CZ2001330A3

CZ2001330A3 - Solární článek se solárním kolektorem a akumulačními prvky

Info

Publication number: CZ2001330A3
Application number: CZ2001330A
Authority: CZ
Inventors: Giuseppe Fent; Fries Jan Richard De
Original assignee: Giuseppe Fent Architekturbüro
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2002-02-13
Also published as: ATE225021T1; EP1073868B1; IL139159A; IL139159A0; EP1073868A1; CZ299568B6; WO1999054669A1; US6581589B1; DE59902849D1; AU3135599A

Description

Solární článek se solárním kolektorem a akumulačními prvky

Oblast techniky o

Vynález se týká solárního článku podle předvýznakové části ' nároku 1.

Dosavadní stav techniky

Ze spisu US-A-4,596,237 je znám solární článek k získáváni tepelné energie, která se dá přenášet, podle předvýznakové části nároku 1. Tento článek je opatřen vně sklopnými stínícími prvky, na způsob žaluzii, a/nebo povlaky, nanesenými na vnější průhledný kryt, které omezují maximální dopadající paprsky. Prostřednictvím připojených absorpčních vrstev se převádí zachycená energie na řadu latentních akumulátorů tepla, které toto teplo chemicky akumulují á při svém ochlazování je pomocí výsledné sekundární krystalizace předávají s časovým zpožděním do ohraničených prostor.

Mezi vzájemně protilehle uspořádanými, a ze všech stran utěsněné uzavřenými akumulátory tepla se vytváří vzduchový polštář, a proto může nastat jenom velmi omezený přestup tepla, takže jsou velmi vysoké ztráty způsobené ochlazením, čímž dochází jenom s poměrně krátkým časovým zpožděním k nepatnému tepelnému toku dovnitř budovy. Proto není systémově možné citelné vyrovnání denního a nočního provozu. Solární kolektor, obsahující chemikálie, je dále značně výrobně nákladný, a podle použitého akumulačního média dokonce ohrožuje životní prostředí a vyžaduje speciální opatření pro likvidaci odpadů při pozdější

- 2 výměně nebo při rozebrání.

Je znám dům s nízkou spotřebou energie s voštinovou strukturou, pohlcující sálavé teplo (Felix Schmid, Wármedámmung mit Karton - Tepelná izolace pomocí kartonu - Schweizer Energie-Fachbuch 1988, nakladatelství Kflnzler-Bachmann AG, CH9001 St. Gallen, strana 50 - 51) . Přitom jde o solární články, které jsou osazeny do systému stavebních prvků k provedeni stěny o tloušťce 30 až 40 cm. V dřevěném rámu je umístěna běžná tepelná izolace a předem uložená kartónová voštinová struktura o tloušťce 8 cm, které jsou chráněny zasklením se zadním odvětráním a nízkou odrazivostí. Kartónová voštinová struktura působící jako sluneční kolektor snižuje pokles teploty ve vnějším povrchu domu a minimalizuje tepelný tok zevnitř ven. Vlastní energetický výtěžek ze slunečních dnů je také poměrně nízký, protože solární záření do horizontálních voštin vyrobených ze starého papíru zasáhne jenom jejich spodní čelní oblast, a dostane se dovnitř jenom prouděním s nepatrným přestupem tepla. Tepelná časová konstanta použitého materiálu je sama o sobě nedostatečná, a její negativní účinky zvýší špatnou podélnou vodivost voštin, podmíněnou jejich strukturou, kde tyto voštiny mají dále kanálky přibližně s kruhovým průřezem a stejnou vzdáleností.

V praktickém provozu se ukázalo, že za slunečních dnů jsou kartónové voštiny vystaveny dílčím teplotám až přes 90°C, zatímco v kalném zimním dnu bylo na stejném miste naměřeno 3°C. Vlivem těchto vysokým tepelným gradientům nastává urychlené stárnutí materiálu voštin, přičemž se mezi jiným nevratně zhoršuje jejich bobtnavost.

Dále je známa izolační fasáda ze spisu AT-B-375125, která má stabilní strukturu k zastínění, jejíž použití je však omezeno jenom na jižní fasády. Skrze oboustranně uzavřené

• ·

- 3 ···« 9 9 ···· · ·<, * ~ · ·· · ··♦·,· 9 9 999 · ( ·· t 5 b b b · b · · · b *.

·· « ·♦ · · V· 9 999 9 horizontálními kanálky v izolačním materiálu má v zimních měsících docházet k bezprostřednímu přivádění tepelného sálání do budovy. Takto, však není možná žádné akumulování tepla a žádné časově zpožděné přivádění tepla do vnitřku budovy. Potřebný vysoký počet kanálků podmiňuje vysoké izolační ztráty_zcož se projevuje obzvláště negativně, když je velký teplotní rozdíl mezi vnitřkem a vnějškem budovy, t.j., při chybějícím slunečním záření, a obzvláště v pozdních nočních hodinách.

Proto je úkolem tohoto vynálezu, vytvořit solární článek, který nebude mít shora uvedené nevýhody, a přesto bude mít dobré vlastnosti v létě i v zimě. Solární článek by měl v domě dosáhnout co nej vyrovnanějšího průběhu teplot, nezávisle na poloze slunce, přičemž by tam měl umožnit takzvané komfortní klima, a v zimě by měl dosáhnout zřejmého solárního tepelného výtěžku. Solární články musí být provedeny esteticky odpovídajícím způsobem, a musí být integrovány jak do novostaveb, tak do stávajících konstrukcí, alespoň vizuálně přijatelným způsobem. Solární článek musí být přizpůsobitelný místním poměrům pronikání par (vytvářeni kondenzační vody). Jejich struktura by měla také dovolit jejich integraci a/nebo kombinaci se samonosnými stavebním prvky, které jsou samy o sobě známé.

Kromě toho musí být tyto materiály, použité ke stavbě, biologicky nezávadné a pokud možno přírodní, a měly by dalekosáhle odpovídat podmínkám trvalých staveb (podle Bruntlandské komise), a .přesto by měly být hospodárné bez nároků na údržbu. Obzvláště by se neměly používat žádné latentní akumulátory tepla, spočívající na sekundární krystalizací, aby se dosáhlo požadované tepelné časové konstanty.

• · · ♦

• ·

- 4 Podstata vynálezu

Tento -úkol je vyřešen pomocí význaků nároku 1. Výraz „vybrána podle úhlu dopadu, použitý v tomto patentovém nároku se vztahuje na geometrie a struktury ve voštině a na voštině, které v protikladu k voštinám jenom se stejnoměrnými kanálky nebo s kanálky lehce rozšířenými ke sluneční straně, poskytují lepší omezení letních nahřívacích teplot, a v zimě znatelně snižují potřebu tepla.

V praxi to znamená, že do kolektoru dorazí jenom přímé tepelné záření pod úhlem větším než 60° ke kolmici.

Důležité je provedení solárního článku, které je způsobilé k pronikání par, což na jedné straně slouží k dobrému předávání tepla v denních a nočních fázích, a na druhé straně zabraňuje vytváření kondenzační vody v dělících vrstvách. Toto provedení může být vytvořeno na stavebním objektu v závislosti na světových stranách a na zeměpisných _ a místních poměrech slunečního svitu.

Tepelná časová konstanta, vypočítaná běžnými způsoby, nebo zjištěná experimentálně a/nebo ověřená, je přitom rovněž přizpůsobena místním poměrům, a musí zaručovat výtěžek tepla pro místnosti umístěné vzadu, v nočních hodinách a jejich zpožděné ohřívání ve dne. V praxi to vede ke snížení poklesu teploty mezi vnitřkem a vnějškem pláště budovy.

Samozřejmě, že při dimenzování izolací musí také, na základě závazných stavebních a energetických předpisů, docházet ke kompromisům, které by ze samotného fyzikálního hlediska často nebyly nutné, protože předmět vynálezu se vztahuje na aktivní, samočinně nastavovací tepelný systém.

V následujících závislých nárocích jsou vyznačena další výhodná provedení předmětu vynálezu.

• · • · ·· • 9

- 5 ·· ···'· : : b b to to to ·

Objemový poměr, udaný v nároku 2, poskytuje v každém případě, nezávisle na tloušťce materiálu, v protikladu ke známým kartónovým voštinám, vyšší tepelnou kapacitu, a tím lepší akumulační vlastnosti.

Přiřazení, ale také integrace zrcátek, podle nároku 3, umožňuje zlepšené řízení slunečního ozařování.

V nej jednodušším případě se podle nároku 4 používají plochá zrcátka, která jsou, například jako kovové proužky, přiřazena k voštinovým otvorům.

Obzvláště výhodné je specifické orientování zrcátek nastavené podle potřeby vzhledem k vyrovnání plochy stěny nebo střechy a k zeměpisné poloze, podle nároků 5 a 6.

Další optimalizace, pomocí poněkud vyšších technických nákladů, se dá docílit podle nároku 7.

Vyššího energetického výnosu se může docílit uspořádáním podle nároku 8, takže místnosti umístěné vzadu se mohou použít k vysoušení četných materiálů, nebo je tento typ solárních článků, ve spojení s výměníky tepla, využitelný·také k ohřevu vody nebo k podpoře vytápění. Takové uspořádání se ukazuje jako příznivé v oblasti střechy, kde lze očekávat vyšší energetický výnos, v závislosti na jejím sklonu, který je svobodně volitelný v širokém rozsahu. Rovněž se dá realizovat předehřívání vzduchu v mechanických domovních ventilačních a klimatizačních zařízeních, pomocí jednoduchých křížových výměníků tepla.

V letních měsících jsou obzvláště účinné stínící prvky a v zimních měsících neruší ozařování při lehce optimální velikosti, nebo je ruší jenom málo, viz nárok 9.

Cíleným strukturováním dutin ve voštině se může zlepšit pohlcování tepla, viz nárok 10.

Provedením dutin podle nároku 11 se dá ještě více zvýšit,

• · · resp.optimalizovat solární výtěžek.

Šikmé dutiny podle nároku 12 poskytují zlepšený tepelný výnos, zejména když nejsou dutiny na straně tepelné izolace úplně vzduchotěsné.

Fólie, zmíněná v nároku 13, slouží k zamezení zpětného tepelného toku, způsobeného přepravou vzduchu, do oblasti zadního odvětráni.

Obzvláště účinný je výtěžek ze záření u provedeni podle nároku 14.

Zahrnutí dalších tepelných izolaci také do voštinových otvorů podle nároku 15 vytváří účelnou alternativu k předem zmíněným fóliím.

Pomocí doplňujícího zahrnutí známých latentních akumulátorů tepla, které v noci opět vydávají přebytek tepla, který je k dispozici během dne, a dále pomocí takzvaných „tepelných trubek, které přepravují odpařovací teplo z první do druhé oblasti, a způsobují velkou tepelnou izolaci ze druhé do první oblasti, by se dal solární článek podle vynálezu ještě více optimalizovat.

Cbě formy provedení se dají kombinovat se všemi variantami solárních článků.

Pro svou velkou hmotu, a tím volitelnou akumulační kapacitu je obzvláště výhodná podle nároku 16 jemná keramika, která se mimoto dá hospodárně příznivě částečně potáhnout glazurou.

Dřevo s vysokou hygroskopičností, podle nároku 17, skýtá obzvláště téměř přírodní konstrukci a potřebuje jenom málo tak zvané „šedé energie.

Stanovení týkající se nároku 17 se dá ještě více zvýšit vzhledem k materiálu, uvedenému v nároku 18, přičemž vysoký obsah vody sám o sobě již vytváří vyrovnané mikroklima, a tím

• · « ·

- 7 se jeví z tohoto pohledu jako ideální materiál, resp. kombinace materiálů.

Tepelná izolace propouštějící záření, podle nároku 19, zlepšuje přivádění energie záření, především při nízké poloze slunce.

V protikladu k běžným solárním článkům je povrchová struktura samo o sobě známého průhledného krytu převážně vytvořena zvnějšku, což bez znatelné ztráty přenosu energie, vytváří měnivé světelné reflexy, v závislosti na poloze slunce, které se opticky přizpůsobí okolí, resp. jsou ovlivněny okolím, porovnej s nárokem 20.

Přehled obrázků na výkrese

I

Dále budou popsány příklady provedení předmětu vynálezu podle výkresu. Na všech obrázcích jsou přitom stejné funkční díly opatřeny stejnými vztahovými značkami. Kde na obr. 1 je zjednodušeně zobrazen plášť budovy se solárními články v oblasti stěn a střechy, a jsou zde viditelné jejich skleněné desky, na obr. 2a je v řezu zobrazen solární článek z obr. 1, na obr. 2b jsou v částečném pohledu zobrazeny voštiny v solárním článku z obr. 2a, na obr. 3 je zjednodušeně zobrazena jedna varianta solárního článku se šikmo uspořádanými dutinami, na obr. 4 je zobrazena druhá varianta provedení voštiny s plochými zrcátky a parabolickými zrcátky, na obr. 5 je zobrazena třetí varianta s plochými zrcátky a s fólií pohlcující teplo, na obr. 6 je zobrazena štěrbinová voština, na obr. 7 je zobrazena štěrbinová voština s vloženým tepelně izolačním materiálem, na obr. 8 je v řezu zobrazen solární článek se zlepšeným pronikáním par, a s obzvláště účinným

• ·	··»· ··	··«· ··	•
• ·	• · »		«
•	•	• · ·	• *	• · 4
•	b	b · · *.	• ♦ ♦ b
• b	b	b b	• · > b
• ·»		• ·	·<* ·♦	• ·»

druhým akumulátorem, na obr. 9 je zobrazena jedna varianta solárního článku podle obr. 8, s dělenou strukturou, na obr. 10 a rovněž na obr. 11 jsou zobrazeny další varianty, dodatečně s horizontálními drážkami k zachycování a předáváni páry, na obr. 12 je v řezu zobrazen solární článek v měřítku 1 : 1, který je obzvláště vhodný k extrémním klimatickým poměrům na severních fasádách, s první tepelnou izolací, sloužící k vyrovnání teplot a na obr. 13 je zobrazena další voština s latentním akumulátorem tepla, který je šetrný k životnímu prostředí.

Příklady provedení vynálezu

Na všech obrázcích jsou stejné funkční díly opatřeny stejnými vztahovými značkami.

Na plášti budovy, podle obr. 1, jsou umístěny solární články 1, z nichž jsou viditelné pouze samy o sobě známé strukturované skleněné desky 2 a rámy 3. Dále je vyznačen první úhlový rozsah <t>l, který vyznačuje elektromagnetické letní záření, a úhlový rozsah 4>2, který vyznačuje difúzní záření v zimě, které panuje při nízké poloze slunce, a rovněž je vyznačena kolmice L. Běžné stavební díly, které jsou zobrazeny jako šrafované, nejsou blíže označeny.

Na obr. 2a, zobrazující solární článek 1 v řezu, je znázorněna jeho typická konstrukce, čelními skleněnými deskami 2 (o rozměru:

Obklopující rám 3 z impregnovaného dřeva, vertikálními děrami 3', upíná komerčně běžné těsnění a udržuje skleněnou desku 2 bez · napětí. Za vzduchovou mezerou 15, sloužící ke zpětnému .$·

SX a?

- 9 odvětrání, je umístěna zpětně přesazená voštinová struktura 5, tvořící vlastní solární kolektor. Je zde znázorněn proud přiváděného vzduchu 6 a proud odváděného vzduchu 7. Voštinová struktura 5 je zhotovena z jemné keramiky a je opatřena pravoúhlými voštinovými otvory, resp. dutinami Í3, které jsou rozšířeny zešikmením 8^x. Tyto voštinové otvory, mají objemový poměr V, vyjádřený jako poměr VI (otvory) : V2 (uzavřený ‘objem) 0,8 : 1,0 a má tak již značnou inherentní akumulační hmotu.

Zářeni v solární energie E se ve skleněné desce 2 známým způsobem převádí dovnitř, podle tloušťky skla a naráží; rovnoběžně se zešikmením 8', na dutinu 8 a je vedeno jako částečně odražené zářeni v^x dovnitř a je dalekosáhle absorbováno hmotou voštinové struktury 5, která se tak tepelně nabíjí. Následně zařazená první tepelná izolace 11 je dodatečně ostřikována slabým teplým proudem vzduchu, prostřednictvím průchodů 10 ve voštinové struktuře 5, a odvádí tento proud svou porézní strukturou, a přitom přijímá jeho teplo. Přiléhající druhá tepelná izolace 12 slouží hlavně k zamezeni odváděni tepla z vnitřku místnosti R směrem ven, a má odpovídající hodnotu k.

Další vrstva sestává ze sádrové desky 13, která slouží pro místnost R obvyklým způsobem jako akumulátor vlhkosti a pro vyrovnávání vlhkosti při kolísání teplot.

Funkce solárního článku jL proto dalekosáhle spočívá na snížení poklesu teploty z vnějšku směrem do vnitřku místnosti R. Časově zpožděný účinek solárního článku jL vzniká pomocí pomalého tepelného nabíjeni hmoty voštinové struktury 5, a diky zpožděnému odváděni tepla skrze tepelné izolace 11 až 13, takže ve skutečnosti solární článek 1 v nočních hodinách sotva vychladne, a tím také poklesnou teploty uvnitř místnosti R, bez dodatečného vytápěni, jenom o několik stupňů Celsia. Přitom je obzvláště fyziologicky důležité výsledné udržování účinné

• * ♦

• · · • · ·· · *

vysoké teploty povrchu vnitřních stěn sálavým teplem, což jak známo, je předpokladem pro požadované komfortní klima.

Aktivní část voštinové struktury 5 je patrná z čelního pohledu na obr., 2b. Jsou zde patrné její pravoúhlé otvory A, s horizontální šířkou a a vertikální šířkou b, a rovněž průchozí zešikmení 8ý, a také průchozí zaoblení 14, které společně vytvářejí strukturu, která je vybrána podle úhlu dopadu, pro záření v. Šířka a dutiny 8 zde činí 14 mm, vertikální šířka 10 mm, horizontální stěna sl mezi dutinami je tlustá 8 mm, vertikální stěna s2 má tloušťku 10 mm, přičemž stěny jsou lehce zkoseny. Hloubka t voštinové struktury 5, podle obr. 2a, měří 50 mm, zatímco úhel δ sklonu velkých zešikmení 8' vytváří úhel 45° s kolmicí L.

V částečném řezu na obr. 3 je opět patrná skleněná deska 2, tentokrát s fólií 16, která je na ni nalepená, která působí jako frekvenční filtr, a která propouští krátkovlnné solární záření a odráží dlouhovlnné vnitřní tepelné záření, které se nachází na nižší úrovni.

Za skleněnou deskou 2 je opět proud přiváděného vzduchu 6_ a proud odváděného vzduchu 7, které jsou potřebné pro zadní odvětrání, a vzadu za nimi je uspořádána voštinová struktura 5, která má dutiny 8 ve tvaru slepých děr, skloněné pod úhlem a proti příslušným zadním stěnám 9.

• Voštinová struktura 5 je zhotovena z hrubovláknitého rovnoměrně vrstvového dřeva, které je způsobilé pro difúzi, a má jenom tenké stěny. Šířky a = b činí 8 mm, stěny sl a s2 jsou tlusté 10 mm. Hloubka T voštinové struktury 5 činí 80 mm. Úhel a je 30°. Vzdálenost mezi skleněnou deskou 2 a voštinovou strukturou 5 činí 25 mm. Fólie 16 je vyrobena z polyethylen tereftalátu a je komerčně dostupná.

··	• 99Φ		··	•á
* ·	9		•	•
*	•	···	9 9 *		9
9 »	'9	• 99 9	• 9	9	V
	9	9	9 9 » 9	9	9	9
·♦	·>·	·<· V·		9«	•

Také tato voštinová struktura 5 má tepelný akumulační objem, který je v podstatě určen obsahem vody ve dřevu, a méně jeho hmotou, přičemž se osvědčily objemové poměry V, nižši než faktor 4, mezi dutinami 8 a uzavřenou voštinovou strukturou.

Šikmo ustavené dutiny 8 poskytuji velice žádouci tepelné vrstveni a u větších hladkých dutin cirkulaci uzavřeného vzduchu, a tím podporují výměnu tepla.

Na obr. 4 je znázorněna další voštinová struktura 5 z jemné keramiky, která má opět dutiny 8 nastavené šikmo pod úhlem a 15°. Zde jsou však vytvořeny čelní partie pomocí nalepených kovových zrcadlových reflektorů 18, přičemž na spodní straně každé dutiny 8 je upevněno leštěné ploché zrcátko 19, skloněné pod úhlem 45°, a na horní straně je vždy upevněno sférické zrcátko 20. Dutiny 8 mají hrubou strukturu s otevřenými póry.

Dráhy paprsků vyznačené v horní části obr. 4 znázorňují funkci zrcátek 19 a 20. Paprsek v, dopadající při vysoké letní poloze slunce je přímo odražen plochým zrcátkem zpět, zatímco naplocho dopadající paprsky v, se odrážejí od sférického zrcátka, a jsou řízeny jako paprsky v' dovnitř dutiny 8^ a tam jsou absorbovány hrubým povrchem 8'' a jsou převedeny na teplo. Zadní stěna má poměrně velkou akumulační hmotu, takže tento systém vykazuje nejenom energetický výtěžek, ale také vysokou akumulační schopnost.

Obzvláště jednoduše vyrobitelná voštinová struktura 5 je patrná z obr. 5. Dutiny 8 jsou opět skloněny pod úhlem a proti horizontální rovině a na sluneční straně jsou uzavřeny cikcak probíhající černou kovovou fólií 17, opatřenou vždy spodními zrcátky 22. Ke každé, dutině 8_ je přiřazen alespoň jedno perforování 25, sloužící k vyrovnání tlaku.

·*·:

- 12 ·'· ·»*· • ·♦ φ' ·♦·· ί » ·* b b*

Jak je znázorněno na obr. 5, paprsky dopadající na spodní zrcátka 22 při vysoké poloze slunce ve střední Evropě, pod úhlem Φ1 o velikosti 45°, mění svůj směr, zatímco samotné horizontální paprsky v jsou ještě jako odražené záření v' přiváděny do dutin 8.

Právě uvedený příklad provedení připouští značný počet variant:

Může se použit fólie 17, jako slabě metalizovaná a napjatá fólie, ve smyslu frekvenčního filtru, může být ale také provedena jako tenký plech, může vykonávat nosnou funkci, a jako pasivní zářič, na způsob retranslační stanice, může vydávat hlubší četné tepelné záření do dutiny 8.

Tento druhý příkla,d provedení se projevuje především v souvislosti s použitím nevypálené hlíny jako velice účelný materiál, pro voštinovou strukturu 5, dává jí potřebnou pevnost, i při silně kolísavé vzdušné vlhkosti. Dále se dá taková voštinová struktura dlouhodobě zpevnit polymery, jako samo o sobě známými přísadami, a je velmi hospodárná.

Ukázalo se, že nevypálená hlína, na základě svého vysokého obsahu vody, přináší · vynikající vedení tepla, a že proto vynikajícím způsobem funguje požadované pronikání par v denních a nočních fázích. Při dimenzování celkové konstrukce s voštinovou strukturou, tepelnou izolací a akumulačními prvky je třeba dbát na to, aby nebyly zabudovány žádné parní zábrany, a aby pronikání par v celé konstrukci bylo tak dimenzováno, se zřetelem na nejextrémnější místní povětrnostní podmínky, aby se v ní netvořila žádná kondenzační voda. Vysoká akumulační kapacita hlíny přitom také slouží jako určitý druh „vyrovnávacího tlumiče.

Varianty podle obr. 6 a 7 používají naproti tomu dřevo pro

·-*		99 9999	99
♦	•		9 9 9	9
é	*	999	9. * 9		s
4		9 9	9 ♦ W	• <	ť
•	9	9	9 9 9 9	*	4
e *	9 99	99 9 9

voštinovou konstrukci 5 a jsou, na základě své jednoduché výrobni techniky, obzvláště vhodné pro rustikální oblast. Doporučuje se dřevo s čelním řezem (také zvané dřevo s příčným řezem, které má řeznou plochu kolmo k vláknům), i když z hlediska výrobní techniky je nákladnější, protože jeho účinná akumulační a difúzní schopnost je mnohem vyšší než u podélně řezaného dřeva.

Dutiny 8 jsou zhotoveny jednoduchým vyfrézováním kotoučovou frézou, a jsou dole skloněny pod úhlem a, a před nimi je umístěn nasazený reflexní proužek 24, zatímco vertikální voštinové stěny 23 jsou seříznuty dozadu pod úhlem γ. Za voštinovou strukturou 5 jsou umístěny poměrně velké tepelné izolace 12 s odpovídající akumulační hmotou.

Samozřejmě, že se v jednom solárním článku opakuje libovolně často uspořádání podle obr, 6, jenom podle jediné · · desky.

Na obr. 7 je znázorněn zlepšený akumulační účinek, vložením neprůhledné tepelné izolace 26 s otevřenými póry do dutin X

Na obr. 8 je znázorněna, voštinová struktura 5 s dutinami 8^ skloněnými po úhlem a = 15° proti horizontální rovině, ze smrkového dřeva, která se speciálně hodí k použití na severní straně budov. Ke zlepšenému «zachycení vodní páry jsou na straně zadní stěny 9, obrácené směrem dovnitř' budovy, uspořádány v pravidelných vzdálenostech horizontálně probíhající drážky 33.

První tepelná izolace 11' sestává z dělicí vrstvy, způsobilé k difúzi, a působí jako vyrovnávací vrstva, druhá izolace 12a sestává z hlíny vyztužené přírodními vlákny (sisal, juta, atd.) a má velkou akumulační kapacitu, jak pro vodu, tak

9,9	9 9 9 9	99 «blb	9··		5
• *	•	9,	9. 9 9	*4 1	• ♦(o·
b‘	9	• •9	·' 9			Λ
¥	•	• 9	4 4 4	9 * í
b	•	9	b »9 b	b t	9 '	—
99			9 9 9 9	9«	9 ·Λ

se zřetelem na tepelnou kapacitu, a způsobí dosažení žádoucí tepelné časové konstanty, ve spojeni s následující tepelnou izolací 12b, která je z minerální vlny střední hustoty.

Z hlediska výrobní techniky je patrné obzvláště jednoduché provedení voštinové struktury 5, podle obr. 9, které je vyrobítelné na každém dřevoobráběcím stroji. Je sestavena z jednotlivých prvků - z obložení, které je podle rozměrů komerčně běžně dostupné - a je vzájemně spojené pomoci per 35 z tvrdého dřeva.

Obr. 10 představuje kombinaci sestavené voštinové struktury 5, podle obr. 8, která je vybavena drážkami 33, analogicky k obr. 9, a jejíž výroba je obzvláště hospodárná.

Varianta podle obr. 11 obsahuje pera 36, která jsou vsazena do drážek 37, a přičemž jednotlivé prvky opět vytvářejí dělící štěrbiny 34, které usnadňuji výstup páry. Jsou zde rovněž uspořádány snadno vyrobítelné prostory na jímání páry, ve formě drážek 33.

Přiklad provedení solárního článku 1 podle obr.' 12 znázorňuje obzvláště vyhraněné zadní odvětrávání 15, s velkým vzduchovým objemem a s velkoryse dimenzovaným prostorem 33' na jímání páry, vytvořeném ve tvaru trysky. První tepelnou izolací 11' je zde komerčně běžně dostupná dělící vrstva, způsobilá k difúzi ( s obchodním označením „Permo sec, Klober GmbH & Co. KG, A-2544 Leobersdorf), která byla původně vyvinuta pro střechy se stojatými drážkami a způsobuje vyrovnání rozměrů i teploty solárního článku 1.

Druhá tepelná izolace sestává z recyklované celulózy (obchodní značky „Fermacell, Firma . Isofloc AG, CH-9015, St. Gallen). Na straně místnosti je opět umístěna sádrová deska 13, která na základě své velké hmoty obsahuje velké množství vázané krystalové vody, a ještě více zlepšuje tepelné a teplotní

♦to •	•	*	• to	···:
•	•
♦	•	·*·	to	to,	to	to Ϊ
	•	• ·	to	♦	to to	to to
to*	to		•	to	• to	r to
to*				• ·	··	to·	• toto

vyrovnání systému. Obr. 12 je zobrazen v měřítku 1:1.

Příklady použití, znázorněné na obr. 8 až 12, mají kryt z takzvaných solárních skel (značka OPTISDOL-Therm, Pilkington

Solar International GmbH, D-50667 Kóln), v protikladu použití mají svou prizmatickou strukturu 2', podle zvenku, zatímco uvnitř mají hladký povrch 2''.

Tento druh zabudování · krytu ve formě dovoluje rozeznání voštinové struktury 5, pomocí jejího stínu, a přizpůsobí se sympatickým způsobem okolí, pomocí polarizačních efektů světla.

Voštinová struktura 5, znázorněná v řezu na obr. 13, k běžnému obr. 12, skleněné umístěné desky 2 za ní, esteticky velice obsahuje jednoduše koncipovaný latentní akumulátor tepla, který je schopen, vydávat i velké přebytečné teplo, s časovým zpožděním, do blíže nevyznačených tepelných izolací a akumulačních hmot.

Voštinová struktura 5 se svými poměrně širokými dutinami É3 má obloukové plochy 28 a 29, přičemž první oblouková plocha 28 má drážkovou strukturu a druhá oblouková plocha 29 má hladkou strukturu. Uvnitř keramické voštinové struktury 5 jsou uspořádány horizontální, čelně utěsněné uzavřené měděné trubky 30, které jsou částečně naplněny odpařovací tekutinou 31, s poměrné nízkým bodem varu.

Když nyní záři energie E do dutin 8y částečně se odráží zpět od čelně uspořádaných zrcátek, kovových desek 19', zasazených v koncové části keramickém materiálu, a je absorbována hrubou drážkovou strukturou první obloukové plochy

28. Průřez uvedených trubek je eliptický, z hlediska využití voštinové struktury 5 a termodynamických důvodů.

Po určité době se ohřeje měděná trubka 30 a postupně také tekutina 31, dokud její zachycená energie nepovede k vytvoření páry a k úplnému odpaření.

V nočních hodinách nyní probíhá obrácený proces, pára 32 začíná kondenzovat na vnitřních stěnách měděné trubky 30 a vydává jim své vypařovací teplo, takže se rozšiřuje ochlazovací fáze voštinové Struktury 5, zejména v její zadní části, až do nadcházejícího rána, a působením dodatečně zařazených izolačních materiálů uvnitř místnosti se t.eplota místnosti sotva sníží nebo se sníží jenom o několik desetin stupňů.

Tekutina 31 se může volně vybírat v širokém rozsahu, a tím je přizpůsobitelná podmínkám systému. Jako vhodné se k tomu účelu ukazují parafinové oleje s nízkým bodem varu, ale také jiné nejedovaté naftové deriváty.

Místo latentního akumulátoru tepla nebo také s ním,· se mohou použít „tepelné trubky, jejichž tepelný ventilový účinek podstatně sníží noční odvádění tepla.

Ve všech uvedených příkladech provedení je vydávání tepla zachyceného akumulačními prvky maximálně zpožděno alespoň o čtyři hodiny. Realizovatelná jsou časová zpoždění až dvanáct ·>' hodin, takže se dají vzájemně kompenzovat denní a noční fáze.

Jednotlivé uvedené varianty se dají samozřejmě vzájemně v širokém rozsahu kombinovat, dílčím způsobem nebo jako celek. Všem je společný dosažený účinek, totiž, že uvnitř domu poklesne v noci jenom málo teplota stěn a/nebo stropu, a během dne nedojde k žádnému rušivému nevhodnému tepelnému přínosu. Tím se může udržovat účinná pokojová teplota nízko, bez ztráty komfortu.

V širokém rozsahu je nutno, v závislosti na použitém materiálu, splňovat opatření na ochranu před požárem, resp. je nutno přihlížet k odpovídajícím bezpečnostním předpisům. To se jednoduše stane volbou IR-reflexních fólií a/nebo IR-skel, zejména před voštinovou strukturou ze dřeva.

9«	9*99		♦·>· »·	%
9. ♦	9	•í ·/		9 9ř
*	··*	•J V		·’
		♦.	% 9 «4 <	•
k	k	9 9	A k · ·	9
k 9	* 99	99	99 %·	• O

Při výstavbě sídlišť a u velkých budov se doporučuje použít voštinové struktury z nehořlavých materiálů, jako je jemná keramika, jíl a hlína nebo použít alespoň kombinace těžko zápalných materiálů, aby se snížilo nebezpečí požáru.

Claims

PATENTOVÉ

NÁROKY •/9 9 9 99

9 9 9

9' 9 9 99

9 9 *·

9' 9 9

99 999 i!

i v l·

L

1. Solární článek, sestávající ze slunečního kolektoru s průhledným krytem se zadním odvětráním, se strukturou k odstínění, s voštinovou strukturou absorbující solární sálavé teplo, s přídavnými akumulačními prvky ke zpožděnému vydávání tepla dovnitř budovy a s tepelnou izolací, vyznačující se tím, že voštinová struktura (5) je na své straně, obrácené ke slunci, vytvořena jako stabilní struktura s geometrií vybranou podle úhlu dopadu, a/nebo že struktura vybraná podle úhlu dopadu je uložena vpředu, která vyrovnává sezónní dopadání sálavého tepla (E) , v závislosti na poloze slunce, do voštinových otvorů/dutin (8), že voštinová struktura (5), tepelná izolace (11, 12), a rovněž akumulační prvky (13) jsou propustné pro páru, a jsou tak dimenzovány, že difúze par v denních a noční fázích leží pod vytvářením kondenzační vody, a že vydávání zachyceného tepla akumulačními prvky (13) probíhá dovnitř budovy s maximálním zpožděním alespoň o čtyři hodiny.

*
2. Solární článek podle nároku 1, vyznačující se tím, že voštinová struktura (5) má objemový poměr (V) dutiny (8) k uzavřenému objemu (V2) nižší než 4 : 1, zejména nižší než 2:1.
3. Solární článek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t i m, že alespoň částečně a v oblasti dutin (8) nebo ve struktuře vybrané podle úhlu dopadu jsou uspořádána zrcátka (19, 20, 24).

«9 9» 9999 * 9 9 9 9 i < · 999, 4 4 9 i 9 • 9 • '9 9 9 9 4 9 9 9 9 9 999 99 9 9
4. Solární článek podle nároku 3, vyznačující se tím, že tato zrcátka jsou plochá zrcátka (19).
5. Solární článek podle nároku 3, vyznačující se tím, že tato zrcátka (19, 20, 24) jsou plochá zrcátka (19) nebo sférická zrcátka (20), a že při vyrovnání na nízkou polohu slunce odrážejí sálavé teplo (E) do dutin (8).
6. Solární článek podle nároku 3, vyznačující se tím, že tato zrcátka (19, 20, 24) jsou plochá zrcátka (19, 24) nebo sférická zrcátka (20), a že při vyrovnání na vysokou polohu slunce odrážejí sálavé teplo (E) z dutin (8) směrem ven.
7. Solární článek podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se t i m, že zrcátko (19) je vytvořeno bifokálně.
8. Solární článek podle nároku 1, vyznačující se t i m, že dutiny (8) voštinové struktury (5) mají větší rozměry ve směru větší výšky slunce, než v kolmém směru, alespoň na své straně obrácené ke slunci.
9. Solární článek podle nároku 1, vyznačující se tím, že dutiny (8) voštinové struktury (5) mají stínící prvky (18, 19), přesahující tyto dutiny.
10. Solární článek podle nároku 8, vyznačující se tím, že dutiny (8) voštinové struktury (5) mají alespoň částečně strukturovaný povrch (8' ') .
11. Solární článek podle nároku 8, 9 nebo 10, vyznačující se tím, že dutiny (8) mají tvar, zužující se směrem dovnitř.

99 ·♦·· • · • 9 9 9 9 9 99 9 9 9 í ' f §· 4 • • 9 9 9 9 4 · 99 9 999 9 9 9 á 9 9 9 9 9 9 9 14 999
12. Solární článek podle nároku 1, vyznačující se tím, že dutiny (8) jsou skloněny, přičemž jejich otvory směrované ke slunci jsou hlubší, než zbývající dutina (8).
13. Solární článek podle nároku 1 nebo 12, vyznačující se tím, že před voštinovou strukturou (5) je předřazena průhledná fólie (16), zamezující výměnu vzduchu.
14. Solární článek podle nároku 13, vyznačující se t i m, že fólii je černý zářič (17), a že má v oblasti každého voštinového otvoru (8) alespoň jedno perforování (25).
15. Solární článek podle nároku 1 nebo 8, vyznačující se t í m, že voštinové otvory (8) jsou alespoň částečně opatřeny dodatečnou tepelnou izolaci.
16. Solární článek podle nároku 1, vyznačující .se tím, že voštinová struktura (5) sestává z jemné keramiky.
17. Solární článek podle nároku 1, vyznačující se tím, že voštinová struktura (5) sestává ze dřeva, zejména ze dřeva s čelním řezem.
18. Solární článek podle nároku 1, vyznačující se tím, že voštinová struktura (5) a/nebo alespoň jedna tepelná izolace (11) sestává z nevypálené hlíny nebo sádry, vyztužené přírodními vlákny a/nebo s polymerními přísadami.
19. Solární článek podle nároků 1 až 18, vyznačuj ící se t i m, že tepelná izolace (11), přiléhající k voštinové struktuře (5) je propustná pro záření.

• to tototo· ·· to··* • to · • to to 9 9 to to ·, • to • * ··> 9 9 • • • '· • · • • • · < · • 4 · * 9 • • 9 to 9 to to «•to 99 to to • to • •i»
20. Solární článek podle nároků 1 až 19, vyznačuj í cí se t i m, že průhledný kryt (2) má vnější strukturovaný povrch (2') obrácený ke slunci a vnitřní hladký povrch (2'').