DE2652254A1 - Solar heating system heat collector - has zigzag heat exchange fluid circulating tubes with flattened ends and concave reflectors - Google Patents

Solar heating system heat collector - has zigzag heat exchange fluid circulating tubes with flattened ends and concave reflectors

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DE2652254A1
DE2652254A1 DE19762652254 DE2652254A DE2652254A1 DE 2652254 A1 DE2652254 A1 DE 2652254A1 DE 19762652254 DE19762652254 DE 19762652254 DE 2652254 A DE2652254 A DE 2652254A DE 2652254 A1 DE2652254 A1 DE 2652254A1
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Theodor Thomas
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BREHM GEB EHRMUTH HEIDE
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/74—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other
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Abstract

The solar heating system has heat collectors designed for mounting on a sloping roof and for maximum heat collection even when the roof is in a fairly unfavourable location and alignment. The lower casing (1) has a layer of insulating medium (7) supporting a corrugated reflecting plate, each corrugation (6) being concave, so as to concentrate the sun's rays upwards onto the heating coil (3) above it. The coil has zig zag tubes, with the bends at the ends of each pair having a flattened portion (9) so that the rate of flow of the heat exchange liquid through the tubes is faster at the bends due to the decrease in cross sectional size of the tubes (3). The coils are housed in the space between the corrugated reflective surface and a sheet (2) of e.g. glass over the top.

Description

V O R R I C H T U N G U N D V E R F A H R E NV O R R I C H T U N G U N D V E R F A H R E N

Z U R U M W A N D L U N G V O N S O N N E N E N E R G I E I N W @ R M E Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme.Z U R U M W A N D L U N G V O N S O N N E N E N E R G I E I N W @ R M E The invention relates to a device and method for converting solar energy in warmth.

Vorrichtungen und Verfahren dieser Art sind bekannt, diese bestehen beispielsweise aus Reflektoren, wie in der Offenlegungaschrift BRD 2451973 beschrieben und dargestellt. Hier wird mit einem Reflektor ein aufheizbares Medium in einem durchsichtigen Körper erhitzt (Brennpunkteffekt). Eine weitere Form wird in der Offenlegungsschrift BRD 2402999 beschrieben, in welcher das Prinzip der Wärmepumpe Anwendung findet. Weitere Formen sind die Flachkollektoren, die z.B. auf Dächer montiert, der Wärmeerzeugung dienen.Devices and methods of this type are known, they exist for example from reflectors, as described in the Offenlegungsschrift BRD 2451973 and shown. Here, a reflector is a heatable medium in one transparent body is heated (focal point effect). Another form is used in the Offenlegungsschrift BRD 2402999 describes in which the principle of the heat pump Applies. Other forms are the flat-plate collectors, which e.g. on roofs mounted, serve to generate heat.

Nachteilig bei diesen obenaufgeführten Vorrichtungen ist, daß obengenannte Reflektoren für eine optimale Nutzung der Sonne nachgeführt werden müssen. Dieses bedarf eines groben technischen Aufwandes und ist f.tr den Privathaushalt zu kostenaufwendig. Auch bei der Wärmepumpe muß ein großer kostspieliger technischer Aufwand betrieben werden. Festmontierte Flachkollektoren erforden sowohl eine optimale Dachneigung, als auch die Standortrichtung des Hauses Ost - West. Diese idealen Voraussetzungen sind nur äußerst selten gegeben. Selbst dann,bleiben die Morgenwerte und Nachmittagswerte bedingt durch die im spitzen Winkel einfallenden Sonnenstrahlen gering. optimal arbeitet ein solcher kollektor nur am Mittag.The disadvantage of these above-mentioned devices is that the above Reflectors need to be tracked for optimal use of the sun. This requires a rough technical effort and is too expensive for private households. In the case of the heat pump, too, a great deal of expensive technical effort must be made will. Fixed flat-plate collectors require both an optimal roof pitch, as well as the location direction of the house east - west. These ideal conditions are extremely rare. Even then, the morning values and afternoon values remain due to the rays of the sun falling at an acute angle. optimal such a collector works only at noon.

Auf gabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung von Sonnenenergie in Viarme so zu gestalten, daß die einfallende Solarstrahlung möglichst optimal aufgenommen und genutzt werden kann, ohne besonders kostenintensiv in der Herstellung zu sein.The task of the invention is to provide an apparatus and method for Conversion of solar energy in Viarme so that the incident solar radiation can be recorded and used as optimally as possible without being particularly costly to be in the making.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Formgebung des Durchlaufkörpers für das Medium so gestaltet ist, daß die einfallende Strahlung optimal genutzt werden kann. Es ist nachgewiesen, daß runde Körper geringe Reflektionswerte aufweisen. Aus diesem Grunde findet für den Durchlaufkörper ein dünnwandiges Rohr Verwendung. Bekannt ist, daß bei Querschnittsverlängung z.B. im Inneren eines rohres die Durchlaufgeschwindigkeit erhöht und bei Erweiterung verlangsamt wird. Deshalb ist der Durchlaufkörper an beliebig vielen Stellen z.B. an Schleifen/Biegungen verjüngt. Um auch die Strahlung zu nutzen, welche am Rohr vorbei, oder vom Rohr bei starker Erhitzung reflektiert., auf die Unterseite des Gerätes fällt, ist eine Reflektionsplatte mit entsprechender Profilierung unterhalb des Durchlaufkörpers angebracht.The object is achieved according to the invention in that the shaping of the passage body for the medium is designed so that the incident radiation can be used optimally. It has been proven that round bodies have low reflection values exhibit. For this reason, a thin-walled tube is used for the flow body Use. It is known that when the cross-section is enlarged, e.g. inside a pipe the throughput speed is increased and slowed down when expanding. That's why the continuous body is tapered at any number of places, e.g. at loops / bends. In order to also use the radiation that passes the pipe, or from the pipe when it is strong Heat reflects., Falls on the underside of the device, is a reflection plate attached with appropriate profiling below the flow body.

In folgendem wird die Erfindung an Hand eines husführungsbeispieles erläutert.In the following the invention is illustrated using an example of a house explained.

Fig.1 zeigt eine Aufsicht auf den Kollektor welcher aus dem Gehäuse 1 besteht und an dessen Frontseite eine transparente Platte 2 angebracht ist. Im Innenraum dessen Gehause 1 ist der Durchlaufkörper 3 mit seiner ;Querschnittsverjüngung 4 dargestellt. Fig.1 shows a plan view of the collector which comes out of the housing 1 and a transparent plate 2 is attached to its front side. in the The interior of the housing 1 is the flow-through body 3 with its cross-sectional taper 4 shown.

Fig.2 zeigt die Seitenansicht des kompletten Gerätes auf welcher die Einlauf 8, der Auslauf 9 und die Transparente Platte 2 sichtbar sind, Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt entlang der Linie III -fII..it den Durchlaufkörper 3, darunter die Reflektionsplatte 5 mit ihrer speziellen Formgebung bei 6. Der Raum zwischen Gehäuse 1 und Reflektionsplatte 5 ist mit Isoliermaterial 7 gefüllt. Fig.2 shows the side view of the complete device on which the inlet 8, the outlet 9 and the transparent plate 2 are visible, Fig. 3 shows a partial section along the line III -fII..it the through body 3, below the reflection plate 5 with its special shape at 6. The room between housing 1 and reflection plate 5 is filled with insulating material 7.

Fig 4 und 5 zeigen die dluerschnittsverjiingung 4 und den Durchlaufkörper 3.FIGS. 4 and 5 show the ductile taper 4 and the passage body 3.

Fig. 6 zeigt die schematische Darstellung der einfallenden Strahlung 10, jedoch bei 11 die bei einem gewissen Einstrahlungswinkel immer konstant proJizierte Fläche (pojaizierte Fläche = ) und bei 12 die ebenfalls bei einem gewissen Einstrahlungswinkel immer konstante hbsorbetionsfläche = halber Umfang. 6 shows the schematic representation of the incident radiation 10, but at 11 the projected constant at a certain angle of incidence Area (pojaosed area =) and at 12 also at a certain angle of incidence always constant absorption area = half the circumference.

Bei 13 wird eine Strahlung dargestellt, die vom Reflektor auf den Durchlaufkörper 3 fällt. Der Winkel A ist der Bereich in dem die Sonne in ihren Tagesstunden auf das Gerät fällt. At 13 a radiation is shown, which from the reflector on the Continuous body 3 falls. The angle A is the area in which the sun is in its Hours of the day falls on the device.

Fig 7 zeigt die schematische Darstellung eines auf einem Hausdach angebrachten Gerätes. 7 shows the schematic representation of a on a house roof attached device.

Der Winkel B ist die Dachneigung, der Winkel C ist der Bereich, in dem die Sonnen strahlung zwischen Winter und Sommer differiert. The angle B is the roof slope, the angle C is the area in where the solar radiation differs between winter and summer.

Claims (9)

Patentansprüche Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß die einfallende Solarstrahlung auf einen, vorzugsweise aus gut Wärmeleitendem aterial bestehenden und mit selektiver Oberflächenbeschichtung versehenen Durchlaufkrper (,) fllt, der in seiner äußeren Formhebung so gestaltet ist, daß eine größmögliche Sonnenenergieaufnahme auf der Oberfläche ermöglicht wird.Device and method for converting solar energy in heat, characterized in that the incident solar radiation on a, preferably made of aterial material that conducts heat well and has a selective surface coating provided flow-through body (,), which is designed in this way in its external shape elevation is that the greatest possible solar energy absorption is made possible on the surface. 2. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Duchlaufkörper (3) in beliebiger Anordnung z.B. Schlange und beliebiger Linge angebracht sein kann.2. Device and method according to claim 1, characterized in that that the continuous body (3) in any arrangement, e.g. snake and any Linge can be attached. 3. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaufkörper 3 zum Zwecke unterschiedlicher Durchlaufgeschwindigkeiten der Flissigkeit (Medium) in seinem Querschnitt (4) variabel gestaltet sein kann.3. Device and method according to claim 1 and 2, characterized in that that the passage body 3 for the purpose of different passage speeds the liquid (medium) can be designed to be variable in its cross-section (4). 4. Vorrichtung und Verfahren nech Anspruch 1, 2 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Durchlaufkörper( eine Reflektionsplatte (5) angebracht sein kann, welche in ihrer Formgebung so gestaltet ist, daß sie dem Verlauf des Durchlaufkörpers angeaßt ist, vorbeifallende Strahlung aufnimmt und an den Durchlaufkörper reflektiert.4. The device and method according to claim 1, 2 and 5, characterized in that that below the flow body (a reflection plate (5) can be attached, which is designed in its shape so that it follows the course of the flow-through body is adapted, absorbs incident radiation and reflects it on the passage body. 5. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Reflektionsplatte (5) und Gehäuse (1) eine Isolierschicht (7) aus beliebigem Material befinden kann.5. The device and method according to claim 1, 2, 3 and 4, characterized in that that between the reflection plate (5) and the housing (1) there is an insulating layer (7) can be made of any material. 6. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1,2,3,4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (1? in beliebeiger Formgestaltung auf seiner Unterseite Befestigungsmöglichkeiten z.B. am Dach eines Hauses aufweist.6. Device and method according to claim 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that that a housing (1? in any shape on its underside mounting options e.g. on the roof of a house. 7. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1,2,3,4,5und6 dadurch gekennzeichnet, da? auf der frontseite des Gehäuses (1) eine transparente Schutzplatte (2) gegen konvektive Wärmeabgabe angebracht sein kann.7. Device and method according to claim 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that there? on the front of the housing (1) a transparent protective plate (2) against convective heat emission can be appropriate. 6. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1,2,3,4,5, 6 und 7 dadurch gekennzeichnet, da das Durchlaufmedium beispielsweise aus Wasser, (1 oder synthetischer Flüssigkeit besteht und in seiner Farbe unterschiedlich sein kann.6. Device and method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 thereby because the flow medium is made of water, for example (1 or synthetic Liquid and can be different in color. 9. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1,2,3,4,5,6, 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, das diese Vorrichtun sowohl, beim Neubau von Heizungen, Warmwasserversorgungen und so weiter als auch zur Ergänzung bestehender Anlagen Verwendung finden kann, ber auch als völlig separate Einrichtung für Schwimmbecken, Ghrtnerei usw. gebaut werden kann.9. Device and method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8 thereby marked that this Vorrichtun both, when building new heating systems, hot water supplies and so on and can also be used to supplement existing systems, Also built as a completely separate facility for swimming pools, ironwork, etc. can be.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997042453A1 (en) * 1996-05-08 1997-11-13 Thermal Energy Accumulator Products Pty. Ltd. An improved thermal energy collector

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997042453A1 (en) * 1996-05-08 1997-11-13 Thermal Energy Accumulator Products Pty. Ltd. An improved thermal energy collector

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