DE2546619A1

DE2546619A1 - Stacked plate solar heat absorber - fluid passes through sheets to form heat transfer contact with sun-radiated plate

Info

Publication number: DE2546619A1
Application number: DE19752546619
Authority: DE
Inventors: Vittorio Antonioli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-10-18
Filing date: 1975-10-17
Publication date: 1976-04-22
Also published as: IT1030718B

Abstract

Solar heat absorber constitutes a stack of plates involving sheet walls (1, 1') through which water or similar diathermal fluid is passed in such a way that the upper stack plate exposed to the direct sunlight enters heat-transfer contact with the fluid, right across the inside surface of the plate. Preferably the lower wall is flat, as compared with the upper wall (1) which is corrugated with the result that the rays of morning and evening sun are repeatedly reflected between the corrugations and progressively absorbed, so that the absorption capacity of the collector reaches 100% black body efficiency. The absorber should be enclosed by a frame (2) made from wooden supports (3) and insulating walls (4) in the lower part, with a glass pane (7) at the top.

Description

Plattensammler Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattensammler zum Absorbieren von Sonnenwärme. Record collector The invention relates to a record collector to absorb solar heat.

Der Ausdruck Plattensammler bezeichnet einen Körper, welcher geeignet ist, darauf fallende sichtbare und unsichtbare Sonnenstrahlung von ultravioletten bis infraroten Strahlen zu absorbieren, um die durch die Strahlung zugeführte Sonnenwärme zu gewinnen. Es gibt bereits bekannte Plattensammler in bekannten Ausführungen. Diese weisen am häufigsten eine dünne Blechplatte mit einer ebenen Oberfläche auf. An der Blechplatte sind Röhren aus Eisen, Kupfer oder Aluminium angelötet, durch welche Wasser oder ein anderes diathermisches Strömungsmittel hindurchgeleitet wird. Die von der ebenen Oberfläche der Blechplatte absorbierte Sonnenwärme wird durch Wärmeleitung auf die Röhren und von diesen auf das sie durchströmende Strömungsmittel übertragen.The term record collector denotes a body which is suitable is, visible and invisible solar radiation of ultraviolet falling on it to absorb infrared rays to those fed by the radiation Solar heat to win. There are already known record collectors in known designs. These most often have a thin sheet metal plate with a flat surface. Tubes made of iron, copper or aluminum are soldered through to the sheet metal plate which water or other diathermic fluid is passed through it. The solar heat absorbed by the flat surface of the sheet metal plate is transmitted through Heat conduction to the tubes and from these to the fluid flowing through them transfer.

Andere bekannte Plattensammler haben im wesentlichen ebene Oberflächen, welche jedoch mit lediglich der Versteifung dienenden Wellen oder Rippen versehen sind. Andere bekannte Plattensammler weisen eine doppelwandige Platte aus Kupfer-oder Aluminiumblech auf. Die Bleche sind gestanzt oder formgepreßt und unter Bildung von dazwischen verlaufenden Kanälen miteinander verlötet. Derartige doppelwandige Platten finden seit langem Verwendung beim Bau von Kühlschränken und dergl..Other known record collectors have essentially flat surfaces, which, however, are provided with corrugations or ribs that are only used for stiffening are. Other known record collectors have a double-walled plate made of copper or copper Aluminum sheet on. The sheets are stamped or compression molded and under formation of channels running in between are soldered together. Such double-walled Panels have long been used in the construction of refrigerators and the like.

Die vorstehend angeführten Arten von bekannten Plattensammlern haben gewöhnlich einen Wirkungsgrad von etwa 40 bis 50%.Have the types of known record collectors listed above usually about 40 to 50% efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plattensammler zu schaffen, mit welchem ein wesentlich höherer Wirkungsgrad als mit bekannten Sammlern erzielbar ist. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch eine Anordnung der in den Ansprüchen gekennzeichneten Art.The invention is based on the object of a record collector create, with which a much higher efficiency than with known collectors is achievable. According to the invention, this object is achieved by an arrangement of the type identified in the claims.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat ein Plattensammler zwei Blechwandungen, welche so ausgebildet und miteinander verbunden sind, daß ein dazwischen hindurchgeleitetes diathermisches Strömungsmittel im wesentlichen die gesamte Innenfläche der oberen Wandung bestreicht.In an advantageous embodiment of the invention has a plate collector two sheet metal walls, which are designed and connected to one another that a diathermic fluid passed therebetween is essentially the brushed the entire inner surface of the upper wall.

Daraus ergibt sich eine beträchtlich verbesserte Wärme übertragung im Vergleich zu bekannten Ausführungen, bei denen å jeweils nur die Innenflächen der Röhren oder Kanäle von dem Strömungsmittel bestrichen werden. Die Innenflächen der Röhren sind jedoch erheblich kleiner als die der Sonnenstrahlung ausgesetzte Oberfläche.This results in a considerably improved heat transfer in comparison to known designs, in which å only the inner surfaces the tubes or channels are swept by the fluid. The inner surfaces however, the tubes are considerably smaller than those exposed to solar radiation Surface.

Während die Blechplatten von bekannten Plattensammlern im wesentlichen eben sind, so daß die Sonnenstrahlung nur über eine sehr kurze Zeitspanne, etwa zu Mittag, im wesentlichen lotrecht darauf fällt, ist die obere Wandung des erfindungsgemäßen Sammlers gewellt, so daß von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang günstige Bedingungen für die Absorption der Sonnenstrahlung gegeben sind Die morgens und abends schwächere Sonnenstrahlung fällt in einem relativ großen Winkel auf die Flanken der Wellen und bestreicht dadurch eine ziemlich große Fläche, während die stärkere Sonnenstrahlung um Mittag in einem flacheren Winkel auf die Flanken der Wellen fällt.While the sheet metal plates from known record collectors essentially are flat, so that solar radiation only lasts for a very short period of time, for example at noon, falling essentially perpendicular to it, is the upper wall of the invention Collector curled, so that favorable conditions from sunrise to sunset for the absorption of solar radiation are given the weaker mornings and evenings Solar radiation falls on the flanks of the waves at a relatively large angle and thereby covers a fairly large area, while the stronger solar radiation falls on the flanks of the waves at a shallower angle at noon.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht eines Plattensammlers, Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3 und 4 vergrößerte Teil-Schnittansichten des Plattensammlers mit Darstellung der zu verschiedenen Tageszeiten einfallenden Sonnenstrahlung, Fig. 5 und 6 Schnittansichten von bekannten Plattensammlern und Fig. 7 und 8 schematisierte Darstellungen von Anlagen, in denen der erfindungsgemäße Plattensammler verwendbar ist.In the following an embodiment of the invention is based on the Drawing explained. 1 shows a front view of a record collector, Fig. 2 is an enlarged view in section along the line A-A in Figs Partial sectional views of the record collector showing the different times of the day incident solar radiation, FIGS. 5 and 6 sectional views of known plate collectors and 7 and 8 are schematic representations of systems in which the record collector according to the invention can be used.

Der in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Plattensammler hat zwei Blechwandungen 1, 1', von denen die obere Wandung 1 gewellt ist. Die beiden Wandungen befinden sich nur entlang schmalen Bereichen la in gegenseitiger Anlage.The record collector according to the invention shown in the drawing has two sheet metal walls 1, 1 ', of which the upper wall 1 is corrugated. The two Walls are only in mutual contact along narrow areas la.

Ferner hat der Plattensammler einen Rahmen 2 mit hölzernen Tragleisten 3 und isolierenden Wandungen 4 sowie mit einer aus einer Glasscheibe gebildeten Abdeckung 7 (Fig. 2).The record collector also has a frame 2 with wooden support strips 3 and insulating walls 4 and with one formed from a pane of glass Cover 7 (Fig. 2).

Für den Durchlauf eines diathermischen Strömungsmittels ist ein Einlaß 5 und ein Auslaß 6 vorgesehen.There is an inlet for the passage of a diathermic fluid 5 and an outlet 6 is provided.

Die vorteilhafte Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Plattensammlers ergibt sich aus den folgenden Überlegungen: Da ein Plattensammler niemals ein perfekter schwarzer Körper sein kann, wird ein Teil der Sonnenstrahlung reflektiert. Bei den in Fig. 5 und 6 gezeigten, im wesentlichen ebenen Plattensammlern bekannter Ausführung wird die Strahlung auswärts reflektiert, so daß die reflektierte Wärme verloren geht.The advantageous mode of operation of the record collector according to the invention arises from the following considerations: Since a record collector is never a perfect one can be black body, some of the solar radiation is reflected. Both In Figs. 5 and 6 shown, substantially flat plate collectors of known design the radiation is reflected outwards, so that the reflected heat is lost goes.

Beim erfindungsgemäßen Plattensammler trifft dagegen die von den Flanken der Wellen reflektierte Strahlung auf die gegenüberliegenden Flanken der benachbarten Wellen, wird hier zum Teil absorbiert und zum Teil reflektiert, so daß sie erneut auf die gegenüberliegenden Flanken trifft. Aufdiese Weise wird eine immer schwächere Strahlung hin und her reflektiert und dabei teilweise absorbiert, so daß sich die Absorptionskapazität der gewellten Wandung dem Wirkungsgrad von 100%, entsprechend dem eines schwarzen Körpers, annähert (Fig. 3, 4).In the case of the record collector according to the invention, on the other hand, that hits from the flanks of the waves reflected radiation on the opposite flanks of the neighboring ones Waves, here are partly absorbed and partly reflected, so that they are again hits the opposite flanks. In this way one becomes weaker and weaker Radiation is reflected back and forth and thereby partially absorbed, so that the Absorption capacity of the corrugated wall corresponds to the efficiency of 100% that of a black body, approximates (Fig. 3, 4).

Da ein schwarzer Körper mit einer bestimmten Temperatur gemäß den von Planck und Boltzmann entdeckten Gesetzen Energie abstrahlt, treten bei ebenen Plattensammlern Energieverluste ein. Demgegenüber wird bei der gewellten Wandung sowohl die reflektierte Strahlung als auch die abgestrahlte Energie zwischen den Flanken der Wellen gehalten, so daß sie erneut absorbiert und als Wärme gewonnen werden kann.Because a black body with a certain temperature according to the Laws discovered by Planck and Boltzmann radiate energy, step on planes Record collectors a loss of energy. In contrast, the corrugated Wall both the reflected radiation and the radiated energy between the Flanks of the waves held so that they could be re-absorbed and recovered as heat can be.

Die Abdeckung des Plattensammlers mit einer oder mehreren Glasscheiben unterbindet die Wärmeübertragung durch Xonvektion zwischen der Platte und der Umgebungsluft und verlängert außerdem die Lebensdauer des die Strahlung absorbierenden schwarzen Anstrichs der Blechwandungen.The cover of the record collector with one or more panes of glass prevents heat transfer by convection between the plate and the ambient air and also extends the life of the radiation absorbing black Painting of the sheet metal walls.

Der erfindungsgemäße Plattensammler ist beispielsweise mit einem in Fig. 7 dargestellten einfachen tJarmeaustauscher für die Bereitung von warmem Wasser oder mit einer in Fig. 8 dargestellten, aufwendigeren Anlage mit einer doppelten Rohrschlange für Heizungszwecke od. dergl. verwendbar.The record collector according to the invention is, for example, with an in FIG. 7 shows a simple thermal exchanger for the preparation of warm water or with a more complex system shown in Fig. 8 with a double Coiled pipe for heating purposes or the like. Usable.

Die Verwendung des Plattensammlers ist jedoch nicht auf die genannten Beispiele beschränkt.The use of the record collector, however, is not limited to those mentioned Examples limited.

Claims

Patent claims:

1 record collector to absorb the heat of the sun, k e n n z e i c h n e t through two sheet metal walls (1, 1 '), between which water or another diathermic fluid can be passed through so that the solar radiation exposed top plate to substantially all of its interior surface with the fluid is in heat transferring contact.

2. Record collector according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the lower wall (1 ') is flat and the upper wall (1) is corrugated, so that in the morning and evening hours incident solar radiation at a shallow angle is reflected several times between the waves and is absorbed step by step, whereby the absorption capacity of the plate collector corresponds to the efficiency of 100% approximates a black body.

3. Record collector according to claim 1 or 2, g e k e n n -z e i c h n e t by a surrounding frame (2) made of wooden beams (3), and insulating Walls (4) in the lower part and at least one glass pane (7) in the upper part.

Use of at least one record collector according to one of the claims 1 to 3 in a heat recovery system.