DE2551987A1

DE2551987A1 - Sonnenkollektor-einheit

Info

Publication number: DE2551987A1
Application number: DE19752551987
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl Ing Kloos
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-17
Filing date: 1975-11-17
Publication date: 1977-05-26

Description

Anwendungsgebiet: Gewinnung von Sonnenenergie
Beschreibung einer Sonnenkollektor-Einheit Zur wirtschaftlichen Gewinnung der vom Sonnenspektrum eingestrahlten Energie ist ein System erforderlich, welches die Strahlungsenergie mit möglichst hohem Wirkungsgrad in Wärmeenergie umwandelt und verwertbar macht.
In der Praxis werden bisher flüssigkeitsdurchströmte, großflächige Kollektoren verwendet die auf der der Sonne zugewandten Seite schwarz eingefärbt rind, Bekanntlich erwärmt sich eine schwarze, der Sonne ausgesetzte Fläche in besonderem Maße. Die Wärme kann durch die den Kollektor durchströmende Flüssigkeit abgeführt und genutzt werden.
ie zur Erhöhung des Wirkungsgrades erforderlichen Maßnahmen, wie Verglasung und Isolierung gegen Wärmeverluste, erfolgen im allgemeinen am Einsatzort durch handwerkliche Einzelfertigung, was zu erhöhten Kosten führt. Auch hängt der erzielbare Wirkungsgrad von der handwerklichen Qualität der Arbeit ab, die schon wegen lückenhafter Kenntnisse der physikalischen Grundlagen in Frage gestellt werden muß.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit gegenüber anderen Zusammenstellungen folgende Vorteile in sich vereinigt: 1. Größerer Wirkungsgrad durch Ausnutzung weiterer physikalischer Brkenntnisse und einer spezifischen Anordnung der Einzelteile, geeignet für eine wirtschaftliche industrielle Fertigung.
2. Einfache Bauweise und, Gamit verbunden, geringere Investitionskosten.
3. Vorgefertigte, gebrauchsfertige, handliche E i n h e i t , die keine weitere handwerkliche Bearbeitung am Einsatzort erfordert.
Vorliegende Erfindung ist im einzelnen dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorplatte 1 von einem Distanzrahmen 2 aus geeignetem Werkstoff, wie etwa Zellgummi, getragen wird, wobei Zu- und Abfluß der Kollektorflüssigkeit gasdicht durch den Distanzrahmen 2 stoßen, der gleichzeitig als Gasdichtung dient: Auf diesen Distanzrahmen ist auf der der Sonne zugekehrten Seite eine Glas-, Akrylglas- oder sonstige für den Durchgang der Sonnenspektrums geeignete Platte 3 aufgesetzt und gasdicht mit dem Distanzranmen verbunden. Im allgemeinen wird ein Abstand von 1 - 3 cm genügen, um Verluste durch Energierückfluß ausreichend klein zu halten.
Auf der Unterseite des Distanzrahmens ist analog eine Abdeckung 4 gasdicht aufgebracht, auf deren Innenseite sich eine spiegelnde Folie 5 zur Reflexion von bnergie gegen die Kollektorunterseite befindet, wodurch eine zweite Isolierkammer entsteht, die ebenfalls einen Wärmeverluststrom verhindern soll.
Die Folie kann durch einen sonstigen, spiegelnden Belag ersetzt werden.
Zur Erhöhung der Selektivität wird die der Sonne zugewandte Kollektoroberfläche vor der Einschwärzung durch chemische oder mechanische Behandlung in ihrer Struktur so verändert, daß feine Rapillaren entstehen, wodurch einerseits eine matte, nicht reflektierende Einschwärzung erreicht wird, andererseits die Wärmerückstrahlung des schwarzen Körpers sich dadurch verringert, daß die Rückstrahlung zum Teil auf die Wandung der Kapillaren trifft, also noch nutzbar gemacht wird.
Eine ähnliche Wirkung kann durch Aufbringen einer rauhigkeitserzeugenden Beschichtung erzielt werden.
Die Kollektorplatte 1 ist an mindestens zwei entgegengesetzten Stellen durchbohrt, so daß obere und untere Isolierkammer miteinander kommunizieren können.
Über eine abdichtbare Gaseinlaßöffnung 6 im Distanzrahmen 2 auf der einen Querseite, welche in die eine Klammer führt, wird ein Gas eingefüllt, dessen Wärmeleitfähigkeit geringer als die der normalen Atmosphäre ist, etwa Kohlendioxyd oder Xenon, während durch ein Ventil 7 auf der anderen Querseite des Rahmens die Atmosphäre bis zur völligen Gasbefüllung aus der anderen Kammer entweichen kann. Nach Verschluß der Gaseinlaßöffnung 6 entsteht durch Absaugen über das Ventil 7 ein Unterdruck in den Isolierkammern bis zu einem Wert, den das System ohne Schaden auszuhalten vermag. Auf diese Weise werden die Wärmeverlustströme zu den beiden Abdeckungen 3 und 4 auf ein Minimum gebracht.
Die Einheit kann wie ein vorgefertigtes komplexes Bauteil in den Handel gebracht werden, wodurch handwerkliche Einzelfertigung, am Einsatzort kaum einwandfrei durchfuhrbar, entfällt.

Claims

Anwendungsgebiet: Gewinnung von Sonnenenergie PatentansDrüche Hauptanspruch Zur G e w i n n u n g von n S o n n e n e n e r g i e ist unter Patentschutz zu stellen: 1. die H e r s t e 1 1 u n g einer vorgefertigten Sonnen-Kollektor-Einheit e dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herstellung erforderlichen Bauteile gasdicht und unlösbar so zusanengefügt werden, daß auf Grund der besonderen Anordnung, Behandlung und Bearbeitung, und eines Vakuums des in den Hohlräumen befindlichen Gases schlechter Wärmeleitfähigkeit ein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird.
Unteransprüche Unter Patentschutz ist zu stellen 2. die f e s t e , u n 1 ö s b a r e Verbindung der gleichzeitig tragenden Bauteile der Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung des Kollektors zur Sonnenseite und die rückseitige Abdeckung in einem durch die Höhe des Distanzrahmens vorgegebenen Abstand mit diesem unlösbar verklebt oder auf sonstige Weise verbunden werden, vergleichbar dem Verbund eines mehrschichtigen Isolier-Fensterglases.
3. der g a 5 d i c h t e V e r b u n d der oben beschriebenen Abdeckungen, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdichte Distanzrahmen g a s d i c h t mit den Abdeckungen verbunden wird, wobei Zu- und Abfluß der durch den Distanzrahmen gehaltenen Kollektorplatte, g a 5 -d i c h t mit dem Distanzrahmen verbunden, durch diesen hindurchstoßen.
4. die Verwendung nur e i n e s Distanzrahmens zwischen den Abdeckungen, wobei dieser gleichzeitig als Träger der Kollektorplatte dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorplatte mit ihrer Umrandung in einer Innennut des Distanzrahmens liegt oder auf ähnliche Weise von diesem getragen wird.
5. die B e f ü 1 1 u n g des oberen und unteren isolierenden Hohlraumes m i t e i n e m G a s s c h 1 e c h -t e r e r W ä r m e 1 e i t f ä h i g k e i t als der normaler Atmosphäre, zur Erhöhung der Wärmeisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß über eine verschließbare Gaseinfüllöffnung im Distanzrahmen das Gas in die Hohlräume eingefüllt wird, bei gleichzeitigem Ausströmen der bisher darin verbliebenen Atmosphäre über ein Ventil im Distanzrahmen.
6. die E v a k u i e r u n g des eingefüllten Gases bis zu einem festigkeitsunschädlichen Unterdruck, zur Erhöhung der Wärmeisolierung der Hohlkammern, dadurch gekennzeichnet, daß nach Schließen der Gaseinfüllöffnung der Unterdruck durch Absaugen des Gases über das Ventil oder auf sonstige Weise hergestellt wird.
7. die Erhöhung der Wärmeselektivität der der Sonne zugewandten Kollektoroberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß durch chemische Einwirkung, mechanische Bearbeitung oder Auftragen einer feinverteilten Substanz die Oberfläche aufgerauht und deren Wärmerückstrahlung vermindert wird.
8. die Aufbringung einer reflektierenden Folie oder eines reflektierenden Belages auf der Innenseite der unteren Abdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schicht eine von der Rückseite der Kollektorplatte ausgehende Energieabstrahlung auf diese reflektiert und somit Energieverluste über die Rückseite verringert.