DD132998B5

DD132998B5 - Device for converting radiant energy into heat energy

Info

Publication number: DD132998B5
Application number: DD19674076A
Authority: DD
Inventors: Horst Barske
Original assignee: Horst Barske
Priority date: 1976-12-31
Filing date: 1976-12-31
Publication date: 1994-08-11
Also published as: DD132998A1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

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.DD 120 080 describes a method for collecting and storing solar energy, wherein a storage chamber is connected to a collector via a channel. By circulating a fluid, the heat is pumped from the collector unit into the storage chamber.

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.According to DE-OS 2 604 684 a solar collector is known, the lower layer has flat, absorbent plastic profiles in which circulates the heat transfer medium. The cover layer consists of hollow, pressure-resistant glass elements, which may be evacuated.

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.According to DE-OS 2 527 742 a wall element for the conversion of solar energy into heat is known, which consists of a sun-ray permeable cover, which is arranged directly above the absorber, which in turn is located on an insulating material layer.

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.According to DE-OS 2 505 522, the conversion of radiant energy into heat energy using absorber surfaces, which are semi-cylindrical and formed with their curvature upwards on the surface and arranged, made of metal or plastic, in which media-carrying tubes in the center or in the are provided under the molded, semi-cylindrical recess.

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.DE-OS 2 508 339 describes a solar collector which consists of a closed at both ends, evacuated or filled with a poorly heat-conducting gas hollow cylinders and arranged in a hollow cylinder radiation-absorbing hollow body, which is traversed by a medium.

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.In addition, DE-OS 2 502 594 describes a collector for solar heat whose covering layers consists of plastic films, that the absorber is dyed black and that on the sun side facing away from an insulating layer is arranged.

Der Kollektor enthält das Wärmeübertragungsmedium.The collector contains the heat transfer medium.

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.According to DE-OS 2,330,700 a device for exploiting meteorological radiation currents is known, consisting of a coating combination for the absorber, which strongly absorbs the sunlight, has a low emissivity in the infrared and is enriched with a crystalline storage mass having a phase transition point at a certain temperature has and in such a thermally conductive connection with the coating, that the heat is conducted essentially only from the coating to the storage mass. Between the coating and the storage mass is the heat transfer medium.

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.With DE-OS 2,513,440 a black solar heat absorption plate made of aluminum, iron or vinyl is known, which has countless small, cup-shaped depressions over its entire surface in order to absorb a large amount of solar heat.

Gemäß anderen Ausführungsformen wird vorgeschlagen, daß diese schwarze Platte in Form eines Rohres ausgebildet wird, durch welches Wasser strömen kann.According to other embodiments, it is proposed that this black plate is formed in the form of a tube through which water can flow.

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.According to DE-OS 2,330,701 a device for receiving the energy of sunlight is described in which the cover layer consists of grid-shaped cavities.

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.Furthermore, DE-OS 2,438,968 describes a tubular or tubular element for generating hot water by means of direct use of solar energy, which is characterized in that a water-carrying flexible hose or a rigid tube is arranged on insulating material and that this tubular element is a transparent Envelope has to avoid heat loss.

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.According to DD 128 413 a solar energy converter is known, in which for the passage of a heat carrier, the absorber surface is provided with beads or wavy executed.

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.DE-OS 2,439,027 discloses a self-supporting, frameless single and double glass cover large areas, especially for the production of solar energy, which is characterized in that the glass cover consists of strip-like elements with a profile formed by settlement of partial surfaces profile and the angled planes or slightly curved, equal or different sized partial surfaces at the ends of the profile in the cover hook-like interlocking mesh.

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.According to DE-OS 2 454 206 a solar collector has been made known with an absorber surface, the absorber surface is partially provided with a dye layer which turns into a certain temperature range, thus affecting the operating temperature of the solar collector.

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.In addition, a roof skin or Au ßenwandwärmetauscher in DE-OS 2 458 303 has been disclosed, which is characterized in that the roof skin consists of a double layer, that the outer layer is predominantly radiolucent and the inner layer is formed predominantly reflective. The outer and inner layers form cavities in which liquid-carrying pipes or systems are arranged as heat exchangers.

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.Finally, according to DE-OS 2,461,973 a device for heating a liquid or gaseous medium by solar energy is known in which a transparent vessel includes a medium which is exposed to direct radiation, that the vessel is transparent to certain electromagnetic radiation and that the solar energy is absorbed within the vessel.

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.Allen mentioned technical solutions adhere to the lack of that the radiation energy in an insufficient manner, not optimal as a radiation collector surface can be supplied to the intended use and that the devices described can not be used to use them as heat radiation surfaces for the direct heating of the room air.

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereit zu haben, die die bekannten Mängel beseitigt und eine optimale Ausnutzung der Strahlungsenergie gewährleistet.The aim of the invention is to have a device ready that eliminates the known deficiencies and ensures optimum utilization of the radiant energy.

Es soll gleichzeitig gewährleistet sein, daß eine wirtschaftliche Vorfertigung möglich ist.It should be ensured at the same time that an economic prefabrication is possible.

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.The invention has for its object to develop a device for optimal conversion of radiant energy into heat energy, which forwards heat via media and known absorber or, if necessary, directly for heating and as a component in combination with other building materials in different inclinations to the radiation source use is.

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,The object is inventively achieved in that the arrangement of transparent, translucent balls are arranged as converging lenses at a distance of half their height or diameter over known media-flowing absorber surfaces,

Dabeisind die transparenten Kugeloberflächen vollständig glatt bzw. rauh und glatt oder vollständig rauh behandelt.In fact, the transparent spherical surfaces are completely smooth and smooth or completely rough treated.

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.The transparent spheres may be formed fully (e.g., of glass) or hollow spheres and filled with a transparent liquid medium and interconnected.

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,The connecting surfaces between the balls or between the tube system can be made according to the invention of the same material as the balls and the tube system and provided with an inwardly directed heat radiation reflector layer and up to half their height in a little heat-conducting and temperature-resistant material .

z. B. silikonartige, dauerelastische oder porenbildende Kunststoffklebe- oder Dichtungsmassen, eingebracht werden.z. As silicone-like, permanently elastic or pore-forming Kunststoffklebe- or sealants are introduced.

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.The connection of the filled with a transparent medium hollow balls with each other in case of need with a tube system whose supply pipes are at the same level or above the level of the ball. Here is, depending on the material used and existing absorbers, an interconnection of both circulatory systems possible.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden. Zeichnerisch dargestellt ist inThe invention will be explained below by way of example. Illustrated in is

Fig. 1: ein Vertikalschnitt durch Kugellinsen auf bekannte Absorberflächen1 shows a vertical section through ball lenses on known absorber surfaces

Fig. 2: der Vertikalschnitt mit Kugellinsen, eingebettet maximal bis zur Hälfte ihrer Höhe in wenig wärmeleitende,2: the vertical section with ball lenses embedded at most up to half their height in little heat-conducting,

temperaturbeständige und dauerelastische Dichtungsmassen Fig. 3: die isometrische Darstellung einer Hohlkugelfläche mit einem untereinander verbundenen Röhrensystem.temperature-resistant and permanently elastic sealing compounds Fig. 3: the isometric view of a hollow spherical surface with an interconnected tube system.

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.On a known absorber of organically and metallically coated trapezoidal steel sheets (1) of FIG. 1, a transparent or dark plastic material existing on the underside flat layer (2) applied gas and waterproof, having on its upper side transparent ball lenses (3) , which are arranged at a distance of half their height or their diameter next to each other.

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.The ball lenses (3) can be full or hollow filled with a liquid medium and each partially smooth and roughened or each only smooth or completely roughened. In the spherical lenses (3), which are smooth and rough, the rough side is always facing away from direct radiation.

Zwischen den Kugellinsen (3) ist bis maximal zur Hälfte ihrer Höhe die Anordnung einer wenig wärmeleitenden, temperaturbeständigen und dauerelastischen Dichtungsmasse (4) möglich.Between the ball lenses (3) up to a maximum of half their height, the arrangement of a little heat-conducting, temperature-resistant and permanently elastic sealant (4) is possible.

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.To increase a larger closed area and stability of the collectors (radiation collector ball lens surfaces with known absorbers) according to Fig. 1 to 3, the absorber are provided on its underside with a rigid bottom layer (6).

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.2, the transparent spherical lenses (8) with a smooth and / or rough surface are arranged on a known absorber with a planar layer (7) on all sides.

Der Abstand der Kugeln (8), die Ausbildung der Dichtungsmasse (4) und die Bodenschicht (6) entsprechen der Anordnung gemäß Fig. 1.The spacing of the balls (8), the formation of the sealant (4) and the bottom layer (6) correspond to the arrangement according to 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.According to Figure 3 hollow balls (9) are arranged on a known absorber over the layer (7), which are interconnected with a tube system (10) and filled with water. The supply pipes (11) are arranged so that they are arranged with the balls (9) at the same or at a higher level to ensure complete filling of the balls (9) in the intended installation position.

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.The connecting surfaces (12) between the hollow balls or ball lenses (9) and the tube system (10) can in this case consist of the same material as the hollow balls (9) and the tube system (10) itself.

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.The inwardly facing sides of the connecting surfaces (12) can be provided with a heat radiation reflector layer for better heat storage and as in Figs. 1 and 2 with a sealant (4). For the purpose of architectural design, it is possible to treat the outwardly directed sides of the connecting surfaces in color.

Der Abstand der transparenten Hohlkugeln (9) und die Ausbildung der Bodenschicht (6) entspricht der Anordnung gemäß Fig.The distance between the transparent hollow spheres (9) and the formation of the bottom layer (6) corresponds to the arrangement according to FIG.

und 2.and 2.

Claims

1. A device for the conversion of radiant energy into heat energy using known absorber surfaces, which are flowed through by gaseous or liquid media, a corrosion-resistant, suitably profiled support layer and lower boundary as having a bottom layer, the gas- and waterproof connected, as well as gaseous and liquid media are filled and provided with a flat embedding layer, characterized in that transparent translucent balls (3,8,9) individually or interconnected as collecting lenses at a distance of half their diameter next to each other are arranged on per se known mediendurchströmte absorber surfaces, that the Balls are solid or that the balls are filled with a liquid medium and that the spherical surfaces are treated differently, completely smooth, rough and smooth or completely rough, that the balls either in the planar embedding Are arranged or lie freely on the planar embedding layer and between the balls connecting surfaces (12) made of the same material as the ball and tube system or no connecting surfaces are present.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the filled with a liquid medium balls (9) are interconnected with a tube system (10,11) are connected.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the connecting surfaces (12) are provided with an inwardly directed heat radiation reflector layer.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the known soil layer is formed as a concrete wall.