EP1685352A1 - Solarabsorber - Google Patents

Solarabsorber

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Publication number
EP1685352A1
EP1685352A1 EP04765519A EP04765519A EP1685352A1 EP 1685352 A1 EP1685352 A1 EP 1685352A1 EP 04765519 A EP04765519 A EP 04765519A EP 04765519 A EP04765519 A EP 04765519A EP 1685352 A1 EP1685352 A1 EP 1685352A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
absorber
heat
channel
absorbing medium
range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04765519A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Sandler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1685352A1 publication Critical patent/EP1685352A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/06—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/50—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
    • F24S10/506—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates having conduits formed by inflation of portions of a pair of joined sheets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the present invention is concerned with solar absorbers according to the preamble of claim 1 and with methods for their operation and manufacture.
  • a solar absorber usually comprises a heat absorption area which serves to absorb the power supplied by the solar radiation and through which a heat-absorbing medium flows.
  • the heat absorption area can, for example, have a multiplicity of absorber channels which are usually arranged in the flow direction and parallel to one another and are separate from one another, but it can also be formed by two flat, plate-shaped and closely connected elements on the raride, between which there is a gap for what flows through the solar absorber Heat-absorbing medium is formed. In this case, the gap then forms a single absorber channel.
  • absorber channel In order to keep the linguistic expression simple, in the following only the plural of the term “absorber channel” is used, although this should also include the case of a single absorber channel, provided this is possible in a specific technical context.
  • the absorber channels have suitable inlet and outlet devices, such as. B. inlet and outlet channels in the form of edge-side header pipes or the connecting piece, for the heat-absorbing medium, so that this Flow through the absorber, circulate in a closed circuit and can release the heat absorbed in the heat absorption area of the solar absorber at a suitable point.
  • Solar absorbers are used in solar collectors e.g. B. used on house roofs to absorb the radiation and thermal energy of solar radiation and with a heat absorbing medium such. B. forward to a heat exchanger in the house.
  • a flow through the Tichelmann principle has proven to be an advantageous way of operating a solar absorber.
  • This principle is characterized in that the heat-absorbing medium flowing through the solar absorber travels essentially the same distance in all possible ways through the solar absorber.
  • the points at which the heat-absorbing medium is supplied to or removed from the inlet or outlet duct connected to the absorber ducts would consequently lie diagonally opposite one another.
  • the object of the present invention is therefore to create a solar absorber with a higher efficiency or a better yield of the absorbed solar radiation while simultaneously reducing the material stress.
  • the absorber channels, the inlet channel and / or the outlet channel of the solar absorber are designed in such a way that during operation of the solar absorber, due to an adapted flow resistance of the absorber channels, the flow rate of the heat-absorbing medium is essentially the same in all absorber channels.
  • the invention provides for the absorber duct, the inlet duct and / or the outlet duct to be designed in such a way that, during operation of the solar absorber, the flow velocity of the heat due to an adapted flow resistance of the absorber duct receiving medium is substantially the same in the entire cross section of the absorber channel.
  • the flow velocities in the individual absorber channels or within the cross section of the one absorber channel should preferably not differ from one another by more than +/- 30 percent.
  • the flow velocities particularly preferably do not differ from one another by more than +/- 20 percent, in particular not more than +/- 10 percent. An ideal case would be a deviation of the flow velocities of +/- 5 percent.
  • the solar absorber according to the invention is preferably operated using the Tichelmann principle, so that the heat-absorbing medium covers the same distance in all possible ways through the solar absorber. In this way, at essentially the same speed in all absorber channels, an essentially identical length of time of the medium in the heat absorption area is ensured, which furthermore leads to a better power yield.
  • the flow velocity in the absorber channels is advantageously in a fixed range in the entire range of the operating parameters of the solar absorber that usually occur during operation, namely in the range from 0.005 m / s to 0.4 m / s, in particular in the range from 0.01 m / s to 0.2 m / s.
  • the usual parameters in the operation of the solar absorber are a solar radiation power in the range from 100 watts / m 2 to 1000 watts / m 2 , a temperature difference between the incoming and outgoing heat-absorbing medium in the range from 2 Kelvin to 90 Kelvin, in particular in the range from 8 Kelvin to 40 Kelvin and an operating temperature of the heat-absorbing medium in the range from 20 degrees Celsius to 110 degrees Celsius.
  • the temperature of the heat-absorbing medium in the operation of the solar absorber is preferably in the range from 10 degrees Celsius to 80 degrees Celsius when it enters the at least one absorber channel and in the range from 20 degrees Celsius to 110 degrees Celsius when it exits the at least one absorber channel.
  • the inventive adjustment of the flow resistance of the absorber channels can be done in particular by selecting their geometric dimensions.
  • the geometry of the outlet or inlet channel and the associated flow conditions inside these channels can also be used to influence the flow resistance of the absorber channels.
  • the viscosity of the heat-absorbing medium is preferably at 20 degrees Celsius in the range from 1.0 to 1.4 mm 2 / sec.
  • the heat-absorbing medium can be a mixture of water and glycol.
  • a water-glycol mixture in a water / glycol mixing ratio in the range from 4: 1 to 2: 1 percent by weight is particularly preferred for the operation of the solar absorber. If water or a water mixture is used as the heat-absorbing medium, however, corrosion problems may occur inside the solar absorber. As a result, a corrosion-inhibiting or corrosion-protecting substance can advantageously also be added to the heat-absorbing medium.
  • solar absorbers of the same type according to the invention can advantageously be connected by a serial connection of their respective inlet channels and their outlet channels to form a collector array.
  • the connection is made according to the invention in such a way that the heat-absorbing medium continues to run through the entire collector array with the flow velocity essentially the same in all absorber channels, in particular also continues to operate according to the Tichelmann principle.
  • the solar absorber comprises two absorber plates spaced apart from one another, which are connected to one another in the absorber plate surface in particular at regular intervals and are sealed at the edge.
  • This edge-side sealing can be carried out in any manner, but is preferably carried out by a special welding process, a so-called roll seam welding, in which the two absorber plates are connected to one another at the edge by a linear roll weld seam.
  • the flow resistance of the absorber channel is preferably adjusted as a function of the length T of the absorber plates by a suitable selection of the cross-sectional shape of the gap.
  • the flow resistance can be adjusted here by varying the ratio of gap width B to gap length L, the cross section of the gap preferably having an approximately rectangular basic shape.
  • the ratio of the gap width B to the gap length L is in the range from 0.00025 to 0.00125 if the length T of the absorber plates is in the range from 1000 millimeters to 3000 millimeters. However, if the length T of the absorber plates is in the range from 3000 millimeters to 6000 millimeters, the ratio of the gap width B to the gap length L is in the range from 0.00075 to 0.002.
  • the gap width is in the range from 0.25 mm to 2 mm.
  • the material of the absorber plates forming the walls of the absorber channel is preferably a material with a high thermal conductivity, i.e. Lambda »15 W / m- K, so that the power absorbed by the absorption of solar radiation can be passed on as well as possible to the heat-absorbing medium passing through the absorber channel.
  • a metal such as steel, stainless steel or aluminum would be conceivable as the material for the absorber plates.
  • special, good heat-conducting plastics or ceramic materials can also be considered.
  • this connection is made by welding, preferably by spot welding.
  • the welding points with which the two o the absorber plates are connected to each other each arranged in equilateral, identical triangles. This is achieved in that, for. B. weld points are arranged in two sets of rows parallel to each other, the two sets of rows being offset from one another "on a gap". A pattern is thus specified which enables an optimal flow through the entire cross section of the absorber channel with the same flow rate.
  • the individual welding points are each at a mutual distance of 15 to 45 mm, preferably 25 to 35 mm and particularly preferably 30 mm.
  • the side length of one of the equilateral triangles described above is particularly preferably 30 mm.
  • the diameter of the preferably round welding spots is selected in a range between 2 to 7 mm, preferably 3 to 6 mm and particularly preferably 4 to 5 mm.
  • the two mostly flat, possibly also curved and originally planar absorber plates, which essentially form the later heat absorption area or the only absorber channel, at the desired locations, which are selected with a suitable spacing from one another are welded together with spot welds of the desired diameter.
  • the edges of the two absorber plates are provided with the desired seals.
  • a welding process is preferably used to form a roll seam.
  • the absorber plates which are spot-welded to one another, are arranged between two stop surfaces, which define the maximum thickness of the solar absorber.
  • the later gap width te which is the difference between the thickness of the solar absorber and the material thickness of the two absorber plates, is set so that the ratio between the gap length and gap width is dependent on the length of the absorber plates in the range according to the invention.
  • the interior of the solar absorber or the gap between the absorber plates is pressurized with a fluid under pressure, so that the interior of the solar absorber is under pressure.
  • the solar absorber is "inflated", the expansion being limited by the abutment surfaces adjacent to the absorber plates at a defined distance, against which the absorber plates abut when pressurized.
  • the absorber plates have sufficient elasticity or sufficient elasticity to inflate or form between the welding points at which they are firmly connected to one another.
  • the fluid with which the interior of the solar absorber is applied can preferably have a corrosion-inhibiting and / or corrosion-protective effect. This can be achieved, for example, by adding an appropriate, commercially available corrosion protection agent or the like.
  • the fluid and thus also its corrosion-protecting or corrosion-inhibiting constituent is pressed into the last cavities in the interior of the solar absorber. Since the later operating pressure of the solar absorber is several orders of magnitude lower and the corrosion-protecting or corrosion-inhibiting component remains in the cavities that are difficult to access, a protective layer with a corrosion-protecting or corrosion-inhibiting effect is laid over the entire interior of the solar absorber.
  • a protective layer with a corrosion-protecting or corrosion-inhibiting effect is laid over the entire interior of the solar absorber.
  • they can be coated with a thin layer of a corrosion-inhibiting material before being welded to one another. In this case, however, a material must be used which, on the one hand, can effectively prevent the surfaces from corroding, but, on the other hand, still allows the absorber plates to be welded together.
  • the inner surfaces of the absorber plates are consequently coated with a thin layer of black nickel before welding to one another, the layer being applied in a galvanic wet process. It has proven to be particularly advantageous here to carry out the galvanic deposition with a constant current flow, but with an electrical voltage profile that changes over time.
  • the nickel-black layer obtained in this way with a thickness in the nanometer range has different partial layers of different porosity, which contribute to the desired properties of weldability and corrosion resistance.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a horizontal section through the solar absorber according to the invention from FIG. 1,
  • FIG. 3 a vertical section through an inlet and outlet channel of the solar absorber according to the invention from FIG. 1, and 4 shows a schematic detailed illustration of a vertical section through the transition area from the inlet or outlet channel into the heat absorption area of the solar absorber according to the invention from FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of a solar absorber 1 according to the invention, while a perspective view of a horizontal section through the central plane of this solar absorber 1 is shown in FIG. 2.
  • the solar absorber 1 has a heat absorption area 2, which in the present case is formed from two absorber plates 3a, b lying one above the other.
  • the arrangement of the spot welds 4 with which the two absorber plates 3a, b forming the solar absorber 1 are connected to one another can be seen from the schematic representations in FIGS. 1 and 2.
  • the spot welds 4 are arranged in regular, equilateral triangles, the respective side lengths a of which form the mutual spacing of the spot welds 4.
  • this embodiment offers the advantage that this results in uniform, essentially triangular bulges between the spot welds 4 when the solar absorber 1 is inflated, which ensures a high stability of the absorber and a turbulent and possible Guaranteed even flow through the solar absorber 1 through the heat absorbing medium during operation over the entire width of the heat absorption area 2.
  • the known further components of the solar collector comprising the solar absorber 1 according to the invention such as supply and discharge lines, circulation pumps, etc., are not shown in the figures.
  • the spot welds 4 which are carried out by the person skilled in the art in a manner known per se before the solar absorber 1 is inflated on the absorber plates 3a, b for their Binding are attachable, preferably have a diameter d of 2 to 7 mm, preferably 3 to 6 mm and particularly preferably 4 to 5 mm.
  • the absorber plates 3a, b forming the heat region 2 of the solar absorber 1 are each sealed by a rolled seam 5, which is produced during the manufacture of the seal between absorber plates 3a, b by means of a rolled seam welding process.
  • the two absorber plates 3a, b are spaced apart from one another, as a result of which a gap 6 is formed between the two absorber plates 3a, b, as is shown in FIGS. 3 and 4. In this case, this gap 6 forms the only absorber channel 16 of the solar absorber 1 according to the invention.
  • connection stub 8 is introduced into each open end of the channels 7a, b, which on the one hand contributes to the stability of the channels 7a, b and on the other hand makes it possible to use several solar absorbers 1 according to the invention by e.g. Plug into each other or screw or press together.
  • connection piece 8 into the interior of the channels 7a, b preferably coincides with the edge distance R between the side edge of the absorber plates 3a, b and the roller seam 5, so that the gap 6 is not covered by the connection piece 8.
  • the solar absorber 1 according to the invention is operated according to the Tichelmann principle, ie the heat-absorbing medium flows, for example in the direction denoted by Z, into the inlet duct 7a, passes from there through the gap 6 into the absorber duct 16 of the heat absorber. Area 2. After flowing through the absorber channel 16, the heat-absorbing medium then enters the outlet channel 7 b and flows out of it in the direction A again.
  • the geometric dimensions of the gap 6 and thus of the absorber channel 16 are essentially determined by the length L and width B of the gap.
  • the length L is 960 mm and the width B is 0.6 mm, 0.7 mm or 1.0 mm, in each case depending on the selected length T of the absorber plates 3a, b or the heat absorption region 2 of 2350 mm, 4000 mm and 6000 mm.
  • the flow resistance of the absorber channel 16 is adjusted so that the flow rate of the heat-absorbing medium is uniform over the entire cross-section of the gap and over the entire cross-section of the absorber channel 16.
  • a mixture of water and glycol in a mixing ratio of 2: 1 percent by weight is used as the heat-absorbing medium, a small percentage of less than 20% being additionally added to this mixture as a corrosion-inhibiting component.
  • the preferred embodiment of the solar absorber 1 according to the invention is characterized in that the flow rate of the heat-absorbing medium in the absorber channel 16 is below the usual operating parameters of the solar absorber 1 in a range from 0.01 m / s to 0.2 m / s.
  • the absorber plates 3a, b are first laid flat against one another and welded to one another at the intervals described and sealed at the edges with a roller seam 5. Thereupon, the absorber plates 3a, b, which are spot-welded to one another, are placed between stop surfaces, the spacing of which corresponds to the later thickness D of the solar absorber 1 in its heat absorption area 2. Now the gap 6 between the absorber plates 3a, b is pressurized with a fluid, the absorber plates 3a, b being “inflated” permanently between the spot welds 4 until they abut against the stop surfaces.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Solarabsorber mit wenigstens einem Absorberkanal sowie einem Zulauf­und einem Ablaufkanal, mit denen der wenigstens eine Absorberkanal zum Durchfluss eines Wärme aufnehmenden Mediums jeweils dicht verbunden ist, sowie Verfahren zu dessen Betrieb und Herstellung. Der erfindungsgemässe Solarabsorber ist hierbei dadurch gekennzeichnet, dass zum Erreichen einer höheren Leistungsausbeute der wenigstens eine Absorberkanal, der Zulaufkanal und/oder der Ablaufkanal so gestaltet sind, dass im Betrieb des Absorbers aufgrund eines angepassten Strömungswiderstands des wenigstens einem Absorberkanals die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmenden Mediums in allen Absorberkanälen im Wesentlichen gleich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Solarabsorbern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie mit Verfahren zu deren Betrieb und Herstellung.
Solarabsorber sind dem Fachmann in vielfältiger Weise bekannt, unter anderem aus der auf die Anmelderin zurückgehenden DE 102 16 604, deren Offenbarungsgehalt in vorliegende Patentanmeldung mit aufgenommen ist.
Ein Solarabsorber umfasst hierbei üblicherweise einen Wärmeaufnahme-Bereich, der der Aufnahme der durch die Sonneneinstrahlung zugeführten Leistung dient und der zu diesem Zweck von einem Wärme aufnehmenden Medium durchflössen wird. Der Wärmeaufnahme-Bereich kann beispielsweise eine Vielzahl üblicherweise in Strömungsrichtung und parallel zueinander angeordneter, voneinan- der getrennter Absorberkanäle aufweisen, er kann jedoch auch durch zwei ebene, plattenförmige und raridseitig dicht verbundene Elemente gebildet werden, zwischen denen ein Spalt für das durch den Solarabsorber hindurchströmende Wärme aufnehmende Medium ausgebildet ist. In diesem Fall bildet der Spalt dann einen einzigen Absorberkanal.
Um die sprachliche Ausdrucksweise einfach halten zu können, wird im Folgenden ausschließlich der Plural des Begriffs „Absorberkanal" verwendet, wobei hiermit jedoch auch der Fall eines einzigen Absorberkanals mit umfasst sein soll, sofern dies im konkreten technischen Zusammenhang möglich ist.
Üblicherweise verfügen die Absorberkanäle über geeignete Zu- und Ablaufvorrichtungen, wie z. B. Zulauf- und Ablaufkanäle in Form randseitiger Sammelrohre o- der Anschlussstutzen, für das Wärme aufnehmende Medium, so dass dieses den Absorber durchströmen, in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren und die im Wärmeaufnahme-Bereich des Solarabsorbers aufgenommene Wärme an geeigneter Stelle wieder abgeben kann. Solarabsorber werden in Solarkollektoren z. B. auf Hausdächern verwendet, um die Strahlungs- und Wärmeenergie der Sonnen- Strahlung aufzunehmen und mit einem Wärme aufnehmende Medium z. B. zu einem Wärmetauscher im Haus weiterzuleiten.
Als eine vorteilhafte Art des Betriebs eines Solarabsorbers hat sich eine Durchströmung nach dem Tichelmann-Prinzip herausgestellt. Dieses Prinzip zeichnet sich dadurch aus, dass das den Solarabsorber durchströmende, Wärme aufnehmende Medium auf allen seinen möglichen Wegen durch den Solarabsorber im wesentlichen die gleiche Strecke zurückgelegt. Im Fall eines durch zwei Absor- berplattenförmige Elemente gebildeten Solarabsorbers würden sich die Punkte, an denen das Wärme aufnehmende Medium dem mit den Absorberkanälen ver- bundenen Zulauf- bzw. Ablaufkanal zugeführt bzw. abgeführt wird, folglich diagonal gegenüberliegen.
Als nachteilig hat sich erwiesen, dass bei den bekannten Solarabsorbern häufig keine gleichmäßige Durchströmung der Absorberkanäle durch das Wärme auf- nehmende Medium über die gesamte Breite des Wärmeaufnahme-Bereichs erfolgt.
Durchflutungstests haben mit Hilfe von Thermobildkameras hierbei ergeben, dass im Betrieb mit niedriger Durchströmung des Solarabsorbers das durch den Zu- laufkanal zugeführte Wärme aufnehmende Medium zum überwiegenden Teil den Wärmeaufnahme-Bereich durch die z.B. im Zulaufkanal stromaufwärts am nächsten gelegenen Absorberkanäle durchströmt. Bei der Verwendung eines Solarabsorbers mit einem einzigen, spaltförmigen Absorberkanal hat sich ergeben, dass auch hier bei geringer Durchflutung der Großteil des Wärme aufnehmenden Me- diums oft nur durch einen kleinen, im Zulaufkanal stromaufwärts gelegenen Teilbereich des Spalts durch den Wärmeaufnahme-Bereich strömt. Als Folge dieses Strömungsverhaltens kann in den Bereichen des Solarabsorbers, die nur ungenügend von dem Wärme aufnehmenden Medium durchströmt werden, die durch die Sonneneinstrahlung zugeführten Leistung nicht oder nur unvollständig abgeführt werden. Somit kommt es zum einen in diesen Bereichen aufgrund der entstehenden hohen Temperaturen zu zusätzlichen Materialbelastungen und zum anderen werden durch dieses Verhalten der Wirkungsgrad und die Leistungsfähigkeit des Solarabsorbers deutlich herabgesetzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, einen Solarabsor- ber mit einem höheren Wirkungsgrad bzw. einer besseren Ausbeute der aufgenommenen Sonneneinstrahlung bei gleichzeitiger Verringerung der Materialbeanspruchung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Solarabsorber mit den Merk- malen der Patentansprüche 1 oder 2 gelöst. Entsprechende Verfahren zu dessen Betrieb bzw. dessen Herstellung sind in den Patentansprüchen 21 bzw. 24 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.
Demzufolge werden erfindungsgemäß die Absorberkanäle, der Zulaufkanal und/oder der Ablaufkanal des Solarabsorbers so gestaltet, dass im Betrieb des Solarabsorbers aufgrund eines angepassten Strömungswiderstandes der Absorberkanäle die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmende Mediums in allen Absorberkanälen im Wesentlichen gleich ist.
Für den Fall, dass es sich um einen Solarabsorber mit nur einem einzigen Absorberkanal handelt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Absorberkanal, den Zulaufkanal und/oder den Ablaufkanal so zu gestalten, dass im Betrieb des Solarabsorbers aufgrund eines angepassten Strömungswiderstands des Absorberkanals die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmende Mediums im gesamten Querschnitt des Absorberkanals im Wesentlichen gleich ist. Vorzugsweise sollen hierbei die Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Absorberkanälen bzw. innerhalb des Querschnitts des einen Absorberkanals um nicht mehr als +/-30 Prozent voneinander abweichen. Besonders bevorzugt weichen die Strömungsgeschwindigkeiten nicht mehr als +/- 20 Prozent, insbesonde- re nicht mehr als +/- 10 Prozent voneinander ab. Als Idealfall wäre eine Abweichung der Strömungsgeschwindigkeiten von +/- 5 Prozent anzusehen.
Eine derartige Anpassung der Strömungswiderstände der einzelnen Kanäle mit der Folge, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmende Medi- ums in allen Absorberkanälen im wesentlichen gleich ist, führt dazu, dass die von dem Solarabsorber im Wärmeaufnahme-Bereich durch Sonneneinstrahlung aufgenommene Leistung bestmöglich abgeführt wird.
Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Solarabsorber unter dem Tichelmann- Prinzip betrieben, so dass das die Wärme aufnehmende Medium auf allen möglichen Wegen durch den Solarabsorber jeweils die gleiche Strecke zurücklegt. Auf diese Weise wird bei einer im Wesentlichen in allen Absorberkanälen gleichen Geschwindigkeit eine im Wesentlichen gleich lange Aufenthaltsdauer des Mediums in Wärmeaufnahme-Bereich gewährleistet, was weiterhin zu einer besseren Leistungsausbeute führt.
Vorteilhafterweise liegt die Strömungsgeschwindigkeit in den Absorberkanälen im gesamten Bereich der üblicherweise beim Betrieb vorkommenden Betriebsparameter des Solarabsorbers in einem festen Bereich, nämlich im Bereich von 0,005 m/s bis 0,4 m/s, insbesondere im Bereich von 0,01 m/s bis 0,2 m/s. Hierbei werden als übliche Parameter im Betrieb des Solarabsorbers eine Sonneneinstrahlungs-Leistung im Bereich von 100 Watt/m2 bis 1000 Watt/m2, eine Temperaturdifferenz zwischen dem zulaufenden und ablaufenden Wärme aufnehmende Medium im Bereich von 2 Kelvin bis 90 Kelvin, insbesondere im Bereich von 8 Kelvin bis 40 Kelvin und eine Betriebstemperatur des Wärme aufnehmenden Mediums im Bereich von 20 Grad Celsius bis 110 Grad Celsius angesehen. Bei einer derart gewählten, verhältnismäßig geringen Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmenden Mediums in den Absorberkanälen wird gewährleistet, dass keine laminare, geradlinige Strömung durch die Absorberkanäle mehr gegeben ist. Vielmehr kann man annehmen, dass die gesamte Menge des Wärme auf- nehmenden Mediums beim Durchgang durch den Wärmeaufnahme-Bereich mit den Wänden der Absorberkanäle in Kontakt kommt, so dass auch die damit verbundene, verbesserte Wärmeübertragung zu einer insgesamt besseren Leistungsausbeute des Solarabsorbers beiträgt.
Weiterhin liegt die Temperatur des Wärme aufnehmenden Mediums im Betrieb des Solarabsorbers vorzugsweise beim Eintritt in den wenigstens einen Absorberkanal im Bereich von 10 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius und beim Austritt aus dem wenigstens einen Absorberkanal im Bereich von 20 Grad Celsius bis 110 Grad Celsius.
Die erfindungsgemäße Anpassung des Strömungswiderstands der Absorberkanäle kann insbesondere durch eine Auswahl deren geometrischer Abmessungen erfolgen. Auch kann hierbei die Geometrie des Ablauf- bzw. Zulaufkanals und die damit verbundenen Strömungsverhältnisse im Inneren dieser Kanäle dazu ver- wendet werden, auf den Strömungswiderstand der Absorberkanäle einzuwirken.
Allerdings wäre auch denkbar, dass die Anpassung der Strömungswiderstands der Absorberkanäle durch die Wahl eines Wärme aufnehmenden Mediums mit einer geeigneten Viskosität erfolgt.
Vorzugsweise liegt die Viskosität des Wärme aufnehmende Mediums bei 20 Grad Celsius im Bereich von 1 ,0 bis 1 ,4 mm2/sec. Insbesondere kann es sich bei dem Wärme aufnehmende Medium um ein Gemisch aus Wasser und Glycol handeln. Besonders bevorzugt für den Betrieb des Solarabsorbers ist hierbei eine Wasser- Glycol-Mischung in einem Mischungsverhältnis WasseπGlycol im Bereich von 4:1 bis 2:1 Gewichtsprozent. Bei der Verwendung von Wasser oder einem Wassergemisch als Wärme aufnehmende Medium kann es jedoch im Inneren des Solarabsorbers gegebenenfalls zu Korrosionsproblemen kommen. Demzufolge kann vorteilhafterweise dem Wärme aufnehmenden Medium auch eine Korrosionshemmende bzw. Korrosionsschüt- zende Substanz beigemischt sein.
Um die die eingestrahlte Leistung aufnehmende Fläche zu vergrößern, können vorteilhafterweise mehrere gleichartige erfindungsgemäße Solarabsorber durch eine serielle Verbindung ihrer jeweiligen Zulaufkanäle und ihrer Ablaufkanäle zu einem Kollektorfeld verbunden werden. Hierbei erfolgt die Verbindung erfindungsgemäß derart, dass das Wärme aufnehmende Medium das gesamte Kollektorfeld weiterhin mit in allen Absorberkanälen im Wesentlichen gleichen Strömungsgeschwindigkeit durchläuft, insbesondere auch weiterhin nach dem Tichelmann- Prinzip.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Solarabsorber zwei voneinander beabstandete Absorberplatten, die in der Absorberplattenfläche in insbesondere regelmäßigen Abständen miteinander verbunden sind und randseitig abgedichtet sind. Diese randseitige Abdichtung kann auf eine beliebige Weise erfolgen, bevorzugt wird sie jedoch durch ein besonderes Schweißverfahren, einem sog. Rollnaht-Schweißen durchgeführt, bei dem die beiden Absorberplatten randseitig durch eine lineare Roll-Schweißnaht miteinander verbunden werden.
An den Stirnseiten der beiden Absorberplatten wird durch den zwischen ihnen gebildeten Spalt ein einzelner Absorberkanal gebildet. In diesem Fall erfolgt die Anpassung des Strömungswiderstands des Absorberkanals, also hier des Spalts, in Abhängigkeit der Länge T der Absorberplatten vorzugsweise durch eine geeignete Auswahl der Querschnittsform des Spalts. Insbesondere kann hier eine Anpassung des Strömungswiderstands durch eine Variation des Verhältnisses von Spaltbreite B zur Spaltlänge L erfolgen, wobei der Querschnitt des Spalts vorzugsweise eine näherungsweise rechteckige Grundform hat. Bei einer üblicherweise verwendeten Länge T der Absorberplatten, also des Wärmeaufnahme-Bereichs des Solarabsorbers, im Bereich von einem 1000 Millimeter bis 6000 Millimeter wird eine erfindungsgemäße Anpassung des Strömungswiderstandes erreicht, indem das Verhältnis der Spaltbreite B zur Spaltlän- ge L im Bereich von 0,00025 bis 0,002 liegt. Insbesondere liegt erfindungsgemäß das Verhältnis der Spaltbreite B zur Spaltlänge L im Bereich von 0,00025 bis 0,00125, falls die Länge T der Absorberplatten im Bereich von 1000 Millimeter bis 3000 Millimeter liegt. Liegt die Länge T der Absorberplatten hingegen im Bereich von 3000 Millimeter bis 6000 Millimeter, so liegt erfindungsgemäß das Verhältnis der Spaltbreite B zur Spaltlänge L im Bereich von 0,00075 bis 0,002.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Spaltbreite im Bereich von 0,25 mm bis 2 mm.
Das Material der die Wände des Absorberkanals bildenden Absorberplatten ist vorzugsweise ein Material mit einem hohen Wärmeleitwert, d.h. Lambda » 15 W/m- K, damit die durch die Absorption der Sonneneinstrahlung aufgenommene Leistung möglichst gut an das den Absorberkanal durchlaufende, Wärme aufnehmende Medium weitergegeben werden kann. Insbesondere wäre hier ein Me- tall wie beispielsweise Stahl, Edelstahl oder Aluminium als Material für die Absorberplatten denkbar. Allerdings kommen auch spezielle, gut wärmeleitende Kunststoffe oder Keramikwerkstoffe in Betracht.
Um die Stabilität der Verbindung der beiden voneinander beabstandeten Absor- berplatten zu gewährleisten, sind diese in der Strömungsrichtung des Wärme aufnehmenden Mediums punktförmig oder linienförmig miteinander verbunden. Insbesondere erfolgt diese Verbindung durch Verschweißungen, vorzugsweise durch Punktschweißungen.
Zur Ausbildung einer möglichst turbulenten Strömung im Inneren des Absorberkanals zum besseren Wärmeaustausch mit den Wänden des Kanals bei gleichzeitiger Schaffung möglichst gleichmäßiger Strömungsverhältnisse über die gesamte Breite des Wärmeaufnahme-Bereichs sind die Schweißpunkte, mit denen die bei- o den Absorberplatten miteinander verbunden sind, jeweils in gleichseitigen, identischen Dreiecken angeordnet. Dies wird dadurch erreicht, dass z. B. Schweißpunkte in zwei Sätzen zueinander paralleler Reihen angeordnet sind, wobei die beiden Sätze der Reihen jeweils "auf Lücke" zueinander versetzt sind. Somit ist ein Muster vorgegeben, das ein optimales, über den gesamten Querschnitt des Absorberkanals mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit erfolgendes Durchströmen ermöglicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die einzelnen Schweißpunkte jeweils einen gegenseitigen Abstand von 15 bis 45 mm, bevorzugt 25 bis 35 mm und besonders bevorzugt von 30 mm zueinander aufweisen. Das heißt die Seitenlänge eines der vorstehend beschriebenen gleichseitigen Dreiecke beträgt besonders bevorzugt 30 mm.
Zu einer optimalen Stabilität des Absorbers wird der Durchmesser der bevorzugt runden Schweißpunkte in einem Bereich zwischen 2 bis 7 mm, bevorzugt 3 bis 6 mm und besonders bevorzugt 4 bis 5 mm gewählt.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Solarabsorbers wird vorgeschlagen, dass die beiden meist ebenen, evtl. auch gekrümmten und ursprünglich planen Absorberplatten, die im wesentlichen den späteren Wärmeaufnahme-Bereich bzw: den einzigen Absorberkanal bilden, an den gewünschten Stellen, die mit geeignetem Abstand voneinander gewählt sind, mit Punktverschweißungen gewünschten Durchmessers miteinander verschweißt werden. Randseitig werden die beiden Absorberplatten mit den gewünschten Abdichtungen versehen. Hierbei wird vorzugsweise ein Schweißverfahren unter Ausbildung einer Rollnaht verwendet.
Anschließend werden die miteinander punktverschweißten Absorberplatten zwischen zwei Anschlagsflächen angeordnet, die die spätere maximale Dicke des Solarabsorbers definieren.
Auf diese Weise kann bei einem vorgewählten Abstand zwischen den randseiti- gen Abdichtungen, was der späteren Spaltlänge entspricht, die spätere Spaltbrei- te, die sich als Differenz der Dicke des Solarabsorbers und der Materialstärke der beiden Absorberplatten ergibt, so eingestellt werden, dass das Verhältnis zwischen Spaltlänge und Spaltbreite abhängig von der Länge der Absorberplatten in dem erfindungsgemäßen Bereich liegt.
Anschließend wird das Innere des Solarabsorbers bzw. der Spalt zwischen den Absorberplatten mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt, so dass das Innere des Solarabsorbers unter Druck steht. Dadurch wird der Solarabsorber „aufgeblasen", wobei die Ausdehnung durch die den Absorberplatten in einem definierten Ab- stand benachbarten Anschlagsflächen begrenzt ist, an die die Absorberplatten bei der Druckbeaufschlagung anstoßen. Bei geeigneter Wahl des Absorberplattenmaterials, wie z. B. die vorstehend beschriebenen Metalle, sowie bei geeigneter Wahl der Dicke der Absorberplatten, verfügen die Absorberplatten über eine ausreichende Elastizität bzw. ein ausreichendes Dehnungsvermögen, um sich zwischen den Schweißpunkten, an denen sie fest miteinander verbunden sind, aufzublasen bzw. auszuformen.
Das Fluid, mit dem das Innere des Solarabsorbers beaufschlagt wird, kann hierbei vorzugsweise eine Korrosionshemmende und/oder Korrosionsschützende Wir- kung aufweisen. Dies kann beispielsweise durch das Beimischen eines entsprechenden, gewerblich erhältlichen Korrosionsschutzmittels oder ähnlichem erreicht werden.
Aufgrund des beim Aufblasen verwendeten Drucks, der vorzugsweise im Bereich von 15.000 bis 40.000 hPa liegt, wird das Fluid und somit auch dessen Korrosi- onsschützender bzw. Korrosionshemmender Bestandteil bis in die letzten Hohlräume im Inneren des Solarabsorbers gedrückt. Da der spätere Betriebsdruck des Solarabsorbers um mehrere Größenordnungen niedriger liegt und somit der kor- rosionsschützende bzw. korrosionshemmende Bestandteil in den schwer zugäng- liehen Hohlräumen verbleibt, legt sich gewissermaßen über das gesamte Innere des Solarabsorbers eine Schutzschicht mit korrosionsschützender bzw. korrosionshemmender Wirkung. Alternativ können zum Erreichen eines besseren Korrosionsschutzes der Innenflächen des Soiarabsorbers selbige vor dem gegenseitigen Verschweißen mit einer dünnen Schicht aus einem Korrosionshemmenden Material beschichtet werden. Hierbei muss allerdings ein Material verwendet werden, das zum einen ein Korrodieren der Oberflächen effektiv verhindern kann, zum anderen jedoch weiterhin ein Verschweißen der Absorberplatten miteinander ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenabsorbers werden die innen liegenden Flächen der Absorberplatten folglich vor dem Mitein- anderverschweißen mit einer dünnen Schicht aus Schwarznickel überzogen, wobei das Aufbringen der Schicht in einem galvanischen Nassverfahren erfolgt. Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die galvanische Abscheidung bei einem konstanten Stromfluss, jedoch sich zeitlich ändernden elektrischen Spannungsprofil durchzuführen. Die auf diese Weise erhaltene Nickel- schwarz-Schicht mit einer Dicke im Nanometer-Bereich weist verschiedene Teil- Schichten unterschiedlicher Porosität auf, welche zu den erwünschten Eigenschaften der Verschweißbarkeit und der Korrosionsbeständigkeit beitragen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nach- folgenden Beschreibungsteil entnehmen, in dem anhand von Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1 : eine perspektivische Aufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Solarabsorbers,
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht eines horizontalen Schnitts durch den erfindungsgemäßen Solarabsorber aus Figur 1 ,
Fig. 3: einen vertikalen Schnitt durch einen Zu- bzw. Ablaufkanals des er- findungsgemäßen Solarabsorbers aus Fig. 1 , und Fig. 4: eine schematische Detail-Darstellung eines vertikalen Schnittes durch den Übergangsbereich vom Zu- bzw. Ablaufkanal in den Wärmeaufnahme-Bereich des erfindungsgemäßen Solarabsorbers aus Fig. 1.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Solarabsorbers 1 , während eine perspektivische Ansicht eines horizontalen Schnitts durch die Mittelebene dieses Solarabsorbers 1 in Fig. 2 dargestellt ist. Der Solarabsorber 1 weist einen Wärmeaufnahme-Bereich 2 auf, der im vorliegenden Fall aus zwei übereinander liegenden Absorberplatten 3a, b gebildet wird. Aus den schematischen Darstellungen in Fig. 1 und Fig. 2 sind die Anordnung der Punktverschweißungen 4, mit denen die beiden den Solarabsorber 1 bildenden Absorberplatten 3a, b miteinander verbunden sind, ersichtlich.
Die Punktverschweißungen 4 sind in regelmäßigen, gleichseitigen Dreiecken angeordnet, deren jeweiligen Seitenlänge a den gegenseitigen Abstand der Punktverschweißungen 4 bildet. Prinzipiell sind auch andere Muster oder Anordnungen der Punktverschweißungen 4 möglich, jedoch bietet diese Ausgestaltung den Vorteil, dass sich dadurch gleichförmige, im wesentlichen dreieckige Ausbeulungen zwischen den Punktverschweißungen 4 beim Aufblasen des Solarabsorbers 1 ergeben, die eine hohe Stabilität des Absorbers und eine möglichst turbulenten und über die gesamte Breite des Wärmeaufnahmebereichs 2 gleichmäßige Durchströmung des Solarabsorbers 1 durch das Wärme aufnehmende Medium im Betrieb gewährleistet.
Zur Vereinfachung der Darstellung sind in den Figuren die an sich bekannten weiteren Bestandteile des dem erfindungsgemäßen Solarabsorber 1 umfassenden Solarkollektors wie Zu- und Abführleitungen, Umwälzpumpen etc. nicht abgebildet.
Die Punktverschweißungen 4, die vom Fachmann in an sich bekannter Weise vor dem Aufblasen des Solarabsorbers 1 an den Absorberplatten 3a, b zu deren Ver- bindung anbringbar sind, weisen bevorzugt einen Durchmesser d von 2 bis 7 mm, bevorzugt 3 bis 6 mm und besonders bevorzugt 4 bis 5 mm auf.
Randseitig sind die den Wärmebereich 2 des Solarabsorbers 1 bildenden Absorberplatten 3a, b jeweils durch eine Rollnaht 5 abgedichtet, die bei der Herstellung der Abdichtung zwischen Absorberplatten 3a, b mittels eines Rollnaht- Schweißverfahrens entsteht.
Die beiden Absorberplatten 3a, b sind voneinander beabstandet, wodurch zwi- sehen den beiden Absorberplatten 3a, b ein Spalt 6 gebildet wird, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Dieser Spalt 6 bildet in diesem Fall den einzigen Absorberkanal 16 des erfindungsgemäßen Solarabsorbers 1.
An den beiden Stirnseiten der Absorberplatten 3a, b, zu denen sich der Spalt 6 öffnet, sind ein Zulaufkanal 7a bzw. ein Ablaufkanal 7b angeordnet, die hier jeweils durch entsprechende durch Sammelrohre gebildet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist in jedes offene Ende der Kanäle 7a, b Anschlussstutzen 8 eingebracht, der zum einen zu Stabilität der Kanäle 7a, b beiträgt und es zum anderen ermöglicht, mehrere erfindungsgemäßes Solarabsorber 1 durch z.B. In- einanderstecken oder Verschrauben oder Verpressen miteinander zu verbinden. Hierbei ist klar, dass sowohl bei der Verwendung eines einzelnen Solarabsorbers 1 als auch beim Hintereinanderschalten mehrerer erfindungsgemäßer Solarabsorber 1 jeweils ein Ende des Zulaufkanals 7a und des Ablaufkanals 7b zum Betrieb des Solarabsorbers 1 dicht abgeschlossen sein muss, da nur in diesem Fall das Wärme aufnehmende Medium im Tichelmann-Prinzip durch den Wärmeaufnahme-Bereich 2 geführt wird.
Vorzugsweise stimmt hierbei die Einstecktiefe der Anschlussstutzen 8 ins Innere der Kanäle 7a, b mit dem randseitigen Abstand R zwischen der Seitenkante der Absorberplatten 3a, b und der Rollnaht 5 überein, sodass der Spalt 6 durch die Anschlussstutzen 8 nicht überdeckt wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird der erfindungsgernäße Solarabsorber 1 nach dem Tichelmann-Prinzip betrieben, d. h. das Wärme aufnehmende Medium strömt beispielsweise in der mit Z bezeichneten Richtung in den Zulaufkanal 7a, tritt von diesem durch den Spalt 6 in den Absorberkanal 16 des Wärmeauf nah me- Bereichs 2 ein. Nach der Durchströmung des Absorberkanals 16 tritt das Wärme aufnehmende Medium dann in den Ablaufkanal 7 b und strömt aus diesem in Richtung A wieder aus.
Unter der Annahme, dass das Wärme aufnehmende Medium den Absorberkanal 16 in einer im wesentlichen senkrecht zum Ablaufkanal 7b bzw. Zulaufkanal 7a stehenden Richtung durchströmt, ist offensichtlich, dass das Wärme aufnehmende Medium beim durchströmen des Solarabsorbers 1 im wesentlichen immer denselben Weg zurückgelegt, unabhängig davon an welchem Punkt es von dem Zulaufkanal 7a in den Wärmeaufnahme-Bereich 2 eintritt.
Die geometrischen Abmessungen des Spaltes 6 und somit des Absorberkanals 16 werden im Wesentlichen durch die Länge L und Breite B des Spalts bestimmt. In den konkreten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge L 960 mm und die Breite B beträgt 0,6 mm, 0,7 mm oder 1 ,0 mm, jeweils abhängig von der gewählten Länge T der Absorberplatten 3a, b bzw. des Wärmeaufnahme-Bereichs 2 von 2350 mm, 4000 mm bzw. 6000 mm.
Durch die Wahl des Verhältnisses von B zu L wird erfindungsgemäß erreicht, dass der Strömungswiderstand des Absorberkanals 16 so angepasst wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmenden Mediums über dem gesamten Querschnitt des Spalts und über dem gesamten Querschnitt des Absorberkanals 16 gleichmäßig ist.
Die oben erwähnte Verwendung mehrerer hintereinander geschalteter erfin- dungsgemäßer Solarabsorber 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einem einzigen Absorberkanal 16 ist hierbei äquivalent zu einem erfindungsgemäßen Solarabsorber mit mehreren Absorberkanälen, bei dem die Strömungsge- schwindigkeit des Wärme aufnehmende Medium in allen Absorberkanälen im we= senflichen gleich ist.
Als Wärme aufnehmendes Medium wird im vorliegenden Fall eine Mischung von Wasser und Glycol in einem Mischungsverhältnis von 2:1 Gewichtsprozent verwendet, wobei dieser Mischung als korrosionshemmender Bestandteil zusätzlich ein geringer Prozentsatz von unter 20% beigemischt ist.
Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Solarabsorbers 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmende Mediums im Absorberkanals 16 im Betrieb unter den üblichen Betriebsparametern des Solarabsorbers 1 in einem Bereich von 0,01 m/s bis 0,2 m/s liegt.
Zur Herstellung des Solarabsorbers 1 nach der vorliegenden Ausführungsform werden zunächst die Absorberplatten 3a, b plan aneinander gelegt und in den beschriebenen Abständen miteinander punktförmig verschweißt und randseitig mit einer Rollnaht 5 abgedichtet. Daraufhin werden die miteinander punktverschweißten Absorberplatten 3a, b zwischen Anschlagflächen gelegt, deren Abstand der späteren Dicke D des Solarabsorbers 1 in seinem Wärmeaufnahme-Bereich 2 entspricht. Nun wird der Spalt 6 zwischen den Absorberplatten 3a, b mit einem Fluid druckbeaufschlagt, wobei die Absorberplatten 3a, b dauerhaft zwischen den Punktverschweißungen 4 nach außen bis zur Anlage an den Anschlagflächen „aufgeblasen" werden.
Die weitere Ausstattung des Solarabsorbers mit randseitigen Abdichtungen, Förder- und Steuereinrichtungen für das Wärmetauscherfluid, insbesondere angeformten Zu- und Abführeinrichtungen für das Wärmetauscherfluid etc. sowie dessen Einsatz in einem geschlossenen Wärmetauscherkreislauf z. B. zur Beheizung eines Gebäudes ist dem Fachmann in bekannter Weise möglich. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Solarabsorber
2 Wärmeaufnahme-Bereich 3a, b Absorberplatten
4 Punktverschweißung 5 Rollnaht
6 Spalt
7a Zulaufkanal
7b Ablaufkanal
8 Anschlussstutzen 16 Absorberkanal
a Abstand zwischen zwei benachbarten Punktverschweißungen d Durchmesser einer Punktverschweißung
D Dicke des Solarabsorbers im Wärmeaufnahme-Bereich Z Zulaufrichtung des Wärme aufnehmende Mediums
A Abiaufrichtung des Wärme aufnehmende Mediums
L Länge des Spalts 6
B Breite des Spalts 6
T Länge der Absorberplatten

Claims

SPF
1. Solarabsorber (1) mit wenigstens zwei Absorberkanälen (16) sowie einem Zulauf- (7a) und einem Ablauf kanal (7b), mit denen die wenigstens zwei Absor- berkanäle (16) zum Durchfluss eines Wärme aufnehmenden Mediums jeweils dicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Absorberkanäle (16), der Zulaufkanal (7a) und/oder der Ablaufkanal (7b) so gestaltet sind, dass im Betrieb des Absorbers (1) aufgrund eines angepassten Strömungswiderstands der wenigstens zwei Absorberkanäle (16) die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmenden Mediums in allen Absorberkanälen (16) im Wesentlichen gleich ist.
2. Solarabsorber (1) mit wenigstens einem Absorberkanal (16) sowie einem Zulauf- (7a) und einem Ablaufkanal (7b), mit denen der wenigstens eine Absorberkanal (16) zum Durchfluss eines Wärme aufnehmenden Mediums jeweils dicht verbunden ist, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Absorberkanal (16), der Zulaufkanal (7a) und/oder der Ab- laufkanal (7b) so gestaltet sind, dass im Betrieb des Absorbers (1) aufgrund eines angepassten Strömungswiderstands des wenigstens einen Absorberkanals (16) die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmenden Mediums im gesamten Querschnitt des Absorberkanals (16) im Wesentlichen gleich ist.
3. Solarabsorber (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeiten des Wärme aufnehmenden Mediums in den einzelnen Absorberkanälen (16) bzw. innerhalb des Querschnitts des einen Absorberkanals (16) um nicht mehr als +/- 30%, insbesondere nicht mehr als +/- 20%, insbesondere nicht mehr als +/- 10%, insbesondere nicht mehr als +/- 5% voneinander abweichen und/oder dass insbesondere der wenigstens eine Absorberkanal (16) von dem Wärme aufnehmenden Medium nach dem Tichelmann-Prinzip durchlaufen wird und/oder dass insbesondere der wenigstens eine Absorberkanal (16) durch einen Spalt (6) zwischen zwei voneinander beabstandeten Absorberplatten (3a,b) gebildet wird, die in der Absorberplattenfläche in insbesondere regelmäßigen Abständen miteinander verbunden und randseitig abgedichtet, insbesondere durch eine Roll-Schweißnaht (5) abgedichtet sind.
4. Solarabsorber (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmenden Mediums in den Ab- sorberkanälen (16) beim Betrieb des Kollektors (1 ) mit einer Sonneneinstrahlungs-Leistung im Bereich von 100 W/m2 bis 1000 W/m2, einer Temperaturdifferenz zwischen dem zulaufenden und ablaufenden Wärme aufnehmenden Medium im Bereich von 2 Kelvin bis 90 Kelvin, insbe- sondere im Bereich von 8 Kelvin bis 40 Kelvin und einer Betriebstemperatur des Wärme aufnehmenden Medium im Bereich von 20 Grad Celsius bis 110 Grad Celsius in einem Bereich von 0,005 m/s bis 0,4 m/s, insbesondere im Bereich von 0,01 m/s bis 0,2 m/s liegt.
5. Solarabsorber (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des Strömungswiderstands des Spalts (6) in Abhängigkeit der Länge der Absorberplatten (3a, b) im Wesentlichen durch eine geeignete Auswahl der Querschnittform des Spalts (6), insbesondere des Verhältnisses dessen Breite (B) zu seiner Länge (L), erfolgt und/oder dass insbesondere bei einer Länge (T) der Absorberplatten (3a, b) im Bereich von 1000 mm bis 6000 mm das Verhältnis der Breite (B) des Spalts (6) zu seiner Länge (L) im Bereich von 0,00025 bis 0,002 liegt und/oder dass insbesondere bei einer Länge (T) der Absorberplatten (3a, b) im Bereich von 1000 mm bis 3000 mm das Verhältnis der Breite (B) des Spalts (6) zu seiner Länge (L) im Bereich von 0,00025 bis 0,00125 liegt und bei einer Länge (LA) der Absorberplatten (3a, b) im Bereich von 3000 mm bis 6000 mm das Ver- hältnis der Breite (B) des Spalts (6) zu seiner Länge (L) im Bereich von 0,00075 bis 0,002 liegt.
6. Solarabsorber (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) des Spalts (6) im Bereich von 0,25 bis 2 mm liegt und / oder dass insbesondere die Absorberplatten (3a, b) aus einem Material mit einem Wärmeleitwert λ > 15W/m- K bestehen, beispielsweise Metall, insbesondere Stahl, insbesondere Edelstahl oder Aluminium und/oder dass insbesondere die Viskosität des Wärme aufnehmenden Mediums bei 20 Grad Celsius im Bereich von 1,0 bis 1,4 mπ sec liegt und/oder dass insbesondere es sich bei dem Wärme aufnehmenden Medium um ein Wasser-Glycol-Gemisch handelt, insbesondere in einem Mischungsverhältnis im Bereich von 4:1 bis 2:1 Gewichts-%.
7. Solarabsorber (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wärme aufnehmenden Mediums beim Eintritt in den wenigstens einen Absorberkanal (16) im Bereich von 10 Grad Celsius bis 80 Grad Celsi- us und beim Austritt aus dem wenigstens einen Absorberkanal (16) im Bereich von 20 Grad Celsius bis 110 Grad Celsius liegt und/oder dass insbesondere der Solarabsorber (1) so ausgebildet ist, dass mehrere gleichartige Solarabsorber (1) durch eine serielle Verbindung ihrer jeweiligen Zulaufkanäle (7a) bzw. Ablaufkanäle (7b) zu einem Kollektorfeld verbindbar sind, wobei das Wärme aufnehmende Medium das Kollektorfeld weiterhin nach dem Tichelmann-Prinzip mit in allen Absorberkanälen (16) im Wesentlichen gleicher Strömungsgeschwindigkeit durchläuft.
8. Solarabsorber (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei voneinander beabstandeten Absorberplatten (3a, b) punktförmig oder linienförmig in Strömungsrichtung miteinander verbunden sind und/oder dass insbesondere die Verbindungen Verschweißungen, insbesondere Punktverschweißungen (4), sind und / oder dass insbesondere die Verbindungsbereiche, insbesondere die Schweißpunkte (4), in einem Muster gleichseitiger Dreiecke angeordnet sind und/oder dass insbesondere die Verbindungsbereiche, insbesondere die Schweißpunkte (4), jeweils einen gegenseitigen Abstand (a) von 15 bis 45 mm, insbesondere 25 bis 35 mm, insbesondere 30 mm aufweisen.
9. Solarabsorber (1 ) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche, insbesondere die Schweißpunkte (4), jeweils einen Durchmesser (d) zwischen 2 bis 7 mm, insbesondere 3 bis 6 mm, insbesondere 4 bis 5 mm aufweisen.
10. Verfahren zum Betreiben eines Solarabsorbers (1) mit wenigstens zwei Absorberkanälen (16) sowie einem Zulauf- (7a) und einem Ablaufkanal (7b), mit denen die wenigstens zwei Absorberkanäle (16) zum Durchfluss eines Wärme aufnehmenden Mediums jeweils dicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter, insbesondere Viskosität des Wärme aufnehmenden Mediums und/oder Betriebsdruck und/oder Betriebstemperatur und/oder die Gestaltung der Kanäle (16, 7a, 7b) so gewählt werden, dass im Betrieb des Absorbers (1) die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmenden Mediums in allen Absorberkanälen (16) im Wesentlichen gleich ist.
11. Verfahren zum Betreiben eines Solarabsorbers (1) mit wenigstens einem Absorberkanal (16) sowie einem Zulauf- (7a) und einem Ablaufkanal (7b), mit denen der wenigstens eine Absorberkanal (16) zum Durchfluss eines Wärme aufnehmenden Mediums jeweils dicht verbunden ist, insbesondere nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter, insbesondere Viskosität des Wärme aufnehmenden Mediums und/oder Betriebsdruck, Betriebstemperatur und/oder die Gestaltung der Ka- näle (16, 7a, 7b) so gewählt werden, dass im Betrieb des Absorbers (1) die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmenden Mediums im gesamten Querschnittsbereich des wenigstens einen Absorberkanals (16) im Wesentlichen gleich ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Wärme aufnehmenden Mediums auf 0,05 m/s - 0,4 m/s, insbesondere auf 0,01 m/s - 0,2 m/s eingestellt wird, insbesondere bei - einer Sonneneinstrahlungs-Leistung im Bereich von 100 W/m2 bis 1000 W/m2, einer Temperaturdifferenz zwischen dem zulaufenden und ablaufenden Wärme aufnehmenden Medium im Bereich von 2 Kelvin bis 90 Kelvin, insbesondere im Bereich von 8 Kelvin bis 40 Kelvin und - einer Betriebstemperatur des Wärme aufnehmenden Medium im Bereich von 20 Grad Celsius bis 110 Grad Celsius.
13. Verfahren zum Herstellen eines Solarabsorbers (1) aus zwei im Wesentlichen ebenen Absorberplatten (3a, b), die an Punktverschweißungen (4) miteinan- der verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberplatten (3a, b) plan gegeneinander gelegt, in Abständen punktverschweißt sowie randseitig abgedichtet werden, die miteinander punktverschweißten Absorberplatten (3a, b) zwischen An- schlagsflächen, deren Abstand der späteren Dicke (D) des fertigen Absor¬ bers (1) entspricht, angeordnet werden, um die Ausdehnung der Absorberplatten (3a,3b) quer zur Hauptebene des Absorbers (1) zu begrenzen, der Spalt (6) zwischen den Absorberplatten (3a, b) mit einem Fluid druckbeaufschlagt, und die Absorberplatten (3a,b) des Absorbers (1) dabei dauerhaft zwischen den Punktverschweißungen (4) nach Außen bis zur Anlage an die Anschlagflächen ausgeformt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die sich beim gegeneinander Anlegen der Absorberplatten innen entgegenstehenden Oberflächen mit einer korrosionshemmenden, schweißbaren Schicht ü- berzogen werden und/oder dass insbesondere die Schicht aus Schwarznickel besteht und/oder dass insbesondere die Schicht in einem galvanischen Nassverfahren aufgebracht wird und/oder dass insbesondere das galvanische Verfahren bei konstantem Strom mit einem sich zeitlich ändernden Spannungsprofil durchgeführt wird und/oder dass insbesondere die Schicht eine Dicke im Nanometerbereich aufweist und/oder dass insbesondere die randseitige Abdichtung der Absorberplatten (3a, b) durch ein Schweißverfahren unter Ausbildung einer Rollnaht (5) erfolgt und/oder dass insbesondere das Fluid eine korrosionshemmende und/oder korro- sionsschützende Wirkung hat und/oder dass insbesondere beim Beaufschlagen des Fluids mit Druck das Innere des Solarkollektors (1 ) mit einer Korrosionshemmenden Schicht überzogen wird und/oder dass insbesondere das Fluid mit einem Druck von 15.000 bis 40.000 hPa beaufschlagt wird.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202006016100U1 (de) * 2006-10-18 2006-12-21 Wagner & Co. Solartechnik Gmbh Solarkollektorsystem
ITPE20100022A1 (it) * 2010-06-21 2011-12-22 Vincenzo Aretusi Pannello fotovoltaico cogenerativo con produzione di acqua calda
FR2967817B1 (fr) * 2010-11-22 2013-08-16 Solaire 2G Panneau solaire hybride.
US8955509B2 (en) * 2011-08-29 2015-02-17 Sunvelope Solar, Inc. Solar water heating systems and methods of making and using the same
CA2996588A1 (en) * 2015-08-26 2017-03-02 Solar-O-Matic Technologie Inc. Solar thermal collector

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021901A (en) * 1975-05-02 1977-05-10 Olin Corporation Method of sizing heat exchange panels
US4027821A (en) * 1975-07-18 1977-06-07 International Telephone And Telegraph Corporation Solar heating/cooling system
US4099559A (en) * 1976-05-10 1978-07-11 Olin Corporation Solar absorber plate design
US4093024A (en) * 1976-06-15 1978-06-06 Olin Corporation Heat exchanger exhibiting improved fluid distribution
US4165733A (en) * 1977-03-31 1979-08-28 Olin Corporation Solar energy collector system
DE2721464A1 (de) * 1977-05-12 1978-11-16 Alfred Bittner Sonnenkollektor
AU517862B2 (en) * 1978-04-19 1981-09-03 Olin Corp Solar absorber plate
US4224927A (en) * 1978-08-30 1980-09-30 Ppg Industries, Inc. Solar collector for heating a fluid
DE2939486A1 (de) * 1979-09-28 1981-04-09 Adolf 8210 Prien Ziereis Absorberplatine fuer einen sonnenkollektor
DE3340297A1 (de) * 1983-11-08 1985-05-15 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden Verfahren zur herstellung eines solar-absorbers
US4763641A (en) * 1986-05-29 1988-08-16 Smith William F Solar energy absorber
GB9012618D0 (en) * 1990-06-06 1990-07-25 Rolls Royce Plc Heat exchangers
DE20100746U1 (de) * 2001-01-15 2001-03-15 Schueco Int Kg Absorber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005031223A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10344084A1 (de) 2005-05-04
WO2005031223A1 (de) 2005-04-07
DE10344084B4 (de) 2006-06-08

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