DE3933848A1 - Solarkollektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor zur Abgabe von in Wärme umgewandelter Solarenergie an einen Solar-Flussig­ keitsspeicher, der auf der Oberfläche der im Solar-Flüssig­ keitsspeicher enthaltenen Flüssigkeit angeordnet und zur Her­ beiführung des Wärmeübergangs zumindest mit seiner Untersei­ te mit der Flüssigkeit in Kontakt ist.

Problematisch beim Einsatz derartiger Solarkollektoren ist, daß sich infolge der Erwärmung der im Solar-Flüssigkeitsspei­ cher enthaltenen Flüssigkeit zwischen der Flüssigkeitsober­ fläche und dem Kollektor Gasblasen bilden, welche sich an der Kollektorunterseite sammeln und den Wärmeübergang zumin­ dest erschweren. Aufgrund des erschwerten bzw. unterbundenen Wärmeübergangs tritt zwangsläufig auch ein Wärmestau im So­ larkollektor auf, der zu einer Schädigung der wärmeempfindli­ chen Hitzeisolierung führen kann.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen So­ larkollektor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei wel­ chem die mit der Gasblasenbildung verbundenen Nachteile zu­ mindest wesentlich herabgesetzt sind.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Unterseite des als Schwimmkörper ausgebildeten Solarkollek­ tors mit zumindest einer sich allgemein nach oben und hori­ zontal bis zum Umfangsrand des Solarkollektors erstreckenden kanalartigen Einbuchtung versehen ist, welche im oberen Be­ reich einen Gassammelraum für das an der Unterseite aus der Flüssigkeit austretende Gas, insbesondere Wasserdampf, auf­ weist, daß die Unterseite zur Überführung des auf der gesam­ ten Oberfläche der Flüssigkeit gebildeten Gases in den Gas­ sammelraum relativ zur Horizontalebene zur höchsten Stelle des Gassammelraums hin ansteigt und daß jedes bis zum Umfangsrand des Solarkollektors reichende Ende der Einbuch­ tung durch eine Stirnwand abgeschlossen ist, in wenigstens einer von denen wenigstens eine unterhalb der höchsten Stel­ le des Gassammelraums liegende und den Gassammelraum unten begrenzende Gasabführöffnung vorgesehen ist.

Aufgrund dieser Ausbildung ist stets dafür gesorgt, daß die an die Gassammelräume angrenzenden Flächenabschnitte der Un­ terseite des Solarkollektors von sich bildenden Gasblasen freigehalten werden und damit selbst bei stärkerer Gasent­ wicklung zumindest der größere Teil der Kollektorunterseite für einen optimalen Wärmeübergang in unmittelbarem Kontakt mit der aufzuheizenden Flüssigkeit steht. Der zur höchsten Stelle des Gassammelraums hin ansteigende Verlauf der Kollek­ torunterseite stellt sicher, daß sämtliche Gasblasen unabhän­ gig davon, an welcher Stelle sie entstehen, in den Gassammel­ raum hochsteigen, aus dem das Gas schließlich über die Gasab­ führöffnung abgeführt wird. Erfindungsgemäß wird also die Gasblasenbildung bewußt in Kauf genommen, wobei allerdings der entstehende Dampf auf möglichst kleine Flächenbereiche konzentriert und im übrigen laufend abgeführt wird.

Zwischen dem Umfangsrand des auf der Flüssigkeit schwimmen­ den Solarkollektors und dem ihn mit geringem Abstand umgeben­ den Umfangsrand des die Flüssigkeit enthaltenden Solar-Flüs­ sigkeitsspeichers erstreckt sich vorteilhafterweise eine dampfundurchlässige und vorzugsweise auch wärmeisolierende, biegsame Abdeckung, wobei die Gasabführöffnung unterhalb die­ ser Abdeckung angeordnet ist.

Durch diese Ausbildung wird verhindert, daß der aus den Gas­ abführöffnungen austretende Dampf in die Atmosphäre gelangt, was einen Energieverlust darstellen würde. Die Abdeckung kann durch eine dünne Folie gebildet sein, welche die Ein­ tauch- bzw. Auftauchbewegungen des Solarkollektors praktisch nicht behindert. Durch eine entsprechende Ausbildung dieser biegsamen Randabdeckung bzw. Folie und eine entsprechende Befestigung am Rand des Solar-Flüssigkeitsspeichers kann gleichzeitig auch für eine gewisse seitliche Führung des schwimmenden Solarkollektors gesorgt werden, um zu verhin­ dern, daß dieser mit dem Umfangsrand des Solar-Flüssigkeits­ speichers in Berührung kommt.

Die parallel zum Flüssigkeitsspiegel und in Höhe der Gasab­ führöffnung gemessene Breite des durch die kanalartige Ein­ buchtung gebildeten Gassammelraums ist im Vergleich zur Ge­ samtbreite der Unterseite des schwimmenden Solarkollektors vorteilhafterweise klein und beträgt insbesondere 1/10 bis 1/20, insbesondere 1/15 der Gesamtbreite. Daraus folgt, daß die Kollektorunterseite für einen optimalen Wärmeübergang über eine möglichst große Fläche hinweg ständig mit der auf­ zuwärmenden Flüssigkeit in Kontakt steht.

Die kontrollierte rasche Abführung der an der Kollektorunter­ seite entstehenden Gasblasen kann weiter dadurch optimiert werden, daß sich die kanalartige Einbuchtung an beiden Enden jeweils bis zum Umfangsrand des Solarkollektors erstreckt und daß beide die Enden abschließenden Stirnwände jeweils wenigstens eine Gasabführöffnung aufweisen. Eine derartige kanalartige Einbuchtung kann sich beispielsweise geradlinig von der einen Seite bis zur gegenüberliegenden Seite des Kol­ lektors erstrecken, wobei die Gasabführöffnungen dann linear mit der kanalartigen Einbuchtung ausgerichtet sind.

Gemäß einer besonders einfachen praktischen Ausführungsvari­ ante der Erfindung weist die Unterseite des Solarkollektors zwei dachförmig schräg nach oben verlaufende und an einer höchsten Stelle aneinandergrenzende Flächenabschnitte auf, wobei der Solarkollektor zur Bildung eines dachförmigen Gas­ sammelraums mit zwei Stirnwänden versehen ist, an denen die Gasabführöffnungen vorgesehen sind.

Vorteilhafterweise sind mehrere unmittelbar aneinandergren­ zende Einbuchtungen insbesondere gleichmäßig über die Unter­ seite des Solarkollektors verteilt, so daß für sämtliche an der Kollektorunterseite entstehende Gasblasen eine möglichst rasche kontrollierte Abführung in einen jeweiligen Gassammel­ raum und von dort nach außen gewährleistet ist.

Hierbei können die sich zwischen zwei Stirnseiten erstrecken­ den Einbuchtungen beispielsweise durch eine im Vertikal­ schnitt zumindest im wesentlichen zickzackförmige Profilie­ rung der Unterseite des Solarkollektors gebildet sein.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, diese sich zwischen zwei Stirnwänden erstreckenden Einbuch­ tungen durch eine im Vertikalschnitt zumindest im wesentli­ chen wellenförmige Profilierung der Unterseite des Solarkol­ lektors zu bilden.

Darüberhinaus ist es zweckmäßig, bei einer derartigen, eine Vielzahl von Einbuchtungen aufweisenden Kollektorunterseite diese kanalartigen Einbuchtungen zueinander parallel auszu­ richten.

Im Hinblick auf die Erzielung einer möglichst großen, stän­ dig mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Kollektorfläche ist es wiederum von Vorteil, wenn die Unterseite des Solar­ kollektors eine derartige Profilierung aufweist, daß sich möglichst schmale, den Gassammelraum enthaltende Bereiche mit relativ breiten, ständig mit der Flüssigkeit in Berüh­ rung stehenden Flächenabschnitten abwechseln, indem die Ein­ buchtungen zunächst flach und dann im Bereich der Gassammel­ raume steil ansteigen.

Der als Schwimmkörper ausgebildete Solarkollektor ist zweck­ mäßigerweise für eine solche Eintauchtiefe ausgelegt, daß die Gasabführöffnungen bei Erstreckung des Gasraumes von der höchsten Stelle bis zu den Gasabführöffnungen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Solar-Flüssigkeitsspeicher, äußer­ stenfalls in Höhe des Flüssigkeitsspiegel liegen.

Bei stärkerer Gasentwicklung dehnt sich das im Gassammelraum gebildete Dampfpolster bis in den Bereich der unterhalb der höchsten Stelle des Gassammelraums angeordneten Gasabführöff­ nung aus, so daß erhitztes und unter entsprechend hohem Druck stehendes Gas über die Gasabführöffnung abgeführt wird, bis die Gasabführöffnung wiederum vollständig in die Flüssigkeit eintaucht. Es ergibt sich demnach eine Art Selbstregulierung durch ein mehr oder weniger tiefes Ein­ tauchen des Solarkollektors in die Flüssigkeit, wobei die Ausdehnung des im Gassammelraum gebildeten Dampfpolsters nach unten infolge der Gasabführöffnung begrenzt und damit stets sichergestellt ist, daß ein möglichst großer Flächen­ abschnitt der Kollektorunterseite in stetigem Kontakt mit der Flüssigkeit ist. Infolge der begrenzten Ausdehnung des Dampfpolsters nach unten ist insbesondere bei nach unten breiter werdender Ausbuchtung gleichzeitig die Breite des Dampfpolsters begrenzt.

Die mit der Flüssigkeit in Kontakt stehende Unterseite des Solarkollektors ist zweckmäßigerweise durch eine wärmeleiten­ de Trägerschicht gebildet, auf der eine vorzugsweise schwar­ ze Absorberschicht für das gesamte Solarspektrum aufgebracht ist. Diese mit der Absorberschicht versehene wärmeleitende Trägerschicht ist zur Bildung der Gassammelräume bzw. Ein­ buchtungen entsprechend profiliert. Die Trägerschicht be­ steht hierbei vorzugsweise aus dünnem Blech oder gefülltem Kunststoff, das bzw. der zur Erzeugung der jeweiligen Profi­ lierung der Unterseite entsprechend ge- oder verformt ist.

Um von der Emission des Absorbers abhängige Wärmeverluste weitgehend auszuschalten, ist vorzugsweise eine selektive Ab­ sorberschicht mit einem möglichst hohen Absorptionsgrad vor­ zugsweise für das gesamte Solarspektrum und einem möglichst niedrigen Emissionsgrad im Bereich der langwelligen Wärme­ strahlung vorgesehen. Als selektive Absorberschicht kann bei­ spielsweise ein entsprechendes Metalloxid auf den wärmelei­ tenden Träger aufgebracht sein.

Um auch mögliche Konvektionsverluste soweit wie möglich aus­ zuschließen, ist über der Absorberschicht vorteilhafterweise eine durch eine Glasplatte oder Kunststoff-Folie abgedeckte, das gesamte Solarspektrum durchlassende Wabenstruktur oder ein Solargel angeordnet.

Bevorzugt sind die Gasabführöffnungen im Vergleich zur Höhe des Gassammelraumes klein ausgebildet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Gasabführöffnungen als horizontale Schlitze ausgebildet, so daß auch bei größeren Öffnungsquerschnitten die vertikale Abmessung dieser Öffnungen im Vergleich zur Höhe des Gassam­ melraumes klein gehalten ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines auf der Wasser­ oberfläche eines im Erdreich vorgesehenen Solar-Wasserspeichers schwimmenden Solarkol­ lektors,

Fig. 1a ein Detail aus Fig. 1 in vergrößerter Dar­ stellung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie I-I gemäß Fig. 1 zur Darstellung des Verlaufs der Kollektor­ unterseite, wobei auf die Darstellung der Wa­ benstruktur des Kollektors sowie die Randab­ dichtung und dergleichen verzichtet wurde,

Fig. 3-5 drei verschiedene Ausführungsbeispiele für die Profilierung der Kollektorunterseite zur Bildung definierter Gassammelräume, und

Fig. 6 einen Abschnitt der Kollektorunterseite zur Darstellung deren zweischichtigen Aufbaus.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist einem im Erdboden vorgesehenen Solar-Flüssigkeitsspeicher 12 ein flächiger, rechteckiger und als Schwimmkörper ausgebildeter Solarkollektor 10 zuge­ ordnet, welcher auf der Oberfläche der im Solar-Flüssigkeits­ speicher enthaltenen Flüssigkeit 16, z. B. Wasser, schwimmt und demnach als Abdeckung für den Speicher dient.

Der die Flüssigkeit 16 aufnehmende Raum des teichartigen So­ lar-Flüssigkeitsspeichers 12 ist durch wärmedämmendes Mate­ rial z. B. Styrodurplatten 48 eingefaßt, wobei die Bodenplat­ te auf einer Sandaufschüttung 50 aufsitzt. Außen an den seit­ lichen Styrodurplatten 48 sind ferner Betonsteine 52 ange­ setzt. Ferner ist der durch die Styrodurplatten 48 einge­ grenzte, die Flüssigkeit 16 aufnehmende Raum mit einer Teich­ folie 54 ausgelegt. Diese Teichfolie 54 ist auf den oberen Umfangsrand 28 des Solar-Flüssigkeitsspeichers 12 umgelegt und dort unter Zwischenschaltung eines Dichtungsstreifens, beispielsweise eines Moosgummistreifens 56, mittels Holzlat­ ten oder Klemmprofile 58 festgelegt.

Der auf der Flüssigkeit 16 des Solar-Flüssigkeitsspeichers 12 schwimmende flache Solarkollektor 10 ist bezüglich seiner Querabmessungen an den Öffnungsquerschnitt des Speichers an­ gepaßt, wobei jedoch zwischen dem Umfangsrand des Solarkol­ lektors 10 und dem Umfangsrand des Speichers ein gewisser Ab­ stand verbleibt. Dieser verbleibende Randbereich ist durch eine folienartige dampfundurchlässige und vorzugsweise auch wärmeisolierende Abdeckung 30 nach außen bzw. oben isoliert. Diese folienartige Randabdeckung 30 ist ebenso wie die Teich­ folie 54 am oberen Rand 28 des Solar-Flüssigkeitsspeichers 12 mittels der Holzlatten oder Klemmprofile 58 festgelegt und erstreckt sich unter Bildung einer nach oben gerichteten Ausbauchung im Bereich des oberen Randes des Speichers bis zum Umfangsrand des Solarkollektors 10, an dem er in einer Höhe im Bereich des Flüssigkeitsspiegels 14 befestigt ist.

Diese folienartige, dampfundurchlässige Randabdeckung 30 läßt demnach eine gewisse Eintauch- und Auftauchbewegung des Solarkollektors 10 zu und erlaubt damit eine Änderung des Füllvolumens im tages- bzw. jahreszeitlichen Verlauf. Dar­ über hinaus ergibt sich eine gewisse seitliche Führung des Kollektors, so daß dieser von der Innenwand des Solar-Flüs­ sigkeitsspeichers 12 ferngehalten wird.

Der flächige, als Schwimmkörper ausgebildete Solarkollektor 10 ist soweit in die Flüssigkeit 16 eingetaucht, daß seine Unterseite 18 zumindest über den größten Teil ihrer Fläche mit der Flüssigkeit 16 in Kontakt steht.

Wie am besten in Fig. 6 zu erkennen ist (vgl. auch Fig. 2 bis 5), ist diese mit der Flüssigkeit 16 in Kontakt stehende Unterseite 18 des Solarkollektors 10 durch eine wärmeleiten­ de Trägerschicht 40 aus dünnem Blech gebildet, auf der eine schwarze Absorberschicht 42 für das gesamte Solarspektrum aufgebracht ist.

Bei der Absorberschicht 42 handelt es sich um eine selektive Absorberschicht, welche einen möglichst hohen Absorptions­ grad für das gesamte Solarspektrum und einen möglichst nie­ drigen Emissionsgrad im Bereich der langwelligen Wärmestrah­ lung aufweist. Die selektive Absorberschicht kann ein Metall­ oxid sein.

Gemäß Fig. 1 ist über der durch die mit der Absorberschicht versehene Trägerschicht gebildeten Unterseite 18 des Solar­ kollektors 10 z. B. eine durch eine Glasplatte 44 abgedeckte Wabenstruktur 46 mit sich im wesentlichen vertikal erstrek­ kenden Lamellen 60 angeordnet. Diese Wabenstruktur 46 ist durch ein im Querschnitt U-förmiges Seitenprofil 62 einge­ faßt.

Die folienartige Randabdeckung 30 ist am unteren Ende zwi­ schen der Wabenstruktur 46 und der Unterseite 18 festgelegt.

Gemäß den Fig. 1, 1a und 2 weist die Unterseite 18 des als Schwimmkörper ausgebildeten Solarkollektors 10 eine sich all­ gemein nach oben und horizontal vom einen zum gegenüberlie­ genden seitlichen Rand des Solarkollektors erstreckende ka­ nalartige Einbuchtung 20 auf.

Dazu weist die Unterseite 18 des Solarkollektors 10 zwei dachförmig schräg nach oben und an einer höchsten Stelle 26 aneinandergrenzende Flächenabschnitte 32, 34 auf. Zur Bil­ dung eines Dachraumes ist der Solarkollektor 10 ferner mit zwei Stirnwänden 36 versehen, von denen in den Fig. 1, 1a und 2 lediglich eine gezeigt ist.

Die dachraumförmige Einbuchtung 20 weist im oberen Bereich einen Gassammelraum 22 für die an der Unterseite 18 des So­ larkollektors 10 entstehenden Gasblasen auf, der unten durch in den Stirnwänden 36 vorgesehene, unterhalb der höchsten Stelle 26 der Einbuchtung 20 angeordnete Gasabführöffnungen 24 begrenzt ist.

In den Stirnwänden 36 ist in linearer Ausrichtung mit der zu­ geordneten geradlinigen, kanalförmigen Einbuchtung 20 je­ weils eine solche kleine Gasabführöffnung 24 vorgesehen.

Diese Gasabführöffnungen 24 münden unterhalb der Randabdek­ kung 30 in den durch diese Abdeckung 30 nach oben isolierten Randbereich zwischen dem Solarkollektor 10 und der seitli­ chen Begrenzung bzw. dem Umfangsrand des Solar-Flüssigkeits­ speichers 12.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind die in den Stirnwänden 36 unterhalb der höchsten Stelle 26 der Einbuchtung 20 vorge­ sehenen kleinen Öffnungen 24 jeweils mit dieser höchsten Stelle der Einbuchtung und damit des Gassammelraums 22 ver­ tikal ausgerichtet.

Die parallel zum Flüssigkeitsspiegel 14 und in Höhe der un­ tereinander auf gleicher Höhe liegenden Gasabführöffnungen 24 gemessene Breite B des in der kanalartigen Einbuchtung 20 enthaltenen Gassammelraums 22 ist im Vergleich zur Gesamt­ breite der Unterseite 18 des Solarkollektors 10 klein und be­ trägt insbesondere 1/10 bis 1/20 und insbesondere etwa 1/15 der Gesamtbreite, so daß die Unterseite über den größeren Teil ihrer Fläche ständig mit der Flüssigkeit 16 in Kontakt ist.

Gemäß Fig. 2 bilden die beiden Flächenabschnitte 32, 34 der Unterseite 18 einen stumpfen Winkel. Die Öffnung 24 ist etwa in der Mitte der betreffenden Stirnwand 36 angeordnet. Sie kann beispielsweise auch in der oberen Hälfte dieser Stirn­ wand vorgesehen sein. Wesentlich ist, daß sie stets einen ge­ wissen Abstand zur höchsten Stelle 26 des Gassammelraums 22 aufweist und mit Abstand zur untersten Grenze der Unterseite 18 des Solarkollektors 10 angeordnet ist.

Während bei der im Zusammenhang mit den Fig. 1, 1a und 2 be­ schriebenen Ausführungsform lediglich eine dachraumförmige Einbuchtung vorgesehen ist, weisen die Ausführungsvarianten gemäß den Fig. 3 bis 5 jeweils mehrere, gleichmäßig über die Unterseite 18 des Solarkollektors 10 verteilte, unmittebar aneinandergrenzende Einbuchtungen 20 auf. Die kanalartigen Einbuchtungen 20 bzw. die in diesen enthaltenen Gassammelräu­ me 22 verlaufen jeweils geradlinig wiederum von einer Seite zur gegenüberliegenden Seite des Solarkollektors und zueinan­ der parallel. Ebenso weisen die in den Stirnwänden vorgesehe­ nen Gasabführöffnungen 24 wiederum einen Abstand zur höch­ sten Stelle 26 der Gassammelräume 22 bzw. der Einbuchtungen 20 auf.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 ist zur Bildung der sich zwischen den beiden Stirnwänden 36 bzw. den darin vorge­ sehenen Gasabführöffnungen 24 erstreckenden Gassammelräumen 22 ein Profilblech mit einer zickzackförmigen Profilierung vorgesehen, so daß die Unterseite 18 einen entsprechend zick­ zackförmigen Verlauf aufweist.

Gemäß der Ausführungsvariante nach Fig. 4 ist die Unterseite 18 des Solarkollektors für eine entsprechende Ausbildung der sich zwischen den Stirnwänden erstreckenden Einbuchtungen 20 bzw. Gassammelräume 22 durch ein Wellblech gebildet.

Bei den beiden Ausführungsvarianten gemäß den Fig. 3 und 4 sind die Gasabführöffnungen 24 jeweils in der oberen Hälfte der betreffenden Stirnwand 36 und mit gewissem Abstand unmit­ telbar unter der höchsten Stelle 26 des Gassammelraums 22 an­ geordnet. Die Stirnwände 36 erstrecken sich jeweils bis zum unteren Rand des Profilblechs bzw. des Wellblechs. Wie im linken Teil der Fig. 4 durch die strichlinierte Dar­ stellung angedeutet ist, kann statt einer runden Gasabführ­ öffnung 24 auch ein horizontaler Schlitz 24′ in der betreffen­ den Stirnwand 36 ausgebildet sein.

Die in Fig. 5 wiedergegebene Ausführungsvariante stellt im Hinblick auf die Erzielung möglichst schmaler, jeweils einen Gassammelraum 22 aufweisender Einbuchtungen 20 die beste Al­ ternative dar.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wechseln sich extrem schmale, einen jeweiligen Gassammelraum 22 enthaltende Bereiche mit relativ breiten, ständig mit der Flüssigkeit des Solar-Flüs­ sigkeitsspeichers in Kontakt stehenden Flächenabschnitten 38 ab, indem die Einbuchtungen 20 zunächst flach und dann im Be­ reich der Gassammelräume 22 steil ansteigen. Hierbei ergibt sich die jeweils tiefste Stelle eines breiten Flächenab­ schnitts 38 genau in der Mitte zwischen zwei benachbarten, einen jeweiligen Gassammelraum 22 enthaltenen Bereichen. In bezug auf diese tiefste Stelle steigen die Flächenabschnitte 38 dann auf den beiden Seiten symmetrisch leicht nach oben an.

Eine derartige Profilierung der Unterseite 18 erhält man wie­ derum durch ein entsprechend geformtes Profilblech.

Bei den beschriebenen Ausführungsvarianten ist der als Schwimmkörper ausgebildete Solarkollektor 10 für eine solche Eintauchtiefe ausgelegt, daß die Gasabführöffnungen 24 bei Erstreckung des Gasraumes von der höchsten Stelle 26 bis zu den Gasabführöffnungen 24 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 14 im Solar-Flüssigkeitsspeicher 12, äußerstenfalls in Höhe des Flüssigkeitsspiegels 14 liegen.

Bei stärkerer Gasbildung werden die an der Unterseite 18 des Solarkollektors 10 entstehenden Gasbläschen aufgrund der zur höchsten Stelle 26 des betreffenden Gassammelraums 22 hin an­ steigenden Unterseite 18 in die Gassammelräume 22 im oberen Bereich der kanalartigen Einbuchtungen 20 überführt. Die nor­ malerweise bei tiefer eingetauchtem Solarkollektor unter Was­ ser liegenden Gasabführöffnungen kommen bei stärkerer Gasbil­ dung mit dem in den Gassammelräumen 22 angesammelten Gas in Berührung, so daß dieses über die an den Stirnseiten 36 vor­ gesehenen Gasabführöffnungen 24 austreten kann. Aufgrund der Randabdeckung 30 und der Anordnung der Gasabführöffnungen 24 unterhalb dieser Randabdeckung tritt dabei keinerlei Wärme­ verlust auf.

Das im oberen Bereich der Einbuchtungen sich bildende Gaspol­ ster ist in seiner Ausdehnung nach unten durch die Gasabführ­ öffnungen begrenzt. Damit ist sichergestellt, daß die Unter­ seite des Solarkollektors über seine größere Fläche hinweg ständig in unmittelbarem Kontakt mit der im Solar-Flüssig­ keitsspeicher enthaltenen Flüssigkeit steht, so daß sich ins­ gesamt ein möglichst guter Wärmeübergang zwischen dieser Un­ terseite und der Flüssigkeit ergibt. Es ist dafür gesorgt, daß sich Gaspolster in definierter Form und Höhe ausbilden und das Gas in kontrollierter Weise abgeführt wird.

Nachdem die parallel zum Flüssigkeitsspiegel und zumindest im wesentlichen in Höhe der Gasabführöffnungen gemessene ma­ ximale Breite der in den kanalartigen Einbuchtungen enthal­ tenen Gassammelräume im Vergleich zur Gesamtbreite der Unter­ seite bzw. den relativ breiten, ständig mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Flächenabschnitten sehr klein sind, fal­ len lediglich kleinere Flächenbereiche für einen unmittelba­ ren Kontakt mit der zu erwärmenden Flüssigkeit aus, was im allgemeinen aufgrund der leitenden Eigenschaften des metalli­ schen Trägers 40 hingenommen werden kann. Erfindungsgemäß wird die Gasbildung durch die stirnseitigen kleinen Gasab­ führöffnungen begrenzt, wobei sich durch das Wechselspiel von anwachsendem Gaspolster bei vollständig in die Flüssig­ keit getauchter Öffnung und einer Gasabführung bei mit dem Gaspolster in Berührung kommender Öffnung eine Art Selbstre­ geleffekt einstellt.

Durch die mit einer Glasabdeckung versehene Wabenstruktur werden mögliche Konvektionsverluste gering gehalten.

Claims (20)

1. Solarkollektor zur Abgabe von in Wärme umgewandelter So­ larenergie an einen Solar-Flüssigkeitsspeicher, der auf der Oberfläche der im Solar-Flüssigkeitsspeicher enthal­ tenen Flüssigkeit angeordnet und zur Herbeiführung des Wärmeübergangs zumindest mit seiner Unterseite mit der Flüssigkeit in Kontakt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (18) des als Schwimmkörper ausgebilde­ ten Solarkollektors (10) mit zumindest einer sich allge­ mein nach oben und horizontal bis zum Umfangsrand des Solarkollektors (10) erstreckenden kanalartigen Einbuch­ tung (20) versehen ist, welche im oberen Bereich einen Gassammelraum (22) für das an der Unterseite (18) aus der Flüssigkeit (16) austretende Gas, insbesondere Was­ serdampf, aufweist, daß die Unterseite (18) zur Überfüh­ rung des auf der gesamten Oberfläche der Flüssigkeit (16) gebildeten Gases in den Gassammelraum (22) relativ zur Horizontalebene zur höchsten Stelle (26) des Gassam­ melraums hin ansteigt und daß jedes bis zum Umfangsrand des Solarkollektors (10) reichende Ende der Einbuchtung (20) durch eine Stirnwand (36) abgeschlossen ist, in we­ nigstens einer von denen wenigstens eine unterhalb der höchsten Stelle (26) des Gassammelraums (22) liegende und den Gassammelraum (22) unten begrenzende Gasabführ­ öffnung (24) vorgesehen ist.

2. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Umfangsrand des auf der Flüssig­ keit (16) schwimmenden Solarkollektors (10) und dem ihn mit geringem Abstand umgebenden Umfangsrand (28) des die Flüssigkeit (16) enthaltenden Solar-Flüssigkeitsspei­ chers (12) eine dampfundurchlässige und vorzugsweise auch wärmeisolierende, biegsame Abdeckung (30) er­ streckt, und daß die Gasabführöffnung (24) unterhalb dieser Abdeckung (30) angeordnet ist.

3. Solarkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zum Flüssigkeitsspiegel und in Höhe der Gasabführöffnung (24) gemessene Breite (B) des durch die kanalartige Einbuchtung (20) gebildeten Gassammelraums (22) im Vergleich zur Gesamtbreite der Unterseite (18) des Solarkollektors (10) klein ist und insbesondere 1/10 bis 1/20, insbesondere etwa 1/15 der Gesamtbreite be­ trägt.

4. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die kanalartige Einbuchtung (20) an beiden En­ den jeweils bis zum Umfangsrand des Solarkollektors (10) erstreckt und daß beide die Enden abschließenden Stirn­ wände (36) jeweils wenigstens eine Gasabführöffnung (24) aufweisen.

5. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (18) des Solarkollektors (10) zwei dachförmig schräg nach oben verlaufende und an einer höchsten Stelle (26) aneinandergrenzende Flächenabschnit­ te (32, 34) aufweist, und daß der Solarkollektor (10) zur Bildung eines dachraumförmigen Gassammelraums (22) mit zwei Stirnwänden (36) versehen ist, in denen die Gas­ abführöffnungen (24) vorgesehen sind.

6. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere insbesondere gleichmäßig über die Unterseite (18) des Solarkollektors (10) verteilte Einbuchtungen (20) vorgesehen sind, die unmittelbar aneinander angren­ zen.

7. Solarkollektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zwischen zwei Stirnwänden (36) erstrecken­ den Einbuchtungen (20) durch eine im Vertikalschnitt zu­ mindest im wesentlichen zickzackförmige Profilierung der Unterseite (18) des Solarkollektors (10) gebildet sind.

8. Solarkollektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zwischen zwei Stirnwänden (36) erstrecken­ den Einbuchtungen (20) durch eine im Vertikalschnitt zu­ mindest im wesentlichen wellenförmige Profilierung der Unterseite (18) des Solarkollektors gebildet sind.

9. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kanalartigen Einbuchtungen (20) zueinander paral­ lel verlaufen.

10. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (18) des Solarkollektors (10) eine derartige Profilierung aufweist, daß sich möglichst schmale, den Gassammelraum (22) enthaltende Bereiche mit relativ breiten, ständig mit der Flüssigkeit in Berüh­ rung stehenden Flächenabschnitten (38) abwechseln, indem die Einbuchtungen (20) zunächst flach und dann im Be­ reich der Gassammelräume (22) steil ansteigen.

11. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Schwimmkörper ausgebildete Solarkollektor (10) für eine solche Eintauchtiefe ausgelegt ist, daß die Gasabführöffnungen (24) bei Erstreckung des Gasraums von der höchsten Stelle (26) bis zu den Gasabführöffnun­ gen (24) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (14) im So­ lar-Flüssigkeitsspeicher (12), äußerstenfalls in Höhe des Flüssigkeitsspiegels (14) liegen.

12. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Flüssigkeit (16) in Kontakt stehende Un­ terseite (18) des Solarkollektors (10) durch eine wärme­ leitende, zur Bildung der Gassammelräume (22) entspre­ chend profilierte Trägerschicht (40) gebildet ist, auf der eine vorzugsweise schwarze Absorberschicht (42) für das gesamte Solarspektrum aufgebracht ist.

13. Solarkollektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (40) aus dünnem Blech besteht und zur Erzeugung der jeweiligen Profilierung der Unterseite (18) entsprechend verformt ist.

14. Solarkollektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (40) aus leitfähig gemachtem (ge­ fülltem) Kunststoff besteht und zur Erzeugung der jewei­ ligen Profilierung der Unterseite (18) entsprechend ge­ formt ist.

15. Solarkollektor nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine selektive Absorberschicht (42) mit einem mög­ lichst hohen Absorptionsgrad vorzugsweise für das gesam­ te Solarspektrum und einem möglichst niedrigen Emissions­ grad im Bereich der langwelligen Wärmestrahlung vorgese­ hen ist.

16. Solarkollektor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als selektive Absorberschicht (42) ein Metalloxid vorgesehen ist.

17. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über der Absorberschicht (42) eine durch eine Glas­ platte oder Kunststoff-Folie abgedeckte, das gesamte So­ larspektrum weitgehend durchlassende, Konvektion hemmen­ de Schicht, wie etwa eine Wabenstruktur (46) oder ein Solargel angeordnet ist.

18. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasabführöffnungen (24) im Vergleich zur Höhe des Gassammelraumes (22) klein ausgebildet sind.

19. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasabführöffnungen als horizontale Schlitze (24′) ausgebildet sind.

20. Solarkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Flüssigkeit (16) im Solar-Flüssig­ keitsspeicher (12) durch Änderung des Flüssigkeitsvolu­ mens anhebbar bzw. absenkbar ist, wobei die dampfundurch­ lässige und vorzugsweise auch wärmeisolierende biegsame Abdeckung (30) eine Vertikalbewegung des Solarkollektors (10) ermöglicht.