DE102009035116A1

DE102009035116A1 - Solarabsorber und Verfahren zu dessen Herstellung, Solarkollektor, Solaranlage, Nachrüstsatz und Verfahren zur Nachrüstung

Info

Publication number: DE102009035116A1
Application number: DE102009035116A
Authority: DE
Inventors: Guenter Hertler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-02-03
Also published as: EP2459940A2; WO2011012117A3; WO2011012117A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Solarabsorber für einen Solarkollektor (1) und ein Herstellungsverfahren für einen Solarabsorber, umfassend mindestens ein von einem Solarfluid durchströmbares Absorberrohr (4) und eine mit dem Absorberrohr (4) zusammenwirkende Absorptionsbeschichtung zum Absorbieren von einfallender Solarenergie, wobei die Absorptionsbeschichtung als das Absorberrohr (4) zumindest teilweise umwickelnde Absorptionsfolie (10) ausgebildet ist. Weiter umfasst die Erfindung einen Solarkollektor (1) mit einem Solarabsorber, eine Solaranlage, einen Nachrüstsatz und ein Verfahren zum Nachrüsten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Solarabsorber für einen Solarkollektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Zudem betrifft die Erfindung einen Solarkollektor mit mindestens einer Solarabsorbereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 und eine Solaranlage mit mindestens einer Solarkollektorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Nachrüstsatz für einen Solarkollektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17 und ein Verfahren zum Nachrüsten von bestehenden Solarkollektoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18.
Verfahren und Vorrichtungen von Solar- oder Fotovoltaikmodulen mit Absorbern sind aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise umfassen entsprechende Solarmodule oder auch Solarkollektoren ein von einem Solarfluid durchströmbares Leitungssystem, an welches über unterschiedlich ausgeformte Absorber Energie einer einfallenden Solarstrahlung übertragen wird. Die übertragene Energie lässt sich über das Solarfluid beispielsweise in Form von Warmwasser oder dergleichen verwenden. Die Ausführungsformen von Absorbern sind dabei vielfältig.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Solarabsorber, einen Solarkollektor, eine Solaranlage und einen Nachrüstsatz sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers sowie ein Verfahren zum Nachrüsten zu schaffen, bei welchen ein einfacher aufgebauter und effizienterer Solarabsorber verwendet wird.
Diese und weitere Aufgaben werden gelöst durch einen Solarabsorber nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers nach Anspruch 9, einen Solarkollektor nach Anspruch 11, eine Solaranlage nach Anspruch 16, einen Nachrüstsatz nach Anspruch 17 und ein Verfahren zum Nachrüsten nach Anspruch 18.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachstehend im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einem Solarabsorber für einen Solarkollektor, umfassend mindestens ein von einem Solarfluid durchströmbares Absorberrohr und eine mit dem Absorberrohr zusammenwirkende Absorptionsbeschichtung zum Absorbieren von einfallender Solarenergie, vorgesehen ist, dass die Absorptionsbeschichtung als das Absorberrohr zumindest teilweise umwickelnde Absorptionsfolie ausgebildet ist. Als „Absorptionsfolie” wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine Folie aus einem Material bezeichnet, das Solarstrahlung gut absorbiert und weiterleitet. Ein geeignetes Material ist beispielsweise eine als sogenanntes „black coating” bekannte schwarz beschichtete Folie, wie eine metallische Folie, die entsprechend dunkel, bevorzugt dunkelblau oder schwarz ausgebildet ist. Werkstoffe, die für die Folie verwendet werden können, sind beispielsweise Aluminium oder Kupfer, auch in beliebigen Legierungen. Die Absorptionsfolie kann auch selektiv durchlässig ausgebildet sein.
Das Absorberrohr ist bevorzugt aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen oder -verbindungen ausgebildet. Der Querschnitt des Absorberrohrs kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise kreisförmig oder rechteckig. Der hydraulische Durchmesser kann ebenfalls beliebig ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Durchmesser des Absorberrohrs konstant. Der Durchmesser oder die Form des Absorberrohrs kann über dessen Länge auch variieren. Auch die Wandstärke des Absorberrohrs ist beliebig wählbar. Zur effektiven Wärmeenergieübertragung von einfallender Solarstrahlung auf ein das Absorberrohr durchströmendes Solarfluid ist das Absorberrohr geeignet anzupassen. Insbesondere ist die Wandstärke, die sowohl konstant als auch variabel über einen Umfang oder eine Länge des Absorberrohrs ausgebildet sein kann, entsprechend dünn zu gestalten, insbesondere in einem Bereich von >= 0,1 mm bis <= 20 mm, bevorzugt von >= 0,2 mm bis <= 12 mm und am meisten bevorzugt von >= 0,3 m bis <= 10 mm. Um eine möglichst optimale und effektive Energieübertragung von der Solarstrahlung, die durch die Absorptionsbeschichtung absorbiert wird, auf das Solarfluid zu realisieren, ist zwischen der Absorptionsfolie und dem Absorberrohr möglichst wenig Luft oder anderes isolierendes oder schlecht wärmeleitendes Material angeordnet. Bevorzugt ist die Absorptionsfolie kontaktierend an dem Absorptionsrohr, ohne Lufteinschlüsse, angeordnet. Die Absorptionsfolie umwickelt nur einen Teil des Absorberrohrumfangs, insbesondere den der Solarstrahlung zugewandten Teil. Bevorzugt umwickelt die Absorptionsfolie mindestens den halben Absorberrohrumfang. Der Teil, der durch die Absorptionsfolie umwickelt ist, kann beispielsweise als Umwicklungswinkel angegeben werden. Der Umwicklungswinkel liegt dabei im Bereich von >= 10° bis <= 270°, bevorzugt >= 20° bis <= 250°, weiter bevorzugt >= 40° bis <= 230° und am meisten bevorzugt >= 60° bis <= 210°, wobei ein geeigneter Umwicklungswinkel in einem Bereich von >= 90° bis <= 180° liegen kann. Die Dicke der Absorptionsfolie kann über den Umfang des Absorberrohrs und/oder die Länge der Folie konstant oder variabel ausgebildet sein. Dabei kann die Dicke in einem Bereich von einigen Mikrometern bis hin zu wenigen Millimetern liegen, beispielsweise in einem Bereich von >= 10 μm bis <= 4 mm, bevorzugt >= 100 μm bis <= 2 mm und am meisten bevorzugt von >= 200 μm bis <= 1 mm. Die Absorptionsfolie kann homogen oder heterogen ausgebildet sein und/oder Ausnehmungen oder Anformungen aufweisen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Absorptionsfolie mittels Haltemitteln an das Absorberrohr zumindest teilweise angeschmiegt angeordnet ist, bevorzugt so, dass mindestens der halbe Absorberrohrumfang bedeckt ist. Auf diese Weise wird mittels der Haltemittel verhindert, dass ungewollte, die Energieübertragung negativ beeinflussende Einschlüsse bei der Umwicklung auftreten oder vorhanden sind. Die Haltemittel können zwischen Absorptionsfolie und Absorberrohr sandwichartig, die umwickelte Kontaktfläche teilweise oder komplett bedeckend, angeordnet sein, beispielsweise als Zwischenschicht aus einem stoffschlüssigen Material wie Klebstoff, um verbindend zwischen Absorptionsfolie und Absorberrohr zu wirken. In anderen Ausführungsformen können die Haltemittel in Kontakt mit der Absorptionsfolie oder dem Absorberrohr ausgebildet sein. So können die Haltemittel beispielsweise als die Absorptionsfolie an das Absorberrohr anpressende Haltemittel ausgebildet sein. Auch können die Haltemittel als die Absorptionsfolie anziehende Mittel wie beispielsweise Magneten ausgebildet sein. Die Haltemittel können die Absorptionsfolie ein direktes Anpressen der Absorptionsfolie an das Absorberrohr oder ein indirektes Anpressen bewirken. Dabei ist eine Anpresskraft direkt in Richtung des Absorberrohrs gerichtet oder verläuft indirekt an zumindest zwei unterschiedlichen Stellen auf unterschiedlichen Seiten des Absorberrohrs nicht direkt auf das Absorberrohr weisend.
Eine weiter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Haltemittel stoffschlüssige Haltemittel umfassen, welche die Absorptionsfolie und/oder das Absorberrohr zumindest teilweise abdeckend kontaktieren. Die stoffschlüssigen Haltemittel sind sandwichartig zwischen Absorptionsfolie und Absorberrohr angeordnet und können beispielsweise als Klebstoff oder dergleichen ausgebildet sein. Die stoffschlüssigen Haltemittel sind derart ausgebildet, dass eine Wärmeübertragung von Absorptionsfolie zu Absorberrohr nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt ist. In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, die Absorptionsfolie mittels Kaltschweißen, zum Beispiel mittels eines sogenannten cold metal transfers – kurz CMT – mit dem Absorberrohr zu verbinden. In anderen Ausführungsformen sind weitere stoffschlüssige Verbindungstechniken vorgesehen.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Haltemittel kraftschlüssige Haltemittel umfassen, welche die Absorptionsfolie relativ zu dem Absorberrohr niederdrücken, sodass die Absorptionsfolie zwischen Haltemittel und Absorberrohr gespannt ist. Die kraftschlüssigen Haltemittel können die Absorptionsfolie direkt gegen das Absorberrohr spannen oder indirekt. Beispielsweise können seitlich neben dem Absorberrohr Spannmittel vorgesehen sein, die die Absorptionsfolie gleichgerichtet in eine Richtung spannen, sodass je nach Anordnung der Spannmittel die Absorptionsfolie gegen das Absorberrohr gespannt wird und dieses dabei mit einem Umwicklungswinkel umwickelt, ohne dass die Spannmittel eine auf das Absorberrohr gerichtete Kraft ausüben. Auf diese Weise wird die Absorptionsfolie indirekt gegen das Absorberrohr gespannt, wobei das Absorberrohr nicht zusätzlich durch eine Spannkraft der Spannmittel belastet wird.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltemittel formschlüssige Haltemittel umfassen, welche die Absorptionsfolie relativ zu dem Absorberrohr an die Form des Absorberrohrs angepasst niederdrücken, sodass die Absorptionsfolie zwischen Haltemittel und Absorberrohr gespannt ist. Der Formschluss kann beispielsweise durch Schellen oder andere an den Umfang des Absorberrohrs angepasste Formen gewährleistet werden. Insbesondere können die formschlüssigen Haltemittel lösbar ausgebildet sein und beispielsweise zusätzlich zu den anderen Haltemitteln verwendet werden.
Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Absorberrohr mehrere zusammenhängende Absorberrohrabschnitte umfasst, die zumindest teilweise nebeneinander verlaufen, insbesondere mehrere mäanderförmig angeordnete Absorberrohrabschnitte umfasst. Das Absorberrohr kann somit als ein einziges Rohr ausgebildet sein, welches entlang der von der Solarstrahlung bestrahlten, von einem Gehäuse begrenzten, Fläche oder Raums verläuft. Um eine möglichst lange Rohrstrecke in dem begrenzten Raum auszubilden, ist das Rohr bevorzugt mäanderförmig, schlangenlinienförmig oder dergleichen ausgebildet. Die Abstände der einzelnen Absorberrohrabschnitte zueinander ist an die entsprechende Solarstrahlung anzupassen und liegt bevorzugt in einem Bereich von wenigen Millimetern bis hin zu einigen Zentimetern, beispielsweise in einem Bereich von >= 5 mm bis <= 150 cm, bevorzugt von >= 50 mm bis <= 100 cm und am meisten bevorzugt von >= 100 mm bis <= 50 cm, wobei die Abstände von weiteren Parametern wie Absorberrohrdurchmesser, Krümmungsradius des Absorberrohrs und dergleichen abhängig gemacht werden kann. Ein Mindestrohrabstand ergibt sich beispielsweise aus einem jeweiligen Mindestbiegeradius der gekrümmten Absorberrohrabschnitte, welcher individuell abhängig von dem jeweils zu verwendenden Werkstoff, des Absorberrohrdurchmessers und/oder der Wandstärke ist. Beispielsweise kann der Mindestbiegeradius das Zweifache des Absorberrohrdurchmessers betragen. Die Absorberrohrabschnitte sind beispielsweise nicht durchgehend mit der Absorptionsfolie beschichtet, sondern weisen insbesondere für eine Halterung nicht mit der Absorptionsfolie beschichtete Bereich auf. Bevorzugt ist, dass Absorptionsrohrabschnitte parallel zueinander angeordnet sind, und die parallelen Absorptionsrohrabschnitte zumindest größtenteils mit der Absorptionsfolie beschichtet sind.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass mindestens zwei Absorberrohrabschnitte, bevorzugt zwei gerade Absorberabschnitte, mittels einer zusammenhängenden Absorptionsfolie zumindest teilweise umwickelt sind. Bevorzugt sind mehrere Absorberrohrabschnitte, die insbesondere parallel zueinander angeordnet sind, mit einer Absorptionsfolie beschichtet. Es können mehrere Absorptionsfolien nebeneinander und/oder übereinander und auch hintereinander verwendet werden. Bevorzugt wird in eine Längsrichtung oder eine Hauptlängenrichtung, in der der Solarabsorber die größte Abmessung aufweist, nur eine Absorptionsfolie verwendet, um so keine Übergangsbereiche auszubilden.
In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Absorptionsfolie eine einer einfallenden Solarstrahlung zugewandten Oberfläche des Absorberrohrs umwickelt. Der Umwicklungsgrad ist beispielsweise als Umwicklungswinkel bestimmbar oder als Prozent des umwickelten Umfangs, wobei der umwickelte Umfang in einem Bereich von >= 10% bis <= 90%, bevorzugt von >= 20% bis <= 80% und am meisten bevorzugt von >= 30% bis <= 70% des Umfangs in Querschnittsrichtung beträgt.
Die technische Lehre der Erfindung sieht weiter vor, dass bei einem Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers, bei dem ein Absorberrohr beschichtet wird, vorgesehen ist, dass die Beschichtung mittels Auflegen einer anschmiegsamen Absorptionsfolie auf eine der Sonne zuzuwendenden Oberfläche des Absorberrohrs durchgeführt wird, wobei die Absorptionsfolie unter ein Oberflächenniveau des Absorberrohrs bewegt wird und so ein Umfangsbereich des Absorberrohrs von der Absorptionsfolie umwickelt wird. Das Oberflächenniveau wird durch die Auflageebene der Folie beim Auflegen auf das Absorberrohr ohne ein Niederdrücken definiert, wobei Gravitationseinflüsse und dergleichen zu vernachlässigen sind. Das Oberflächenniveau ist somit eine theoretisch aufgespannte Ebene mit Vektoren, die zwischen den jeweiligen linienförmigen Kontaktbereichen von Absorptionsfolie und Absorberrohr verlaufen. In dem theoretischen Fall ist bei einem kreisförmigen Querschnitt des Absorberrohrs der Umwicklungswinkel 0° und der Prozentteil der Umwicklung beträgt ebenfalls 0%. Durch Herunterdrücken der Folie unter das Oberflächenniveau in Richtung Solareinstrahlung wird die Absorptionsfolie weiter um das Absorberrohr gewickelt. Der Umwicklungsgrad hängt unter anderem von der aufgebrachten Kraft, der Position der Haltemittel, der Biegsamkeit der Folie, der Form des Absorberrohrs und dergleichen ab. Wenn die Absorptionsfolie in eine gewünschte Form heruntergedrückt ist, kann die Absorptionsfolie in der Position fixiert werden, beispielsweise mit Haltemitteln wie stoffschlüssigen Haltemitteln, formschlüssigen Haltemitteln und/oder kraftschlüssigen Haltemitteln. Lufteinschlüsse oder dergleichen können aus dem Zwischenraum zwischen Absorberrohr und Absorptionsfolie entfernt werden, um einen bessere Energieübertragung zu gewährleisten.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass die Absorptionsfolie an vorbestimmten Stellen unter dem Oberflächenniveau befestigt wird, insbesondere dauerhaft befestigt wird. Auf diese Weise lässt sich ein leicht herzustellender Solarabsorber erzeugen, der effektiv arbeitet.
Die technische Lehre der Erfindung sieht weiterhin vor, dass bei einem Solarkollektor mit mindestens einer Solarabsorbereinrichtung vorgesehen ist, dass die Solarabsorbereinrichtung nach Art eines Solarabsorbers nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich ein Solarkollektor mit einem einzigen Absorberrohr, das beispielsweise mäanderförmig ausgebildet ist, mit einer das Absorberrohr umfänglich nur teilweise umgebenden Beschichtung bereitstellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Gehäuse vorgesehen ist, in welchem der Solarabsorber aufgenommen ist. Das Gehäuse kann beispielsweise mehrteilig ausgebildet sein, zum Beispiel wannenartig mit einem den wannenartigen Teil verschließenden Deckel, beispielsweise einem Glasdeckel, sodass in dem Gehäuse eine Aufnahme gebildet ist. Das Gehäuse kann aus Kunststoff, Metall oder einem beliebigen Material mit ausreichender Festigkeit gebildet sein. Bevorzugt ist das Gehäuse zur Aufnahme eines Solarabsorbers ausgebildet. Zum Halten des Absorberrohrs weist das Gehäuse bevorzugt eine Haltestruktur auf, beispielsweise in Form eines Rahmens. Der Rahmen kann seitlich an dem Gehäuse ausgebildet sein. Zum Halten des Absorberrohrs weist der Rahmen entsprechende Aufnahmen auf, die beispielsweise durch Vorsprünge und/oder Ausnehmungen gebildet sein können. Dabei kann der Rahmen einen Teil des Absorberrohrs überdecken, bevorzugt einen Krümmungsbereich des Absorberrohrs und/oder einen Bereich des Absorberrohrs, der nicht mit der Absorptionsfolie umwickelt, als nicht beschichtet, ist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist somit vorgesehen, dass der Solarabsorber mittels eines Rahmens gehalten ist. Der Rahmen kann aus einem beliebigen Material einschließlich Kunststoff und/oder Metall hergestellt sein.
In noch einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in Solareinstrahlungsrichtung hinter dem Solarabsorber beabstandet eine Dämpfungsschicht ausgebildet ist, welche auf einem Gehäuseboden aufliegt. Die Dämpfungsschicht kann beispielsweise aus einem Dämmmaterial wie Mineralwolle ausgebildet sein, die beispielsweise beidseitig aluminiumkaschiert ausgebildet ist. Die Dämpfungsschicht liegt bevorzugt auf einer Bodenplatte des wannenförmig ausgebildeten Gehäuseteils auf. Die Dämpfungsschicht dient insbesondere zum Reflektieren von Solarstrahlung, welche in Solareinstrahlungsrichtung das Absorberrohr passiert hat.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in Solareinstrahlungsrichtung vor dem Solarabsorber beabstandet eine Schutzglasabdeckung an dem Gehäuse vorgesehen ist. Durch die Schutzglasabdeckung bildet das Gehäuse einen geschützten Innenraum zur Aufnahme des Solarabsorbers. Zudem dringt die Solarstrahlung durch das Schutzglas nahezu energetisch unverändert in den Innenraum, in welchem das Absorberrohr angeordnet ist, und überträgt dort unter Einbindung der Absorptionsfolie Energie auf das Absorberrohr und das durch das Absorberrohr strömende Solarfluid.
Die technische Lehre der vorliegenden Erfindung sieht auch vor, dass bei einer Solaranlage mit mindestens einer Solarkollektorvorrichtung vorgesehen ist, dass die Solarkollektorvorrichtung nach Art eines erfindungsgemäßen Solarkollektors ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich eine effektive arbeitende und leicht herzustellende Solaranlage realisieren. Bevorzugt sind mehrere erfindungsgemäße Solarkollektoren vorgesehen. Bevorzugt sind alle Solarkollektorvorrichtungen nach Art des erfindungsgemäßen Solarkollektors ausgebildet.
Weiter schließt die technische Lehre der vorliegenden Erfindung ein, dass bei einem Nachrüstsatz für einen Solarkollektor umfassend eine Absorbereinheit, vorgesehen ist, dass die Absorbereinheit als auswechselbarer, erfindungsgemäßer Absorber ausgebildet ist. Da der Absorber bevorzugt nur ein einziges Absorberrohr umfasst, welches an seinem Ende und an seinem Anfang mit entsprechenden Anschlüssen zur Durchleitung eines Solarfluids verbunden ist, lässt sich der Absorber nach Lösen der Anschlussverbindung bequem, einfach und schnell auswechseln. Durch die einfache Anbringung der Absorptionsfolie ist ein einfaches Nachrüsten möglich. Insbesondere lässt sich die Absorptionsfolie getrennt von dem Absorberrohr auswechseln, sodass je nach Ausbildung des vorhandenen Solarkollektors sich nur das Absorberrohr, nur die Absorptionsfolie oder Absorptionsfolie zusammen mit Absorberrohr auswechseln und nachrüsten lassen. Insbesondere bei einem Defekt in entweder der Absorptionsfolie oder dem Absorberrohr, kann das nicht defekte Bauteil weiterverwendet werden, wodurch sich der Materialeinsatz reduziert und die Umwelt geschont wird.
Entsprechend schließt die technische Lehre der vorliegenden Erfindung weiter ein, dass bei einem Verfahren zum Nachrüsten von bestehenden Solarkollektoren mit Absorbereinheiten, vorgesehen ist, dass die vorhandene Absorbereinheit entnommen wird und durch einen erfindungsgemäßen Solarabsorber ersetzt wird. Hierdurch lassen sich veraltete Solarkollektoren schnell und einfach aufrüsten und umweltverträglich und für eine effektive Arbeitsweise nachrüsten.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von mindestens einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in den Figuren schematisch dargestellt ist. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnung und Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
1 zeigt in einer Draufsicht eine Ausführungsform eines Solarkollektors,
2 zeigt in einer Seitenansicht den Solarkollektor nach 1,
3 zeigt in einer Querschnittsansicht den Solarkollektor nach 1,
4 zeigt in einer Längsquerschnittsansicht den Solarkollektor nach 1,
5 zeigt in einer vergrößerten Darstellung einen Ausschnitt des Längsquerschnitts des Solarkollektors nach 1,
6 zeigt in einer Draufsicht eine Ausführungsform des Absorberrohrs des Solarkollektors nach 1,
7 zeigt in einer Querschnittsansicht einen Rahmenabschnitt des Rahmens des Solarkollektors nach 1 und
8 zeigt in einer Querschnittsansicht einen anderen Rahmenabschnitt des Rahmens des Solarkollektors nach 1.
Die 1 zeigt in einer Draufsicht eine Ausführungsform eines Solarkollektors 1. Der Solarkollektor 1 umfasst in der dargestellten 1 ein Gehäuse 2, welches seitlich umlaufend einen Rahmen 3 aufweist. Das Gehäuse 2 und somit auch der Rahmen 3 weisen in der Draufsicht eine etwa rechteckige Kontur mit zwei Längsseiten und zwei kürzeren Querseiten auf. An dem Gehäuse 2 ist von dem Rahmen 3 gehalten ein mäanderförmig verlaufendes Absorberrohr 4 aufgenommen. Das Absorberrohr 4 weist mehrere Absorberrohrabschnitte 4a, 4b auf. Die Absorberrohrabschnitte 4a sind als gerade Rohrstücke ausgebildet und die Absorberrohrabschnitte 4b sind als gekrümmte Rohrstücke ausgebildet, wobei die gekrümmten Rohrstücke in der 1 durch den Rahmen 3 verdeckt sind. Die graden Rohrstücke sind im Wesentlichen parallel beabstandet zueinander ausgebildet. Entsprechend sind die gekrümmten Rohrstücke im Wesentlichen um 180° gekrümmt und bewirken so eine Richtungsumkehr eines durch die Rohrstücke fließenden oder strömenden Solarfluids. Die Abstände der geraden Rohrstücke zueinander betragen in unterschiedlichen Ausführungsformen etwa 15 cm, 20 cm, das fünffache des Rohrdurchmessers etc. An einem Anfangsstück des Absorberrohrs 4 ist ein Anschluss 5 an ein Leitungssystem 6, das hier nur schematisch angedeutet ist, für einen Zufluss des Solarfluids vorgesehen. Entsprechend ist an einem Endstück des Absorberrohrs 4 ein Anschluss 5 an das Leitungssystem 6 für einen Abfluss des Solarfluids vorgesehen.
2 zeigt in einer Seitenansicht den Solarkollektor 1 nach 1. Die Ansicht zeigt die Querseite des Solarkollektors 1. Seitlich über das Gehäuse 2 des Solarkollektors 1 ragen die Anschlüsse 5 zur Anbindung an das Leitungssystem 6 für einen Zufluss und einen Abfluss des Solarfluids hervor.
3 zeigt in einer Querschnittsansicht den Solarkollektor 1 nach 1. Der Schnitt verläuft durch ein gerades Rohrstück 4a des Absorberrohrs 4. In der 3 ist die wannenförmige Ausbildung des Gehäuses 2 zu erkennen. Auf einer Bodenplatte 7 des Gehäuses 2 ist eine Dämpfungsschicht 8 ausgebildet, die vorliegend aus einem Dämmmaterial, genauer aus einer beidseitig aluminiumkaschierten Mineralwollschicht, ausgebildet ist. Beabstandet zu der Dämpfungsschicht 8 ist das Absorberrohr 4 angeordnet, welches in dem Rahmen 3 des Gehäuses 2 an den gekrümmten Rohrstücken 4b gehalten ist. Die gekrümmten Rohrstücke 4b können entsprechend beschichtungsfrei ausgebildet sein. Nach oben ist das Gehäuse 2 mit einer Schutzglasabdeckung 9 verschlossen.
4 zeigt in einer Längsquerschnittsansicht den Solarkollektor 1 nach 1. In dieser Ansicht sind die geraden Rohrstücke 4a abgebildet, die beabstandet parallel zueinander verlaufen. Der Abstand zwischen den geraden Rohrstücken 4a kann, wie dargestellt, äquidistant ausgebildet sein. In anderen Ausführungsformen kann der Abstand variabel ausgebildet sein. Die geraden Rohrstücke 4a sind mittels einer durchgehenden Absorptionsfolie 10 teilweise umwickelt. Die Absorptionsfolie 10 ist dabei an eine einer Solareinstrahlung zugewandten Oberfläche des Absorberrohrs 4 angeschmiegt. Eine detailliertere Ansicht ist in 5 dargestellt.
5 zeigt in einer vergrößerten Darstellung einen Ausschnitt des Längsquerschnitts des Solarkollektors 1 nach 1. In der 5 ist deutlich eine Aufnahme in dem Rahmen 3 zum Halten des Absorberrohrs 4 zu erkennen. Des weiteren sind Haltemittel 11 dargestellt, welche seitlich beabstandet neben den einzelnen geraden Rohrstücken 4a angeordnet sind unter dem der Solareinstrahlung zugewandten obersten Punkt des jeweiligen Absorberrohrabschnitts 4a angeordnet und liegen somit unterhalb eines Oberflächenniveaus, welches durch den oberen Rand der Aufnahme des Rahmens 3, welche dem Absorberrohr 4 am nächsten zugewandt ist, definiert ist. Die Haltemittel 11 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 5 als kraftschlüssige Haltemittel 11a ausgebildet, welche in Form von Fixierstäben die Absorptionsfolie 10 unterhalb des Oberflächenniveaus drücken und dort halten. Die Fixierstäbe sind veränderbar ausgebildet, sodass verschiedene Umwicklungsgrade der Absorptionsfolie 10 um die Absorberrohrabschnitte einstellbar sind. Vorliegend entspricht der Umwicklungsgrad etwa 180°, das heißt einem Umwicklungsgrad von etwa 50%. Durch die Anordnung der Haltemittel 11 bildet die Absorptionsfolie 10 etwa U-förmig gebildete Taschen, die an die Außenkontur der Absorberrohrabschnitte 4a angepasst oder angeschmiegt sind. Die Absorptionsfolie 4 ist aus einem Absorptionsmaterial hergestellt und insbesondere als „black coating” oder schwarz beschichtete Folie, beispielsweise auf Aluminium oder Kupferbasis, ausgebildet.
6 zeigt in einer Draufsicht eine Ausführungsform des Absorberrohrs 4 des Solarkollektors 1 nach 1. Das Absorberrohr 4 ist hierbei mäanderförmig ausgebildet mit geraden Absorberrohrabschnitten 4a und gekrümmten Absorberrohrabschnitten 4b. Die gekrümmten Absorberrohrabschnitte 4b sind etwa um 180° gebogen, sodass die geraden Absorberrohrabschnitte 4a im Wesentlichen parallel beabstandet zueinander angeordnet sind.
Am Anfang und am Ende des Absorberrohrs 4 weist das Absorberrohr 4 entsprechende Anschlüsse 5 zur Anbindung an das Leitungssystem 6 (hier nicht dargestellt) auf.
7 zeigt in einer Querschnittsansicht einen Rahmenabschnitt 3a des Rahmens 3 des Solarkollektors nach 1. Der Rahmenabschnitt 3a der Querseite ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet mit einer nutförmigen Ausformung 3b mit Hinterschnitt zur Anbindung an eine Schiene oder dergleichen. Zwischen den beiden Schenkeln 12 der U-Form des Rahmenabschnitts 3a sind symmetrisch zu einer Mitte des die Schenkel 12 verbindenden Zwischenstücks 13 parallel zueinander beabstandet zwei Stege 14 ausgebildet, die sich in die gleich Richtung wie die Schenkel 12, jedoch gegenüber den Schenkeln 12 leicht verkürzt, erstrecken und so eine Ausnehmung 15 zum Halten des Absorberrohrs 4 bilden. Die Ausnehmung 15 ist so bemessen, dass das Absorberrohr 4 sicher in der Ausnehmung gehalten wird.
8 zeigt in einer Querschnittsansicht einen anderen Rahmenabschnitt 3c des Rahmens 3 des Solarkollektors 1 nach 1. Der Rahmenabschnitt 3c ist im Wesentlichen gleich zu dem Rahmenabschnitt 3a ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Stege 14 im Wesentlichen gleich lang zu den Schenkeln 12, also deutlich länger als die Stege 14 gemäß dem Rahmenabschnitt 3c ausgebildet sind. Zwischen den Stegen 14 ist in der 8 schematisch das Absorberrohr 4 angeordnet, genauer ein Absorberrohrabschnitt 4b. Das Absorberrohr 4 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen mit einem konstanten kreiszylindrischen Querschnitt ausgebildet. Es sind jedoch variable Querschnitte ebenso wie andere Querschnittsformen denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Solarkollektor
2: Gehäuse
3: Rahmen
3a: Rahmenabschnitt (Querseite)
3b: Ausnehmung
3c: Rahmenabschnitt (Längsseite)
4: Absorberrohr
4a: gerader Absorberrohrabschnitt
4b: gekrümmter Absorberrohrabschnitt
5: Anschluss
6: Leitungssystem
7: Bodenplatte (Gehäuseboden)
8: Dämpfungsschicht
9: Schutzglasabdeckung
10: Absorptionsfolie
11: Haltemittel
12: Schenkel
13: Zwischenstück
14: Steg
15: Ausnehmung

Claims

Solarabsorber für einen Solarkollektor (1), umfassend mindestens ein von einem Solarfluid durchströmbares Absorberrohr (4) und eine mit dem Absorberrohr (4) zusammenwirkende Absorptionsbeschichtung zum Absorbieren von einfallender Solarenergie, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsbeschichtung als das Absorberrohr (4) zumindest teilweise umwickelnde Absorptionsfolie (10) ausgebildet ist.
Solarabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsfolie (10) mittels Haltemitteln (11) an das Absorberrohr (4) zumindest teilweise angeschmiegt angeordnet ist.
Solarabsorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (11) stoffschlüssige Haltemittel umfassen, welche die Absorptionsfolie (10) und/oder das Absorberrohr (4) zumindest teilweise abdeckend kontaktieren.
Solarabsorber nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (11) kraftschlüssige Haltemittel umfassen, welche die Absorptionsfolie (10) relativ zu dem Absorberrohr (4) niederdrücken, sodass die Absorptionsfolie (10) zwischen Haltemittel (11) und Absorberrohr (4) gespannt ist.
Solarabsorber nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (11) formschlüssige Haltemittel umfassen, welche die Absorptionsfolie (10) relativ zu dem Absorberrohr (4) an die Form des Absorberrohrs (4) angepasst niederdrücken, sodass die Absorptionsfolie (10) zwischen Haltemittel (11) und Absorberrohr (4) gespannt ist.
Solarabsorber nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberrohr (4) mehrere zusammenhängende Absorberrohrabschnitte (4a, 4b) umfasst, die zumindest teilweise nebeneinander verlaufen, insbesondere mehrere mäanderförmig angeordnete Absorberrohrabschnitte (4a, 4b) umfasst.
Solarabsorber nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Absorberrohrabschnitte (4a) mittels einer zusammenhängenden Absorptionsfolie (10) zumindest teilweise umwickelt sind.
Solarabsorber nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsfolie (10) eine einer einfallenden Solarstrahlung zugewandten Oberfläche des Absorberrohrs (4) umwickelt.
Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers, bei dem ein Absorberrohr beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels Auflegen einer anschmiegsamen Absorptionsfolie (10) auf eine der Sonne zuzuwendenden Oberfläche des Absorberrohrs (4) durchgeführt wird, wobei die Absorptionsfolie (10) unter ein Oberflächenniveau des Absorberrohrs (4) bewegt wird und so einen Umfangsbereich des Absorberrohrs (4) von der Absorptionsfolie (10) umwickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsfolie (10) an vorbestimmten Stellen unter dem Oberflächenniveau befestigt wird.
Solarkollektor (1) mit mindestens einer Solarabsorbereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarabsorbereinrichtung nach Art eines Solarabsorbers nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Solarkollektor (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (2) vorgesehen ist, in welchem der Solarabsorber aufgenommen ist.
Solarkollektor (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarabsorber mittels eines Rahmens (3) gehalten ist.
Solarkollektor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Solareinstrahlungsrichtung hinter dem Solarabsorber beabstandet eine Dämpfungsschicht (8) ausgebildet ist, welche auf einem Gehäuseboden (7) aufliegt.
Solarkollektor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Solareinstrahlungsrichtung vor dem Solarabsorber beabstandet eine Schutzglasabdeckung (9) an dem Gehäuse (2) vorgesehen ist.
Solaranlage mit mindestens einer Solarkollektorvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarkollektorvorrichtung nach Art eines Solarkollektors (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 11 bis 15 ausgebildet ist.
Nachrüstsatz für einen Solarkollektor (1) umfassend eine Absorbereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorbereinheit als auswechselbarer Solarabsorber nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Verfahren zum Nachrüsten von Solarkollektoren mit Absorbereinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass die vorhandene Absorbereinheit entnommen wird und durch einen Solarabsorber nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8 ersetzt wird.