DE2807804C3 - Sonnenkollektor - Google Patents
SonnenkollektorInfo
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
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Description
45
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor zur Erzeugung nutzbarer Flüssigkeitswärme, umfassend
eine horizontale Flflssigkeitszuleitung auf einem unteren
Niveau und eine dazu parallele Flüssigkeitsableitung auf höherem Niveau, sowie eine Absorbervorrichtung so
mit distanziert voneinander angeordneten, strahtungsabsorbierenden,
die Zuleitung mit der Ableitung verbindenden Röhrchen, deren Achsen je mit einer
Fokussierachse eines zugeordneten parabolzylindritchen Spiegels zusammenfallen, wobei alle Spiegel
motorisch um ihre Fokussierachse drehbar sind, um jederzeit die einfallende Sonnenstrahlung auf das
Zugeordnete Röhrchen zu fokussieren und dessen dadurch erhitzten Flüssigkeitsinhalt als Konvektions-Itrömung
in die Ableitung zu fördern, und wobei die Absorbervorrichtung als Ganzes in einem allseits
geschlossenen Hohlraum eingebaut ist, dessen Frontwand als Fenster zum weitgehend ungebrochenen
Durchlaß der Sonnenstrahlung ausgebildet ist und dessen Längs- und Querwände sowie dessen rückseitige
Abschlußwand aus thermisch isolierendem Material bestehen.
Vorrichtungen dieser Art sind bekannt, beispielsweise aus einer Kombination der FR-PS 22 69 038, der DE-PS 2 31 294 und der US-PS 29 07 318. Die Herstellung solcher bekannter Vorrichtungen ist jedoch nicht wirtschaftlich optimal, da sie die Möglichkeiten der Konstruktion mit Kunststoffen und/oder Schaumstoffen nicht voll ausnutzen. Insbesondere werden die Flüssigkeitsleitungen und die thermischen Isolationswände unabhängig voneinander entworfen und monti-rt
Vorrichtungen dieser Art sind bekannt, beispielsweise aus einer Kombination der FR-PS 22 69 038, der DE-PS 2 31 294 und der US-PS 29 07 318. Die Herstellung solcher bekannter Vorrichtungen ist jedoch nicht wirtschaftlich optimal, da sie die Möglichkeiten der Konstruktion mit Kunststoffen und/oder Schaumstoffen nicht voll ausnutzen. Insbesondere werden die Flüssigkeitsleitungen und die thermischen Isolationswände unabhängig voneinander entworfen und monti-rt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Rahmen für einen Sonnenkollektor der eingangs
genannten Gattung zu schaffen, der sich durch die nötige Festigkeit und Steifigkeit auszeichnet
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zu- und Ableitungen der Absorbervorrichtung
als tragende Armierungen in den Längswänden eingebettet sind, und daß diese Längswände zusammen
mit den sie verbindenden Querwänden eine selbsttragende Rahmenkonstruktion für das frontseitige Fenster
und die rückseitige Abschlußwand des die Absorbervorrichtung enthaltenden Hohlraumes bilden.
Vorzugsweise ist dabei mindestens ein Teil der Innenfläche der Wandung des Hohlraumes geschwärzt,
um durch Absorption von Streustrahlung die Innentemperatur des Hohlraumes zu erhöhen und dadurch gute
Voraussetzungen zur Verbesserung des Wirkungsgrades zu schaffen. In einer Ausbildungsform kann die
rückseitige Abschlußwand des Hohlraumes aus mindestens teilweise lichtdurchlässigein Material bestehen,
um tagsüber eine gewisse Beleuchtung der von erfindungsgemäßen Sonnenkollektoren überdeckten
bzw. überdachten Räume zu gewährleisten.
Besonders vorteilhaft ist die Bauweise der erfindungsgemäßen Sonnenkollektoren, wenn als thermisch
isolierendes Material der Wände des Hohlraumes sogenanntes Leichtbaumaterial, z. B. Schaumstoff, verwendet
wird, da solche Materialien nur eine schwache eigene Festigkeit und Steifigkeit besitzen und auf
sinnvolle Weise durch die Flüssigkeitsleitungen armiert werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sonnenkollektors ist in der Zeichnung dargestellt Es
zeigt
Fig. 1 ein weitgehend schematisiertes Schau-Bild
einer Absorbervorrichtung eines an sich bekannten Sonnenkollektors, mit Zu- und Ableitung, sowie mit
Röhrchen und diese beheizenden Spiegeln,
F i g. 2 einen Querschnitt durch die mit der Ableitung armierten Längswind und die anschließenden Front-
und Rückwandteile, mit Längsansicht eines Röhrchens und des zugeordneten Spiegels unter vereinfachter
Darstellung von dessen Drehvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung.
F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Röhrchen, die entsprechenden Teile der Front- und der Rückwand mit
Stirnansicht eines zugeordneten Spiegels und teilweise geschnittenem Antriebsmechanismus dafür, gemäß
vorliegender Erfindung.
F i g. 1 zeigt für sich allein stark schematisiert in teilweise geschnittenem Schaubild den wesentlichen
Hauptteil einer Absorbervorrichtung 1 eines bekannten Sonnenkollektors. Sie umfaßt auf einem unteren Niveau
eine horizontale Wasserzuleitung U und eine dazu parallel auf höherem Niveau angeordnete Ableitung 12
für erwärmtes Wasser. Quer dazu sind, voneinander in einer Ebene distanziert, Strahlungsabsorbierende Röhrchen
13 eingebaut Ihre Achsen fallen mit der Fokussierachse je eines zugeordneten parabolzylindrischen
Spiegels 14 zusammen, der in bekannter Weise
dem jeweiligen Sonnenstand nachgedreht wird, so daß bei Sonnenschein jedes Röhrchen 13 vom fokussieren
Sonnenlicht, das auf die Spiegelfläche einfällt, beaufschlagt wird. Dadurch wird die Flüssigkeit in den
Röhrchen erhitzt und als steigende Konvektionsströtnung in die Ableitung 12 gefördert
F i g. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Sonnenkollektor
in Seitenansicht, bei dem ein in einem geschlossenen quaderförmigen Hohlraum 2 eingebautes Röhrchen 13
mit zugehörigem Spiegel 14, sowie eine Ableitung 12 vorgesehen sind. Der Sonnenseite zugekehrt ist ein
Glasfenster 21, gegebenenfalls auch zur besseren Isolation ein Doppelglasfenster, als Frontwand, und die
Rückwand 22 besteht aus einer warmeisolierenden Hartschaumplatte oder dergleichen, deren Innenseite
geschwärzt ist
Als Trag-Konstruktion für das frontseitige Fenster und die rückseitige Abschlußwand dient eine selbsttragende
Rahmenkonstruktion, bestehend aus zwei Längswänden 23 und zwei Querwänden 24, die beispielsweise
aus wärmeisolierendem Hartschaummateri?! bestehen. Als tragende Armierungen sind in den Längswänden 23
die Ableitungs- bzw. Zuleitungsrohre 12 bzw. 11 eingebettet
In F i g. 2 ist dargestellt, daß auf jedem Röhrchen 13
ein Kettenrad 31 mit Hilfe eines Nabenlagers 32 drehbar gelagert ist Zwischen der Nabe 32 und einer
Stirnwand 140 des Spiegels 14 besteht etwa bei 33, eine Antriebsverbindung, so daß von den mit einem
gemeinsamen Stellmotor verbundenen Kettenrädern 31 jeder zugeordnete Spiegel 14 dem wandernden
Sonnenstand nachgefühlt werden kann.
F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Röhrchen 13 mit zugeordnetem Spiegel 14, wobei dessen eine
Stirnwand 140 in Ansicht gezeichnet ist Ebenso sind in Ansicht ein Kettenrad 31 und eine Antriebskette 310,
sowie die zugehörige Nabe 32 gezeichnet Es ist auch angedeutet wie im Laufe ei. .es Tages der Spiegel 14 aus
der Morgenstellung M Ober die voll gezeichnete
ίο Mittagsstellung in die Abendstellung A geschwenkt
wird, und wie das Sonnenlicht S vom Spiegel J4 auf das
zugeordnete Röhrchen 13 fokussiert wird.
Die Rückwand 22 könnte auch aus transparentem Material gefertigt werden, um mit dem Streulicht einen
darunter liegenden Raum tagsüber zu erhellen.
Als lichtdurchlässiges und thermisch isolierendes Material sind praktisch alle lichtdurchlässigen Kunststoffe
verwendbar, beispielsweise Akrylglas oder auch sogenanntes klares Polyvinylchlorid.
Die gezeichneten SonnenkoUc'^oren können mit
Gesamthöhen von weniger als etwa 23 bis 30 cm als handliche, tragbare Dachelemente für Gebäude ausgebildet
werden, wobei nur von Zeit zu Zeit die Außenseiten der Fenster 21 gereinigt werden müssen.
Dur;h Wahl des Schwärzungsgrades der Hohlraum-Innenwände
und Bestimmung der Streulichtanteile hat man es weitgehend in der Hand, für besondere
Verhältnisse eine optimale Wirkungsweise zu gewährleisten.
Claims (3)
1. Sonnenkollektor zur Erzeugung nutzbarer Flfissigkeitswärme, umfassend eine horizontale Flüssigkeitszuleitung
auf einem unteren Niveau und eine s dazu parallele Flüssigkeitsableitung auf höherem
Niveau, sowie eine Absorbervorrichtung mit distanziert voneinander angeordneten, strahlungsabsorbierenden,
die Zuleitung mit der Ableitung verbindenden Röhrchen, deren Achsen je mit einer
Fokussierachse eines zugeordneten parabolzylindrischen Spiegels zusammenfallen, wobei alle Spiegel
motorisch um ihre Fokussierachse drehbar sind, um jederzeit die einfallende Sonnenstrahlung auf das
zugeordnete Röhrchen zu fokussieren und dessen !-., dadurch erhitzten Flüssigkeitsinhalt als Konvektionsströmung
in die Ableitung zu fördern, und wobei die Absorbervorrichtung als Ganzes in einem
allseits geschlossenen Hohlraum eingebaut ist, dessen Frontwand als Fenster zum weitgehend
ungebrochenen Durchlas der Sonnenstrahlung ausgebildet ist und dessen Längs- und Querwände sowie
dessen rückseitige Abschlußwand aus thermisch isolierendem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zu- und Ableitungen (11, 12) der Absorbervorrirhtung (1) als tragende
Armierungen in den Längswänden (23) eingebettet sind, und daß diese Längswände zusammen mit den
sie verbindenden Querwänden (24) eine selbsttragende Rahmenkonstruktion für das frontseitige
Fenster (20 und die rückseitige Abschlußwand (22) des die Absorbervorrichtnng (1) enthaltenden
Hohlraumes (2) bilden.
2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der
Innenfläche der Wandung des Hohlraumes (2) geschwärzt ist
3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rückseitige Abschlußwand
(22) des Hohlraumes (2) aus mindestens teilweise lichtdurchlässigem Material besteht
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