DE2514172A1 - Sonnenwaerme-speicher - Google Patents

Description

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Sonnenwärme-Speieher

Gegenstand dieser Erfindung sind Sonnenwärme-Speicher, die sich zum Einbau in Außenwandelemente eignen oder Außenwundelemente für Gebäude und dergleichen mehr bilden.

Ziel dieser Erfindung ist im wesentlichen die Schaffung solcher Sonnonwärme-Speicher, die in der Lage sind, die thermische Energie der Umgebung in Form von Sonnenenergie oder Strahlungsenergie zu absorbieren und diese Wärme dann sofort dem Trineren eines Gebäudes zuzuleiten.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines Sonnenwärme-Speichers, der über die vorerwähnten Funktionen hinaus auch noch in der Lage ist, die Funktionen zu übernehmen, die an ein blindes oder geschlossenes oder verglastes Außenwandelement gestellt werden, beispielsweise solche Funktionen wie Wärmeisolierung, Wasserabdichtung, Windabdichtung, statische Festigkeit gegen Einwirkungen des Winddruckes oder der Windbelastung und dergleichen mehr.

Zur Lösung des Problemes ist im wesentlichen ein Sonnenwärtne-Speicher vorgeschlagen worden, der sich zusammensetzt aus einer starren Rahmenkonstruktion, einem auf einer Seite angeordneten warmeabsorbxerenden Konstruktionselement, einem auf der dem wärmeabsorbierenden Konstruktionselement gegeüber angeordneten und als Schicht ausgeführten Wärmeisolierung aus thermisch isolierendem Material sowie aus einer Vorrichtung, die einen direkten oder indirekten Wärmeaustausch zwischen dem wäreabsorbierenden Element und der zu heizenden Umgebung hinter der Wärmeisolationsseite des vorerwähnten Wärmeabsorptionselement

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Bei einem ersten Ausführungsbeispiel besteht das wärmeabsorbierende Element im wesentlichen aus einer Metallplatte, von der eine Seite mit einer Schicht aus dunkler Farbe versehen ist - diese Seite wird im weiteren Verlaufe der Beschreibung als Außenseite oder als. Wärmeabsorptionsseite bezeichnet, die als ein Absorptionskörper arbeitet und eine eingebaute Vorrichtung für den Wärmeaustausch aufweist. Diese Wärmetauschervorrichtung besteht aus einer zwischen der Absorptionsschicht und der aus Isoliermaterial bestehenden Isolationsschicht angeordneten Kammer, die Beheizung der Umgebung durchzuführen hat. Entlang dieser Kammer und deren Kanten sind Belüftungskanäle oder Belüftungsöffnungen angeordnet, die eine Luftzirkulation zur Kammer hin und von der Kammer weg in die zu beheizende Umgebung zulassen.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Sonnenwärme-Speichers dieser Erfindung besteht das wärmeabsorbierende Element aus einer Metallplatte, deren Außenseite zweckmäßigerweise mit dunkler Farbe beschichtet ist. In diesem Sonnenwärme-Speicher kann eine Flüssigkeit zirkulieren, beispielsweise eine Flüssigkeit, die sich durch die von der Platte aufgenommene Hitze oder Strahlungsenergie erwärmen oder aufheizen läßt. In diesem Fall besteht die Vorrichtung, die zwecks Beheizung der Umgebung den Wärmeaustausch durchzuführen hat, im wesentlichen aus einem Strahlungsaee-Clement, das über eine Rohrleitung mit der bereits angeführten wärmeabsorbierenden Metallplatte derart verbunden ist,

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daß eine natürliche oder Konvektionszirkulation der darin enthaltenen Heilflüssigkeit entstehen kann. Im allgemeinen wird ein derartiges Strahlungs· doο Element an der Seite der Metallplatte, die der dunklen Seite oder der wärmeabsorbierenden Seite des Wärmeabsorptionselementes gegenüberliegt, weiterhin ist das Wärmetauscherelement direkt mit der Umgebung oder dem Raum,- die/der beheizt werden soll, verbunden. Zwischen dem Wärmeabsorptionselement und dem Strahlungselement wird eine Schicht aus Isoliermaterial angeordnet.

Damit die Funktionen eines Sonnenwärme-Speichers und eines tragenden Wandelementes gleichzeitig erfüllt wer- ' den können, werden das Wärmeabsorptionselement, das Strahlungselement und auch die aus thermisch isolierendem Material bestehende Schicht von einem Versteifungsrahmen gehalten. Darüber hinaus wird das Wärraeabsorptionselemeht an seiner Außenseite, d.h. auf der Seite, die die Strahlungen oder die Sonnenenergie aufzufangen hat, durch eine geeignete transparente Platte abgeschirmt, die das Wärmeabsorptionselement gegen atmosphärische Einflüsse schützt« Diese transparente Schutzplatte wird vorzugsweise in einem bestimmten Abstand zum Wärmeabsorptionselement angebracht, so daß eine Kammer oder eine Lücke mit Belüftungsöffnungen entsteht, durch die im Sommer oder während der heißesten Jahreszeiten verhindert wird, daß das Wärmeabsorptionselement zu hohe Temperaturen annehmen kann, beispielsweise in der Größenordung von einhundert Grad.

Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeich-

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nung dargestellten Ausführungsbeispieles, (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Eine Frontansicht eines üblichen Außenwandelementes mit darin eingebauten Sonnenwärme Speicher dieser. Erfindung.

Fig. 2 Einen in die Linie 2-2 von Fig. 1 gelegten Querschnitt, der das erste Ausführungsbeispiel eines Sonnenwärme-Speichers dieser Erfindung wi ed ergib t.

Fig. 3 Einen im wesentlichen in die Linie 3-3 von Fig. 1 gelegten Längsschnitt.

J-ig. 4 Einen vergrößerten Schnitt durch das obere Ende von Fig. 2, mit dem ein anderes und modifiziertes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wiedergegeben wird.

Fig. 5 Einen Fig. 2 entsprechenden Querschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel eines Sorinenwärme-Speichers dieser Erfindung.

Fig. 6 Einen Vertikalschnitt entsprechend Fig. 3, nur daß in diesem Falle das zweite Ausführungsbeispiel des Sonnenwärme-Speichers wiedergegeben und dargestellt wird.

Fig. 1 zeigt nun ein allgemein übliches Außenwandelement für Gebäude und ähnliche Konstruktionen. Dieses Außenwandelement besteht im wesentlichen aus einem Tragwerk oder einem Rahmen 1 mit zentral eingesetzten Glasfeldern 2 und seitlich angeordneten Sonnenwärme-Speichern, die im dargestellten Beispiel mit der allgemeinen Hinweiszahl 3 gekennzeichnet sind.

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Fig. 2 und Fig. 3 der Zeichnung lassen erkennen, daß ein jeder der Sonnenwärme-Speicher 3 im wesentlichen ein Wärmeabsorptionselement h aufweist, das beispielsweise aus einer Metallplatte besteht, von der eine Seite, d.h. die nach außen gerichtete Seite 5 auf der Oberläche in geeigneter Weise geschwärzt ist, so daß ein Wärmeabsorptionskörper entsteht, der in der Lage ist, die von außen her einstrahlende Energie zu absorbieren.

Gegenüber der geschwärzten Seite des Wärmeabsorptionselementes k weist der Sonnenwärme-Speicher weiterhin eine Vorrichtung auf, die den Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeabsorptionselement k und der zu beheizenden , Umgebung, diese besteht im wesentlichen aus den Inrienräutnen eines Gebäudes oder einer ähnlichen Konstruktion, durchzuführen hat.

Wie für das Beispiel anhand von Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt wird, besteht eine solche Vorrichtung im wesentlichen aus einer Luftkammer oder einem Luftspalt 6 zwischen dem Wärmeabsorptionselement k und einer aus wärmedämmenden Materialien hergestellten Schicht, die ebenfalls in die Stützkonstruktion oder den Rahmen 1 des Sonnenwärme-Speichers eingesetzt und dort befestigt ist. Diese Luftkammer 6 steht über die Belüftungskanäle oder über die Belüftungsschlitze 8 mit der zu beheizenden Umgebung in Verbindung und ermöglichen die Zuführung von warmer Luft in die zu beheizende Umgebung, desgleichen aber auch die Zuführung von kalter Luft in die mit der Hinweiszahl 6 gekennzeichnete Luftkammer, Das itber bedeutet, daß die von der Wärmeabsorptionsplatte oder

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dem Wärnieabsorptionselement h absorbierte Energie auf die Luft in der Krimmer 6 übertragen wird, die dann durch nutürlir.hu Konvektion durch, die oberen Luftschlitze 8 austreten kann, wohingegen die kalte Luft durch dio unteren Belüftungftsehlitzo eindringen kann.

Die isolierschicht 7 ist deshalb unbedingt erforderlich, weil dieser Sonnenwarme -Speicher als Außenwandi«lernent nachts auch eine gute Wärmeisolierung bieten soll, desgleichen auch im Sommer, wenn der Sonnen.wH.rme-Spr-lcher nicht arbeitet. Wenn das Wandfeld nicht als Homieriw;irmo-Spe Lcher arbeitet, sollte unter diesen gegebenen Bedingungen auch die Zirkulation warmer Luft ans der 1 u Tt kämme i" 6 heraus oder in die Luft kammer υ hinein verhindert werden. Aus diesem Grunde müssen die Luftschlitze B ganz oder teilweise geschlossen werden, und zwar durch laschen oder Flossen 9»die an der mit der Hinweiszhal 10 gekennzeichneten Stelle schwenkbar am Ralunen 1 befestigt sind und entweder von Hand oder automatisch über eine Steuerungsvorrichtung betätigt werden, wobei die Steuerungsvorrichtung seh.ema.tisch mit der Jlinweiszahl l6 wiedergegeben ist. Die Stellvorrichtungen können durch vorfahrbare und beweglich Gitter 15 ersetzt werden, die die Luftzufuhr zur Luftkammer absperren. Dies ist schematisch im rechten Teil der mit Fig. '+ gegebenen Darstellung angedeutet. Eine ausführliche Erläuterung wird nachstehend gegeben.

Das Wariclfeld mit den Sonnenwärme-Speichern wird nach außen hin durch eine Platte oder Scheibe 11 abgeschlossen, die im wesentlichen als eine Glasscheibe ausgeführt ist, odex· aber· als eine Platte aus einem anderen trans-

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parenten Werkstoff, mit dem das Wärmeabsorptionselement nach außen hin abgeschirmt und geschützt werden kann.

Die transparente Scheibe 11 wird in einem bestimmten Abstand zum wärmeabsorbierenden Element k derart angeordnet und befestigt, daß eine Kammer oder eine Lükke 12 entsteht, die über die Luftschlitze oder Öffnungen 13 nach außen hin verbunden sind. Bei dem dargestellten ausführungsbeispiel sind die Luftschlitze in den Rahmen 1 eingearbeitet. Klappen Ik oder andere Konstruktionselemente, die in ähnlicher Weise arbeiten, beispielsweise die auf der rechten Seite von Fig. h dargestellten Gitter 15, ermöglichen eine Zirkulation der Außenluft durch natürliche Konvektion und verhindern dadurch, daß sich das wärmeabsorbierende Element auf hohe Temperaturen erwärmt, die dann manchmal Werte von mehreren hundert Grad annehmen können, wenn in den Sommermonaten das Wandfeld nicht als Sonnenwärme-Speichor arbeitet,*sondern nur als Außenwand und den damit verbundenen Wärmeisolierungsfunktionen.

Wie dies bei den Stellgliedern 9 der inneren Luftschlitze der Fall ist, so können auch die Stellglieder Ik von Hand bedient oder automatisch gesteuert werden, beispielsweise durch eine Bimetallscheibe, durch Gasexpansion, durch Thermoelemente oder durch übliche Dämmerungsschalter.

Fig. h zeigt eine vergrößerte Darstellung des oberen Endes der mit Fig. 3 wiedergegebenen Vorrichtung. Zu erkennen ist der Korabinationseinsatz eines Klappenstellgliedes 9 und eines Gitter-Stellgliedes 15. Es

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sollte klar sein, daß auf Wunsch je nach den vorliegenden Bedingungen und Anforderungen für sich eingestellt werden kann.

Anhand von Fig. 5 und Fig. 6 soll nachstehend nun ein arideres und modifiziertem Ausführungsbeispiol der Sonnenwärme-Spoicher dieser Erfindung beschrieben und erläutert worden.

Auch bei diesem anderen Ausführungsbeispiel des Erfindungsgcigenötandes wird von einem Stützrahmen ein wärmeabsorbiorendos Element 17 festgehalten. Bei diesem besonderen Ausführuiigsbelspiel ist das Wärmeabsorptjonselement 17 als eine Metallplatte ausgeführt, die für das Zirkulieren einer Flüssigkeit, beispielsweise von * Wasser, dem ein bestimmter Anteil eines Frostschutzmittels zugegeben wird, zum Zwecke des Wärmeaustausches mehrere Durchlaßkanäle aufweist. Wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist, so ist aucli in diesem Falle die Metallplatte 17 auf der äußeren Oberfläche geschwärzt, während sie auf der anderen Seite eine Schicht 19 aus thermisch, isolierendem Material berührt.

Über die Zuführungsleitungen und Rücklaufleitungen und 21 ist die Metallplatte 17 mit einem Strahlungselement 22 verbunden, das auf der Seite dos Sonnenwärme-Speichers angeordnet ist, die der geschwärzten Seite gegenüberliegt. Das Strahlungselement ist nach innen gerichtet oder in die zu beheizende Umgebung, Weiterhin vorgesehen und der Zuführungsleitung 20 zugeordnet ist ein Absperrhahn oder ein Absperrventil 23, das entweder von Hand oder automatisch betätigt werden kann.

Ähnlich dem ersten Ausfutirungsbeispiel ist auch bei

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diesem Ausfuhrungsbeispi.nl des Erfindungsgegenstandes die Außenseite des Sonnenwärme-Speichers mit einer Glascheibe 2k oder mit einer Scheibe aus einem anderen transparenten Material geschützt. Die.se Scheibe 2k ist zu dem Wärmeabsorptionselement 17 derart angeordnet: und befestigt, daß eine Lücke 25 entsteht, die mit der äußeren Umgebung über die Luftschlitze oder Luf toiritrit tsöffnungen 26 in Verbindung steht. Diese Luftschutz« lassen sich durch geeignete Klappen 27, oder aber durch ander« und gleichwertige Vorrichtungen in der im Zusammenhang mit Fig. 3 dargestellten und beschriebenen Weise öffnen und schließen.

Dor Beschreibung kann nun entnommen werden, desgleichen aber auch der zugehörigen Zeichnung, daß sich die: mit Fig. 3 und mit Fig. 6 wiedergegebenen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in der Hauptsache darin unterscheiden, daß bei der Ausführung nach Fig. 3 «in direkter Wärmeübergang auf Luft von dem Wärmeabsorptionselement k aus erfolgt, wobei die Luft durch die Luftkammer 6 strömt, während bei dem andenm Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 der Wärmeaustausch indirekt erfolgt, und zwar über das Strahlungselement 22, das auf dei" anderen Seite des Sonnenwärme-Speichers angeordnet ist. Beiden Ausführungsbeispielen gemeinsam aber ist die Übertragung der Energie, die von der Außen seite des Wärmeabsorptionselementes aufgenommen worden ist, auf die zu beheizende Umgebung. Darüber hinaus haben die Sonnenwärme-Speicher nachts oder,wenn sie nicht in Botrieb sind, die normalen Funktionen von Außenwandelementen zu übernehmen.

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Es sollte klar sein, daß die vorgegebene Beschreibung sich auf die bestimmten Ausführungen der mit dex· Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel« und nur zur Darstellung des Erf indung-sprinzips für die Sonnenwärme-Speieher dieser Erfindung,beziehen« Weiterhin sollte klar sein, daß andere Annäherungen und Varianten hergestellt werden können, cdme dabei von dem Prinzip der Erfindung abweichen zu müssen.

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Claims (1)

1. 25U172

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   Patentansprüche;-

   Sonnenwürme-Speicher für Außenwandelemente und dergleichen mehr,

   dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm gehören:- ein auf einer Seite für die Wärmeabsorption ausgelegtes und ausgeführtes Konstruktionselement; eine Schicht aus thermisch isolierendem Material, die auf der anderen Seite des Wärme*ibsorptionselementes angeordnet ist; schließlich auch noch eine Vorrichtung, die den Wärmeaustausch oder den Wärmeübergang zwischen dem Wärmeabsorptionselement, und der zu beheizenden Umgebung auf der anderen Seite des Wärmeabsorptionselementes ermöglicht.

   2. Sonnenwärme-Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschervorrichtung als eine Kammer oder Lücke zwischen dem Wärmeabsorptionselement und der Schicht aus thermisch isolierendem Material ausgeführt ist; daß schließlich entlang den Kanten dieser Kammer oder Lücke Belüftungsvorrichtungen angeordnet sind,

   3. Sonnenwärme-Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Belüftungskanälen oder Belüftungsschlitzen verstellbare Schließ-und 'Öffnungsvorrichtungen zugeordnet sind.

   k, - Sonnenwärme-Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorerwähnte Wärmetauschervorrichtung als ein Strahlungselement auf der anderen Seite des

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   PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

   ¥ärmeabsorptiosnelements angeordnet ist; daß diesem Strahlungselement Zuführungsleitungen und Rücklaufleitungen zugeordnet sind, die wiederum über Innenkanäle mit dem Wärmeabsorptiosnelement derart verbunden sind,daß eine natürliche Zirkulation einer HeiJTflüssigkeit entstehen kann.

   5. Sonnenwärme-Speicher nach Anspruch ^i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Leitungen eine Vorrichtung zum Absperren der Flüssigkeit aufweist.

   6. Sonnenwärme-Speicher nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus thermisch isolierendem Material zwischen dem Strahlungselement und dem Wärmeabsorptionselement angeordnet ist.

   7. Sonnenwärme-Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeabsorptionselement auf einer seiner Seiten durch eine Schicht aus transparentem Werkstoff abgeschirmt und geschützt ist.

   8. Sonnenwärme-Speicher nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, daß diese Schicht aus transparentem Werkstoff in einem gewissen Abstand zum Wärmeabsorptionselement derart angeordnet ist, daß eine Kammer entsteht, die über Belüftungsschlitze oder Belüftungskanäle nach außen hin verbunden ist.·

   9. Sonnenwärme-Speicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß manuell oder automatisch bedienbare Stell-

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   vorrichtungen vorgesehen sind, die die Belüftungskanäle oder die Belüftungsschlitze vermittels den Öffnungs-und Schließelementen zu öffnen oder zu schließen haben.

   10. Sonnenwärme-Speicher nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß manuell oder automatisch bedienbare Stellglieder vorhanden sind, mit denen die Schließ- und OffnungsVorrichtungen in den Schließzustand oder in den Offnungszustand gebracht werden können.

   11. Ein Außenwandelement für Gebäude und ähnliche Konstruktionen. Dieses Außenwandelement dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Wandelementfläche durch den Sonnenwärme-Speicher geschlossen wird; daß zu diesem Sonnenwärmespeicher gehören: ein Wärmeabsorptionselement mit einer wärmeabsorbierenden Seite; eine Schicht aus thermisch isolierendem Material, die auf der anderen Seite des vorerwähnten Wärmeabsorptionselementes gegenüber der wärmeabsorbierenden Seite angeordnet ist; schließlich auch noch eine Vorrichtung die einen Wärmeaustausch oder einen Wärmeübergang zwischen dem Wärmeabsorptionselement und der zu beheizenden Umgebung auf der anderen Seite des Wärmeabsorptionselementes angeordnet ist.

   - Ende -

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   Leerseife

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