DE2753742A1 - Kollektor fuer sonnenenergie - Google Patents

Description

• Kollektor für Sonnenenergie"
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenenergie-Kollektar, der die von einem Hausdach absorbierte Sonnenenergie aufnimmrt und auf ein Wärmeträgermedium überträgt.
• Derartige Kollektoren werden hauptsächlich tum Erwärmen von Gebrauohawssser, Schwimmbadwasser oder Kreislaufwasser in Heizungsanlagen von Gebäuden eingesetzt.
• Verschiedene Kollektorarten sind bekannt, die jedoch in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden können: 1. Kollektoren für gerichtete Sonnenstrahlen Das Hauptmerkmal solcher Kollektoren liegt im Bündeln vom gerichteten Sonnenstrahlen, um somit eine hohe Heizflächenbelastung auf die wrmeaufnehmende Fläche zu erzielen Solche Kollektoren sind geeignet zur Erwärmung von Heizwasser oder - in Ländern mit längeren wolkenlosen Perioden - zur Verdampfung von Arbeitsmitteln und somit zum Antrieb der unterschiedlichsten Dampfma schinen.
• Das Fokussieren der Sonnenstrahlen kann bei solchen Kollektoren auf die äußere Wand eines lichtundurchlässigtn, mit Wärmeträgermedium durchströmten Rohres, Skizze 1, oder auf die innere Wand eines zur Hälfte lichtdurchlässigen und zur anderen Hälfte lichtundurchlässigen Rohres erfolgen, Skizze 2. Bei der letztgenannten AusfUhrung ist es von Vorteil, daß das Wärmeträgermedium in unmittelbarem Kontakt mit der absorbierenden Schicht des Rohres steht. Dadurch vereinfacht sich das Isolieren des Kollektors gegenüber der Umgebung.
• Den Vorteilen der o.e, Kollektoren steht ein verhältnismäßig hoher Herstellungsaufwand und damit hohe Kosten gegenüber.
• PUr unsere Breitengrade wUrde sich dieser Aufwand nicht lohnen, da wir es hier im wesentlichen - bei betSlkter Witterung - alt diffuser Sonneneinstrahlung zu tun haben.
• 2. Kollektoren für diffuse Sonnenenergie Diese Kollektoren setzt soh bei uns mehr und mehr durch.
• Dabei hat eioh gezeigt. daß die teistungen einfach aufgebauter Kollektoren sich kaum von denen hochgezUchteter Kollektorkonstruktionen unterscheiden. Daher richtet eich die Hauptentwicklung auf die Herstellung möglichst einfacher Kollektoren, mit deren hilfe die verfügbare Sonnenenergie bei niedrigen Investitionskosten für Heizzwecke nutzbar gemacht werden kann.
• Der Aufbau solcher Kollektoren ist meist sihnlich und besteht aus zwei Swnmelleitunen für den Zu- bzw. Ablauf der Wärmeträgermedien, die mit durchflossenen runden, ovalen oder rechteckigen Rohren, welche als eigentliche Absorber dienen, verbunden sind. Desweiteren wird solche Eollektoreinheit nach unten isoliert und oben mit einer Glasscheibe zugedeckt, um eine Abkühlung der absorbierenden Fläche durch Konvektion zu verhindern. Gemeinsam haben alle Diffusstrahlen-Kollektoren, daß die absorbierende Schicht durch eine Wand vom Wärmeträgerstrom getrennt ist. Dadurch liegt die Absorbertemperatur höher als die Temperatur der gekÜhlten Wandseite.
• Solche Kollektoren der diffusen Sonnenenergie sind durchaus einfach im Aufbau und tragen zwar zum oben genannten Ziel, nämlich der Minimalisierung der Herstellungskoste, bei, Jedoch liegen die Herstellungs- und Montagekosten immer noch zu hoch, um eine klare wirtschaftliche Nutzung der Sonnenenergie für Heizzwecke herbeizuführen.
• Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sehr einfaches tollektorsystem für Sonneneinstrahlung zu erstellen. Besonderer Wert wird darauf gelegt, daß man mit einem Minimum an Aufbauten und einem verschwindend geringen Montageaufwand nahezu die gesamte Dachfläche eines Hauses als Sonnenstrahlenkollektor einsetzen kens, Weiterhin wird darauf geachtet, daß die energieabsorbierende Schicht unmittelbar mit dem Wärmeträgermedium gektihlt wird1 was bisher bei Kollektoren von diffusen Sonnenßtr-hlen nicht der Fall ist.
• Ein solches Kollektor-Sstem benutzt das Absorptionsvermögen von bereits vorhandenen Dachziegeln als Absorber von diffuser bzw gerichteter Sonneneinstrahlung. Da das Wärmeabsorptionsvermögen eines mit Dachziegeln bedeckten Hausdaches relativ och liegt und solche Dächer in der Regel wasserdich-t sind, diente cs sich an, über die gesamte Lunge des Daches Wasser zii sorühen. Der Aufbau eines solchen Kollektors ist in Skizze 3 gezeigt. Das Besprühen mit Wasser soll iiber eine in Höhe des Dachfirstes angeordnete, durchbohrte Rohrleitung (1) erfolgen. Durch Aufnahme der von den Dachziegeln (2) absorbierten Wärme gelangt da warme Wasser zur Warmwassersammelrinne (3), die in der Regenwasserrinne untergebracht ist.
• Damit eine optimale Nutzung der Sonnenenergie erreicht wird, soll die besprUhte Dachziegelfläche mit einer lichtdurchlässigen Matte (4) überzogen werden. Eine solche Matte kann aus weichem (dem billigsten) bzw. hartem Kunststoff oder aus einer in einem Rahmen gefaßten Glasmatte bestehen (Treibhaus). Bei einer Bespannung des Daches mit einer Kunststofffolie sind Spann- bzw. Nachspannvorrichtungen (5) vorgesehen. Die Überspannmatte bringt zwei Vorteile mit sich: 1. Es entsteht kein Verlust des Wärmeträgermediums durch Verdunstung.
• 2. Die Wärmeverluste durch Konvektion werden unterbunden.
• Der zweitgenannte Effekt kann dadurch erhöht werden, daß man anetatt einer einfachen Matte eine Doppelmatte mit einigen Millimetern Zwischenabstand verwendet.
• Der Raum zwischen der Uberspannmatte und dem Ziegeldach wird gegenüber der Außenatmosphäre durch seitlich angeordnete Dichtelemente abgedichtet.
• «er aufgeheizte Wärmeträger kann direkt zum Heizkörper in den Räumen gefördert werden, oder1 wie in Skizze 3 gezeigt, durch einen Wärmeaustauscher (z.B. Verdampfer einer Wirmepumpe) gekühlt und wieder auf das Dach geschickt werden.
• Bei der hier vorgeschlagenen Ausftihrung des Kollektors erfolgt die Abführung der absorbierten Sonnenenergie unmittelbar auf die beheize Seite des Absorbers. Dadurch wird ein Teil der unvermeidbaren Verluste in der Uberspannmatte wieder kompensiert.
• Der Hauptvorteil dieser Erfindung liegt jedoch in der äußerst einfachen Umgestaltung von Ziegeldächern in einen Kollektor für Sonnenenergie. Bei der hier erwähnten einfachsten Lösung, nämlich dem Überspannen mit einer ]ichtdurchl£lssigen Kunststofffolie, werden die Kosten überwiegend von der borühleitung bzv. der Sammelrinne bestritten. Außerdem sind Schäden durch Witterungseinflüsse auf solche Folien vom Traglufthallen-Bau bereits gut bekannt und beherrschbar.
• Die andere Lösung, Skizze 4, bei der das Dach mit einer Glasmatte abgedeckt wird, weist dagegen optische Vorteil auf. Die in einen Kunstoff-, Holz- oder Metallrahmen gefaßten glatten oder matten Glaescheiben können als Einfach- oder Doppelverglasung ausgeführt werden. Das Ansprühen der Dachziegel bzw. das Auffangen des geheizten Mediums erfolgt ebenfalls über ein gelochtes Rohr bzw.
• eine Rinne. Eine Abdichtung des Raumes zwischen Dachziegeln und Glasbedeckung erfolgt auch hier über Dichtelomente.

Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Sonnenenergie-Kollektor für Häuser mit Ziegeldachern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Wärmeträger auf das mit einer lichtdurchlässigen Überspannmatte bedeckte Dach gesprüht wird.
2. 2. Sonnenenergie-Kollektor für Häuser mit Ziegeldächern nach Anepruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Überspannmatte aus einlagiger oder mehrlagiger Kunststofffolie (Skizze 31 Pos. 4) besteht.
3. 3. Scnnenenergie-Kollektor für Häuser mit Ziegeldächern nach Anaspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kunstofffolie mit geeigneten Spann- und Nachspanneinrichtungen gespannt werden kann.
4. 4. Sonnenenergie-Kollektor fUr Häuser mit Ziegeldächern nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n.z e i c h n e t , daß die Überspannmatte aus eingerahmten Glas- oder lichtdurchlässigen, harten Kunststoffscheiben (Skizze 4, Pos. 4) besteht.
5. 5. Sonnenenergie-Kollektor für Häuser mit Ziegeldächern nach Ansprüchen 1, 2 und 4, d a d u r o h g e k e n n z e i o h n e t daß der Raum zwischen Überspannmatte und Dachziegeln mittels geeigneter Diohtelemente gegenüber der äußeren Atmosphäre abgedichtet wird
6. 6. Sonnenenergie-Kollektor für Häuser mit Ziegeldachern, nach AnsprUchen 1 bis 5, d a d u r a h g e k e n n z e i c h e t , daß der ablaufende Wärmeträger in einer in einer Regenrinne eingebauten zweiten isolierten Rinne aufgefangen wird.