DE102006005099A1

DE102006005099A1 - Sonnenkollektoren und Wasserentsalzungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006005099A1
Application number: DE102006005099A
Authority: DE
Inventors: Jannis Stefanakis
Original assignee: Stefanakis Jannis Dipl-Ing
Current assignee: Stefanakis Jannis Dipl-Ing
Priority date: 2005-02-08
Filing date: 2006-02-04
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2026-02-05
Also published as: DE102006005099B4

Abstract

Ein Sonnenkollektor umfasst mindestens einen wannenförmigen parabolischen oder halbzylindrischen Reflektor (21, 29) und einen in dessen Brennpunktlinie (22, 30) angeordneten, ein Arbeitsmedium führenden Absorber. Der Absorber ist als teleskopierbarer Rohrabsorber (31) ausgebildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sonnenkollektoren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 10, 16, 24 und 32 sowie eine Wasserentsalzungsvorrichtung.

Die US-A-4 239 033 offenbart einen Sonnenkollektor mit mindestens einem wannenförmigen parabolischen oder halbzylindrischen Reflektor und einem in dessen Brennpunktlinie angeordneten, ein Arbeitsmedium führenden Rohrabsorber, dessen Außenfläche gerippt ist. Über dem Reflektor ist eine transparente Abdeckung angeordnet.

Im Weiteren zeigt die DE 31 01 186 A1 einen Sonnenkollektor mit einem ein Arbeitsmedium führenden Absorber, der mindestens einen kalotten-, halbkugel- oder kugelförmig gewickelten Schlauch umfasst.

Darüber hinaus ist aus der EP 0 466 107 A1 ein Sonnenkollektor in zumindest näherungsweiser Kalotten-, Halbkugel- oder Kugelform bekannt, der einen Speichertank und eine diesen beabstandet umschließende transparente Haube umfasst, wobei der Speichertank unmittelbar als Absorber dient.

Ferner zeigt die DE 20 2004 002 535 U1 einen doppelwandigen Kugel-/Halbkugel-Kollektor mit einer rohrförmigen oder glatten Absorberfläche aus Kunststoff oder Metall. Ein Zulauf für ein Arbeitsmedium mündet in einen Zwischenraum zwischen einer transparenten Abdeckung und der gekrümmten Absorberfläche. Im Zentrum der Absorberfläche ist ein Fallrohr als Ablauf für das Arbeitsmedium vorgesehen.

Des Weiteren ist aus der DE 101 52 702 A1 ein Verfahren und eine Anordnung zur solarthermischen Wasserentsalzung bekannt. In der Brennlinie von Parabolrinnenspiegeln wird Luft in wärmeisolierten Rohrleitungen erhitzt und von unten in einen Reaktor eingeblasen, in den von oben Salz- oder Brackwasser zur Verdampfung eingesprüht wird. Der erzeugte Dampf wird in einem Kühlgefäß kondensiert, wobei er gleichzeitig zur Vorerwärmung des zuzuführenden Salzwassers dient.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Sonnenkollektoren sowie eine Wasserentsalzungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem einfachen Aufbau einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und effizient arbeiten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Sonnenkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Mit dem Teleskopieren des Rohrabsorbers, also dessen Längenänderung, geht eine Änderung des Volumens des Arbeitsmediums einher, das sich im Bereich des Reflektors zur Erwärmung befindet. Im Weiteren reduzieren sich die von dem Arbeitsmedium durchströmten Querschnitte des Rohrabsorbers, wobei der größ te Querschnitt einem Einlass des Arbeitsmediums zugeordnet ist, weshalb das Arbeitsmedium eine verhältnismäßig große Erhitzung erfährt und der Sonnenkollektor bei einem einfachen Aufbau einen hohen Wirkungsgrad aufweist und effizient arbeitet.

In Ausgestaltung sind die Innendurchmesser der teleskopierbaren Rohrabschnitte des Rohrabsorbers derart unterschiedlich bemessen, dass mit dem Teleskopieren eine signifikante Änderung der Durchflussgeschwindigkeit des Arbeitsmediums einhergeht. Das verdampfende Arbeitsmedium weist daher aufgrund des Energieerhaltungssatzes der Strömung von Bernoulli an einem Auslass des Rohrabsorbers eine hohe Geschwindigkeit auf und eignet sich zum Antrieb einer nachgeschalteten Dampfturbine, an deren Auslass das kondensierte Arbeitsmedium aufgefangen und erneut dem Rohrabsorber zugeführt werden kann. Im Weiteren kann hinter der Dampfturbine, die beispielsweise einen Generator antreibt, ein Kondensator angeordnet sein.

Um eine möglichst große Oberfläche für die Wärmeübertragung bereit zu stellen, weist zumindest der im Durchmesser am größten bemessene Rohrabschnitt eine gerippte Außenfläche auf. Selbstverständlich ist es möglich, sämtliche Rohrabschnitte mit einer gerippten oder gewellten Oberfläche zu versehen.

Alternativ wird die Aufgabe durch einen Sonnenkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.

Der als doppelwandiger Rohrabsorber ausgebildete Absorber führt eine relativ geringe Menge des Arbeitsmediums zwischen einem transparenten Außenrohr und einem Innenrohr, weshalb dieses schnell auf eine hohe Temperatur erwärmt wird.

Zur Bereitstellung einer großen Wärmeübergangsfläche weist bevorzugt zumindest ein Innenrohr eine gerippte Außenfläche auf. Das als Absorber dienende Innenrohr ist insbesondere schwarz. Alternativ dazu ist zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr eine von dem Arbeitsmedium durchströmte transparente Wärmedämmung angeordnet. Die beispielsweise aus Kunststoff gefertigte Wärmedämmung bewirkt ebenfalls eine Vergrößerung der Wärmeübergangsfläche. Gleichzeit wirkt die Wärmedämmung regulierend auf die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums ein.

Damit der Sonnenkollektor eine kompakte Bauform aufweist, verläuft zweckmäßigerweise die Brennpunktlinie innerhalb des Reflektors. Vorzugsweise ist über dem Reflektor eine lichtdurchlässige Abdeckung angeordnet. Durch die beispielsweise aus Kunststoff gefertigte Abdeckung ist die Verschmutzung des Reflektors reduziert. Nach einer Weiterbildung sind mehrere Reflektoren nebeneinander angeordnet, deren Rohrabsorber miteinander in Strömungsverbindung stehen. Sind die Rohrabsorber in Reihe geschaltet, wird das Arbeitsmedium schrittweise erwärmt und es ist eine hohe Temperatur erzielbar.

Weiterhin wird die Aufgabe alternativ erfindungsgemäß durch einen Sonnenkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Aufgrund des gewickelten Schlauches, der natürlich durch ein entsprechend geformtes Rohr ersetzt werden kann, besitzt der Sonnenkollektor eine Wärmeabsorptionsfläche, die größer als seine Grundfläche ist. Das Gestell bestimmt hierbei die Form des Absorbers, der nie ganzflächig mit dem Gestell in Berührung kommt, weshalb Wärmeverluste über das Gestell ohne eine zusätzliche Isolation gering sind und der Sonnenkollektor bei einem einfachen Aufbau einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Das Gestell kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein oder einen Metallrahmen umfassen. Bevorzugt ist das Gestell aus Metall, bespielsweise unter Verwendung eines mit einem Laser geschnittenen Bauteils oder eines Drahtes, gefertigt. Die einzelnen Bauteile können beispielsweise mit einem Laser geschnitten werden. Es ist auch möglich, das Gestell aus einem Metalldraht herzustellen.

Zweckmäßigerweise ist in das Gestell ein Speichertank für das Arbeitsmedium eingesetzt. Der Speichertank ist somit der Wärmestrahlung des Schlauches sowie der Umgebung ausgesetzt und das Arbeitsmedium wird erwärmt, bevor es durch den Absorber geleitet wird.

Vorzugsweise besteht der Speichertank aus einem flexiblen Kunststoff. Da der Speichertank von dem Gestell gehalten ist, ist es nicht erforderlich, dass er eine hohe Eigenstabilität aufweist.

Vorteilhafterweise umfasst der Schlauch eine transparente Außenhaut und eine dunkle, insbesondere schwarze Innenhaut. Die transparente Außenhaut stellt eine Isolationsschicht dar, um den Wirkungsgrad des Sonnenkollektors zu steigern.

In Ausgestaltung sind zwei Absorber zu einem entsprechend ge formten Hohlkörper zusammengesetzt. Demnach können die beiden Absorber z. B. eine Kugel bilden.

Eine weitere alternative Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Sonnenkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 16.

Aufgrund dieser Merkmale ist der Sonnenkollektor zur Erwärmung eines verhältnismäßig großen Volumens des Arbeitsmediums ausgelegt.

Eine fünfte alternative Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Sonnenkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 17.

Bei dem Sonnenkollektor mit einem von einer transparenten Abdeckung beabstandet überspannten halbkugel- oder linsenförmigen Absorber durchragt ein mit einem Vorratstank gekoppeltes Zulaufrohr für das Arbeitsmedium als Steigrohr das Zentrum des Absorbers, damit sich das in den zwischen der Abdeckung und dem Absorber vorhandenen Zwischenraum einströmende Arbeitsmedium gleichmäßig über den Absorber verteilt und durch diesen effizient erwärmt wird. Ein Ablaufrohr zur Entnahme des erhitzten Arbeitsmediums ist in den Scheitelpunkt der Abdeckung eingesetzt.

Darüber hinaus wird die Aufgabe alternativ erfindungsgemäß durch einen Sonnenkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 19 bis 23.

Das beispielsweise als Wasser ausgebildete Arbeitsmedium wird in den Absorber gefüllt und verlässt diesen aufgewärmt durch das Ablaufrohr, das als Einlass für das Arbeitsmedium mindestens eine, bevorzugt jedoch eine Vielzahl von umfangsseitigen Bohrungen unmittelbar unterhalb des Absorbers aufweist. An der am freien Ende des Ablaufrohrs befestigten Platte liegt von unten der Absorber an.

Um ein Vermischen des durch den Zulauf einströmenden kalten Arbeitsmediums mit dem bereits in dem Absorber erhitzten warmen Arbeitsmedium weitgehend zu verhindern, ist zum einen das Ablaufrohr in ein bodenseitig befestigtes Rohr eingesetzt und zum anderen ist dem Zulaufrohr ein Leitblech zugeordnet. Selbstverständlich weist das Rohr einen wesentlich größeren Durchmesser als das Ablaufrohr auf und endet unterhalb des Absorbers, so dass das Arbeitsmedium beim Erreichen eines bestimmten Füllstandes zunächst in das Rohr gelangt und dort isolierend wirkt. Damit das Arbeitsmedium auch ohne Sonneneinstrahlung zu erwärmen ist, befindet sich innerhalb des Absorbers ein Heizstab, der beispielsweise elektrisch beheizbar ist.

Ferner wird die Aufgabe alternativ erfindungsgemäß durch einen Sonnenkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 24 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 25 bis 31.

Der in das Metallgestell eingesetzte Behälter kann mit dem Arbeitsmedium, das auch Wasser sein kann, befüllt werden und als Absorber oder Vorratsbehälter verwendet werden. Selbstverständlich ist es dem Fachmann leicht möglich, Einzelteile des Metallgestells beispielsweise mittels Laserschneiden kostengünstig zu fertigen. Bei einer Befüllung mit Luft dient der Behälter als Schwimmblase und der Sonnenkollektor ist beispielsweise auf einem See oder dem Meer zu betreiben. Damit der flexible Behälter im befüllten Zustand keinen druckbedingten Schaden erleidet, ist er in das Metallgestell eingesetzt.

Beim Befüllen des Behälters bläht sich derselbe auf, wobei er den spiralförmig gewickelten flexiblen Draht verformt, bis der Draht ein den Behälter umgreifendes und stabilisierendes Metallgestell bildet. Selbstverständlich können zwei miteinander verbundene Spiralen vorgesehen sein, die den Behälter in seiner gesamten Kontur übergreifen. Zweckmäßigerweise trägt das Metallgestell einen darauf aufgewickelten Schlauch. Der beispielsweise mit Wasser gefüllte Schlauch dient der Isolation.

Um dem herrschenden Innendruck standzuhalten, ist vorzugsweise der unter Druck stehende Behälter elliptisch oder linsenförmig ausgebildet.

In Ausgestaltung mündet das Zulaufrohr in den Überströmöffnungen aufweisenden als Absorber dienenden Behälter und das eine Ende des Ablaufrohrs ist zwischen dem Behälter und der Abdeckung angeordnet. Nachdem das Arbeitsmedium einen bestimmten Füllstand innerhalb des aus einer schwarzen Folie gefertigten Behälters erreicht hat, gelangt es durch die Überströmöffnungen in der Außenhaut des Behälters in einen zwischen dem Behälters und der insbesondere im Wesentlichen halbkugelförmigen transparenten Abdeckung gebildeten Zwischenraum zur Erwärmung. Den Zwischenraum verlässt das Arbeitsmedium über das Ablaufrohr, das sich in etwa im Zentrum der Abdeckung befindet. Damit das Arbeitsmedium nicht unkontrolliert aus dem Zwischenraum austritt, ist der Behälter umfangsseitig gegen die Abdeckung oder den Absorber abgedichtet.

Zweckmäßigerweise sind der Absorber und/oder der Behälter sowie die Abdeckung auf einer gemeinsamen Platte befestigt, die wiederum auf einer Isolation angeordnet ist.

Darüber hinaus wird die Aufgabe alternativ erfindungsgemäß durch einen Sonnenkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 32 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 33 bis 37.

Der Sonnenkollektor kann sowohl mit Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, als auch mit Gasen betrieben werden und dient zur Wasserentsalzung, wobei das anfallende Kondensat aufgefangen wird, und/oder Kühlung von Räumen aufgrund der Verdunstung des flüssigen Arbeitsmediums. Das Gewirke stellt zum eine eine transparente Wärmedämmung dar und kann bei entsprechender dunkler, insbesondere schwarzer Einfärbung als Absorber verwendet werden, da es eine Vergrößerung der Wärmeübergangsfläche bewirkt und gleichzeitig regulierend auf die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums einwirkt.

Selbstverständlich können zusätzlich oder alternativ Außenwandungen des Sonnenkollektors als Absorber ausgeführt sein. Das Gewirke ist beispielsweise plattenförmig ausgebildet und ein- oder mehrlagig eingebaut. Ist das aus Glas(-fasern) oder Kunststoff gefertigte Gewirke transparent gefertigt, entsteht eine verhältnismäßig große Verdunstung des Arbeitsmediums, die einen zugeordneten Raum, z. B. ein Gewächshaus, kühlt. Bei einer kanalförmigen Ausführung des Gewebes kann der Sonnenkollektor jalousieartig an einer Gebäudefassade oder an einem Kühlfahrzeug zur Realisierung einer Kühlung angebracht werden. Im Zusammenhang mit einer Wasserentsalzungsanlage ist oberhalb des Absorbers eine kuppel- bzw. rinnen- oder tunnelförmige Kondensatauffangeinrichtung angeordnet, die das durch die Verdunstung gewonnene Süßwasser auffängt und einem tunnelförmigen Sammelbehälter zuführt. Die außenseitig an dem Sonnenkollektor vorhandenen gelochten Schienen sind zur Halterung des als Wärmedämmung dienenden Gewebes vorgesehen. Durch eine entsprechende Formgebung des Gewebes wird eine verhältnismäßig hohe Festigkeit erzielt und der Sonnenkollektor kann als thermischer Isolator zur Energieeinsparung Verwendung finden.

Bei einer solarthermischen Wasserentsalzungsvorrichtung wird mindestens einer der zuvor beschriebenen Sonnenkollektoren als Verdampfer verwendet, wobei durch den Absorber Salzwasser als Arbeitsmedium strömt und eine Auffangeinrichtung für dessen Kondensat vorgesehen ist.

Um die Vor- und Nachteile einzelner Sonnenkollektoren zu kompensieren, sind vorzugsweise die Sonnenkollektoren über eine Rohrleitung für das Salzwasser in Reihe miteinander verbun den. Demnach wird das Salzwasser stufenweise erhitzt und verdampft, wobei einzelnen oder allen Sonnenkollektoren Auffangeinrichtungen für Süßwasserkondensat zugeordnet werden können.

Bevorzugt ist ein kugelförmiger Kondensator vorgesehen, in dessen Zentrum ein vertikaler Zulauf und dazu versetzt ein Kondensatablauf eingesetzt ist. Selbstverständlich kann der Kondensator auch rinnen- oder tunnelförmig ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise ist der Zulauf mit der Rohrleitung gekoppelt. Der Zulauf kann sowohl ein- als auch doppelwandig ausgeführt sein, wobei es auch denkbar ist, dass der Zulauf Querschnittsänderungen in seinem Verlauf aufweist und beispielsweise teleskopierbar ist, um eine Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit vornehmen zu können. Der Kondensator ist vorzugsweise dem letzten der in Reihe geschalteten Sonnenkollektoren nachgeordnet, so dass der Dampf des Salzwassers mit einer maximalen Temperatur in den Kondensator gelangt, an dessen Außenwandung das Kondensat ausfällt, das sich am Boden sammelt und über den Kondensatablauf abgeleitet wird. Der Kondensator kann zumindest bereichsweise als Absorber ausgebildet sein.

Im Weiteren kann alternativ das Arbeitsmedium in einer Turbine kondensieren.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wasserentsalzungsvorrichtung mit mehreren in Reihe geschalteten erfindungsgemäßen Sonnenkollektoren, die als Verdampfer dienen,
2 eine schematische Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Sonnenkollektors,
3 eine schematische Darstellung des Sonnenkollektors nach 2 an einer Außenfassade eines Gebäudes,
4 eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Wasserentsalzungsvorrichtung mit dem Sonnenkollektor nach 2,
5 eine schematische Darstellung eines zweiten alternativen erfindungsgemäßen Sonnenkollektors,
6 eine schematische Darstellung eines dritten alternativen erfindungsgemäßen Sonnenkollektors und
7 eine schematische Darstellung eines vierten alternativen erfindungsgemäßen Sonnenkollektors.
Bei der Wasserentsalzungsvorrichtung fließt Salzwasser als Arbeitmedium durch einen Einlass 1 in einen ersten Sonnenkollektor, dessen Absorber 2 einen um ein halbkugelförmiges Gestell 3 gewickelten Schlauch 4 umfasst. Das Gestell 3 ist als Metallgestell ausgebildet und nimmt einen Speichertank 5 aus einem flexiblen Kunststoff für das Salzwasser auf. Im Zentrum des von einer transparenten Abdeckung 6 überspannten Absorbers 2 geht ein Fallrohr 7 von dem Schlauch 4 ab, das mit einer Rohrleitung 8 in Verbindung steht, die in eine Bodenplatte 9 eingelassen ist. Die Bodenplatte 9 ist wärmeisoliert und haltert sowohl das Gestell 3 als auch die den Wirkungsgrad erhöhende Abdeckung 6 des Sonnenkollektors. Aufgrund der Wicklung des Schlauches 4 sowie der Form des Gestells 3 wird bei einer richtungsunabhängigen Positionierung des Sonnenkollektors eine gleichmäßige Temperatur des Salzwassers erzielt.
Über die Rohrleitung 8 gelangt das Salzwasser in einen zweiten Sonnenkollektor, der ebenfalls auf einer wärmeisolierten, einen Tank umfassenden Bodenplatte 10 montiert ist und eine transparente kalbkogelförmige Abdeckung 11 aufweist, die einen korrespondierend dazu geformten Absorber 12 überspannt. Der Absorber 12 umfasst eine Außenwandung 13 sowie eine dazu beabstandete Innenwandung 14 und führt in seinem derart gebildeten Zwischenraum 15 das über eine bodenplattenplattenseitige Einlassöffnung 16 einströmende zu erhitzende Salzwasser, das über ein im Zentrum des Absorbers 12 angeordnetes Fallrohr 17 sowie die damit verbundene Rohrleitung 8 zu einem dritten Sonnenkollektor gelangt. Da der Absorber 12 eine verhältnismäßig geringe Menge Salzwasser aufnimmt, wird dieses schnell auf eine hohe Temperatur erhitzt. Unterhalb des Absorbers 12 kann wiederum ein mit diesem in Strömungsverbindung stehender Speichertank zur Vorerwärmung des Salzwassers auf der Bodenplatte 10 angeordnet sein.
Ein dritter Sonnenkollektor umfasst einen mit der Rohrleitung 8 verbundenen Absorber 18, der innenseitig mit einer transparenten Abdeckung 19 versehen und als Bodenplatte ausgebildet ist. Der Absorber 18 trägt zur Vergrößerung der Wärmeübergangsfläche eine von dem Salzwasser durchströmte Wärmedämmung 20, die aus Kunststoff gefertigt ist. Statt der Abdeckung 19 kann auch eine Auffangvorrichtung für Süßwasserkondensat vorgesehen werden.
Über die mit dem Absorber 18 gekoppelte Rohrleitung 8 gelangt das Salzwasser zu einem vierten Sonnenkollektor, der zwei nebeneinander angeordnete, wannenförmige parabolische Reflektoren 21 umfasst, die auf ihren Rückseiten Wärmeisolierungen tragen und in deren innerhalb der Reflektoren liegenden Brennpunktlinien 22 Rohrabsorber 23, 24 angeordnet sind, wobei der eine Rohrabsorber 23 aus einem glatten oder gerippten Rohr besteht und der andere Rohrabsorber 24 doppelwandig ausgeführt ist. Zwischen einem Innenrohr 25 und einem Außenrohr 26 des doppelwandigen Rohrabsorbers 24 ist eine von dem Salzwasser durchströmte transparente Wärmedämmung 27 angeordnet. Über die Reflektoren 21 erstreckt sich eine transparente Abdeckung 28.
Ein fünfter Sonnenkollektor, der über die Rohrleitung 8 mit dem vierten Sonnenkollektor verbunden ist, weist ebenfalls einen wannenförmigen parabolischen Reflektor 29 mit einer innerhalb des Reflektors 29 verlaufenden Brennpunktlinie 30 auf, entlang der ein telekopierbarer Rohrabsorber 31 angeordnet ist, wobei sich über den Reflektor 29 eine transparente Abdeckung 33 erstreckt. Die Innendurchmesser der teleskopierbaren Rohrabschnitte 32 des Rohrabsorbers 31 sind derart unterschiedlich bemessen, dass mit dem Teleskopieren eine sig nifikante Änderung der Durchflussgeschwindigkeit des Salzwassers einhergeht. An einem offenen Austrittsende des Rohrabsorbers 31 ist eine mit einem Generator verbundene Dampfturbine 34 angeordnet, die von dem verdampften Salzwasser angetrieben wird.
Das ausfallende Kondensat wird gesammelt und über die Rohrleitung 8 einem Zulauf 35 eines kugelförmigen Kondensators 36, der wiederum teilweise als Absorber 37 ausgebildet ist, zugeführt, wobei der Zulauf in das Zentrum des Kondensators 36 ragt und dazu versetzt ein Kondensatablauf 38 vorgesehen ist.
Der Sonnenkollektor gemäß den 2 bis 4 steht über eine Rohrleitung 39 mit eingesetzter Pumpe 40 einem Vorratsbehälter 41 für das als Wasser ausgebildete Arbeitsmedium in Verbindung, wobei die Rohrleitung 39 in einen Verteilerkanal 42 mündet, durch den das Wasser über Öffnungen 43 oberhalb mehrerer Lagen eines Gewirkes 44 in den Sonnenkollektor gelangt. Wasser, das nicht verdunstet, wird über einen Rücklauf 45 in den Vorratsbehälter 41.
Bei der Anordnung des Sonnenkollektors an einer Außenfassade 46 eines als Gewächshaus dienenden Gebäudes 47 ist ein Gebläse 48 zur Erzeugung eines das Gewirkes 44 durchströmenden Luftstromes vorgesehen, der das verdunstete Wasser zur Kühlung in das Gebäude oder einen Raum davon fördert, wie durch die Pfeile 49 angedeutet ist. Bei einer Luftdurchströmung des umschlossenen Gewirkes 44 an Stelle von Wasser, wirkt das Gewirke 44 als thermischer Isolator und kann als Abdeckung eingesetzt werden.
Zum Verdampfen des Wassers in einer Wasserentsalzungsvorrichtung ist das T-förmig angeordnete großflächige Gewirke 44 nach 4 von einer als Absorber dienenden Folie 50 überdeckt. Hierbei kann der Sonnenkollektor schwimmbar ausgeführt sein. Das durch die Verdampfung entstehende Kondensat wird in einer tunnelförmigen Kondensatauffangeinrichtung 51 oberhalb des Gewirkes 44 gesammelt und über einen Ablauf 52 einem Sammelbehälter zugeführt.
Der Sonnenkollektor nach 5 umfasst einen linsenförmigen Behälter 61 der als Absorber 53 dient und umfangsseitig abgedichtet an einer im Wesentlichen halbkugelförmigen transparenten Abdeckung 54 anliegt. Der Absorber 53 ist aus einer schwarzen flexiblen Folie 55 gefertigt und außenseitig von einem stabilisierenden Metallgestell umgeben, das aus einem spiralförmig gewickelten Draht besteht. In den Absorber 53 mündet ein Zulaufrohr 56 für das Arbeitsmedium, das den Absorber 53 beim Einströmen aufbläht. Beim Aufblähen des Absorbers 53 schmiegt sich das Metallgestell an dessen Außenwandung und verändert entsprechend der Größe des Absorbers 53 seine Form. Das Arbeitsmedium gelangt über Überströmöffnungen 57 des Absorbers 53 in einen Zwischenraum 58 zwischen der Abdeckung 54 und dem Absorber 53, wobei es bei einem bestimmten Füllstand durch ein mit einem freien Ende in den Zwischenraum 58 ragendes Ablaufrohr 59 abgeleitet wird. Beim Entleeren des Absorbers 53 fällt dieser in sich zusammen und das Metallgestell reduziert ebenfalls seine Größe, da sich seine Windungen schwerkraftbedingt verlagern. Innerhalb der transparenten Abdeckung 54 können hygrophile Materialien zur Vergrößerung der Verdampferoberfläche vorgesehen werden, was sich insbe sondere bei der Entsalzung von Wasser vorteilhaft auswirkt.
Bei dem Sonnenkollektor gemäß 6 befindet sich beabstandet unterhalb der transparenten Abdeckung 54 ein im Wesentlichen halbkugelförmiger Absorber 60, in den der aus einem flexiblen Material gefertigter Behälter 61 umfangsseitig abgedichtet eingesetzt ist. Der Behälter 61 ist von einem im Wesentlichen aus einem spiralförmig gewickelten flexiblen Draht bestehenden Metallgestell umgeben und dient mit Luft befüllt als Schwimmblase. Beim Aufblasen des Behälters 61 schmiegt sich das Metallgestell an dessen Außenwandung und verändert entsprechend der Größe des Behälters 61 seine Form. Durch das Zulaufrohr 56 gelangt das Arbeitsmedium in einen Zwischenraum 58 zwischen der Abdeckung 54 und dem Absorber 60, in dem es erhitzt und bei einem bestimmten Füllstand durch das mit dem freien Ende in den Zwischenraum 58 ragende Ablaufrohr 59 abgeleitet wird.
Nach 7 stützt sich der unterhalb der transparenten Abdeckung 54 angeordnete halbkugelförmige Absorber 60 in seinem oberen Bereich an einer Platte 62 ab, die an dem in das Zentrum des Absorbers eingesetzten Ablaufrohr 59 befestigt ist, das unmittelbar unterhalb des Absorbers 60 mehrere radial ausgerichtete Bohrungen 63 aufweist, durch die das Arbeitsmedium den Absorber 60 verlässt. Das Ablaufrohr 59 befindet sich innerhalb eines auf dem wärmeisolierten Boden 10 befestigten Rohres 64, das unterhalb der Bohrungen 63 endet. Das Zulaufrohr 56 verläuft innerhalb des Absorbers 60 als Steigrohr parallel sowie beabstandet zu dem Ablaufrohr 59. Dem freien Ende des Zulaufrohrs 56 ist eine Leitblech 65 zugeordnet. Innerhalb des Absorbers 60 befindet sich ein elektrisch

1.: Einlass
2.: Absorber
3.: Gestell
4.: Schlauch
5.: Speichertank
6.: Abdeckung
7.: Fallrohr
8.: Rohrleitung
9.: Bodenplatte
10.: Bodenplatte
11.: Abdeckung
12.: Absorber
13.: Außenwandung
14.: Innenwandung
15.: Zwischenraum
16.: Einlassöffnung
17.: Fallrohr
18.: Absorber
19.: Abdeckung
20.: Wärmedämmung
21.: Reflektor
22.: Brennpunktlinie
23.: Rohrabsorber
24.: Rohrabsorber
25.: Innenrohr
26.: Außenrohr
27.: Wärmedämmung
28.: Abdeckung
29.: Reflektor
30.: Brennpunktlinie
31.: Rohrabsorber
32.: Rohrabschnitt
33.: Abdeckung
34.: Dampfturbine
35.: Zulauf
36.: Kondensator
37.: Absorber
38.: Kondensatablauf
39.: Rohrleitung
40.: Pumpe
41.: Vorratsbehälter
42.: Verteilerkanal
43.: Öffnungen
44.: Gewirke
45.: Rücklauf
46.: Außenfassade
47.: Gebäude
48.: Gebläse
49.: Pfeil
50.: Folie
51.: Kondensatauffangein
: richtung
52.: Ablauf
53.: Absorber
54.: Abdeckung
55.: Folie
56.: Zulaufrohr
57.: Überströmöffnung
58.: Zwischenraum
59.: Ablaufrohr
60.: Absorber
61.: Behälter
62.: Platte
63.: Bohrung
64.: Rohr
65.: Leitblech
66.: Heizstab

Claims

Sonnenkollektor mit mindestens einem wannenförmigen parabolischen oder halbzylindrischen Reflektor (21, 29) und einem in dessen Brennpunktlinie (22, 30) angeordneten, ein Arbeitsmedium führenden Absorber, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber als teleskopierbarer Rohrabsorber (31) ausgebildet ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innendurchmesser der teleskopierbaren Rohrabschnitte (32) des Rohrabsorbers (31) derart unterschiedlich bemessen sind, dass mit dem Teleskopieren eine signifikante Änderung der Durchflussgeschwindigkeit des Arbeitsmediums einhergeht.
Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der im Durchmesser am größten bemessene Rohrabschnitt eine gerippte Außenfläche aufweist.
Sonnenkollektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber als doppelwandiger Rohrabsorber (24) ausgebildet ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Innenrohr eine gerippte Außenfläche aufweist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenrohr (25) und dem Außenrohr (26) eine von dem Arbeitsmedium durchströmte transparente Wärmedämmung (27) angeordnet ist.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennpunktlinie innerhalb des Reflektors verläuft.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reflektoren (21) nebeneinander angeordnet sind, deren Rohrabsorber (23, 24) miteinander in Strömungsverbindung stehen.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Reflektor (21, 29) eine lichtdurchlässige Abdeckung (28, 33) angeordnet ist.
Sonnenkollektor mit einem ein Arbeitsmedium führenden Absorber (2), der mindestens einen kalotten-, halbkugel- oder kugelförmig gewickelten Schlauch (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (4) auf ein die Form des Absorbers (2) bestimmendes Gestell (3) gewickelt ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (3) aus Metall, bespielsweise unter Verwendung eines mit einem Laser geschnittenen Bauteils oder eines Drahtes, gefertigt ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gestell (3) ein Speichertank (5) für das Arbeitsmedium eingesetzt ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, dass der Speichertank (5) aus einem flexiblen Kunststoff besteht.
Sonnenkollektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (4) eine transparente Außenhaut und eine dunkle, insbesondere schwarze Innenhaut umfasst.
Sonnenkollektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Absorber (2) zu einem entsprechend geformten Hohlkörper zusammengesetzt sind.
Sonnenkollektor mit einem quadratischen oder zylindrischen Absorber (18), durch den ein Arbeitsmedium fließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (18) als Bodenplatte ausgebildet ist oder in dem Arbeitsmedium schwimmt.
Sonnenkollektor mit einem kugel-, halbkugel- oder linsenförmigen Absorber (60), der von einer transparenten Abdeckung (54) beabstandet überspannt ist und mit einem mit einem Vorratstank gekoppelten Zulaufrohr (56) für das Arbeitsmedium sowie mit einem Ablaufrohr (59) für das Arbeitsmedium, dadurch gekennzeichnet, dass das Zulaufrohr den Absorber (60) durchragt sowie als Steigrohr in das Zentrum des Absorbers und das Ablaufrohr in den Scheitelpunkt der Abdeckung eingesetzt ist.
Sonnenkollektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 17, dadurch gekennzeichnet, dass das als Steigrohr in das Zentrum des Absorbers (60) eingesetzte Ablaufrohr (59) den Absorber (60) durchragt, und an seinem freien Ende eine Platte (62) trägt, an der sich der Absorber (60) abstützt.
Sonnenkollektor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablaufrohr (59) an seinem oberen Ende unmittelbar unterhalb des Absorbers (60) mindestens eine umfangsseitige Bohrung (63) aufweist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablaufrohr (59) unter Freilassung der Bohrung (63) in ein bodenseitig befestigtes Rohr (64) eingesetzt ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Zulaufrohr (56) innerhalb des Absorbers (60) parallel und beabstandet zu dem Ablaufrohr (59) erstreckt.
Sonnenkollektor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass dem freien Ende des Zulaufrohrs (56) ein Leitblech (65) für das einströmende Arbeitsmedium zugeordnet ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Absorbers (60) ein Heizstab (66) angeordnet ist.
Sonnenkollektor mit einem Absorber (53, 60), der von einer transparenten Abdeckung (54) beabstandet überspannt ist und mit einem mit einem Vorratstank gekoppelten Zu laufrohr (56) für das Arbeitsmedium sowie mit einem Ablaufrohr (59) für das Arbeitsmedium, wobei der Sonnenkollektor bodenseitig einen flexiblen Behälter (61) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (61) in ein Metallgestell eingesetzt ist und als Absorber (60), Schwimmblase oder Vorratsbehälter für das Arbeitsmedium dient.
Sonnenkollektor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgestell im Wesentlichen aus einem spiralförmig gewickelten flexiblen Draht besteht.
Sonnenkollektor nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgestell einen darauf aufgewickelten Schlauch trägt.
Sonnenkollektor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der unter Druck stehende Behälter (61) elliptisch oder linsenförmig ausgebildet ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Zulaufrohr (56) in den Überströmöffnungen (57) aufweisenden als Absorber (53) dienenden Behälter mündet und das eine Ende des Ablaufrohrs (59) zwischen dem Behälter (61) und der Abdeckung (54) angeordnet ist.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (61) aus einer schwarzen Folie (55) gefertigt ist.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (61) umfangsseitig gegen die Abdeckung (54) oder den Absorber (60) abgedichtet ist.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber und/oder der Behälter sowie die Abdeckung (54) auf einer gemeinsamen Platte befestigt sind, die wiederum auf einer Isolation angeordnet ist.
Sonnenkollektor mit einem mindestens ein Arbeitsmedium führenden Absorber, dadurch gekennzeichnet, dass außenseitig gelochte Schienen zur Halterung eines als Wärmedämmung dienenden Gewirkes (44) angeordnet sind.
Sonnenkollektor nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirke (44) als Absorber dient
Sonnenkollektor nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirke (44) aus Glas(-fasern), Papierzellen, Metall oder Kunststoff gefertigt ist.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirke (44) ein oder mehrlagig angeordnet ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Absorbers eine Kondensatauffangeinrichtung (51) angeordnet ist, die mit einem Sammelbehälter in Verbindung steht.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass er als offenes oder geschlossenes System ausgebildet ist.
Wasserentsalzungsvorrichtung mit mindestens einem der Sonnenkollektoren nach einem der Ansprüche 1 bis 37 als Verdampfer, wobei durch den Absorber Salzwasser als Arbeitsmedium strömt und eine Auffangeinrichtung für dessen Kondensat vorgesehen ist.
Wasserentsalzungsvorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenkollektoren über eine Rohrleitung (8) für das Salzwasser in Reihe miteinander verbunden sind.
Wasserentsalzungsvorrichtung nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass ein kugelförmiger Kondensator (36) vorgesehen ist, in dessen Zentrum ein vertikaler Zulauf (35) und dazu versetzt ein Kondensatablauf (38) eingesetzt ist.
Wasserentsalzungsvorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (35) ein- oder doppelwandig ausgeführt ist.
Wasserentsalzungsvorrichtung nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (35) Querschnittsveränderungen aufweist, insbesondere teleskopierbar ist.
Wasserentsalzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (35) mit der Rohrleitung (8) gekoppelt ist.
Wasserentsalzungsvorrichtung nach Anspruch 38 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium in einer Turbine kondensiert.