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Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlung
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in Wärme Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von
Sonnenstrahlung in Wärme, mit mindestens einem Durchgang für eine die Wärme aufnehmende
Flüssigkeit, die durch den Durchgangströmt.
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Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ist ein mäanderförmig gebogenes
Kupferrohr, durch das die Flüssigkeit strömt. Die Oberfläche des Kupferrohres ist
dunkel eingefärbt. Dadurch erwärmt sich das Kupferrohr infolge der Sonnenstrahlung,
und die auftretende Wärme wird vorwiegend durch Konvektion an die durchströmende
Flüssigkeit übertragen.
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Infolge der mäanderförmigen Ausbildung ist die Herstellung eines solchen
Kupferrohres aufwendig und schwierig; außerdem ist für die Vorrichtung ein großer
Materialaufwand erforderlich, was sich nachteilig auf die Herstellungskosten einer
solchen Vorrichtung auswirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser
Art so auszubilden, daß sie ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrades mit geringem
Material- und Kostenaufwand hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchgang
zwishen zwei Platten liegt, die wenigstens im Bereich längs ihrer Ränder miteinander
verbunden sind, und daß an zwei Rändern der Vorrichtung jeweils eine Zuführöffnung
und eine Ablauföffnung für die Flüssigkeit vorgesehen sind.
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Eine solche Vorrichtung kann einfach hergestellt und eingebaut werden.
Der für die Vorrichtung erforderliche Materialaufwand ist verhältnismäßig gering,
so daß sie kostengünstig hergestellt werden kann. Die zu erwärmende Flüssigkeit
strömt durch die Zuführöffnung in den Durchgang und tritt nach Erwärmung durch die
Ablauföffnung aus der Vorrichtung wieder aus. Die erwärmte Flüssigkeit kann dann
zum Aufheizen von Schwimmbädern, Brauchwasser und dgl. verwendet werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung,
den Ansprüchen und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter
Ausfürung3formen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung
und in Draufsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 2 in vergrdßerter Darstellung
einen Schnitt längs der Linie II - II in Fig. 1, Fig. 3 in Seitenansicht einen Teil
einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 4 in Seitenansicht
einen Teil einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei mit Abstand übereinander
angeordneten, gleich großen Platten 1 und 2, die an zwei einander gegenüberliegenden
Rändern durch Leisten 3 und 4 miteinander verbunden sind (Fig. 2). Die Leisten 3,
4 erstrecken sich über die entsprechende Länge der beiden Platten 1 und 2. An den
beiden anderen einander gegenüberliegenden Rändern der beiden viereckigen Platten
1 und 2 sind die beiden Platten ohne Verbindung miteinander.
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Zwischen den beiden Platten 1, 2 sind mehrere nebeneinander angeordnete,
kanalförmige Durchgänge 5 vorgesehen, durch die die aufzuwärmende Flüssigkeit strömt.
Benachbarte Durchgänge 5 sind jeweils durch einen Steg 6 voneinander getrennt, der
die beiden Platten 1, 2 miteinander verbindet. Die Stege unterteilen nicht nur den
Raum zwischen den beiden Platten in einzelne Durchströmkanäle, sondern dienen auch
zur Versteifung der gesamten Vorrichtung, so daß diese verhältnismäßig großflächig
gebaut werden kann. Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Stege 6 über die
ganze Länge der Platten 1, 2. Zur Erzielung einer über die ganze Fläche der Vorrichtung
gleichmäßigen Erwärmung der Flüssigkeit haben die Durchgänge 5 jeweils gleichen
Durchströmquerschnitt.
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Die Durchgänge 5 münden jeweils in einen gemeinsamen Verteilerkanal
7 und in einen gemeinsamen Sammelkanal 8, die sich jeweils über die gesamte Breite
der beiden Platten 1, 2 erstrecken. Der Verteilerkanal 7 und der Sammelkanal 8 werden
jeweils durch einen U-förmigen Profilteil 9 und 10 begrenzt, dessen Schenkel die
beiden Platten 1 und 2 teilweise übergreifen. An den Enden ist der Profilteil 9,
10 jeweils verschlossen.
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Die beiden Profilteile 9 und 10 weisen eine Zuführöffnung 11 und eine
Ablauföffnung 12 für die Flüssigkeit auf. An die beiden Offnungen 11 und 12 ist
jeweils ein Stutzen 13, 14 für den Anschluß eines Rohrleitungssystemes angeschlossen.
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Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, bilden die Leisten 3 und 4 die Sußeren
Begrenzungswände der beiden äußeren Durchgänge 5 und schließen bündig mit den beiden
Platten 1 und 2 ab.
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Die zu erwärmende Flüssigkeit strömt in Richtung 15 durch die Zuführöffnung
11 in den Verteilerkanal 7, wo sie auf die einzelnen Durchgänge 5 verteilt wird.
Beim Durchströmen durch die Durchgänge 5 wird die Flüssigkeit aufgewärmt und gelangt
in den Sammelkanal 8, wo die erwärmte Flüssigkeit durch die Ablauföffnung 12 in
Richtung 16 aus der Vorrichtung strömt. Infolge des gemeinsamen Verteilerkanales
7 und des gemeinsamen Sammelkanales 8 kann die Flüssigkeit auf einfache Weise auf
die einzelnen Durchgänge verteilt bzw. zum Austritt aus der Vorrichtung gesammelt
werden.
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Es ist möglich, entsprechend wie bei bekannten Vorrichtungen zumindest
die sonnenseitige Platte 1 derart dunkel einzufärben, daß sie die Sonnenstrahlung
adsorbiert. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es aber vorteilhaft, wenn
zumindest die bonnenseitige, also der Sonnenstrahlung ausgesetzte Platte 1 durchsichtig
ist. In diesem Fall wird der Durchströmflüssigkeit ein dunk-ler Farbstoff zugesetzt,
so daß die Sonnenstrahlung direkt von der Flüssigkeit aufgenommen wird. Zweckmäßig
wird ein solcher Farbstoff gewäh-lt, der eine hohe Adsorbtionsfähigkeit für Sonnenstrahlung
hat und sich nicht absetzt, sondern in der Flüssigkeit gelöst bleibt. Zur Erhöhung
des Wirkungsgrades der Vorrichtung ist die Oberfläche der sonnenseitigen Platte
1 so behandelt,
daß sie die Sonnenstrahlung nicht reflektiert. Dazu
kann diese Platte beispielsweise mattiert ausgebildet sein. Außerdem kann die untere,
der Sonnenstrahlung nicht unmittelbar ausgesetzte Platte 2 dunkel eingefärbt sein,
wodurch der Wirkungsgrad der Vorrichtung ebenfalls erhöht wird.
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Ist die untere Ratte 2 oder deren Unterseite schwarz eingefärbt, dann
kann als aufzuwärmende Flüssigkeit Wasser verwendet werden.
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Vorteilhaft sind die Platten 1, 2 mit den Leisten 3, 4 und den Stegen
6 einstückig ausgebildet, so daß die Vorrichtung einfach llergestellt werden kann.
Die Vorrichtung kann dann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt werden, wie "Plexiglas
oder "acrolon". Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich eirlfach einbauen und
gewährleistet infolge der nebeneinander angeordneten und jeweils gleichen Durchströmquerschnitt
aufweisenden Durchgätige 5 eine gleichmäßige Erwärmung der Flüssigkeit.
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eine Leiste Anstelle der Profilteile 9, 10 kann jeweils/vorgesehen
sein, die die beiden Platten 1, 2 miteinander verbindet und bündig mit diesen abschließt.
In diesem Fall liegen die Enden der Stege 6 zur Bildung des Verteilerkanales und
des Sammelkanales mit Abstand von dieser Leiste. Diese beiden Leisten weisen dann
die Zuführöffnung und die Ablauföffnung für die Flüssigkeit auf.
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Wenn die gesamte Vorrichtung aus durchsichtigem Material besteht,
dann können derartige Vorrichtungen als sogenarlnte Lichtbänder in den von beispielsweise
SearSchshsiusern eingebaut werden. Derartige Lichtbänder ermöglichen den Durchtritt
von Sonnenstrahlung.
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enn die Sonneneinstrahlung stark ist, wird der Raum des Gewächshauses
stark erwärmt. Zur Kühlung braucht dann lediglich beispielsweise mittels einer Umwälzpumpe
eine schwarze Flüssigkeit durch die zurrichtung gepumpt zu werden. Dadurch wird
infolge der dann eintretenden Abdunkelung der Raum abgekühlt, gleichzeitig aber
die Flüssigkeit erwärmt, die dann zum Aufheizen von Schwimmbädern, Brauchwasser
und dgl. verwendet werden kann.
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Zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung ist bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 3 oberhalb der sonnenseitigen Platte 1 eine als Isolierung dienende Luftzwischenschicht
17 vorgesehen, die zwischen der Vorrichtung und einer Isolierlage 16 liegt. Die
Isolierlage 18 besteht ebenso wie die erfindungsgemäße Vorrichtung aus zwei mit
Abstand voneinander liegenden Platten 19, 20, die durch (nicht dargestellte) Stege
miteinander verbunden sind. Vorteilhaft sind die Platten 1, 2 mit den Leisten 3,
If und den Stegen 6 gleich ausgebildet wie die Platten 19, 20 und die zugehörigen
Stege. In diesem Fall kann für die erfindungsgemEße Vorrichtung und für die Isolierlage
18 das gleiche Ausgangsmaterial verwendet werden.
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Für die Vorrichtung ist es dann lediglich erforderlich, an den entsprechenden
Rändern die zur Bildung des Verteilerkanales und des Sammelkanales vorgesehenen
Profilteile 9, 10 zu befestigen.
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Die Vorrichtung und die Isolierlage 18 sind durch einen Uber den gesamten
Umfang verlaufenden Abstandhalter 21 miteinander verbunden. Der Abstandhalter 21
begrenzt außerdem die Luftzwischenschicht 17 nach außen. Innerhalb der Luftzwischenschicht
17
ist auf dem Abstandhalter 21 eine Aufnahme 22 für ein den Feuchtigkeitsgehalt
der in der Zwischenschicht 17 befindlichen Luft regelndes Medium befestigt, wie
beispielsweise Silicagel. Mit diesem den Feuchtigkeitsgehalt regelnden Medium kann
eine optimale Isolierung gegen Wärmeabstrahlung erreicht werden. Die Zwischenschicht
17 ist so bemessen, daß die in diesem Raum befindliche Luft nicht strömen kann,
sondern daß sich dort stehende Luft bildet. Dadurch wird die Isolierung wesentlich
verbessert und somit der Wirkungsgrad der Vorrichtung weiter erhöht.
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Anstelle der Isolierlage 18 gemäß Fig. 3 können zwei mit Abstand voneinander
liegende Glasscheiben 23 und 24 verwendet werden (Fig. 4). Dabei kann die Scheibe
23 aus Glas und die Scheibe 24 aus sogenanntem Isolierglas, aus Polyester oder einem
ähnlichen Material bestehen. Der Raum 17 ist ebenfalls so ausgebildet, daß sich
in ihm stehende Luft bildet.
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Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung aus durchsichtigem Material,
wie Acrylglas, Hart-PVC-Glas oder dgl. besteht,- sind keine zusätzlichen Teile zur
dunkel Einfärbung der Vorrichtung erforderlich. Es braucht dann lediglich der Flüssigkeit
ein entsprechendes Farbmittel zugesetzt zu werden, so daß die Sonnenstrahlung direkt
von der Flüssigkeit aufgenommen und in Wärme umgewandelt wird.
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Es ist möglich, mehrere Vorrichtungen aneinanderzusetzen und beispielsweise
durch Profilklammern oder dgl. miteinander zu verbinden. Dadurch ergibt sich eine
große Fläche zur Auffangung der Sonnenstrahlung.
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