DE10119850A1 - Hybrid air/water solar heat collector panel in contact with sub-surface mounted water pipes - Google Patents

Hybrid air/water solar heat collector panel in contact with sub-surface mounted water pipes

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    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Abstract

A hybrid solar collector panel has an insulated housing (1) with a water pipe (7) and a heat-absorbing surface (8) which transfers heat to water and air. The housing (1) consists of a base panel (3) and sidewalls (4), and is covered by a transparent panel (2). The heat absorbing surface (8) especially has water pipes (7). The housing has a bottom panel (2), side walls and a number of air ventilation holes (9). The absorption surface (8) rests on a number of spacers (10) which also act as air-guides with a series of intermediate air gaps (15).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor der aus einem isolierten Gehäuse mit einer wasserführenden Leitung und einer Absorberfläche besteht, wobei das Gehäuse aus einer Bodenwanne und aus Seitenwänden besteht und von einer transparenten Scheibe abgedeckt ist.The invention relates to a solar collector from an isolated Housing with a water-carrying line and an absorber surface, wherein the housing consists of a floor pan and side walls and of a transparent pane is covered.
Sonnenkollektoren dieser Art sind Teile einer Anlage zur Gewinnung von Sonnenenergie und zur Umwandlung in Wärmeenergie. Eine solche Anlage besteht in der Regel einerseits aus einem Wärmespeicher mit einem Wärmetauscher und andererseits aus einem oder mehreren Sonnenkollektoren. Der Wärmetauscher des Wärmespeichers und die Sonnenkollektoren sind unter Hinzuschaltung einer Umwälzpumpe über einen Wasserkreislauf miteinander verbunden. Das durch die Sonnenenergie erwärmte Wasser wird zum Wärmetauscher transportiert, erwärmt dort die gespeicherte Flüssigkeit, kühlt sich dabei ab und gelangt mit dem abgesenkten Temperaturniveau wieder zu den Sonnenkollektoren, wo es wieder erwärmt wird.Solar collectors of this type are part of a plant for the extraction of Solar energy and for conversion into thermal energy. Such a system exists usually from a heat accumulator with a heat exchanger and on the other hand from one or more solar panels. The heat exchanger of the Heat storage and the solar panels are connected to one Circulation pump connected to each other via a water circuit. That through the Water heated by solar energy is transported to the heat exchanger, heated there the stored liquid cools down and gets with it lowered temperature level back to the solar panels, where it is again is heated.
Sonnenkollektoren sind in der Regel als Flachkörper ausgebildet und bestehen aus einem zum Boden und zu den Seitenwänden isolierten Grundkörper, der zur Oberseite mit einer transparenten Abdeckung versehen ist. In der Regel wird eine Glasplatte verwendet. Solar panels are usually designed as flat bodies and consist of a base body insulated from the floor and from the side walls Top is provided with a transparent cover. Usually one Glass plate used.  
Der Grundkörper des Sonnenkollektors besitzt einen Wasserzulaufanschluß und einen Wasserablaufanschluß, die innerhalb des Gehäuses über eine schlangenförmig gewundene Wasserleitung verbunden sein können. Die Wasserleitungen (Kapilare) sind mit der Absorberfläche fest verbunden.The base body of the solar collector has a water inlet connection and a water drainage connection inside the housing via a serpentine water pipe can be connected. The Water pipes (capillaries) are firmly connected to the absorber surface.
Zur Erhöhung der Absorberleistung ist die Absorberfläche beschichtet ausgeführt. Ein solcher Sonnenkollektor ist beispielsweise in der DE 295 21 277 U1 beschrieben. Dieser Sonnenkollektor besteht in seinem Gehäuse in der Hauptsache aus einem profilierten, zusammensteckbaren Rahmen, der am unteren Rand, Halteschenkel und am oberen Rand eine umlaufende Nut zur Aufnahme der Glasscheibe besitzt. Dieser Sonnenkollektor hat Nachteile. So läst sich Kollektorwärme die unter der Temperatur des Wärmespeichers oder Heizkörpers liegt nicht nutzbar machen. Dieser Wärmeverlust reduziert im erheblichen Umfang die Jahresnutzungsdauer und somit auch die Wirtschaftlichkeit der Kollektoren. Dies ist dadurch begründet, daß 2 Wärmeübergänge erfolgen. Zuerst im Kollektor von Absorber auf Wasser, und dann vom Wasser mit oder ohne Zwischenschaltung eines Speichers in der der Heizfläche von Wasser auf Luft (Raumluft). Besonders der zweite Wärmeübergang erfordert aufgrund begrenzter Heizflächen eine relativ hohe Temperaturdifferenz zwischen Wasser und Luft. Um diesen Nachteil zu beseitigen muß dem Sonnenkollektor eine weitere Möglichkeit, die niedrigste nutzbare Temperatur auf sinnvollere Art und Weise zu nutzen, gegeben werden. The absorber surface is coated to increase the absorber performance. Such a solar collector is described for example in DE 295 21 277 U1. The main part of this solar collector consists of one profiled, pluggable frame, the lower edge, holding legs and has a circumferential groove at the top for receiving the glass pane. This solar panel has disadvantages. This is how collector heat can be stored under the The temperature of the heat accumulator or radiator cannot be used. This heat loss significantly reduces the annual service life and hence the profitability of the collectors. This is due to the fact that 2 Heat transfers take place. First in the collector of absorber on water, and then of water with or without the interposition of a storage tank in the heating surface from water to air (indoor air). Especially the second heat transfer requires due to limited heating surfaces a relatively high temperature difference between Water and air. To eliminate this disadvantage, the solar panel must Another way to find the lowest usable temperature in a more meaningful way Way to use, be given.  
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem Kollektor dieser Gattung, die im Sonnenkollektor entstehende Wärme auch im unteren Temperaturbereich für den Verbraucher sofort und mit geringsten Verlusten nutzbar zu machen und somit die Energieausbeute und Wirtschaftlichkeit eines Sonnenkollektor wesentlich zu erhöhen.The invention is based, with a collector of this type, the task heat generated in the solar collector even in the lower temperature range for the To make consumers usable immediately and with the least losses and thus the Energy yield and economy of a solar collector significantly increase.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2-4.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. Appropriate configurations result from the features of the claims 2-4.
Die Erfindung beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention eliminates the disadvantages of the prior art mentioned. The The invention will be described in more detail below using an exemplary embodiment are explained.
Der Sonnenkollektor unterscheidet sich von anderen Flachkollektoren dadurch, daß er die Wärme nicht nur mittels Wärmeträgerflüssigkeit aus dem Kollektor transportiert, sondern auch durch Luft die mittels eines Kleinlüfters durch ihn hindurchgepresst oder gesaugt wird. (Hybridkollektor) Dazu ist es erforderlich, daß der Kollektor über eine oder mehrere Lufteintrittsöffnungen und eine oder mehrere Luftautrittsöffnungen verfügt.The solar collector differs from other flat collectors in that he not only uses the heat transfer fluid to collect the heat from the collector transported, but also by air through a small fan through it is pressed or sucked through. (Hybrid collector) This requires that the collector has one or more Air inlet openings and one or more air outlet openings.
Es ist vorteilhaft, die Luft innerhalb des Kollektors zwischen Absorberfläche und der darunter liegenden Isolierung strömen zu lassen um Temperaturverluste an der Glasscheibe zu vermeiden. It is advantageous to keep the air inside the collector between the absorber surface and the allow the underlying insulation to flow in order to reduce temperature at the Avoid glass pane.  
Der Strömungszwischenraum wird durch Abstandhalter, wie Bleche, Drähte, Federelemente usw., die auch gleichzeitig die Funktion der Luftführung übernehmen können, gewährleistet. Dadurch ist es z. B. möglich, einen Wohnraum der auf 20°C erwärmt werden soll, direkt mit Warmluft aus dem Kollektor zu beheizen indem kältere Raumluft durch wärmere Luft aus dem Kollektor ersetzt wird. Die dazu erforderliche Kollektortemperatur liegt nur 5°C über der gewünschten Raumtemperatur. Das bedeutet, das die Wärme des Kollektors mit geringsten Verlusten zum Verbraucher transportiert wird.The flow gap is defined by spacers such as sheets, wires, Spring elements, etc., which also take over the function of air guidance can, guaranteed. This makes it z. B. possible a living space at 20 ° C is to be heated directly with warm air from the collector colder room air is replaced by warmer air from the collector. The one required collector temperature is only 5 ° C above the desired Room temperature. That means the heat of the collector is minimal Losses are transported to the consumer.
Von Vorteil ist, daß im Falle der Wärmesättigung des zu beheizenden Raumes, gemessen durch einen Raumfühler, die weiterhin anfallende Wärme der Kollektoren über den Wasserkreislauf in einen Wärmespeicher abgeführt werden kann.It is advantageous that in the event of heat saturation in the room to be heated, measured by a room sensor, the continued heat of the collectors can be discharged into a heat storage device via the water circuit.
Besonders zweckmäßig ist es, über eine Elektronik oder elektrische Verschaltung, der Warmlufterzeugung gegenüber der Warmwassererzeugung den Vorrang zu geben. Das bedeutet, daß Raumlufterwärmung mit niedriger Kollektortemperatur immer vor Warmwasser- bzw. Speichererwärmung mit höherer Kollektortemperatur erzeugt wird.It is particularly expedient, via electronics or electrical interconnection, to give priority to hot air generation over hot water generation give. This means that indoor air heating with a low collector temperature always before warm water or storage tank heating with a higher collector temperature is produced.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment become.  
Dazu zeigenShow this
Fig. 1 eine teilweise Schnittdarstellung durch einen Luft-Wasser Hybridkollektor Fig. 1 is a partial sectional view through an air-water hybrid collector
Fig. 2 der Luft-Wasser Hybridkollektor in einem Anwendungsfall Fig. 2, the air-water hybrid collector in one application
Fig. 3 eine Schematische Darstellung zur einer möglichen Verschaltung der Gesammtanlage. Fig. 3 is a schematic representation of a possible interconnection of the entire system.
Nach Fig. 1 besteht der Sonnenkollektor aus einem Gehäuse 1 und. einer transparenten Scheibe 2, vorzugsweise einer Glasscheibe. Das Gehäuse 1 ist kastenförmig mit einer Bodenwand 3 und mit Seitenwänden 4 ausgebildet und besitzt eine auf der Abdeckungsseite umlaufende Auflagefalz 5 zur Aufnahme der Glasscheibe 2. Die Bodenwand 3 und die Seitenwände 4 sind auf den Innenseiten mit einem Dämmstoff 6 ausgekleidet. Im Innenraum des Gehäuses 1 befindet sich eine Wasserführende Leitung 7 (Kapilaren), die mit einer Absorberfläche 8 fest verbunden ist.According to Fig. 1, the solar collector consists of a housing 1 and. a transparent pane 2 , preferably a glass pane. The housing 1 is box-shaped with a bottom wall 3 and with side walls 4 and has a peripheral fold 5 on the cover side for receiving the glass pane 2 . The bottom wall 3 and the side walls 4 are lined with an insulating material 6 on the inside. In the interior of the housing 1 there is a water-carrying line 7 (capillaries) which is firmly connected to an absorber surface 8 .
Erfindungsgemäß sind vorzugsweise die Seitenwände 4 mit Lufteintrittsöffnungen 9 und Luftautrittsöffnungen 9 versehen. Der Abstand zwischen Absorberfläche 8 und Isolierung 6 wird mit einem oder mehreren Abstandhalter 10 vollflächig gewährleistet. Die Abstandhalter können die Funktion der Luftführung mit übernehmen. Sie sind vorzugsweise aus Kupfer und in diesem Anwendungsfall an den Kapilaren befestigt. Wie Fig. 2 zeigt, können in dieser Anwendung die Kollektoren in Reihe nebeneinander gelegt werden. Mit Hilfe des Kleinlüfters 11 wird die zu erwärmende Frischluft oder Umluft des offenen oder geschlossenen Systems in den Anfangkollektor 12 gefördert und von dort über die Luftöffnungen 9 durch die Zwischenkollektoren 13 bis zum Endkollektor 14 aus dem sie als Warmluft austritt und über Luftleitungen gesammelt, verteilt und weiter geleitet wird. According to the invention the side walls 4 with air inlet openings 9 and Luftautrittsöffnungen 9 are preferably provided. The distance between the absorber surface 8 and the insulation 6 is ensured over the entire surface with one or more spacers 10 . The spacers can also take over the function of the air duct. They are preferably made of copper and attached to the capillaries in this application. As shown in Fig. 2, the collectors can be placed side by side in this application. With the help of the small fan 11 , the fresh air or circulating air of the open or closed system to be heated is conveyed into the starting collector 12 and from there via the air openings 9 through the intermediate collectors 13 to the end collector 14 from which it emerges as warm air and is collected, distributed and distributed via air lines is forwarded.
Aufstellung der BezugszeichenList of reference numbers
11
Gehäuse
casing
22
Glasscheibe
pane
33
Bodenwanne
floor pan
44
Seitenwand
Side wall
55
Auflagefalz
Auflagefalz
66
Dämmstoff,
insulation,
77
Wasserführende Leitung
Water pipe
88th
Absorberfläche
absorber surface
99
Lufteintritt- und Luftaustrittöffnung
Air inlet and outlet opening
1010
Abstandhalter und Luftführung
Spacers and air duct
1111
Kleinlüfter
small fan
1212
Anfangskollektor
beginning collector
1313
Zwischenkollektor
between collector
1414
Endkollektor
end collector
1515
Luftzwischenraum
Air gap
1616
Stehende Luftschicht
Standing layer of air

Claims (4)

1. Hybrid Sonnenkollektor, bestehend aus einem isolierten Gehäuse 1 mit einer wasserführenden Leitung 7 und einer Absorberfläche 8 die Wasser wie auch Luft mit Wärme versorgt, wobei das Gehäuse 1 aus einer Bodenwand 3 und aus Seitenwänden 4 besteht und von einer transparenten Scheibe 2 abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hybrid Sonnenkollektor über mit wasserführende Leitungen 7 verbundene Absorberfläche(n) 8 verfügt und daß das Gehäuse 1 bestehend aus Bodenwand 3 und Seitenwände 4 eine oder mehrere Lufteintritt- und Luftaustrittsöffnungen 9 besitzt.1. Hybrid solar collector, consisting of an insulated housing 1 with a water-carrying line 7 and an absorber surface 8 which supplies water as well as air with heat, the housing 1 consisting of a bottom wall 3 and side walls 4 and being covered by a transparent pane 2 , characterized in that the hybrid solar collector has absorber surface (s) 8 connected to water-carrying lines 7 and that the housing 1 consisting of bottom wall 3 and side walls 4 has one or more air inlet and outlet openings 9 .
2. Hybrid Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Absorberfläche(n) 8 und in Richtung des darunter liegenden Dämmstoff durch einen oder mehrere Abstandhalter 10, die auch gleichzeitig die Funktion der Luftführung übernehmen können, ein oder mehrere Luftzwischenräume 15 gebildet werden.2. Hybrid solar collector according to claim 1, characterized in that one or more air spaces 15 are formed between the absorber surface (s) 8 and in the direction of the underlying insulating material by one or more spacers 10 , which can also take over the function of air flow at the same time ,
3. Hybrid Sonnenkollektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch einen Kleinlüfter 11 gesaugte oder gepresste Luft durch den Luftzwischenraum 15 zwischen der mit wasserführenden Leitungen 7 verbundenen Absorberfläche 8 und dem Dämmstoff 6 strömt.3. Hybrid solar collector according to claim 1 and 2, characterized in that the air sucked or pressed by a small fan 11 flows through the air gap 15 between the absorber surface 8 connected to water-carrying lines 7 and the insulating material 6 .
4. Hybrid Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Absorberfläche 8 und der Glasscheibe 2 eine stehende Luftschicht 16 befindet.4. Hybrid solar collector according to claim 1, characterized in that there is a standing air layer 16 between the absorber surface 8 and the glass sheet 2 .
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