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Einleitung
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Die
Erfindung betrifft einen Solarkollektor mit einem Zulauf für ein zu
erwärmendes
fluidisches Wärmeträgermedium
und einem Ablauf für
das erwärmte
Wärmeträgermedium
und einer Mehrzahl von zwischen dem Zulauf und dem Ablauf angeordneten,
von dem Wärmeträgermedium
durchströmbaren
Kanälen,
durch deren Wandungen hindurch Wärme
auf das Fluid übertragbar
ist, wobei der Solarkollektor eine für Sonnenstrahlung durchlässige Durchlassseite
und eine dieser gegenüberliegende
Absorberseite, die wärmeleitend
mit den Wandungen der Kanäle
verbunden ist, aufweist.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines
Solarkollektors der vorstehend beschriebenen Art.
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Stand der Technik
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Solarkollektoren
der eingangs beschriebenen Art sind insbesondere als sogenannte "Flachkollektoren" bekannt. Diese bestehen üblicherweise
aus einem Metallabsorber in einem "flachen" kastenförmigen, gut wärmegedämmten Gehäuse, das
auf der Durchlassseite (Sonnenseite) mit einer transparenten Abdeckung,
typischerweise aus Glas, alternativ aber auch aus transparentem
Kunststoff versehen ist. Durch die wärmegedämmte Bauweise können Flachkollektoren
auch bei Temperaturen von 40 bis 60 Kelvin über der Umgebungstemperatur
noch Wärme
mit einem guten Wirkungsgrad erzeugen. Ihr Haupteinsatzbereich ist
die Warmwasserbereitung, vornehmlich in der heizfreien Zeit. Die
fluidführenden Kanäle sind
typischerweise in sogenannte Absorber integriert und z. B. als Kissenabsorber,
Rollbondabsorber, Fahnenabsorber, Serpentinenabsorber oder Rohrregister-Plattenabsorber
ausgeführt. Die
Kanalwandungen bestehen typischerweise aus Kupfer, Aluminium, Stahl
oder Edelstahl.
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Die
Herstellung der bekannten Flachabsorber verursacht aus zwei Gründen beträchtliche
Kosten: Zum einen sind die Materialkosten für die metallischen Absorber
aufgrund einer fortschreitenden weltweiten Rohstoffverknappung und
einem damit einhergehenden Preisanstieg hoch. Zum anderen ist der
Herstellungsaufwand und der Aufwand für die Produktkontrolle und Überwachung
recht hoch, da beispielsweise bei vielen Bauarten eine hohe Anzahl von Verbindungsstellen
zwischen den Kanälen
bzw. deren Abschnitten (Lötstellen
oder Pressverbindungen) vorliegt. Aus diesem Grunde haben Solarkollektoren
insbesondere in den sehr sonnenreichen, aber häufig einkommensschwachen Regionen
in Äquatornähe, wo der
Einsatz von Solarkollektoren besonders sinnvoll wäre, kaum
Verbreitung gefunden.
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Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Solarkollektor dahingehend
weiter zu entwickeln, dass er wesentlich kostengünstiger als bekannte Typen
hergestellt werden kann. Außerdem
soll ausgehend von dem bekannten Verfahren zum Betrieb von Solarkollektoren
ein Verfahren vorgeschlagen werden, das sich insbesondere für den erfindungsgemäßen Solarkollektor
eignet.
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Lösung
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Ausgehend
von einem Solarkollektor der eingangs beschriebenen Art wird die
vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Kanäle
von einer einstückig
ausgeformten, aus Kunststoffmaterial bestehenden Doppelstegplatte
gebildet sind, die zwei im Abstand zueinander verlaufende Deckplatten
und eine Mehrzahl von diese verbindenden Stegen aufweist, wobei
ein Kanal jeweils von zwei Stegen und jeweils einem Abschnitt der
beiden Deckplatten begrenzt ist.
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Bei
den vorgenannten Doppelstegplatten handelt es sich um Standard-Bedachungsbauelemente,
die seit geraumer Zeit in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden.
Auch vor dem Hintergrund gestiegener Rohölkosten und damit angestiegener Kosten
für das
Rohmaterial der Kunststoffherstellung ist der Solarkollektor gemäß der Erfindung
wesentlich kostengünstiger
herstellbar als herkömmliche Solarkollektoren
unter Verwendung metallischer Absorber. Die Doppelstegplatten werden
auf sehr kostengünstige
Weise im Wege des Extrusionsverfahrens endlos und mit unterschiedlichen
Breiten hergestellt und nach Erkalten auf die gewünschten
Plattenformate zugeschnitten. Die Doppelstegplatten bestehen typischerweise
aus Polycarbonat, das zum einen im Hinblick auf die Transmissionseigenschaften
für lichtglasartige
Eigenschaften besitzt. Darüber
hinaus ist die Alterungs-, Witterungs und Temperaturbeständigkeit
des Polycarbonatwerkstoffs sehr gut für den Einsatz unter ständiger Sonneneinstrahlung
geeignet. Die Doppelstegplatten besitzen aufgrund ihrer "Hohlkammerbauweise" eine hohe Stabilität bei gleichzeitig
sehr niedrigem Gewicht. Da der Preis des erfindungsge mäßen Solarkollektors
im Vergleich mit handelsüblichen
Flachkollektoren mit metallischem Absorber lediglich etwa 20% beträgt, eignet
sich der erfindungsgemäße Kollektor
auch für
sehr großflächige Einsätze in Gegenden,
in denen aufgrund ihrer geografischen Lage die Intensität der Sonneneinstrahlung
vergleichsweise gering ist. Andersherum eignet er sich aber insbesondere
auch für
den Einsatz in Entwicklungsländern,
da der Kaufpreis entsprechend niedrig sein kann.
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Der
Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Solarkollektors
ist dann besonders hoch, wenn die Doppelstegplatte zumindest auf
der Durchlassseite aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoffmaterial
besteht, weil dann die Solarstrahlung bis in das Innere der Kanäle eindringen
kann. Neben Polycarbonat kommen grundsätzlich aber auch sämtliche
andere hinreichend UV beständige
und alterungsbeständige
transparente Kunststoffmaterialien in Frage, z. B. PVC oder Polyacryl.
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Eine
weitere Steigerung des Wirkungsgrads lässt sich erzielen, wenn eine
den Kanälen
abgewandte Rückseite
der auf der Absorberseite befindlichen Deckplatte mit einer die
Sonnenstrahlung absorbierenden Schicht wärmeleitend gekoppelt ist. Auf diese
Weise wird verhindert, dass die auf der Durchlassseite in den Solarkollektor
eintretende Strahlung den Kollektor auf der gegenüberliegenden
Seite der Doppelstegplatte ungenutzt wieder verlässt.
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Eine
besonders einfache Art und Weise eine derartige absorbierende Schicht
zu erzeugen, besteht darin, eine flüssige Beschichtung aufzubringen (z.
B. Farbe, Lack o. ä.),
die nachfolgend aushärtet und
dabei eine feste Verbindung mit der Rückseite der Doppelstegplatte
eingeht.
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Alternativ
hierzu kann die absorbierende Schicht aber auch von einer ein eigenständiges Bauteil
darstellenden Absorberplatte gebildet sein, die in unmittelbarem
wärmeleitenden
Kontakt mit der Rückseite
der Deckplatte steht. Hierbei kann es sich um eine Metallplatte,
eine Kunststoffplatte oder auch eine Platte aus Holz oder einem
Holzwerkstoff handeln, die jeweils auf ihrer der Rückseite
der Doppelstegplatte zugewandten Vorderseite mit der absorbierenden
Schicht versehen ist.
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Grundsätzlich besteht
aber auch die Möglichkeit,
dass die auf der Absorberplatte befindliche Deckplatte der Doppelstegplatte
selbst und/oder die Stege der Doppelstegplatte aus die Sonnenstrahlung absorbierendem
Material bestehen. In diesem Fall kann eine zusätzliche Be schichtung bzw. ein
zusätzliches
Bauteil, das die absorbierende Schicht bildet, vermieden werden.
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Die
Erfindung weiter ausgestaltend ist vorgesehen, den Solarkollektor
zumindest auf der Absorberseite und/oder an den Stirnseiten nach
außen
hin mit einer Isolierschicht abzuschließen. Wärmeverluste "nach hinten" bzw. "zur Seite" können während des Betriebs
des Kollektors auf diese Weise wirkungsvoll minimiert werden.
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Außerdem besteht
eine Weiterbildung der Erfindung darin, den Zulauf von einem Zulaufkanal
zu bilden, der sich an einer Stirnseite quer über die Öffnungsquerschnitte der Kanäle erstreckt.
Sämtliche Kanäle einer
Doppelstegplatte können
auf diese Weise, vorzugsweise mit Hilfe eines einzigen Zulaufkanals,
versorgt werden.
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In
diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt,
den Zulaufkanal als Zulaufrohr auszubilden, in dem sich eine Mehrzahl
von Bohrungen befinden, die jeweils in einen Kanal münden, wobei
mit jedem Kanal eine Bohrung korrespondiert. Auf diese Weise können sehr
zielgerichtet auch kleinere Mengen eines flüssigen Wärmeträgermediums in die Kanäle eingeführt werden.
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Ferner
kann der Zulaufkanal einen Längsschlitz
besitzen, in den die Doppelstegplatte so eingreift, dass die Außenseiten
der Deckplatten mit den längsschlitzbegrenzenden
Wandungen des Zulaufkanals in dichtendem Kontakt stehen. Die vorgenannten
Maßnahmen
auf der Zulaufseite des Kollektors können selbstverständlich in
vorteilhafter Weise auch auf der Ablaufseite angewendet werden.
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In
verfahrenstechnischer Hinsicht wird die zugrunde liegende Aufgabe
dadurch gelöst,
dass das flüssige
Wärmeträgermedium
beim Durchströmen der
Kanäle
des Solarkollektors deren Querschnitt jeweils lediglich zum Teil
ausfüllt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt es, den Volumenstrom des Wärmeträgermediums gegenüber bekannten
Verfahren, bei denen die Kanäle
vollständig
mit dem flüssigen
Wärmeträgermedium
gefüllt
sind, deutlich zu reduzieren. Hierbei kann die Pumpenleistung in
gleichem Maße
vermindert werden, wodurch sich eine verbesserte Effizienz ergibt
und die Kosten für
die kleiner zu dimensionierende Pumpe sinken. Aufgrund der spezifisch
sehr hohen Wärmekapazität flüssiger Wärmeträgermedien, insbesondere
von Wasser bzw. mit Frost schutzmitteln versetztem Wasser, kann die
vom Solarkollektor absorbierte Energie auch bei verminderter Durchflussmenge
sicher abgeführt
werden.
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Ein
weiterer großer
Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, dass die
Masse der mit flüssigem
Wärmeträgermedium
bestückten,
d. h. in Betrieb befindlichen Solarkollektoren erheblich reduziert
werden kann. Die gesamte Kollektorkonstruktion kann daher weniger
steif und leichter, d. h. einfacher und kostengünstiger ausgeführt werden.
Dies ist insbesondere dann sehr vorteilhaft, wenn ein Solarkollektor
unter Verwendung einer handelsüblichen Doppelstegplatte
hergestellt wird und diese zwecks Erzielung eines optimalen Anstellwinkels
in einer Ständerkonstruktion
gehalten wird. Würden
die Kanäle
einer konventionellen Doppelstegplatte im Betrieb als Solarkollektor
vollständig
von Wasser durchströmt,
so waren besondere Vorkehrungen und Maßnahmen zur Vermeidung unzulässiger Durchbiegungen
erforderlich. Insbesondere müsste
entweder eine stabile Trägerplatte
oder ein entsprechender Trägerrahmen,
z. B. in Form einer Schweißkonstruktion
vorgesehen werden. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überflüssig gemacht,
da die sehr geringe spezifische Masse des betriebsbereiten und mit
dem flüssigen
Wärmeträgermedium durchströmten Solarkollektors
spezielle Unterstützungsmaßnahmen
unterhalb der Platte, insbesondere in deren Mittelbereich, überflüssig macht.
So kann das flüssige
Wärmeträgermedium
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bei geneigter Aufstellung des Solarkollektors schwerkraftbedingt
an der unteren Wandung des Kanals, d. h. der auf der Absorberseite
liegenden Deckplatte der Doppelstegplatte in Form eines dünnen Films
in einer Dicke zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5
mm und 1 mm, herunterfließen.
Da der Kollektor bei Beendigung des Betriebs, d. h. Abschaltung
der Pumpe, einfach leerlaufen kann, erübrigen sich Schutzmaßnahmen
gegen Einfrieren, wie sie bei Kollektoren mit vollständig gefüllten Kanälen in Gegenden
mit Frostgefahr zum Schutz metallischer Absorber ergriffen werden
müssen.
Die Filmausbildung wird begünstigt durch
den Zusatz eines die Oberflächenspannung des
Wassers reduzierenden Mittels z. B. eines tensidhaltigen Spülmittels.
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Um
die Energieausbeute des Kollektors weiter zu steigern, wird nach
der Erfindung vorgeschlagen, denselben Kanal sowohl von einem flüssigen Wärmeträgermedium
als auch von einem gasförmigen
Wärmeträgermedium
durchströmen
zu lassen. Dabei sollten das flüssige
Wärmeträgermedium
und das gasförmige
Wärmeträgermedium,
z. B. Luft, in entgegengesetzte Richtungen durch die Kanäle geführt werden
und schichtweise voneinander getrennt sein. Grundsätzlich kommt
aber auch ein Betrieb im Gleichstromprinzip in Frage. Durch das
gas förmige Wärmeträgermedium
wird gegenüber
einem Betrieb "mit
stillstehendem" Gasvolumen
oberhalb der Schicht des flüssigen
Wärmeträgermediums
eine verbesserte "Kühlung" der auf der Durchlassseite
befindlichen Deckplatte bewirkt. Während bei einem kombinierten
Wasser-Luft-Betrieb des Solarkollektors das erwärmte Wasser sowohl zur Warmwasserbereitung
als auch zu Heizzwecken genutzt werden kann, kann die erwärmte Luft
entweder unmittelbar zu Heizzwecken oder mittelbar einer Wärmepumpe zugeführt werden.
Bei industriellem Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist selbstverständlich auch
die Bereitstellung von Prozesswärme
unter Verwendung beider Wärmeträgermedien
möglich.
Bei reinem Luftbetrieb kommen neben Heizzwecken auch Trocknungsaufgaben
(z. B. Getreidespeicher in Frage).
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Bei
kombiniertem Betrieb mit flüssigem
und gasförmigem
Wärmeträgermedium
ist es vorteilhaft, das flüssige
Wärmeträgermedium
den Kanälen über mindestens
einen ersten Zulauf zuzuführen
und aus diesen über
mindestens einen ersten Ablauf abzuführen und des Weiteren das gasförmige Wärmeträgermedium
den Kanälen über mindestens
einen zweiten Zulauf zuzuführen
und aus diesen über
mindestens einen zweiten Ablauf abzuführen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der
Zeichnung dargestellt ist, näher
erläutert.
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Es
zeigt:
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1:
eine Vorderansicht eines Solarkollektors,
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2:
einen Schnitt entlang der Linie II-II durch den Solarkollektor gemäß 1,
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2a:
eine Ausschnittsvergrößerung des Querschnitts
nach 2 und
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3 einen
Schnitt entlang der Linie III-III durch den Solarkollektor gemäß 1.
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Ein
in den 1 bis 3 gezeigter Solarkollektor 1 besitzt
eine für
Sonnenstrahlung 3 durchlässige Durchlassseite 2 und
eine dieser gegenüberliegenden
Absorberseite 4. Der Sonnenkollektor 1 besteht
im Wesentlichen aus einer handelsüblichen, aus transparentem
Polycarbonat bestehenden Doppelstegplatte 5, die den Mittelteil
des Solarkollektors 1 bildet, sowie einem Zu- und einem
Ablauf für
mindestens ein fluidisches Wärmeträgermedium.
An einer oberen Stirnseite 6 befindet sich ein im Querschnitt
rechteckförmiges
Zulaufrohr 7, dass mit der Stirnfläche der Doppelstegplatte 5 dicht
verklebt ist. Das Zulaufrohr 7 besteht beispielsweise ebenfalls aus
transparentem Polycarbonat, kann jedoch auch aus anderen Kunststoff-
oder metallischen Materialien bestehen.
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An
der gegenüberliegenden
Stirnseite 8 befindet sich ein Ablaufrohr 9, bei
dem es sich um ein mit einem Längsschlitz
versehenes Kunststoffrohr handelt. Insbesondere aus 3 ist
ersichtlich, wie die Breite des Schlitzes in dem Ablaufrohr 9 der
Dicke 10 (s. 2) der Doppelstegplatte 5 angepasst ist.
Die Doppelstegplatte 5 und das Ablaufrohr 9 sind fluiddicht
miteinander verbunden. Sowohl das Zulaufrohr 7 als auch
das Ablaufrohr 9 sind an den gegenüberliegenden Endseiten mit
Verschlussdeckeln 11 bis 14 fluiddicht abgeschlossen.
In dem Verschlussdeckel 12 des Zulaufrohrs 7 ist
ein Zulaufstutzen 15 und in dem Verschlussdeckel 14 des
Ablaufrohrs 9 ein Ablaufstutzen 16 dichtend eingepasst.
Zulaufstutzen 15 und Ablaufstutzen 16 sind auf
nicht näher
dargestellte Weise an ein Kreislaufsystem angeschlossen, in dem
sich eine Umwälzpumpe
und ein Wärmetauscher
befinden.
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Der
Aufbau der Doppelstegplatte 5 ergibt sich insbesondere
aus dem Querschnitt gemäß 2.
Die Doppelstegplatte 5 weist auf der Durchlassseite 2 eine
erste Deckplatte 17 und auf der gegenüberliegenden Absorberseite 4 eine
zweite Deckplatte 18 auf. Zwischen diesen Deckplatten 17, 18 befinden
sich in regelmäßigen Abständen Stege 19, die
im rechten Winkel zu den Deckplatten 17, 18 ausgerichtet
sind und die beiden Deckplatten 17, 18 einstückig miteinander
verbinden. Jeweils zwischen zwei benachbarten Stegen 19,
befindet sich ein im Querschnitt rechteckigförmiger Kanal 20, der
nach oben und unten jeweils durch Abschnitte der beiden Deckplatten 17, 18 begrenzt
wird. Die Unterseite der Doppelstegplatte 5, d. h. die
gesamte Fläche
der zweiten Deckplatte 18, ist auf der einer rückwärtigen Isolierung 21 zugewandten
Seite mit einer die Sonnenstrahlung absorbierenden Schicht 22 versehen. Bei
dieser Schicht 22 handelt es sich um einen nach Art eines
Anstrichs aufgebrachten Lack, der alternativ aber auch durch andere
Auftragsverfahren appliziert werden kann. Die verwendete Beschichtung
besitzt einen sehr hohen Absorptionsgrad über das gesamte Wellenlängenspektrum
der von der Sonne emitierten Strahlung. Die an der Unterseite, d.
h. der Absorberseite 4 der Doppelstegplatte 5 bei
Sonneneinstrahlung entstehende Wärme
wird aufgrund der rückseitigen
Isolierung 21, die beispielsweise aus Polystyrol-Hartschaum
oder auch anderen geeigneten Isoliermaterialien bestehen kann, nahezu
vollständig
an die untere Deckplatte 18 der Doppelstegplatte 5 abgegeben,
so dass die Energieverluste sehr gering sind. Die im Betrieb des
Solarkollektors 1 im Bereich der unteren Deckplatte 18 auftretenden
Temperaturen sind in allen Betriebszuständen und sogar im Leerlauf
des Solarkollektors 1, d. h. ohne Durchfluss eines wärmeabführenden
Wärmeträgermediums
so niedrig, dass das Kunststoffmaterial der Doppelstegplatte 5 dauerhaft
keinen Schaden erleidet. Im Leerlauf kann im Übrigen durch Vorsehen geeigneter
verschließbarer
Lüftungsklappen
oben und unten an dem Kollektor eine freie Konvektion der Luft ermöglicht werden,
was eine wirkungsvolle Temperaturreduzierung bewirkt.
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Aus 3 ist
ersichtlich, dass in dem Zulaufrohr 7 auf dessen der Stirnseite 6 der
Doppelstegplatte 5 zugewandter Längsseite eine der Anzahl der
Kanäle 20 entsprechende
Anzahl von Bohrungen 23 vorhanden sind. Durch diese Bohrungen,
die bei der gegebenen Kollektorlänge 24 von
2000 mm einen Durchmesser von 1 mm besitzen, strömt das mit gewissem Vordruck
in das Zulaufrohr 7 eingebrachte, zu erwärmende Wärmeträgermedium
in das Innere des jeweiligen Kanals 20. Der Schwerkraft
folgend fallen die aus den Bohrungen 23 austretenden Wasserstrahlen
in einer Parabelkurve auf die die Absorberseite 4 bildende
Deckplatte 18 und ein sich ausbildender Wasserfilm rinnt
auf dieser nach unten. Aus 2a ergibt
sich, dass die Dicke 25 des in dem Kanal 20 fließenden Wasserfilms
nur etwa 5% bis 10% der lichten inneren Höhe 26 des Kanals 20 beträgt. Im vorliegenden
Fall beträgt
die innere Höhe 26 ca.
8 mm, die Dicke 25 des Films ca. 0,5 mm, so dass sich die
Höhe 27 des über dem
Wasserfilm verbleibenden Luftraums zu ca. 7,5 mm ergibt. Die Gesamtdicke 28 der
Doppelstegplatte 5 beträgt
10 mm. In der in 2a gezeigten Ausschnittsvergrößerung aus 2 ist
der Einfachheit halber nur ein Kanal 20 dargestellt und
die darunter befindliche Isolierung 21 weggelassen.
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Aus 3 ist
schließlich
noch zu ersehen, dass sich in dem Ablaufrohr 9, das bei
einer unter einem Winkel 29 gegenüber einer horizontalen 30 geneigten
Aufstellung des Solarkollektors 21 zugleich als Kollektorträger dient,
ein Niveau 31 des sich sammelnden und abfließenden Wärmeträgermediums ausbildet.
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Alternativ
zu der Betriebsweise des Solarkollektors 1 mittels eines
flüssigen
Wärmeträgermediums
ist auch die alleinige Verwendung eines gasförmigen Wärmeträgermediums (z. B. Luft) möglich. Gleichfalls
möglich
ist ein kombinierter Betrieb mit einem sich unten auf der Deckplatte 18 ausbildenden Film
eines flüssigen
Wärmeträgermediums
und einer Durchströmung
des darüber
befindlichen Raums in dem Kanal 20 mit einem gasförmigen Wärmeträgermedi um.
In diesem Fall kann beispielsweise die Einspeisung des gasförmigen Wärmeträgermediums durch
in der oberen Deckplatte 17 befindliche Zuführöffnungen 32 erfolgen,
die in den 1 und 3 lediglich
andeutungsweise dargestellt sind. In 3 ist noch
ein weiteres Zuführrohr 33 gestrichelt
eingezeichnet, dass sich über
die gesamte Breite des Solarkollektors 1 erstreckt und
so wie das Zulaufrohr 7 auch sämtliche Kanäle – in diesem Fall jedoch mit gasförmigem Wärmeträgermedium – versorgt.
Die Abfuhr des gasförmigen
Wärmeträgermediums
ist entweder im oberen Teil des unteren Ablaufrohrs 9 (im
Bereich oberhalb des Wasserspiegels) möglich, insbesondere an der
Stirnseite oberhalb des Ablaufstutzens 16. Alternativ kann
aber auch ein zusätzliches
unteres Ablaufrohr (analog zu dem oberen Zuführrohr 33) vorgesehen
werden, das in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist.
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Alternativ
zu der im Ausführungsbeispiel
gezeigten Parallelschaltung sämtlicher
Kanäle 20 ist gleichfalls
möglich,
durch entsprechende Trennstege im Zulaufrohr 7 bzw. Ablaufrohr 9 eine
mäanderförmige Durchströmung der
Kanäle 20 zu
erreichen. In diesem Fall ist – bei
geneigter Aufstellung des Kollektors – jedoch lediglich ein Betrieb
mit vollständig
mit dem jeweiligen Wärmeträgermedium
gefüllten
Kanälen 20 möglich. Es
kommt also lediglich eine vollständige
Ausfüllung
der Kanäle
mit einem flüssigen
oder gasförmigen
Wärmeträgermedium
in Frage, das durch einen entsprechenden Überdruck im gesamten Kanalraum
auch die "Bergauf-Abschnitte" herauf gefördert wird.
Dabei können
bei der Mäanderausbildung
entweder benachbarte Kanäle 20 entgegengesetzte
Strömungsrichtungen
aufweisen oder aber es sind jeweils Gruppen mehrerer benachbarter
Kanäle 20 so
parallel geschaltet, dass in ihnen dieselbe Strömungsrichtung vorliegt, wohingegen
in den benachbarten Gruppen die entgegengesetzte Strömungsrichtung
vorliegt.
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Bei
dem im Ausführungsbeispiel
gezeigten Solarkollektor ist in dem Innern der Kanäle 20 – bei reinem
Betrieb mit einem flüssigen
Wärmeträgermedium
und einer Filmausbildung auf der unteren Deckplatte 18 – kein Überdruck
sondern lediglich der Atmosphärendruck
vorhanden. Die Strömung
des flüssigen
Wärmeträgermediums
innerhalb des jeweiligen Kanals 20 unterliegt somit den
Gesetzen der Strömung
in einem sogenannten "offenen
Gerinne". Die Dichtigkeitsanforderungen
und die Materialbeanspruchung des erfindungsgemäßen Solarkollektors 1 sind
daher besonders niedrig.
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Schließlich ist
unter einer Doppelstegplatte 5 im Rahmen der vorliegenden
Anmeldung auch ein um eine Achse oder um mehrere Achsen gewölbte Ausführung der "Platte" zu verstehen, so
dass in diesem Fall von einem schalenförmigen Bauelement gesprochen
werden kann. Die Vorzüge
und Verwendungsmöglichkeiten
sind jedoch grundsätzlich
dieselben wie bei der beschriebenen "ebenen Ausführung" der Doppelstegplatte 5.
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- 1
- Solarkollektor
- 2
- Durchlassseite
- 3
- Sonnenstrahlung
- 4
- Absorberseite
- 5
- Doppelstegplatte
- 6
- Stirnseite
- 7
- Zulaufrohr
- 8
- Stirnseite
- 9
- Ablaufrohr
- 10
- Dicke
- 11
- Verschlussdeckel
- 12
- Verschlussdeckel
- 13
- Verschlussdeckel
- 14
- Verschlussdeckel
- 15
- Zulaufstutzen
- 16
- Ablaufstutzen
- 17
- Deckplatte
- 18
- Deckplatte
- 19
- Stege
- 20
- Kanal
- 21
- Isolierung
- 22
- Schicht
- 23
- Bohrung
- 24
- Kollektorlänge
- 25
- Dicke
- 26
- Höhe
- 27
- Höhe
- 28
- Gesamtdicke
- 29
- Winkel
- 30
- Horizontale
- 31
- Niveau
- 32
- Zuführöffnung
- 33
- Zuführrohr