DE10250745A1

DE10250745A1 - Solarkollektor mit einem Sammlerrohr und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE10250745A1
Application number: DE10250745A
Authority: DE
Inventors: Rolf Wicker
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-13

Abstract

Das Sammlerrohr (2) eines Wärmetauschers (1) ist aus einem Rohr oder Rohrprofil mittels Innenhochdruck-Umformung hergestellt. Die Flächenzahl des Strömungsquerschnitts ist weitgehend gleich oder ähnlich gehalten. Anbindungen (3) für Kondensoren von Wärmerohren sind in das Sammlerrohr (2) eingeprägt und umschließen die Kondensoren in vorteilhafter Weise um mehr als 180 DEG .

Description

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarkollektors, der einen Wärmetauscher mit einem Sammlerrohr enthält, an den mindestens ein Kondensor eines Wärmetauscherrohres oder Wärmerohres angeschlossen ist.
Aus der DE 41 26 692 A1 ist ein Solarkollektor, bei dem wenigstens ein Wärmerohr mit einem Kondensatorteil verbunden ist, bekannt. Das Wärmetauscherrohr ist wärmeleitend mit einem Bandstück verbunden, welches um das Wärmetauscherrohr herumgelegt ist. Gezeigt ist in der Schrift ein rundes Sammlerrohr. Die Wärme des Kondensors wird demnach über das Bandstück an das Wärmetauscherrohr übertragen. Somit liegt der Kondensor außerhalb des Stromes des durch das Wärmetauscherrohr strömenden Wärmeträgermediums.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Innenhochdruck-Umformen ist aus der DE 100 24 224 A1 bekannt. Das an seinen Enden offene rohrförmige Halbzeug ist an seinen Stirnseiten abgedichtet und von wenigstens einer Stirnseite mit einem Fluid unter hohem Druck in den Formraum eingeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Wärme, die vom Kondensor abgegeben wird, auf möglichst kurzem Wege an das Wärmeträgermedium abgegeben wird und gleichzeitig das Wärmetauscherrohr preisgünstig herstellbar ist.

Gelöst ist die Aufgabe durch die Maßnahmen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das oder die Sammlerrohr/e ist/sind durch das Innenhochdruck-Umformen derart gestaltet, dass sich ein optimaler Strömungsquerschnitt im Verlauf des Rohres ergibt. Der Materialaufwand ist durch die Verwendung von Rohren oder Profilrohren minimiert. Im Verlauf des Sammlerrohres sind mindestens zwischen den Anbindungen für die Kondensoren Vertiefungen in das Sammlerrohr derart eingedrückt, dass die Flächenzahl des Strömungsquerschnitts im Bereich der Anbindungen in etwa der Flächenzahl des Strömungsquerschnitts im Bereich der Vertiefungen entspricht. Damit ist eine weitgehend gleichbleibende Flächenzahl des Strömungsquerschnitts im Verlauf des Rohres erreicht, wodurch die Masse des Wärmeträgermediums minimiert ist und der Wärmeübergang durch die dünne Wandung des Sammlerrohres im Bereich der Anbindung erfolgt.

Abweichungen ergeben sich funktionsbedingt beispielsweise in den Bereichen zwischen den Vertiefungen und den Anbindungen, wo eine starke Materialverformung erforderlich ist. Zur Optimierung des Strömungsquerschnitts und der Flächenzahl des Strömungsquerschnitts und der Flächenzahl des Strömungsquerschnitts im Verlauf des Sammlerrohrs können an verschiedenen Stellen Vertiefungen oder auch erhabene Bereiche angeordnet sein. Abweichungen von der ähnlichen Flächenzahl können in Bereichen starker Umformung des Rohres oder Rohrquerschnitts vorliegen.

Herstellungsbedingt durch das Innenhochdruck-Umformverfahren, bei dem aus einem Rohr oder Rohrprofil die endgültige Form erstellt ist, ist die Anbindung, über die die Wärmeübertragung vom Kondensor auf den Wärmetauscher erfolgt, einseitig offen. Die Rohre oder Rohrprofile ähneln in ihrer Form möglichst dem gewünschten Profil des Sammlerrohres. Das Profil kann aus runden und eckigen Bereichen bestehen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anbindung bis auf den offenen Bereich weitgehend zylindrisch ausgeführt. Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Anbindung den Kondensor um mehr als 180° mit einem Hinterschnitt umfasst.

Zur weiteren besseren Fixierung sowie Wärmeübertragung sind die Kondensoren durch ein Blech oder eine Klammer, die mit dem Sammlerrohr in Verbindung steht, in die Anbindungen gedrückt. Das Blech und/oder die Klammern sind dabei in einer vorteilhaften Weise in eine Nut des Sammlerrohrs eingelegt oder in die Vertiefungen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen. In der Zeichnung zeigen
1 ein Sammlerrohr eines Wärmetauschers mit Blech und Klammern,
2 ein Sammlerrohr im Schnitt gemäß der Linie II-II in 1,
3 ein Sammlerrohr im Schnitt gemäß der Linie III-III in 1.
Ein Wärmetauscher 1 besteht aus einem Sammlerrohr 2, welches Anbindungen 3 für nicht dargestellte Kondensoren von Wärmerohren aufweist. Zwischen den Bereichen der Anbindungen 3 sind Vertiefungen 4 in das Sammlerrohr eingeprägt. Mindestens im Bereich der Anbindungen 3 ist in vorteilhafter Weise mindestens ein Blech 5, welches beispielsweise durch Klammern 6 oder durch am Blech 5 enthaltene Abwinklungen 7 am Sammlerrohr 2 gehalten. Am Ende ist das Sammlerrohr 2 mit einem Abschluß 8 fluiddicht verschlossen. Ebenfalls in vorteilhafter Weise am Endes des Sammlerrohrs 2 sowie des Wärmetauschers 1 ist ein Anschluß 9 vorhanden, mit dem der Wärmetauscher mit der Solaranlage und/oder einem weiteren Wärmetauscher verbunden ist.
Das Sammlerrohr weist in einem Bereich, der durch die Linie 10 dargestellt ist, keine wesentlichen Einschnürungen oder Unterbrechungen auf. In vorteilhafter Weise ist das Sammlerrohr im Bereich der Linie 10 geradlinig und stellt im eingebauten Zustand des Wärmetauschers, beispielsweise auf einem Hausdach, den höchsten Bereich des Sammlerrohres dar. Hierdurch ist die Entlüftung des Sammlerrohrs 2 möglich.
2 zeigt einen Schnitt durch das Sammlerrohr 2, wobei von der Wandung 11 die Querschnittsfläche 12 für das strömende Wärmeträgermedium eingeschlossen ist. Entsprechend der Querschnittsfläche 12 ergibt sich eine Flächenzahl, die im Verlauf durch das Sammlerrohr 2 weitgehend konstant gehalten ist, im Idealfall identisch bleibt. Die Querschnittsfläche an sich bzw. die Form der Wandung 11 ist jedoch durch das Innenhochdruck-Umformverfahren beliebig herstellbar. Es können Ausbuchtungen anstelle von oder in Kombination mit Vertiefungen vorhanden sein.
Die Anbindungen 3 für die nicht dargestellten Kondensoren weisen in vorteilhafter Weise eine Umklammerung der Kondensoren um mehr als 180° auf. 3 zeigt im Bereich der Anbindungen 3 einen Hinterschnitt 13. Weiterhin ist der Verlauf des Rohrquerschnitts in einer Ebene des Sammlerrohrs 2 dargestellt. Durch die verschiedenen Formen in Längs- und Querrichtung des Sammlerrohrs in verschiedenen Ebenen ist die Flächenzahl konstant gehalten.

Claims

Solarkollektor und Verfahren zur Herstellung eines Solarkollektors mit einem Wärmetauscher, der mindestens ein Sammlerrohr enthält, an den mindestens ein Kondensor eines Wärmetauscherrohres oder Wärmerohres angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammlerrohr (2) oder Teile des Sammlerrohres (2) aus einem Rohr oder Profilrohr durch Innenhochdruck-Umformung hergestellt ist/sind und die Anbindungen (3) für den/die Kondensor/en in das Sammlerrohr (2) eingeformt sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenzahl des Strömungsquerschnitts des Sammlerrohres (2) zwischen den Anbindungen (3) der Flächenzahl des Strömungsquerschnitts im Bereich der Anbindung (3) angepasst oder gleich ist.
Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anbindungen (3) Vertiefungen (4) oder Erhebungen in das Sammlerrohr (2) eingedrückt sind.
Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4) von verschiedenen Seiten eingedrückt sind.
Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt in einem oberen Bereich nahe der Linie (10) des Sammlerrohres (2) ohne Unterbrechung oder Einschnürung durchgehend ist und der Wärmetauscher (1) entlüftet werden kann, und/oder dass die Unterbrechungen oder Einschnürungen in diesem Bereich < 3 mm sind.
Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindungen (3) des Sammlerrohres (2) für die Kondensoren nach unten offen sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Anbindung (3) durch ein Blech (5) abgedeckt ist, mit welchem die Kondensoren in die Anbindung (3) gedrückt sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (5) formschlüssig am Sammlerrohr (2) befestigt ist und/oder mit Federn oder Klammern (6) gehalten ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Nut im Sammlerrohr (2) enthalten ist, in die das Blech (5) einschiebbar ist oder einrastet.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (3) einen oder mehrere Hinterschnitte (13) aufweist.