CH634399A5

CH634399A5 - Solar power collector

Info

Publication number: CH634399A5
Application number: CH343478A
Authority: CH
Inventors: Herbert Kober
Original assignee: Al Ko Polar Maschf Gmbh
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1983-01-31
Also published as: FR2386788A1; FR2386788B3; DE2715759A1

Description

35 Erfindung in erstmaliger Erkenntinis dieser Zusammenhänge den Weg, die zur Verfügung stehenden Dachflächen ohne Beeinträchtigung der Dachkonstruktion- und -statik voll zu nut- 35 Invention in the first recognition of these relationships, the way to fully use the available roof areas without affecting the roof construction and statics.

Die Erfindung betrifft einen mit Luft beaufschlagbaren Son- zen. Die insbesondere bei Sheddächern übliche Nord-Süd-Aus- The invention relates to a probe that can be exposed to air. The usual north-south expansions of shed roofs

nenkollektor, insbesondere zur Beheizung von Grossräumen, richtung kommt dem ganz besonders entgegen. Die erfindungs- The central collector, especially for heating large rooms, is particularly useful in this direction. The invention

wie Fabrikhallen, Turnhallen oder Kirchen, dessen Kollektor- 40 gemässen Massnahmen ergeben demnach eine solar- und blech als Abdeckung wenigstens einer Luftkammer ausgebildet dachgerechte Konstruktion. such as factory halls, gymnasiums or churches, the collector measures according to 40 result in a roof-like construction designed as a solar and sheet metal cover for at least one air chamber.

ist. is.

Die absoluten Heizzeiten von Grossräumen eingangs er- In Fortführung der vorstehend skizzierten übergeordneten wähnter Art sind gering und liegen gewöhnlich in der Grössen- Lehre können die das durch das Kollektorblech gebildete The absolute heating times of large rooms at the beginning. In continuation of the above-mentioned superior type, which are outlined above, are short and usually lie in the size teaching that can be formed by the collector plate

Ordnung von nur einigen Stunden am Tag. In Fällen dieser Art « Blechdach tragenden Abstandshalter zur Gewährleistung einer ist Luft als Wärmeträgermedium gut geeignet, da hierdurch eine geordneten Luftführung als Begrenzung von Luftführungs- Order of just a few hours a day. In cases of this type, «spacer supporting a sheet metal roof to ensure air is well suited as a heat transfer medium, since this ensures orderly airflow as a limitation of airflow

ausgesprochene Schnellbeheizung möglich ist. Bei Verwendung Schächten ausgebildet sein. Diese Massnahme stellt daher eine von mit Luft beaufschlagbaren Sonnenkollektoren, sogenannten höchst einfache Anpassung des erfidungsgemässen Kollektors pronounced rapid heating is possible. Shafts should be formed when using. This measure therefore constitutes a very simple adaptation of the collector according to the invention by solar collectors which can be exposed to air

Luftkollektoren, insbesondere in Verbindung mit konventionel- an die hier zur Verfügung stehenden grossen Flächen dar. Air collectors, especially in connection with conventional large areas available here.

len Lufterhitzern dürfte daher eine gute Wärmewirtschaftlich- so Zweckmässig können die durch die Abstandshalter begrenz- air heaters should therefore have a good thermal economy.

keit zu erwarten sein. ten Luftführungsschächte in Strömungsrichtung steigend ange- expected. air ducts rising in the direction of flow

Die derzeit gebräuchlichen Luftkollektoren sind gewöhnlich legt sein, was in vorteilhafter Weise eine gewisse Kaminwirkung in Kastenbauweise ausgeführt, d.h. Anordnungen dieser Art ergibt, so dass die maschinelle Einrichtung, insbesondere der weisen einen mit Boden und umlaufendem Rahmen versehenen Ventilatorantrieb, relativ leicht dimensoniert werden können. Kasten auf, der durch das Kollektorblech abgedeckelt ist. Die 55 in vorteilhafter Ausgestaltung können dabei die durch die Abbekannte Bauweise führt daher ersichtlich zu sperrigen, massi- standshalter begrenzten Luftführungsschächte zweckmässig ven Elementen hohen Gewichts, was Ursache einer schlechten mäanderartig angelegt sein, so dass sich in vorteilhafter Weise Transport- und Lagerfähigkeit sowie einer schwerfälligen Mon- lange Strömungswege vorgebbaren Querschnitts und damit eine tage ist, ganz abgesehen von dem erheblichen Materialver- ausgezeichnete Wärmeaufnahme erreichen lassen. The air collectors currently in use are usually laid, which advantageously has a certain chimney effect in box construction, i.e. Arrangements of this type result, so that the mechanical device, in particular that which has a fan drive provided with a bottom and a circumferential frame, can be dimensioned relatively easily. Box that is covered by the collector plate. The 55, in an advantageous embodiment, the construction known from the known can therefore lead to bulky, height-limited air guiding shafts, expediently elements of high weight, which cause a bad meandering arrangement, so that they are advantageously transportable, storable and cumbersome Mon- long flow paths of predeterminable cross-section and thus a day can be achieved, quite apart from the considerable material-excellent heat absorption.

brauch und dem hiermit einhergehenden Herstellungsaufwand. Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Bei einer Dachmontage der bekannten Kollektoren, was infolge Erfindung kann darin bestehen, dass das als Blechdach ausgebilder bei Hallenbauten, insbesondere bei mit Sheddächern verse- dete Kollektorblech aus Wellblech besteht. Zweckmässigerwei-henen Hallenbauten üblichen Nord-Süd-Ausrichtung vorteil- se können dabei die Wellblechrillen quer zu den durch die Ab-haft sein kann, ergibt sich infolge des relativ hohen Kollektorge- standshalter begrenzten Luftführungsschächten angeordnet wichts eine nicht unerhebliche, zusätzliche Dachbelastung, ins- 65 sein. Diese Massnahmen gewährleisten zum einen einen einfa-besondere wenn es gilit, grosse Kollektorflächen zur Verfügung chen und daher kostengünstigen Aufbau und stellen gleichzeitig zu stellen. Offenbar zur Vermeidung einer zusätzlichen Verstär- eine gewisse Turbulenz in den Luftführungsschächten sicher, kung der Dachkonstruktion wurde daher in der Vergangenheit was einen ausgezeichneten Wärmeübergang gewährleistet. need and the associated manufacturing costs. A further particularly advantageous embodiment of the case where the known collectors are installed on the roof, which may result from the invention, is that the sheet metal roof constructed in hall buildings, in particular in the case of collector sheets shipped with shed roofs, consists of corrugated sheet metal. Appropriate north-south orientation of the hall buildings can be advantageous. The corrugated sheet metal grooves can be transverse to the air ducts that are limited due to the relatively high collector bracket, which results in a not inconsiderable additional roof load. Be 65. On the one hand, these measures ensure simple, if necessary, large collector areas are available and therefore inexpensive to set up and provide at the same time. Apparently to avoid additional reinforcement - a certain turbulence in the air duct shafts, kung the roof construction was therefore in the past, which ensured excellent heat transfer.

634 399 634 399

Zur Gewährleistung eines hohen Absorptionsvermögens kann das als Blechdach ausgebildete Kollektorblech auf seiner Aussenoberfläche zweckmässig schwarzmatt angelegt sein. Hierdurch werden gleichzeitig auch ein ansprechender Eindruck auf das Auge erweckt und ästhetische Störungen jeder Art vermieden. Zum Schutz der Aussenoberfläche gegen Witterungseinflüsse und zur Gewährleistung einer vielfach nicht unerwünschten Temperaturisolierung des Kollektorblechs kann dieses in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmässig nach oben mittels einer durchsichtigen Isolierhaut abgedeckt sein. In order to ensure a high absorption capacity, the collector plate designed as a sheet metal roof can expediently be black matt on its outer surface. This also creates an appealing impression on the eye and avoids aesthetic disorders of any kind. In order to protect the outer surface against the effects of the weather and to ensure that the collector sheet is insulated in many cases, which is not undesirable, in a further embodiment of the invention, this can be expediently covered by a transparent insulating skin.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Further advantages of the invention result from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing.

Die Zeichnung enthält ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung. The drawing contains a preferred embodiment of the invention in a schematic representation.

Sheddächer der in der Zeichnung angedeuteten Art sind bei Hallenbauten vielfach in Gebrauch. Das aus bei 1 angedeuteten Pfetten aufgebuate Dachgerüst weist dabei normalerweise zwei Dachflächen unterschiedlicher Neigung auf, von denen die steilere verglast und die weniger steile mit einer Dachhaut abgedeckt ist. Gewöhnlich ist die verglaste Seite, im dargestellten Ausführungsbeispiel die bei 2 angedeutete Dachfläche nach Norden gewandt, um eine störende Sonneneinstrahlung auszu-schliessen. Die andere, im dargestellten Ausführungsbeispiel mit 3 bezeichnete, Dachfläche ist demnach nach Süden gewandt und daher einer praktisch ungehinderten Sonneneinstrahlung zugänglich. Diese Dachfläche eignet sich daher zur Aufnahme von Sonnenkollektoren ganz besonders. Auf die Pfetten 1 sind gewöhnlich zur Bildung einer dachseitigen Gebäudeisolierung vorzugsweise aus Gasbeton etc. bestehende Isolierplatten 4 aufgelegt, die normalerwiese durch die äussere Dachhaut abgedeckt sind. Shed roofs of the type indicated in the drawing are widely used in hall buildings. The roof structure made up of purlins indicated at 1 normally has two roof surfaces of different inclinations, of which the steeper one is glazed and the less steep one is covered with a roof skin. Usually the glazed side, in the exemplary embodiment shown the roof surface indicated at 2, faces north in order to exclude disturbing solar radiation. The other roof area, designated 3 in the exemplary embodiment shown, therefore faces south and is therefore accessible to practically unimpeded solar radiation. This roof area is therefore particularly suitable for holding solar panels. To form a roof-side building insulation, insulating plates 4, preferably made of gas concrete etc., are usually placed on the purlins and are normally covered by the outer roof skin.

Zur Schaffung eines Kollektordaches ist erfindungsgemäss als äussere Dachhaut ein Blechdach 5 vorgesehen, das mit Hilfe von an seiner Unterseite angebrachten Abstandshaltern 6 auf der durch die Isolierplatten 4 gebildeten Unterlage festlegbar ist. Die Grösse des Blechdachs 5 umfasst zweckmässig die gesamte Dachfläche 3. Selbstverständlich kann das Blechdach 5 zweckmässigerweise aus mehreren Blechtafeln zusammengesetzt sein. Neben der Funktion als Dach hat das Blechdach 5 erfindungsgemäss gleichzeitig die Funktion eines Kollektorblechs zu übernehmen. Die Aussenoberfläche 7 des Blechdaches 5 kann daher zur Bewerkstelligung eines guten Absorptionsvermögens zweckmässig schwarzmatt angelegt sein, was sich auf einfache Weise etwa durch einen entsprechenden Anstrich etc. erreichen lässt. Zum Schutz dieser Oberfläche gegen Witterungseinflüsse sowie zur Bewerkstelligung einer gewissen Isolierung des als Kollektorblech ausgebildeten Blechdachs gegenüber der Aussentemperatur ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine etwa aus durchsichtigen Kunststofftafeln oder Glas etc. gebildete Isolierhaut 8 vorgesehen, die mit entsprechenden Haltern 9 unter Einhaltung eines lichten Abstands zum Blechdach 5 hierauf festgelegt ist. Die Randkanten der Isolierhaut 8 sind zweckmässigerweise, wie bei 10 angedeutet, nach unten umgebogen, wodurch sich in vorteilhafter Weise ein sauberer seitlicher Abschluss des Zwischenraums zwischen Blechdach 5 und äusserer Isolierhaut 8 erreichen lässt. To create a collector roof, a sheet metal roof 5 is provided according to the invention as an outer roof skin, which can be fixed on the base formed by the insulating plates 4 with the aid of spacers 6 attached to its underside. The size of the sheet metal roof 5 expediently encompasses the entire roof area 3. Of course, the sheet metal roof 5 can expediently be composed of a plurality of metal sheets. In addition to the function as a roof, the sheet metal roof 5 also has the function of a collector sheet according to the invention. The outer surface 7 of the sheet metal roof 5 can therefore expediently be black matt in order to achieve a good absorption capacity, which can be achieved in a simple manner, for example, by an appropriate coating, etc. To protect this surface against the effects of the weather and to bring about a certain insulation of the sheet metal roof constructed as a collector sheet from the outside temperature, an insulating skin 8, which is formed from transparent plastic sheets or glass etc., is provided in the exemplary embodiment shown, which is provided with corresponding holders 9 while maintaining a clear distance from the sheet metal roof 5 is set to this. The edge edges of the insulating skin 8 are expediently bent downward, as indicated at 10, which advantageously enables a clean lateral closure of the space between the sheet metal roof 5 and the outer insulating skin 8.

Infolge der durch die Abstandshalter 6 bewirkten Distanz zwischen Blechdach 5 und Isolierplatten 4 entsteht im Bereich der Unterseite, des durch das Blechdach 5 gebildeten Kollektorblechs ein kammerartiger Raum, in welchem die zu erwärmende Luft etwa mittels eines Ventilators etc. umgewälzt werden kann. Im dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sollen die das Blechdach 5 tragenden Abstandshalter 6 vorteil-5 haft so angeordnet sein, dass hierdurch Luftführungsschächte 11 zur Bewerkstelligung einer geordneten Luftströmung begrenzt werden. Die Abstandshalter 6 können hierzu zweckmässig als durchgehende Elemente mit streifenförmiger Wand und hieran angesetzten Befestigungsflanschen bzw. -nasen ausgebildet sein, io Die Abstandshalter 6 sind dabei zweckmässigerweise derart verlegt, dass sich zwichen Lufteintritt und Luftaustritt ein gewisser Höhenunterschied ergibt, wodurch in vorteilhafter Weise eine gewisse Kaminwirkung erreicht werden kann, so dass sich unter Umständen bereits unter der Wirkung der Schwerkraft 15 eine ausreichende Strömung bzw. zumindest Strömungshilfe ausbildet. Dies erlaubt eine relativ leichte Dimensionierung des gegebenenfalls vorgeordneten Ventilators, was sich wiederum positiv auf die Gesamtgestehungskosten auswirkt. As a result of the distance between the sheet metal roof 5 and the insulating plates 4 caused by the spacers 6, a chamber-like space arises in the area of the underside of the collector sheet formed by the sheet metal roof 5, in which the air to be heated can be circulated, for example by means of a fan, etc. In the particularly preferred exemplary embodiment shown, the spacers 6 carrying the sheet metal roof 5 are advantageously to be arranged in such a way that air guide shafts 11 are thereby limited in order to bring about an orderly air flow. For this purpose, the spacers 6 can expediently be designed as continuous elements with a strip-shaped wall and fastening flanges or lugs attached to them, io. The spacers 6 are expediently laid in such a way that there is a certain height difference between the air inlet and the air outlet, which advantageously results in a certain height difference Chimney effect can be achieved, so that under certain circumstances a sufficient flow or at least flow aid is formed even under the action of gravity 15. This allows a relatively easy dimensioning of the upstream fan, which in turn has a positive effect on the total production costs.

20 Das Blechdach 5 kann zweckmässig aus Wellblech bestehen. Dies ist ein relativ kostengünstig zur Verfügung stehendes und ausserdem leicht zu verlegendes Material. Gleichzeitig wird hierbei durch die Wellblechrinnen aber auch eine gewisse Turbulenz der in den Luftführungsschächten 11 vorhandenen 25 Luftströmung erzeugt, was einen ausgezeichneten Wärmeübergang sicherstellt. Vorzugsweise sind die Wellblechrinnen hierbei daher quer zu den durch die Abstandshalter 6 begrenzten Luftführungsschächten angeordnet. Zweckmässigerweise wird dabei so vorgegangen, dass die Luftströmung in jeweils benachbarten 30 Luftführungsschächten mäanderartig über die gesamte Hallenbreite hin und her laufen kann und lediglich im Bereich der Dachstirnseiten umgelenkt wird. Die senkrecht zu den Pfetten 1 verlaufenden in Richtung der Hallenbreite sich erstreckenden Abstandshalter 6 sind hierzu lediglich mit gegenseitigem Ver-35 satz im Bereich der Dachstirnseiten entsprechend auszunehmen bzw. entsprechend zu kürzen. Zur Bildung eines sauberen seitlichen Abschlusses im Bereich der Hallenstirnseiten sind zweckmässig parallel zu den oberen bzw. unteren Dachkanten sich erstreckende Abstandshalter vorgesehen. 20 The tin roof 5 can suitably consist of corrugated iron. This is a relatively inexpensive material that is also easy to install. At the same time, a certain turbulence of the air flow present in the air duct shafts 11 is also generated by the corrugated sheet metal channels, which ensures excellent heat transfer. The corrugated sheet metal channels are therefore preferably arranged transversely to the air duct shafts delimited by the spacers 6. Appropriately, the procedure is such that the air flow in adjacent 30 air duct shafts can run back and forth across the entire width of the hall in a meandering manner and is only deflected in the area of the roof end faces. The spacers 6 which run perpendicular to the purlins 1 and extend in the direction of the hall width are only to be appropriately removed or shortened accordingly with mutual offset in the area of the roof end faces. Spacers which extend parallel to the upper or lower roof edges are expediently provided to form a clean lateral closure in the area of the hall end faces.

40 Da ein Sonnenkollektor bekanntlich auf das Vorhandensein von entsprechender Sonnenstrahlung angewiesen ist, ist eine Heizquelle dieser Art zweckmässigerweise der Heizkammer eines konventionellen Heizgeräts in Serie vorgelegt, so dass sich sowohl ein Mischbetrieb als auch ein reiner Solarbetrieb als 45 auch ein rein konventioneller Betrieb bewerkstelligen lassen. Der erfindungsgemässe Luftkollektor ist zweckmässigerweise mit einem im dargestellten Ausführungsbeispiel bei 12 angedeuteten, mittels eines ölbrenners 13 konventionell beheizbaren Lufterhitzer verbunden. Hierzu ist der Lufterhitzer 12 so zweckmässigerweise mit Mitteln zur wahlweisen Umleitung dert von seinem Ventilator entweder aus dem zu beheizenden Raum angesaugten Umluft bzw. der aus der Umgebung angesaugten Frischluft über den erfindungsgemässen Luftkollektor versehen. Zweckmässigerweise kann hierzu eine in der Zeichnung nicht 55 näher ausgeführte, klappengesteuerte Luftschleuse vorgesehen sein, welche die in die bei 14 und 15 angedeuteten Stichleitungen mündenden Abström- bzw. Zuströmquerschnitte auf- bzw. absteuert. Zur Vermeidung möglichst langer Stichleitungen ist der Lufterhitzer 12 zweckmässigerweise möglichst dachnah, 60 vorzugsweise direkt unter Dach angeordnet. 40 Since a solar collector is known to depend on the presence of appropriate solar radiation, a heat source of this type is expediently placed in series in the heating chamber of a conventional heater, so that both mixed operation and pure solar operation as well as purely conventional operation can be accomplished. The air collector according to the invention is expediently connected to an air heater which is indicated at 12 in the exemplary embodiment and is conventionally heatable by means of an oil burner 13. For this purpose, the air heater 12 is expediently provided with means for optionally diverting its fan either from the ambient air drawn in from the room to be heated or the fresh air drawn in from the environment via the air collector according to the invention. For this purpose, a flap-controlled airlock, not shown in more detail in the drawing, can expediently be provided, which controls the outflow or inflow cross sections opening into the stub lines indicated at 14 and 15. To avoid the longest possible stub lines, the air heater 12 is expediently arranged as close to the roof as possible, 60 preferably directly under the roof.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

634 399 2 PATENT CLAIMS often tried with considerable effort to

1. Air-actuated solar collector, in particular to raise known collectors, in order to be able to get by with small collectors for heating large rooms, such as factory halls, gymnasiums. The purchase of a church or church, the collector plate of which, at least as a covering, is in no relation to the success of an air chamber, is characterized in that 5 These reasons may also have been decisive for the collector plate as being on the roof side Building insulation that arrangements of a known type so far found little support (4) attachable sheet metal roof (5), which have through.

attached spacer (6) can be attached. Based on this, it is the task of the present

2. Solar collector according to claim 1, characterized gekennzeich- finding a cost-effective and therefore economical Luftnet that the sheet metal roof (5) carrying spacers (6) as ìokollektor of the type mentioned, which manages with simple limitations of air ducts (11) formed components and also with large-scale plants. not only a material and weight-saving structure, but

3. Solar collector according to claim 2, characterized in that a rational manufacture and assembly also allows and net that the air guides delimited by the spacers (6) are nevertheless highly functionally reliable and reliably operable, manholes (11) are designed to rise in the direction of flow. is and is therefore one that was previously not considered possible

4. Has solar collector according to one of the previous heat economy.

Sayings, characterized in that the parallel to the upper The solution to this problem succeeds according to the invention in bezw. lower roof edge extending spacer surprisingly simple way that the collector plate

5. Solar collector according to one of the preceding employees accordingly advantageously a real integration saying, characterized in that the sheet metal roof (5) from the collector into the roof structure, whereby there is a not-corrugated sheet. considerable material and labor savings can be achieved. There a

6. A solar collector according to claim 5, characterized in that the building roof must be created anyway, the invented that the corrugated iron channels arranged transversely to the collector spaced by the spacer according to the spacing practically without any noteworthy additional holder (6) are provided will. In addition, the two are improved. see building insulation and collector plate on the roof

(6) to effect a meandering course of the air duct as a sheet metal that can be placed on the roof-side building insulation

ting shafts in the area of the roof end faces is alternately formed 20 roof, which are shortened by spacers attached. is attachable. The measures according to the invention are carried out

7. Solar collector according to one of the preceding air chambers, the roof-side insulation also for the sayings, characterized in that the sheet metal roof (5) is in case that the collector is out of operation. The outer surface (7) according to the invention is black matt. moderate inclusion of the roof structure in the collector

8. The solar collector according to one of the preceding attachments advantageously results in a large usable area that the sheet metal roof (5) is covered upwards by means of a marked capacity, so that insulating skin (8) is covered at an excessive cost. can be dispensed with for breeding. Rather, it goes