DD132998B5 - Vorrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in Waermeenergie - Google Patents

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Die DD 120 080 beschreibt ein Verfahren zum Auffangen und Speichern von Sonnenenergie, wobei eine Speicherkammer mit einem Kollektor über einen Kanal verbunden ist. Durch Umwälzung eines Fluidumswird die Wärme aus der Kollektoreinheit in die Speicherkammer gepumpt.

Gemäß der DE-OS 2 604 684 ist ein Sonnenkollektor bekannt, dessen untere Schicht flache, absorbierende Kunststoffprofile aufweist, in denen der Wärmeträger zirkuliert. Die Deckschicht besteht aus hohlen, druckfesten Glaselementen, die ggf. evakuiert sind.

Nach der DE-OS 2 527 742 ist ein Wandelement zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme bekannt, das aus einer sonnenstrahlendurchlässigen Abdeckung besteht, die unmittelbar über dem Absorber angeordnet ist, der sich wiederum auf einer Dämmstoffschicht befindet.

Nach der DE-OS 2 505 522 erfolgt die Umwandlung von Strahlungsenergie in Wärmeenergie unter Verwendung von Absorberflächen, die an der Oberfläche halbzylindrisch und mit ihrer Wölbung nach oben ausgeformt und angeordnet sind, aus Metall oder Kunststoff bestehend, in denen medienführende Rohre mittig in der oder unter der ausgeformten, halbzylindrischen Vertiefung vorgesehen sind.

Die DE-OS 2 508 339 beschreibt einen Sonnenkollektor, der aus einem an beiden Enden geschlossenen, evakuierten oder mit einem schlecht wärmeleitenden Gas gefüllten Hohlzylindern und einem im Hohlzylinder angeordneten Strahlungsabsorbierenden Hohlkörper besteht, der von einem Medium durchflossen wird.

Darüber hinaus beschreibt die DE-OS 2 502 594 einen Kollektor für Sonnenwärme dessen Abdeckschichten aus Kunststoffolien besteht, daß der Absorber schwarz eingefärbt ist und daß an dersonnenabgewandten Seite eine Dämmschicht angeordnet ist.

Der Kollektor enthält das Wärmeübertragungsmedium.

Nach DE-OS 2 330 700 ist eine Vorrichtung zur Ausnutzung meteorologischer Strahlungsströme bekannt, bestehend aus einer Beschichtungskombination für den Absorber, die das Sonnenlicht stark absorbiert, im Infraroten ein geringes Emissionsvermögen besitzt und mit einer kristallinen Speichermasse angereichert ist, die einen Phasenumwandlungspunkt bei bestimmter Temperatur hat und mit der Beschichtung derart in wärmeleitender Verbindung steht, daß die Wärme im wesentlichen nur von der Beschichtung zur Speichermasse geleitet wird. Zwischen der Beschichtung und der Speichermasse befindet sich der Wärmeträger.

Mit der DE-OS 2 513 440 ist eine schwarze Sonnenwärme-Absorptionsplatte aus Aluminium, Eisen oder Vinyl bekannt, die über ihre gesamte Oberfläche unzählige kleine, becherförmige Vertiefungen aufweist, um eine große Menge Sonnenwärme zu absorbieren.

Gemäß anderen Ausführungsformen wird vorgeschlagen, daß diese schwarze Platte in Form eines Rohres ausgebildet wird, durch welches Wasser strömen kann.

Gemäß der DE-OS 2 330 701 wird eine Vorrichtung zur Aufnahme der Energie des Sonnenlichtes beschrieben, bei der die Abdeckschicht aus rasterförmig angeordneten Hohlräumen besteht.

Weiterhin beschreibt die DE-OS 2 438 968 ein schlauch- oder rohrartiges Element zur Erzeugung heißen Wassers vermittels direkter Nutzung der Sonnenenergie, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein wasserführender biegsamer Schlauch oder ein starres Rohr auf Dämmstoff angeordnet ist und daß dieses rohrartige Element eine transparente Umhüllung besitzt, um Wärmeverluste zu vermeiden.

Nach der DD 128 413 ist ein Sonnenenergiewandler bekannt, bei dem für den Durchlaufeines Wärmeträgers die Absorberoberfläche mit Sicken versehen oder aber gewellt ausgeführt ist.

Die DE-OS 2 439 027 offenbart eine selbsttragende, rahmenlose Einfach- und Doppelglasabdeckung großer Flächen, insbesondere zur Gewinnung von Sonnenenergie, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Glasabdeckung aus streifenartigen Elementen mit einem durch Abwicklung von Teilflächen zueinander gebildeten Profil besteht und die abgewinkelten ebenen oder schwach gekrümmten, gleich oder verschieden großen Teilflächen an den Enden des Profils bei der Abdeckung hakenartig sich überlappend ineinandergreifen.

Gemäß der DE-OS 2 454 206 ist ein Sonnenkollektor mit einer Absorberfläche bekanntgemacht worden, dessen Absorberfläche bereichsweise mit einer Farbstoffschicht versehen ist, die in einen bestimmten Temperaturbereich umschlägt, um somit die Betriebstemperatur des Sonnenkollektors zu beeinflussen.

Darüber hinaus ist ein Dachhaut- bzw. Au ßenwandwärmetauscher in der DE-OS 2 458 303 bekanntgemacht worden, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dachhaut aus einer Doppelschicht besteht, daß die äußere Schicht vorwiegend strahlendurchlässig und die innere Schicht vorwiegend reflektierend ausgebildet ist. Die äußere und die innere Schicht bilden Hohlräume, in denen flüssigkeitsdurchflossene Rohre bzw. -systeme als Wärmetauscher angeordnet sind.

Letztlich ist nach der DE-OS 2 461 973 eine Einrichtung zum Erwärmen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums mittels Sonnenenergie bekannt, bei der ein transparentes Gefäß ein Medium beinhaltet, das einer direkten Strahlung ausgesetzt ist, daß das Gefäß für bestimmte elektromagnetische Strahlung durchlässig ist und daß die Sonnenenergie innerhalb des Gefäßes absorbiert wird.

Allen genannten technischen Lösungen haften die Mangel an, daß die Strahlungsenergie in nicht genügender Weise, nicht optimal als Strahlungssammlerfläche dem geplanten Verwendungszweck zugeführt werden kann und daß die beschriebenen Vorrichtungen nicht gewendet werden können, um sie auch als Wärmestrahlungsflächen für die direkte Erwärmung der Raumluft einzusetzen.

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereit zu haben, die die bekannten Mängel beseitigt und eine optimale Ausnutzung der Strahlungsenergie gewährleistet.

Es soll gleichzeitig gewährleistet sein, daß eine wirtschaftliche Vorfertigung möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur optimalen Umwandlung von Strahlungsenergie in Wärmeenergie zu entwickeln, die diese Wärme über Medien und bekannte Absorber weiterleitet oder im Bedarfsfall direkt zur Erwärmung abgibt und als Bauelement auch im Verbund mit anderen Baustoffen in unterschiedlichster Neigung zur Strahlungsquelle zu verwenden ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anordnung von transparenten, lichtdurchlässigen Kugeln als Sammellinsen im Abstand der Hälfte ihrer Höhe bzw. Durchmesser über bekannte mediendurchströmende Absorberflächen angeordnet werden,

Dabeisind die transparenten Kugeloberflächen vollständig glatt bzw. rauh und glatt oder vollständig rauh behandelt.

Die transparenten Kugeln können voll (z.B. aus Glas) oder als hohle Kugeln ausgebildet und mit einem durchsichtigen flüssigen Medium gefüllt werden und untereinander verbunden sein.

Die Verbindungsflächen zwischen den Kugeln bzw. zwischen dem Röhrensystem können gemäß der Erfindung aus dem gleichen Material wie die Kugeln und das Röhrensystem hergestellt werden und mit einer nach innen gerichteten Wärmestrahlungs-Reflektorschicht versehen sein und bis zur Hälfte ihrer Höhe in einen wenig wärmeleitenden und temperaturbeständigen Stoff,

z. B. silikonartige, dauerelastische oder porenbildende Kunststoffklebe- oder Dichtungsmassen, eingebracht werden.

Die Verbindung der mit einem transparenten Medium gefüllten Hohlkugeln untereinander erfolgt im Bedarfsfalle mit einem Röhrensystem, dessen Zuleitungsrohre auf gleicher Höhe oder über dem Niveau der Kugel liegen. Hier ist, je nach verwendetem Material und vorhandenen Absorbern, eine Zusammenschaltung beider Kreislaufsysteme möglich.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden. Zeichnerisch dargestellt ist in

Fig. 1: ein Vertikalschnitt durch Kugellinsen auf bekannte Absorberflächen

Fig. 2: der Vertikalschnitt mit Kugellinsen, eingebettet maximal bis zur Hälfte ihrer Höhe in wenig wärmeleitende,

temperaturbeständige und dauerelastische Dichtungsmassen Fig. 3: die isometrische Darstellung einer Hohlkugelfläche mit einem untereinander verbundenen Röhrensystem.

Auf einem bekannten Absorber aus organisch und metallisch beschichteten trapezförmigen Stahlblechen (1) ist nach Fig. 1 eine aus transparentem oder dunklem Plastwerkstoff bestehende an der Unterseite ebene Schicht (2) gas- und wasserdicht aufgebracht, die an ihrer Oberseite transparente Kugellinsen (3) besitzt, die im Abstand der Hälfte ihrer Höhe bzw. ihres Durchmessers nebeneinander angeordnet sind.

Die Kugellinsen (3) können voll oder hohl mit einem flüssigen Medium gefüllt und jeweils teilweise glatt und aufgerauht bzw. jeweils nur glatt oder vollständig aufgerauht ausgebildet sein. Bei den Kugel linsen (3), die glatt und rauh ausgebildet sind, ist die rauhe Seite stets der direkten Strahlung abgewandt.

Zwischen den Kugellinsen (3) ist bis maximal zur Hälfte ihrer Höhe die Anordnung einer wenig wärmeleitenden, temperaturbeständigen und dauerelastischen Dichtungsmasse (4) möglich.

Zur Erhöhung einer größeren geschlossenen Fläche und Stabilität der Kollektoren (Strahlungssammler-Kugellinsenflächen mit bekannten Absorbern) nach Fig. 1 bis 3 werden die Absorber an ihrer Unterseite mit einer biegesteifen Bodenschicht (6) versehen.

Nach Fig. 2 sind auf einem bekannten Absorber mit einer allseitig ebenen Schicht (7) die transparenten Kugellinsen (8) mit glatter und/oder rauher Oberfläche angeordnet.

Der Abstand der Kugeln (8), die Ausbildung der Dichtungsmasse (4) und die Bodenschicht (6) entsprechen der Anordnung gemäß Fig. 1.

Nach Fig.3 sind auf einem bekannten Absorber über der Schicht (7) Hohlkugeln (9) angeordnet, die untereinander mit einem Röhrensystem (10) verbunden und mit Wasser gefüllt sind. Die Zuleitungsrohre (11) sind dabei so angeordnet, daß sie mit den Kugeln (9) auf gleichem oder auf einem höheren Niveau angeordnet sind, um das vollständige Füllen der Kugeln (9) in der vorgesehenen Einbaulage zu gewährleisten.

Die Verbindungsflächen (12) zwischen den Hohlkugeln bzw. Kugellinsen (9) und dem Röhrensystem (10) können hierbei aus gleichem Material bestehen wie die Hohlkugeln (9) und das Röhrensystem (10) selbst.

Die nach innen gerichteten Seiten der Verbindungsflächen (12) können zur besseren Wärmespeicherung mit einer Wärmestrahlungs-Reflektorschicht und wie in den Fig. 1 und 2 mit einer Dichtungsmasse (4) versehen sein. Zwecks architektonischer Gestaltung besteht die Möglichkeit, die nach außen gerichteten Seiten der Verbindungsflächen farbig zu behandeln.

Der Abstand der transparenten Hohlkugeln (9) und die Ausbildung der Bodenschicht (6) entspricht der Anordnung gemäß Fig.

und 2.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in Wärmeenergie unter Verwendung bekannter Absorberflächen, die von gasförmigen oder flüssigen Medien durchströmt bzw. durchflossen werden, eine korrosionssichere, zweckmäßigerweise profilierte Tragschicht und als untere Begrenzung eine Bodenschicht aufweisen, die gas- und wasserdicht verbunden, sowie mit gasförmigen und flüssigen Medien gefüllt und mit einer ebenen Einbettungsschicht versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß transparente lichtdurchlässige Kugeln (3,8,9) einzeln oder untereinander verbunden als Sammellinsen im Abstand der Hälfte ihres Durchmessers nebeneinander über an sich bekannte mediendurchströmte Absorberflächen angeordnet sind, daß die Kugeln voll massiv sind oder daß die Kugeln mit einem flüssigen Medium ausgefüllt sind und daß die Kugeloberflächen unterschiedlich behandelt, vollständig glatt, rauh und glatt oder vollständig rauh sind, daß die Kugeln entweder in der ebenen Einbettungsschicht angeordnet sind oder frei auf der ebenen Einbettungsschicht aufliegen und zwischen den Kugeln Verbindungsflächen (12) aus dem gleichen Material wie das Kugel- und Röhrensystem bestehen oder keine Verbindungsflächen vorhanden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem flüssigen Medium ausgefüllten Kugeln (9) untereinander mit einem Röhrensystem (10,11) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen (12) mit einer nach innen gerichteten Wärmestrahlungsreflektorschicht versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte Bodenschicht als Betonwand ausgebildet ist.