DE2600598A1

DE2600598A1 - Sonnenkollektor zur erwaermung von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2600598A1
Application number: DE19762600598
Authority: DE
Inventors: Paul Weuthen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-09
Filing date: 1976-01-09
Publication date: 1977-07-14

Description

Sonnenkollektor zur Erwärmung vor Flüssigkeiten
Sonnenkollektoren bekannter Art besitzen im Allgemeinen eine schwarze Platte, die die Energie des Sonnenlichts absorbiert, in Wärme um wandelt und diese an umlaufendes Wasser weitergibt, das die Wärme seinerseits einem Verbraucher zuführt. Da sich die Platte erwärmt, gibt sie selbst Wärme an die Umgebung ab, was dazu führt, daß der Kollektor mit einem Wirkungsgrad behaftet ist. Ein brauchbarer Kollektor muß eine möglichst hochwertige "Strahlenfalle" sein, wozu neben guter Isolation eine möglichst selektiv wirkende Absoroberflache gehört. Selektiv wirkt eine Oberfläche dann, wenn sie möglichst alle Strahlen der Sonne absorbiert, selbst aber wenig Energie als Verlust zurückstrahlt. Die Selektion berührt darauf, daß die Sonnenstrählung - als vorwiegend sichtbares Licht - in einem engen Wellenbereich zugestrahlt wird, während die Abstrahlung - als Wärmestrahlung - in einem andern, eindeutig getrennten Wellenbereich erfolgt und daß Stoffe bestehen, die sichtbare Strahlung hindurchlassen, Wärmestrahlen jedoch absorbieren.
Das Neuartige am hier beschriebenen Kollektor ist die Verwendung von Bauelementen, die sich dadurch auszeichnen, daß sie gut lichtdurchlässig sind und daß sie günstige Isoliereigenschaften hinsichtlich Wärmeleitung und Konvektion haben. Neben den guten thermischen Eigenschaften sind sie auf einfache Weise in der Lage, das im Kollektor sich erwärmende Wasser aufzunehmen und geordnet durch den Kollektor zu führen. Die Bauelemente lassen sich nach einer Schalenbauweise zu einem Bauteil zusammensetzen, das sich durch hohe Festigkeit bei geringem Gewicht und niedrigen Preis auszeichnet.
Das wesentliche Bauelement ist nach Bild 1 eine doppelwandige Scheibe aus durchsichtigem Material, bei der die Wände 1 und2'durch die Stege 3 in regelmäßigem Abstand auf Distanz gehalten werden. Wände und Stege bilden geschlossene Kammern oder Kanäle. Der Rollektor enthält mindestens zwei dieser Scheiben, eine untere und eine obere.
Die untere dient in erster Linie dazu, die Sonnenenergie in Wärme umzuwandeln, die zu erwärmende Flüssigkeit auf zunehmen und in geordneter Weise durch den Kollektor zu führen; die obere hat die Aufgabe, die Sonnenstrahlung möglichst ungehindert durchzulassen und Verluste durch Wärmestrahlung, Wärmeleitung und Konvektion zu verhindern.
Die Flüssigkeitsführung wird in Bild 2 veranschaulicht. b'Lrch)Verd4hkeln der Scheiben anoden Stirnflächen - die Deckel sind mit Nr. 4 bezeichnet - und durch Ausklinken der Stege, z.B. Nr. 5, 7 und 9 auf der einen Seite, sowie Nr. 6, 8 und 10 auf der andern Seite, sind sämtliche Kanäle hintereinandergeschaltet und bilden einen geschlossenen Weg vom Flüssigkeitseintritt 11 bis zum Austritt 12.
Einen Schnitt durch den vollständigen Kollektor zeigt Bild 3. Die obere Scheibe 13 ist mit der unteren Scheibe 14 durch Distanzstücke 15 verbunden. Die Verbindung erfolgt durch Kleben oder Schweißen.
Unten und an den Seiten ist der Kollektor durch eine Isolierung 16 gegen Wärmeverluste geschützt. Den äuBeren Abschluß bildet ein Gehäuse 17, das nur die Oberseite für den Eintritt der Sonnenstrahlen freiläßt.
Der Kollektor erfüllt in vorbildlicher Weise die Aufgaben einer Strahlenfalle. Die Sonnenstrahlen, durch die Pfeile 18 symbolisiett, fallen nahezu ungehindert durch die obere Scheibe 13 hindurch und treffen auf die untere Scheibe 14, in der die Sonnenenergie in Wärme umgewandelt wird. Dies erfolgt in einfachster Weise dadurch, daß die Unterseite der Scheibe 14 schWarz aestrchn ist. Der untere Boden der Scheibe wird dadurch erwärmt und gibt seine Wärme an die Flüssigkeit in den Kanälen weiter. Diese nimmt die Wärme auf und führt sie einem'Verbraucher zu. Andererseits wird dabei auch die Oberseite der Scheibe 14 erwärmt, die ihrerseits Wärme abstrahlt und Energie darüberhinaus durch Leitung und Konvektion verlieren würde, wenn sie nicht durch die Scheibe 13 daran gehindert würde.
Diese Verluste werden einerseits dadurch klein gehalten, daß die Wärmestrahlung durch das Material der Scheibe absorbiert wird und andererseits die Konvektion an der Oberseite der Scheibe 14 durch geringen Scheibenabstand unterbunden wird und die Wärmeleitung durch zwei getrennte Luftschichten ohnehin gering ist. Konvektionsströme in den Kanälen der oberen Scheibe werden klein gehalten, wenn diese Kanäle waagerecht angeordnet werden.
Die Eigenschaften können durch weitere Maßnahmen noch verbessert werden. So kann z.B. die Absorption der Sonnenstrahlen in der unteren Scheibe dadurch erhöht werden, daß das Material der Scheibe gefärbt oder mit Zusätzen versehen wird, was dazu führt, daß nicht nur die schwarze Unterseite, sondern auch die andern Wände rund um die Kanäle Lichtstrahlen absorbieren. Besonders vorteilhaft ist eine Färbung der durch die Kanäle strömenden Flüssigkeit, da damit die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme unmittelbar in dem Medium erfolgt, in dem sie bleiben soll. Zur weiteren Verminderung der Wärmestrahlungsverluste kann der durch die Distanzstücke 15 gebildete Zwischenraum erweitert und z rnehere VhtchE n aufgeteilt werden, wobei eine der Schichten mit wärmeabsorbierenden Stoffen gefüllt wird.
Leerseite

Claims

Ansprüche: vvvvvv (1Sonnenkollektor zur Erwärmung von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeabsorber aus einer doppelwandigen Scheibe besteht, deren Oberwand (1) durchsichtig oder durchscheinend ist und deren Unterwand (2) eine schwarze oder selektiv absorbierende Oberfläche besitzt.
2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelwandige Scheibe mit Stegen (3) versehen ist, die den Raum zwischen den Wänden in Kanäle aufteilen, durch die die zu erwärmende Flüssigkeit fließt.
3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle einzeln oder zu mehreren hintereinandergeschaltet sind, was durch Verdeckeln (4) der Stirnflächen der Doppelwandscheibe und Ausklinken z.B. der Stege Nr. 5, 7 und 9 auf der einen Seite und Nr. 6, 8 und 10 auf der anderen Seite erreicht wird.
4. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Doppelwandscheibe, die durchsichtig oder durchscheinend ist, zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch Leistung, Konvektion und Wärmestrahlung oberhalb der Absorberscheibe angeordnet ist, wobei beide Doppelwandscheiben (13 und 14) mit Distanzstücken (15) durch Kleben oder Schweißen miteinander verbunden sind und ein Bauteil hoher Festigkeit bei geringem Gewicht bilden.
5. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei geneigter tage des Kollektors die Kanäle in der oberen Scheibe (13) waagerecht angeordnet sind.
6. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Absorption des Sonnenlichtes und der Verbesserung der selektiven Eigenschaften dem Material der unteren Scheibe (14) Farbstoffe oder sonstige Stoffe zugesetzt werden.
.7. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Kollektor strömenden Flüssigkeit Farbstoffe zugesetzt werden.
8. Sonnenkollektor nach Anspruch 15Ws 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Abstandhalter gebildete zwischenraum zwischen der unteren und oberen Scheibe in mehrere Schichten aufgegliedert und eine der Schichten mit Wasser oder andern die Wärme absorbierenden Stoffen gefüllt wird.
9. Sonnenkollektor nach Sonnenkollektor nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Bauteil unten und an den Seiten mit einer Isolierung (16) und einem Schutzgehäuse (17) umgeben ist.