DE2540497B2

DE2540497B2 - Vorrichtung zur Gewinnung nutzbarer Wärme aus Sonnenstrahlung

Info

Publication number: DE2540497B2
Application number: DE2540497A
Authority: DE
Inventors: Edgard Ing.(Grad.) Grundmann; Herbert Prof. Dr. Heitland; Rudolf Kroll
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE2540497A1; DE2540497C3

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 30 39453 in der Weise bekannt daß die Längenbereiche der Schlauchschlange beispielsweise in Mäanderform in parallelen, rinnenähn-Jichen Aufnahmen eines an seiner Oberfläche schwarz gefärbten Blechs gehalten sind, das im Bereich der Abstände unterhalb der Mittelebene der Schlauchschlange sich flächenartig erstreckt. Die Haltemittel und die sich zwischen den Längenbereichen der Schlauchschlange erstreckenden Teile zum Erfassen der dort einfallenden Sonnenstrahlung sind bei der bekannten Vorrichtung also durch ein einziges, entsprechend profiliertes Blech gebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I so auszubilden, daß sie für den Transport raumsparend zusammenlegbar ist und einen relativ hohen Wirkungsgrad besitzt

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik ist darin zu sehen, daß die Vorrichtung beim Transport ohne Demontage raumsparend zusammengelegt werden kann. Bei der bekannten Vorrichtung besteht zwar die Möglichkeit, die Schlauchschlange von der die Halterung bildenden Blechplatte zu lösen, aber nach wie vor werden die Abmessungen der Vorrichtung bestimmt durch die Abmessungen der Blechplatte. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß infolge Verwendung einer echten Unterlage mit einer schwarzen oder reflektierenden Oberfläche die der direkten Sonnenstrahlung abgewandten unteren Zonen der Längenbereiche der Schlauchschlange mit Wärmestrahlung oder reflektierter Sonnenstrahlung beaufschlagt und damit aktiv zur Wärmezufuhr zu dem Wärmeträgermedium herangezogen werden.

Zwar ist es aus der US-PS 38 15 574 bekannt, eine reflektierende Metallfolie zu verwenden, jedoch dient diese dazu, Wärme zurück in das Innere des dort verwendeten Sand-Kastens zu reflektieren und damit in den schwarzen Sand, in dem in Abständen Rohre angeordnet sind. Aus der US-PS 35 13 828 ist ferner eine Solar-Heizvorrichtung bekannt die nicht eine Schlauchschlange zur Bildung der Leitungssysteme verwendet sondern auf einer unteren Folie befestigte Teilfolien, wobei die untere Folie eine reflektierende Oberfläche besitzt Diese Oberfläche steht demgemäß mit dem zu heizenden Wärmeträgermedium in Verbindung. Auch diese reflektierende Schicht ist anordnungs- und wirkungsmäßig etwas anderes ?!s eine reflektierende Unterlage im Sinne der Erfindung, da sie als Bestandteil der Leitungen durch Reflexion der Sonnenstrahlung gerade die Umsetzung von Sonnenstrahlung in Wärme in der ihr benachbarten Wand der Leitungen verhindert. Zur Abrundung des Standes der Technik sei auf die US-PS 38 68 945 und 38 59 980 hingewiesen, die flexible zusammsnroll- oder zusammenfaltbare Vorrichtungen offenbaren. Im Falle der erstgenannten Druckschrift handelt es sich aber um eine Vorrichtung mit Kanälen, die durch entsprechende linienförmige Schweißverbindungen zwischen Folien erzeugt sind, und im Falle der zweitgenannten Druckschrift handelt es sich um eine· relativ teure Sonderfertigung mit ovalen oder elliptischen Rohren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert Es zeigen die

F i g. 1 und 2 in Draufsicht zwei mögliche Konfigurationen der Schlauchschlange und die

Fig.3 und 4 Querschnitte durch zwei verschiedene Ausbildungen der Erfindung.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so bildet die allgemein mit 1 bezeichnete, mit einem Eintrittsventil 2 und einem Austrittsventil 3 beispielsweise für Wasser versehene Schlauchschlange eine mäanderähnliche Konfiguration. Zwischen einander benachbarten Längenbereichen der Schlauchschlange, beispielsweise

zwischen den mit 4 und 5 bezeichneten Längenbereichen, ist ein vorgegebener Abstand 6 gewahrt, auf dessen Bemessung noch eingegangen wird. Die verschiedenen Längenbereiche der Schlauchschlange 1 sind durch Haltemittel in ihrer relativen Lage gehalten, s Die Haltemittel sind bier durch Doppelbänder 7 und 8 gebildet, die sich in Aufrollrichtung der Vorrichtung erstrecken. Man kann also die mattenartige Vorrichtung in F i g. 1 senkrecht nach oben aufrollen. Jede Doppelbandanordnung enthält also zwei Bänder, die beispiels- ι ο weise aus Kunststoffolien bestehen und die sich bezüglich der Ebene der Konfiguration der Schlauchschlange 1 gegenüberstehen. Im Bereich der Abstände zwischen einander benachbarten Längenbereichen der Schlauchschlange 1, also beispielsweise im Abstand 6 zwischen den Längenbereichen 4 und S, sind die jeweils ein Doppelband 7 bzw. ft bildenden Einzelbänder, wie bei 9 und 10 angedeutet, miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt oder verklebt, so daß jedes Doppelband ösenartige Aufnahmen für die Längenbereiche der Schlauchschlange 1 bildet

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist die allgemein mit 20 bezeichnete Schlauchschlange, der wiederum Ventile 21 und 22 ein- und austrittsseitig zugeordnet sind, spiralähnlich durch in diesem Ausführungsbeispiel sechs Haltemittel fixiert Diese Haltemittel 23 bis 28 können starre stangenartige, parallel zueinander und senkrecht zur Aufrollrichtung der Schlauchschlange angeordnete Teile sein oder es kann sich bei diesen Haltemitteln auch um Doppelbandanordnungcn handeln, wobei, wie nur bezüglich des Doppelbandes 28 angedeutet, jeweils im Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Längenbereichen de/ Schlauchschlange 20 Verbindungen zwischen den jeweils ein Doppelband bildenden Einzelbändern hergestellt sind.

Bemerkenswert ist an dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ferner, daß die Schlauchschlange bifilarartig gewickelt ist, also am äußeren Ende der Spirale beide Enden der Schlauchschlange liegen. Verständlicherweise erfaßt rUe Erfindung aber auch eine Anordnung, bei der die Schlauchschlange einfach gewickelt ist, also eines ihrer Enden innen liegt

Betrachtet man nun Fig.3, so sind wiederum mehrere Längenbereiche 30, 31 und 32 der Schlauchschlange nebeneinander angeordnet Wie bezüglich der zwischen sich den Abstand 33 einschließenden Längenbereiche 31 und 32 angedeutet erfolgt erst bei einer Schrägstellung der Sonnenstrahlung, die durch den Winkel a 1 gegen die Unterlage 34 definiert ist, eine Abschattung des Läng?.nbereichs 31 durch den Längenbereich 32 oder allgemein eine gegenseitige Abschattung der verschiedenen Längenbereiche der schwarzen Schlauchschlange. Man wird daher die Abstände zwischen einander benachbarten Längenbereichen so groß wählen, daß während einer vorgegebenen Zeitdauer eine derartige Abschattung vermieden ist. Auf der anderen Seite wird man natürlich die besagten Abstände möglichst klein machen, damit der Platzbedarf der Vorrichtung möglichst klein bzw, bei gleichem Platzbedarf eine möglichst große Schlauchlänge untergebracht werden kann.

Zur Vergrößerung der Wirkung der Vorrichtung wird in dem Ausführungsbeispiel nach F i g, 3 auch die in den Abständen zwischen den verschiedenen Längenbereichen der Schlauchschlange einfallende Sonnenstrahlung erfaßt, und zwar dadurch, daß eine schwarze und daher Wärme abstrahlende Unterlage 34 vorgesehen ist Betrachtet man einen Punkt 35 der Unterlage 34, die gegebenenfalls auch durch ein schwarzes Dach, beispielsweise Dachpappe, gebildet sein kann, so strahlt dieser Wärme etwa in halbkreisförmiger Verteilung ab, wovon ein großer Teil auf die benachbarten Längenbereiche 31 und 32, diese zusätzlich aufheizend, auftrifft Diese Wärmestrahlung erreicht dabei auch die normalerweise abgeschatteten unteren Teile der Längenbereiche der Schlauchschlange. Sie ist umso größer, je höher die Sonne steht, hat also \L· Maximum bei einer Einstrahlung unter dem Winkel a 3.

Auch in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist die Sonnenstrahlung in den Abständen zwischen einander benachbarten Längenbereiche 40, 41 und 42 durch geeignete Ausbildung der Unterlage 43 zur zusätzlichen Erwärmung der schwarzen Schlauchschlange herangezogen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Unterlage 43 reflektierend ausgebildet so daß sich bei schräger Sonneneinstrahlung, angedeutet durch den Winkel a 2, eine zusätzliche Aufheizung der der Sonne jeweils zugekehrten Partien der Längenbereiche 40,41 und 42 ergibt Dies ist an der Stelle der Unterlage 43, 44 angedeutet Diese zusätzliche Aufheizung hat ihr Minimum bei senkrechter Sonneneinstrahlung, also mittags. Bei sehr niedrig stehender Sonne macht sich dann natürlich die Verringerung der Strahlungsdichte nachteilig bemerkbar. Auf jeden Fall wirkt diese zusätzliche Aufheizung durch Reflexion der Unterlage 43 im Sinne einer Konstanthaltung der gewonnenen Wärmemenge über einen gewissen, die Mittagsstunde enthaltenden Zeitraum, während die Anordnung nach Fig.3 mit einer schwarzen Unterlage 34, wie beschrieben, ihre größte Wirkung bei senkrecht stehender Sonne entfaltet

Verständlicherweis« kann die Unterlage, sei sie schwarz oder reflektierend, zumindest einen Bestandteil der Haltemittel bilden, so daß also dann die Schlauchschlange direkt an der Unterlage befestigt ist.

Insbesondere bei Verwendung einer schwarzen Unterlage wird man für einen guten Wärmekontakt zwischen dem Schlauch einerseits und der Unterlage andererseits sorgen.

Uie in F i g. 1 mit 9 und 10 bezeichneten Verbindungen können auch Druckknöpfe enthalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

l_t Vorrichtung zur Gewinnung nutzbarer Wärme aus Sonnenstrahlung mit flexiblen, gewundenen, schwarzen Leitungen fur ein strömungsfähiges Wärmeträgermedium, die mit Abstand nebeneinander angeordnet und durch zusammenhängende Längenbereiche einer biegsamen Schlauchschlange gebildet sind, wobei die Lage der Längenbereiche zueinander durch ein die Abstände zwischen den Längenbereichen überbrückendes Haltemittel Fixiert ist und zur Erfassung auch der dort einfallenden Sonnenstrahlung zur Wännegewinnung ausgebildete, sich flächenartig erstreckende Teile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Haltemittel starre stangenartige, parallel zueinander und senkrecht zur Aufrollrichtung der Schlauchschlange angeordnete Teile oder in Aufrollrichtung der Schlauchschlange (1) verlaufende Bänder (7, 8) vorgesehen sind, und daß die flächenartigen. Teile durch eil?" sich unterhalb der Schlauchschlange (1; 20) flächeaartig erstreckende schwarze oder reflektierende Unterlage (34; 43) gebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder als Doppelbänder (7, 8) ausgebildet sind und Teile der Längenbereiche (4,5) der Schlauchschlange (1) zwischen sich einschließen, wobei die einzelnen Bändet- in den Abständen (6) zwischen einander benachbarten Längenbereichen (4,5) miteinander verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d? 0 die Verbindungen (9,10) der Bänder (7, 8) miteinander Schweißungen oder Klebungen sind.
4. Vorrichtung navh Anspmch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die .Schlauchschlange (1) durch die Bänder (7, 8) in mäander .hnlicher Anordnung gehalten ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchschlange (20) durch die Haltemittel (23 bis 28) in spiralähnlieher Anordnung gehalten ist
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zumindest einseitig eine für die Sonnenstrahlung durchlässige Abdeckfolie enthält «
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckfolie eine sackartige Aufnahme für die ausgebreitete Schlauchschlange (1; 20) bildet
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- so zeichnet, daß die Unterlage (34; 43) einen Bestandteil der Haltemittel bildet