DE9400961U1

DE9400961U1 - Solarkollektor mit konischem Kondensator

Info

Publication number: DE9400961U1
Application number: DE9400961U
Authority: DE
Original assignee: ADVANCE ENERGY TECHNOLOGY BANG
Current assignee: ADVANCE ENERGY TECHNOLOGY BANG
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2004-01-22
Also published as: GB9302427D0

Description

Solarkollektor mit konischem Kondensator

Gegenstand der Erfindung ist ein Solarkollektor mit Wärmerohr.

Solarkollektoren sind geeignet, Sonnenstrahlung in Wärme umzuwandeln und die Wärme mit möglichst großer Effizienz mittels eines Wärmetransportfluids, das beispielsweise Wasser oder Luft sein kann, weiter zu transportieren.

Solarkollektoren der hier beschriebenen Art umfassen ein Wärmerohr, dessen wesentliche Funktion der Übergang und die Verteilung von Wärme durch Verdampfung und Kondensation einer Arbeitsflüssigkeit (Wärmetransfermedium) ist. Das wesentliche Merkmal eines Wärmerohrs besteht darin, daß Energie, die notwendig ist, die Flüssigkeit und den Dampf, in Anwesenheit von Schwerkraft vollständig durch die bereitgestellte Wärmequelle fliessen zu lassen, so daß keine externen Pumpen erforderlich sind. Die Verwendung derartiger Wärmerohre in Solarkollektoren ist beispielsweise aus den GB-2 023 803 A und GB-2 023 804 A bekannt.

Solarkollektoren umfassen weiterhin ein Wärmeaustauschsystem, bei dem der Kondensator eines der wesentlichen Teile ist. Der

Telefon: (&Ogr;2 21) 131&Ogr;41 Telex: 888 2307 dopa d Telefax: (0221) 134297 (0221)134881 Te/egramm: Dompatent Köln

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Kondensator befindet sich üblicherweise in einer Sammelleitung, durch ein Wärmetransportfluid hindurchgeführt wird, das die Wärme aus dem Kondensator entnimmt und weiterleitet. Dementsprechend ist es erforderlich, einen ausreichenden Wärmeübergang von dem Kondensator zu der Wärme-transportierenden Flüssigkeit in der Sammelleitung bereitzustellen. Darüber hinaus ist es erforderlich, den Kondensator der Ausgangsleistung des Kollektors anzupassen. Auch ist es notwendig, einen möglichst geringen thermischen Widerstand zwischen dem Kondensator und dem Wärmetransportfluid der Sammelleitung zu erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Bauweise eines Solarkollektors mit Wärmerohr zu vereinfachen, so daß die einzelnen Komponenten möglichst einfach zusammenzubauen und austauschbar sind.

Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst durch einen Solarkollektor mit Wärmerohr umfassend einen Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator zum Einstecken in eine Einstecktülle einer Sammelleitung mit gleicher Abmessung konisch geformt ist.

In der Figur 1 ist ein konischer Kondensator (A) in konischer Form wiedergegeben, der über einen metallischen Hals (B) mit dem Verdampfer (C) des Wärmerohrs verbunden ist. Der mit dem Verdampfer (C) verbundene Absorber (D) ist in dem evakuierten Glasrohr (E) eingeschlossen.

Die Sammelleitung (G) besteht aus einem Metallrohr, das eine Reihe von äqui-distanten Einstecktüllen (F) aus Metall aufweist, die an der Vorder- und Rückseite des Kanals derart befestigt, insbesondere angeschweißt sind, daß der konische Kondensator (A) in die metallende Einstecktülle (F) eingeführt werden kann. Die Einstecktülle (F) ist ebenfalls von konischer Form und weist den gleichen Öffnungswinkel wie der Kondensator (A) auf, wobei der innere Durchmesser der Einstecktülle (F) bei jeder gegebenen Position zu dem äußeren Durchmesser des Kondensators (A)

korrespondiert, so daß eine vollständige Paßform garantiert wird, wenn der Kondensator (A) vollständig in der Einstecktülle (F) eingeführt ist. Dementsprechend ist auch ein perfekter Wärmeübergang gewährleistet. Die Einstecktülle (F) weist an der Seite, an der der Kondensator (A) eingeführt wird, eine größere Öffnung auf, so daß während des Anschweißens der Einstecktülle (F) an den Kanal die Kontaktfläche der Einstecktülle (F) unbeeinflußt bleibt. Das Wärmetransportfluid (vorzugsweise Wasser) fließt durch die Sammelleitung (G) und entzieht der Einstecktülle (F) Wärme. Am Eingang oder Ausgang der Sammelleitung (G) wird der Einlaß oder Auslaß (J) angebracht.

Wie in Fig. 2 dargestellt kann der Kondensator (A) im Inneren der Einstecktülle (F) mittels einer Feder (A) in Position gehalten werden. Eine Wärmetransferpaste kann die Wärmeleitung zwischen dem Kondensator (A) und der Einstecktülle (F) verbessern. Mit Hilfe der obengenannten Konfiguration können die Wärmerohre einfach ersetzt werden, ohne daß ein Eingriff in die Sammelleitung (G) oder die Trockenlegung erforderlich ist. Die Sammelleitung (G) ist zur Verminderung von Wärmeverlusten gegen die Umwelt thermisch isoliert. Der gegebenenfalls flexible Hals (B) erlaubt die Installation und das Ausrichten des Kondensators (A) zu der Einstecktülle (F) unabhängig von der Position der Glasrohre (E).

In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Solarkollektor eine transparente Abdeckung und eine Absorptionseinheit auf. Die Absorptionseinheit weist eine planare Konfiguration zur Absorption von Sonnenenergiestrahlung auf, wobei die Einheit wenigstens einen geschlossenen metallischen Kanal (Metallröhre) mit longitudinaler Ausdehnung und eine Arbeitsflüssigkeit (Wärmetransfermedium) umfaßt, die zur Verdampfung geeignet ist. Eine Verdampfungseinheit (Verdampfer) befindet sich im thermischen Kontakt mit dem Absorber. Eine Kondensatoreinrichtung (Kondensator) befindet sich während der Funktion des Systems räumlich auf einem höheren Niveau gegenüber dem Absorber, wobei der Kondensator von einer Sammelleitung aufgenommen

- 4 wird, die ein Wärmetransportfluid zum Fließen veranlaßt.

Wenn beim Einsatz des Solarkollektors keine Sonnenstrahlung auf den Kollektor trifft, wird die Arbeitsflüssigkeit in dem Bodenendteil der Verdampfungseinrichtung (Verdampfer) des Wärmerohrs gesammelt. Wenn anschließend die Sonnenstrahlung auf den Kollektor auftrifft, wird die gesamte Platte der Absorptionseinheit und damit auch der Verdampfungskanal erhitzt. Die, sich am Boden des Verdampfungskanals befindende Arbeitsflüssigkeit beginnt zu verdampfen und übergibt die Wärme an den Kondensator, wobei durch den Kondensationsprozess Energie freigesetzt wird.

Der Kondensator des Kollektors mit Wärmrohr befindet sich in direktem thermischem Kontakt mit dem Wärmetransportfluid (beispielsweise Wasser) in der Sammelleitung, wobei die Wärme übertragen wird.

Die transparente Hülle des Sonnenkollektors wird vorzugsweise evakuiert, wobei der Absorber möglichst geringe Wärmeabstrahlungseigenschaften aufweisen soll. Dementsprechend sind die Verluste an Strahlungsenergie sehr klein, so daß die Temperatur der Absorptionsvorrichtung Temperaturen gut oberhalb von etwa 200⁰C erreichen kann. Üblicherweise werden jedoch entsprechende Sonnenkollektoren für eine maximale Anwendungstemperatur von bis zu 100⁰C ausgelegt.

Wenn keine Energie verbraucht wird, beispielsweise durch einen Fehler innerhalb des Zirkulationssystems der Sammelleitung oder durch niedrigen Wärmeverbrauch im System, kann die Temperatur in dem Kondensator jedoch leicht die gewünschte Maximaltemperatur von 100⁰C überschreiten. Zur Vermeidung von jedweder Überhitzung und möglicher Zerstörung des Systems sind daher gegebenenfalls besondere Sicherheitsmaßnahmen einzusetzen, um das System anwendungssicher für den Verwender zu gestalten, wobei eine exakte Menge der Arbeitsflüssigkeit in dem Wärmerohr von besonderer Bedeutung ist.

Claims

Schutzansprüche

1. Solarkollektor mit Wärmerohr, umfassend einen Kondensator (A), dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator zum Einstecken in eine Einstecktülle einer Sammelleitung mit entsprechenden Abmessungen konisch geformt ist.

2. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche des Kondensators und/oder der Einstecktülle mit einer wärmeleitfähigen Paste versehen ist.