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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul für eine Warmwasser-
Kollektorvorrichtung. Es sind zahlreiche Solarzellen zur Warmwasser Aufbe- reitung bekannt. Die meisten bekannten Einrichtungen bestehen aus rohrförmi- gen, con Wasser durchströmten Röhren. Diese bekannten Einrichtungen stellen einen grossen Installationsaufwand dar.
Es besteht daher die Aufgabe, vorfertigbare Module verfügbar zu machen, die kostengünstig sind und sich in vielfältiger Weise verwenden lassen Erfindungsgemäss ist deshalb ein Modul im Querschnitt leicht konisch u-förmig mit je einem zur Sonneneinstrahlung geneigtem vorderen kurzen u - Schenkel, einem hinteren längerem u - Schenkel und einem beide Schenkel verbindenden Boden. Auf dem Boden ist ein mit Wasser durchströmter Behälter unter einem strahlungsdurchlässigen horizontalen Abdeckung in der Höhe des oberen Endes des vorderen u- Schenkels vorhanden. Zwischen den beiden oberen Enden der beiden u- Schenkel erstreckt sich eine um etwa 450 zur Horizontalen geneigten ebenfalls strahlendurchlässigen Abdeckung. Die Innenwand des hinteren u- Schenkels ist verspiegelt.
Der Wasserbehälter ist vorteilhafterweise ein flexibler Folienbehälter. Die horizontale Abdeckung über dem Wasserbehälter besteht aus einer Acrylplatte und einer strahlendurchlässigen Wärmeisolierschicht. Die axiale Erstreckung des
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Moduls ist beliebig. Ausser der einfachen Fertigung hat das Modul einen guten
Wirkungsgrad und ist vielseitig verwendbar.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs- beispiels.
Es zeigen :
Figur 1 einen schematischen Aufriss, Figur 2 eine perspektivische Ansicht, Figur 3 eine Reihenanordnung und Figur 4 ein Einbaubeispiel.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist der modulare Aufbau, der einerseits eine fabrikmässige Vorfertigung ermöglicht und anderseits anpassungsfähige Module an verschiedene Einbau- und Anwendungsmöglichkeiten erlaubt.
Die Figur 1 zeigt den schematischen Aufriss eines Moduls 10. Dieses Modul 10 hat im Prinzip einen konischen Querschnitt, um wesentliche Teile in einem Kunststofftiefziehverfahren herstellen zu können. Eine Aussenwanne 12 wird entweder aus Polycarbonat oder aus Polypropylen mit geeigneter Wandstärke tiefgezogen. In gleicher Weise lässt sich eine Innenwanne 14 herstellen. Die Formen und Grössen beider Wannen 12, 14 sind so aufeinander abgestimmt, dass mit einer Zwischenschicht 16 eine gute Wärmeisolation erzielt wird. Die
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beiden Wannen 12, 14 werden zueinander mittels Ultraschall verschweisst. Dies geschieht in geeigneten Vorrichtungen und Formen.
Vor diesem Arbeitsgang werden Absorberflächen der Innenwanne 14 und die
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dingungen in der Innenwanne sicherstellt. Die Aussenwanne 12 kann farblich der
Einbauumgebung oder dem Kundenwunsch angepasst werden. Die Wannen 12, 14 sind mittels druckbeständiger Isolationsplatten 16 auf einen korrekten Ab- stand gehalten und formschlüssig miteinander verbunden. Aus Kostengründen werden nur Bereiche, die zur Aufnahme der Flächenlasten des Wasserspeichers mit formbeständigem Isolationsmaterial 16 ausgefüllt. Die übrigen Hohlkam- mern werden mit einem wirkungsvollen einfach verarbeitbarem Isolationsstoff (z. B. Glaswolle) gefüllt. Damit entstehen keine Kältebrücken noch aussen.
Unten, auf dem Boden der beiden Wannen 12, 14 befindet sich zum Erwärmen von durchfliessendem Wasser ein Wasserbehälter mit Zufluss- (22), Abfluss- (24) und Entlüftungsleitungen. Diese bestehen aus eingeschraubten und abgedichtete Kunststoffkanäle. Der Wasserbehälter oder Wasserspeicher hat eine Haut aus einer Miraflow - Fluor - Folie, die sich dauerelastisch dem Füllvolumen anpasst. Die Absorberflächen der tiefgezogenen Innenwanne sind den gefüllten Folienaussenausdehnungen angepasst und dadurch wird die KontaktAbsorberoberfläche vergrössert. Dies verbessert noch erheblich den Wirkungsgrad der Umwandlung der Strahlungsenergie in Wärme.
Auf einem ringsherum verlaufenden Absatz der Innenwanne 14 ist eine wärme- und W- durchlässige profilierte dünne Acrylglasplatte 18 aufgelegt. Diese Platte 18 schliesst den darunter befindlichen Wasserraum dicht ab. Sie trägt auf ihrer oberen Fläche eine hochtransparente Wärmedämmschicht 20. Mit dieser
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Schicht 18,20 wird das einfallende Licht oder die einfallende Strahlung durch- gelassen, aber ein Wärmeverlust aus dem Wasservorrat nach oben, also ein
Wärmerückverlust verhindert.
Ausserdem wird durch die Form und Anordnung der Schicht 18,20 ein Beschla- gen der wärmeaufnehmenden Flächen verhindert. Die Gefahr des Beschlagens entsteht durch die Temperaturdifferenz zwischen den beiden geschlossenen
Räumen oberhalb und unterhalb der Schicht 18,20.
Als Abwandlung kann auf die Speicherfolie formschlüssig eine transparente
Isolation aufgebracht, die aus einseitig geschlossenen Lichtleiterröhren besteht.
Auch dadurch wird das Abkühlen des darunter liegenden Foliensackes wesent- lich verhindert.
Die W- und Wärmestrahlung durchlässige Isolation schliesst mit den Innenrändem der Wanne bündig ab. Ein mechanische oder elektronischer Füllstandmesser 30 regelt den Wasserzufluss oder passt sich dem Abfluss an, wobei die Wassertemperatur thermostatisch gemessen und in den Regelkreis miteinbezogen ist.
Beispielsweise wird eine Speichertemperatur um 30C wieder so geregelt, dass das Modul 10 als isothermer Speicher funktioniert.
Statt der oben beschriebenen Verbindung zwischen Zu- und Ablauf 22,24 und Folie kann auch ein flexibler Schlauch angeordnet werden.
Ein durchscheinender Deckel 26 tiefgezogen aus Kunststoff, beispielsweise aus Acryl bildet den gegen die Sonnenstrahlung gerichteten Abschluss für das Modul 10. Dieser ist ausreichend versteift, um Schnee- und Windlasten auszuhalten. Dieser Deckel hat gegenüber der Horizontalen eine Neigung von etwa 450 und passt sich der konischen Form des Moduls 10 an. Diese Form ist u-formig
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mit einem hinteren längeren und einem vorderen kurzen u - Schenkel. Beide
Schenkel sind leicht gegen die Sonneneinstrahlrichtung geneigt. Die Sonnenein- strahlung fällt durch den Deckel 26 und die Schicht 18,20 entweder direkt auf das Wasser oder wird von einem an der Innenwand des längeren u - Schenkels angebrachten Spiegel 28 auf die Schicht 18, 20 reflektiert.
Die zum Querschnitt gemäss Figur 1 rechtwinklig sich erstreckende Längsdi- mension des Moduls 10 geht im Prinzip aus Figur 2 hervor, wobei durch die günstige Fertigungsmethode Längsdimension leicht variiert werden kann.
Ausserdem lassen sich gemäss Figur 3 mehre Module 10 in einer Achse aufstellen und in Serie verwenden, um die Kapazität zu erhöhen. Dabei ist es gleichgültig, ob die Module auf dem Boden oder auf einer anderen beliebigen Fläche aufstellen. Zum festen Montieren sind im Boden jedes Moduls 10 Befestigungsanschlüsse 32 (Figur l) vorgesehen.
Die Figur 4 zeigt ein Beispiel wie ein oder mehrere Module 10 in eine Dachhaut 40 integriert und auf einer Decke 42 unter er Dachhaut 40 aufgestellt werden kann.
Die Anwendungen sind ganz verschieden : Das Modul kann sowohl mit einer Hausheizung kombiniert werden. Bei der Brauchwassererwärmung ist die UV- Einstrahlung vorteilhaft, da deren keimtötende Wirkung ein Nebennutzen darstellt.
Ausserdem lassen sich Module für andere Brauchwassererwärmungen bei beispielsweise Waschanlagen oder in Gartenbetrieben mit Vorteil einsetzen.
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The present invention relates to a module for a hot water
Collector device. Numerous solar cells for hot water preparation are known. Most of the known devices consist of tubular tubes through which water flows. These known devices represent a large installation effort.
It is therefore an object to make ready-to-use modules available, which are inexpensive and can be used in a variety of ways. According to the invention, a module is therefore slightly conical in cross-section, each with a front short u-leg inclined to sunlight, a rear longer u - Leg and a bottom connecting both legs. On the floor there is a container through which water flows under a radiation-permeable horizontal cover at the height of the upper end of the front u-leg. Between the two upper ends of the two u-legs extends a cover that is also radiolucent and inclined by approximately 450 to the horizontal. The inner wall of the rear u-leg is mirrored.
The water container is advantageously a flexible film container. The horizontal cover over the water tank consists of an acrylic plate and a radiation-permeable heat insulation layer. The axial extension of the
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Module is arbitrary. In addition to simple manufacture, the module has a good one
Efficiency and is very versatile.
Further details, features and advantages result from the following
Description of an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.
Show it :
1 shows a schematic elevation, FIG. 2 shows a perspective view, FIG. 3 shows a row arrangement and FIG. 4 shows an installation example.
An essential feature of the invention is the modular structure, which on the one hand enables factory prefabrication and on the other hand allows adaptable modules to different installation and application options.
FIG. 1 shows the schematic elevation of a module 10. In principle, this module 10 has a conical cross section in order to be able to produce essential parts in a plastic deep-drawing process. An outer tub 12 is deep-drawn either from polycarbonate or from polypropylene with a suitable wall thickness. An inner tub 14 can be produced in the same way. The shapes and sizes of both troughs 12, 14 are coordinated with one another in such a way that good thermal insulation is achieved with an intermediate layer 16. The
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the two trays 12, 14 are welded to one another by means of ultrasound. This is done in suitable devices and forms.
Before this operation, absorber surfaces of the inner tub 14 and the
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ensures conditions in the inner tub. The outer tub 12 can be colored
Installation environment or customized. The troughs 12, 14 are kept at a correct distance by means of pressure-resistant insulation plates 16 and are positively connected to one another. For reasons of cost, only areas that are filled with dimensionally stable insulation material 16 to absorb the surface loads of the water reservoir are filled. The remaining hollow chambers are filled with an effective, easy-to-process insulating material (e.g. glass wool). This means there are no cold bridges on the outside.
At the bottom, on the floor of the two troughs 12, 14, there is a water container with inflow (22), outflow (24) and vent lines for heating the water flowing through. These consist of screwed and sealed plastic channels. The water container or water storage has a skin made of a Miraflow fluorine film, which adapts permanently to the filling volume. The absorber surfaces of the deep-drawn inner trough are adapted to the filled film outer dimensions and this increases the contact absorber surface. This significantly improves the efficiency of converting the radiation energy into heat.
A heat-permeable and W-permeable, profiled thin acrylic glass plate 18 is placed on a circumferential shoulder of the inner tub 14. This plate 18 seals off the water space underneath. It has a highly transparent thermal insulation layer 20 on its upper surface
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Layer 18, 20 allows the incident light or radiation to pass through, but there is an upward heat loss from the water supply, ie an on
Prevents heat loss.
In addition, the shape and arrangement of the layer 18, 20 prevent fogging of the heat-absorbing surfaces. The risk of fogging arises from the temperature difference between the two closed ones
Clear above and below layer 18.20.
As a modification, a transparent can be positively attached to the image plate
Insulation applied, which consists of light pipes closed on one side.
This also significantly prevents the film bag underneath from cooling.
The insulation that is permeable to W and heat radiation is flush with the inner edges of the tub. A mechanical or electronic level meter 30 regulates the water inflow or adapts to the outflow, the water temperature being measured thermostatically and being included in the control loop.
For example, a storage temperature around 30C is regulated again so that the module 10 functions as an isothermal storage.
Instead of the connection between inlet and outlet 22, 24 and film described above, a flexible hose can also be arranged.
A translucent cover 26 deep-drawn from plastic, for example from acrylic, forms the end directed against the solar radiation for the module 10. This is stiffened sufficiently to withstand snow and wind loads. This cover has an inclination of approximately 450 with respect to the horizontal and adapts to the conical shape of the module 10. This shape is U-shaped
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with a longer rear and a short front u - leg. Both
Legs are slightly inclined against the direction of the sun. The solar radiation falls through the cover 26 and the layer 18, 20 either directly onto the water or is reflected onto the layer 18, 20 by a mirror 28 attached to the inner wall of the longer u-leg.
The longitudinal dimension of the module 10, which extends at right angles to the cross section according to FIG. 1, is shown in principle in FIG. 2, the longitudinal dimension being able to be varied slightly by the inexpensive production method.
In addition, according to FIG. 3, several modules 10 can be set up in one axis and used in series in order to increase the capacity. It does not matter whether the modules are placed on the floor or on any other surface. For fixed mounting, 10 fastening connections 32 (FIG. 1) are provided in the bottom of each module.
FIG. 4 shows an example of how one or more modules 10 can be integrated into a roof skin 40 and placed on a ceiling 42 under the roof skin 40.
The applications are very different: the module can be combined with a house heating. UV radiation is advantageous for hot water heating because its germicidal effect is a secondary benefit.
In addition, modules for other hot water heating can be used with advantage, for example in car washes or in garden businesses.