DE2657399A1 - Vorrichtung zum einfangen und zur umwandlung elektromagnetischer strahlungsenergie in waermeenergie - Google Patents

Description

• BEZEICHNUNG: Vorrichtung zum Einfangen und zur Umwandlung elektromagnetischer Strahlungsenergie in Wärmeenergie.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einfangen und zur Umwandlung elektromagnetischer Strahlungsenergie in Wärmeenergie mit einer für die Strahlungsenergie gut durchlässigen, aber wärmeisolierenden Hohlplatte und einem Energiewandler zur Umwandlung der übertragenen Strahlungsenergie in Wärmeenergie.
• STAND DER TECHNIK Zur Ausnutzung von Sonnenenergie für die Versorgung von Wohnhäusern mit Wärmeenergie ist es bekannt, das Haus mit großflächigen Fenstern oder Glasdachkonstruktionen auszustatten, welche im optimalen Einstrahlungsbereich angeordnet sind, und hinter diesen, vorzugsweise mit Hohlglasscheiben (Isolierglasscheiben) versehenen Fenstern in mehr oder weniger geringem Abstand Energiewandler in Form von Kanalsystemen zur Erwärmung von Wasser anzubringen, die mit einem Warmwasserspeicher verbunden sind. Diese bekannte Anordnung hat sowohl bauliche als auch funktionelle Nachteile. Die Ausbildung der Energiewandler als getrennte Baueinheiten macht besondere kostenerhöhende Maßnahmen zur räumlichen Zuordnung und Verbindung mit den bauseitig vorgegebenen Anordnungen für die Einstrahlung der Sonnenenergie erforderlich. Außerdem ist die Kopplung der Strahlungsübertrager und Energiewandler mit unerwünschten Energieverlusten verbunden.
• AUFGABE Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtungen zur Strahlungsübertragung und zur Energiewandlung so miteinander zu verbinden, daß sich eine bauliche Zusammenfassung mit geringerem Aufwand für Herstellung und Montage und höherem Gesamtwirkungsgrad ergibt.
• LÖSUNG Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß die Funktion der Einrichtung zum Einfangen und Übertragen der Strahlungsenergie auf den Energiewandler bereits an der Grenzfläche zwischen dem Hohlraum der die Strahlung übertragenden Hohlplatte und deren abschließender Innenwandung endet, so daß es geboten erscheint, den ganzen an diese Grenzfläche sich anschließenden Bereich der Anordnung in seiner Gestaltung optimal der Funktion der Energieumwandlung anzupassen.
• Ausgehend von dieser Überlegung ist die vorliegende Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die Rückwand der Hohlplatte selbst als Energiewandler oder Teil des Energiewandlers ausgebildet ist.
• Durch diese neuartige bauliche Zusammenfassung von Stehlungsübertrager und Energiewandler wird bei wesentlicher Verminderung des baulichen Gesamtaufwandes eine kompaktere Anordnung, Vereinfachung der Montage und Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht.
• Insbesondere wird auch die Gefahr einer Beeinträchtigung der Übertragung, wie sie durch die bisherige getrennte Anordnung von Übertrag er und Energiewandler gegeben war, mit dem Fortfall des freien Überbrückungsraumes zwischen diesen beiden Teilen vermieden.
• BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN Weitere Merkmale und-Vorteile sind der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung zu entnehmen.
• In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 Querschnitt durch einen kombinierten Übertrager und Energiewandler in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Energiewandlers, mit rechteckigem Kanalquerschnitt, Fig. 3 einen Energiewandler mit halbrundem Kanalquerschnitt, Fig. 4 einen Energiewandler mit transparenter, beschichteter Abschlußplatte, Fig. 5 einen Energiewandler, dessen Kanäle zum Teil durch die transparente Abschlußplatte geschlossen werden, Fig. 6 einen Energiewandler, der mit profilierter Außenfläche seiner Kanalwandungen an den Hohlraum des Übertragers grenzt, Fig. 7 eine Abwandlung zu Fig. 6, mit rippenförmigem Innenprofil des Energiewandlers und Fig. 8 eine Abwandlung zu Fig. 2.
• Die in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einem Übertrager a für die auf zufangende Strahlungsenergie und einem Energiewandler b zur Umwandlung der aufgefangenen Strahlungsenergie in Wärmeenergie.
• Der Übertrager a besteht aus einer Hohlplatte mit für die aufzufangende Strahlungsenergie möglichst gut durchlässiger Außenwand 1 und einem wärmeisolierenden Hohlraum 2. Dieser Hohlraum kann teilevakuiert oder mit einem für die Wärmeisolierung geeigneten Medium gefüllt sein, durch welches die Strahlungsenergie möglichst wenig absorbiert wird.
• Zur Bildung des Hohlraumes 2 ist ein Distanzkragen 3 (Fig. 1) bzw. 3' (Fig. 7,8) vorgesehen, der durch Klebschichten 4, Füllmasse 5 und einen äußeren Klebstreifen 6 formfest und abdichtend mit der Außen- und Innenwand verbunden ist.
• Der Energiewandler b besteht in den dargestellten Beispielen aus einem Hüllkörper für ein wärmespeicherndes Medium, z.B.
• Wasser, und ist als Grenzplatte 7,7' zum Abschluß des Hohlraumes 2 des Übertragers ausgebildet bzw. mit einer solchen Grenzplatte versehen.
• Zur Aufnahme des wärmespeichernden Mediums ist der Energiewandler b mit einem Kanalsystem 8 versehen, das an einen Warmwasserbehälter als Wärmespeicher bzw. an das zu versorgende Heizsystem oder sonstige wärmetechnische System anschließbar ist.
• Das Kanalsystem kann, wie Fig. 1,4 und 6 veranschaulichen, aus rohrförmigen Kanälen 9 bestehen. Fig. 2,3,5,7 und 8 zeigen Kanalsysteme 8 mit eingeformten Kanälen 10,11,12 von rechteckigem oder halbrundem Querschnitt.
• Der Distanzkragen 3' kann auch, wie Fig. 7 und 8 zeigen, mit dem Energiewandler b verbunden sein und Teil des Energiewandlers bilden.
• Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit transparenter Abschlußplatte bzw. Grenzplatte 7'. Diese Grenzplatte ist auf ihrer Rückseite mit einer Schicht 13 versehen, auf welcher das Kanalsystem 8 angebracht ist.
• Die Grenzfläche g zwischen Übertrager a und Energiewandler b wirkt als AbsorptionsEläche. Diese Grenzfläche kann eben sein, sie kann aber auch eine andere Gestalt haben, wie beispielsweise aus Fig. 5,6 und 7 ersichtlich ist, wo auf verschiedene Weise gebildete wellenförmige Absorptionsflächen g dargestellt sind.
• In der Ausführungsform nach Fig. 5 werden die Kanäle 11 teilweise durch die metallische Wandung des Energiewandlers und teilweise durch die transparente Grenzplatte 7 begrenzt. In den gegen die Grenzplatte 7' offenen Kanälen (es könnten auch alle Kanäle in dieser Weise ausgebildet sein) findet eine Absorption zunächst während der Durchstrahlung des Wassers und sodann in der Absorptionsfläche g statt.
• Die Absorptionsfläche g wird so ausgebildet, daß ein möglichst hoher Absorptionsgrad erzielt, der reflektierte Anteil der Strahlungsenergie dagegen möglichst niedrig gehalten wird.
• Hierzu sind insbesondere eine die Absorption begünstigende Farbgebung und Oberflächenstruktur zu wählen.
• Im rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich. So kann es vorteilhaft sein, durch Verwendung einer entsprechenden Außenwand 1 vom Energiewandler ausgehende langwellige, infrarot Rückstrahlung zurück-.
• zuhalten. Ferner könnte der Hohlraum 2 durch Stützrippen oder -Warzen überbrückt werden.
• Zum Schutz gegen Frostschäden ist das Kanalsystem 8 mit seinen Anschlüssen vorzugsweise so ausgebildet, daß es nach Abschaltung der Umwälzpumpe, z.B. durch Stromausfall, durch Schwerkraftwirkung automatisch leerläuft0 Das Kanalsystem bzw. der die Absorptionsfläche bildende Körper des Energiewandlers besteht aus einem die Strahlungsenergie gut absorbierenden und an das Medium abgebenden Material, vorzugsweise aus Metall, z.B. Aluminium. Zahl und Dichte der Kanäle sind den jeweiligen Verhältnissen und Forderungen anzupassen.
• BEZUGSZEICHENLISTE a Übertrager b Energiewandler g Absorptionsfläche von b 1 transparente Außenwand des Übertragers a der Strahlungsenergie 2 isolierender Hohlraum des Übertragers a 3,3' Distanzkragen für den Hohlraum 2 4 Klebschichten für 3 5 Füllmasse 6 Klebstreifen 7,7' * Grenzplatte des Energiewandlers b 9 Kanäle von 8 (Fig. 1,4,6) 10 Kanäle von 8 (Fig. 2,7,8) 11 Kanäle von 8 (Fig. 3,7) 12 Kanäle von 8 (Fig. 5) 13 Schicht 7'

Claims (9)

1. PATrNTADJ*SPRJCH r i) Vorrichtung zum Einfangen und zur Umwandlung elektromagnetischer Strahlungsenergie in Wärmeenergie mit einer für die Strahlungsenergie gut durchlässigen, aber wärmeisolierenden :ohlplatte und einem Energiewardler zur Umwandlung der übertragenen Strahlungsenergie in Wärmeenergie, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand der Hohlplatte (Übertrager a) selbst als Energievandler oder Teil des Energiewandlers (b) ausgebildet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Patentanspruci dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlplatte (a) nach Art von Isolierscheiben aus zwei parallelen Platten gebildet ist, die mit einem umlaufenden Distanzkragen (3,3') und Dichtmitteln (4,5,6) einen mediumsgefüllten oder teilevakuierten Hohlraum (2) bilden.
3. . Vorrichtung nach Patentanspruchloder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler (b) als von einem warmespeichernden Medium, insbesondere Wasser, durchflossener Hüllkörper ausgebildet ist.
4. 4, Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler (b) mit einem an einen Wärmespeicher anschließbaren Kanalsystem (8) versehen ist.
5. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichr.et, daß das Kanalsystem (8) fest mit einer Platte (7,7') verbunden ist, die als abschließende Rückwand der energieübertragenden Hohlplatte (a) dient.
6. 6. Vorrichtung nach Patentspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem (8) mit der Rückwand (7,7') der energieübertragenden Hohlplatte (a) aus einem Stück besteht.
7. 7. Vorrichtung nachPatentanspruch , dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand der energieübertragenden Hohlplatte (a) ihrerseits als vom wärmespeichernden Medium durchilossene Hohlplatte bzv.

   Kanalplatte ausgebildet ist.
8. 8. Vorrichtung nach Patentanspruchoder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2) stellenweise durch Rippen oder Warzen überbrückt ist.
9. 9. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem (8) so ausgeführt und angeschlossen ist, daß es nach Abschaltung der Umwälzpumpe durch Schwerkraftwirkung automatisch leerläuft,