DE102014219620A1 - Solar collectors with device for stagnation avoidance - Google Patents

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Bastiaan Alexander van Wieringen
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/50—Preventing overheating or overpressure
    • F24S40/55—Arrangements for cooling, e.g. by using external heat dissipating means or internal cooling circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

Bei einem Solarkollektor (10) mit einem Absorber (2) zum Absorbieren von Solarenergie, wobei der Absorber (2) eine Vorderseite (21), eine Rückseite (22), eine Unterkante (23) und eine Oberkante (24) aufweist, wobei der Absorber (2) in einem Rahmen (11) angeordnet ist und die Rückseite (22) mit dem Rahmen (11) sowie einer Rückwand (12) parallel zum Absorber (2) einen Raum (13) bilden, wobei der Rahmen (11) oder die Rückwand (12) nahe der Oberkante (24) über eine Öffnung (6) verfügt, in der Öffnung (6) eine bewegliche Luftklappe (9) angeordnet ist, verfügt der Rahmen (11) und die Rückwand (12) nahe der Unterkante (23) über keine ÖffnungIn a solar collector (10) having an absorber (2) for absorbing solar energy, the absorber (2) having a front side (21), a rear side (22), a lower edge (23) and an upper edge (24), wherein the Absorber (2) in a frame (11) is arranged and form the rear side (22) with the frame (11) and a rear wall (12) parallel to the absorber (2) a space (13), wherein the frame (11) or the rear wall (12) has an opening (6) near the upper edge (24), in the opening (6) a movable air flap (9) is arranged, the frame (11) and the rear wall (12) near the lower edge ( 23) via no opening

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung für Solarkollektoren zur Stagnationsvermeidung.The invention relates to a method and apparatus for solar collectors for Stagnationsvermeidung.

Bei Solarkollektoren für Heizzwecke besteht die Gefahr, dass wenn keine Wärme von einem Verbraucher benötigt wird, auch keine Wärme aus dem Kollektor abgeführt wird. Wird der Kollektor weiterhin durch Sonneneinstrahlung erhitzt, so droht im Kollektor Stagnation.For solar panels for heating purposes, there is a risk that if no heat is needed by a consumer, no heat is dissipated from the collector. If the collector continues to be heated by solar radiation, stagnation threatens in the collector.

Aus EP 1592929 B1 ist ein Kollektor mit einem parallelen Luftkanal zur Kollektorfläche bekannt, bei dem sich an zwei entgegen gelegenen Seiten des Kollektors Öffnungsenden des Luftkanals befinden. Am oberen Ende befindet sich eine Luftklappe mit einem temperaturabhängigen Stellglied, welches die Klappe bei entsprechenden Temperaturen öffnet und schließt, so dass bei Bedarf Luft in den Kollektor von unten strömen kann, sich in diesem erhitzt und durch den thermischen Auftrieb nach oben strömt, so dass unten kalte Luft nachströmen kann. Ein derartiger Kanal kann jedoch auch bei Windbefall durchströmt werden, wenn der Wind die Luftklappe aufdrückt. Out EP 1592929 B1 a collector is known with a parallel air duct to the collector surface, in which are located on two opposite sides of the collector opening ends of the air channel. At the upper end there is an air damper with a temperature-dependent actuator, which opens and closes the flap at appropriate temperatures, so that if necessary air can flow into the collector from below, heated therein and flows upwards by the thermal buoyancy, so that cold air can flow down below. However, such a channel can also be flowed through in windfall when the wind presses the air damper.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stagnationsvermeidung für Sollarkollektoren zu schaffen, welche diesen Nachteil vermeidet.Object of the present invention is to provide a Stagnationsvermeidung for Sollarkollektoren, which avoids this disadvantage.

Erfindungsgemäß wird obige Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass bei einem Solarkollektor mit einem Absorber zum Absorbieren von Solarenergie, welcher auf der Rückseite des Absorbers einen mit Luft gefüllten Raum aufweist, keine Öffnung nahe der Unterkante vorhanden ist, sondern nur eine Öffnung an der Oberkante. In dieser Öffnung befindet sich eine bewegliche Klappe.According to the above object is achieved by the features of claim 1, characterized in that in a solar collector with an absorber for absorbing solar energy, which has a space filled with air on the back of the absorber, no opening near the lower edge is present, but only an opening at the top edge. In this opening is a movable flap.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Ist in oben genanntem Raum eine umströmbare Trennwand angeordnet, so kann um diese eine Strömung entstehen, deren Antrieb der thermische Auftrieb ist. If an umströmbare partition wall is arranged in the above-mentioned space, then this can create a flow whose drive is the thermal buoyancy.

Ragt die Trennwand in die Öffnung, so teilt sie diese in zwei Öffnungshälften. Durch die Anordnung der beweglichen Luftklappe in einer Öffnungshälfte kann die Strömung unterbunden werden.If the dividing wall projects into the opening, it divides it into two opening halves. The arrangement of the movable air damper in an opening half, the flow can be prevented.

Ferner kann der luftdurchströmte Raum nur einen Teil der Rückseite des Absorbers kühlen. Da Stagnation zunächst oben im Kollektor entsteht, reicht es aus, nur diesen Bereich zu kühlen. Optional kann ein derartiger Kollektor – wie bei EP 1592929 B1 über jeweils eine Öffnung oben und unten verfügen.Furthermore, the space through which air flows can only cool part of the rear side of the absorber. Since stagnation initially arises at the top of the collector, it is sufficient to cool only this area. Optionally, such a collector - as in EP 1592929 B1 each have an opening at the top and bottom.

Wie aus dem Stand der Technik bei anderen Stagnationsvermeidungseinrichtungen bekannt, verfügt die bewegliche Luftklappe optional über einen temperaturgesteuerten Antrieb.As is known from the prior art in other stagnation avoidance devices, the movable air flap optionally has a temperature-controlled drive.

Die Erfindung wird anhand der Figuren detailliert erläutert.The invention will be explained in detail with reference to FIGS.

Die Zeichnungen zeigen mehrere Varianten des erfindungsgemäßen Solarkollektors.The drawings show several variants of the solar collector according to the invention.

1 zeigt einen Solarkollektor 10 mit einem Absorber 2 zum Absorbieren von Solarenergie. Der Absorber 2 verfügt über eine Vorderseite 21, die von einer Glasscheibe 1 abgedeckt und im montierten Zustand der Sonne zugewandt ist. Der Absorber 2 verfügt ferner über eine Rückseite 22 auf der der Vorderseite 21 abgewandten Seite. Der Solarkollektor 10 wird vertikal an einer Wand oder diagonal auf einer Schräge montiert, so dass der Absorber 2 über eine Unterkante 23 und eine Oberkante 24 verfügt. Der Absorber 2 ist in einem Rahmen 11 angeordnet. Der Rahmen 11, die Rückseite 22 sowie eine Rückwand 12 parallel zum Absorber 2 bilden einen Raum 13. In der Rückwand 12 nahe der Oberkante 24 befindet sich eine Öffnung 6, in der eine bewegliche Luftklappe 9 angeordnet ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik ( EP 1592929 B1 ) verfügt der Rahmen 11 und die Rückwand 12 nahe der Unterkante 23 über keine Öffnung. 1 shows a solar collector 10 with an absorber 2 for absorbing solar energy. The absorber 2 has a front 21 that from a glass pane 1 covered and facing the sun in the assembled state. The absorber 2 also has a back 22 on the front 21 opposite side. The solar collector 10 is mounted vertically on a wall or diagonally on a slope, leaving the absorber 2 over a lower edge 23 and a top edge 24 features. The absorber 2 is in a frame 11 arranged. The frame 11 , the backside 22 as well as a back wall 12 parallel to the absorber 2 form a space 13 , In the back wall 12 near the top 24 there is an opening 6 in which a movable air damper 9 is arranged. In contrast to the prior art ( EP 1592929 B1 ) has the frame 11 and the back wall 12 near the bottom edge 23 about no opening.

Ist die bewegliche Luftklappe 9 geöffnet, so erhitzt sich Luft im Raum 13 an der Rückseite 22 des Absorbers 2 und strömt nach oben an der Rückseite 22 entlang, um aus der Öffnung 6 entweichen zu können. Demzufolge entsteht ein Unterdruck im Raum 13, der frische Luft durch die Öffnung 6 in den Raum einströmen lässt. Hierbei entsteht eine Schichtung, bei der unten kalte Luft einströmt und oben warme Luft ausströmt. Die kalte Luft strömt zunächst entlang der Rückwand 12. Je nach Unterdruck an der Rückseite 22 des Absorbers strömt die Luft nach unten oder nach oben an die Rückseite 22.Is the movable air damper 9 opened, so air heats up in the room 13 at the back 22 of the absorber 2 and flows up to the back 22 along to get out of the opening 6 to be able to escape. As a result, there is a negative pressure in the room 13 , the fresh air through the opening 6 let flow into the room. This creates a stratification in which cold air flows in and flows out warm air at the top. The cold air initially flows along the back wall 12 , Depending on the negative pressure on the back 22 the absorber flows the air down or up to the back 22 ,

Die bewegliche Luftklappe 9 ist über ein Dehnstoffelement oder eine Bimetallspirale temperaturgesteuert. Unterhalb einer ersten Grenztemperatur drückt der Verschluss die Luftklappe 9 gegen die Öffnung 6, so dass diese verschlossen ist. Oberhalb dieser ersten Grenztemperatur öffnet der Verschluss, so dass Luft in den Solarkollektor 10 ein- und ausströmen kann. Wird eine zweite Grenztemperatur unterschritten, so wird die Öffnung 6 wieder verschlossen. The movable air damper 9 is temperature controlled via an expansion element or a bimetallic spiral. Below a first limit temperature, the shutter pushes the air damper 9 against the opening 6 so that it is closed. Above this first limit temperature opens the shutter, allowing air into the solar collector 10 can flow in and out. If a second limit temperature is reached, then the opening 6 closed again.

2 unterscheidet sich von 1 dadurch, dass zwischen der Rückwand 12 und dem Absorber 2 eine Trennwand 7 angeordnet ist, wobei nahe der Unterkante 23 des Absorbers 2 keine Verbindung zwischen der Trennwand 7 und dem Rahmen 11 besteht. Gegenüber dem in 1 dargestellten Absorber hat dies den Vorteil, dass die kalte Luft entlang der Rückwand 12 bis zur Unterkante 23 und erst dann nach oben entlang dem Absorber 2 strömt. Hierdurch wird mehr Wärme aufgenommen und der entstehende Unterdruck ist größer. 2 differs from 1 in that between the back wall 12 and the absorber 2 a partition 7 is arranged, being near the lower edge 23 of the absorber 2 no connection between the partition 7 and the frame 11 consists. Opposite the in 1 shown Absorber has the advantage that the cold air along the back wall 12 to the lower edge 23 and only then up along the absorber 2 flows. As a result, more heat is absorbed and the resulting negative pressure is greater.

Der Absorber gemäß 3 hat gegenüber dem in 3 dargestellten den Vorteil, dass bei der Strömung im Öffnungsbereich keine Vermischung zwischen dem Kalt- und Warmluftstrom erfolgt. Die Trennwand 7 ist hierzu bis in die Öffnung 6 gezogen, so dass die Öffnung 6 in zwei Öffnungshälften 61, 62 geteilt wird. Die bewegliche Luftklappe 9 ist in der oberen Öffnungshälfte 62 angeordnet.The absorber according to 3 has opposite the in 3 illustrated the advantage that in the flow in the opening area no mixing between the cold and warm air flow takes place. The partition 7 This is up to the opening 6 pulled, leaving the opening 6 in two opening halves 61 . 62 is shared. The movable air damper 9 is in the upper opening half 62 arranged.

4 zeigt eine Variante, bei welcher der Rahmen 11 und die Rückwand 12 lediglich nahe der Oberkante 24 verlaufen. Droht der Absorber 2 zu überhitzen, so steigt das warme Kältemittel im Absorber 2 zunächst nach oben. Zur Vermeidung der Stagnation ist es ausreichend, wenn der Absorber 2 in diesem Bereich gekühlt wird. 4 shows a variant in which the frame 11 and the back wall 12 just near the top 24 run. Threatens the absorber 2 To overheat, the warm refrigerant rises in the absorber 2 first upwards. To avoid stagnation, it is sufficient if the absorber 2 is cooled in this area.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1592929 B1 [0003, 0009, 0013] EP 1592929 B1 [0003, 0009, 0013]

Claims (7)

Solarkollektor (10) mit einem Absorber (2) zum Absorbieren von Solarenergie, wobei der Absorber (2) eine Vorderseite (21), eine Rückseite (22), eine Unterkante (23) und eine Oberkante (24) aufweist, wobei der Absorber (2) in einem Rahmen (11) angeordnet ist und die Rückseite (22) mit dem Rahmen (11) sowie einer Rückwand (12) parallel zum Absorber (2) einen Raum (13) bilden, wobei der Rahmen (11) oder die Rückwand (12) nahe der Oberkante (24) über eine Öffnung (6) verfügt, in der Öffnung (6) eine bewegliche Luftklappe (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (11) und die Rückwand (12) nahe der Unterkante (23) über keine Öffnung verfügt.Solar collector ( 10 ) with an absorber ( 2 ) for absorbing solar energy, wherein the absorber ( 2 ) a front side ( 21 ), a back ( 22 ), a lower edge ( 23 ) and a top edge ( 24 ), wherein the absorber ( 2 ) in a framework ( 11 ) and the back ( 22 ) with the frame ( 11 ) and a back wall ( 12 ) parallel to the absorber ( 2 ) a room ( 13 ), the frame ( 11 ) or the back wall ( 12 ) near the top edge ( 24 ) via an opening ( 6 ), in the opening ( 6 ) a movable air damper ( 9 ), characterized in that the frame ( 11 ) and the back wall ( 12 ) near the lower edge ( 23 ) has no opening. Solarkollektor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Rückwand (12) und Absorber (2) eine Trennwand (7) angeordnet ist, wobei zumindest abschnittsweise nahe der Unterkante (23) des Absorbers (2) keine Verbindung zwischen Trennwand (7) und Rahmen (11) besteht.Solar collector ( 10 ) according to claim 1, characterized in that between the rear wall ( 12 ) and absorbers ( 2 ) a partition wall ( 7 ) is arranged, wherein at least partially close to the lower edge ( 23 ) of the absorber ( 2 ) no connection between partition ( 7 ) and frames ( 11 ) consists. Solarkollektor (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wobei zumindest abschnittsweise nahe der Oberkante (24) des Absorbers (2) keine Verbindung zwischen Trennwand (7) und Rahmen (11) besteht. Solar collector ( 10 ) according to claim 2, characterized in that at least partially close to the upper edge ( 24 ) of the absorber ( 2 ) no connection between partition ( 7 ) and frames ( 11 ) consists. Solarkollektor (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (7) in die Öffnung (6) ragt und somit in zwei Öffnungshälften (61, 62) teilt, wobei die bewegliche Luftklappe (9) in einer Öffnungshälfte (61, 62) angeordnet ist. Solar collector ( 10 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the partition wall ( 7 ) in the opening ( 6 ) and thus in two opening halves ( 61 . 62 ), wherein the movable air damper ( 9 ) in an opening half ( 61 . 62 ) is arranged. Solarkollektor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (11) und die Rückwand (12) lediglich nahe der Oberkante (24) verlaufen.Solar collector ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the frame ( 11 ) and the back wall ( 12 ) only near the top edge ( 24 ). Solarkollektor (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (11) oder die Rückwand (12) eine Öffnung auf der der Oberkante (24) abgewandten Seite aufweist. Solar collector ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the frame ( 11 ) or the back wall ( 12 ) an opening on the top edge ( 24 ) facing away. Solarkollektor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Luftklappe (9) über einen temperaturgesteuerten Antrieb verfügt. Solar collector ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the movable air flap ( 9 ) has a temperature-controlled drive.
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