DE2926208A1

DE2926208A1 - Sonnenkollektor mit einem verdampfungs-kondensationssystem

Info

Publication number: DE2926208A1
Application number: DE19792926208
Authority: DE
Inventors: George Albert Apoloni Asselman; Adrianus Johannes Va Mensvoort
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1979-06-29
Publication date: 1980-01-10
Also published as: US4291676A; FR2429980A1; CA1138283A; GB2024408A; JPS558594A; IT7923934A0; AU530132B2; SE7905626L; GB2024408B; NL7807174A; CH642161A5; IT1125385B; AU4845879A; FR2429980B1

Description

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"Sonnenkollektor mit einem Verdampfungs-Kondensationssystem".

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor mit einem eine Menge verdunstbaren Wärmetransportmediums enthaltenden geschlossenen Rohr mit

einer im Betrieb Sonnenenergie empfangenden Verdampfungs-5

zone und einer auf einem höheren Pegel als die Verdampfungszone liegenden Kondensationszone, wobei die Verdampfungszone eine Anzahl über ihre Länge verteilter und im Abstand voneinander liegender flüssigkeitsspeichernder Elemente aufweist, die im Betrieb unter dem Einfluss der Schwerkraft in die Verdampfungszone zurückströmendes kondensiertes Wärmetransportmedium auffangen.

Ein Sonnenkollektor der obengenannten Art

ist in der älteren deutschen Patentanmeldung P 28 O4 411. 15

vorgeschlagen worden.

Bei dem vorgeschlagenen Sonnenkollektor besteht das Rohr aus Metall und die flüssigkeitsspeichernden Elemente sind durch Vorsprünge in der Rohrwand gebildet, Da die Vorsprünge Kondensat auffangen erfolgt bei

Inbetriebnahme des Sonnenkollektors die Verdampfung über d^.e ganze Verdampfungszone anstatt nur im unteren Sammelteil des Rohres. Nicht nur ist dadurch die Anlaufzeit, um den Sonnenkollektor als Wärmespender wirken zu lassen, kurz, sondern ausserdem wird vermieden, dass der

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Verdampfungs-Kondensationsprozess nicht in Gang lcommt, wenn der unterer Verdampferteil des im Freien angeordneten Sonnenkollektors mit Schnee bedeckt ist. oder im Schatten liegt.

Ein Nachteil des vorgeschlagenen Sonnenkollektors ist, dass das Anbringen von Vorsprüngen im Metallrohr schwer durchführbar ist.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, einen Sonnenkollektor der obengenannten Art zu schaffen, der konstruktiv einfacher und preisgünstiger ist.

Dazu weist der erfindungsgemässe Sonnenkollektor das Kennzeichnen auf, dass die flüssigkeitspeichernden Elemente aus in dem Rohr angeordneten Teilen eines flüssigkeit-absorbierenden Materials bestehen.

Bei einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Sonnenkollektors sind die Materialteile auf einen Stift gesteckt. Das Aufstecken der Materialteile auf den Stift kann auf einfache Weise vor dem Einbringen des Gefüges in das Rohr erfolgen.

Nach der Erfindung kann der Stift mit den Materialteilen gegenüber dem Rohr frei drehbar um die Rohrachse im Rohr angeordnet sein. Dies Bietet den Vorteil, dass ungeachtet der Drehung des Sonnenkollektors um die Rohrachse oder um eine Achse parallel dazu, die flüssigkeit-absorbierenden Materialteile infolge der Schwerkraft der Rohrwand immer an diejenigen Stellen gelangen, an denen das Kondensat entlang strömt. Dies ermöglicht viel Freiheit bei der Aufstellung des Sonnenkollektors .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Sonnenkollektor mit einer Absorberplatte und einem Verdampfungs-Kondensationsrohr,

Figur 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II in Figur 1,

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Figar 3 einen Längsschnitt durch den Sonnenkollektor nach Figur 1, der mit Ausnahme der Kondensationszone in einer evakuierten transparenten Hülle angeordnet ist.

Der Sonnenkollektor nach den Figuren 1 bis 3 hat einen flachen metallenen Absorber 1, der beispielsweise aus einer auf der Oberseite mit einer Nickel- oder Kupferoxyd- bzw. -sulfidschicht versehenen Aluminiumplatte besteht. Mit dem Absorber 1 ist, beispielsweise durch

'" Verlöten oder Verschweissen, ein geschlossenes Metallrohr

2 verbunden, das im Bereich des Absorbers 1 als Verdampfer

3 und mit dem über den Absorber 1 hinausragenden Teil als Kondensator h für ein im Rohr 2 befindliches Wärmetransportmedium 5» beispielsweise eine Kohlenwasserstoff-

'5 bindung, wirksam ist.

Im Kondensationsbereich h ist das Rohr 2 mit einer Anzahl Flansche 6 versehen, die von einem Wärmetransportmittel beispielsweise Wasser, einer mit dem Sonnenkollektor zusammenarbeitenden, nicht dargestellten

Heizanlage umspült werden.

Im Betrieb ist der Sonnenkollektor derart aufgestellt, dass der Kondensator 4 räumlich höher liegt als der Verdampfer 3> so dass das flüssige Wärmetransportmedium 5 sich normalerweise unten im Verdampfer 3 an— sammelt. Wird der Absorber 1 und damit der Verdampfungsbereich 3 des Rohres 2 durch Sonnenstrahlung erwärmt, so verdampft das Wärmetransportmedium 5, strömt zum Kondensationsbereich 4 und kondensiert dort μηί-er Abgabe

von Wärme.

Das Kondensat strömt durch die Schwerkx*aft

längs der Innenwand des Rohres 2 zurück in den Verdampfungsbereich 3·

In den Verdampfungsbereich 3 sind in Längsrichtung des Rohres 2 eine Anzahl in regelmässigem Abstand voneinander liegender Teile 7 eines flüssigkeitabsorbierenden Materials angeordnet. Diese Teile 7 können beispielsweise aus Keramikblöcken, wie Bimsstein, aus Gewebe von Metalldrähten, Glas- oder Kunststoffasern

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bestehen, die Flüssigkeit absorbierende Poren aufweisen. Die Materialteile 7 sind auf einem Stift 8 befestigt.

Strömt im Betrieb Kondensat vom Kondensator h zum Verdampfer 3> so nehmen die Materialteile einen Teil des Kondensates auf, während der restliche Teil 5 sich unten im Rohr 2 ansammelt.

Bei der Neuinbetriebsetzung des Sonnenkollektoi-s verdampft Flüssigkeit nicht nur im unteren Ende des Rohres 2, sondern auch aus den Materialteilen 7· Die Verdampfung- tritt also über den ganzen Verdampf erbereich 3 auf, so dass in kurzer Zeit eine grosse Menge Dampf für den Wärmetransport verfügbar wird.

Das Gefüge aus dem Stift 8 mit den Materialteilen 7 kann sich frei läng-s der Innenwand des Rohres 2 um die Rohrachse drehen, so dass ungeachtet der Lage des Sonnenkollektors die Materialteile 7 wegen der Schwerkraft immer am niedrigst liegenden Teil der· Rohrwand im Strömungsweg des Kondensates liegen.

Figur 3 zeigt den Sonnenkollektor nach Figur 1, wobei der plattenförmige Absorber 1 und der Verdampfungs-" bereich 3 des Rohres 2 in einem gläsernen Abdeckrohr 10 untergebracht sind. Das Abdeckrohr 10 hat einen kreisrunden Querschnitt und ist an der Stirnseite 11 zugeschmolzen. Die Stirnfläche 12 besteht aus Bleiglas und ist mit einer um das Rohr 2 lieg-enden zylinderförmigen Metallmuffe 13j beispielsweise aus Kupfer oder aus einer Niekel-Eisenlegierung, vakuumdicht verbunden. Die Metallmuffe 13 geht in eine dünnwandige Metallhülse 14 über, die beispielsweise aus Messing- oder Edelstahl besteht, und mit dem Rohr 2 vakuumdicht verbunden ist. Durch diese Konstruktion werden thermische Spannungen zwischen dem Metallrohr 2 und dem gläsernen Abdeckrohr vermieden. Das Abdeckrohr 10 ist auf einen Rastgasdruclc von weniger als 1 mbar evakuiert worden. Zur Verbesserung

des Vakuums ist im Abdeckrohr 10 ein Gettermaterial I5 vorgesehen.

An den Enden des plattenförmigen Absorbers 1 befinden sich Reflektoren 16 und 17> die sich quer zur

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Achse des Rohres 2 erstrecken und aus mit Aluminium aufgedampften Glimmer bestehen können. Der Reflektor dient zugleich zum Zentrieren des Absorbers 1 im Abdeck- »ohr 10. Da der Sonnenkollektor in dem evakuierten Abdeckrohr 10 untergebracht ist, werden die Wärmeverluste verringert. Zur weiteren Verbesserung kann die Innenseite des Abdeckrohres 10 völlig oder teilweise mit einer selektiven wärmereflektierenden Schicht bedeckt sein, die beispielsweise aus mit Zink dotiertem Indiumoxyd bestehen kann (nicht dargestellt) .

Selbstverständlich kann das Rohr 2 aus einem Nichtmetall, beispielsweise Glas, bestehen und die Absorberplatte 1 kann fehlen.

Mehrere dieser Sonnenkollektoren können nebeneinander liegend an eine von dem Wärme transportmittel einer· Heizanlage durchströmte Wärmeaustauscher— leitung angeschlossen sein, wobei die Kondensatoren 4 mit den Flanschen 6 in die Leitung hineinragen. Auf diese Weise erhält man eine Sonnenkollektoranlage mit einer grossen Kollektoroberfläche.

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Claims

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"PATENTANSPRÜCHE";

M .y Sonnenkollektor mit einem eine Menge verdampfbaren Wärmetransportmediums enthaltenden geschlossenen Rohr mit einer im Betrieb Sonnenenergie auffangenden Verdampfungszone und einer auf einem höheren Pegel als die Verdampfungszone liegenden Kondensationszone, wobei die Verdampfungszone eine Anzahl über ihre Länge verteilter und in Abstand voneinander liegender flüssiglceitspeichernder Elemente aufweist, die im Betrieb unter dem Einfluss der Schwerkraft in die Verdampfungszone zurückströmendes kondensiertes Wärmetransportmedium auffangen, daduxOh gekennzeichnet, dass die flüssigkeit — speichernden Elemente aus in dem Rohr· (2) angeordneten

Ό Teilen (7) eines flüssigkeitabsorbierenden Materials bestehen.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialteile (7) auf einen Stift (8) gesteckt sind.

3· Sonnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (8) mit den Materialteilen (7) gegenüber dem Rohr (2) um die Rohrachse frei drehbar ist.

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