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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sonnenkollektoranlage mit mindestens einem Sonnenkollektor.
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Ein Verfahren zum Betreiben einer Sonnenkollektoranlage ist aus der
DE 199 19 835 A1 bekannt. Ein Sonnenkollektor dieser bekannten Anlage weist zwischen einer Absorberkomponente und einer transparenten Außenkomponente einen Abstandshalter auf, dessen Form reversibel von der Temperatur abhängig ist. Überschreitet die Sonnenkollektortemperatur einen Schwellenwert, beispielsweise eine in seinem Innern vorliegende Stillstandstemperatur von etwa 350°C, so verändert der Abstandshalter seine Form derart, dass sich Außenkomponente und Sonnenkollektor berühren, wodurch ein Wärmetransfer nach außen stattfinden kann und dadurch einer Überhitzungsgefahr begegnet wird. Da die Außenkomponente des bekannten Sonnenkollektors röhrenförmig aufgebaut ist und eine Innenverspiegelung in der unteren Hälfte besitzt, befindet sich die Absorberkomponente ebenfalls im unteren Bereich im Innern der röhrenförmigen Außenkomponente, wobei die für den Wärmetransfer erwähnte Berührung zwischen der Unterseite der Absorberkomponente und der unteren Innenseite der Außenkomponente stattfindet, das heißt, die Berührzone der Absorberkomponente und der Außenkomponente liegt zur Einstrahlquelle (Sonne) abgewandt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Anordnung zu schaffen, bei denen insbesondere bei einfachem Aufbau und hoher Funktionszuverlässigkeit eine verbesserte Wärmeausnutzung ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Sonnenkollektoranlage mit mindestens einem Sonnenkollektor, der mindestens eine transparente oder zumindest in einem Bereich transparente Abdeckung und mindestens eine Absorberkomponente aufweist, wobei mittels einer Höhenverstellvorrichtung der Abstand zwischen der Abdeckung und der Absorberkomponente eingestellt wird und der Abstand betriebsführungsabhängig in einem Einstellbereich derart gewählt wird, dass zur Nutzung von diffuser Strahlung und/oder Umweltwärme der Abstand zwischen der Abdeckung und der Absorberkomponente auf den Wert „Null”, also auf Berührung von Abdeckung und Absorberkomponente, eingestellt wird. Hierdurch lässt sich die gegenüber direkter Sonneneinstrahlung energetisch geringere diffuse Strahlung und/oder Umweltwärme zur Bereitstellung von Wärmeenergie optimal nutzen.
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Liegt die direkte Einstrahlung vor, sodass eine Überhitzungsgefahr des Sonnenkollektors gegeben ist, insbesondere eine Überhitzungsgefahr der Absorberkomponente, so kann – nach einer Weiterbildung der Erfindung – der Abstand zwischen der Abdeckung und der Absorberkomponente (ebenfalls) auf den Wert „Null”, also auf Berührung von Abdeckung und Absorberkomponente, eingestellt werden. Soll eine möglichst hohe Temperatur in der Absorberkomponente bei direkter Strahlung aufgebaut werden, so wird der Abstand zwischen der Abdeckung und der Absorberkomponente auf einen vorgegebenen Wert ungleich „Null”, insbesondere auf einen Maximalwert, eingestellt.
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Insbesondere ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass die Betriebsführung mittels der vorzugsweise automatisch arbeitenden Steuereinrichtung durchgeführt wird. Die Steuereinrichtung hat vorzugsweise mindestens einen Sensor, der erkennt, ob eine diffuse Strahlung vorliegt und/oder es günstig ist, die Umweltwärme zu nutzen. Zusätzlich oder anstelle des Sensors kann auch eine übergeordnete Einrichtung den Befehl an die Steuereinrichtung geben, die erfindungsgemäße Situation herbeizuführen. Im Zuge dieser Anmeldung wird von „Steuereinrichtung” gesprochen. Selbstverständlich ist es möglich, dass anstelle der Steuereinrichtung eine Regeleinrichtung vorliegt. Wenn also von „Steuereinrichtung” gesprochen wird, so ist dies stets auch derart zu verstehen, dass eine Regeleinrichtung anstelle der Steuereinrichtung eingesetzt ist/wird.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Sonnenkollektoranlage, insbesondere betreibbar mit einem Verfahren, wie vorstehend beschrieben, mit mindestens einem Sonnenkollektor und mit einer eine Betriebsführung des Sonnenkollektors bewirkenden Steuereinrichtung. Bei dieser Sonnenkollektoranlage weist der Sonnenkollektor mindestens eine transparente oder zumindest in einem Bereich transparente Abdeckung, mindestens eine Absorberkomponente und eine Höhenverstellvorrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen der Abdeckung und der Absorberkomponente auf, wobei die von der Steuereinrichtung gesteuerte Höhenverstellvorrichtung mit einem derartigen Einstellbereich ausgebildet ist, dass der Abstand zwischen der Abdeckung und der Absorberkomponente von einem vorgegebenen, vorzugsweise maximalen Abstand bis in eine Berührposition (Abstand „Null”) von Abdeckung und Absorberkomponente einstellbar ist und die Steuereinrichtung als eine die Berührposition bei diffuser Strahlung und/oder Umweltwärmenutzung herbeiführende Steuereinrichtung ausgebildet ist. Demzufolge wird eine Berührposition von Abdeckung und Absorberkomponente bei diffuser Strahlung und/oder Umweltwärmenutzung von der Steuereinrichtung herbeigeführt, insbesondere selbsttätig herbeigeführt. Bei der diffusen Strahlung und/oder der Ausnutzung der Wärme der Umwelt liegen relativ niedrige Temperaturen vor, die wesentlich niedriger sind als die vorstehend zum Stand der Technik erwähnte Überhitzungstemperatur, beispielsweise im Stillstand des Kollektors, das heißt, wenn ihm keine Energie entnommen wird (Stillstandstemperatur). Dies bedeutet, dass bisher diese Berührposition nur bei sehr hohen Temperaturen bei den bekannten Sonnenkollektoren beziehungsweise Sonnenkollektoranlagen eingenommen wurde. Nunmehr erfolgt erfindungsgemäß eine Berührung von Abdeckung und Absorberkomponente bei einem ganz anderen Betriebszustand, nämlich dann, wenn diffuse Strahlung vorliegt und/oder eine Umweltwärmenutzung erfolgen soll. Der Einstellbereich der erfindungsgemäßen Anordnung lässt einen vorgegebenen, beispielsweise einen maximalen Abstand zu, der zu einer maximalen Temperatur der Absorberkomponente führt. Wird gesteuert durch die Steuereinrichtung der Abstand zwischen Abdeckung und Absorberkomponente verkleinert, so wird sich die Temperatur der Absorberkomponente (bei gleichbleibenden Einstrahlungsbedingungen) verkleinern, weil sich die Temperaturabstrahlung der Absorberkomponente nach außen vergrößert. Der als Wärmeisolator wirkende Abstand (Luftisolierung) zwischen der Abdeckung der Absorberkomponente entfaltet bei einem kleineren Abstand eine geringere Wirkung, mit der Folge, dass sich ein Energieaustrag nach außen gegenüber einem großen Abstand vergrößert ist, wodurch die Temperatur der Absorberkomponente sinkt. Liegt im Falle gleichbleibender Einstrahlungsbedingungen kein Abstand zwischen der Abdeckung und der Absorberkomponente vor, so wird diese Abstrahlung noch weiter verstärkt, das heißt, einer Überhitzung wird entgegengewirkt. Wenn nun – nach dem erfindungsgemäßen Vorgehen – diese Berührungsposition (Abstand Null) zwischen Abdeckung und Absorberkomponente bei einer ganz anderen Einstrahlungssituation herbeigeführt wird, nämlich nicht bei einer Überhitzungsgefahr, sondern dann, wenn eine diffuse Strahlung vorliegt und/oder wenn mangels hinreichender Einstrahlung nicht die Strahlungswärme, sondern die Umweltwärme genutzt werden soll, so ist die erfindungsgemäße Sonnenkollektoranlage in der Lage, auch bei relativ geringer Wärmeeinstrahlung beziehungsweise aufgrund der Umwelttemperatur Energie zu liefern. Ist die Sonnenkollektoranlage beispielsweise an einen Speicher angeschlossen, wobei die Absorberkomponente von einem Fluid durchströmt wird, das die Wärme zum Speicher transportiert, so lässt nachfolgendes Temperaturbeispiel erkennen, dass eine sehr gute Energieausnutzung durch das erfindungsgemäße Vorgehen bewirkt wird. Weist der Speicher beispielsweise eine Temperatur von 5°C auf und beträgt die Außentemperatur 15°C, so beträgt die Temperatur der Abdeckung ebenfalls 15°C. Wenn nun die Absorberkomponente an der Abdeckung anliegt und daher ein guter Wärmeübergang zwischen diesen Bauteilen besteht, so wird das strömende Fluid, das vom Speicher kommend eine Temperatur von 5°C aufweist, sich aufgrund der 15°C warmen Abdeckung erwärmen und einen dementsprechenden Energieeintrag in den Speicher einbringen. Entsprechende Verhältnisse liegen vor, wenn keine direkte Strahlung, sondern eine diffuse Strahlung auf die Sonnenkollektoranlage wirkt, wobei dann dennoch relativ hohe Temperaturen erzielbar sind. Aus alledem wird deutlich, dass eine bisher bei Sonnenkollektoranlagen nicht bekannte Ausbildung eine entscheidende Verbesserung in der Wärmenutzung durch die Erfindung bewirkt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung als eine die Berührposition bei Überhitzungsgefahr des Sonnenkollektors, insbesondere bei Überhitzungsgefahr der Absorberkomponente, herbeiführende Steuereinrichtung ist. Diese Situation ist auch bereits aus dem Stand der Technik – wie erläutert – bekannt, sodass die erfindungsgemäße Sonnenkollektoranlage sowohl zur Nutzung von diffuser Strahlung und/oder Umweltwärmenutzung als auch bei hoher, eine Überhitzungsgefahr darstellenden Strahlung einsetzbar ist, wobei in allen Fällen zwischen Abdeckung und Absorberkomponente eine Berührposition geschaffen wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der vorgegebene maximale Abstand 2 cm bis 10 cm, insbesondere 3 cm bis 6 cm, beträgt. Dieser Abstand ist somit wesentlich größer als der aus der erwähnten
DE 199 19 835 A1 hervorgehende Abstand, bei dem Abstandsänderungen vorgesehen sind, die verglichen mit der Größenordnung des Abstandshalters sehr gering sind, allerdings dennoch deutlich mit dem Auge wahrnehmbar sind.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abdeckung eine Abdeckfläche sowie die Absorberkomponente eine Absorberfläche aufweist und dass – über den gesamten Einstellbereich – die Abdeckfläche parallel zu der Absorberfläche verläuft. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Abdeckfläche und die Absorberfläche ebene Flächen sind. Abdeckfläche und Absorberfläche liegen somit übereinander, wobei sich bei einer Abstandsverringerung der beiden Komponenten der Abstand an jeder Stelle zwischen der Abdeckfläche und der Absorberfläche in gleichem Maße ändert. In der Berührposition liegen Abdeckfläche und Absorberfläche flächig, insbesondere ganzflächig aufeinander.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Abdeckung, insbesondere die Abdeckfläche, eine einer Sonneneinstrahlzone des Sonnenkollektor zugekehrte Abdeckung beziehungsweise Abdeckfläche ist und/oder dass in der Berührposition die Abdeckung die Absorberkomponente an einer Berührfläche der Absorberkomponente berührt, wobei die Berührfläche der Sonneneinstrahlzone zugewandt liegt. Die „Sonneneinstrahlzone” des Sonnenkollektors ist die obere, der Sonne/Strahlung zugekehrte Fläche. Sie entspricht der Abdeckfläche, also der nach außen weisenden, oberen Fläche des Sonnenkollektors. Die Abdeckfläche ist insbesondere eine ebene Fläche.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Höhenverstellvorrichtung eine elektrische und/oder manuell angetriebene Höhenverstellvorrichtung ist.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Höhenverstellvorrichtung eine Keilverstellvorrichtung ist. Diese arbeitet nach dem „Keilprinzip”, das dadurch gekennzeichnet ist, dass durch eine Verlagerung eines Keils ein sich auf der schräg verlaufenden Keilfläche abstützendes Element entsprechend verlagert wird, wobei die letztgenannte Verlagerung die Abstandsverstellung zwischen Abdeckung und Absorberkomponente des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors vornimmt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Höhenverstellvorrichtung mindestens ein Keilelementpaar aufweist, das ein erstes Keilelement und ein zweites Keilelement besitzt, wobei die Keilelemente zur Erzeugung des Einstellbereichs verschieblich aufeinander gelagert sind. Durch die beiden Keile ist, insbesondere bei jeweils gleichem Keilwinkel, sichergestellt, dass eine parallele Verlagerung von Abdeckfläche und Absorberkomponente zueinander erfolgt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erste Keilelement der Absorberkomponente zugeordnet, insbesondere an dieser befestigt ist. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Keilelement auf einer der Abdeckung abgewandten Seite der Absorberkomponente angeordnet ist. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das zweite Keilelement von der Absorberkomponente weiter entfernt als das erste Keilelement angeordnet ist. Demzufolge liegen die beiden Keilelemente nicht zwischen Abdeckung und Absorberkomponente, sondern – in Einstrahlrichtung gesehen – hinter der Absorberkomponente. Die auftreffende Strahlung gelangt daher zunächst auf die transparente Abdeckung und von dort auf die Absorberkomponente. An dieser Absorberkomponente schließt sich dann das Keilelementpaar an, das heißt, die Strahlung kann ungehindert zur Absorberkomponente gelangen, da diese nicht (auch nicht bereichsweise) von den beiden Keilelementen abgedeckt wird.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zweite Keilelement einem Boden des Sonnenkollektors zugeordnet, insbesondere längsverschieblich auf einer Innenseite des Bodens gelagert ist. Während also die transparente Abdeckung die Oberseite des Sonnenkollektors bildet, liegt der Boden an der Unterseite, auf dessen Innenseite das zweite Keilelement längsverschlieblich lagert.
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Besonders bevorzugt ist ein Verschiebeantrieb zur Längsverschiebung von mindestens einem der Keilelemente, insbesondere des zweiten Keilelements. Wird das zweite Keilelement von dem Verschiebeantrieb verschoben, so führt dies zu einer entsprechenden, quer zur Verschieberichtung des Keils wirkenden Verlagerung des anderen Keilelements, mit der Folge, dass dieses die Absorberkomponente mitnimmt und entsprechend näher an die Abdeckung heranstellt oder von dieser weiter wegbewegt.
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Der Verschiebeantrieb weist vorzugsweise ein Schneckengetriebe auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Schneckengetriebe eine mit dem zweiten Keilelement verbundene Zahnstange aufweist, die mit einer Schnecke des Schneckengetriebes kämmt. Bevorzugt ist die Schnecke mittels eines dem Verschiebeantrieb angehörenden Elektroantrieb antreibbar. Wird der Elektroantrieb, insbesondere mittels der Steuereinrichtung aktiviert, so treibt er die Schnecke an, die die Zahnstange verschiebt, wodurch das zweite Keilelement verlagert wird, das wiederum das erste Keilelement entsprechend anhebt und dadurch die Absorberkomponente gleichartig bewegt. Wird die Drehrichtung des Elektroantriebs umgeschaltet, so erfolgt ein Absenken der Absorberkomponente.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Höhenverstellvorrichtung mehrere Keilelementpaare aufweist, denen jeweils ein Schneckengetriebe zugeordnet ist, wobei die Schnecken der Schneckengetriebe mittels eines gemeinsamen Umschlingungstriebs, insbesondere Endlosumschlingungstriebs, wirkverbunden sind, der mit dem Elektroantrieb wirkverbunden ist. Die mehreren verteilt über die Fläche der Absorberkomponente angeordneten Keilelementpaare sorgen dafür, dass die relativ großflächige Absorberkomponente gleichmäßig, also ohne Schrägstellen oder Verkanten, angehoben beziehungsweise abgesenkt wird. Durch den Umschlingungstrieb, insbesondere Endlosumschlingungstrieb, benötigt der Sonnenkollektor nur einen Elektroantrieb, der eine entsprechende Anzahl von Schneckengetrieben gleichartig antreiben kann und daher mehrere Keilelementpaare gleichartig verstellt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich die Absorberkomponente, die Höhenverstellvorrichtung und der Verschiebeantrieb im Innern eines Gehäuses des Sonnenkollektors befinden, wobei vorzugsweise die Abdeckung und/oder der Boden Gehäusebereiche des Gehäuses bilden. Besonders bevorzugt weist der Sonnenkollektor eine quaderförmige Gestalt auf, wobei die Oberseite des Quaders von der transparenten Abdeckung und die Unterseite von dem Boden gebildet werden. Ferner besitzt das Gehäuse vier Seitenwände, sodass eine in sich geschlossene Struktur vorliegt, die jedoch nicht luftdicht geschlossen zu sein braucht. Vorzugsweise befindet sich innerhalb des Gehäuses Luft und nicht – wie im Stand der Technik – ein spezielles, von Luft verschiedenes Gas.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abdeckung eine Glasabdeckung, eine Folienabdeckung und/oder eine Fotovoltaikabdeckung ist. Die Glasabdeckung hat gegenüber der Folienabdeckung festere mechanische Eigenschaften, führt bei einer Berührung von Abdeckung und Absorberkomponente jedoch dazu, dass eine gewisse Trägheit bei der Wärmeübergabe vorliegt, da Glas ein weniger guter Wärmeleiter ist und die Dicke der Glasscheibe einen Wärmeübergang verzögert. Ist die Abdeckung als Folienabdeckung ausgebildet, so erfolgt der Wärmeaustausch blitzschnell, das heißt, in der vorliegenden, erfindungsgemäßen Situation kann die diffuse Strahlung und/oder Umweltwärme sehr schnell und quasi unmittelbar auf die Absorberkomponente einwirken. Wird als Abdeckung eine Fotovoltaikabdeckung eingesetzt, so erfolgt nicht nur eine thermische Ausnutzung des Sonnenkollektors, sondern gleichzeitig liefert dieser elektrische Energie, wobei die dafür notwendigen, in der Abdeckung liegenden Photozellen die Strahlung jedoch zumindest bereichsweise behindern und daher die thermischen Eigenschaften des Sonnenkollektors sinken. Gleichwohl ist ein derartiger Aufbau vorteilhaft, wenn zusätzlich die Bereitstellung von elektrischer Energie gewünscht ist.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Sonnenkollektor, insbesondere für eine Sonnenkollektoranlage wie vorstehend erläutert und/oder insbesondere zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens, mit mindestens einer transparenten oder zumindest in einem Bereich transparenten Abdeckung, mindestens einer Absorberkomponente und einer Höhenverstellvorrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen der Abdeckung und der Absorberkomponente, wobei die Höhenverstellvorrichtung eine Keilverstellvorrichtung ist, die mindestens ein Keilelementpaar aufweist, das ein erstes Keilelement und ein zweites Keilelement besitzt, wobei die Keilelemente zur Erzeugung eines Einstellbereichs des Abstandes zwischen der Abdeckung und der Absorberkomponente verschieblich aufeinander gelagert sind. Die Vorteile einer derartigen Keilverstellvorrichtung wurden vorstehend bereits dargelegt, wobei aufgrund der beiden aufeinander verschieblich gelagerten Keilelemente insbesondere eine aufwendige Führung für das zu verlagernde Element, insbesondere die Absorberkomponente, entfallen kann, das heißt, die Verlagerung der Absorberkomponente erfolgt einzig und allein durch das mindestens eine Keilelementpaar, ohne dass es besonderer Führungsmaßnahmen bedarf. Seitlich stützt sich die Absorberkomponente vorzugsweise an den Seitenwänden des Gehäuses des Sonnenkollektors ab. Dies führt zu einer sehr einfachen und kostengünstigen Konstruktion.
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Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, und zwar zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines Sonnenkollektors einer Sonnenkollektoranlage,
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2 eine Querschnittsansicht verschiedener Bereiche des Sonnenkollektors der 1, und
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3 eine Draufsicht auf Bereiche des Sonnenkollektors der 1 in „Röntgenansicht”.
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Die 1 zeigt eine Sonnenkollektoranlage 1, die mindestens einen Sonnenkollektor 2 und eine Steuereinrichtung 3 aufweist. Die Steuereinrichtung 3 kann alternativ auch als Regeleinrichtung ausgebildet sein. Sie liefert ein Steuersignal S (beziehungsweise ein Regelsignal), das Komponenten im Sonnenkollektor 2 ansteuert. Hierauf wird später noch näher eingegangen. Die Steuereinrichtung 3 kann separat zum Sonnenkollektor 2 ausgebildet sein, wobei sie vorzugsweise mehrere Sonnenkollektoren 2 gleichartig ansteuert, oder sie ist im Sonnenkollektor 2 untergebracht.
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Der Sonnenkollektor 2 der 1 weist ein Gehäuse 4 auf, das an seiner Oberseite eine Abdeckung 5, an seiner Unterseite einen Boden 6 und seitlich vier Seitenwände 7 besitzt. Das Gehäuse 4 ist insgesamt quaderförmig gestaltet. Die Fläche der Abdeckung 5 bildet eine Sonneneinstrahlzone 8, das heißt, im Betrieb des Sonnenkollektors 2 wird die Abdeckung 5, die transparent ausgebildet ist, einer Wärmestrahlungsquelle ausgesetzt, wie dies in der 1 durch die Sonne 9 angedeutet ist. Die transparente Abdeckung 5 bildet eine Abdeckfläche 10, die vorzugsweise als ebene Fläche 11 ausgebildet ist.
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Der 2 ist zu entnehmen, dass der Boden 6 parallel beabstandet zur Abdeckung 5 verläuft, derart, dass zwischen der Abdeckung 5 und dem Boden 6 sowie den Seitenwänden 7 ein Innenraum 12 im Sonnenkollektor 2 ausgebildet ist. Im Innenraum 12 befindet sich eine Absorberkomponente 13, die eine Absorberplatte 14 mit an der Unterseite 15 der Absorberplatte 14 wärmeleitfähig befestigten Absorberrohren 16 aufweist. In den Absorberrohren 16 wird ein Fluid, vorzugsweise im Kreislauf geführt, in dem sich ein außerhalb des Sonnenkollektors 2 gelegener Wärmespeicher befindet. Auf die Abdeckung 5 auftreffende Wärmestrahlung gelangt aufgrund der Transparenz der Abdeckung zu der Absorberkomponente 13 und heizt das in Absorberrohren zirkulierende Fluid auf und transportiert hierdurch Wärmeenergie nach außen, zum Beispiel in den Speicher, dem die Energie bei Bedarf entnommen wird. Der 2 ist zu entnehmen, dass die Absorberkomponente 13 aufgrund der Absorberplatte 14 eine Absorberfläche 17 ausbildet, die vorzugsweise als ebene Fläche 18 ausgebildet ist und parallel zur Abdeckung 5 beziehungsweise zum Boden 6 verläuft.
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Der Sonnenkollektor 2 weist gemäß der 2 und 3 eine Höhenverstellvorrichtung 19 auf. Die Höhenverstellvorrichtung 19 ist als Keilverstellvorrichtung 20 ausgebildet. Sie besitzt mehrere Keilelementpaare 21, die über die Absorberfläche 17 verteilt angeordnet sind. Der Einfachheit halber soll nachstehend nur auf ein Keilelementpaar 21 eingegangen werden. Die übrigen Keilelementpaare 21 sind entsprechend ausgebildet.
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Das Keilelementpaar 21 weist ein erstes Keilelement 22 und ein zweites Keilelement 23 auf, die mit ihren Keilflächen 24 längsverschieblich aufeinander lagern. Die Längsverschieblichkeit ist mittels eines Doppelpfeils 25 angedeutet. Das erste Keilelement 22 ist über Stege 26 mit der Absorberkomponente 13, insbesondere mit der Absorberplatte 14, starr verbunden. Das erste Keilelement 22 liegt auf einer der Abdeckung 5 abgewandten Seite der Absorberkomponente 13. Das zweite Keilelement 23 liegt ebenfalls auf der der Abdeckung 5 abgewandten Seite der Absorberkomponente 13, und zwar noch weiter entfernt von der Absorberkomponente 13 als das erste Keilelement 22. Das zweite Keilelement 23 ist auf dem Boden 6 des Sonnenkollektors 2 entsprechend dem Doppelpfeil 25 längsverschieblich gelagert. Zur Bewerkstelligung der erwähnten Längsverschieblichkeit ist ein Verschiebeantrieb 27 vorgesehen, der vorzugsweise zur Höhenverstellvorrichtung 19 gehört und der innerhalb des Sonnenkollektors 2, insbesondere im Innenraum 12, zumindest größtenteils im Innenraum 12, untergebracht ist. Der Verschiebeantrieb 27 weist mehrere Schneckengetriebe 28 auf, von denen beispielhaft drei Schneckengetriebe 28 in der 3 dargestellt sind und nachstehend auf eines der Schneckengetriebe 28 gemäß 2 näher eingegangen werden soll. Die anderen Schneckengetriebe 28 sind entsprechend ausgebildet.
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Das Schneckengetriebe 28 besitzt eine Zahnstange 29, die mit einer Schnecke 30 des Schneckengetriebes 28 kämmt. Die Zahnstange 29 erstreckt sich über ein Teilstück der Breite des Innenraums 12 und stützt sich auf der Innenseite 31 des Bodens 6 ab. Entsprechende, nicht dargestellte Führungselemente ermöglichen eine Verschiebung der Zahnstange 29 nur in Richtung des Doppelpfeils 25 (also nicht quer dazu). Auf einem vorzugsweise zahnfreien Bereich der Zahnstange 29 ist das zweite Keilelement 23 befestigt. Mittels nicht näher dargestellter Drehlager ist die Schnecke 30 gemäß Doppelpfeil 32' drehbar gelagert. Sie ist drehfest mit einem Antriebsrad 32 verbunden, das sich in einer Höhlung der Seitenwand 7 oder im Innenraum 12 des Sonnenkollektors 2 befindet. Das Antriebsrad 32 ist vorzugsweise als Zahnrad 33 ausgebildet.
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Aus der 3 ist ersichtlich, dass jedes der Schneckengetriebe 28 mit einem Antriebsrad 32 versehen ist, wobei die Antriebsräder 32 einem Umschlingungstrieb 34 angehören, der als Endlosumschlingungstrieb 35 ausgebildet ist, das heißt, eine umlaufende Antriebsschlaufe (Kette oder Zahnriemen) verläuft über die Antriebsräder 32 und umschlingt ferner ein Antriebsrad 36, das zu einem dem Verschiebeantrieb 27 angehörenden Elektroantrieb 37 gehört, der mittels der Steuereinrichtung 3 ansteuerbar ist. Der 2 ist zu entnehmen, dass an der Zahnstange 29 vorzugsweise mehrere Keilelemente 23 beabstandet zueinander befestigt sind.
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Aus alledem ergibt sich eine Art Gitterstruktur, derart, dass mehrere Zahnstangen 29 parallel beabstandet zueinander über die Absorberfläche 17 verteilt angeordnet sind, wobei auf jeder Zahnstange 29 mit Abstand zueinander mehrere Keilelemente 23 liegen, sodass insgesamt eine entsprechende Anzahl von Keilelementpaaren 21 über die Absorberfläche 17 verteilt liegen.
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Wird der Elektroantrieb 37 von der Steuereinrichtung 3 durch ein geeignetes Steuersignal S angesteuert und damit das Antriebsrad 36 in einer entsprechenden Drehrichtung angetrieben, so wird diese Drehbewegung über den Umschlingungstrieb 34 auf sämtliche Schnecken 30 in gleicher Drehrichtung entsprechend dem Doppelpfeil 32' übertragen, mit der Folge, dass durch Drehen der Schnecken 30 die zugehörige Zahnstange 29 entsprechend dem Doppelpfeil 25 bewegt werden, beispielsweise derart, dass sich die Keilelemente 23 in Richtung auf die Schnecken 30 bewegen, mit der Folge, dass die Keilelemente 22 aufgrund der Keilwirkung angehoben werden, wobei die Keilelemente 22 über die Stege 26 die Absorberkomponente 13 gleichmäßig anheben, sodass diese sich der Abdeckung 5 nähert. Dieses Anheben erfolgt aufgrund der Keilverstellvorrichtung 20 quasi wie eine Parallelverschiebung, das heißt, die Absorberkomponente 13 nimmt zur Abdeckung 5 stets eine parallele Lage ein. Eine seitliche Abstützung erhält die Absorberkomponente 13 vorzugsweise an den Innenseiten der Seitenwände 7.
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Die vorstehend erwähnte Anhebung der Absorberkomponente 13 in Richtung auf die Abdeckung 5 erfolgt über einen Einstellbereich, der als Bereichsgrenzen einen maximalen Abstand von Abdeckung 5 und Absorberkomponente 13 aufweist und einen Abstand von „Null”, das heißt, die Absorberkomponente 13 ist derart weit angehoben, dass sie die Abdeckung 5 berührt, dass also zwischen diesen Bauteilen der Abstand „Null” besteht. Ist der Abstand „Null”, so liegt die Oberseite der Absorberfläche 17 vollflächig an der Unterseite der Abdeckung 5 an. Innerhalb des Einstellbereichs ist jede gewünschte Zwischenstellung vorzugsweise kontinuierlich, also nicht stufenweise, anfahrbar. Wird durch entsprechende Ansteuerung der Steuereinrichtung 3 der Elektroantrieb 37 derart angesteuert, dass sich gegenüber der vorstehenden Funktionsbeschreibung die Drehrichtung des Antriebsrads 36 ändert, so führt dies zu einer entsprechenden Drehrichtungsumkehr des Umschlingungstriebs 34, mit der Folge, dass die Schnecken 30 die Zahnstangen 29 in die entgegengesetzte Richtung bewegen, mit der Folge, dass sich der Abstand zwischen der Abdeckung 5 und der Absorberkomponente 13 durch Absenken der Absorberkomponente 13 vergrößert.
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Die Anordnung ist nun vorzugsweise derart getroffen, dass die Steuereinrichtung 3 mittels mindestens eines Sensors oder durch einen entsprechenden Befehlsempfang von einer entsprechenden Einrichtung der Sonnenkollektoranlage 1 ermittelt beziehungsweise die Information erhält, ob die Sonneneinstrahlzone, also die Abdeckung 5 einer direkten Sonnenstrahlung oder – beispielsweise bei Bewölkung – einer diffusen Strahlung ausgesetzt ist und/oder ob die Umweltwärme genutzt werden kann. Liegt eine diffuse Strahlung vor und/oder ist es aufgrund entsprechender Umstände günstig, die Umweltwärme zu nutzen, so steuert die Steuereinrichtung 3 mittels des Steuersignals S den Elektroantrieb 37 derart an, dass die Absorberkomponente 13 in Berührposition zur Abdeckung 5 gelangt, sodass also der Abstand „Null” zwischen diesen Bauteilen vorliegt. Die Folge ist, dass ein sehr guter Wärmeübergang zwischen der Abdeckung 5 und der Absorberkomponente 13 geschaffen wird, mit der Folge, dass die Absorberkomponente 13 einen entsprechenden Wärmeenergiebetrag liefern kann. Dieser wird vorzugsweise auf das erwähnte Fluid übertragen und dem vorzugsweise vorhandenen Speicher zugeführt.
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Sollte der Speicher voll sein und keine zusätzliche Wärmeenergie mehr aufnehmen können und sollte der Sonnenkollektor 2 einer direkten Strahlung ausgesetzt sein, so wird mittels des Sensors beziehungsweise der erwähnten Einrichtung die Steuereinrichtung 3 zur Vermeidung einer Überhitzung des Sonnenkollektors 2 wie folgt reagieren. Ein vorhandener Abstand zwischen der Abdeckung 5 und der Absorberkomponente 13, der dazu führen würde, dass sich die Absorberkomponente 13 sehr stark erhitzt, wird verringert, mit der Folge, dass die sehr heiße Absorberkomponente Energie durch die Abdeckung 5 hindurch nach außen, also an die kühlere Außenumgebung, abstrahlen kann und dadurch in der Temperatur herunterkühlt. Reicht eine Verringerung des Abstands zwischen der Abdeckung 5 und der Absorberkomponente 13 nicht aus, so fährt die Steuereinrichtung 3 über den Elektroantrieb 37 und die entsprechenden erwähnten Antriebsmittel die Absorberkomponente 13 gegen die Abdeckung 5, sodass sich diese Bauteile berühren und eine recht gute Abstrahlung – ohne dass eine Luftisolierung zwischen der Abdeckung 5 und der Absorberkomponente 13 vorliegt – an die Außenumgebung zu Kühlzwecken erfolgen kann.
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Auch im Falle der erwähnten indirekten Strahlung beziehungsweise der Ausnutzung von Umweltwärme kann die Steuereinrichtung 3 eine derartige Stellung zwischen Abdeckung 5 und Absorberkomponente 13 bewirken, dass Wärmeenergie in gewünschter Größe von der Absorberkomponente 13 geliefert wird. Liegen in einem solchen Falle Abdeckung 5 und Absorberkomponente 13 nicht gegeneinander (Abstand „Null”), sondern wird ein wählbar großer Abstand eingestellt, so wird dadurch die Energielieferung der Absorberkomponente 13 entsprechend groß eingestellt, das heißt, mit größer werdendem Abstand der erwähnten Bauteile voneinander wird die Energielieferung sinken.
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Die Ausnutzung der Umweltwärme erfolgt erfindungsgemäß insbesondere nur dann, wenn kein oder ein zu kleiner Wärmestrahlungseintrag (bei nicht aktiv wirksamer Sonne, insbesondere nachts) vorliegt.
