DE2637914A1 - Transmissionsvariabler doppelschicht-sonnenkollektor - Google Patents
Transmissionsvariabler doppelschicht-sonnenkollektorInfo
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Description
Patentanmeldung
^
Anmelder: Prof. Dr.-Ing. Johann Kleinwächter
D-7850 Lörrach, Kreuzstrasse 1Ü5
Erfinder: Jürgen Kleinwächter , 0-73<τ0 Lörrach, Kreuzstrasse 105
Patentbeschreibung
"Transmissionsvariabler Doppelschicht-Sonneiikol ]ektor"
"Transmissionsvariabler Doppelschicht-Sonneiikol ]ektor"
Die im folgenden beschriebene Erfindung ste]lt einen speziellen Sonnenflachkollektor
dar, bei welchem auf einfache Weise die Farbe der absorbierenden Fläche von schwarz bis hin zu klartransparent geändert werden
kann. Ein solcher Kaliaktor ist in Kombination mit vorhandenen, transparenten
Abdeckungen von Gebäuden einerseits in eier Lage, den Lichtstram
ins Gebäude zu regulieren und funktioniert andererseits als Warmwasserkollektor,
welcher die GebMuderückstrahluntj jm Infrarotbereich
und das einfallende Solarspektrum in Abhängigkeit von der jeweiligen Färbung der absorbierenden Fläche ausnutzt. 9
Besonders angepasst ist der erfindurigsgemässe KoJlektor den Bedingungen
in einem Glastreibhaus. Solche Treibhäuser stellen grossflMchige Solar—
kollektoren schlechten Wirkungsgrades dar. Ein grasser Teil der vom
Treibhausbaderi reemittierten Infrarotstrahlung wird nach Absorption
im Glas in den Aussenraum abgestrahlt. Trotzdem erreichen Treibhäuser
in Zeiten direkter Sonneneinstrahlung oft so hohe Innentemperaturen,
dass sie durch Vorhänge abgeschattet ader die Verglasung mit Farbe bemalt
werden muss. Gerade in den '"'bergangsJahreszeiten führt dies zurparadaxen
Situation ,' dass grosse Teile der tagsüber einstrahlenden Energie
bewusst wiederabgestrahlt werden, während in der Nacht diese Energie
sehr gut zur Heizung des Treibhauses herangezogen werden könnte.
Die Grundidee des erfindungsgemässen Kollektors ist es daher, ein Element zu schaffen, welches als Unterdecke zu bereits bestehenden Glasdächern
(ader auch im Zwischenraum vorhandener Doppelglasabdeckungen) seine Transparenz in Funktion der gewünschten Gebäudeinnentemperatur
verändert, permanent die Infrarotrückstrahlung aus dem Gebäude in Wassarwärme
umsetzt und umgekehrt proportional
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zum Transparenzgrad das einfallende Sonnenlicht ebenfalls in Wasserwärme
umsetzt. Das so entstehende Warmwasser kann in Speichern oder direkt in Heizsysteme eingespeist werden.
Erfindungsgemäss besteht der Kollektor aus 2wei Schichten. Beide sind
transparent, und bestehen aus jeweils einßr Deck- und Bodenfläche, die
sich planparallel übereinander befinden und deren Zwischenraum von einer
Vielzahl von transparenten Verbindungswänden kanalartig unterteilt ist. Die zwei Schichten sind übereinander angeordnet und auf ihrer gesamten
Kontaktfläche gut wärmeleitend miteinander verbunden. DiB untere Schicht
ist an ihrer Unterseite mit einer transparenten Wärmeisolatiunsschi cht
versehen. Beide Schichten sind von einem grobmeäsohigen, mechanisch
stabilen Netz umhüllt, welches der Aufhängung als Unterspanndecke dient. Die obere transparente Schicht wird ständig von Wasser durchströmt und
erwärmt entweder über ein Wärmetauschsystem oder in direktem Kreislauf ein Speicher— oder Heizungssystem.
Die untere Schicht wird je nach gewünschter Transparenz mit Flüssigkeiten
verschiedener Färbung gefüllt. Soll sie gan? transparent sein,
bleibt sie ungefüllt.
Erfindungsgemäss sind hier Flüssigkeiten vorgesehen, deren Farbstoffe
nicht sedimentiBren und welche die zweite Schicht, nicht benetzen, sodass
nach der Leerung wieder der transparente Zustand erreicht wird.
Erfindungsgemäss kann die zweite Schicht auch not Stoffen, die untßr
Einwirkung eines elektrischen Feldes ihre Transparenz ändern (z.B.
Flüssigkristalle, Ferroelektrika usw.) gefüllt sein. Auch Stoffe, die
in definierten Temperaturbereichen ihre Transparen? ändern (z.B. Paraffine
beim Übergang vom Fest- in den Flüssigzustand) können benutzt werden.
Ein solcher Doppelschiohtsonnenkollektor mit variabler Transmission kann
den Anforderungen, die der thermische Haushalt z.B. eines Treibhauses
stellt, in idealer Weise gerecht werden. Bei geringer Strahlungsdichte bleibt die untere Schicht ungefüllt, der Kollektor klar transparent.
Die Infrarotrückstrahlung aus dem Treibhaus passiert die infrarotdurchlässige
untere Schicht (die meisten
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sten Polymere sind infrarotdurchsichtig) und wird im V/asser der oberen
Schicht absorbiert (Wasser besitzt eine gute Extinktion für Infrarot). Die beim normalen Treibhausbetrieb ständig verloren gehende Wärmemenge
wird hier zum grossen Teil zurückgewannen und gezielt weitergeleitet
(Speicher, Heizsystem).
Bei grässerer Strahlungsdichte wird die untere Schicht in Funktion
der Innentemperatür mit einem mdr oder weniger transparenten Medium
gefüllt. Hierdurch wird einerseits erreicht, dass die Raumtemperatur nicht über ein gewünschtes Mass ansteigt und zum anderen, dass die gefärbte untere Schicht die Absorberplatte uines Kollektors darstellt.
Im Extremfall würde diese Schicht schwarz sein und der Zweischichlko]-lektor
optimal arbeiten.
Die Flüssigkeiten verschiedener Färbung sind erfindungsgemäss in mehreren
Behältern untergebracht und werden über tdno Regelelektronik
in Funktion der Innentemperatur in die untere Schicht gepumpt und bei
deren Leerung wieder in die Behälter zurück.
Die Abb. 1 zeigt eine Uersion des erfindungsgemässen Kollektors aus
Kunststoff. Dabei stellt (i) die obere, permanent wasserdurchflossene
Schicht, (2) die untere transparenzvariable Schicht, (3) die transparente
Isolation und (4) das Trägernetz dar. Aus der Abb. 1 ist ferner zu ergehen, dass der kanalartig unterteilte Schlauch (5) in Einzelelemente
begrenzter Breite unterteilt ist. Dies ist nc5tig, um den bei Schräglage der Elemente auftretenden hydrostatisch.Druck zu begrenzen.
Die Abb. 2 zeigt die schematische Anordnung der Kollektoren als Unterspanndecke eines Treibhauses. Bei schrägem, abendlichen Sonnenstand
ist in diesem Falle das westseitig angeordnete Element transparent, während das ostseitige dunkel absorbierend ist. Hier stellt (?) das
vorhandene Glasdach und (θ) die mit dunkler Flüssigkeit gefüllte zweite
Schicht dar.
Die Abb. 3 zeigt die Wassereinlauf- und -auslaufelemente für jeden ein-ZBlnen
Schlauch. Dabei stellt (9) den Einfüllstutzen, (1Q) die mit den Elementen hermetisch verbundene Einfüllrinne, (11) den Auslaufstutzen
und (12) die wasserdurchflossenen Kanäle dar.
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Die Abb. 4 zeigt den prinzipiellen Wasserdurchfluss durch die obere
transparente Schicht. (13) ist ein gut wärmeisolierter Wasserspeicher. Die Zuleitungsschläuche (14) für die einzelnen Knilektoren befördern
mittels einer Pumpe (1S) das Wasser vom Grunde des Speichers durch die
Kollektoren und führen es über die Rückleitungsschläuche (1S) an der
Oberfläche des Speichers wieder ein. Der Speicher ist durch geeignete Maasnahmen — z.B. Zwischengitter (17) - so gebaut, dass sich in ihm
eine stabile Temperaturschichtung einstellt.
Die Abb« 5 zeigt den prinzipiellen Kreislauf verschieden gefärbter
Flüssigkeiten durch did zwöü;b, variabel transparente Schicht. Aus
verschiedenen Behältern (1B) wird über eine Pumpe (19) und Eingangsmagnetventile
(20) die gewünschte Flüssigkeit in die zweite Kollektorschicht
gepumpt. Die Entleerung und Rückführung in die. Vorratsbehälter
geschieht über dieselbe Pumpe (19) und Ausgangsmagnetventile. (21),
Lörrach, den 20. August 1975
VJ
Johann Kleinwächter
8Ö9809/0048
L e e r s e
i te
Claims (10)
1. Xransmissionsvariabler Doppelschicht-Sonnenkollektar, d a d u r c h
~~^ gekennzeichnet, dass zwei transparente Schichten übereinander
angeordnet sind, wobei die obere Schicht von einem transparenten, flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmt wird und die
untere Schicht alle Stufen von klartransparent bis schwarzabsorbierend
durchlaufen kann,
2. Transmissiansvariabler Doppelschicht-Sonnenkollektor nach Anspruch 1),
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ü herein-*
anderliegenden Schichten gut wärmeleitend miteinder verbunden sind.
3. Transmissionnsvariabler Doppelschicht- ^Sonnenkollektor nach Anspruch
1) und 2), dadurch gekennzeichnet, dass die
untere Schicht auf ihrer Unterseite mil. einer· transparenten WärmeisDlationsschicht
versehen ist.
4. TransmissionsvariaMer Doppelschicht-Sunnenkollektor nach Anspruch
1), 2) und 3), dadurch gekennzeichnet, dass die
beiden Schichten aus transparenten, in sich selbst kanalförmig unterteilten
Kunststoffschläuchen bestehen.
5. Transmissiansvariabler Doppelschicht-Sonnenkollektor nach Anspruch
1), 2) und 3), dadurch gekennzeichnet, dass
dia beiden Schichten aus in sich selbst kanalartig unterteiltem Glas bestehen.
6. Transmissionsvariabler Doppelschicht-Sonnenkollektor nach Anspruch 1),
2), 3) und 4], dadurch gekennzeichnet, dass er
mit Mitteln versehen ist, die seine Befestigung als Unterspannbahn unter bestehende, transparente Abdeckungen - wie sie z.B. bei Treibhäusern üblich sind- gestatten.
7. Tranamissionsvariabler Doppelschicht-Sonnenkollektor nach Anspruch 1),
2)i 3)ι 4), ß), dadurch gekennzeichnet, dass
Mittel aus einem Netz bestehen.
009809/0048
8. Transmissionsvariabler Doppelschicht-Sonnenkollektor nach Anspruch 1),
2), 3), 4), 5), S) und 7), dadurch gekennzeichnet,
dass das transparente Medium der oberen Schicht mittels einer Pumpe
zirkuliert und die gewonnene Wärmemenge in einen oder mehreren Wärmespeicher transportiert wird.
zirkuliert und die gewonnene Wärmemenge in einen oder mehreren Wärmespeicher transportiert wird.
9. Transmissionsvariabler Dappelschicht-Sonnenkollektor nach Anspruch 1),
2)i 3)> 4)ι 53» 6)f 7) und a)f dadurch gekennzeichnet,
dass Flüssigkeiten verschiedener Färbung aus verschiedenen
Behältern in die variabel transparente Schicht eingepumpt werden.
Behältern in die variabel transparente Schicht eingepumpt werden.
10. Trensmissionsvariabler Doppelschicht-Sonnenkollektor nach Anspruch 1),
2)» 3), 4), 5), 6), 7), 8) und 9), dadurch gekennzeichnet,
dass die unteres mit variabel transparenten Flüssigkeiten gefüllte
Schicht für diese Flüssigkeiten nicht benetzend ist und auf diese
Weite nach der Leerung wieder transparent wird.
Weite nach der Leerung wieder transparent wird.
11, Tr*nanii8Sion§veriabler Doppalschicht-Sonnenkollektor nach Anspruch i)r
2}» 3], 4), 5), 6), 7), und θ), dadurch gekennzeichnet,
dass die variabel transparente Schicht aus Stoffen besteht, die unter Einwirkung eines elektrischen Feldes ihre Transparenz verändern.
12« frimaffliaiionsvariabler Doppelschicht-Sonnenkoilektnr nach Anspruch 1),
2Ji 3Ji 4], 5), 6), 7) und 8), dadurch ο ©kenn zeichne £* dass die variable transparente Schicht aus Stoffen besteht, die
'bei definierten Temperaturen ihre Transparenz reproduzierbar verändert
809809/00A8
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|---|---|---|---|
| DE19762637914 DE2637914A1 (de) | 1976-08-23 | 1976-08-23 | Transmissionsvariabler doppelschicht-sonnenkollektor |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE2637914A1 true DE2637914A1 (de) | 1978-03-02 |
Family
ID=5986136
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2637914A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2846178A1 (de) * | 1978-10-24 | 1980-04-30 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Flachkollektor zum auffangen des sonnenlichtes |
| EP0075464A1 (de) * | 1981-09-17 | 1983-03-30 | McKee, Frederick Brian | Verbesserungen im oder am Fenster |
| WO1983001103A1 (en) * | 1981-09-17 | 1983-03-31 | Frederick Brian Mckee | Improvement in or relating to windows |
| US4617777A (en) * | 1982-11-04 | 1986-10-21 | Vefi A/S | Double-walled panels with end closure |
-
1976
- 1976-08-23 DE DE19762637914 patent/DE2637914A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
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| WO1983001103A1 (en) * | 1981-09-17 | 1983-03-31 | Frederick Brian Mckee | Improvement in or relating to windows |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BOMIN-SOLAR GMBH & CO KG, 7850 LOERRACH, DE |
|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8130 | Withdrawal |