DE19529108A1

DE19529108A1 - Solar collector with flat housing - has transparent cover and underlying absorber coating plus fan assisted circulation through in-flow heat exchanger

Info

Publication number: DE19529108A1
Application number: DE1995129108
Authority: DE
Inventors: Rudolf Gschwend
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1997-02-13

Abstract

The housing (1) has a light permeable cover (4) and below this a light absorbing coating (11) on a base (2). A fan (6) within the housing is placed near the edge and so creates a closed gas flow (10) containing a fluid flow heat exchanger (7). The housing has sectors (A-D) divided by a central partition (5) to split two sectors (B and C) into two channels. The fan is powered by external drive (8), and the exchanger has two fluid connections (9).

Description

Die Erfindung sieht einen Sonnenkollektor vor, bei dem ein flaches Gehäuse eine lichtdurchlässige Abdeckung und unter dieser auf einem Boden eine lichtabsorbierende Beschichtung aufweist und bei dem in dem Gehäuse nahe einem Rand ein Lüfter zur Erzeugung einer in sich geschlossenen Gasströ mung vorgesehen ist, in der ein von Flüssigkeit durchflossener Wärmetau scher angeordnet ist.The invention provides a solar collector in which a flat housing a translucent cover and under this one on a floor has light-absorbing coating and close in the housing an edge of a fan for generating a self-contained gas flow mung is provided, in which a heat flow through which liquid flows shear is arranged.

Der erfindungsgemäße Sonnenkollektor hat gegenüber bekannten Sonnen kollektoren folgende Vorteile: Es liegt eine kostengünstige Herstellung vor. Es ist eine schnelle Reaktionszeit auf kurze Einstrahlungsenergien gegeben, wo durch ein höherer Energieertrag bei gleicher Flächennutzung erreicht ist. Es ist weniger Installationsaufwand auf der Hydraulikseite bzw. beim Wärmetau scher nötig. Es ist eine höhere Durchschnittstemperatur der Flüssigkeit er reichbar. Durch die schnelle Reaktionszeit des Kollektors können wechselnde Einstrahlungsintensitäten optimal genutzt werden. Damit ist im Vergleich zu herkömmlichen Sonnenkollektoren ein deutlich höherer Entropiegewinn mög lich. Der erfindungsgemäße Kollektor bietet die optimale Anpassung an die Einstrahlungsbedingungen in mittleren Breiten, bei Übergangszeiten Win ter/Sommer, Bewölkung und freier Einstrahlung.The solar collector according to the invention has known suns Collectors have the following advantages: They are inexpensive to manufacture. It there is a fast response time to short irradiation energies where is achieved through a higher energy yield with the same land use. It is less installation effort on the hydraulic side or in the heat accumulation shear needed. It is a higher average temperature of the liquid reachable. Due to the fast response time of the collector, changing Irradiation intensities can be used optimally. This is compared to conventional solar collectors can achieve a significantly higher entropy gain Lich. The collector according to the invention offers the optimal adaptation to the Irradiation conditions in medium latitudes, with transition times Win ter / summer, cloudy weather and free sunlight.

Das Material für die Abdeckung bzw. lichtdurchlässige Isolierschicht ist z. B. Glas mit und ohne Verspiegelungen, ESG- oder VSG-Glas, Isolier- und Ther moglas. Auch Kunststoffe wie Plexiglas, Makrolon, Silicone usw. sind ge eignet. Für die absorbierende Beschichtung bzw. Fläche können alle Materia lien; die eine hohe absorbierende Wirkung zeigen und eine geeignete Tempe raturfestigkeit aufweisen, verwendet werden. Geeignete Materialien hierfür sind u. a. schwarz eloxierte Alufolie, schwarz lackierte Alufolie, schwarze Kunststoffe, schwarze Isolierstoffe, schwarze Faserplatten, schwarzes Holz oder schwarze Pappflächen.The material for the cover or translucent insulating layer is e.g. B. Glass with and without mirroring, ESG or VSG glass, insulating and Ther moglas. Plastics such as plexiglass, Makrolon, silicones, etc. are also ge is suitable. All materials can be used for the absorbent coating or surface lien; which have a high absorbing effect and a suitable temperature temperature resistance, are used. Suitable materials for this are u. a. black anodized aluminum foil, black lacquered aluminum foil, black Plastics, black insulating materials, black fiberboard, black wood or black cardboard areas.

Als Isolierstoffe für den Boden und einen Rahmen des Gehäuses eignen sich Glas, Steinwolle, Isolierschaumstoffe, Kork, Holz und Papierschichtstoffe. Suitable as insulating materials for the floor and a frame of the housing Glass, rock wool, insulating foams, cork, wood and paper laminates.

Zum Luftbewegen eignen sich die verschiedensten Arten der Lüfterausfüh rungen, wie Radialgebläse, Tangentiallüfter oder Axiallüfter.Various types of fans are suitable for moving air such as radial blowers, tangential fans or axial fans.

Als Gas/Flüssigkeit-Wärmetauscher sind Hochleistungswärmetauscher mit einer großen Tauscherfläche gegen die Luftseite und einem geringen Strö mungswiderstand auf der Luftseite erforderlich. Die Flüssigkeitsseite muß der gewünschten Leistungsübertragung angepaßt sein. Als Wärmeträgermedium auf der Gasseite ist vorzugsweise die Luft anzuwenden; selbstverständlich ist die Funktion mit vielen anderen Gasen auch gegeben. Als Wärmeträger auf der Flüssigkeitsseite ist vorzugsweise Wasser mit einem Frost- und Korro sionszusatz anzuwenden. Auch hier ist die Funktion mit vielen anderen Flüs sigkeiten gegeben.High-performance heat exchangers are included as gas / liquid heat exchangers a large exchange surface against the air side and a low flow resistance on the air side required. The liquid side must be the desired power transmission to be adjusted. As a heat transfer medium air should preferably be used on the gas side; Of course the function with many other gases is also given. As a heat transfer medium on the liquid side there is preferably water with a frost and corrosion addition additive. Here, too, is the function with many other rivers given.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darge stellt und zeigtIn the drawing, a preferred embodiment of the invention is Darge represents and shows

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Sonnenkollektor, mit Aufbrüchen, und Fig. 1 is a plan view of a solar panel, with openings, and

Fig. 2 einen Schnitt des Sonnenkollektors gemäß Fig. 1. Fig. 2 shows a section of the solar collector of FIG. 1.

Der Sonnenkollektor gemäß Zeichnung weist ein Gehäuse 1 auf, das unten von einem Boden 2 und zur Seite hin von einem geschlossen umlaufenden Rahmen 3 gebildet ist und oben eine abschließende Abdeckung 4 bildet. Das Gehäuse 1 ist in mehrere nebeneinander liegende Bereiche unterteilt und zwar im vorliegenden Fall in Bereiche A, B, C und D. In den mittleren Berei chen B und C ist mittig eine Trennwand 5 vorgesehen, welche diese Bereiche in zwei Kanäle teilt. Die beiden äußeren Bereiche sind frei von der Trennwand bzw. durchgehend. In dem einen äußeren Bereich D ist mittig ein Lüfter 6 angeordnet, dem in Strömungsrichtung folgend ein Wärmetauscher 7 angeordnet ist. Der andere äußere Bereich A ist durchgehend frei. Dem Lüfter 6 ist ein außerhalb des Gehäuses 1 befindlicher Antrieb 8 zugeordnet und der Wärmetauscher 7 ist mit zwei Flüssigkeitsanschlüssen 9 versehen. Der Lüfter 6 erzeugt in dem Gehäuse 1 eine in sich geschlossene Gasströmung, die durch Pfeile 10 angedeutet ist. Der Boden 2 ist mit einer Beschichtung 11 versehen.The solar collector according to the drawing has a housing 1 , which is formed at the bottom by a base 2 and to the side by a closed frame 3 and forms a final cover 4 at the top. The housing 1 is divided into several adjacent areas, in the present case in areas A, B, C and D. In the middle areas B and C, a partition 5 is provided in the middle, which divides these areas into two channels. The two outer areas are free of the partition or continuous. In one outer region D, a fan 6 is arranged in the center, which is followed by a heat exchanger 7 in the flow direction. The other outer area A is completely free. A drive 8 located outside the housing 1 is assigned to the fan 6 and the heat exchanger 7 is provided with two liquid connections 9 . The fan 6 generates a self-contained gas flow in the housing 1 , which is indicated by arrows 10 . The bottom 2 is provided with a coating 11 .

Der Aufbau des Gehäuses 1 besteht aus zwei Teilen, einem Passivteil, be stehend aus den Bereichen A, B und C und einem Aktivteil, nämlich dem Be reich D. Der Passivteil besteht aus dem wärmeisolierten Rahmen 3 und dem wärmeisolierenden Unterbau. Darauf befindet sich die lichtabsorbierende Oberfläche. Diese absorbiert sichtbares und unsichtbares Licht. Darüber schließt sich ein Hohlraum 12 zur freien Luft- oder Gasbewegung an. Als Abdeckung 4 kommt eine lichtdurchlässige Isolierschicht zur Anwendung. Der Aktivteil D besteht aus den gleichen Komponenten wie der Passivteil, erweitert um das Gebläse bzw. den Lüfter 6 und den Gas/Flüssigkeit-Wärmetauscher 7.The structure of the housing 1 consists of two parts, a passive part, be standing from the areas A, B and C and an active part, namely the area D. The passive part consists of the heat-insulated frame 3 and the heat-insulating substructure. The light-absorbing surface is on it. This absorbs visible and invisible light. This is followed by a cavity 12 for free air or gas movement. A translucent insulating layer is used as cover 4 . The active part D consists of the same components as the passive part, expanded by the blower or the fan 6 and the gas / liquid heat exchanger 7 .

Zur Funktion des Sonnenkollektors folgendes: Auf der relativ großen Fläche des Passivteils wird die Einstrahlung des Sonnenlichtes auf der Absorber fläche absorbiert. Diese Fläche erhitzt sich durch die geringe Masse und den geringen Wärmeverlust sehr schnell. Die darüber liegende Luftschicht wird hierdurch ebenfalls erhitzt. Durch das Gebläse bzw. den Ventilator wird diese Luft in einem Kreislauf bewegt und durch den Wärmetauscher gezwungen. Der Wärmetauscher entzieht der Luft die Wärme bis nahe der im Wärmetau scher befindlichen Flüssigkeitstemperatur. Im weiteren Verlauf der zirkulie renden Luft wird über der Absorberfläche durch den Kontakt der Luft mit der Absorberfläche wieder neue Energie aufgenommen.The following about the function of the solar collector: On the relatively large area of the passive part is the radiation of sunlight on the absorber area absorbed. This surface heats up due to the low mass and the low heat loss very quickly. The air layer above is thereby also heated. By the blower or the fan this Air moves in a circuit and is forced through the heat exchanger. The heat exchanger extracts the heat from the air close to that in the heat rope liquid temperature. In the further course of the circulie air is above the absorber surface through the contact of the air with the Absorber surface again absorbed new energy.

Claims

Solar collector, in which a flat housing ( 1 ) has a translucent cover ( 4 ) and under this on a floor ( 2 ) has a light-absorbing coating ( 11 ), and in which in the housing ( 1 ) near an edge a fan ( 6 ) is provided for generating a self-contained gas flow ( 10 ), in which a heat exchanger ( 7 ) through which liquid flows is arranged.