CH637201A5

CH637201A5 - System for generating hot water by means of solar power

Info

Publication number: CH637201A5
Application number: CH1054178A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Dipl Ing Hochleitner
Original assignee: Hochleitner Friedrich
Priority date: 1977-10-12
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1983-07-15
Also published as: ATA728377A; DE2844256A1; FR2406167A1; AT365766B

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Warmwassererzeugung durch Sonnenenergie gemäss dem Oberbegriff des Patentan- 40 spruches 1.

Da bekannte derartige Anlagen durch die hohen Wärmedifferenzen, die in den zwischen den Verteiler- und Sammlerrohren angeordneten Röhren entstehen, sehr grossen Wärmedehnungen unterliegen, können sie, um Beschädigungen ausschliessen zu können, nur mit relativ geringen Abmessungen hergestellt werden. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass im Jahresablauf Temperaturdifferenzen im Wert bis zu 150° C eintreten können, welcher Wert sich aus Temperaturen im Winter bis zu —30° C und eingestrahlter Sonnenwärme im Sommer bis zu 120° C ergibt.

Aus der US-PS 3 339 629 ist eine Anlage bekannt geworden, bei der die zwischen den Sammlerrohren vorgesehenen Kollektorrohre mit U-förmig gekrümmten Umkehrbögen ausgebildet sind. Hierdurch können die Kollektorrohre beliebig grosse Ausmasse aufweisen, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der 55 Anlage infolge von Wärmedehnungen besteht. Bei dieser bekannten Anlage sind jedoch keine Massnahmen getroffen,

durch die ein optimaler Wärmeübergang von den die Wärme aufnehmenden Platten auf die Kollektorrohre gewährleistet wird.

Durch die Erfindung soll somit die Aufgabe gelöst werden,

einen optimalen Wärmeübergang von den Platten auf die Kollektorrohre zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Für den Fall, dass auch die Platten Wärmedehnungen unterliegen, können also auch diese so befestigt sein, dass Verschiebungen möglich sind.

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Vorzugsweise sind die Kollektorrohre mit den Platten in an sich bekannterWeise, z. B. mittels einer Wärmeleitpaste, gut wärmeleitend verbunden.

Sofern die Kollektorrohre an die Verteilerrohre und bzw. oder die Sammlerrohre unter Zwischenlage von Reduzier- und bzw. oder Absperrventilen angeschlossen sind, ist es mölglich, einzelne der Kollektorrohre für Wartungs- und Reparaturzwecke abzuschalten, ohne dass hierdurch die Anlage stillgesetzt zu werden braucht. Zudem kann hierdurch der Durchflusswiderstand in den einzelnen Kollektorrohren so beeinflusst werden, dass in allen Kollektorrohren gleiche Durchflusswiderstände auftreten.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die einander zugeordneten Verteilerrohre und Sammlerrohre am oberen Ende der in einer zur Horiozontalen schrägen Fläche montierten U-förmig gekrümmten Kollektorrohre angeordnet. Hierdurch werden Lufteinschlüsse, die eine Wasserzirkulation be- oder verhindern können, ausgeschlossen.

Eine Anlage gemäss der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine mit einer erfindungs-gemässen Anlage versehene Dachfläche;

Fig. 2 die Anordnung der Rohre in perspektivischer Darstellung;

Fig. 3 die Befestigung der Rohre in perspektivischer Darstellung, und

Fig. 4 ein Leitungsschema einer erfindungsgemässen Anlage.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist auf Dachsparren 1 eines Daches eine Bretterverschalung2, die mit Teerpappe 3 als Dampfsperre bzw. zweite Dachhaut belegt ist, befestigt. Darauf liegen eine sogenannte Konterlattung4 sowie eine Dachlattung 5. Auf der Dachlattung 5 sind Platten 7 aus Kupferblech, Aluminiumblech od. dgl. befestigt, die eine schwarze oder dgl. Oberfläche besitzen, die Wärmestrahlung aufnimmt. Hierfür können auch eloxierte oder z.B. mit Pulver beschichtete Aluminiumplatten herangezogen werden.

Diese Platten 7 können z. B. in Grössen von etwa 1 m x 2 m verwendet werden. Sie sind auf der Dachlattung 5 so befestigt, dass sie begrenzte Verschiebungen, wie sie durch Wärmedehnungen entstehen, ausführen können. Dies wird z. B. durch Anordnung von Langschlitzen 6 (siehe Fig. 3), welche von Befestigungsschrauben 6' durchsetzt sind, ermöglicht. Zwischen den Stosskanten der Platten 7 sind entsprechende Abstände eingehalten, um deren Bewegungen nicht zu behindern. Die Platten 7 können auch an ihren Rändern sich überlappend ausgebildet sein. Zwischen der Teerpappe 3 und den Platten 7 ist eine Wärmedämmschicht 5' vorgesehen.

Auf den Platten 7 sind U-förmig gebogene, die Wärme von den Platten 7 aufnehmende Rohre 8 befestigt , die zwischen Verteilerund Sammlerrohren 14,15 verlaufen. Die Rohre 8, die z. B. als Vierkantkupferrohre ausgebildet sind, sind an den Platten 7 mit Hilfe von metallischen Bügeln 9 befestigt, durch die sie gegen die Platten 7 gedrückt werden, wobei zwar ein gut wärmeleitender Kontakt gewährleistet ist, j edoch die Längsbewegung der Rohre 8 nicht behindert wird. Zwischen den Rohren 8 und den Platten 7 ist zweckmässigerweise eine Wärmeleitpaste, z. B. eine Silikonpaste, vorgesehen. Die Befestigungsbügel 9 weisen einen nach innen ausgebogenen Teil 10 auf, der sich an die Rohre 8 federnd anlegt und diese an die Platten 7 andrückt. Die Bügel 9 können an den Platten 7 durch Verschraubung befestigt sein. Der Vorteil der Verschraubung liegt in der Lösbarkeit dieser Befestigung.

Oberhalb des Rohrsystems ist die eigentliche Dachdeckung 11 angebracht, die z. B. aus Wellplatten aus Asbestzement bestehen kann. Zweckmässigerweise ist sie lichtdurchlässig. Sie kann hierfür aus Polyesterplatten bzw. anderen Kunstglasplatten oder auch aus normalen Glasplatten gefertigt sein.

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Wie erwähnt wurde, sind die auf den Blechen 7 montierten Rohre 8 U-förmig ausgebildet. Die Enden der Schenkel schlies-sen an die Verteilerrohre 14 bzw. die Sammlerrohre 15 an. Da die Kollektorrohre U-förmig sind und beide Schenkel der Rohre an nebeneinanderliegende Sammler- bzw. Verteilerrohre anschlies-sen, bewirkt die Wärmedehnung nur eine Verlängerung dieser Rohre, wodurch keine Spannungen infolge von Wärmedehnungen auftreten. Insbesondere können sich die Rohre 8, z. B. infolge von Schattenbildungen durch einen Rauchfang, unterschiedlich denen, ohne hierdurch Nachteile zu bewirken.

Der Zufluss zu den Verteilerrohren 14 erfolgt auf der einen Seite und der Abfluss von den Sammlerrohren 15 auf der anderen Seite. Wenn demgegenüber die Zu- und Abflussrohre auf der gleichen Seite lägen, wäre der Durchflusswiderstand durch die einzelnen Rohre verschieden gross. Durch das wechselseitige Zu- und Abfliessen bleibt somit der Widerstand in jedem Rohrzweig gleich.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, bilden die Verteiler- und Sammlerrohre ein in sich geschlossenes Umlaufsystem, in dem eine Pumpe 16 und ein Wärmetauscher 17, der sich in einem Wasserbehälter 18 befindet, dessen Inhalt erhitzt wird, vorgesehen wird.

Da infolge der verschiedenen Dachformen vielfach nicht alle Rohre 8 gleich lang ausgeführt werden können, können die Durchflusswiderstände in den einzelnen U-Bögen verschieden gross sein. Um dies zu vermeiden und um eine gleichmässige

Durchflussgeschwindigkeit und Erwärmung zu erreichen, werden zweckmässigerweise an den Anschlussstellen Reduzier- und bzw. oder Absperrventile 19 angebracht. Durch Änderung der Durchflussquerschnitte kann hierbei der Durchflusswiderstand 5 nach Bedarf geändert werden. Diese Absperrungen können auch dazu herangezogen werden, einzelne leckgewordene Rohre abzuschalten, ohne dass der restliche Teil der Anlage in seiner Funktion behindert wird.

Da in einer erfindungsgemässen Anlage Spannungen weitge-io hend vermieden werden, kann diese in einer beliebigen Grösse unterthalb der Dachhaut montiert werden. Hierdurch ist sie gegenüber der Witterung geschützt.

Um zu gewährleisten, dass die Rohre 8 an die Platten 7 gut anliegen und so ein optimaler Wärmeübergang von den Platten 7 15 auf die Rohre 8 erzielt wird, sind die Rohre 8 an der an die Platten

7 anliegenden Seite ebenflächig ausgebildet. Die Rohre 8 können dabei einen rechteckigen oder einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Rohre 8 können aber auch im Bereich, in dem sie an den Platten 7 anliegen, ein den Auflageflächen der

20 Platten 7 gegengleiches Profil aufweisen.

Da die Verteilerrohre 14,15 gegenüber den Kollektorrohren 8 an höchster Stelle angeordnet sind, steigt in den Kollektorrohren!

8 befindliche Luft in die Sammlerrohre auf und wird hierdurch eine Behinderung der Strömung in den Kollektorrohren infolge

25 Lufteinschlüssen ausgeschlossen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Anlage zur Warmwassererzeugung durch Sonnenenergie, in welcher Anlage die eingestrahlte Wärme von wärmeleitenden,

aus Metall gefertigten Platten aufgenommen und über von den 5 Platten gehalterte und mit einem Wärmeträger gefüllte Kollektorrohre, die zusammen mit Verteilerrohren und mit Sammlerrohren sowie mit einer Pumpe und einem Wärmetauscher ein in sich geschlossenes Umlaufsystem bilden, abgeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Verteilerrohren 10 (14) und den hiezu angenähert parallel nebeneinander liegenden Sammlerrohren ( 15) vorgesehenen Kollektorrohre (8) mit einem angenähert U-förmig verlaufenden Umkehrbogen ausgebildet sind, dass die Kollektorrohre (8) auf ihren den Platten (7) zugewandten Seiten den Auflageflächen der Platten angepasste 15 Profile aufweisen und dass die Kollektorrohre (8) von den Platten (7) federnd gehaltert sind, um eine Verschiebung der Kollektorrohre (8) gegenüber den Platten (7) zu ermöglichen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (7) an der Tragkonstruktion so befestigt sind, dass sie 20 gegenüber dieser infolge Wärmedehnung verschiebbar sind.
3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorrohre (8) von den Platten (7) durch federnde Bügel (9) gehalten sind.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kollektorrohre (8) mit den Platten (7) wärmeleitend verbunden sind.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorrohre (8) an die Verteilerrohre (14) und/oder die Sammlerrohre (15) unter Einschaltung von Redu- 30 zier- und/oder Absperrventilen (19) angeschlossen sind.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Verteilerrohre (14) und Sammlerrohre (15) am oberen Ende der in einer zur Horizontalen schrägen Fläche montierten, U-förmig gebogenen 35 Kollektorrohre (8) angeordnet sind.

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