DE2452070A1

DE2452070A1 - Sonnenlichtkollektor mit geringer konvektiver waermeuebertragung

Info

Publication number: DE2452070A1
Application number: DE19742452070
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dr Rer Nat Raetz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-02
Filing date: 1974-11-02
Publication date: 1976-05-06

Description

Beschreibung zur Patentanmeldung mit der Bezeichnung: Sonnenlichtkollektor mit geringer konvektiver Wärmeübertragung.
Einführung Die zunehmende Verknappung fossiler Brennstoffe kann zu einer vermehrten Nutzung der Sonnenenergie zur Warmwasserversorgung oder für Heizzwecke führen. Dazu sind Sonnenlichtkollektoren erforderlich, in denen an schwarzen, lichtabsorbierenden Flächen Sonnenlicht in Wärme umgewandelt wird.
Stand der Technik Die heute üblichen Sonnenlichtkollektoren bestehen im Prinzip aus Kästen, deren Böden mit einer lichtabsorbierenden, schwarzen Schicht belegt sind. Der Kasten ist mit einer Scheibe abgedeckt, die zweckmäßigerweise mit einer Wärmestrahlen reflektierenden Schicht versehen ist. Wegen der großen Bautiefe der Kästen tritt eine Konvektion der Luft auf. Dadurch wird ein großer Anteil der absorbierten Energie über die Scheibe an die Außenluft abgegeben. Diesen Energieverlust versucht man durch Doppelverglasung zu verringern. Auch ist schon mit transparenten Kunststoffolien experimentiert worden, die parallel zur äußeren Glasfläche gespannt worden sind.
Die Nachteile dieser Konstruktionen sind: 1) Isolierverglasung ist teuer.
2) An Scheiben wird ein Teil des auftreffenden Lichtes in Abhängigkeit vom Einstrahlungswinkel reflektiert. Isolierverglasung und Folienbespannung führt daher schon vor der lichtabsorbierenden, schwarzen Fläche zu erheblichen Energieverlusten.
Beschreibung der Erfindung Ein als Sonnenlichtkollektor dienender flacher Kasten mit lichtabsorbierender schwarzer Rückwand und einfacher Verglasung mit Wärmestrahlung reflektierender Schicht wird vorgeschlagen.
Zur Verringerung der Energieverluste durch Konvektion wird in den Kollektorkasten ein stabiles, dünnwandiges Raster eingesetzt aus einem transparenten Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit.
Auch Kunststoffolien können verwendet werden, die senkrecht zur Glasfläche stehen und in einem bestimmten Abstand horizontal gespannt sind. Der Abstand der Folien- oder Rasterflächen untereinander muß so gewählt werden, daß keine Konvektion in der Luftschicht zwischen der Scheibe und der schwarzen Fläche entsteht.
Bei schrägem Einfall des Sonnenlichtes sinkt der Wirkungsgrad dieser Kollektoren, weil dann das Licht zum Teil in den Folienschichten absorbiert wird. Eine Verbesserung kann erreicht werden, wenn die Folien beidseitig mit Aluminium bedampft sind oder Metallfolien verwendet werden, wodurch das Licht durch Einfach- oder Mehrfachreflexion zum absorbierenden Kollektorboden gelangt.
Die Verwendung von Metallfolien oder mit Metall bedampfter Kunststoffolien setzt voraus, daß die Kollektorkästen vollkommen dicht gegen Feuchtigkeit hergestellt werden.
Abb. 1 zeigt einen Sonnenlichtkollektor in Aufsicht und einen vertikalen Schnitt.
Die Folien sollen so befestigt sein, daß sie immer gespannt bleiben, unabhängig von der Temperatur. Gleichzeitig soll eine rationelle Fertigung solcher Kollektoren möglich sein.
Zur elastischen Befestigung der Folienbänder am Kastenrahmen werden dünne (ca. 0,1 mm) Federstahlfolien verwendet, deren Länge gleich der Folienbreite und deren Breite gleich dem Folienabstand ist.
Auf die Federstahlfolien ist ein Kunststoffdraht aufgebracht, der eine Beschädigung der Folien verhindern soll. Die Federstahlfolien können auch an der Kante rund gebogen werden. Abb. 2 zeigt die vorgeschlagene Befestigung der Folien. Die vorgespannten Kunststoffolien können von einem Gestell in den Kasten von hinten eingeführt werden. Anschließend werden die Federstahlfolien an mehreren Stellen mit dem Metallrahmen punktverschweißt, nachdem an diesen Stellen Öffnungen aus der Kunststoffolie gestanzt worden sind. Der Kasten kann dann mit einem schwarzen glatten oder profilierten Blech geschiossen und dicht verschweißt werden. Der Kasten ist gefüllt mit trockener Luft, Stickstoff oder vorzugsweise mit Kohlendioxid.
Der beschriebene Sonnenlichtkollektor kann mit einfacher Blechrückwand zur Wärmeübertragung-an strömende Luft und anschließender Übertragung in einem Wärmeaustauscher am Wasser verwendet werden.
Diese Merwendungsart ist- vielseitig, da bei Bewölkung oder nachts die Energie mittels einer Wärmepumpe der Luft entnommen werden kann, Bei völliger Bewölkung kann der Lichtanteil von ca. 20 % noch genutzt werden, der zur direkten Erwärmung von Wasser nicht ausreichen würde.
Diese-Kollektoren können auf Dächern, an Hauswänden oder auch freistehend z.B. als Zäune verwendet werden.

Claims

Patentanspruch

Beansprucht wird das Recht auf Herstellung eines als Sonnenlichtkollektor dienenden flachen Kastens mit lichtabsorbierender, schwarzer Rückwand und einfacher Glasabdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß .1) zur Verminderung der Konvektion senkrecht zur Glasfläche stehende, dünnwandige, transparente Raster aus Material geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt sind, 2) senkrecht zur Glasfläche transparente, dünne Kunststofffolien horizontal gespannt sind, 7) metallisch bedampfte Raster oder Kunststoffolien oder Metallfolien verwendet werden, so daß bei schrägem Sonnenlichteinfall das Licht durch Einfach- und Mehrfachreflexion zur absorbierenden Fläche gelangt.

4) die Metall- oder Kunststoffolien mittels federnder Federstahlfolien an den Kastenrahmen durch Punktverschweißung befestigt werden, 5) auf Federelemenk aus Federstahlfolien zum Schutz der zu spannenden Folien Kunststoffdrähte beidseitig auf die Längskante der Federstahlfolien aufgebracht sind.

L e e r s e i t e