DE19623728A1 - Vorrichtung zur thermischen Evakuierung von Sonnenkollektoren - Google Patents
Vorrichtung zur thermischen Evakuierung von SonnenkollektorenInfo
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- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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- F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
- F24S80/54—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings using evacuated elements
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Description
Es ist bekannt, die Wärmeverluste von Sonnenkollektoren durch die Aufrechterhal
tung eines Unterdrucks im Zwischenraum von Strahlungsabsorber und Abdeckung zu
verringern. Dies erfolgt durch ein dauerhaft luftdichtes röhrenförmiges Gehäuse
(Vakuumröhrenkollektor) oder durch ein eingeschränkt dichtes flaches Gehäuse, das
mit einer Einrichtung zur Nachevakuierung gekoppelt wird (Vakuumflachkollektor).
Es gibt einen entsprechenden Kollektor der Firma Thermosolar mit der Bauartzulas
sung 02-328-025. Weiterhin ist bekannt, Sonnenkollektoren mit Gasen geringer Wär
meleitfähigkeit, wie Argon, zu befüllen.
Die Fertigung von Vakuumröhrenkollektoren und Installation und Betrieb der Nach
evakuierungseinrichtungen von Vakuumflachkollektoren sind mit hohen Kosten ver
bunden. Des weiteren verbrauchen die Nachevakuierungseinrichtungen Energie sowie
Platz und sind störanfällig.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung für die selbsttätige, autonome und hilfsenergiefreie Evakuierung von
Sonnenkollektoren zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß am Absorber ein Sorptions
mittel aufgebracht wird. Für die Durchführung des Evakuierungsvorgangs wird an ei
nem strahlungsreichen Tag die Wärmeabnahme aus dem Kollektor zeitweilig unter
brochen. Der Kollektor erwärmt sich auf seine Stillstandstemperatur und die im Sorp
tionsmittel enthaltenen Gase werden ausgetrieben und in die Umgebung freigesetzt.
Wird die Wärmeabfuhr aus dem Kollektor wieder aufgenommen, kühlt sich das Sorp
tionsmittel ab und sorbiert die Restgase im Gehäuse bis zu einem geringen Restdruck.
Der Evakuierungsvorgang kann an strahlungsreichen Tagen jederzeit wiederholt
werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen vorrangig in der Einsparung der In
vestition und der Energiekosten der Nachevakuierungsanlagen. Daneben bewirkt sie
auch eine Begrenzung der Stillstandstemperatur, da bei hohen Temperaturen Gas aus
getrieben wird womit der Druck und damit die Wärmeverluste ansteigen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Der handelsübliche
Vakuumflachkollektor besteht aus einem Gehäuse (1), das an der der Sonne zuge
wandten Seite mit einer transparenten Abdeckung (2) versehen ist. Zwischen Abdeckung
und Gehäuseunterseite befindet sich der örtlich von einem Wärmeträgerfluid
durchflossene Strahlungsabsorber (3). Das verbleibende Gehäusevolumen soll eva
kuiert werden. Zu diesem Zweck befindet sich auf dem Strahlungsabsorber in unmit
telbarer Nähe eines durchströmten Bereichs das Adsorptionsmittel (4). Der handelsübli
che Vakuumflachkollektor ist mit zwei Stutzen zum Anschluß externer Nachevakuie
rungseinrichtungen versehen. Einer davon wird mit einem Blindstopfen verschlossen
(5) und in den anderen wird das Überdruckluftventil (6) eingesetzt.
Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels ist in Fig. 2 im Isosterendiagramm dar
gestellt. Am Anfang besitzt der Kollektor Normaldruck und befindet sich im üblichen
Betriebsbereich der Temperatur (1). Wird nun bei großer Einstrahlung die Wärmeab
nahme unterbrochen erwärmt sich der Kollektor auf Stillstandstemperatur. Dabei dehnt
sich die Luft im Kollektor aus und es wird Luft aus dem Adsorptionsmittel ausgetrie
ben. Der Druck steigt jedoch nicht an, da Luft aus dem Überdruckventil in die Umge
bung entweicht. Es findet also eine isobare Erwärmung mit Desorption bis (2) statt.
Wird nun die Wärmeabnahme aus dem Kollektor wieder aufgenommen, kühlt sich
dieser auf Betriebstemperatur ab. Es setzt die Adsorption ein. Das Überdruckventil
verhindert ein Nachströmen von Luft aus der Umgebung. Der Druck sinkt stark ab.
Da die im Kollektor befindliche Luftmenge vergleichsweise gering ist, steigt die Sätti
gung des Adsorptionsmittels nur gering an. Der Betrieb des Kollektors erfolgt zwischen
(3) und (4).
Die zeitweilige Unterbrechung der Wärmeabnahme ist in jeder Solaranlage manuell
durch eine Einstellung des Solarreglers möglich. Großzügig dimensionierte Anlagen
weisen zumindest an einzelnen Tagen des Jahres eine selbsttätige Abschaltung auf
grund Speicherüberhitzung auf.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, den Kollektor während der De
sorptionsphase zusätzlich mechanisch zu evakuieren, so daß sich nach Abkühlung ein
geringerer Restdruck einstellt.
Weiterhin läßt sich durch ein O₂/N₂-Ar-spezifisches Sorptionsmittel beim Evakuie
rungsvorgang eine Argon-Anreicherung der Restluft erzielen, die zu einer weiteren
Verringerung der Wärmeverluste führt.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Kollektor vor der Desorptionsphase mit
einem Sorptiv zu fluten, das günstigere sorptive und wärmetechnische Eigenschaften
als Luft besitzt. Ein geeigneter Stoff ist zum Beispiel Schwefelhexa
fluorid.
Claims (7)
1. Evakuierbarer Sonnenkollektor, dadurch gekennzeichnet, daß am Absorber ein
Sorptionsmittel befestigt ist, das durch eine temperaturvariable Betriebsweise des
Kollektors zu einer selbsttätigen Evakuierung des Kollektors führt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sorptionsmittel
verschiedene Stoffe, wie Silicagel, Zeolith oder Aktivkohle eingesetzt werden
können.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sorptionsmittel ein
Stoff eingesetzt wird, der für Argon eine geringe Affinität besitzt, so daß sich eine
Argonanreicherung der Restluft ergibt.
4. Verfahren zur Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Son
nenkollektor durch zeitweise Abschaltung der Wärmeabfuhr sich erwärmt, dabei das
Sorptiv abgibt, welches durch ein Überdruckventil entweicht und durch die Abküh
lung des Kollektors nach Wiederinbetriebnahme der Wärmeabfuhr das Sorptionsmit
tel einen großen Teil des verbliebenen Sorptivs sorbiert und der Druck im Kollektor
stark zurückgeht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Desorpti
onsphase zusätzlich mechanisch evakuiert wird und so der Enddruck weiter abgesenkt
werden kann.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor vor der
Desorptionsphase mit einem Sorptiv geflutet wird, das bessere sorptive und wärme
technische Eigenschaften als Luft besitzt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sorptionsmittel die
Feuchte im Kollektor so gering hält, daß die Abdeckscheibe des Kollektors an der In
nenseite nicht beschlagen kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19623728A DE19623728A1 (de) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Vorrichtung zur thermischen Evakuierung von Sonnenkollektoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19623728A DE19623728A1 (de) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Vorrichtung zur thermischen Evakuierung von Sonnenkollektoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19623728A1 true DE19623728A1 (de) | 1997-12-18 |
Family
ID=7796927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19623728A Ceased DE19623728A1 (de) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Vorrichtung zur thermischen Evakuierung von Sonnenkollektoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19623728A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013034593A3 (de) * | 2011-09-09 | 2013-05-30 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Solarthermischer kollektor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2838883A1 (de) * | 1977-09-26 | 1979-04-05 | Sunthone | Evakuierter sonnenenergiekollektor |
DE2836542A1 (de) * | 1978-08-21 | 1980-03-06 | Philips Patentverwaltung | Wandelement mit einem zwischen zwei transparenten scheiben befindlichen sonnenkollektor |
GB2089023A (en) * | 1980-12-05 | 1982-06-16 | Kawaguchi Genbee | Solar energy collector |
DE3048018A1 (de) * | 1975-12-06 | 1982-07-15 | Erno Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen | "verfahren zur begrenzung der absorbertemperatur von solarkollektoren" |
-
1996
- 1996-06-14 DE DE19623728A patent/DE19623728A1/de not_active Ceased
Patent Citations (4)
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Title |
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DE-Z.: Sonnenenergie & Wärmepumpe 4/1989, S. 34 f * |
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