DE3807605A1 - Kollektor-speicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kollektor-Speicher für eine solare Brauchwassererwärmung mit einem Reflektor und einem im unter Druck stehenden Wasserkreislauf angeordneten, eine rohrförmige, lichtabsorbierende Mantelfläche aufweisenden Druckbehälter, der an gegen­ überliegenden Enden mit einem Einlaßrohr und einem Aus­ laßrohr versehen und in einem Isoliergehäuse angeordnet ist, das auf einer Seite eine transparente wärmedäm­ mende Abdeckung aufweist.

Um die solare Brauchwassererwärmung in Mittel- und Nordeuropa zu verbilligen, wurden integrierte Kollek­ tor-Speicher mit hochtransparenter, wärmedämmender Abdeckung vorgeschlagen (A. Goetzberger, M. Rommel, "Solar Energy", Sept. 1987, sowie Ch. Schmidt, A. Goetz­ berger, J. Schmid, "Integrated Collector Storage with highly insulating, highly transparent cover", Solar World Congress 1987, Hamburg). Mit derartigen Systemen lassen sich Wirkungsgrade und solare Deckungsraten erzielen, die über denen konventioneller Brauchwasser­ anlagen mit Flachkollektoren liegen. Nachteilig ist, daß die verwendeten Flachtanks sich nur mit relativ großem Aufwand als Druckbehälter ausführen lassen. Eine Hintereinanderschaltung einzelner druckfester Röhren ist zwar möglich, aber wegen der Verbindung der Röhren untereinander ebenfalls nicht unproblematisch und noch zu aufwendig. Da die thermische Trägheit eines Kollek­ tor-Speichers groß sein muß, um im Winter ein Einfrie­ ren zu verhindern, ist neben einer guten Wärmedämmung auch eine große Wärmekapazität erforderlich. Die Wärme­ verluste sind durch die ungünstige Tankform eines Flachtanks (das Verhältnis Oberfläche/Volumen ist mit 22/m sehr groß, das Verhältnis Absorberfläche/Ober­ fläche von weniger als 0,5 sehr klein) relativ hoch. Dies führt zu hohen Flächengewichten von ca. 150 kg/m² Absorberfläche und damit bei der Integration in be­ stehende Schrägdächer zu Problemen.

Aus dem französischen Gebrauchsmuster 25 36 157 ist ein Kollektor-Speicher der eingangs genannten Art bekannt, der mehrere in Serie geschaltete Einheiten aufweist, die im wesentlichen als im Schnitt dreieckiges Isolier­ gehäuse ausgebildet sind. Im Innern eines jeden Iso­ liergehäuses befindet sich ein zylinderförmiger Druck­ behälter, der jeweils mit einem Einlaßrohr und Auslaß­ rohr versehen ist, um in den unter Druck stehenden Wasserkreislauf eingefügt zu werden. Am Boden und an der Rückseite des Isoliergehäuses befindet sich jeweils eine dicke Isolierstoffschicht. An einer schräg ver­ laufenden Seite des Gehäuses ist ein transparentes Fenster vorgesehen, um im Innern des Isoliergehäuses einen Treibhauseffekt zu erzeugen. Am unteren Rand des transparenten Fensters ist eine reflektierende Platte mit Hilfe von Scharnieren angelenkt, die zur Abschat­ tung auf das Isoliergehäuse geklappt werden kann oder weggeklappt werden kann, um einfallendes Solarlicht durch das transparente Fenster hindurch zum Druckbe­ hälter zu reflektieren, der mit einer lichtabsorbieren­ den Beschichtung versehen ist. Die Innenseite des Druckbehälters ist mit einer Emailleschicht überzogen, um eine Innenkorrosion zu vermeiden.

Spezielle transparente Wärmedämmschichten, die die Eigenschaft haben, möglichst viel Lichtenergie passie­ ren zu lassen und gleichzeitig eine gute Wärmedämmung gestatten, wurden basierend auf unterschiedlichen Grundprinzipien für diverse Anwendungen entwickelt (A. Goetzberger, J. Schmid: Tagungsbericht 5. Intern. Sonnenforum 1984, Berlin, S. 529). Diese Materialien ergeben Kollektoreigenschaften, die denen der Vakuum­ kollektoren nachkommen, jedoch sind sie viel preis­ werter.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, einen Kollektor-Speicher der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet und in das Dach oder eine Wand eines Gebäudes gut integriert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckbehälter als tragende Struktur für die trans­ parente Abdeckung und den Reflektor ausgebildet ist, der innerhalb des Isoliergehäuses auf der der trans­ parenten Abdeckung gegenüberliegenden Seite des Druck­ behälters nach außen thermisch isoliert angeordnet ist, und im Querschnitt die Gestalt einer dem Querschnitt des Druckbehältermantels zugeordneten Kreisevolvente hat, die sich bis zur transparenten Abdeckung er­ streckt.

Bei einer Dachmontage erstreckt sich der Druckbehälter zwischen zwei Dachsparren und ist an seinen Stirnseiten jeweils mit einer Seitenwand verbunden, an der der Reflektor befestigt ist. An der von der transparenten Abdeckung wegweisenden Seite des Druckbehälters sind Haltehaken angeordnet, die in quer zu den Dachsparren verlaufenden und an diesen befestigten Trägern einge­ hängt sind. Die Breite des Reflektors entspricht im wesentlichen dem Abstand der Dachsparren. Der Raum hinter der Rückseite des Reflektors ist zweckmäßiger­ weise mit Isoliermaterial ausgefüllt. Bei einem Aus­ führungsbeispiel der Erfindung kann der Reflektor im Bereich des Scheitels der Kreisevolvente eine bezüglich ihrer Form der Mantelfläche des Druckbehälters ange­ paßte Rinne aufweisen.

Aufgrund seiner geometrischen Form mit einer großen Länge und einem kleineren Durchmesser stellt sich im Druckbehälter bei einer vertikalen Montage zwischen zwei Dachsparren oder in einer Wand eine nahezu ideale Schichtung ein, wie sie bei dem französischen Ge­ brauchsmuster 25 36 157 nur durch Hintereinanderschal­ tung vieler Druckbehälter erreicht werden kann. Dies führt zu einer deutlich höheren Leistungsausbeute gegenüber einem nicht oder wenig geschichteten Spei­ cher. Wird der Auslaß am oberen, der Einlaß am unteren Ende des Druckbehälters angebracht, und gegebenenfalls jeweils eine Prallplatte vorgesehen, bleibt die beson­ ders gute Schichtung auch bei einer Wasserentnahme enthalten.

Der Kollektor-Speicher kann so ausgelegt werden, daß ein Einfrieren des in ihm enthaltenen Wassers im Winter sicher verhindert wird. Außerdem kann er als hocheffi­ zienter Kollektor aus billigen Materialien hergestellt werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Kollektor-Speicher gemäß der Erfindung im Querschnitt,

Fig. 2 den Kollektor-Speicher in einer Draufsicht,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit mehreren nebeneinanderliegend angeordneten Kollektor-Speichern,

Fig. 4 den Kollektor-Speicher im Schnitt zwischen zwei Dachsparren,

Fig. 5 Einzelheiten der Bauelemente im Bereich eines Dachsparrens,

Fig. 6 eine Seitenwand des Isoliergehäuses des Kollektor-Speichers und

Fig. 7 eine Ansicht auf das obere Ende des Druckbe­ hälters von unten.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Kollek­ tor-Speicher 1, der sich nicht nur durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet, sondern bei dem auch die Gefahr des Einfrierens klein ist. Der insgesamt mit 1 bezeichnete Kollektor-Speicher verfügt über einen in Fig. 1 im Schnitt erkennbaren Druckbehälter 2, der beispielsweise einen Durchmesser von 23 cm und eine Länge in der Größenordnung von beispielsweise etwa 3 m hat. Das Fassungsvermögen des Druckbehälters 2 kann zwischen 100 und 300 l liegen.

Der Druckbehälter 2 steht beim Betrieb des Kollektor- Speichers 1 unter dem Leitungswasserdruck, da er über einen in Fig. 2 gezeigten Einlaß 6 von unter Druck stehendem Leitungswasser beaufschlagt ist. Das erwärmte Brauchwasser verläßt den Kollektorspeicher 1 über einen Auslaß 7, der in Fig. 2 ebenfalls zu erkennen ist.

Der Druckbehälter 2 weist auf seiner Mantelfläche eine lichtabsorbierende Schicht 8 auf. Die Oberfläche des Druckbehälters 8 wird unter Verwendung eines besonders ausgebildeten Reflektors 3 fast vollständig als Absor­ berfläche ausgenutzt, wobei lediglich die Stirnflächen 9, 10 nicht zur Absorption verwendet werden. Der Kollektor-Speicher 1 kann so ausgelegt werden, daß trotz einer Füllung mit Wasser ein Einfrieren im Winter verhindert wird und daß er als hocheffizienter Kollek­ tor aus billigen Materialien hergestellt werden kann.

Der in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Reflektor 3 hat eine trog- oder rinnenförmige Gestalt und besteht aus einer linken Reflektorhälfte 4 und einer rechten Re­ flektorhälfte 5. Die Reflektorhälften 4 und 5 beginnen an einem Scheitelpunkt 11 und erstrecken sich jeweils bis zu einer lichtdurchlässigen Wärmedämmschicht 12, die auf der dem Solarlicht zugewandten Seite des Druck­ behälters 2 angeordnet ist. Die Umgebung um den Druckbe­ hälter 2 zwischen der lichtdurchlässigen Wärmedämm­ schicht 12 und dem Reflektor 3 ist mit Luft gefüllt. Auf der vom Druckbehälter 2 wegweisenden Seite des Reflektors 3 befindet sich eine thermische Isolation 13.

Gegenüber Kollektor-Speichern mit einem Flachtank ergibt sich durch den Druckbehälter 2 ein wesentlich günstigeres Verhältnis von Oberfläche/Volumen und damit auch bei gleichem Materialeinsatz ein geringerer Wärme­ verlust. Der Druckbehälter 2 läßt sich sehr einfach und billig aus einem einzigen handelsüblichen Rohr her­ stellen.

Der Reflektor 3 mit den Reflektorhälften 4 und 5 ist so ausgebildet, daß das Solarlicht, das durch die licht­ durchlässige Wärmedämmschicht 12 einfällt, unabhängig vom Einfallswinkel auf die lichtabsorbierende Schicht 8 auf der Mantelfläche des Druckbehälters 2 auftrifft und absorbiert wird. Auf diese Weise gestattet es der Kollektor-Speicher 1 auch, diffuses bzw. von der trans­ parenten Abdeckung gestreutes Solarlicht mit hohem Wirkungsgrad auszunutzen.

Diese Eigenschaft des Reflektors 3 wird durch die in Fig. 1 dargestellte Form einer Evolvente erreicht. Eine Evolvente ist eine Abwicklungskurve, die sich allgemein für eine gekrümmte Kurve dadurch gewinnen läßt, daß man die gekrümmte Kurve mit einem nichtdehnbaren Faden belegt. Der Faden sei an einem Punkt befestigt, der in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist. Betrach­ tet man dann einen Punkt 15 am Ende des Fadens und wickelt den straff gehaltenen Faden von der durch die lichtabsorbierende Schicht 8 in Fig. 1 gebildeten Kurve ab, so beschreibt der Punkt 15 eine neue Kurve, eine Evolvente der Ausgangskurve. Da jeder Punkt, insbeson­ dere auch der Punkt 16, beim Abwickeln eine solche Evolvente beschreibt, gehört zu einer gegebenen Kurve, insbesondere zu dem die lichtabsorbierende Schicht 8 veranschaulichenden Kreis, eine ganze Schar von Evol­ venten. Da der Faden beim Abwickeln stets straff ge­ halten wird, ist der abgewickelte Teil jeweils Tangente an die Ausgangskurve. Der Punkt 15 bzw. der Punkt 16 beschreibt um den jeweiligen Berührungspunkt der Tangen­ te einen infinitissimalen Kreisbogen als Kurvenelement der Evolvente, d.h. aber der abgewickelte Teil des Fadens ist jeweils Normale der Evolvente. In Fig. 1 ist eine weitere mögliche Evolvente gestrichelt eingezeich­ net und mit dem Bezugszeichen 17 versehen.

Die größtmögliche Apertur des Kollektorspeichers 1 ergibt sich, wenn zur Konstruktion der die Form des Reflektors 3 beschreibenden Evolvente eine Fadenlänge gewählt wird, die gerade dem halben Druckbehälterumfang entspricht. In diesem Fall ist die Apertur gleich dem Druckbehälterumfang und damit die Aperturfläche gleich der Fläche der lichtabsorbierenden Schicht 8 auf dem Druckbehältermantel.

Bei einer kürzeren Fadenlänge zur Konstruktion der Gestalt des Reflektors 3 ergibt sich eine entsprechend geringere Apertur, wobei jedoch die besondere Reflek­ toreigenschaft unverändert bleibt, gemäß der unabhängig vom Einfallswinkel einfallendes Licht entweder direkt oder nach einer Reflexion am Reflektor 3 auf die licht­ absorbierende Schicht 8 fällt. Somit lassen sich bei gegebenem Durchmesser des Druckbehälters 2 die Ab­ messungen des Reflektors 3 und damit die des ganzen Kollektor-Speichers 1 in weiten Grenzen verändern. Je nach den jeweiligen Verhältnissen ergibt sich dabei an der von der Wärmedämmschicht 12 wegweisenden Seite des Druckbehälters 2 ein von einfallender Strahlung nicht beaufschlagbarer Bereich. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der in Fig. 1 eingezeichnete Punkt 16 als Ausgangspunkt einer Evolvente gewählt wird.

Fig. 3 veranschaulicht, wie mehrere Kollektorspeicher 1 nebeneinander angeordnet werden können, wobei die lichtdurchlässige Wärmedämmschicht 12 durchgehend ausgebildet ist und die rinnenförmigen oder trogför­ migen Reflektoren 3 sich mit ihren benachbarten Rändern 18 berühren. Entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist die Rückseite der Reflektoren 3 mit einer Isolation 13 umgeben. Die in Fig. 3 dargestellte Anord­ nung gestattet es, die Wärmeverluste weiter zu ver­ ringern. Je nach der erwarteten Umgebungstemperatur sind die Druckbehälter 2 durch mit dem jeweiligen Einlaß 6 und dem jeweiligen Auslaß 7 verbundene und in der Zeichnung nicht dargestellten Rohre verbunden. Bei verhältnismäßig hohen Umgebungstemperaturen werden die Druckbehälter 2 nacheinander vom Brauchwasser durch­ flossen, während bei verhältnismäßig niedrigen Umge­ bungstemperaturen eine parallele Speisung mit kurzen Leitungen vorzuziehen ist.

Die Temperatur im Druckbehälter 2 unterschreitet auch während der kältesten Winterzeit eine Temperatur von 0 Grad nicht, wenn ein ausreichend großes Wasservolumen und eine ausreichende Wärmedämmung durch die Isolation 13 und die Wärmedämmschicht 12 vorgesehen werden. Der Brauchwasserkreislauf läßt sich dann direkt und perma­ nent durch den oder die Kollektorspeicher 1 leiten. Aufgrund seiner geometrischen Form mit einem kreisför­ migen Querschnitt ist es einfach möglich, den Druckbe­ hälter 2 als Druckspeicher auszuführen, der den vollen Leitungsdruck aufnehmen kann und in seiner Oberfläche den Trinkwasseranforderungen genügt.

Die lichtabsorbierende Schicht 8 kann einfach als schwarze Oberfläche oder vorteilhafter als selektive Absorberschicht in der aus der Kollektortechnik be­ kannten Weise ausgebildet sein. Die auf der dem Licht zugewandten Seite des Kollektorspeichers 1 vorgesehene transparente Wärmedämmschicht 12 dient dazu, möglichst viel Lichtenergie passieren zu lassen und gleichzeitig eine gute Wärmedämmung zu schaffen. Transparente Iso­ lationen, die sich als Wärmedämmschicht 12 eignen, bestehen gewöhnlich aus Kunststoffen, die nur Tempera­ turen unter 140 Grad ausgesetzt werden dürfen. Beson­ dere Schutzmaßnahmen gegen Überhitzung sind bei der beschriebenen Anordnung jedoch nicht notwendig, weil aufgrund der hohen thermischen Trägheit des Kollek­ tor-Speichers 1 für die Stillstandstemperatur nicht die maximale, momentane Einstrahlung von 1000 Watt/m², sondern die maximale, mittlere Tageseinstrahlung von nur 290 Watt/m² maßgeblich ist.

Trotz des hohen Wirkungsgrades des Kollektor-Speichers 1 kann es in Extremfällen sein, daß die verfügbare Strahlungsenergie nicht ausreicht, um den Bedarf zu decken. Als Zusatzheizung ist für diesen Fall ein Nacherhitzer, am besten ein Durchlauferhitzer vorge­ sehen, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist und direkt im Brauchwasserkreislauf hinter dem oder den Kollektorspeichern 1 angeordnet ist. Somit wird er­ reicht, daß in Zeiten geringen Strahlungsangebotes der oder die Kollektor-Speicher 1 die Vorwärmung des Brauchwassers bewirken. Das Hinzufügen eines Durchlauf­ erhitzers nach dem Kollektor benötigt keinerlei Rege­ lung des Kollektorkreislaufes.

Falls wünschenswert, kann die beschriebene Anordnung durch weitere Sicherheitsmaßnahmen gegen zu hohe oder niedrige Temperaturen abgesichert werden. Sollte im Winter durch lange Frostperioden und Schneebedeckung und gleichzeitigen Stillstand die Gefahr des Einfrie­ rens eines Kollektor-Speichers 1 bestehen, kann durch Durchfließen von Leitungswasser mit einer Temperatur von etwa 8 bis 10°C die Temperatur über dem Nullpunkt gehalten werden. Ebenso kann im Sommer beim Durchfluß kalten Wassers die Temperatur begrenzt werden. Es kann auch ein Sicherheitsventil verwendet werden, über das bei Erreichen der Siedetemperatur der entstehende Dampf abgelassen werden kann. Dadurch wird die Temperatur auf eine vom Betriebsdruck abhängige Siedetemperatur be­ grenzt, die beispielsweise 134°C bei einem Betriebs­ druck von 3 Bar beträgt.

Der Druckbehälter 2 hat, wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, eine langgestreckte Form und eignet sich daher gut zur Integration zwischen den Dachsparren eines Daches. In Fig. 4 ist der in Fig. 1 schematisch dargestellte Kollektorspeicher 1 detaillierter zwischen zwei Dachsparren 19 und 20 dargestellt. In Fig. 4 erkennt man weiterhin, daß rechts neben den Dachsparren 20 ein weiterer Kollektor-Speicher 1 vorgesehen ist.

Der in Fig. 4 dargestellte Druckbehälter 2 mit einem Durchmesser von 23 cm ist mittig zwischen den Dach­ sparren 19 und 20 angeordnet, die einen Abstand von etwa 60 cm voneinander haben.

An der Unterseite der gegebenenfalls zum Dachraum hin verstärkten Dachsparren 19 sind mehrere Traversen 21 befestigt, von denen in Fig. 4 nur eine zu erkennen ist, und die dazu dienen, jeweils das Gewicht eines Kollektor-Speichers 1 zu tragen. Die Befestigung eines Kollektor-Speichers 1 erfolgt dabei jeweils in der Weise, daß am Druckbehälter 2 Haltehaken 22 be­ festigt sind, die von oben die Traversen 21 umgreifen. In den Fig. 4 und 7 ist jeweils ein Haltehaken 22 zu erkennen.

In Fig. 7 erkennt man weiterhin eine Seitenwand 23, die mit einem Flanschstück 24 am oberen Ende 25 des Druck­ behälters 2 befestigt ist und die in Fig. 6 gezeigte Gestalt hat. Eine der Seitenwand 23 entsprechende Seitenwand ist am unteren Ende des Druckbehälters 2 ebenfalls mit einem Flanschstück 24 befestigt. Die einander gegenüberliegenden Seitenwände 23 sind über eine linke Leiste 26 und eine rechte Leiste 27 mit­ einander verbunden, so daß die Seitenwände 23 und die Leisten 26 und 27 einen Rahmen bilden, der zur Aufnahme des Reflektors 3 dient.

Wie man in Fig. 6 erkennt, haben die Seitenwände 23 eine der Gestalt des Reflektors 3 angepaßte Berandung 28, gegen die die Innenseiten der linken Reflektor­ hälfte 4 und der rechten Reflektorhälfte 5 anliegen und in ihrer Form stabilisiert werden. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeipsiel ist die Gestalt der Evolvente so gewählt, daß der Reflektor 3 sich nicht weiter als die Mantelfläche des Druckbehälters 2 im Bereich des Haltehakens 22 erstreckt. Der Kollektor­ Speicher 1 ragt somit nicht weiter in den Dachraum hinein als die durch die Traversen 21 gebildete Ebene.

Der auf der Rückseite des Reflektors 3 vorhandene Raum zwischen den Sparren 19 und 20 ist mit der Isolation 13 beispielsweise in Form eines Polyurethanschaumes ausge­ füllt. Von der Innenseite her ist das Dach weiterhin durch Isoliermatten 29 wärmegedämmt.

Die Befestigung der lichtdurchlässigen Wärmedämmschicht 12 erfolgt an dem durch die Leisten 26 und 27 gebilde­ ten Rahmen in der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Weise. Die Wärmedämmschicht 12 weist eine Frontscheibe 30 auf, die seitlich in Richtung der Leisten 26 und 27 übersteht. Die Leisten 26 und 27 sind mit einer Aus­ nehmung 31 versehen, die mit einer Dichtungsmasse 32 ausgefüllt sind, in die die Frontscheibe 30 mit ihren Rändern 33 hineinragt. Die oberen Enden 34 der Reflek­ toren 3 liegen gegen die Innenseiten 35 der Leisten 26 und 27 an. Zwischen den oberen Enden 34 und der Wärme­ dämmschicht 12 erkennt man in den Fig. 4 und 5 weiter­ hin transparente Kunststoffwinkel 36, mit denen das transparente Wärmedämmaterial an die Frontscheibe 30 gedrückt wird.

Auf den Leisten 26 und 27 befinden sich Abdeckbleche zum Schutz der Leisten 26 und 27 und der zwischen den Leisten 26 und 27 und den Dachsparren 19 und 20 vor­ handenen Isolierstoffe 38. Die Abdeckbleche 37 er­ strecken sich bis zu Befestigungswinkeln 39, die auf den Außenseiten der Dachsparren 19 und 20 befestigt sind und zum Befestigen der unteren Ränder der Abdeck­ bleche 37 dienen. Das Gewicht der Kollektor-Speicher 1 wird jedoch nicht durch die Befestigungswinkel 39 aufgenommen, sondern durch die bereits erwähnten Halte­ haken 22.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich der Vorteil der Kollektor-Speicher 1 für eine einfache Integration in ein Schrägdach. Bei Flachdächern ist eine Aufdachmon­ tage möglich. Durch eine entsprechende Abwandlung kön­ nen die Kollektor-Speicher auch in sich vertikal er­ streckende Wände vorgesehen sein.

Wie bereits erwähnt, eignet sich die langgestreckte Form der Druckbehälter 2 sehr gut zur Integration zwischen zwei Dachsparren 19, 20. Eine Anpassung der Kollektorspeicher 1 an unterschiedliche Sparrenabstände durch entsprechende Wahl der Durchmesser der Druckbe­ hälter 2 und/oder Anpassung der Reflektorgeometrie ist sehr leicht möglich.

Der Verwendung der transparenten Wärmedämmschicht 12 kommt eine wichtige Bedeutung zu. Bezüglich des Ge­ wichtes ergibt sich ein Vorteil, weil wegen der ver­ ringerten Wärmeverluste für eine vorgegebene thermische Trägheit des Kollektorspeichers 1 nur noch eine ent­ sprechend geringere Wassermasse erforderlich ist. Der Mindestdurchmesser der Druckbehälter 2 um die erfor­ derliche thermische Trägheit zu erreichen, liegt zwi­ schen 0,2 und 0,3 m, so daß sich eine Integration in bereits bestehende Dächer mit einem gängigen Sparrenab­ stand zwischen 60 und 80 cm durchführen läßt. Die maximale Appertur des Reflektors 3 entspricht dabei jeweils dem Druckbehälterumfang.

Wie sich aus der Beschreibung der Fig. 4 bis 7 ergibt, hat das Kollektorgehäuse des Kollektorspeichers 1 nicht eine tragende Funktion für den Druckbehälter 2. Der Druckbehälter 2 dient einerseits als Speicher und andererseits als tragende Struktur für die transparente Wärmedämmschicht 12 und den Reflektor 3, der mittels an den Druckbehälterenden befestigter Seitenwände 23, durch die seine Form vorgegeben wird, an dem Druckbe­ hälter 2 befestigt ist. Diese nur aus dem Druckbehälter 2, der transparenten Wärmedämmschicht 12 und dem Re­ flektor 3 bestehende Einheit läßt sich vorfertigen und vor Ort ins Dach einbauen.

Als rückwärtige Wärmedämmung läßt sich die heute allge­ mein übliche Wärmedämmung des Daches, insbesondere in Form von Isoliermatten 29 verwenden. Falls diese Wärme­ dämmung nicht vorhanden ist, wird sie nach der Montage der Kollektorspeicher 1 in der aus dem Dachausbau bekannten Technik angebracht.

Aufgrund der geometrischen Form mit einem großen Ver­ hältnis Länge/Durchmesser stellt sich in den Druckbe­ hältern 2 bei einer vertikalen oder schrägen Montage zwischen den Dachsparren 19 und 20 eine nahezu ideale Schichtung für den Wasserinhalt ein. Dies führt zu einer deutlich höheren Leistungsausbeute gegenüber einem nicht oder nur wenig geschichteten Speicher. Wird der Auslaß am oberen und der Einlaß am unteren Ende des Rohres angebracht, bleibt diese Schichtung auch bei einer Wasserentnahme erhalten und zwar insbesondere dann, wenn in der Nähe der Enden des Druckbehälters 2 im Innern Prallplatten vorgesehen sind.

Claims (10)

1. Kollektor-Speicher für eine solare Brauchwasser­ erwärmung mit einem Reflektor und einem im unter Druck stehenden Wasserkreislauf angeordneten, eine rohrförmige lichtabsorbierende Mantelfläche auf­ weisenden Druckbehälter, der an gegenüberliegenden Enden mit einem Einlaßrohr und einem Auslaßrohr versehen und in einem Isoliergehäuse angeordnet ist, das auf einer Seite eine transparente wärme­ dämmende Abdeckung aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckbehälter (2) als tragende Struktur für die transparente Abdeckung (12) und den Reflektor (3) ausgebildet ist, der innerhalb des Isoliergehäuses auf der der transpa­ renten Abdeckung (12) gegenüberliegenden Seite des Druckbehälters nach außen thermisch isoliert (13, 29) angeordnet ist und im Querschnitt die Gestalt einer dem Querschnitt des Druckbehältermantels (8) zugeordneten Kreisevolvente hat, die sich bis zur transparenten Abdeckung (12) erstreckt.

2. Kollektor-Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (2) sich zwischen zwei Dachsparren (19, 20) eines Daches erstreckt und an seinen Stirnseiten (9, 10, 25) mit jeweils einer Seitenwand (23) verbunden ist, an der der Reflektor (3) befestigt ist.

3. Kollektor-Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegen­ überliegenden Seitenwände (23) über Leisten (26, 27) miteinander verbunden sind, die mit Hilfe jeweils eines Abdeckbleches (37) und Befestigungs­ winkels (39) an den Dachsparren (19, 20) befestigt sind.

4. Kollektor-Speicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Reflektors (3) im wesentlichen dem Abstand der Dachsparren (19, 20) entspricht.

5. Kollektor-Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum hinter der Rückseite des Reflektors (3) mit einem Isoliermaterial (13) ausgefüllt ist.

6. Kollektor-Speicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der von der transparenten Abdeckung (12) wegweisenden Seite des Druckbehälters (2) Halte­ haken (22) angeordnet sind, die in quer zu den Dachsparren (19, 20) verlaufenden und an diesen befestigten Traversen (21) eingehängt sind.

7. Kollektor-Speicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (3) im Bereich des Scheitels der Kreisevolvente eine bezüglich ihrer Form der Mantelfläche (8) des Druckbehältes (2) angepaßte Rinne (40) aufweist.

8. Kollektorspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Druckbe­ hälters (2) für den Einlaß (6) und den Auslaß (7) jeweils eine Prallplatte vorgesehen ist.

9. Kollektor-Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartig aufgebaute Kollektor-Speicher (1) nebeneinander jeweils zwischen zwei Dachsparren (19, 20) benach­ bart zueinander vorgesehen und durch Rohrleitungen miteinander verbunden sind.

10. Kollektorspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (7) mit einem Durchlauferhitzer verbunden ist.