DE3323999A1 - Sonnenkollektor - Google Patents

Description

• Sonnenkollektor
• Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches, insbesondere für die Brauchwasserzubereitung.
• Sonnenkollektoren der genannten Art sind nach der US-PS 4 355 629 bekannt.
• -Der allgemeinere Stand der Technik wird bspw. durch die DE-GM 78 lo 868 und 78 36 316 repräsentiert, bei deren Gegenständen die im Gehäuse angeordneten, sogenannten Absorber in der Regel aus einem ggf. zwischen zwei entsprechend geprägten Blechplatten verlegtem Rohr bestehen, das mäanderförmig -gebogen ist und einen Durchmesser von etwa einem Zentimeter hat, d.h Sonnenkollektoren dieser Art sind auf eine relativ große Durchströmgeschwindigkeit abgestellt und weisen im Vergleich zum Umschließungsgehäuse ein -relativ kleines Volumen auf. Wollte man unmittelbar Brauchwasser aus dem Kollektor abziehen, so wäre dies mit einem sehr schnellen Verbrauch der verfügbaren Menge an warmem Brauchwasser verbunden. Aus diesem Grunde schaltet man den bzw. die Kollektoren auf einen ggf. isolierten Sammelbehälter (Speicher), aus dem dann größere Mengen Brauchwasser zur VerfUgung stehen.
• Diese Kombination mit Sammelbehälter wird natürlich nicht nur für die Brauchwasserbereitung, sondern auch bei bi-oder trivalenten Heizungsanlagen angewandt. Insbesondere für die Brauchwasserbereitung stellt ein solcher Sammelbehälter, der in warmen Ländern meist unmittelbar an den Kollektor angeschlossen bzw. neben diesem aufgestellt wird, einen beträchtlichen Mehraufwand dar, wo es aber auch üblich ist, entsprechend große Behälter einfach auf dem Dach zu installieren. Offenbar anknüpfend an diese Einfachbrauchwasserbereitung, besteht der Sonnekollektor nach der eingangs erwähnten US-PS aus einem kistenartigen, natürlich wärmeisoliertem Gehäuse, in dem der längliche Behälter eingelegt und nach oben mit einer transparenten Abdeckung abgeschlossen ist. Diese Bauweise entspricht im Prinzip auch dem bisherigen Bauprinzip von Sonnenkollektoren, nämlich im Innenraum eines treibhausähnlichen Gehäuses wird der Absorber in geeigneter Weise eingesetzt. Bei Ausbildung des Absorbers als - Behälter im Sinne der US-PS führt dies zu massiven Gehäusekonstruktionen und etwa dem dreifachen Volumen des Gehäuses in bezug auf den Behälter selbst, da eine möglichst große Einstrahlungsfläche erhalten bleiben soll.
• Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Bau- und Fertigungsaufwand, insbesondere in Rücksicht auf günstige Volumenverhältnisse von Gehäuse und Behälter'grundsätzlich reduziert werden kann, ohne dabei die Einstrahlungsmöglichkeiten in Rücksicht auf die unterschiedlichen Sonnenstände zu beschneiden.
• Diese Aufgabe jat mit einem Sonnenkollektor der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich'nach den Unteransprüchen.
• Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung sitzt der Speicherbehälter unmittelbar in einer wärmeisolierten Gehäuseschale, ragt allerdings mindestens um die Hälfte aus dieser heraus, und das. ganze Gehäuseoberteil wird von mindestens einer transparenten Abdeckschale überwöibt, mit anderen Worten, hier handelt es sich nicht mehr um einen in ein Gehäuse eingelegten Behälter, sondern um einen Behälter mit- einer spezifisch angepaßten Ummåntelung, deren Außenabmessungen höchstens um lo - 20 cm größer sind als die des Behälters. Mit seiner Längsachse wird ein solcher Sonnenkollektor in Richtung des Sonnenhöchststandes aufgestellt, so daß sich zu jeder Tagszeit immer ein Teilbereich des Behälters in optimaler Stellung zur Einstrahlungsrichtung befindet.
• Bevorzugt wird der Behälter durch unterschiedliche H5henbeme.ssungen seiner Ständer etwa um lo - 150 geneigt aufgestellt, d.h. anateigend zum Abströmanschluß hin, Bevorzugt werden insbesondere für eine Aufstellung in Klimabereichen, -in denen mit einer starken nächtlichen Temperaturabsenkung gerechnet werden muß, drei transparente Abdeckschalen vorgesehen, die zwar den Strahlungsdurchgang etwas reduzieren, die aber andererseits nachts eine schnelle Auskühlung des ganzen Kollektors verhindern, so daß auch-morgens noch Warmwssfier zur Verfügung steht.
• Durch die schalenartige Abdeckung (etwa halbzylinderförmig) ergibt sich zwangsläufig für die Abdeckschalen von der Form her eine große Festigkeit, so daß das Material (Glas oder Kunststoff) für die Abdeckhauben dC1nn gehalten werden kann.
• Um.die Wärmeübertragungsfläche zu vergrdßern, steht nichts entgegen, die Wand des Behälters zumindest teilweise mit Wellen zu versehen, was ebenfalls im Bereich herkßmmlichen. Behälterbaues liegt.
• Derartige Kollektoren können ohne weiteres in Längen von 4 - 5 m und länger hergestellt werden bei bspw. Durchmessern von o,3 bis 0,4 m, was bei Installation auf Dächern in der Regel immer die Möglichkeit bietet, die zu berücksichtigenden Auflasten direkt in tragende Wände einzuleiten.
• Der erfindungsgemäße Kollektor wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Es zeigt schematisch Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Kollektor; Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kollektor und Fig. 3 einen T-eilschnitt durch den Kollektor in anderer Ausführungaform.
• Wie aus den Fig. 1, 2 erkennbar hat der Absorber die Form eines'Behälters 1, wie sie bspw. fUr normale Brauch--wasserbereiter und Speicher Ublich ist. Diese, im Ausführungsbeispiel gezeigte Form ist natürlich nicht zwingend, wird aber bevorzugt. Mit maxiaml seiner unteren Hälfte 2 ist dieser Behälter 1 in einer wärmeisolierteti Gehäuseschale 3 gelagert, d.h., der Behälter ruht auf Standfüßen 9,9, und der Behälter ist im unteren Teil der Gehäuseschale 3-umhüllt., die aus wärmeisoleerenden Material 3' und einer dünnen sauberen Haut- 3" aus Blech oder Kunststoff gebildet ist. Diese Gehäuseschale 3 entspricht also in ihrer Form der Form des unteren T.eiles des Behälters, der im Beispiel zylindrisch ausgebildet und mit gewUlbten Böden 1' versehen ist. Diese Gehäuseschale 3 endet in Bezug auf den Behälter unterhalb von dessen Längsachse 13 mit eine-r umlaufenden- Stufe 8, auf die, den oberen Teil 4 des Behälters l überwölbend, mit Abstand. zum Behälter 1 die mindestens einschalige transparente Abdeckung 5 angeordnet ist.
• Um einer schnellen Nachtauskühlung des Kollektors entgegenzuwirken, werden, wie dargestellt, bevorzugt drei derartige Abdeckungen 5 aus Kunststoff oder Glas vorgesehen. Für den Abschluß und die Befestigung der glockenartig Uber den ganzen Behälter gestülpten Abdeckungen sind im Bereich der Stufe 8, wie aus Fig. 1 erkennbar, entsprechende Anschlußprofile 14 vorgesehen. Diese, mit Abstand zueinander angeordneten Abdeckungen bzw. 5' müssen natürlich nicht zwingend der Form des Behälters 1' angepaßt sein, wie dies aus Fig. 3 deutlich wird, gemäß der der Behälter 1 zwecks Oherflächenvergröaerung auch mit Wellungen 7 versehen sein kann. Solche Wellungen 7 bzw. Oberflächenvergrößerungen könnten selbstverständlich auch in Längsrichtung des Behälters 1 verlaufand vorgesehen werden.
• Die vorerwähnten Ständer 9,9' sind aus schlecht wärmeleitendem Material gebildet, wobei der abströmanschluß--seitige Ständer 9 mit einer größeren Höhe als der zusträmanschlußseitige Ständer 9 bemessen ist, um dem Behälter eine Neigungsstellung von etwa lo - 15° zu vermitteln, so daß sich erwärmtes Wasser zum Abströmanschluß 12 hin orientiert. Die Durchgriffe der Zu- und Abströmanschlüsse 11,12 durch die Gehäuseschale und die Abdeckungen 5 bzw. 5' sind, wie angedeutet, mit geeigneten Manschetten 15 abgedichtet.
• Um keine direkten, durchgehenden Wärmeleitbrücken zu bilden, ist der Behälter 1 gemaß Fig. 2 im AnschluB-bereich der Ständer 9 bzw, 9' mit angeschweißten Muttern 16 und der Ständer selbst mit Durchgriffsbohrungen 17 für die versenkte Anbringung von Befestigungsschrauben 18 ausgestattet. Die Ständer 9,9' können dann se.lbst noch mit einem StandfuB lo versehen werden, der, wie-angedeutet, an anderer Stelle zum jeweiligen Ständer 9,9' bspw. mittels Schrauben 19 fixiert ist.
• Selbstverständlich könnte die Anordnung solcher Standfüße lo auch-entfallen und eine Montage der Standfüße 9,9' direkt auf einem geeigneten Fundament erfolgen, das bspw. Mauern eines Gebäudes sein können oder sonstige ggf. auch ebenerdige Auflagen.
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Claims (6)

1. Patentansrpüche: W Sonnenkollektor, bestehend aus einem mit transparenter Abdeckung versehenen Gehäuse, in dem ein Behälter mit Zu- und Absrömanschlüssen als Absorber angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Behälter (1) maximal mit seiner unteren Hälfte (2) in einer wärmeisolierten Gehäuseschale (3) gelagert ist, auf der, den oberen Teil (4) des Behälte-rs.(l) überwölbend, mit Abstand zum Behälter (1) die mindestens einschalige, transparente Abdeckung (5) angeordnet ist.
2. 2. Kollektor 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 die Wand (6) des Behälters (1) mindestens teilweise mit Wellungen (7) versehen.ist.
3. 3. Kollektor nach Anspruch 1 und/oder 2 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abdeckung (5) des Behälters (1) aus drei transparenten Schalen (5 ) ) gebildet ist, die koaxial und mit Abstand zueinander angeordnet sind.
4. 4. Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h Finaeqongen (Renisfrestur)am: zuam u. Sign Reg) Lj VorlaGe an Pritfar (1. r. Erst.) J Eried;gt durch: I .ton Wv. mit Akte 1 I Fehlt<i,ch'.' Wv. t h Rür-kktjnft der Akte Dt.ü Unrschr.Sccht g e k e n n z e i c h n e t , daß die untere Gehäuseschale (3) rings um den Behälter (1) in einer Stufe (8) endend ausgebildet ist, an der die mindestens eine transparente Abdeckschale (5') befesitgt ist.
5. 5. Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die untere Gehäuseschale (3) von-mindestens zwei STändern (9,9') aus wärmeisolierendem Material durchgriffen und an diesen der Behälter (1) fixiert ist und die an anderer Stelle mit Auflageverankerungen bzw. Standfüßen (lo-) verbunden sind.
6. 6. Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t , daß der abströmanschlußseitige Ständer (9) mit einer größeren Höhe als der zuströmanschlußseitige Stände (9') versehen ist.