DE4036072A1 - Solaranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage zum Erwärmen von Wasser durch Sonnenstrahlung.

Solaranlagen dieser Art sind bekannt. Sie enthalten in der Regel eine Vielzahl von Solarkollektoren, die beispielsweise als Vakuumröhren ausgebildet sein können. Die Vakuumröhren enthalten in einem evakuierten Glasrohr ein Metallrohr, in dessen Innerem eine leicht verdampfende Flüssigkeit unter­ gebracht ist. Durch die Erwärmung aufgrund der Sonnenstrah­ lung verdampft die Flüssigkeit und schlägt sich dann an einem aus der Glasröhre axial herausgeführten Wärmeabgabeteil nieder. Dieses Wärmeabgabeteil wird mit Hilfe einer Klammer an einem Wasserleitungsrohr befestigt, durch das Wasser strömt. Es erwärmt sich dabei.

Üblicherweise werden Solaranlagen dieser Art auf Dächern, häufig der auch nachträglich, angebracht. Es führt daher ein Wasserleitungsrohr durch eine Öffnung zu der Reihe von Solarkollektoren, an deren Wärmeabgabeteil vorbei und dann wieder zurück in das Gebäude. Die bisher verwendete Verbin­ dungsart besteht darin, den Wärmeabgabeteil der Solarkollek­ toren mit dem einen Rohr zu verbinden. Es ist hierbei bekannt, ein Rohr zu verwenden, in dessen Inneren koaxial ein zweites kleineres Rohr angeordnet ist. Das Wasser strömt durch den Zwischenraum zwischen beiden Rohren in einer Richtung und gelangt am Ende dieses Rohrs in das Innenrohr, durch das es in entgegengesetzter Richtung zurückströmt.

Es hat sich herausgestellt, daß die Kopplung der mit Hilfe der Solarkollektoren herangeführten Wärme an das wasser­ durchströmte System noch nicht optimal gelöst ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei dem erwähnten Koaxialrohrsystem eine Einspeisung und Entnahme nur an einem Ende des Rohrs erfolgen kann, und daß die örtlichen Gegebenheiten das Zu- und Abführen des Wassers oft nicht an der Stelle ermöglichen, wo das Ende der Reihe von Solarkollektoren liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit der Wärmeübertragung bei gleichzeitiger Verbesserung der Anschlußmöglichkeiten zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Solaranlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.

Wenn eine Solaranlage auf dem Dach aufgestellt wird, so führt das Wasserleitungsrohr beispielsweise durch das Dach an einer bestimmten Stelle heraus und wird von dort zu der Oberseite der Reihe von Solarkollektoren geführt. Dies braucht nicht am Ende der Reihe zu sein. Von dieser Stelle aus führt das Rohr zum einen Ende der Reihe von Solarkollektoren und wird dort mit einem U-Bogen verbunden. Dann führt der zweite Zweig über die gesamte Reihe der Solarkollektoren bis zum gegenüber­ liegenden Ende, wird mit einem U-Bogen versehen und führt dann wieder zu der gleichen Stelle zurück, an der die Einspeisung erfolgte. Dort erfolgt nun die Zurückführung der Wasserleitung durch das Dach. An jeder Stelle, an der die Wärmeabgabeteile der Solarkollektoren angeordnet sind, führt das Wasserleitungsrohr also zweimal vorbei. Die wärmemäßige Ankopplung der Solarkollektoren an beide Zweige der Wasser­ leitung führt zu einer verbesserten Wärmeübertragung auf das zu erwärmende Wasser. Die Durchführung der Wasserleitung durch das Dach oder dergleichen kann an jeder beliebigen Stelle erfolgen, ohne daß die von der Erfindung vorgeschlage­ ne Anordnung der Wasserleitung zu einem Mehraufwand führt.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Wärmeabgabeteil der Solarkollektoren zwischen den beiden Zweigen der Wasserleitung angeordnet ist. Auf diese Weise läßt sich seine Wärme besonders günstig auf beide Zweige der Wasserleitung übertragen, wobei die ungenutzte Oberfläche möglichst gering wird.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Wärmeabgabeteil der Solarkollektoren mitten zwischen den beiden Wasserleitun­ gen angeordnet ist.

Zur Anbringung von Solarkollektoren, insbesondere Vakuumröh­ ren, waren bislang Klammern bekannt, die aus einem wärmelei­ tenden Metall hergestellt sind und die eine Verklemmung zwischen dem Wärmeabgabeteil und dem Rohr herstellen. Die Erfindung schlägt nun vor, das Wärmeabgabeteil mit einer einzigen Klammer an beiden Zweigen der Wasserleitung zu verklemmen. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß die äußere Oberfläche der Klammer, an der eine Abstrahlung der Wärme erfolgt, im Verhältnis zu der Oberfläche der Klammer, die an der Wasserleitung anliegt, möglichst klein wird.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Klammer aus mehreren Teilen besteht, zwischen denen die Rohre der Wasserleitung und das Wärmeabgabeelement der Solarkollektoren verklemmbar sind, wobei die Verklemmung insbesondere durch Schrauben erfolgt.

Die Verwendung einer einzigen Klammer für jeden Solarkollek­ tor hat den zusätzlichen Vorteil, daß auch die beiden Zweige der Wasserleitung mechanisch miteinander verbunden werden, so daß die Anordnung aus Wasserleitung und Solarkollektor insgesamt noch stabilisiert wird. Gleichzeitig stellt die Klammer auch eine wärmeübertragende Verbindung zwischen den beiden Zweigen der Wasserleitung her.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Klammer aus zwei symetrisch ausgebildeten Klammerhälften besteht. Dadurch verringern sich die Kosten der Lagerhaltung und Herstellung der Klammern.

Die Erfindung schlägt weiterhin vor, daß die beiden Zweige der Wasserleitung sowie die mit den Klammern festegelegten Wärmeabgabeteile der Solarkollektoren in einem Kasten untergebracht sind, der sich längs der oberen mit den Wärmeabgabeteilen der Solarkollektoren verlaufenden Enden erstreckt. Der Kasten kann aus einem Kunststoff bestehen und wird vorzugsweise mit Dämmaterial ausgefüllt, so daß die Wärmeverluste möglichst gering gehalten werden können.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch die Anordnung einer Wasserleitung mit zwei Zweigen vor Anbringen der Solarkol­ lektoren;

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt durch einen Kasten, in dem die oberen Enden der Solarkol­ lektoren mit den Zweigen einer Wasserleitung verbunden werden;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Klammer;

Fig. 4 eine Stirnansicht der Klammer der Fig. 3.

Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Weise, wie eine Wasserleitung 1 erfindungsgemäß angeordnet sein kann. Die Wasserleitung führt beispielsweise durch einen Schacht oder dergleichen durch das Dach hindurch. Im Bereich der Linie, an der später die oberen Enden der Solarkollektoren angeordnet sein können, biegt die heraufführende Wasserleitung 1 in diese Linie in einer Richtung ab und bildet dort einen ersten Zweig 2 der Wasserleitung. Dieser Zweig 2 führt bis zum Ende der gedachten Linie und biegt dort über einen U-Bogen 3 ab, so daß ein zweiter Zweig 4 der Wasserleitung parallel zum ersten Zweig 2 verläuft, und zwar bis zum gegenüberliegenden Ende der Strecke. Dort ist dieser zweite Zweig 4 über einen Bogen 3 wieder mit einem Teil des ersten Zweiges 2 verbunden. Dieser Teil endet an der gleichen Stelle, an der die Wasserleitung 1 herangeführt wurde. Diese Stelle, an der die beiden Stränge der Wasserleitung 1 durch das Dach geführt sind, kann bezüglich der späteren Anordnung der Solarkollektoren beliebig liegen und richtet sich nur nach der Stelle, an der innerhalb des Gehäuses die Wasser­ leitung zur Verfügung steht.

Beide Zweige 2, 4 der Wasserleitung sind mit Hilfe von in regelmäßigen Abständen angeordneten Klammern 5 verbunden, die zunächst nur lose angebracht werden und die zur späteren Verbindung mit dem Vakuumröhren bestimmt sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung aus den beiden Zweigen 2, 4 der Wasserleitung und den Klammern 5 wird in einem Kasten 6 untergebracht, siehe Fig. 2. Der Kasten 6 ist so orientiert, wie es der Aufstellung der Solarkollektoren 7 entspricht. Diese werden in der Regel leicht schräg ver­ laufend angeordnet, so daß der Kasten 6 entsprechend geneigt angeordnet ist. Die beiden parallel zueinander verlaufenden Zweige 2, 4 der Wasserleitung liegen in einer Ebene, die senkrecht steht zu der Ebene, in der die Solarkollektoren 7 angeordnet sind. Der Kasten 6 ist mit Ausnahme eines parallel zu den Zweigen 2, 4 der Wasserleitung verlaufenden Schlitzes 8 vollständig geschlossen. Die Solarkollektoren 7 werden von unten her derart eingeschoben, daß ihr oberer Endbereich etwa in dem Schlitz 8 liegt und der einseitig in achsialer Verlängerung aus der Glasröhre herausgeführte Wärmeabgabeteil 9 etwa mitten zwischen den beiden Zweigen 2, 4 der Wasser­ leitung liegt. Zur Abdeckung des Schlitzes 8 ist auf der Innenseite eine Matte 10 oder dergleichen aus verformbaren gummiartigen Material angeordnet, die an jeder Stelle, wo ein Solarkollektor 7 eingeschoben werden soll, ein Loch 11 aufweist.

Der Kasten 6 weist innen in größeren Abständen längs seiner Länge einzelne Querbretter 12 auf, die zu seiner Versteifung dienen und eine lose Führung für die Zweige 2, 4 der Wasserleitung bilden. In Fig. 2 sind die einzelnen Klammern 5 noch nicht dargestellt, um zunächst die Anordnung der Warmeabgabeteile 9 zwischen den beiden Zweigen 2, 4 der Wasserleitung darzustellen.

Aufgrund der mittigen Anordnung zwischen den beiden Zweigen 2, 4 der Wasserleitung läßt sich eine Wärmeübertragung besonders günstig auf die beiden Zweige ermöglichen, wobei die Außenfläche der Klammern 5 klein gehalten werden kann.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine in Zusammenhang mit der Erfindung verwendbare Klammer. Die Klammer 5 besteht aus insgesamt 4 Teilen und ist spiegelbildlich zu einer Mittel­ ebene 13 ausgebildet. Die beiden Hälften der Klammer beidseits der Mittellinie 13 sind daher im wesentlichen identisch ausgebildet, so daß die Lagerhaltung vereinfacht wird. Jede Hälfte besteht aus zwei Teilen 14, 15, die jeweils einen zylindrischen Durchgang aufweisen, der in zusammen­ gesetztem Zustand einen zylindrischen Durchgang 16 für einen Zweig 2, 4 der Wasserleitung bildet. Der Abstand der beiden Durchgänge 16 entspricht dem Abstand der Zweige 2, 4 der Wasserleitung.

Die an die Mittelinie 13 der Klammer 5 angrenzenden Teile 15 der Klammer 5 weisen ebenfalls jeweils eine halbzylindrischen Durchgang zur Bildung eines zylindrischen Durchgangs 17 auf, der quer zu den Richtungen der Durchgänge 16 verläuft und senkrecht auf der Außenseite 18 der Klammer 5 steht. Dieser Durchgang 17 ist zum Einklemmen des Wärmeabgabeteils 9 der Solarkollektors 7 bestimmt.

Alle vier Teile weisen durchgehende Bohrungen zum Einsetzen von Schrauben 19 auf, die auf der gegenüberliegenden Seite aus der Klammer 5 herausstehen und mit Muttern 20 versehen sind. Die Anbringung der Klammern geschieht so, daß die Einzelteile an einer Stelle um die Zweige 2, 4 der Wasser­ leitung gelegt werden und dann die Schrauben 19 eingesteckt und die Muttern 20 zunächst nur lose aufgeschraubt werden. Nach vollständiger Montage der Wasserleitung und der Klammern 5 an den vorgesehenen Stellen werden dann, nachdem die Wasserleitung 1 schon von Wasser durchströmt wird, die Solarkollektoren 7 mit ihren Wärmeabgabeteilen 9 durch den Schlitz 8 eingeschoben und die Wärmeabgabeteile 9 in die Klammern 5 eingesetzt. Dann erfolgt ein Festziehen der Schrauben 19, was zu einem Anklemmen der Klammern 5 an beiden Zweigen 2, 4 der Wässerleitung und gleichzeitig an dem Wärmeabgabeteil 9 der Solarkollektoren 7 führt. Bei fertig­ gestellter Verklemmung ist gleichzeitig sowohl eine wärme­ übertragende Verbindung als auch eine mechanische Befestigung der beiden Zweige 2, 4 der Wasserleitung untereinander gegeben. Die Solarkollektoren 7, die in Form von Vakuumröhren ausgebildet sind, geben ihre Wärme im dargestellten Beispiel gleichmäßig an beide Zweige 2, 4 der Wasserleitung ab, so daß das Wasser beim Vorbeiströmen an dieser Klammer zweimal erwärmt wird. Gleichzeitig können auch Temperaturunterschiede zwischen den Zweigen der Wasserleitung ausgeglichen werden. Fig. 4 zeigt die Klammer von der Schmalseite, wobei hier nur der zylindrische Durchgang 17 für das Wärmeabgabeteil 9 des Solarkollektors 7 zu sehen ist.

Claims (8)

1. Solaranlage zum Erwärmen von Wasser durch Sonnenstrah­ lung, bei der Solarkollektoren (7) mit ihrem Wärmeab­ gabeteil (9) mit einer Wasserleitung in wärmeübertragen­ de Weise verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserleitung (1) zwei parallel zueinander angeordnete an den Solarkollektoren (7) vorbeiführende Leitungszwei­ ge (2, 4) aufweist und die Solarkollektoren (7) mit beiden Zweigen (2, 4) der Wasserleitung (1) verbunden sind.

2. Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeabgabeteil (9) der Solarkollektoren (7) zwi­ schen den beiden Zweigen (2, 4) der Wasserleitung (1) angeordnet ist.

3. Solaranlage nach Anpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Wärmeabgabeteil (9) der Solarkollektoren (7) mittig zwischen den beiden Zweigen (2, 4) der Wasserleitung (1) angeordnet ist.

4. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeabgabeteil (9) der Solarkollektoren (7) mit Hilfe einer Klammer (5) an den Zweigen (2, 4) der Wasserleitung (1) festgeklemmt ist.

5. Solaranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammer (5) aus mehreren Teilen besteht, zwischen denen die Rohre der Wasserleitung (1) und das Wärmeab­ gabeteil (9) verklemmbar sind, wobei die Verklemmung durch Schrauben (19) erfolgt.

6. Solaranlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Klammer (5) zwei symetrisch ausgebildete Klammerhälften aufweist.

7. Solaranlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (5) und die beiden Zweige (2, 4) der Wasserleitung (1) in einem gemeinsamen Kasten angeordnet sind.

8. Solaranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (6) mit Isoliermaterial gefüllt ist.