann ein leerer rohrförmiger Kollektor 74 nach etwa zehn Minuten Temperaturen über 300 F erreichen.

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Obgleich die Kollektoren Temperaturen von etwa 700-800 F aushalten können, kann kaltes Strömungsmittel zu Spannungs— rissen bzw. -brüchen der Kollektoren führen, wenn diese Temperaturen aufweisen, die um vieles über 300 F liegen.

Ein vereinfachter Außenmantel 12 kann aus einem geeigneten Rohr einer gewünschten Länge hergestellt werden, indem Löcher 16 im oberen Abschnitt des Rohres zur Aufnahme der Fassungen 20 oder andere geeignete Einrichtungen (nicht gezeigt) zum abdichtenden Montieren der Kollektoren 74 vorgesehen werden. Der Innnmantel 14 kann ebenfalls aus einem geeigneten Rohr hergestellt werden, das im oberen Abschnitt mit Löchern 1Θ und im unteren Abschnitt mit mindestens einem Entwässerungsloch 24 sowie mit einem geschlossenen Ende 14b versehen ist. Das Rohr kann insbesondere bei unter Druck stehenden Systemen aus Metall, beispielsweise Kupfer, bestehen oder insbesondere bei druckfreien Systemen aus Kunststoff, wie Polyvinylchlorid.

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Claims (12)

:MÜ6312 Patentanspruchs

1./Solarenergiekollektorvorrichtung mit einem Rohrverzwei— /

gungssystem, das eine Vielzahl von rohrförmigen Solar— energiekollcktoren in paralleler Anordnung zueinander verbindet, um aine Reihe von Kollektoren zu bilden, und das eine Vielzahl dieser Kollcktorreihen in Serie miteinander verbindet, um eine Reihenanordnung zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahrverzweigungssystem die folgenden TbIIb umfaßt:

a) eine Vielzahl von umschlossenen Außenmänteln (12), von denen jeder eine Einlaßöffnung (12a) und eine Auslaßöffnung (I2b) zur Förderung eines Strömungsmittels in einer Richtung unter Druck und in der entgegengesetzten Richtung unter Schwerkraftwirkung umfaßt und die eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Löchern (IG) mit geeignetem Durchmesser aufwoisan, um die; rohrförmigen Kollektoren (74) am oberen Abschnitt der Außenmäntel (12) aufzunehmen, wobei diese Außenmäntol im wesentlichen horizontal und im Abstand voneinander angeordnet sind, um die Reihenanordnung zu bilden;

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b) eine Vielzahl wein Fassungen (20), die über den voneinander beabstandeten Löchern (16) am oberen Abschnitt der Außenmäntel (12) angeordnet sind und zur abgedichteten Montage eines jeden rohrförmigen Kollektors (74) dienen;

c) eine Vielzahl von InnenmMnteln (40), die jeweils innerhalb eines Außenmantels (12) angeordnet sind und auf ihrem oberen Abschnitt eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Löchern (18) aufweisen, die zu den Löchern (16) in dnn Außenmänteln (12) ausgnrichtet sind, und die mit mindestens ninem Entwässerungsloch (24) an ihrem unteren Abschnitt versehen sind sowie ein umschlossenes Ende (14b) und ein offenes Ende (i4a) aufweisen, wobei das offene Ende dichtend an der Auslaßöffnung (12b) im Außenmantel (12) zur Ausbildung einer Verbindung befestigt ist;

d) eine VInJ zahl von Gurnmitü.Vl nn (2?.), die in .jndcm Luuh auf dnrn nbcrtan Abschnitt dnr Innanmäntul (14) sitzrm;

e) eine Vielzahl von sich aufwärts erstreckenden rohrförmigen Vorsprüngen (26), die ein Ende aufweisen, das innerhalb der Gummitüllen (22) sitzt, die sich durch die Fassungen (20) und im wesentlichen über die Länge der Kollektoren (74) erstrecken, wobei sich das andere offene Ende im Bereich des geschlossenen Endes der Kollektoren befindet,

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wenn diese dichtend an dnn Fassungen (2ü) montinrt sind;

f) eine Vielzahl von Verbindungsrohren (36), von denen jedes ein Ende aufweist, das an die erwähnte Verbindung angeschlossen ist, und ein anderes Ende, das an eine Einlaßöffnung (i2a) in einem anderen der Außenmäntel (12) angeschlossen ist, so daß die Kollektorreihen in offener Verbindung miteinander stehen; und

g) eine Luftfalle (28), im Bereich der Auslaßäffnung (12b) des letzton Außenmantels (12) in der Reihenanordnung, um einen Siphoneffekt zu verhindern, wenn der Druck abgebaut wird, so daß das Strömungsmittel innerhalb des Rahrverzweigungssystems intakt bleibt, bis es in gesteuerter Weise entfernt wird;

woboi das Strömungsmittel unter Druck in eine der Öffnungen im ersten Außenmantel (12) der Reihenanordnung eingeführt wird, unter Druck in einer Richtung durch die rohrförmigen KallRktoron parallel zueinander und hintereinander durch die Kollektorreihen zirkuliert und in gesteuerter Weise unter Schwerkraftwirkung in umgekehrter Richtung abgelassen wird.

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2. Solarenergiekollektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungslöcher (24) an den unteren Abschnitten der Innenmäntel (14) eine ausreichende Größe besitzen, um eine vollständige Abführung des Strömungsmittels unter Schwerkraftwirkung aus den rohrförmigen Vorsprüngen (26) und den Innenmänteln (14) zu ermöglichen, jedoch nicht groß genug sind, um die Strömung des Strömungsmittels unter Druck innerhalb der Innenmänte] zu unterbrechen.

3. Solarenergiekollektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfalle (28) ein äußeres umgekehrtes U-förrniges Rohr aufweist, dessen untere Fläche höher liegt als die obere Fläche des Innenmantels (14).

4. Solarenergiekollektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfalle (2a) eine innere scheibenförmige Trennwand mit einem oberen ausgeschnittenen Abschnitt umfaßt, wobei der ausgeschnittene Abschnitt höher liegt als die obere Fläche des Innenmantels (14).

5. Solarenergiekollektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren ein Luftloch in dem größeren Verbindungsrohr aufweist, das in bezug auf die Auslaßöffnung (I2b) des Außenmantels (12) in der letzten Reihe entfernt angeordnet ist, um die Oberflächenspannung des Wassers in dem größeren Verbindungsrohr beim Ablassen

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des Strömungsmittels aus dem RohrvorzweigungssystBin zu reduzieren.

6. Solarenergiekollektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmäntel (12) des Rahrverzweigungssystems geringfügig gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet sind, um das vollständige Ablassen des Strömungsmittels zu erleichtern.

7. Solarenergiekollektorvarrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine umschlossene Ende (14b) des Innenmantels (14) eine Endkappe umfaßt, deren Außendurchmesser ausreichend groß ist, so daß die Kappe auf der unteren Innenfläche des Außenmantels lagern kann, um ein Verstopfen der Entwässerungslöcher im Innenmanteln zu verhindern.

8. Solarenergiekollektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine umschlossene Ende (I4b) des Innenmantelns (14) eine Endkappe umfaßt, die gelenkig an dem umschlossenen Ende befestigt ist, so daß das unter Druck stehende Strömungsmittel die Endkappe verschließt und die Endkappe durch die Schwerkraft des Strömungsmittels geöffnet wird.

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C.

9. Solarenergiekollektorsystem mit einem Wassertank als Strömungsmittelversorgung, einem Wärmetauscher, rohrförmigen Solarenergiekollektoren, einem Rohrverzweigungssystem zur Föderung eines Strömungsmittels zu den Kollektoren und von diesen weg, Temperatursensoren zur Regulierung, wann die Förderung während des Betriebs des Systems durchgeführt wird, einer fotoelektrischenZelle zürn Initiieren und Beenden der Strömungsmittelförderung, Ventileinrichtungen zur Regulierung des Strömungsmittelflusses, Pumpeneinrichtungen zur Bewegung des Strömungsmittels und Verbindungsrohren zur Schaffung eines Strömungsmittelkreises, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrverzweigungssystem vorgesehen ist, das eine diskontinuierliche Betriebsweise während der Tagesstunden zur Reduzierung des Energiebedarfes und eine Abschaltung des Systems während der Nachtstunden zusammen mit einer schnellen und vollständigen Entwässerung des Systems unter Schwerkraft ermöglicht sowie das System gegen Einfrieren und Verdampfungsverluste sichert, wobei das Rohrverzweigungssystem eine Vielzahl von rohrförmigen Solarenergiekollektoren in paralleler Anordnung miteinander verbindet, um eine Reihe von Kollektoren zu bilden, und eine Vielzahl von diesen Kollsktorreihen in Serie miteinander verbindet, um eine. Reihenanordnung zu bilden, und wobei das Rohrverzweigungssystem die folgenden Bestandteile umfaBt:

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ι

a) eine Vielzahl von umschlossenen Außenmänteln, die jeweils eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung zur Förderung eines Strömungsmittel in einer Richtung unter Druck und in der entgegengesetzten Richtung unter Schwerkraftwirkung umfassen und die eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Löchern mit einem geeigneten Durchmesser zur Aufnahme der rohrförmigen Kollektoren am oberen Abschnitt der AußenmSntel aufweisen, wobei die AußenmMntel im wesentlichen horizontal und im Abstand voneinander angeordnet sind, um die Reihenanordnung zu bilden;

b) eine Vielzahl von Fassungen, die um die voneinander beabstandeten Löcher am oberen Abschnitt der Außenmäntel herum angeordnet sind und zur abdichtenden Montage eines jeden rohrförmigen Kollektors dienen;

c) eine Vielzahl von Innenmänteln, die jeweils in einem Außenmantel angeordnet sind und eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Löchern an ihrem oberen Abschnitt aufweisen, die zu den Löchern in den Außenmänteln ausgerichtet sind, und diB mindestens ein Entwässerungsloch an ihrem unteren Abschnitt sowie ein umschlossenes Ende und ein offenes Ende aufweisen, wobei das offene Ende dichtend an der Auslaßöffnung im Außenmantel befestigt ist, um eine Verbindung herzustellen;

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d) eine Vielzahl von Gummitüllen, die in jedem Loch am oberen Abschnitt dBr Innenmäntel sitzen;

e) eine Vielzahl von sich aufwärts erstreckenden rohrförmigen Vorsprüngen, die ein offenes Ende aufweisen, das in den Gummitüllen sitzt, die sich durch die Fassungen und im wesentlichen über die Länge der Kollektoren erstrecken, wobei sich das andere offene Ende im Bereich des geschlossenen Kollektorendes befindet, wenn die Kollektoren dichtend auf den Fassungen montiert sindj

f] eine Vielzahl von Verbindungsrohren, von denen jedes ein Ende aufweist, das an die erwähnte Verbindung angeschlossen ist, und ein anderes Ende, das an eine Einlaßöffnung in einem anderen der Außenmäntel angeschlossen ist, so daß die Kollektorreihen in offener Verbindung miteinander stehen; und

g] eine Luftfalle im Bereich der Auslaßöffnung des letzten Außenmantels in der Reihenanordnung, um einen Siphoneffekt zu verhindern, wenn der Druck abgebaut wird, so daß das Strömungsmittel innerhalb des Rohrverzweigungssystems intakt bleibt, bis es in gesteuerter Weise abgelassen wird;

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wobei das Strömungsmittel unter Druck in eine der öffnungen im ersten Außenmantel der Reihenanordnung eingeführt werden kann, um im wesentlichen gleichzeitig alle am. ersten Außenmantel montierten rohrförmigen Kollektoren zu füllen, bis das Strömungsmittel in die rohrförmigen Vorsprünge strömt und in den Innenmantel des ersten Außenmantels eindringt, um nacheinander den weiteren Kollektorreihen zugeführt zu werden, und wobei das Strömungsmittel in gesteuerter Weise unter Schwerkraftwirkung abgelassen oder in umgekehrter Richtung strömen kann.

10. Verfahren zum Einfangen von Solarenergie über ein Wärmeaustauschströmungsmittel in einem diskontinuierlich arbeitenden System während der Tagesstunden mit vollständiger Abschaltung während der Nachtstunden, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:

a) Anschalten des Systems bei Tagesbeginn über eine foto— elektrische Zelle, um eine Pumpe zu betätigen, die kaltes Strömungsmittel von einem Haltatank in ein Rohrverzweigungssystem fördert;

b) Fördern des kalten Strömungsmittels unter Druck in einer Richtung durch das Rohrverzweigungssystem, um eine Reihe

aus einer Vielzahl von rohrförmigen Kollektoren parallel zueinander zu füllen und nacheinander eine Vielzahl von Kollektorreihen in Serie zu füllen;

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/10.

c) Ertasten des van der letzten Reihe austretenden Stromes des kalten Strömungsmittels, ura die Pumpe abzuschalten und das kalte Strömungsmittel in den Kollektoren und dem Rohrverzweigungssystem zu halten;

d) Erhitzenlassen des kalten Strömungsmittels durch die Sonne auf eine vorgegebene Temperatur;

e) Aktivieren einer Ventileinrichtung bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur, um eine Leitung von der ersten Reihe zu öffnen;

f) Ablassen des erhitzten Strömungsmittels unter Schwerkraftwirkung aus den Kollektoren und dem Rohrverzweigungssystem über die Leitung von der ersten Reihe in einen Verdrängungstank, der in Serie mit dem Haltetank angeordnet ist, so daß das erhitzte Strömungsmittel in den oberen Abschnitt des Tanks eindringt und dort eine Schicht bildet;

g) Ertasten eines fehlenden Stromes des erhitzten Strömungsmittel in der Leitung, um die Ventileinrichtung in der Leitung zu deaktivieren und zu schließen und die Pumpe wieder anzuschalten, um wiederum kaltes Strömungsmittel aus dem Haltetank in das Rohrverzweigungssystem und die Kollektoren zur Durchführung eines erneuten Heizzyklus zu fördern;

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h) Ertasten von Übertemperaturen und Überdrücken, um das System gegen Verdampfungsverluste zu schützen; und

i) Schließen des Systems bei Beginn der Nacht über die fotoelektrische Zelle und vollständiges Ablassen des Strömungsmittels aus dem Rohrverzweigungssystem und den Kollektoren über die Leitung von der ersten Reihe zum Verdrängungstank und weiter zum Strömungsmitteltank,

wobei das Verfahren eine diskontinuierliche Arbeitsweise zur gesteuerten Umwandlung von Solarenergie in Heizenergie sowie ein betriebssicheres System in bezug auf Einfrieren und Verdampfungsverluste ermöglicht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das System desweiteren unter Druck gesetzt wird, um höhere Temperaturanforderungen zu erhalten.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß des— weiteren die gesammelte Solarenergie über einen Wärmetauscher entfernt wird, der im oberen Abschnitt des Strömungsmitteltanks angeordnet ist und mit einem häuslichen Heißwasser— gerät in Verbindung steht.

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