DE3537223C2 - - Google Patents
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kollektor gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-PS 25 02 594 ist ein in Flachbauweise
ausgebildeter Solarkollektor für die Nutzung von
Solarenergie bekannt, der einen in einem starren
Gehäuse untergebrachten flachen Absorber enthält,
der in Richtung der auftreffenden Sonnenstrahlung
durch eine strahlungsdurchlässige Abdeckung
gegen Witterungseinflüsse geschützt ist. Diese Abdeckung
besteht aus einer Folie aus fluoriertem Kunststoff
und ist nur auf der der Sonne zugewandten Oberfläche
des Kollektors angeordnet. Das Gehäuse besteht aus
wärmeisolierendem Schaumstoff und stellt daher
nur einen geringen Schutz gegen mechanische
Einwirkungen dar.
Weiterhin ist aus der DE-OS 30 41 236 ein
Sonnenkollektor mit einer durch eine Grundplatte
und eine Deckplatte gebildeten Kammer zur Aufnahme
einer durch die Sonnenstrahlung zu erwärmenden
Flüssigkeit bekannt. Sowohl die Grundplatte
als auch die Deckplatte bestehen aus je
einer flexiblen Materialbahn, zwischen denen als
Abstandshalter ein dreidimensionales Kunststoffgeflecht
angeordnet ist. Die Materialbahnen
sind an ihren Längs- und Querkanten miteinander
verschweißt. Dieser Sonnenkollektor unterscheidet
sich jedoch in konstruktiver Hinsicht prinzipiell
von einem Solarkollektor in Flachbauweise mit einem
starren Gehäuse
Schließlich ist aus der DE-OS 30 38 796 eine
Einrichtung zur Nutzung der Strahlungsenergie
der Sonne für das Aufwärmen eines in einer Leitung
strömenden Fluids bekannt, die jedoch nicht in
Flachbauweise ausgebildet, sondern zumindest
auf der der Sonne zugewandten Seite gewölbt ist. Die
äußere Hülle dieser Einrichtung besteht aus einem
Schlauch aus biegsamem und für Sonnenstrahlung
durchlässigem Material. Es ist nicht ersichtlich,
wie diese Einrichtung an den Stirnseiten abgeschlossen
ist. Die Hülle wird durch einen inneren,
wendelförmig gewickelten Draht gehalten. Die Erwärmung
der in der Hülle befindlichen Luft führt zu einer
Druckerhöhung im Innern der Hülle, die aus einem
Material mit einem solchen flexiblen Dehnungsverhalten
besteht, daß ein Reißen aufgrund der Druckerhöhung
mit Sicherheit verhindert wird.
Ausgehend von dem Stand der Technik nach der
DE-PS 25 02 594 ist es daher die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen Solarkollektor
in Flachbauweise mit einem der Sonnenstrahlung
aussetzbaren flachen starren Absorber, einem den
Absorber tragenden starren Gehäuse und einer
in Richtung der Sonnenstrahlung vor dem Absorber
angeordneten strahlungsdurchlässigen, als Abdeckung
dienenden Kunststoffolie zu schaffen,
der trotz seiner einfachen Konstruktion und seines
hohen Wirkungsgrades eine große Stabilität besitzt
und gegenüber äußeren mechanischen Einwirkungen
außerordentlich widerstandsfähig und witterungsfest
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ange
gebene Maßnahme gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen
des erfindungsgemäßen Solarkollektors ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die
Kunststoffolie das gesamte Gehäuse des Kollektors luft
dicht umschließt und dieses zusammenhält. Sie stellt auf diese Weise eine
witterungsfeste Hülle mit einer ausgezeichneten
luftdichten Isolierung des Absorbers gegenüber
der Umgebung dar. Die Ränder der Kunststoffolie
werden hierzu vorzugsweise miteinander verschweißt,
so daß der Fertigungsaufwand gering ist.
Zur Unterstützung der Kunststoffolie ist zweck
mäßig unter ihrer dem Absorber zugewandten
Fläche ein Gitter angeordnet. Hierdurch wird die
Flatterneigung insbesondere bei größeren Wind
stärken herabgesetzt und es wird ein Durchhängen
der Folie bis auf den Absorber verhindert.
Die Kunststoffolie sollte möglichst eine hohe
Dauertemperaturbeständigkeit, eine hohe Zug
festigkeit sowie eine UV-Beständigkeit aufweisen.
Als besonders geeignet hat sich eine Kunststoffolie
aus einem modifizierten, teilkristallinen Misch
polymerisat aus Tetrafluorethylen und Ethylen
erwiesen. Bei einer derartigen Folie ist bereits
eine Stärke von ca. 65 µm ausreichend, um den
starken mechanischen Beanspruchungen, die bei
schwerem Hagelschlag auftreten, zu widerstehen.
Das Gehäuse des Kollektors besteht vorzugsweise
aus Polystyrol. Dieses Material besitzt ausge
zeichnete wärmeisolierende Eigenschaften.
Die gegenüber den bekannten Gehäusematerialien
geringere mechanische Festigkeit des Polystyrols
ist hier nicht nachteilig, da die Kunststoffolie
das Gehäuse fest umschließt und diesem somit
eine hohe Stabilität und einen Schutz gegen
mechanische Einwirkungen von außen verleiht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines
in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch
einen Solarkollektor entlang der
Linie I-I gemäß Fig. 2 und
Fig. 2 eine Draufsicht auf den
Solarkollektor nach Fig. 1.
Der dargestellte Solarkollektor besitzt einen in
bekannter Weise ausgebildeten Absorber 9 mit
einer Kupferfolie 1 von etwa 0,2 mm Stärke,
unterhalb der Kupferfolie 1 verlaufenden
und mit dieser über ihre gesamte Länge ver
löteten Kupferrohren 2 und die Kupferrohre 2
an ihren beiden Enden verbindenden Sammel
rohren 3. Die
obere Fläche der Kupferfolie 1
weist einen schwarzen Überzug zur Verstärkung
der Strahlenabsorption auf. Die Kupferrohre 2
verlaufen parallel zueinander in Richtung der
Zeichenebene und haben einen gegenseitigen
Abstand von vorzugsweise jeweils 80 mm.
Die Kupferrohre 2 und die Sammelrohre 3 sind
durch Kupferfittings miteinander verbunden.
Der Absorber 9 ist in ein Gehäuse 4 aus Polystyrol
eingesetzt. Dieses weist hochgezogene Rand
bereiche auf und kann einteilig ausgebildet
sein oder auch aus einem flachen Bodenteil
und vier mit diesem verklebten Seitenteilen
zusammengesetzt sein. Das Gehäuse 4 besitzt
ausgezeichnete wärmeisolierende Eigenschaften.
Die den Absorber 9 aufnehmende Aussparung des
Gehäuses 4 ist mit einer Aluminiumfolie 5
ausgekleidet, die als Strahlungsschutz für
das Polystyrol dient. Der Absorber 9 wird über
in den Ecken der Gehäuseaussparung befindliche
wärmeisolierende Auflagestücke 6, die beispiels
weise aus Holz bestehen, im Gehäuse 4 gehalten.
Das Gehäuse 4 ist fest von einer Kunststoffolie 7
umschlossen. Die Ränder der Kunststoffolie 7 sind
miteinander verschweißt, so daß sie eine
luftdichte Hülle für den Kollektor bildet,
der somit gegen Witterungseinflüsse geschützt
ist. Die Kunststoffolie 7 besteht vorzugs
weise aus einem modifizierten, teilkristallinen
Mischpolymerisat aus Tetrafluorethylen und
Ethylen. Diese Kunststoffolie besitzt eine
hohe Lichtdurchlässigkeit im Spektralbereich
der Sonnenstrahlung, nämlich etwa 92% bei
100 µm Stärke und etwa 95% bei 65 µm Stärke.
Eine Stärke von 65 µm ist ausreichend, um
auftretenden mechanischen Belastungen wie
zum Beispiel durch schweren Hagelschlag zu
widerstehen. Diese hohe Lichtdurchlässigkeit
hat zur Folge, daß der Kollektor mit einer
Abdeckung aus der genannten Kunststoffolie
insbesondere im Niedertemperaturbereich bis
50°C eine bis zu 40% höhere Leistung erbringt
als ein Kollektor mit einer Abdeckung aus
Fensterglas von 2 mm Stärke.
Die vorliegende Kunststoffolie besitzt eine
Dauertemperaturbeständigkeit im Bereich von
-190°C bis +150°C und sie weist eine hohe
mechanische Festigkeit auf. Die Zugfestigkeit, gemes
sen nach DIN 53 455 bei 23°C, beträgt 45 N/mm2
in Längsrichtung und 33 N/mm2 in Querrichtung,
der Zug-E-Modul nach DIN 53 457 bei 23°C längs
800 N/mm2 und quer 430 N/mm2. Diese hohe mechanische
Festigkeit gewährleistet einen festen Halt
für das aus extrudiertem Polystyrol bestehende
Gehäuse 4, das ohne die Kunststoffolie 7
wegen seiner eigenen geringen Festigkeit
mechanischen Einwirkungen von außen relativ
schutzlos ausgesetzt wäre.
Auch die Beständigkeit gegen UV-Strahlung ist
bei der Kunststoffolie 7 aus dem genannten
Material ausgezeichnet. Es besteht somit nicht
die Gefahr, daß die Lichtdurchlässigkeit der
Folie nach längerer Sonneneinstrahlung ab
nimmt. Die Kunststoffolie ist weiterhin
im Wärmeimpuls- und Heißluftschweißverfahren
verschweißbar. Ihr Schmelzpunkt liegt bei
275°C±10 K. Eine weitere vorteilhafte Eigen
schaft der Folie ist ihre schwere Entflammbarkeit.
Um die Gefahr des Flatterns der Kunststoffolie
7 über dem Absorber bei starkem Wind herabzu
setzen und um gegebenenfalls eine Berührung
zwischen der Kunststoffolie 7 und der Kupfer
folie 1 des Absorbers 9 zu vermeiden, ist im
Bereich der Aussparung des Gehäuses 4 unterhalb
der Kunststoffolie 7 ein aus einer Längsstrebe
und zwei Querstreben bestehendes Gitter 8 vor
gesehen. Das Gitter 8 ist in die hochgezogenen
Ränder des Gehäuses 4 eingesteckt und wird durch
die darübergespannte Kunststoffolie 7 gehalten.
Die Streben des Gitters 8 bestehen vorzugsweise
aus Messingrohr mit den Abmessungen 4×0,5 mm.
Der Abstand zwischen den mit der Längsstrebe
verbundenen Querstreben beträgt vorzugsweise
330 mm.
Die einzelnen Kollektoreinheiten sollten wegen
der begrenzten Tragfähigkeit der Kunststoffolie
7 und ihrer Flatterneigung bei starkem Wind
nicht zu groß gewählt werden. Als günstig hat
sich eine Innenweite in Längsrichtung der
Querstreben von 500 mm erwiesen. Die Abmessung
in Richtung der Längsstrebe kann beliebig
gewählt werden.
Claims (10)
1. Solarkollektor in Flachbauweise
mit einem der
Sonnenstrahlung aussetzbaren flachen starren Absorber,
einem den Absorber tragenden starren Gehäuse und
einer in Richtung der Sonnenstrahlung vor
dem Absorber angeordneten strahlungsdurch
lässigen, als Abdeckung dienenden Kunststoffolie,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Kunststoffolie (7) das gesamte Gehäuse
(4) des Solarkollektors luftdicht umschließt und
dieses zusammenhält.
2. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ränder der Kunststoffolie
(7) miteinander verschweißt sind.
3. Solarkollektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung
der Kunststoffolie (7) unter ihrer dem
Absorber (9) zugewandten Fläche ein
Gitter (8) angeordnet ist.
4. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie (7)
eine hohe Dauertemperaturbeständigkeit
aufweist.
5. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie
(7) eine hohe Zugfestigkeit aufweist.
6. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie
(7) gegen UV-Strahlung beständig ist.
7. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie
(7) aus einem modifizierten, teilkristallinen
Mischpolymerisat aus Tetrafluorethylen und
Ethylen besteht.
8. Solarkollektor nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kunststoffolie (7) eine
Stärke von ca. 65 µm aufweist.
9. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber
breite ca. 500 mm beträgt.
10. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4)
aus Polystyrol besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853537223 DE3537223A1 (de) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | Kollektor fuer solarenergie |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853537223 DE3537223A1 (de) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | Kollektor fuer solarenergie |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3537223A1 DE3537223A1 (de) | 1987-04-16 |
DE3537223C2 true DE3537223C2 (de) | 1988-08-18 |
Family
ID=6283941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853537223 Granted DE3537223A1 (de) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | Kollektor fuer solarenergie |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3537223A1 (de) |
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Also Published As
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