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Wärmeaustauscher für Strahlungsenergie, vorzugsweise
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Solarkollektoren Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher für
Strahlungsenergie, vorzugsweise Solarkollektor in flacher Schichtbauweise mit einer
Vielzahl in Längsrichtung parallel verlaufender und eine Wärmeaustauscher-Flüssigkeit
führender sowie oben und unten in Verteilerrinnen mündende Kanäle, die von zumindest
einem isolierenden Zwischenraum überdeckt sind.
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Die Verwendung von Wärmeaustauschern zur Nutzbarmachung von Sonnenenergie
findet zunehmend größeres Interesse und größere Anwendung. Die Prinzipien,aufgrund
deren Sonnenenergie nutzbar gemacht werden kann, sind allgemein bekannt. Obwohl
also die Nachfrage und die physikalischen Voraussetzungen für die Nutzbarmachung
der Sonnenenergie mehr oder weniger zum allgemeinen Kenntnisstand gehören, ergeben
sich doch Schwierigkeiten bei der praktischen Verwirklichung. Der wesentliche Grund
dafür besteht in der Tatsache, daß die Investitionskosten für die Sonnen -energie
energie
nützende Anlagen verhältnismäßig hoch sind, obwohl Solarkollektoren durchaus die
Fähigkeit besitzen, mit hohem Wirkungsgrad zu arbeiten. Es besteht daher ein Bedarf
für Solarkollektoren, die im Massenherstellungsverfahren sehr preiswert und billig
hergestellt werden können.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Thermoaustauscher
für Strahlungsenergie sowohl für Gas als auch für Flüssigkeiten als Austauschermedium
zu schaffen, der kostensparend hergestellt und zum Versand verhältnismäßig klein
verpackt werden kann und eine Möglichkeit bietet, daß überhöhte Betriebstemperaturen
vermieden werden. Schließlich soll durch die besondere Ausgestaltung dafür gesorgt
werden, daß die vom Kollektor abgestrahlte Energie im Verhältnis zur aufgenommenen
Energie möglichst klein ist.
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Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auchausder nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der
Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Solarkollektor gemäß der
Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt
längs der Linie III-III der Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der
Fig. 1; Fig. 5 eine teilweise Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines
Solarkollektors gemäß der Erfindung; Fig. 6
Fig. 6 einen vergrößerten
Teilquerschnitt durch die Ausführungsform gemäß Fig. 5; Fig. 7 einen dem Schnitt
gemäß Fig. 6 entsprechenden Schnitt durch den Solarkollektor gemäß Fig. 5 in zusammengerolltem
Zustand; Fig. 8 einen der Ansicht gemäß Fig. 6 entsprechenden Schnitt des Solarkollektors
gemäß Fig. 5, bei dem die beiden separat hergestellten Komponenten separat dargestellt
sind; Fig. 9 einen Schnitt durch das eingeschweißte Verteilerrohr bei einem Solarkollektor
gemäß Fig. 5.
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In den Fig. 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsform eines Solarkollektors
10 gemäß der Erfindung dargestellt, der als Flachkollektor aufgebaut ist.
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Dieser Kollektor besteht im wesentlichen aus einem laminierten Schichtaufbau,
wobei verhältnismäßig preiswerte gießbare Kunststoffmaterialien Verwendung finden
können. Wie man aus Fig. 2 entnehmen kann, besteht der Schichtaufbau aus einem verhältnismäßig
starren plattenförmigen Teil, auf dessen Oberseite die als Kollektor wirksame Schichtstruktur
angeordnet und längs des äußeren Umfangs mit dem plattenförmigen Teil verbunden
ist.
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Dieser plattenförmige Teil ist bei dem Flachkollektor 10 gemäß Fig.
1 als verhältnismäßig dicke Trägerschicht 12 ausgebildet und besteht vorzugsweise
aus einem geeigneten aufgeschäumten Kunststoffmaterial wie z. B. Urethan, Styrol
oder Harnstoff-Formaldehyd. Diese Trägerschicht 12 ist charakterisiert durch geringes
Gewicht und eine verhältnis -hältnismäßig
starre Form. Wenn diese
Trägerschicht in einem Spritzgießverfahren aus einem aufgeschäumten Kunststoffniaterial
hergestellt wird, kann in der Trägerschicht 12 in einfacher Weise bereits ein Gestaltungsmerkmal
der Erfindung vorgesehen sein. Wie der Schnitt gemäß Fig. 2 zeigt, ist die als Montageschicht
vorgesehene Unterseite 14 der Trägerschicht 12 eben ausgebildet. Die Oberseite der
Trägerschicht 12 ist mit einer Vielzahl von Rinnen 16 versehen, die winklig zueinander
verlaufende Seitenflächen haben, die satteldachförmig angeordnet sind.
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Obwohl es im Rahmen der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt,
die Oberflächen der Rinnen 16 in der aus geschäumtem Kunststoff bestehenden Trägerschicht
als wärmebeständige und wärmeabsorbierende opake Wandfläche auszubilden, die flüssigkeitsundurchlässig
ist, um in der Rinne eine Flüssigkeit leiten zukönnen, wird bei einer bevorzugten
Ausführungsform auf diese Oberflächen der Seitenwände der Rinnen eine Filmschicht
18 aufgebracht, die die erwähnten Funktionen zumindest teilweise übernimmt. Diese
Filmschicht 18 wird zweckmäßigerweise in einem Vakuumziehverfahren geformt und gegen
die Oberfläche der Form gelegt, in welche der Kunststoffschaum zur Herstellung der
Trägerschicht 12 eingebracht wird.
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Die Filmschicht 18 ist vorzugsweise opak und kann jede beliebige Farbe
haben. Als geeignete Materialien für die Filmschicht 18 können Polycarbonate, Acrylharze,
Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Gummiverbindungen und dergl. Verwendung finden.
Selbstverständlich kann die Filmschicht 18 auch nur als flüssigkeitsundurchlässige
Schicht ausgebildet sein, die auf ihrer Oberfläche einen aufgesprühten oder sonstwie
aufgebrachten Überzug trägt, der die Wärmebeständigkeit und/oder die wärmeabsorbierende
Funktion übernimmt. Diese Oberflächenschicht kann auch in die Filmschicht int egriert
sein.
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Der Schicht-
Der Schicht aufbau des Solarkollektors
10 wird durch drei weitere transparente Kunststoffschichten 20, 22 und 24 komplettiert,
die über der Trägerschicht 12 und der Filmschicht 18 angeordnet sind.
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Die untere Kunststoffschicht 20 ist mit dem Kammbereich der dachförmigen
Seitenflächen der mit der Filmschicht 18 ausgekleideten Rinnen 16 -wZerbunden, wie
dies aus Fig. 2 hervorgeht, wobei sich die Kunststoffschicht über jede der Rinnen
in einem tiefer liegenden Bereich erstreckt und im Kammbereich mit der Filmschicht
verbunden ist.
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Der von der Kunststoffschicht 20 einerseits und der Filmschicht 18
andererseits begrenzte Raum der Rinnen 16 bilden einen geschlossenen, die Flüssigkeit
aufnehmenden Kanal 26.
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Um die Kunststoffschicht 20 mit dem Kammbereich der Filmschicht 18
in den Rinnen 16 zu verbinden, können allgemein bekannte Verfahren zum Verbinden
von Kunststoff benutzt werden, wie z. B. Schweißen, Verkleben und dergl. Eine zweckmäßige
Möglichkeit, die beiden Kunststoffschichten zu verbinden, besteht darin, die beim
Formen der Filmschicht 18 in der Form zur Verfügung stehende Wärme zum Erweichen
der Kunststoffschicht 20 zu benutzen und diese Schicht mit der Filmschicht 18 zu
verschweißen, wenn der Preßdruck auf die zu verbindenden Oberflächen einwirkt. Die
Kunststoffschichten 22 und 24 werden streifenförmig längs miteinander verbunden
in Bereichen, die den Kammbereichen der dachförmigen Seitenflächen der Rinnen zugeordnet
sind.
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Die Kunststoffschicht 22 verläuft in einem gewissen Abstand zur Kunststoffschicht
20 von Kammbereich zu Kammbereich, so daß ein Zwischen -raum 28 entsteht, der als
isolierender Luftraum wirkt. In derselben Weise wird die obere Kunststoffschicht
24 derart von Kammbereich zu Kammbereich verlegt, daß zwischen der Kunststoffschicht
22 und der Kunststoffschicht 24 ein zweiter isolierender Zwischenraum 30 ausgebildet
wird. Sowohl die Kunststoffschicht 22 als auch die Kunststoffschicht 20
schicht
20 sind leicht gekrümmt ausgebildet und überbrücken die Zwischenräume im Normalzustand
nicht in geradeliniger Form. Dadurch wird erreicht, daß eine ungleichmäßige Formveränderung
in Form einer Expansion oder einer Kontraktion der verschiedenen Teile in Abhängigkeit
von klimatologischen Einflüssen oder anderen Anwendungsbedingungen ausgeglichen
werden. Die oberste Kunststoffschicht 24 ist dicker als die übrigen Schichten 18,
20 und 22 ausgeführt und soll einen mechanischen Schutz gegen darauffallende Gegenstände,
Hagel oder auch andere mechanisch gefährliche Beeinträchtigungen bieten, wobei außerdem
der isolierende Zwischenraum 30 nach außen abgeschlossen werden soll.
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Der Solarkollektor 10 ist vorzugsweise eine in sich geschlossene Einheit,
welche an den Enden der Kanäle 26 sowie der Zwischenräume 28 und 30 Verteilerelemente
hat. Derartige Verteilerelemente können in l)eliebiger Weise ausgebildet sein, jedoch
zeigt die dargestellte Ausführungsform eine flach konisch verlaufende Ausnehmung
an jedem Ende der Trägerschicht 12, welche von der Filmschicht 18 bedeckt wird,
so daß eine flach konisch verlaufende Verteilerrinne 32 entsteht, die mit den Kanälen
26 kommuniziert.
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Der Anschluß an die Verteilerrinne 22 von außen erfolgt mit Hilfe
eines Kunststoffrohres 34, welches entweder in entsprechenden Ausnehmungen der Trägerschicht
12 montiert ist oder bereits bei der Herstellung der Trägerschichtin dieser bei
der Herstellung ausgebildet wird. Beim Befestigen der Filmschicht 18 am jeweiligen
Ende der Trägerschicht 12 werden Teile ausgeschnitten, die das herausragende Kunststoffrohr
34 überdecken würden.
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Jede Verteilerrinne 32 wird vorzugsweise um das Kunststoffrohr 34
herum mit Hilfe der dort endenden Teile der Kunststoffschichten 20, 22 und 24 verschlossen
und abgedichtet. Aus Fig. 4 kann man erkennen, daß diese Teile der
Teile
der Kunststoffschichten 20, 22 und 24, soweit sie über der Verteilerrinne liegen,
nicht miteinander verbunden sind, sondern auch in diesem Bereich den isolierenden
Zwischenraum aufweisen. Die Kunststoffschichten sind erst am äußeren Ende, wo sie
auf dem Rand der Trägerschicht 12 aufliegen, miteinander und mit dem Rand der Trägerschicht
verbunden. Es bleiben also über der Verteilerrinne 32 sowohl der isolierende Zwischenraum
28 zwischen den Kunststoffschichten 20 und 22 als auch der isolierendeZwischenraum
30 zwischen den Kunststoffschichten 22 und 24 erhalten.
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Das Verhindern eines Überhitzens infolge einer ungenügenden Wärmeableitung
ist eine wichtige Maßnahme bei Situationen, in welchen die Flüssigkeitszirkulation
ausfällt und das System Temperaturen annimmt, Linie über den zulässigen Materialtemperaturen
liegen. Bei den häufigsten Anwendungsfällen wird der Solarkollektor 10 geneigt montiert.
Damit kann der größte Anteil an Sonnenenergie aufgenommen werden und außerden; das
System zum Reinigen oder zumSchutz gegen Einfrieren leicht entleert werden. Durch
die Neigung des Solarkollektors kann auch auf dessen Oberfläche sich niederschlagende
Feuchtigkeit, sei es infolge von Regen oder Schnee, leicht abgeführt werden. Es
ist sowohl eine Druck- als auch eine Temperatursteuerung bzw. Kontroll e für die
isolierenden Zwischenräume 28 und 30 möglich, indem herkömmliche Ventile 36 bzw.
38 gemäß Fig. 1 eingesetzt werden. Obwohl in der Darstellung nicht gezeigt, kann
in der mittleren Kunststoffschicht 22 iiber der Verteilerrinne 32 und unter dem
Ventil 36 eine Öffnung vorgesehen werden, so daß der Innenraum der Verteilerrinne
mit den Zwischenräumen 28 und 30 kommuniziert. Selbstverständlich können für die
Zwischenräume 28 und 30 auch separate Ventile vorgesehen sein, wenn dies wünschenswert
od er erforderlich ist. Expansionskräfte, die aufgrund von der Erwärmung der Luftmassen
zwischen den transparenten Kunststoffschichten
stoffschichten entstehen,bewirken,
daß durch das Ventil 36, wie in Fig. 1 dargestellt, Luft entweichen kann, wenn dieses
Ventil offen ist. Für ein solches Ventil 36 kann eine Konstruktion aus Materialien
vorgesehen werden, bei welcher ein großer thermischer Expansionseffekt eines Teils
des Ventils eine automatische Öffnung bewirkt, wenn bestimmte Temperaturen überstiegen
werden. Es besteht auch die Möglichkeit einer automatischen Steuerung der Ventile
mit Hilfe von Elektromagneten, wobei die Ventile derart ausgelegt sind, daß sie
bei anliegender elektrischer Leistung normalerweise geschlossen sind und sich öffnen,
wenn ein Stromausfall auftritt. Ferner ist vorgesehen, daß die Ventile öffnen, wenn
der Flüssigkeitsfluß durch irgendeinen Ausfall beeinträchtigt wird. Derartige Ventilsteuerungen
sind allgemein bekannt und können je nach Bedarf eingesetzt werden. Das an der Unterseite
des Kollektors vorgesehene Ventil 38 dient dazu, kalte Luft einströmen zu lassen,
um warme Luft zu ersetzen, die durch das Ventil 36 ausströmt, um damit die Temperatur
innerhalb des Kollektors unterhalb der festgelegten oberen Temperaturgrenzwerte
zu halten. In Bereichen, wo sehr viel Staub in der Luft enthalten ist, kann es zweckmäßig
sein, über den Ventileinlässen Filter vorzusehen, damit eine Verschmutzung der Innenseite
der die Zwischenräume bildenden Kunststoffschichten verhindert wird.
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Die Solarkollektoren 10 werden in herkömmlicher Weise wie andere an
Gebäuden zu befestigende Elemente, z. B. Fassadenelemente oder Dachplatten, befestigt,
wobei die Kunststoffrohre 34 der Solarkollektoren an entsprechende Anschlußrohre
angeschlossen werden. Üblicherweise werden solche Solarkollektoren als zusätzlich
anzubringende Elemente vorgesehen, die jedoch auch dem äußeren Schutz der Gebäude
gegen Witterungseinflüsse dienen können. Fabrikmäßig montierte Solarkollektoren
können die Trägerschicht 12, die Filmschicht 18 und die Kunststoffschichten 20 sowie
22 umfassen und in dieser Form als Dachelement dienen, das mit der
mit
der Kunststoffschicht 24 zum Schutz gegen eindringende Feuchtigkeit überzogen ist.
Geeignete Materialien für die Filmschicht 18 und die Kunststoffschichten 20, 22
und 24 sind z. B. Polycarbonate, Acrylharz, Polyvinylchlorid und Polyvinylfluorid
sowie Gummiverbindungen.
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In den Fig. 5 bis 9 ist eine weitere Ausgestaltung eines Solarkollektors
gemäß der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird auf die starre
Trägerschicht für den Solarkollektor verzichtet und dieser in Form einer aufrollbaren
Matte 40 hergestellt. Auf diese Weise ist der Solarkollektor in derselben Weise
wie gerollte Teppiche oder flach ausliegende Teppiche einfach zu transportieren
und zu lagern. Für große Solarkollektoren wird, um die Herstellung zu vereinfachen
und die Kosten zu verringern, der Solarkollektor in kontinuierlichen Bahnen mit
einer Breite von etwa 2, 5 m hergestellt. Die Dicke des Kollektoraufbaus, wie sie
in Fig. 6 angedeutet ist, beträgt etwa 2 cm und vorzugsweise weniger.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kollektormatte 40 aus
zwei extrudierten Kunststoffprofilen 42 und 44 hergestellt, die in geeigneter Weise
miteinander verbunden sind. Das extrudierte Kunststoffprofil 42 stellt die Trägerschicht
der Kunststoffmatte 40 dar und entspricht der Trägerschicht 12 sowie der Filmschicht
18 der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Das extrudierte Kunststoffprofil 44
ist aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt und entspricht den Kunststoffschichten
20, 22 und 24 bei der Ausführung des Solarkollektors 10.
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Wie man aus den Fig. 6 bis 8 entnehmen kann, besteht das extrudierte
Kunststoffprofil 42 aus einer Vielzahl nebeneinander verlaufender, etwa dreieckiger
Hohlprofile, die derart aneinanderhängen, daß V-förmige Rinnen entstehen, wie sie
durch die Filmschicht 18 bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 vorhanden
sind. Die untere Längskante der V-förmigen Rinnen 46 ist mit einer Bodenschicht
48 verbunden, wobei diese Bodenschicht 48
Bodenschicht 48 im Mittelbereich
geringfügig nach innen vorgefaltet sein kann.
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Das extrudierte Kunststoffprõfil 44 hat einen Querschnitt; der eine
Vielzahl von Zwischenräumen 50 und 52 entsprechend den Zwischenräumen 28 und 30
bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 aufweist, so daß die isolierenden
Hohlräume entstehen. Dementsprechend besteht das extrudierte Kunststoffprofil 44
aus einem unteren Steg 5i und einem mittleren Steg 56, zwischen welchen der hohle
Innenralltn 7)0 ausgebildet ist, und ferner aus dem Zwischensteg 56 sowie dem oberen
Steg 58, zwischen welchen der Hohlraum 52 ausgebildet ist. Die einzelnen Stege sind
in Bereichen miteinander längs verbunden, welche den Abstand der Firstbereiche des
extrudierten Kunststoffprofils 42 haben. Um das Kunststoffprofil 42 auf das Kunststoffprofil
44 aufzubringen und mit diesem zu verbinden, werden diese so aufeinandergelegt,
daß der untere Steg 54 einen Teil der Rinne 46 überbrückt und dadurch die Kanäle
60 für die Flüssigkeitsführung entstehen.
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Wie man aus Fig. 5 entnehmen kann, wird die Verbindung in Längsrichtung
der Kollektorbahn in durch die gestrichelten Linien 62 angedeuteten Abständen für
Zwecke jeweils unterbrochen, die nachfolgeril noch erläutert werden.
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Für den Versand und die Lagerung werden von den extrudierten Kunststoffprofilen
42 und 44 vorzugsweise Stücke in der Länge von etwa 3, 60 m abgeschnitten. Diese
Längen können etwa 6 bis 8 durch die gebrochenen Linien 62 gekennzeichnete nicht
miteinander verbundene Bereiche aufweisen. Dieses Stück kann, wie aus Fig. 7 hervorgeht,
wie ein Teppich aufgerollt werden. Dabei faltet sich die Bodenschicht 48 nach innen.
Für die Anwendung wird die Kollektormatte 40 derart ausgelegt, daß die Längsrichtung
der wasserführenden Kanäle 60 der Fallinie der sie aufsie
aufnehmenden
Oberfläche entsprechend verläuft. Nach dem Aufrollen werden die Matten so weit auseinandergezogen,
daß die Bodenschicht 48 flach auf der Unterlage aufliegt, wobei diese Bodenschicht
mit der Unterlage vorzugsweise verklebt wird, um einen ver.-hältnismäßig starren
Kollektoraufbau zu erhalten. Um die wasserführenden Kanäle in einfacher Weise mit
Zulauf-und Ablaufrohrleitungen zu verbinden, wird der Kollektorschlauch in einem
Bereich, in dem das obere Kunststoffprofil 42 und das untere Kunststoffprofil 44
nicht miteinander verbunden sind, aufgetrennt, so daß zwischen die beiden Profile
ein Verteiler bzw. Sammler rohr 64 eingelegt und die Profile fest mit diesem Rohr
verbunden werden. Der sich dadurch ergebende Aufbau ist in Fig. 9 im Schnitt dargestellt.
Wenn der Kollektor nicht die volle Produktionshreite der Kollektormatte 40 braucht,
kann eine beliebige Breite dadurch eingestellt werden, daß längs einem wasserführenden
Kanal 60 ein Teil der Kollektormatte abgeschnitten wird. Auf diese Weise ist es
möglich, rechteckige Kollektormatten von nahezu jeder beliebigen Länge und Breite
aus den aufrollbaren Kollektormatten 40 herzustellen.
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Bei beiden Ausführungsformen der beschriebenen Solarkollektoren werden
die mehrfach übereinander angeordneten Kunststoffschichten dazu benutzt, das in
den Kanälen geführte Wasser gegen Wärmeverluste zu schützen. Die beiden oberen transparenten
Schichten bewirken, daß in dem Zwischenraum eine stehende Luftschicht vorhanden
ist und damit ei nie Abkühlung des inneren Kollektorbereiches z. B. durch vorbeistreichende
Winde verringert wird. Die mittlere Schicht nimmt mehr oder weniger eine der Wassertemperatur
in den Kanälen entsprechende Temperatur an und verhindert damit eine Wärmeabstrahlung
von den wasserführenden Kanälen in Richtung kühlerer Umgebungen, z. B. auch in den
die Sonne umgebenden Himmelsraum.
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Die
Die Lufträume über den Wasserkanälen wirken
isolierend, wobei die mittlere Schicht dazu beiträgt, die Temperaturen in den Wasserkanälen
auszugleichen. Bei Anwendungsfällen, bei denen die über die Oberfläche streichenden
Winde durch architektonische oder landschaftliche Maßnahmen sehr gering sind, kann
die mittlere Kunststoffschicht 22 bezw. der Zwischensteg 56 weggelassen werden,
ohne daß der Wirkungsgrad des Kollektors wesentlich benachteiligt wird.
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Die von dem Wasser in den Kanälen benetzten seitlichen Wände stellen
einen Absorber für die Strahlung dar, welche durch die transparenten Kunststoffschichten
und das Wasser in die Kanäle eindringt. Licht -strahlen, die nicht vollständig absorbiert
und in Wärme umgewandelt werden, erfahren eine Ablenkung in Richtung auf die gegenüberliegende
Seite des Kanals, wodurch die Umwandlung der zur Verfügung stehenden Strahlung in
Wärmeenergie vergrößert wird, verglichen mit herkömmlichen Flachkollektoren. Die
von den benetzten opaken Oberflächen reflektierte Strahlung liegt im Ultrarotbereich,
welche von dem Wasser in den Kanälen mit hohem Wirkungsgrad absorbiert wird.
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Die Wärmeverluste durch Strahlung werden sehr stark durch die verhältnismäßig
schmalen transparenten Bereiche senkrecht zu einer kälteren Ableitung begrenzt.
Auf diese Weise arbeitet das System als Strahlungssenke mit einer Sammelfläche,
die wesentlich größer als die Verlustflächen sind, und zwar um das Verhältnis der
benetzten opaken Flächen zu den benetzten transparenten Flächen. Im wesentlichen
dieselbe Analyse kann man auch für die opaken Bereiche in bezug auf die transparenten
Teile anstellen, wenn das innerhalb der Kanäle erwärmte Medium Luft anstelle von
Wasser ist.
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Die relativen Abmessungen einschließlich des von den benetzten Wandflächen
eingeschlossenen Winkels der Kanäle, die Länge der benetzten Wandflächen,verglichen
mit den trockenen Wandflächen, und ferner die Dicke der
Dicke der
Filmschicht können experimentell optimiert werden, um minimale Gesamtkosten zu erhalten.
Eine Ausführungsform unter Verwendung von Polycarbonat verwendet Winkel zwischen
30 und 600 mit einem minimalen Luftpolster zwischen den transparenten Kunststoffschichten
von etwa 1> 6 mm. Durch Vergrößern der minimalen Luftpolsterdicke und/oder Verkleinern
der durch die Kanalwände eingeschlossenen Winkel kann man eine Erhöhung der zu erhaltenden
Wassertemperatur erreichen. Es kann sich jedoch eine Überhitzung der Kunststoffschichten
infolge von einem Ausfall der Flüssigkeitszirkulation ergeben, wenn nicht durch
Beregnungsanlagen, Beschattung oder Ventilationsanlage die Temperatur abgeführt
wird. Die Verwendung vonGlas oder anderen temperaturbeständigen Materialien für
die transparenten Teile des Kollektors läßt wohl eine höhere Betriebstemperatur
zu, jedoch ließen sich unter Verwendung von Polycarbonatkunststoffschichten lange
Betriebszeiten bei Wassertemperaturen von 0 etwa 80 C erreichen. Es zeigte sich
als vorteilhaft, anstelle von sehr teuren Materialien die verhältnismäßig billigen
Kunststoffmaterialien zu verwenden und unzulässig hohe Temperaturen durch Besprühen
mit Wasser zu verhindern, wobei dieses Besprühen der Kollektoren mit Wasser gleichzeitig
auch für eine Reinigung der transparenten Kollektoroberflächen von Staub dienlich
ist.
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Auch bei niederen Sonnenständen kann im Vergleich zu Flachkollektoren
mit flachen Glasoberflächen eine Verbesserung mit den Maßnahmen gemäß der Erfindung
geschaffen werden. Die optimale Krümmung bzw.
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das Krümmungsprofil hängt von dem Inklinationswinkel der Sonne ab
und von dem Winkel, den die Kanalwände einschließen. Es sollte daher je nach den
örtlichen Lagen bei der Herstellung darauf geachtet werden, daß die Krümmung der
oberen Kunststoffschicht 24 bzw. des oberen Steges 58 an die örtlichen Bedingungen
bei einer Verwendung mit einem flachen Einfallswinkel angepaßt sind. Bei verhältnismäßig
nördlichen Lagen, wo hohe Luftfeuchtigkeiten überwiegen, kann der eingeschlossene
Winkel bei
Winkel bei 300 liegen und die Krümmung der Kunststoffschicht
24 bzw.
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des oberen Steges einem Radius von etwa 2, 5 cm entsprechen. In heißeren
Zonen kann dagegen der eingeschlossene Winkel bei 600 liegen, wogegen die Krümmung
der Kunststoffschicht 24 bzw. des oberen Steges 58 in der Größenordnung von 5 cm
liegen kann.
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Patentansprüche