DE9105184U1 - Transparenter Solarkollektor - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor zur Nutzung thermischer Solarenergie, durch den eine strahlungsabsorbierende (z.B. schwarze) Wärmetransportflüssigkeit in transparenten Kanälen strömt.

Ein derartiger Solarkollektor wird in Performance of a "black" liquid flat-plate solar collector, J.E. Minardi, Solar Energy, Vol. 17, 179-183, 1975 beschrieben.

In diesem Solarkollektor fließt eine hochabsorbierende schwarze Flüssigkeit in transparenten Kanälen, und die Solarstrahlung wird direkt durch die Flüssigkeit absorbiert, ohne daß andere Bestandteile im Solarkollektor erhitzt werden müssen.

Dieser Solarkollektor entspricht jedoch vom Aufbau her weitgehend den konventionellen Flachplatten-Solarkollektoren, die sich im wesentlichen aus Gehäuse, Wärmeisolierung, Absorber mit Röhrensystem und Abdeckung zusammensetzen.

In diesem Zusammenhang sei auf die Literaturstelle in Modeling and analysis of an all-plastic flat-plate solar collector, J. Sol. Energy Eng., Vol. 104, 333-339, 1982 verwiesen, in der das Konzept eines Flachplatten- Solarkollektors aus Kunststoff untersucht wurde. Ein derartiger Solarkollektor eliminiert den Bedarf für Beschichtungen, Metalle, und alle anderen Materialien außer Kunststoffen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Solarkollektor zu schaffen, bei dem die Haupteinheit, welche Gehäuse, Isolierung, Kanäle und Abdeckung umfaßt, aus einem Teil und aus transparentem Kunststoff besteht und damit eine rationelle Herstellung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird sie dadurch gelöst, daß der Solarkollektor aus einer an sich bekannten Stegmehrfachplatte aus transparentem Kunststoff besteht, bei der durch wechselseitiges Einfräsen von einem Teil der Stege der durchströmten Kanäle an den offenen Seiten der Stegmehrfachplatte nach dem dichten Verschließen der offenen Seiten durch zwei Seitenelemente, von denen ein Seitenelement eine öffnung für den Einlaß und das andere Seitenelement eine öffnung für den Auslaß aufweist, ein serpentinenartiger Durchfluß der strahlungsabsorbierenden Wärmetransportflüssigkeit zwangsläufig vorhanden ist.

Vorteilhafterweise werden Stegmehrfachplatten in großen Mengen und unterschiedlichen Abmessungen als Endlosmaterial· stranggezogen oder extrudiert, und somit durch ausgereifte Fertigungstechniken hergeste^t.

Von Vorteil· ist, daß außeniiegende Kanäie nicht durchströmt werden. Hiermit ist, bei Verwendung einer Steg"n"fachpiatte (wobei &eegr; ^4), eine seitiiche obere und untere Warmeisoiierung gewährleistet, ohne daß zusätzliche Materiaiien bzw. Bauteiie nötig sind.

Zweckmäßig werden die nichtdurchströmten Kanäie evakuiert, wodurch erstens Wärmekonvektionsveriuste vermindert werden und zweitens Wasserkondensationseffekte verhindert werden, die den Wirkungsgrad des Solarko^ektors beeinträchtigen würden.

Vorteiihaft sind an den Seiteneiementen des Sol·arkol·l·ektors Strömungsprofiie vorgesehen, so daß Strömungswiderstände für die den Solarkollektor serpentinenartig durchströmende, strahiungsabsorbierende Wärmeträgerfiüssigkeit verringert werden.

Zweckmäßig können in jedem Seiteneiement zwei öffnungen vorgesehen werden, wodurch mehrere Soiarko^ektoren schlauchfrei kombiniert werden können.

Von Vorteil ist, daß in die öffnungen von zwei aneinandergrenzenden Seitenelementen von kombinierten Solarkollektoren Strömungsblenden mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten eingesetzt sind. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung des
Volumenstromes auf die einzelnen kombinierten Solarkollektormodule bewirkt.

Von Vorteil ist, daß zwei Solarkollektoren mit zwei Steckverbindungsschienen, die oben und unten auf die aneinandergrenzenden Seitenelemente geschoben werden/kombiniert werden. Mit dieser Verbindungsart läßt sich ein kombiniertes Solarkollektormodul nach dem Entfernen der Steckverbindungsschienen einfach
nach oben herausnehmen oder von oben wieder einsetzen, ohne daß andere Solarkollektormodule demontiert werden müssen.

Von Vorteil ist, daß in die Seitenelemente Halterungen eingelassen sind. Hierdurch wird die Bearbeitung der Stegmehrfachplatte auf ein Minimum reduziert.

Von Vorteil ist, daß der Solarkollektor aus einem einheitlichen Material besteht. Der Solarkollektor weist damit besonders gute Recycling-Eigenschaften auf.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Stegviererplatte ,

Fig. 2 einen Solarkollektor als Schnittdarstellung durch
die durchströmte Ebene,

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Solarkollektors mit Seitenelement, Abschlußelement und einer Befestigungsausführung,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Seitenelementes mit Strömungsprofilen und Steckverbindungsschiene ,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts von zwei kombinierten Solarkollektormodulen und

Fig. 6 die Kombination von drei Solarkollektormodulen als Schnittdarstellung durch die durchströmte Ebene.

Die Haupteinheit eines Solarkollektors mit vorder- und rückseitiger Wärmeisolierung besteht aus einer Stegviererplatte aus transparentem Kunststoff. Stege 12 der Absorberkanäle 2 sind, wie in Fig. 2 dargestellt, wechselseitig ein Stück eingefräst. Die offenen Seiten der Stegviererplatte 1 sind durch Seitenelemente 10 abgedichtet. Wärmeisolierungskanäle 3 sind evakuiert. Auf die Seitenelemente 10 sind Abschlußelemente geschoben, welche jeweils eine öffnung 4 besitzen. In eine öffnung 4 des Abschlußelementes 13 wird für einen Einlaß 7 bzw. Auslaß 8 jeweils ein handelsüblicher Anschluß eingebracht, der dichtend in eine öffnung 5 des Seitenelementes 10 ragt. In den Seitenelementen 10 sind jeweils zwei öffnungen 5 vorhanden. An den Seitenelementen 10 sind Strömungsprofile 11 angebracht und ragen paßgenau in die Absorberkanäle 2. Eine der beiden öffnungen 5 des Seitenelementes 10, auf dem das Abschlußelement 13 sitzt, ist mit einem Profilergänzungsstück 6 abgedichtet.

In Fig. 5 und 6 ist eine Kombination von Solarkollektormodulen dargestellt. Die Solarkollektormodule werden jeweils durch eine oben und eine unten aufgeschobene Steckverbindungsschiene 18 zusammengehalten. Zur Dichtung ist ein O-Ring 14 eingesetzt. In den öffnungen 5 sind Strömungsblenden 9 befestigt. Die minimalen Öffnungsquerschnitte der Strömungsblenden 9 im Ein-

strömkanal 19 nehmen mit zunehmendem Abstand vom Einlaß 7 ab und im Ausströmkanal 20 mit zunehmendem Abstand vom Auslaß 8 ab. Fig. 3 zeigt, wie der Solarkollektor mit einer Befestigungsschraube 15, die mit dem Seitenelement 10 fest verbunden ist, und einer Mutter 16 auf einem Befestigungsuntergrund 17 montiert ist.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Solarkollektors ist folgende :

Der Solarkollektor befindet sich mit einer Umwälzpumpe und einem Wärmetauscher in einem geschlossenen Primärkreis einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung. Die Pumpe fördert eine Strahlungsabsorbierende (z.B. schwarze) Wärmeträgerflüssigkeit vom Solarkollektor zum Wärmetauscher in einem Warmwasserspeicher. Trifft die Strahlung der Sonne auf den Solarkollektor, so wird die Strahlungsabsorbierende Wärmeträgerflüssigkeit, die durch den Einlaß in den Solarkollektor eintritt, beim Durchströmen erhitzt und verläßt den Solarkollektor über den Auslaß mit einer gegenüber der Eintrittstemperatur erhöhten Temperatur. In dem Warmwasserspeicher wird die gewonnene Wärmeenergie über den Wärmetauscher abgegeben und gespeichert. Die abgekühlte Strahlungsabsorbierende Wärmeträgerflüssigkeit wird darauf wieder dem Solarkollektor zugeführt.

Durch das Abnehmen der minimalen Öffnungsquerschnitte der Strömungsblenden 9 im Einströmkanal 19 mit zunehmendem Abstand vom Einlaß 7 und im Ausströmkanal 2 0 mit zunehmendem Abstand vom Auslaß 8 ist eine gleichmäßige Verteilung des Volumenstromes auf die einzelnen Solarkollektormodule einer kombinierten Anlage gewährleistet.

Claims (9)

Ansprüche

1. Solarkollektor zur Nutzung thermischer Solarenergie, durch den eine strahlungsabsorbierende Wärmetransportflüssigkeit in transparenten Kanälen strömt, dadurch gekennzeichnet , daß

der Solarkollektor aus einer an sich bekannten Stegmehrfachplatte (1) aus transparentem Kunststoff besteht, bei der durch wechselseitiges Einfräsen von einem Teil der Stege der durchströmten Kanäle (2) an den offenen Seiten der Stegmehrfachplatte (1) nach dem dichten Verschließen der offenen Seiten durch zwei Seitenelemente (10) , von denen ein Seitenelement (10) eine Öffnung (5) für den Einlaß (7) und das andere Seitenelement (10) eine Öffnung (5) für den Auslaß (8) aufweist, ein serpentinenartiger Durchfluß der Strahlungsabsorbierenden Wärmetransportflüssigkeit zwangsläufig vorhanden ist.

2. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außenliegende Kanäle (3) nicht durchströmt sind.

3. Solarkollektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtdurchströmten Kanäle (13) evakuiert sind.

4. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenelementen (10) des Solarkollektors Strömungsprofile (11) vorhanden sind.

5. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Seitenelement (10) zwei öffnungen (5) und Vorrichtungen für die Kombination aneinandergrenzender Seitenelemente (10) vorhanden sind.

6. Solarkollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den öffnungen (5) von zwei aneinandergrenzenden Seitenelementen (10) von kombinierten Solarkollektoren Strömungsblenden (9) mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten eingesetzt sind.

7. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Solarkollektoren mit zwei Steckverbindungsschienen (18), die oben und unten auf die aneinandergrenzenden Seitenelemente (10) geschoben werden, kombinierbar sind.

8. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Seitenelemente (10) Halterungen (15) eingelassen sind.

9. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Solarkollektor aus einem einheitlichen Material besteht.