Die Erfindung betrifft einen Flachkollektor zum Heizen eines flüssigen Mediums oder Luft mittels Sonnenenergie, mit mindestens einer Kunststoffwand, einer Absorberfläche, einer Flüssigkeitszuleitung, mit Abschlüssen.
Es sind Flachkollektoren bekannt geworden, welche Sonnenenergie unter einer verglasten Kollektoroberfläche absorbieren und diese an das zu erwärmende Wasser übertragen.
Diese an sich brauchbare Lösung hat jedoch noch Nachteile.
Eine einzelne Glasscheibe absorbiert und reflektiert etwa 10% der einfallenden Sonnenstrahlung. Bei flachem Auftreten der Strahlung beträgt die Reflexion bis über 90 %.
Zwei Glasscheiben vor der Absorberfläche des Kollektors montiert sind scheinbar vorteilhaft, weil die Wärmekonvektion an der Absorberfläche vermindert wird. Jedoch wird die Reflexion auf 20% und mehr erhöht und damit der Wirkungsgrad des Kollektors herabgesetzt.
Es liegen aber noch andere Nachteile vor:
1. die Glasscheiben können durch den Knall von Über schallflugzeugen, durch Steinwurf oder Hagel zerstört werden,
2. sie können infolge Reflexion höchst unangenehm blenden, und ein Grossteil des Publikums findet verglaste schwarze Flächen hässlich,
3. die Ausrüstung bestehender Häuser mit solchen Kollektoren ist kostspielig,
4. bei Frost gefrierendes Wasser führt zu Frostschaden,
5. bei Verwendung von Frostschutzmitteln können diese ins Trinkwasser lecken.
Es ist Ziel der Erfindung, diesen verschiedenen Nachteilen entgegenzuwirken und einen kostengünstigeren sowie zweckmässigeren Flachkollektor vorzuschlagen.
Dies wird dadurch erreicht, dass zusätzlich noch mindestens eine Luftzuleitung und mindestens eine Luftableitung vorgesehen sind, dass ferner der Abstand zwischen der Absorberfläche und der Kunststoffwand mindestens 2 cm beträgt und dass der Innenraum des Flachkollektors, in welchem das zu heizende Medium zirkuliert, gegen Aussenluft abgeschlossen ist, das Ganze derart eingerichtet, dass sowohl Flüssigkeit als auch Luft erwärmt werden können.
An Hand der folgenden Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen waagrechten Schnitt durch einen Kollektor nach der Linie II-II in Fig. 3,
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Kollektor nach der Linie I-I in Fig. 1,
Fig. 3 eine Teilansicht des Kollektors,
Fig. 4 eine Schwimmbad- und Hausheizung.
Mit Flachkollektor bezeichnet man einen Kollektor, der Sonnenstrahlung lediglich absorbiert. Er bündelt oder konzentriert die Sonnenstrahlung nicht. Ein Flachkollektor kann jedoch eine unebene Oberfläche aufweisen oder er kann auch gebogen sein.
In Fig. 1 ist ein waagrechter Schnitt durch einen Flachkollektor gezeigt, wobei 1 eine Absorberfläche, durch Profilierung 2 versteift, darstellt. Die Profilierung ist in Fig. 2 im Schnitt ersichtlich (1,2). Die der Sonne zugewandte Absorberoberfläche ist mit einer Schicht 3 versehen, welche Sonnenstrahlung besonders gut absorbiert. Die Absorberfläche absorbiert sowohl sichtbares Licht wie auch Wärmestrahlung. Die Absorberfläche kann aus bandverzinktem Stahlblech oder aus Aluminiumblech bestehen. Hinter der Absorberfläche 1, der Sonne abgewandt, ist eine Wärmeisolation 4 angeordnet. Der Luftzwischenraum 5 dient ebenfalls der Wärmeisolation. Im Abstand von 2 bis 12 cm ist der Absorberfläche 1 eine Glaswand 6 vorgeordnet. Die Glaswand 6 besteht aus lose eingeschobenen Glastafeln die durch Distanzhalter 8 oder durch Schaumstoffstreifen 8' in der richtigen Position gehalten werden.
Die Schaumstoffstreifen 8' sind in der ganzen Länge der Abschlüsse 16 und 17 eingelegt und befestigt. Vor der Glaswand 6 ist eine Kunststoffwand 9 angeordnet. Sie weist aus der Ebene hervorragende Rippen 9' auf, welche als Versteifung dienen. Der Luftraum 10 zwischen Glaswand und der Kunststoffwand 9 wirkt als Wärmeisolation. Die vorstehend beschriebenen Wände 1,4,6,9 sind von zwei Seitenwänden 11 und 12 eingefasst. Diese können zwecks Zu- und Ableitung von Luft, die erwärmt werden soll, mit Oeffnungen und Anschluss-Stutzen versehen sein. Diese Luft soll im Zwischenraum 7 fliessen.
In Fig. 2 ist der Kollektor im senkrechten Schnitt nach Linie I-I in Fig. 1 gezeigt. Es sind das Absorberblech 1, die Wärmeisolation 4, der Luftzwischenraum 7, die Glaswand 6 und die Kunststoffwand 9 mit Rippen 9' zu erkennen. Die Distanzhalter 8' und 8" halten die Glaswand 6 in der vorgesehenen Position. Das Blech 13 dient einerseits als Distanzhalter für die Glaswand 6 und andererseits als Schikane oder Luftleitblech, welches den Luftzwischenraum 7 in eine obere Kammer 14 und eine untere Kammer 15 unterteilt. Der Kollektor ist oben und unten mit einem Abschlussblech 16 und 17 abgeschlossen.
Der Kanal 8 sammelt das am Absorberblech 1 erwärmte Wasser. Er dient gleichzeitig als Distanzhalter für die Glaswand 6, wobei diese innen am Kanal 8 anliegt und die Kunststoffwand aussen am Kanal.
Die Kunststoffwand 9 schützt das Glas vor Steinwurf etc.
Die Ausdrücke vorn und rückseitig beziehen sich jeweils auf die der Sonne zu- und respektive abgewandten Flächen. Im obersten Teil des Kollektors ist eine Wasserzuleitung 18 mit unten angeordneten Löchern zum Berieseln der Absorberfläche 1 vorgesehen. Die Löcher sind derart angeordnet, dass die Absorberfläche 1 gleichmässig berieselt wird ohne dass die Glaswand 6 wesentlich benetzt wird. Das Blech 13 ist mit Zwischenlagen von etwa 1 mm Dicke an das Absorberblech 1 angenietet, so dass das herabrieselnde Wasser weiterfliessen kann bis es sich unten im Kanal 8 sammelt und durch eine Ableitung 19 fortgeführt wird.
In Fig. 3 ist der Kollektor in Ansicht von der Sonnenseite her gezeigt. Die senkrechten Rippen 9 der Kunststoffwand 9 sind ersichtlich, umrandet von den Abschlussblechen 11, 12, 16, 17. Diese können in einer passenden Komplementärfarbe gestrichen sein. Beispielsweise können die Absorberfläche 1 (Fig.
2) kaffeebraun und die Abschlussbleche hellbraun gefärbt sein.
Das Luftleitblech 13 endet auf einer Schmalseite des Kollektors etwa einen Meter vor dem Abschluss der Kollektorwand, damit die erwärmte Luft wie mit Pfeilen angedeutet zirkulieren kann.
Weitere Ausführungsarten:
Die Absorberfläche 1 kann auch dünn, flach und damit billiger sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Absorberfläche zu hinterschäumen, d. h. Absorberfläche und Wärmeisolation zu einem Verbundelement zu vereinigen.
Soll die Rückwand 4' noch mehr versteift werden, kann man die Absorberfläche 1, die Isolation 4 und ein geripptes (profiliertes) Blech als Verbundelement verwenden.
Die Kunststoffwand kann auch mit niedrigen Rippen versehen, Wellenprofil aufweisen, oder gänzlich flach sein.
Ist der Flachkollektor auf einem Dach angeordnet, und ist keine Blendung zu befürchten, so kann die Kunststoffwand 9 klar transparent sein. Es stehen Kunststoffe zur Verfügung, die bis 97% Licht durchlassen, dem Glas also in dieser Hinsicht überlegen sind. Aus ästhetischen Gründen und zur Vermeidung von Blendung ist es vorteilhaft, wenn die Kunststoffwand 9 derart transparent ist, dass Zeitungsschrift lesbar ist wenn die Wand auf einer Zeitung aufliegt, jedoch unlesbar ist bei einem Abstand von mehr als 2 cm zwischen Zeitung und Kunststoffwand 9.
Anders als in Fig. 1 und 2 kann auch die Glaswand 6 weggelassen sein. Dies ist insbesondere für eine Schwimmbadheizung vorteilhaft, weil dann bei geringer Temperatur-Anhebung des Wassers eine grössere Wärmeleistung erfolgt.
Ist der Kollektor ziemlich flach angeordnet, d. h. mit kleinem Winkel zur Horizontalen, so ist es vorteilhaft, die Rippen 9' der Kunststoffwand 9 nach vorn vorstehen zu lassen, also umgekehrt wie in Fig. 1 dargestellt, damit Regenwasser leichter abläuft.
Reinigung: Im vorgeschlagenen Kollektor sind die Glastafeln 6 lose eingesetzt, damit sie sich infolge Temperaturschwankungen frei dehnen können. Dies ist erheblich kostengünstiger als luftdicht ausgebildete Glasabdeckungen bekannter Kollektoren. Jedoch kann nach längerer Zeit eine Reinigung der Glastafeln wünschbar sein. Es kann der Abschluss 16 wegnehmbar (z. B. nur angeschraubt) vorgesehen sein, was auch die Entfernung der Kunststoffwand 9 und damit die Reinigung der Glastafeln und die Kontrolle der Beschichtung 3 der Absorberfläche 1 ermöglicht.
In Fig 4 ist gezeigt, wie der Kollektor als Raumheizung oder Schwimmbadheizung Verwendung findet.
Während der Badesaison bleiben die Luftzufuhr- und Abfuhr-Kanäle 25, 26 geschlossen. Vom Schwimmbad 32 wird unten Wasser durch die Leitung 33 abgesogen, durch die Filterpumpe P gefördert und ein Anteil davon in die Leitung 18 gepresst. Der übrige Wasseranteil fliesst wieder direkt ins Schwimmbecken zurück. Das Wasser in der Leitung 18 wird dadurch Perforationen im Rohr innerhalb des Kollektors über die Absorberfläche 1 (Fig. 2) gerieselt, sammelt sich im Kanal 8 und fliesst durch die Leitung 19, nunmehr erwärmt, wieder ins Schwimmbecken. Dieser Vorgang kann von Hand gesteuert werden durch Einschalten der Filterpumpe, oder er kann durch ein Wärmeelement automatisch gesteuert werden.
Während der Heizperiode kann der Kollektor als Hilfsheizung für das Haus 30 dienen. Eine automatische Steuerung.
(nicht dargestellt) schaltet bei Sonnenschein und genügender Erwärmung des Kollektors den Ventialtor 34 ein, welcher erwärmte Luft im Kollektor in den Wohnraum des Hauses fördert. Kalte Luft aus dem Wohnraum fliesst durch die Zuleitung 25 in den Kollektor nach.
The invention relates to a flat plate collector for heating a liquid medium or air by means of solar energy, with at least one plastic wall, an absorber surface, a liquid supply line, with closures.
Flat-plate collectors have become known which absorb solar energy under a glazed collector surface and transfer it to the water to be heated.
However, this solution, which can be used per se, still has disadvantages.
A single pane of glass absorbs and reflects around 10% of the incident solar radiation. If the radiation occurs flatly, the reflection is up to over 90%.
Two panes of glass mounted in front of the absorber surface of the collector are apparently advantageous because the heat convection on the absorber surface is reduced. However, the reflection is increased to 20% and more and thus the efficiency of the collector is reduced.
But there are other disadvantages:
1. the panes of glass can be destroyed by the bang of supersonic planes, stones or hail,
2. They can dazzle you as a result of reflection, and a large part of the audience thinks black glass surfaces are ugly,
3. equipping existing houses with such collectors is expensive,
4. Water that freezes in frost causes frost damage,
5. If anti-freeze is used, it can leak into the drinking water.
The aim of the invention is to counteract these various disadvantages and to propose a more cost-effective and more practical flat-plate collector.
This is achieved in that at least one air supply line and at least one air discharge line are also provided, that the distance between the absorber surface and the plastic wall is at least 2 cm and that the interior of the flat-plate collector, in which the medium to be heated circulates, is closed off from outside air is set up so that both liquid and air can be heated.
The invention is explained in more detail using the following drawings, for example.
Show it:
Fig. 1 is a horizontal section through a collector along the line II-II in Fig. 3,
Fig. 2 is a vertical section through the collector along the line I-I in Fig. 1,
3 is a partial view of the collector,
Fig. 4 a swimming pool and house heating.
A flat collector is a collector that only absorbs solar radiation. It does not bundle or concentrate solar radiation. However, a flat-plate collector can have an uneven surface or it can also be curved.
1 shows a horizontal section through a flat-plate collector, 1 representing an absorber surface stiffened by profiling 2. The profile can be seen in section in FIG. 2 (1,2). The absorber surface facing the sun is provided with a layer 3 which absorbs solar radiation particularly well. The absorber surface absorbs both visible light and thermal radiation. The absorber surface can consist of galvanized sheet steel or aluminum sheet. A thermal insulation 4 is arranged behind the absorber surface 1, facing away from the sun. The air gap 5 is also used for thermal insulation. A glass wall 6 is arranged in front of the absorber surface 1 at a distance of 2 to 12 cm. The glass wall 6 consists of loosely inserted glass panels which are held in the correct position by spacers 8 or by foam strips 8 '.
The foam strips 8 'are inserted and fastened over the entire length of the terminations 16 and 17. A plastic wall 9 is arranged in front of the glass wall 6. It has ribs 9 'protruding from the plane, which serve as stiffeners. The air space 10 between the glass wall and the plastic wall 9 acts as a thermal insulation. The above-described walls 1, 4, 6, 9 are bordered by two side walls 11 and 12. These can be provided with openings and connecting pieces for the purpose of supplying and discharging air that is to be heated. This air should flow in the space 7.
In FIG. 2, the collector is shown in a vertical section along line I-I in FIG. The absorber sheet 1, the thermal insulation 4, the air gap 7, the glass wall 6 and the plastic wall 9 with ribs 9 'can be seen. The spacers 8 ′ and 8 ″ hold the glass wall 6 in the intended position. The sheet metal 13 serves on the one hand as a spacer for the glass wall 6 and on the other hand as a baffle or air baffle which divides the air gap 7 into an upper chamber 14 and a lower chamber 15. The collector is closed at the top and bottom with a cover plate 16 and 17.
The channel 8 collects the water heated on the absorber plate 1. At the same time, it serves as a spacer for the glass wall 6, the latter resting on the inside of the channel 8 and the plastic wall on the outside of the channel.
The plastic wall 9 protects the glass from stones etc.
The terms on the front and back relate to the surfaces facing and facing away from the sun. In the uppermost part of the collector, a water supply line 18 with holes arranged below for sprinkling the absorber surface 1 is provided. The holes are arranged in such a way that the absorber surface 1 is evenly sprinkled without the glass wall 6 being significantly wetted. The sheet 13 is riveted to the absorber sheet 1 with intermediate layers approximately 1 mm thick so that the water trickling down can continue to flow until it collects at the bottom in the channel 8 and is carried away through a discharge 19.
In Fig. 3, the collector is shown in a view from the sunny side. The vertical ribs 9 of the plastic wall 9 can be seen, bordered by the end plates 11, 12, 16, 17. These can be painted in a matching complementary color. For example, the absorber surface 1 (Fig.
2) coffee brown and the cover plates light brown.
The air baffle 13 ends on a narrow side of the collector about one meter before the end of the collector wall so that the heated air can circulate as indicated by arrows.
Other types of execution:
The absorber surface 1 can also be thin, flat and thus cheaper. In this case it is advantageous to back-foam the absorber surface, i. H. Combine absorber surface and thermal insulation into one composite element.
If the rear wall 4 'is to be stiffened even more, the absorber surface 1, the insulation 4 and a ribbed (profiled) sheet metal can be used as a composite element.
The plastic wall can also be provided with low ribs, have a wave profile, or be completely flat.
If the flat-plate collector is arranged on a roof and there is no fear of glare, the plastic wall 9 can be clearly transparent. Plastics are available that allow up to 97% of light to pass through and are therefore superior to glass in this respect. For aesthetic reasons and to avoid glare, it is advantageous if the plastic wall 9 is transparent in such a way that newspaper writing is legible when the wall rests on a newspaper, but is illegible if the distance between the newspaper and the plastic wall 9 is more than 2 cm.
Unlike in FIGS. 1 and 2, the glass wall 6 can also be omitted. This is particularly advantageous for swimming pool heating, because a greater heat output then occurs when the temperature of the water increases slightly.
If the collector is arranged fairly flat, i.e. H. with a small angle to the horizontal, it is advantageous to let the ribs 9 'of the plastic wall 9 protrude to the front, that is, the other way around as shown in FIG. 1, so that rainwater runs off more easily.
Cleaning: In the proposed collector, the glass panels 6 are loosely inserted so that they can expand freely due to temperature fluctuations. This is considerably more cost-effective than airtight glass covers of known collectors. However, after a long period of time, it may be desirable to clean the glass panels. The closure 16 can be provided so that it can be removed (e.g. only screwed on), which also enables the plastic wall 9 to be removed and thus the glass panels to be cleaned and the coating 3 of the absorber surface 1 to be checked.
In Fig. 4 it is shown how the collector is used as space heating or swimming pool heating.
The air supply and discharge channels 25, 26 remain closed during the bathing season. From the swimming pool 32 water is sucked off through the line 33, conveyed through the filter pump P and a portion of it is pressed into the line 18. The rest of the water flows back directly into the pool. The water in the line 18 is thereby trickled through perforations in the pipe inside the collector over the absorber surface 1 (Fig. 2), collects in the channel 8 and flows through the line 19, now heated, back into the swimming pool. This process can be controlled manually by switching on the filter pump, or it can be controlled automatically by a heating element.
The collector can serve as auxiliary heating for house 30 during the heating season. An automatic control.
(not shown) switches on the Ventialtor 34 when the sun is shining and the collector is sufficiently heated, which pumps heated air in the collector into the living room of the house. Cold air from the living space flows through the supply line 25 into the collector.