CH622338A5

CH622338A5 - Solar heat collector

Info

Publication number: CH622338A5
Application number: CH320877A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Hahn; Walter Heidler
Original assignee: Glas Spezialglasvertrieb Ig Gm
Priority date: 1976-03-16
Filing date: 1977-03-15
Publication date: 1981-03-31
Also published as: DE2611108A1; NL7702747A; DE2611108C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen flachen Sonnenwärmekollektor mit einem Wasserleitungssystem, einer durchsichtigen Abdeckung und einer Wärmeisolationsschicht, g0 wobei, in Wärmestrahlungsrichtung betrachtet, die Abdek-kung mit Abstand vor dem Wasserleitungssystem und die Wärmeisolationsschicht hinter diesem angeordnet ist. The invention relates to a flat solar heat collector with a water pipe system, a transparent cover and a heat insulation layer, g0 wherein, viewed in the direction of heat radiation, the cover is arranged at a distance in front of the water pipe system and the heat insulation layer behind it.

Die bekannten Sonnenwärmekollektoren, die dten vorstehend erwähnten Aufbau aufweisen, verwenden als Wasser- fi5 leitungssystem ein Rohrsystem oder heizkörperähnliche Gebilde, welch' letztere aus Metall bestehen. Auch dio Rohrleitungssysteme baut man üblicherweise aus Metall auf. The known solar heat collectors, which have the above-mentioned construction, use a pipe system or radiator-like structures as the water line system, the latter consisting of metal. Dio piping systems are also usually made of metal.

Diese Wasserleitungssysteme stellen den wesentlichen Konstruktionsaufbau bei derartigen Sonnenwärmekollektoren dar. These water supply systems represent the essential design structure for such solar heat collectors.

Es ist daher die- Aufgabe der Erfindung, einen Sonnenwärmekollektor zu schaffen, bei dem sich ein einfach aufgebautes Wasserleitungssystem organisch in die Gesamte konstruktion einfügen lässt. Erfindungsgemäss geschieht dies durch einen Aufbau mit mindestens drei, in Wärmestrahlungsrichtung betrachtet, hintereinander und jeweils mit Abstand voneinander angeordneten Platten aus einem steifen und durchsichtigen Material, von denen die beiden hinteren Platten randseitig wasserdicht abgeschlossen sind und einen Innenraum abgrenzen, der mit einem Zulauf verbunden ist, um das Wasserleitungssystem zu bilden, wobei die hintere der beiden Platten vor der Wärmeisolations-schicht liegt, an ihrem gegenüberliegenden Oberflächenabschnitt mit einer Schicht schwarzen Absorptionsmaterials versehen ist und die andere der beiden Platten zusammen mit der vor diesen beiden Platten angeordneten Platte eine Mehrplattenisolierwand bildet. It is therefore the object of the invention to provide a solar heat collector in which a simply constructed water pipe system can be inserted organically into the overall construction. According to the invention, this is done by a structure with at least three plates, viewed in the direction of heat radiation, one behind the other and each spaced apart from one another from a rigid and transparent material, of which the two rear plates are watertight at the edges and delimit an interior space that is connected to an inlet to form the water supply system, the rear of the two plates lying in front of the thermal insulation layer, provided with a layer of black absorbent material on its opposite surface section and the other of the two plates together with the plate arranged in front of these two plates forming a multi-plate insulation wall.

Der Aufbau aus mindestens drei Glasplatten ermöglicht eine Rationalisierung dier Montage in der Fabrik, da grundsätzlich gleiche Bauteile miteinander verbunden werden können. Die für das Wasserleitungssystem verwendbaren Platten gestatten einen korrosionsfreien Aufbau. Weiterhin kann bei dem durch die Glasplatten gebildeten Wasserleitungssystem praktisch deren gesamte Fläche für die Aufnahme des Wassers ausgenutzt werden, so dass ein besonders guter Wärmeübergang zum Wasser erielbar ist. Dabei fällt die von der Schicht schwarzen Absorptionsmaterials aufgenommene Wärme praktisch über der gesamten Fläche der betreffenden Platte an, wodurch sich über die gesamte Platte ein relativ kurzer Wärmetransportweg von der Schicht zum Wasser ergibt. In der Kombination können das der Abdeckung dienende Mehrscheibenisolierglas und die das Wasserleitungssystem bildenden Glasplatten eine organische Zusammenfasung zweier konstruktiv weitgehend gleichartiger Bauelemente darstellen, wobei sich noch in besonders vorteilhafter Weise die mittlere der drei Glasplatten als Bestandteil des Mehrscheibenisolierglases und des Wasserleitungssystems doppelt ausnutzen lässt. The construction of at least three glass plates enables a rationalization of the assembly in the factory, since basically the same components can be connected to each other. The plates that can be used for the water supply system allow a corrosion-free construction. Furthermore, in the water pipe system formed by the glass plates, practically the entire surface thereof can be used to absorb the water, so that a particularly good heat transfer to the water can be achieved. The heat absorbed by the layer of black absorption material accumulates practically over the entire surface of the plate in question, which results in a relatively short heat transport path from the layer to the water over the entire plate. In combination, the multi-pane insulating glass used for the cover and the glass plates forming the water pipe system can represent an organic combination of two structurally largely identical components, the middle of the three glass plates as a component of the multi-pane insulating glass and the water pipe system being able to be used in a particularly advantageous manner.

Bei Verwendung von besonders grossen Platten kann es zweckmässig sein, zwischen den das Wasserleitungssystem bildenden Platten Verbindungsstege zur Erhaltung eines gleichmässigen Abstandes der beiden Platten anzuordnen. Diese Verbindungsstege verlaufen zweckmässig in Längsrichtung der Wasserströmung. Man kann sie einstückig zusammen mit den betreffenden beiden Platten ausformen. Es ist aber auch möglich, die Verbindungsstege einzukleben. When using particularly large plates, it may be expedient to arrange connecting webs between the plates forming the water pipe system in order to maintain a uniform distance between the two plates. These connecting webs expediently run in the longitudinal direction of the water flow. They can be molded in one piece together with the two plates in question. However, it is also possible to glue in the connecting webs.

Den Zulauf und den Ablauf kann man so anordnen, The inlet and the outlet can be arranged so

dass er den zwischen den betreffenden Platten liegenden Abstandhalter oder die äussere Platte dichtend durchsetzt. Dabei ist es auch möglich, den Zulauf durch den Abstandhalter und den Ablauf durch die betreffende Platte bzw. umgekehrt verlaufen zu lassen. that it penetrates the spacer lying between the relevant plates or the outer plate in a sealing manner. It is also possible to have the inlet through the spacer and the outlet through the plate in question or vice versa.

Die Plattenanordnung ist vorteilhaft in eine mit Wärme-isolierstoff angefüllte Wanne eingesetzt, womit sich ein komplettes Bauelement ergibt, das als Ganzes am Ort der Aufstellung angebracht werden kann. Dabei dient die vorderste Glasplatte als Abdeckung und ist so in die Wanne eingesetzt, dass sie im wesentlichen bündig mit dem Öffnungsrand der Wanne angeordnet und in die Wanne eingeklebt ist. The plate arrangement is advantageously inserted into a tub filled with heat-insulating material, which results in a complete component that can be attached as a whole at the place of installation. The foremost glass plate serves as a cover and is inserted into the tub so that it is arranged essentially flush with the opening edge of the tub and glued into the tub.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: An embodiment of the invention is shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Wanne mit einer Plattenanordnung, 1 shows a section through a tub with a plate arrangement,

Fig. 2 einen Schnitt durch die das Wasserleitungssystem Fig. 2 shows a section through the water pipe system

3 3rd

622 338 622 338

bildende Glasplatten senkrecht zu den diese Platten verbindenden Verbindungsstegen, und glass plates forming perpendicular to the connecting webs connecting these plates, and

Fig. 3 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäss Fig. 1 mit eine Glasplatte durchsetzendem Zu- und Ablauf. 3 shows a modification of the embodiment according to FIG. 1 with an inlet and outlet passing through a glass plate.

Der in der Fig. 1 dargestellte Sonnenwärmekollektor besteht aus der Wanne 1, die mit einem Wärmeisolierstoff 2 angefüllt ist, der z. B. aus einem Schaumstoff besteht. An dem Rand 3 der Wanne 1 ist als äusserste Abdeckung die Glasplatte 4 angesetzt, die mittels des Klebstoffstranges 5 mit dem Rand 3 dicht verbunden ist. Die Glasplatte 4 deckt somit die Wanne 1 insgesamt ab. Unterhalb der Glasplatte 2 ist als weitere Abdeckung die Glasplatte 6 angebracht, 1 consists of the tub 1, which is filled with a heat insulating material 2, the z. B. consists of a foam. On the edge 3 of the tub 1, the glass plate 4 is attached as the outermost cover, which is tightly connected to the edge 3 by means of the adhesive strand 5. The glass plate 4 thus covers the tub 1 as a whole. Below the glass plate 2, the glass plate 6 is attached as a further cover,

die in bekannter Weise über den Abstandhalter 7 mit der Glasplatte 4 verbunden ist. An der Aussenseite des Abstandhalters 7 ist zwischen die Glasplatten 4 und 6 eine Dichtungsmasse 8 eingefüllt. Die beiden Glasscheiben 4 und 6 wirken somit wie ein bekanntes Mehrscheibenisolierglas. Unterhalb der der Abdeckung dienenden Glasplatte 6 ist eine weitere Glasplatte 9 angebracht, die ebenfalls über einen Abstandhalter 10 mit der Glasplatte 6 verbunden ist, wobei auch hier eine Dichtungsmasse 11 zwischen die Glasscheiben 6 und 9 eingefüllt ist. Damit wirken die beiden Glasscheiben 6 und 9 ebenfalls wie ein bekanntes Mehrscheibenisolierglas. which is connected in a known manner to the glass plate 4 via the spacer 7. On the outside of the spacer 7, a sealant 8 is filled between the glass plates 4 and 6. The two glass panes 4 and 6 thus act like a known multi-pane insulating glass. A further glass plate 9 is attached underneath the glass plate 6, which is also connected to the glass plate 6 via a spacer 10, a sealing compound 11 also being filled between the glass panes 6 and 9 here. The two glass panes 6 and 9 thus also act like a known multi-pane insulating glass.

Die Glasscheibe 9 bildet zusammen mit der darunter angeordneten Glasscheibe 12 das Wasserleitungssystem. Randseitig sind die Glasscheiben 9 und 12 mit einem Abstandhalter 13 versehen, wobei ausserhalb des Abstandhalters 13 zwischen den Glasscheiben 9 und 12 die Dichtungsmasse 14 eingefügt ist. Die Dichtungsmasse 14 und der Abstandhalter 13 werden durch das Rohr 15 durchsetzt, das hier als Wasserzulauf dient. Gemäss der eingezeichneten Pfeilrichtung strömt das Wasser durch das Rohr 15 in den Innenraum 16 zwischen den Glasplatten 9 und 12. Aus Gründen der Wärmeisolation ist das Rohr 15 mit dem Isolationsrohr 17 versehen. Das Rohr 15 und das Isolationsrohr 17 durchsetzen das Isolationsmaterial 2 und die Wand der Wanne 1, so dass ausserhalb der Wanne 1 ein An-schluss an das Rohr 15 ohne weiteres möglich ist. The glass pane 9, together with the glass pane 12 arranged underneath, forms the water pipe system. At the edge, the glass panes 9 and 12 are provided with a spacer 13, the sealing compound 14 being inserted outside the spacer 13 between the glass panes 9 and 12. The sealing compound 14 and the spacer 13 are penetrated by the tube 15, which serves here as a water inlet. According to the direction of the arrow shown, the water flows through the pipe 15 into the interior 16 between the glass plates 9 and 12. For reasons of thermal insulation, the pipe 15 is provided with the insulation pipe 17. The pipe 15 and the insulation pipe 17 penetrate the insulation material 2 and the wall of the tub 1, so that outside the tub 1 a connection to the pipe 15 is readily possible.

In gleicher Weise besitzt das durch die beiden Glasplatten 9 und 12 gebildete Wasserleitungssystem noch einen hier nicht dargestellten Ablauf, der konstruktiv dem vorstehend beschriebenen Zulauf entspricht. In the same way, the water pipe system formed by the two glass plates 9 and 12 still has an outlet, not shown here, which corresponds structurally to the inlet described above.

An der Unterseite der Glasplatte 12 ist auf diese eine Schicht aus schwarzem Absorptionsmaterial 18 aufgetragen. Hierbei kann es sich um eine Farbe, eine geschwärzte Folie oder auch um eine schwarze Glasplatte handeln. Das Absorptionsmaterial 18 nimmt die von aussen durch die Glasplatten 4, 6, 9 und 12 dringende Sonnenenergie auf, absorbiert diese, wobei es sich entsprechend erwärmt. Die entstehende Wärme kann über das Isoliermaterial 2 nicht weitergegeben werden, sie tritt jedoch in die Glasplatte 12 über und erwärmt diese, die ihrerseits die ihr zugeführte Wärme an das im Innenraum 16 zwischen den Glasplatten 9 und 12 strömende Wasser abgibt. Eine sich dabei ergebende thermische Strahlung des Absorptionsmaterials muss in jedem Falle durch das Wasser hindurch und wird hier absorbiert, wobei sich als besonderer Vorteil bemerkbar macht, dass diese Strahlung vollständig von dem die Glasplatte 12 überdeckenden Wasser aufgefangen wird. Auf diese Weise ergibt sich eine Ausnutzung der Sonnenenergie hohen Wirkungsgrades. Eine Wärmeabgabe nach aussen durch Kontaktwärme wird durch den Effekt der beiden Glasplatten 6 und 4 unterbunden, die zusammen mit der Glasplatte 9 praktisch wie zwei hintereinander liegende Mehrscheiben-isoliergläser wirken. Die dem Wasser zugeführte Wärmeenergie kann von diesem also nur durch die Wasserströmung abgeführt werden, wodurch Wärmeverluste weitgehend vermieden sind. A layer of black absorption material 18 is applied to the underside of the glass plate 12. This can be a color, a blackened film or a black glass plate. The absorption material 18 absorbs the solar energy penetrating from the outside through the glass plates 4, 6, 9 and 12 and absorbs it, whereby it heats up accordingly. The heat generated cannot be passed on via the insulating material 2, but it does enter and heat the glass plate 12, which in turn emits the heat supplied to the water flowing in the interior 16 between the glass plates 9 and 12. A resulting thermal radiation of the absorption material must in any case pass through the water and is absorbed here, with the particular advantage that this radiation is completely absorbed by the water covering the glass plate 12. In this way, solar energy is used with high efficiency. A heat release to the outside by contact heat is prevented by the effect of the two glass plates 6 and 4, which together with the glass plate 9 act practically like two multi-pane insulating glasses one behind the other. The heat energy supplied to the water can therefore only be dissipated by the water flow, as a result of which heat losses are largely avoided.

Bei grossen Flächen kann es erfoderlich sein, die Glasplatten 9 und 12 zu versteifen, damit diese nicht durch den Druck des Wassers ausgebeult werden. Wie bereits oben erwähnt, kann man hierzu Verbindungsstege zwischen die Glasplatten 9 und 12 einfügen, die dann zweckmässig in Längsrichtung der Wasserströme liegen. In Fig. 2 ist in einer Schnittzeichnung ein Aufbau dargestellt, bei dem die beiden Glasplatten 9 und 12 mit derartigen Verbindungsstegen 19 einstückig ausgeformt werden. Die Verbindungsstege 19 bestehen aus dem gleichen Material wie die Glasplatten 9 und 12 und gehen in diese über. Derartige Glasplatten mit Verbindungsstegen kann man im Strang pressen. Die Stege 19 könnten aber auch zwischen die Glasplatten 9 und 12 eingeklebt sein, wobei es auch möglich ist, abschnittweise kurze Verbindungsstege vorzusehen. In the case of large areas, it may be necessary to stiffen the glass plates 9 and 12 so that they are not bulged out by the pressure of the water. As already mentioned above, connecting webs can be inserted between the glass plates 9 and 12 for this purpose, which then expediently lie in the longitudinal direction of the water flows. In Fig. 2, a structure is shown in a sectional drawing, in which the two glass plates 9 and 12 are integrally formed with such connecting webs 19. The connecting webs 19 consist of the same material as the glass plates 9 and 12 and merge into them. Such glass plates with connecting webs can be pressed in the strand. The webs 19 could also be glued between the glass plates 9 and 12, it being possible to provide short connecting webs in sections.

In der Fig. 3 ist ein Sonnenwärmekollektor dargestellt, der weitgehend demjenigen gemäss Fig. 1 entspricht. Die Anordnung gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 1 nur dadurch, dass hier der Zulauf bzw. Ablauf durch die Glasplatte 12 geführt ist. Ein solcher Aufbau eignet sich vor allem für Wasserleitungssysteme, bei denen der Abstand zwischen den Glasplatten 9 und 12 nur gering ist. Bei solchen Systemen ergibt sich dann eine sehr schnelle Erwärmung des durchgleitenden Wassers. Die Glasplatte 12 wird hier von dem winklig eingeführten Rohr 20 durchsetzt. Es ist dann ähnlich wie das Rohr 15 gemäss Fig. 1 durch die Wand der Wanne 1 nach aussen geführt. Im Bereich seiner Durchführung durch die Glasplatte 12 ist das Rohr 20 mit einer Klebezone 21 umgeben, die für die Abdichtung zwischen Glasplatte 12 und Rohr 20 sorgt. Ein entsprechend aufgebauter Zulauf bzw. Ablauf ist, hier nicht dargestellt, auf der anderen Seite der Glasplatte 12 vorgesehen. FIG. 3 shows a solar heat collector which largely corresponds to that according to FIG. 1. The arrangement according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 1 only in that the inlet or outlet is guided through the glass plate 12. Such a structure is particularly suitable for water supply systems in which the distance between the glass plates 9 and 12 is only small. In such systems, the passing water heats up very quickly. The glass plate 12 is penetrated here by the angled tube 20. It is then similar to the pipe 15 shown in FIG. 1 through the wall of the tub 1 to the outside. In the area of its passage through the glass plate 12, the tube 20 is surrounded by an adhesive zone 21, which ensures the seal between the glass plate 12 and the tube 20. A correspondingly constructed inlet or outlet, not shown here, is provided on the other side of the glass plate 12.

Anstelle der Glasplatten 6, 9, 12 kann jedes steife durchsichtige Material verwendet werden, also beispielsweise auch ein durchsichtiger Kunststoff. Instead of the glass plates 6, 9, 12, any rigid transparent material can be used, for example also a transparent plastic.

Bei der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Anordnung kann man auch mit drei Glas- oder Kunststoffplatten auskommen, wobei in diesem Falle die Platte 6 die äusserste, der Sonne zugewandte Platte wäre und dann mit dem Rand 3 der Wanne 1 verklebt sein würde. Bei der Verwendung von vier Glas- bzw. Kunststoffplatten, wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt, ergibt sich der Vorteil einer besseren Wärmeisolierung nach aussen hin, wodurch sich der Wirkungsgrad der gesamten Anordnung entsprechend erhöht. In the arrangement shown in FIGS. 1 and 3, three glass or plastic plates can also be used, in which case the plate 6 would be the outermost plate facing the sun and would then be glued to the edge 3 of the tub 1. When using four glass or plastic plates, as shown in FIGS. 1 and 3, there is the advantage of better thermal insulation to the outside, which increases the efficiency of the entire arrangement accordingly.

Insbesondere bei Verwendung von durchsichtigem Kunststoff für die Platten und die Wanne ergibt sich ein besonders leichtes Bauelement, das sich aufgrund seiner Leichtigkeit ohne Schwierigkeiten in vorhandene Dachkonstruktionen einbauen lässt. Gegenüber den bisher Metallbestandteile enthaltenden Sonnenwärmekollektoren ergibt sich damit ein entscheidender Vorteil. Particularly when using transparent plastic for the panels and the tub, a particularly light component results, which due to its lightness can be easily installed in existing roof structures. This gives a decisive advantage over the solar heat collectors that previously contained metal components.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

M M

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

622 338

1. Flat solar heat collector with a water pipe system, a transparent cover and a heat insulation layer, wherein, viewed in the heat radiation direction, the cover is arranged in front of the water pipe system 5 and the heat insulation layer behind it, characterized by at least three, viewed in the heat radiation direction, one behind the other and each with Distance from each other plates (4, 6, 9, 12)

Made of a rigid and transparent material, of which the two rear plates (9, 12) are watertight at the edges and delimit an interior space (16) which is connected to an inlet (15, 20) to form the water supply system, whereby the rear (12) of the two plates (9, 12) lies in front of the heat insulation layer (2), is provided on its surface section opposite this with a layer of black absorption material (18) and the other (9) of the two plates (9, 12 ) forms, together with the plate (6) arranged in front of these two plates, a multi-plate insulating wall. 20th

2. Solar heat collector according to claim 1, characterized in that between the two rear plates (9, 12) belonging to the water supply system, connecting webs (19) for maintaining a uniform distance between these two plates (9, 12) are arranged 25.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Solar heat collector according to claim 2, characterized in that the connecting webs (19) extend in the direction from the water inlet to the water outlet.

4. Solar heat collector according to claim 3, characterized 30 in that the connecting webs (19) are integrally formed together with the two rear plates (9, 12).

5. Solar heat collector according to claim 2 or 3, characterized in that the connecting webs 35 are glued.

6. Solar heat collector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inlet (15) and / or an outlet sealingly pass through or pass through a spacer (13) lying between the two rear plates (9, 12).

7. Solar heat collector according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the inlet (20) and /

or a drain sealingly penetrates the plate (12) lying in front of the heat insulation layer (2). 45

8. Solar heat collector according to one of claims 1 to 7, characterized in that it has a trough (1) in which the heat insulation layer (2) is arranged, and that the plates (4, 6, 9, 12) in the trough ( 1) are used. 50

9. Solar heat collector according to claim 8, characterized in that the foremost plate (4) serves as a cover, and that it is arranged flush with the open end of the tub (1) and glued into the tub (1).