DE7717142U1 - Geraet zur gewinnung von waermeenergie aus sonnenlichtstrahlung - Google Patents

Description

Die Neuerung bezieht sich auf ein Gerät zur Gewinnung von Wärmeenergie aus Sonnenlichtstrahlung mit einem von einem Wärmetransport-Strömungsmittel durchflossenen, der Sonne ausgesetzten Rohrabschnitt.

Geräte zum Gewinnen von Wärmeenergie aus Sonnenlicht und zum Konzentrieren dieser Wärmeenergie sind seit langem bekannt, doch erst seit kürzerer Zeit wendet man sich der Gewinnung von Wärmeenergie aus der Sonnenlichtstrahlung zum Zwecke der Raumund Wasseraufheizung zu, um den Brennstoffbedarf für Haushalte, Badeanstalten u. dgl. zu reduzieren, indem ein Teil des Wärmebedarfs aus der Sonnenlichtstrahlung gewonnen wird.

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Es ist bereits vorgeschlagen worden, am Dach eines Hauses geschwärzte Rohrschlangen anzubringen, die jeweils als Baueinheit ausgebildet sind, miteinander verbunden sind und vom zu erwärmenden Wasser der Warmwasseraufbereitungsanlage oder Heizung durchströmt werden. Aufgefangenes Sonnenlicht wird von den schwarzen Rohrabschnitten absorbiert und erwärmt hierbei die Rohre, die ihrerseits durch Wärmeaustausch das in ihnen fließende Strömungsmittel, meist Wasser, erwärmen.

Derartige Anlagen weisen aber den Nachteil auf, daß die höchste, durch das Sonnenlicht erzielbare Temperatur an der dem Sonnenlicht zugewandten Rohraußenseite auftritt, daß diese Temperatur aber wegen des Wärmeübergangs an der Rohrinnenseite zum Erwärmen des Wassers nicht vorliegt. Es ist somit eine nur verhältnismäßig niedrige Wassertemperatur erzielbar, so daß dieses Wasser ohne weiteres in herkömmlichen Heizungen nicht verwendbar ist. Außerdem strahlt die äußere, stark erwärmte Rohroberfläche einen Teil der gewonnenen Wärmeenergie wieder in Form von Infrarotstrahlung ab, so daß beim Gewinnen einer bestimmten Wärmemenge Verluste auftreten, zu deren Ausgleich der Rohrabschnitt verlängert werden muß bzw. zusätzliche Geräte mit den vorhandenen Geräten verschaltet werden müssen.

Zwar ist es möglich, die Rohrabschnitte im Brennpunkt von Reflektoren o. dgl. anzuordnen und somit höhere Temperaturen zu erzielen, doch durch diese Ausbildung wird auch der Anteil

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an Verlusten erhöht, so daß ein Gerät zum Gewinnen einer bestimmten Wärmemenge nicht nur teure Reflektoren aufweist, sondern zum Ausgleich der hohen Verluste auch außerordentlich groß und somit aufwendig gebaut werden muß.

Gerade bei höheren Bauwerken, wie etwa mehrstöckigen Reihenhäusern, ist die zur Gewinnung von Wärme aus Sonnenlicht zur Verfügung stehende Oberfläche verhältnismäßig klein, so daß Geräte der eingangs genannten Art wegen der verhältnismäßig geringen Wärmemenge, die sie, im Verhältnis zu der von ihnen bedeckten Oberfläche gesehen, abgeben, meist so klein ist, daß die Anschaffung und Installation eines oder mehrerer der eingangs genannten Geräte unrentabel wird.

Aufgabe der Neuerung ist es daher, das eingangs genannte Gerät dahingehend weiterzubilden, daß es bei vorgegebener Baugröße eine größere Wärmemenge bzw. Temperatur abgibt, als dies bei bekannten Geräten der Fall ist, bzw. bei vorgegebener Wärmemenge kleiner bzw. billiger ausführbar ist. j

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der dem Sonnenlicht zugewandte Teil des Rohrabschnitts als eine durchsichtige Wandung geformt ist. Unter durchsichtig wird im Rahmen der vorliegenden Neuerung eine Ausbildung verstanden, die die Sonnenstrahlung möglichst verlustfrei hindurchtreten läßt. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät wird nicht mehr die Wand des Rohr-

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abschnitts erhitzt, sondern die Sonnenlichtstrahlen treffen unmittelbar auf das Wärmetransport-Strömungsmittel, das hierdurch erwärmt wird. Ec entfallen die Wärmeübergangsverluste, die bisher bei einer geschwärzten Rohrwandung aufgetreten sind, wodurch im Strömungsmittel eine höhere Temperatur erzielt werden kann, als dies bisher möglich war. Gleichzeitig ist diese Temperatur aber niedriger als die Temperatur, die sich bisher auf der Außenseite einer geschwärzten Rohrwandung eingestellt hat, so daß auch die einen Verlust darstellende Infrarot-Abstrahlung verringert wird. Es ist somit mit dem neuerungsgemäßen Gerät möglich, wegen der verringerten Verluste aus einer vom Rohrabschnitt bedeckten Oberfläche, die dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, eine größere Wärmemenge zu gewinnen, als dies mit dem eingangs genannten, herkömmlichen Gerät möglich war.

Um zu verhindern, daß beim Eintritt des Sonnenlichts in die lichtdurchlässige Wandung durch Reflexion Verluste auftreten, wird gemäß einer Ausbildung der Neuerung vorgeschlagen, daß auf die Außenseite der durchsichtigen Wandung eine reflexionsmindernde Schicht aufgebracht ist, und gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß auf die Innenseite der durchsichtigen Wandung eine Infrarotstrahlung reflektierende Schicht aufgebracht wird. Die Infrarotstrahlung reflektierende Schicht wirft einen bestimmten Anteil der auftreffenden Infrarotstrahlung zurück, wodurch u.U. allerdings auch der entsprechende Anteil der im Sonnenlicht enthaltenen Infrarotstrahlung am

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Eintritt in den Rohrabschnitt gehindert wird. Da das erwärmte Strömungsmedium im Inneren des Rohrabschnitts aber in erheblich höherem Maße Infrarotstrahlung abgibt, als sie im Sonnenlicht anteilig enthalten ist, wird durch die neuerungsgemäße Ausbildung der auftretende Gesamtverlust verringert.

Es ist grundsätzlich möglich, gänzlich aus durchscheinendem Material gefertigte Rohre _Zu verwenden, wobei das in das Strömungsmittel eintretende Sonnenlicht vom Strömungsmittel soweit absorbiert wird, daß auf der dem Sonnenlicht abgewandten Seite des Rohrabschnitts kein nennenswerter Verlust auftritt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist es aber von Vorteil, daß an den dem Sonnenlicht abgewandten Seiten des Rohrabschnitts ein Sonnenlicht absorbierender Wandabschnitt geformt ist. Dieser Wandabschnitt absorbiert durch das Strömungsmittel hindurchtretendes Sonnenlicht, erwärmt sich hierbei und gibt seine Wärme an das Strömungsmittel ab, wobei das Strömungsmittel nicht, wie bei dem eingangs genannten bekannten Gerät, an der "kalten" Seite der Wandung vorbeigeführt wird, sondern an der dem Sonnenlicht ausgesetzten und somit wärmeren Seite. Durch diese Ausgestaltung wird der Bau dünner Rohrabschnitte und somit das verhältnismäßig rasche Gewinnen hoher Temperaturen ermöglicht, da es möglich ist, im Verhältnis zu der vom Sonnenlicht beschienenen Fläche nur eine verhältnismäßig geringe Menge an Strömungsmittel vorzusehen.

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Gemäß einer Ausgestaltung der Neuerung ist eine dem Sonnenlicht abgewandte Wandung des Rohrabschnitts aus Sonnenlicht absorbierendem Material geformt, wobei es u.U. besonders vorteilhaft ist, daß sich diese Wandung an ihrer Außenseite erwärmt. Wird das neuerungsgemäße Gerät beispielsweise als Dachbelag für ein Wohnhaus verwendet, dann verhindert die sich erwärmende Rückseite des Gerätes den Wärmeverlust aus dem Wohnhaus durch das Dach hindurch.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Neuerung ist es aber von Vorteil, daß auf die Innenseite einer dem Sonnenlicht abgewandten Wandung des Rohrabschnitts eine Schicht aus Sonnenlicht absorbierendem Material aufgebracht ist, wobei zwischen dieser Schicht und zugehöriger Wandung wiederum ein verlustbehafteter Wärmeübergang auftritt; im vorliegenden Fall stellt allerdings der Wärmeübergang einen Teil des Gesamtverlustes des neuerungsgemäßen Gerätes dar, so daß das neuerungsgemäße Verschlechtern des Wärmeüberganges den Gesamtverlust des Gerätes verringert.

Die Wärme absorbierende Schicht kann auf die Innenseite des Rohrabschnitts aufgebracht werden, indem man beispielsweise schwarze Farbe durch das leicht geneigte Rohr rinnen läßt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist es aber von Vorteil, daß die Schicht in den Rohrabschnitt einschiebbar ausgebildet ist, so daß Schicht und Rohrabschnitt voneinander

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getrennt jeweils unter optimalen Verhältnissen herstellbar sind. Es ist auch möglich, eine etwa im Sonnenlicht nach längerem Gebrauch des Gerätes ausgeblichene Schicht ohne weiteres durch eine neue Schicht zu ersetzen, ohne daß deshalb der Rohrabschnitt ausgewechselt werden müßte.

Als absorbierendes Material wird oberflächengeschwärztes Metall oder Kohlenstoff bevorzugt, woraus Draht bzw. Fasern vorteilhaft zu einer Wandung bzw. Schicht gewebt, gewickelt, geflochten und/oder gestapelt sind; ein derartiges Gefüge bietet neben einer außerordentlich guten absorbierenden Wirkung eine praktisch unbegrenzte Altersbeständigkeit und ist bei entsprechender Materialwahl giftstoff-, geruchs- und geschmackfrei, so daß ein Gerät mit einem neuerungsgemäßen Einschub gegebenenfalls ohne weiteres zum Aufwärmen von Trinkwasser verwendet werden kann. Auch geschwärztes Metallblech ist verwendbar.

Obwohl es, wie oben ausgeführt, u.U. von Vorteil ist, daß sich die dem Sonnenlicht abgewandte Seite des neuerungsgemäßen Gerätes erwärmt, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung als besonders vorteilhaft vorgeschlagen, daß an den dem Sonnenlicht abgewandten Seiten des Rohrabschnitts ein wärmeisolierender Wandabschnitt geformt ist, um den Wärmeübergang zwischen der Innenseite des Rohrabschnitts und der Unterlage, auf der der Rohrabschnitt angebracht ist, zu verschlechtern.

Gemäß einer Ausgestaltung der Neuerung ist es von Vorteil, daß

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die dem Sonnenlicht abgewandte Wandung des Rohrabschnitts aus Wärmeisoliermaterial geformt ist, das u.U. zum Verbessern seiner Absorptionsfähigkeit gefärbt sein kann.

Um aber bei der Verwendung des neuerungsgemäßen Gerätes in hohen Lichtstärken eine temperaturbedingte Schädigung des Wärmeisoliermaterials zu verhindern, wird gemäß einer anderen Ausgestaltung der Neuerung vorgeschlagen, daß auf die Außenseite einer dem Sonnenlicht abgewandten Wandung eine Schicht aus Wärmeisoliermaterial aufgebracht ist; diese Schicht verhindert zwar den Wärmeübergang, ist aber an der Außenseite des Rohrabschnitts einer geringeren Temperatur ausgesetzt, als sie an der Innenseite des Rohrabschnitts vorliegt, und ist somit einer nur verhältnismäßig geringen thermischen Belastung ausgesetzt.

Es ist grundsätzlich möglich, den Rohrabschnitt als gestrecktes Rohr zu verwenden, um dieses längs einer Kante, Umfassungsmauer o. dgl. auszulegen. Es ist grundsätzlich auch möglich, den Rohrabschnitt spiralig zu biegen und mit Anschlüssen in der Mitte und am Umfang zu versehen; gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist es besonders von Vorteil, daß der Rohrabschnitt als mehrere parallel zueinander angeordnete, mit den Enden miteinander verbundene Teilabschnitte geformt ist. Es ergibt sich somit ein plattenförmiges Gerät, das in gewünschter Größe hergestellt werden kann und das ähnlich wie

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Dach- oder Terrassenplatten verlegt werden kann. Nach dem Verlegen sind lediglich die Anschlüsse eines jeden Rohrabschnitts mit denen eines benachbarten Rohrabschnitts bzw. mit der Anlage zu verbinden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist zwischen jeweils zwei nebeneinander angeordneten Teilabschnitten eine gemeinsame Wandung geformt, wodurch nicht nur die Wärmeverluste zwischen zwei benachbarten Teilabschnitten aufgehoben werden, sondern auch zusätzlich eine optimale Nutzung der vom neuerungsgemäßen Gerät bedeckten Fläche erzielt wird.

Es ist grundsätzlich möglich, den Rohrabschnitt aus einem Rohr mit etwa quadratischem Querschnitt herzustellen und dieses Rohr schlangenartig zu biegen; die einander berührenden, benachbarten Wände können hierbei durch Verkleben, Vergießen oder Verschweißen zu gemeinsamen Wandungen geformt werden. Gemäß einer Ausgestaltung der Neuerung aber ist es von Vorteil, daß die Teilabschnitte beiderseits mit offenen Enden ausgebildet sind, und daß an den offenen Enden Hohlleitungen zum Verbinden der Teilabschnitte ausgebildet sind. Somit ist es möglich, ein bereits vorgefertigtes Gerät je nach der zur Verfügung stehenden Verlegefläche zu kürzen und somit den zur Verfügung stehenden Raum optimal zu nutzen.

Bisher war es üblich, den Rohrabschnitt selbst derart stabil

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auszuführen, daß er wesentliche stützende Funktionen des eingangs genannten Gerätes ausübte. Gemäß der Neuerung ist es aber auch von Vorteil, daß die Hohlleitungen beider Enden des Geräts miteinander fest, verbunden und als Spannrahmen für die ti

Teilabschnitte geformt sind. Durch diese Ausbildung wird die Verwendung dünnerer Rohrwandungen ermöglicht, was letztlich auch wieder zur besseren Nutzung der für das Gerät zur Verfügung stehenden Fläche beiträgt.

Es ist grundsätzlich möglich, einen Teilabschnitt des neuerungsgemäßen Gerätes aufzutrennen und dessen Enden als Anschlüsse für einen Umlauf für das Wärmetransport-Strömungsmittel auszubilden. Es ist auch von Vorteil, wenn an jeder der Hohlleitungen ein Anschluß für den Umlauf angeordnet ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung aber ist es ganz besonders von Vorteil, daß an jedes der beiden Enden einer einzigen der beiden Hohlleitungen ein Anschluß für das Wärmetransport-Strömungsmittel ausgebildet ist; es ist somit möglich, die für mehrere, hintereinandergeschaltete Geräte erforderliche Verrohrung einfach dadurch zu bilden, daß die Hohlleitungen miteinander fluchtend ausgelegt sind, so daß Verrohrungen, die etwa für das Gerät zur Verfügung stehenden Raum in Anspruch nehmen könnten, weitgehend überflüssig geworden sind.

Es ist grundsätzlich möglich, das Gerät aus den einzelnen Wandungen durch Kleben, Schweißen o. dgl. zusammenzufügen,

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was den besonderen Vorteil aufweist, daß für jede Wandung das ihrem Zweck am besten genügende Material ausgewählt werden kann. Um aber eine besonders kostengünstige Lösung zu bieten, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung vorgeschlagen, daß die Teilabschnitte als einstückige Doppelstegplatte geformt sind; unter Doppelstegplatte wird im Rahmen der Erfindung ein ebener Körper bezeichnet, der von zwei sich parallel zueinander erstreckenden Wandungen begrenzt wird, die untereinander durch Stege verbunden sind, die in zueinander parallelen, mit gleichem Abstand zueinander angeordenten Ebenen liegen,die senkrecht auf der Ober- und Unterfläche der Doppelstegplatte stehen. Als besonders zweckmäßige Bemessung einer neuerungsgemäßen Doppelstegplatte hat sich eine Breite von etwa 1,2o m, eine Länge bis zu 6 m und eine Dicke von etwa 16 bis 4o mm herausgestellt wobei die Teilabschnitte selbst etwa quadratischen Innenquerschnitt aufweisen; Doppelstegplatten der genannten Art sind handelsüblich und können mit geringstmöglichen Kosten auf beliebige Längen abgeschnitten werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist in die gemeinsamen Wandungen jeweils zweier nebeneinanderliegender Teilabschnitte am einen Ende eine Ausnehmung eingeformt, wobei die Hohlleitung von der Ausnehmung und einer die Enden abdeckenden Dichtleiste geformt ist. Da die dem Licht zugewandte Wandung der Teilabschnitte neuerungsgemäß durchsichtig ist, wird somit mit einfachsten Mitteln auch eine durchsichtige

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Hohlleitung geformt, in der das darin fließende Strömungsmittel selbst bei der Zu- und Ableitung dem Sonnenlicht ausgesetzt sein kann.

Die Ausnehmungen können zu beliebigen Verschaltungen der Teilabschnitte angebracht sein; gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist es besonders von Vorteil, daß die Ausnehmung in jeweils jede zweite gemeinsame Wandung eingebracht ist und daß jede Wandung nur an einem ihrer Enden eine Ausnehmung aufweist. Es wird somit ein schlangenförmig gewundener Strömungskanal von den Teilabschnitten gebildet, der dem Kanal eines entsprechend gebogenen, nicht aufgetrennten einzelnen Rohrabschnitts entspricht.

Die Doppelstegplatte kann beispielsweise aus Epoxydharz gegossen sein; es ist gemäß einer Ausgestaltung der Neuerung aber von Vorteil, daß die Doppelstegplatte aus Acrylharz, Polycarbonat oder Polyamid geformt ist, also aus Materialien, die eine hohe Lichtdurchlässigkeit aufweisen und billig verarbeitbar sind. In besonderen Fällen, wie etwa dort, wo besonders hohe Temperaturen die Verwendung der einstückig geformten Doppelstegplatte verhindern, sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung die Teilabschnitte als Einzelrohre geformt, und die Hohlleitungen zur Aufnahme der Einzelrohre weisen Öffnungen auf, die miteinander durch Kanäle in Verbindung stehen. Während beim Biegen eines einzigen, durchgehenden Rohrab-

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Schnitts zu Schlangenlinien grundsätzlich kleinste vorgeschriebene Biegeradien eingehalten werden müssen und somit ein dichtes Aufeinanderlegen der Teilabschnitte nicht möglich ist, können durch entsprechend geformte Kanäle in den Hohlleitungen dicht nebeneinanderliegende Einzelrohre miteinander verbunden werden, so daß auch durch die letztgenannte neuerungsgemäße Maßnahme die vom Gerät eingenommene Grundfläche verringert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung sind die Kanäle so geformt, daß sie jeweils eine öffnung nicht mit der nächsten, sondern der übernächsten öffnung verbinden, so daß trotz dichten Aneinanderreihens der Einzelrohre Verbindungskanäle mit verhältnismäßig großem Krümmungsradius und somit verhältnismäßig geringem Strömungswiderstand vorgesehen sein können.

Es ist grundsätzlich möglich, die Hohlleitungen für ein Gerät jeweils einstückig herzustellen, was eine besonders rasche Montage ermöglicht. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung aber sind die Rohrleitungen jeweils als aneinander anschließbare Teilelemente ausgebildet, so daß beim Zusammenbau des neuerungsgemäßen Gerätes bzw. beim Einbau des Gerätes auf einem Dach o. dgl. das Gerät durch Entfernen von Teilelementen und Einzelrohren an vorhandene Einbaumaße angepaßt werden kann.

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Um die Einbaumöglichkeit und somit die Nutzung einer zur Verfügung stehenden Fläche noch zu verbessern, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung vorgeschlagen, daß das Teilelement mit einer dichtenden Steckverbindung für zwei Einzelrohre und im wesentlichen senkrecht hierzu für zwei benachbarte Teilelemente ausgebildet ist, wobei durch Wahl der Anzahl von Teilelementen sowie passenden Rohrlängen das neuerungsgemäße Gerät ohne weiteres an vorhandene Einbaumaße mit deren bester Nutzung hergestellt werden kann.

Die Einzelrohre können aus einem der obengenannten Materialien geformt sein; gemäß einer weiteren Ausgestaltung aber wird Einzelrohren aus Glas der Vorzug gegeben, da Glas temperaturbeständig, chemisch weitgehend neutral und farbecht ist, d.h. durch Sonnenlichteinstrahlung nicht zum Vergilben oder Nachdunkeln gebracht werden kann. Glasrohre können nahezu beliebig beschichtet werden und verkratzen kaum; auf die neuerungsgemäßen Glasrohre wird weiter unten noch eingegangen werden.

Es ist grundsätzlich möglich, jeden der Teilabschnitte auf seiner dem Sonnenlicht abgewandten Seite mit einer gesonderten Isolierschicht zu versehen; es ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung aber von Vorteil, daß die Teilabschnitte auf ihrer vom Sonnenlicht abgewandten Seite gemeinsam mit einer Platte aus Isoliermaterial abgedeckt sind, die bevorzugt auch tragende Funktionen ausüben und zur Befestigung der

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- 15 Hohlleitungen dienen kann.

Um höhere Temperaturen im Rohrabschnitt zu erreichen, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung vorgeschlagen, daß an der durchsichtigen Wandung ein sich längs des Rohrabschnitts erstreckender Streifen aus durchsichtigem Profilmaterial ausgebildet ist, der ein die einfallenden Lichtstrahlen im Inneren des Rohrabschnitts konzentrierendes Profil aufweist. Es wird somit das einfallende Licht je nach Einfallsrichtung im Inneren des Strömungsmittels als mehr oder weniger breiter, heller Streifen irgendwo in der Brennzone deskonzentrierenden Profils abgebildet, so daß sich in dieser Zone eine höhere Temperatur einstellt, als sie durch unkonzentrierte Sonnenlichteinstrahlung erreicht werden könnte, οαΐκτ ^G der Streifen auf den jeweiligen Sonnenstand eingerichtet zu werden braucht. Wird der Durchsatz des Strömungsmitte] s entsprechend gedrosselt, dann können durch diese neuerungsgemäße Ausbildung erstaunlich hohe Temperaturen erreicht werden, wie sie beispielsweise für den Gebrauch in Haushalten bestimmtes Warmwasser aufweisen soll.

Das Profil kann sowohl ein Sammellinsenprofil als auch ein Fresnel-Profil sein; wesentlich ist bei der Auslegung des Profils lediglich, daß bei allen Einfallswinkeln des Sonnenlichts dessen Lichtstrahlen noch innerhalb des Rohrabschnitts konzentriert werden.

Im übrigen weist das Sammellinsenprofil den Vorzug einfacher

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Fertigung auf, wohingegen das Presnel-Profil außerordentlich flach baut.

Der Profilstreifen kann auf die Außenseite der durchsichtigen Wandung aufgesetzt bzw. aufgeklebt sein, es ist auch möglich, daß der Profilstreifen etwa über Distanzstücke mit einem gewissen Abstand zur Wandung angeordnet ist. Soweit es sich um einen Fresnel-Profilstreifen handelt, ist es auch zweckmäßig, daß dieser Streifen nur einseitig mit Nuten versehen ist und mit dieser Seite an der durchsichtigen Wandung befestigt wird, so daß ein Verschmutzen der Nuten nicht möglich ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es aber besonders von Vorteil, daß die durchsichtige Wandung mit einer zusätzlichen, durchsichtigen Abdeckung aus widerstandsfähigem Material versehen ist; es können beispielsweise Glasrohre verwendet werden, die einen eiförmigen Außen- und einen kreisförmigen Innenquerschnitt aufweisen, wobei die "Spitze" des eiförmigen Profils als Sammellinsenstreifen dient.

Um zu vermeiden, daß etwa zerbrechliche (Glasrohre) oder nicht formbeständige (Transparentschläuche) Rohrabschnitte durch Hagelschlag, Steinwurf o. dgl. Schaden nehmen, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung vorgeschlagen, daß die durchsichtige Wandung mit einer zusätzlichen, durchsichtigen Abdeckung aus widerstandsfähigem Material versehen ist, die vorzugsweise auf ihrer dem Sonnenlicht zugewandten Seite

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mit einer die Reflexion mLndurrvlGn Beschichtung ausgebildet ist, um Verluste zu verhindern.

Die Abdeckung kann als Panzerglas-, Drahtglas- oder Kunststoffscheibe ausgebildet sein, gemäß einer weiteren Ausgestaltung \ der Erfindung aber ist die Abdeckung selbst als Doppelstegplatte ausgebildet, in deren Kammemdie Teilabschnitte einge- I

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Als Wärmetransport-Strömungsmittel kann vorzugsweise Wasser verwendet werden, wie beispielsweise entkalktes Leitungswasser, das vom neuerungsgemäßen Gerät aus als Warmwasser unmittelbar seiner Verwendung zugeführt wird. Es ist aber auch möglich, daß das Wärmetransport-Strömungsmittel· absorbierend ausgebildet bzw. gefärbt ist, um einen noch besseren Wirkungsgrad zu erreichen. Ein derart ausgebildetes neuerungsgemäßes Gerät wird allerdings in der Regel an einen Umlauf angeschlossen werden müssen, der einen Wärmeaustauscher aufweist.

Wie Versuche ergeben haben, ist Wasser, das mit einer geeigneten Dispersionsfarbe gefärbt ist, ganz besonders zur Wärmegewinnung aus Sonnenstrahlung wirksam; die hierdurch erzielten Temperaturen des das neuerungsgemäße Gerät verlassenden Strömungsmittels liegen durchschnittlich um etwa 15° über den durch klares Leitungswasser erzielbaren Temperaturen.

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Bei Versuchen hat sich eine neuerungsgemäße Ausgestaltung bewährt, bei der der Sonnenlicht absorbierende Wandabschnitt als durchgehende Schicht ausgebildet ist, die auf die dem Sonnenlicht abgewandten Seiten der Teilabschnitte aufgelegt ist, wodurch sich der besondere Vorteil ergibt, daß das Material der Schicht nicht gegenüber dem Strömungsmittel in den Teilabschnitten chemisch beständig zu sein braucht, da es nicht benetzt wird; im übrigen kann das zeitraubende Einschieben absorbierender Profile in die Teilabschnitte unterbleiben, was insbesondere bei der Verwendung von Glasrohren Schwierigkeiten verursachen kann. Wichtig ist bei der letztgenannten Ausgestaltung der Neuerung allerdings, daß die dem Sonnenlicht abgewandte Oberfläche der absorbierenden Schicht mit einer Schicht aus hochwertigem, verhältnismäßig wärmebeständigen Isoliermaterial abgedeckt ist, um Wärmeverluste zu vermeiden.

Der Gegenstand der Neuerung ist anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise noch näher erläutert. Es zeigen:

'* Fig. 1 bis 3 einen Querschnitt eines neuerungsgemäßen Rohr-

abschnitts,

Fig. 4 ein unter Verwendung einer Doppelstegplatte

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- 18 hergestelltes neuerungsgemäßes Gerät,

Fig. 5 die Ansicht eines Teiles einer anderen Ausführungsform eines neuerungsgemäßen Geräts/

Fig. 6 einen Schnitt durch das in Fig. 5 gezeigte Gerät längs Linie VI-VI, und

Fig. 7 das Prinzipschaltbild einer Wassererwärmungsanlage, die das neuerungsgemäße Gerät verwendet.

In Fig. 1 ist ein neuerungsgemäßer Rohrabschnitt 1 dargestellt, dessen Wandungen von einem Glasrohr 2 gebildet werden, das einen kreisrunden Innenquerschnitt, jedoch einen ovalen Außenquerschnitt aufweist, so daß sich auf der dem Licht (Pfeil) zugewandten Seite des Rohrabschnitts 1 eine linsenartige Verdickung bildet. Dieser Verdickung gegenüberliegend ist in den Rohrabschnitt 1 eine Schicht 4 aus Sonnenlichtstrahlung absorbierendem Material eingeschoben, die die Form eines einseitig aufgeschnittenen Rohres aufweist. Die beiden freien Schenkel der Schicht 4 federn ein wenig nach außen, so daß sie sich innerhalb des Rohrabschnitts 1 fest einspreizen und ein Verdrehen der Schicht verhindern.

Das einfallende Licht (Pfeil) wird von der linsenartigen Verdickung 3 gesammelt und in die Brennachse 5 projiziert.

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In Fig. 2 und Fig. 3 ist jeweils eine andere Ausführungsform des Rohrabschnitts 1 dargestellt, dessen Wandungen aus Acrylglas gebildet sind. Der Rohrabschnitt 1 weist jeweils einen etwa quadratischen Querschnitt auf und ist mit einem gefärbten Strömungsmittel gefüllt. Auf der dem einfallenden Licht (Pfeil) zugewandten Seite ist in Fig. 2 ein Profilstab aufgeleimt, der einen linsenartigen Querschnitt aufweist. Das einfallende Licht trifft auf den linsenartigen Querschnitt und wird von diesem in die Brennachse 5 konzentriert. Eine glasklare, mechanisch widerstandsfähige, auf ihrer Außenseite mit einer reflexionsmindernden Beschichtung versehene Abdeckscheibe 7 schützt den Profilstab 6 vor Verschmutzung und Beschädigung.

Im Rohrabschnitt 1 ist jeweils eine Schicht aus absorbierendem Material eingeschoben, die von einem offenen Rechteckprofil gebildet ist, dessen Außenabmessungen mit den Innenabmessungen des Rohrabschnitts 1 übereinstimmen.

In Fig. 3 ist auf der dem Licht (Pfeil) zugewandten Wandung des Rohrabschnitts 1 ein Streifen 8 mit Fresnel-Profil aufgabracht, dessen Nuten 9 auf der dern Rohrabschnitt 1 zugewandten Unterseite des Streifens angeordnet sind. Die dem Licht zugewandte Rückseite der Fresnel-Platte 8 ist glatt und schützt die Nuten 9 vor Verschmutzung und Schaden.

Mehrere Teilabschnitte, die jeweils einen in Fig. 2 oder 3

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gezeigten Rohrabschnitt bilden, werden zu einer Doppelsteg-Platte einstückig zusammengefaßt, die in Fig. 4 im Schrägbild bei stark verkürzter Tiefenabmessung gezeigt ist. Die einzelnen \ Teilabschnitte 1 mit quadratischem Querschnitt werden an allen dem Licht nicht ausgesetzten Seiten durch einen U-förmigen ]

Einschub 4 abgedeckt, der aus geschwärztem Drahtnetz hergestellt ist und als Schicht aus absorbierendem Material dient; eine dieser Schichten ist der Verständlichkeit halber nicht ganz ,

eingeschoben dargestellt.

Zwei nebeneinanderliegende Teilabschnitte 1 weisen jeweils j

eine gemeinsame Trennwand 10 bzw. 11 auf ,die in alternierender f!

Folge angeordnet sind. Während die Trennwände 1o bis zur Vorderkante der in Fig. 4 dargestellten Doppelstegplatte reichen, ist zwischen zwei Trennwänden 1o die dazwischenliegende Trennwand 11 verkürzt und schließt auf gleicher Höhe mit den absorbierenden Schichten 4 ab. Wird schließlich auf das Ende der dargestellten Doppelstegplatte mittels Schrauben 13 dichtend eine Hohlleitung 12 aufgesetzt, die von einem U-Profil gebildet wird, dann ist ersichtlich, daß die Hohlleitung 12 jeweils auf den Trennwänden 1o aufliegt und gegenüber diesen abdichtet, während die Trennwände 11 von dem U-Profil nicht erreicht werden können. Es werden somit jeweils zwischen zwei benachbarten Trennwänden 1o Kammern gebildet, die zwei jeweils neben einer gemeinsamen Trennwand 11 angeordnete Strömungskanäle an ihren Enden miteinander verbinden. Es ist so-

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mit durch das Vorsehen zweier Hohlleitungen 12 an beiden Enden der dargestellten Doppelstegplatte (nur die rückwärtige Hohlleitung 2 ist in der Zeichnung dargestellt) mit einfachsten Mitteln eine Reihenschaltung der in der Doppelstegplatte enthaltenen einzelnen Strömungskanäle erreicht.

An der dargestellten Hohlleitung 12 ist beiderseits je ein Rohrstutzen 14 angebracht, der mit dem jeweils äußersten Teilahschnitt. der beiden Seiten der dargestellten Doppelstegplatte in Verbindung steht und somit einen Anschluß des neuerungsgemäßen Gerätes an einen Umlauf oder an andere Geräte gleicher Art ermöglicht.

In Fig. 5 ist ausschnittsweise die Seitenansicht eines neuerungsgemäßen Geräts dargestellt, das aus einzelnen, runden Glasrohren gebildet ist, die mit geringstem Abstand nebeneinander angeordnet sind. Die freien Enden der Glasrohre 16 sind mit einem Rohrverbindungselement 17 verbunden, dessen Aufbau in Fig. 6 noch näher ersichtlich ist und das einen Teil der neuerungsgemäßen Hohlleitung bildet. Das .Rohrverbindungselement 17 weist an seiner Unterseite zwei abgesetzte Bohrungen 18 auf, die zur Aufnahme der freien Enden der Glasrohre 16 ausgebildet sind; zwischen deren Enden und dem Absatz der Bohrung 18 ist jeweils ein Dichtungsring 19 angebracht, der das Austreten von Strömungsmittel verhindern soll. Im Rohrverbindungselement 17, das aus Kunststoff geformt ist, sind

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zwei bogenförmige Kanäle 2o, 2ο¹ angeordnet. Diese beiden Kanäle überkreuzen einander, um auf engstmöglichem Raum eine Rohrkrümmung mit möglichst großem Radius und somit möglichst geringen Verlusten vorzusehen. Die beiden Rohrkrümmungen 2o, 2o' münden jeweils in eine abgesetzte Bohrung 21, 21', die jeweils zur Aufnahme eines Rohrstutzens 22 eingerichtet ist; zwischen dessen Stirnseite und dem Absatz der Bohrung 21 bzw. 21' ist Raum für eine Ringdichtung vorgesehen.

Zueinander komplementäre Rohrverbindungselemente, von denen jeweils das zweite gegenüber dem dargestellten spiegelverkehrt ausgeführt ist, werden mittels der Rohrstutzen 22 aneinandergeklemmt und bilden somit zusammen mit den Glasrohren 16 und weiteren Verbindungselementen das erfindungsgemäße Gerät.

Fig. 7 ist eine Prinzipskizze der Wasseraufbereitungsanlage eines Schwimmbads. Dem Schwimmbecken 23 wird mittels einer Pumpe 24 Wasser entnommen und einer Reinigungs- und Aufbereitungseinrichtung 25 zugeführt, von der es zu einem Dreiwegeventil 26 geleitet wird. Dem Dreiwegeventil 26 wird auch Wasser von einer Wasserleitung 27 zugeführt, das über einen Entkalker 28 geleitet wird. Vom Dreiwegeventil 26 strömt das Wasser zu einem weiteren Dreiwegeventil 29, von dem es entweder wieder in das Schwimmbecken 2 3 zurückgeleitet wird, oder einem weiteren Dreiwegeventil 3o zugeleitet wird. Vom Drei-

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wegeventil 3o aus wird das Wasser entweder einer herkömmlichen Heizungseinrichtung 31 zugeleitet, oder vier parallel zueinander geschalteten neuerungsgemäßen Geräten zur Gewinnung von Wärmeenergie aus Sonnenlichtstrahlung, um erwärmt zu werden. Anschließend wird das Wasser wieder dem Schwimmbecken 23 zugeleitet.

- Ansprüche -

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Claims (1)

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   Schutzansprüche

   1. Gerät zur Gewinnung von Wärmeenergie aus Sonnenlichtstrahlung mit einem von einem Wärmetransport-Strömungsmittel durchflossenen, der Sonne ausgesetzten Rohrabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Sonnenlicht zugewandte Teil des Rohrabschnitts (1) als eine durchsichtige Wandung geformt ist.

   2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   auf die Außenseite der durchsichtigen Wandung eine reflexionsmildernde Schicht aufgebracht ist.

   3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gegekennzeichnet, daß auf die Innenseite des Rohrabschnitts (1) eine Infrarotstrahlung reflektierende Schicht aufgebracht ist.

   4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den vom Sonnenlicht abgewandten Seiten des Rohrabschnitts ein Sonnenlicht absorbierender Wandabschnitt geformt ist.

   5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

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   II -

   eine vom Sonnenlicht abgewandte Wandung des Rohrabschnitts (1) aus Sonnenlicht absorbierendem Material geformt ist.

   6. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenseite einer dem Sonnenlicht abgewandten Wandung des Rohrabschnitts (1) eine Schicht (4) aus Sonnenlicht absorbie-I, rendem Material aufgebracht ist.

   7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) in den Rohrabschnitt (1) einschiebbar ausgebildet ist.

   8. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material geschwärztes Metallblech cöex KoMenstoffasern bzw. geschwärzter Metalldraht ist, die bzw. der zu einer Wandung bzw. Schicht gewebt, gewickelt, geflochten und/oder gestapelt ist.

   9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den vom Sonnenlicht abgewandten Seiten des Rohrabschnitts (1) ein wärmeisolierender wandabschnitt geformt ist.

   10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Sonnenlicht abgewandte Wandung des Rohrabschnitts (1) aus Wärmeisoliermaterial geformt ist.

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   Vl. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenseite einer dem Sonnenlicht abgewandten Wandung des Rohrabschnitts (1) eine Schicht aus Wärmeisoliermaterial aufgebracht ist.

   12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (1) als mehrere,parallel zueinander angeordnete, mit den Enden miteinander verbundene Teilabschnitte geformt ist.

   13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei nebeneinander angeordneten Teilabschnitten (1) eine gemeinsame Wandung geformt ist.

   14. Gerät nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilabschnitte (1; 16) beiderseits mit offenen Enden ausgebildet sind und daß an den offenen Enden Hohlleitungen (12, 17) zum Verbinden der Teilabschnitte ausgebildet sind.

   15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleitungen (17) beide miteinander fest verbunden sind und als Spannrahmen für die Teilabschnitte (1) geformt sind.

   16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der beiden Enden einer Hohlleitung (12) ein Anschluß

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   (14) für einen Umlauf für das Wärmetransport-Strömungsmittel ausgebildet ist.

   17. Gerät nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilabschnitte (1) als einstückige Doppelstegplatte geformt sind (Fig. 4).

   18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelstegplatte eine Länge bis zu 6 m, eine Breite von etwa 1,2o m und eine Dicke von etwa 16 bis 4o mm aufweist, und daß die Teilabschnitte (1) etwa quadratischen Innenquerschnitt aufweisen.

   19. Gerät nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß in die gemeinsamen Wandungen (11) jewei] zweier nebeneinanderliegender Teilabschnitte (1) am einen Ende eine Ausnehmung eingeformt ist, und daß die Hohlleitunc von der Ausnehmung und einer die Enden abdeckenden Dichtleiste (12) geformt ist.

   20. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung in jeweils jede zweite gemeinsame Wandung (V eingebracht ist und daß jede Wandung (1o, 11) nur an einem ihrer Enden eine Ausnehmung aufweist.

   21. Gerät nach einem der Ansprüche 17 bis 2o, dadurch

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   gekennzeichnet, daß die Doppelstegplatte aus Acrylglas, PoIycarbonat oder Polyamid geformt ist.

   22. Gerät nach Anspruch 12 sowie einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilabschnitte als Einzelrohre (16) geformt sind und daß die Hohlleitungen (17) zur Aufnahme der Einzelrohre öffnungen (18) aufweisen, die miteinander durch Kanäle (2o, 2o') in Verbindung stehen.

   23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (2o, 2ο¹) jeweils eine öffnung (18) mit der übernächsten öffnung verbindend geformt sind.

   24. Gerät nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleitungen jeweils als aneinander anschließbare Teilelemente (17) ausgebildet sind.

   25. Gerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilelement (17) mit einer dichtenden Steckverbindung (18, 22) für zwei Einzelrohre (16) und im wesentlichen senkrecht hierzu für zwei benachbarte Teilelemente ausgebildet ist.

   26. Gerät nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelrohre (16) aus Glas geformt sind.

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   27. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilabschnitte (1; 16) auf ihrer dem Sonnenlicht abgewandten Seite gemeinsam mit einer Platte aus Isoliermaterial abgedeckt sind.

   28. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß an der durchsichtigen Wandung ein sich längs des Rohrabschnitts (1) erstreckender Streifen (6, 8) aus durchsichtigem Profilmaterial ausgebildet ist, der ein die einfallenden Sonnenstrahlen im Inneren des Rohrabschnitts konzentrierendes Profil aufweist.

   29. Gerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil ein konvexes Sammellinsenprofil (6) ist.

   30. Gerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil ein Fresnel-Profil (8) ist, dessen Profillinien sich in Längsrichtung zum Streifen erstreckend geformt sind.

   31. Gerät nach einem der Ansprüche 28 oder 3o, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtige Wandung als konzentrierendes Profil (3) ausgebildet ist.

   32. Gerät nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtige Wandung mit einer zusätzlichen, durchsichtigen Abdeckung (7) aus widerstandsfähigem Material versehen ist.

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   33. Gerät nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (7) auf ihrer dem Sonnenlicht zugewandten Seite mit einer die Reflexion mindernden Beschichtung ausgebildet ist.

   34. Gerät nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung als Doppelstegplatte ausgebildet ist, in deren Kammern die Teilabschnitte (1; 16) eingeschoben sind.

   35. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransport-Strömungsmittel Wasser ist.

   36. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransport-Strömungsmittel absorbierend ausgebildet bzw. gefärbt ist.

   37. Gerät nach einem der Ansprüche 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mit Dispersionsfarbe gefärbt ist.

   38. Gerät nach Anspruch 4, 8, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlicht absorbierende Wandabschnitt als Schicht ausgebildet ist, die zwischen den Teilabschnitten und der Schicht aus Wärmeisoliermaterial angeordnet ist.

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