DE2706544A1

DE2706544A1 - Solar heat collector with heat transfer medium - has surface formed by metal channel sections placed against each other

Info

Publication number: DE2706544A1
Application number: DE19772706544
Authority: DE
Inventors: Joannes Marie Van Heel
Original assignee: Stichting Bouwcentrum
Current assignee: Stichting Bouwcentrum
Priority date: 1976-02-19
Filing date: 1977-02-14
Publication date: 1977-08-25
Also published as: NL165280C; NL7601677A; ZA77884B; BE851414A; NL165280B

Abstract

The solar heat collector transfers heat to a current of another medium such as air, having a surface collecting the heat and a chamber through which the medium flows. The surface is formed by a number of metal channel sections (2), placed against each other. These can bear against insulating material (3) on the side furthest from the collecting surface (1). The insulating material, together with the channel sections, can be accommodated in a trough-shaped holder (4), in which they are secured by a number of strips fixed to the holder. Unions are provided in the latter for a number of medium inlets and outlets.

Description

Kollektor zum Abfangen von Strahlungswärme Collector for capturing radiant heat

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kollektor zum Abfangen von Strahlungswarme und zum Abgeben von Wärme an ein Strömungsmedium, wie Luft, versehen mit einer Oberfläche zum Aufnehmen von Strahlungswärme und einem Raum, durch den das Medium stromen kann.The invention relates to a collector for capturing radiant heat and for giving off heat to a flow medium, such as air, provided with a surface to absorb radiant heat and a room through which the medium can flow.

Ein solcher Kollektor kann z.B. zum Abfangen der Strahlungswärme der Sonne angewendet werden, wobei der Kollektor in dem Dach eines Gebäudes montiert sein kann, um die aurgenommene Strahlungswärme zur Heizung des Gebäudes zu benutzen.Such a collector can be used, for example, to intercept the radiant heat of the Sun applied with the collector mounted in the roof of a building can be to use the absorbed radiant heat to heat the building.

Bei der Heizung eines Gebäudes in dieser Weise kann, zumal in Gegenden mit einem wechselnden Klima, nur ein geringer Teil der benötigten Gesamtmenge an Eruirmungsenergie von Strahlungswärme der Sonne herrühren. Das in dieser Weise Erwärmen ist daher nur wirtschaftlich verantwortet, wenn das Erwärmungs system der manchmal mit Zwischenperioden scheinenden Sonne (z.B. auch bei wechselnd bewolktem Wetter) eine maximale Strahlungswärme entzieht, billig hergefitellt werfen kann und sich billig warten lasst Ein wichtiges Bindeglied in dem Erwärmungssystem ist der Kollektor, der die Sonnenstrahlung abfängt und dem Strömungsmedium übergibt, das die Wärme z.B. einer Speicherstelle oder den betreffenden Räumen des Gebäudes zuführt.When heating a building in this way you can, especially in local areas with a changing climate, only a small part of the total amount required Eruirmungsenergie derive from radiant heat from the sun. Warming up in this way is therefore only economically responsible if the warming system is sometimes with the sun shining in between periods (e.g. also with changing cloudy weather) extracts a maximum of radiant heat, can throw it cheaply and itself let wait cheap An important link in the warming system is the collector that intercepts solar radiation and transfers it to the flow medium, the heat e.g. of a storage location or the relevant rooms of the building feeds.

Ein solcher Kollektor soll zunächst der Forderung entsprechen, dass das von der Sonnenstrahlung erwärmte Material zur schnellen Erwärmung bei der Bestrahlung eine möglichst kleine Masse hat, was zumal bei wechselnd bewölktem Wetter von Bedeutung ist. Ausserdem soll das durch Strahlung erwärmte Material über eine möglichst grosse Oberfläche mit dem die Wärme abführenden Strömungsmedium in Kontakt stehen.Such a collector should initially meet the requirement that the material heated by solar radiation for rapid heating during irradiation has as small a mass as possible, which is particularly important in cloudy weather is. In addition, the material heated by radiation should be as large as possible Surface are in contact with the heat-dissipating flow medium.

Wenn für die zu bestrahlenden Oberfläche eine Metallplatte angewendet wird, an der das Strömungsmedium zum Uebernehmen der Wärme von der Platte vorbeigeführt wird, genügt ein Minimum an durch Bestrahlung zu erwärmendem Material.If a metal plate is used for the surface to be irradiated is passed, on which the flow medium to take over the heat from the plate a minimum of material to be heated by irradiation is sufficient.

Zumal, wenn man als Strömungsmedium ein Gas, insbesondere Luft, anwendet, wird jedoch die Oberfläche der Platte, die mit dem Gas in Berührung ist, nicht gross genug sein, um eine wirksame Wärmeübertragung zu erhalten.Especially when a gas, especially air, is used as the flow medium, however, the surface of the plate in contact with the gas does not become large enough to get effective heat transfer.

Werden jedoch zur Vergrösserung der Wärmeübertragung auf das Medium z.B.However, they are used to increase the heat transfer to the medium e.g.

Rippen auf der Metallplatte vorgesehen, so sollen Rippen diese entweder mit der Platte verschweisst oder integral mit der Platte gebildet werden, um eine gute Wärmeleitung von der Platte zu den Rippen zu bewirken. Dies ist jedoch in der Praxis eine teure Konstruktion, während ausserdem die Masse des zu erwärmenden Materials erheblich zunimmt.Ribs are provided on the metal plate, so should ribs either welded to the plate or formed integrally with the plate to form a to effect good heat conduction from the plate to the ribs. However, this is in the Practice an expensive construction while also adding the bulk of the material to be heated increases significantly.

Bei der Anwendung von Luft als Medium, wodurch der Verschleiss und die Wartung des Kollektors und der Zu- und Abfuhrleitungen minimal sind, ist es praktisch unvermeidlich, dass der Raum des Kollektors, in dem die Luft erwärmt wird, mit Mitteln zur Vergrösserung der Kontaktfläche zwischen der Luft und dem durch Strahlung erwärmten Material versehen ist.When using air as a medium, which reduces wear and tear the maintenance of the collector and the supply and discharge lines are minimal, it is practically inevitable that the space of the collector, in which the air is heated, with means to increase the contact area between the air and the through Radiation heated material is provided.

Der Zweck der Erfindungist ein Kollektor zum Abfangen von Strahlungswärme und Abgeben von Wärme an ein Strömungsmedium, wie Luft, dessen Konstruktion aehr einfach und billig ist, wobei das durch Strahlung erwärmte Material eine grosse Kontaktfläche mit dem Strömungsmedium hat und wobei die Dicke, bzw.The purpose of the invention is a collector for collecting radiant heat and giving off heat to a flow medium, such as air, whose construction is more is simple and cheap, with the material heated by radiation being a large one Has contact surface with the flow medium and where the thickness or

Masse, dieses Materials beliebig gewählt werden kann, d.h. nicht dadurch bestimmt wird, dass das Material geschweisst, gegossen oder extrudiert werden muss.Mass, this material can be chosen arbitrarily, i.e. not by it certainly that the material has to be welded, cast or extruded.

Dazu wird gemäss der Erfindung die Oberfläche zum Aufnehmen der Strahlungswärme durch Wandteile einer Anzahl aneinanderliegender metallener Profilstäbe gebildet. Die Profilstäbe, z.B. mit einem U-fo"rmigen Querschnitt, liegen dabei derart aneinander, dass an einer Seite der so gebildeten Platte eine im wesentlichen ebene Fläche entsteht und an der anderen Seite, abgängig von der Form der Profilstäbe, eine Anzahl parallel zueinander liegender, offener Rinnen.For this purpose, according to the invention, the surface is used to absorb the radiant heat formed by wall parts of a number of adjacent metal profile bars. The profile bars, e.g. with a U-shaped cross-section, lie against one another in such a way that that a substantially flat surface is created on one side of the plate formed in this way and on the other side, depending on the shape of the profile bars, a number in parallel open channels lying to one another.

Nach einem Merkmal der. Erfindung können die nebeneinander liegenden Profilstäbe an der von der gebildeten, zu bestrahlenden Fläche abgekehrten Seite an einem Isolationsmaterial anliegen, so dass in dem Kollektor eine Anzahl paralleler Kanäle entsteht, die rund herum geschlossen sind, und zwar einerseits durch das durch Strahlung erwärmte Metall und andererseits durch das Isolationsmaterial* z.B. Glaswolle oder einen Kunststoffschaum.According to a feature of the. Invention can be adjacent Profile bars on the side facing away from the formed surface to be irradiated rest against an insulation material, so that in the collector a number of parallel Channels are created that are closed all around, on the one hand by the metal heated by radiation and on the other hand by the insulating material * e.g. Glass wool or a plastic foam.

Damit die Profilstäbe in einfacher Weise aneinander und auf dem Isolationsmaterial befestigt werden können, und damit in einfacher Weise Mediumzufuhr-und Mediumabfuhrleitungen angeordnet werden könnten, werden gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung das Isolationsmaterial und die an diesem anliegenden, aneinanderliegenden Profilstäbe in einem rinnenförmigen Behälter angeordnet und darin fixiert sind mit einem oder mit einer Anzahl über die gebildete, zu bestrahlende Fläche angebrachten Fixierstreifen, die an dem Behälter befestigt sind, welcher Behalter an einander gegenüberliegenden Enden mit Mitteln zum Anschliessen einer oder einer Anzahl Mediumzufuhr-bzw. Mediuiabfuhrleitungen versehen ist.So that the profile bars in a simple manner on each other and on the insulation material can be attached, and thus in a simple manner medium supply and medium discharge lines could be arranged, according to a further feature of the invention Insulation material and the profile bars resting against one another are arranged in a channel-shaped container and fixed therein with an or with a number of fixing strips applied over the formed area to be irradiated, which are attached to the container, which container to opposite one another Ends with means for connecting one or a number of medium supply or. Mediui discharge lines is provided.

Sur Klarstellung der Erfindung wird unter Hinweis auf die Zeichnung ein Ausitihrungsbeispiel des Kollektors beschrieben.Sur clarification of the invention is made with reference to the drawing an Ausitihrungsbeispiel the collector described.

Es zeigen: - Fig. 1 einen Querschnitt des Kollektors gemäss der Linie I-I in Fig. 2; - Fig. 2 teilweise eine Draufsicht des Kollektors, und - Fig. 3 teilveise eine Längsschnitt des Kollektors gemäss der Linie III-III in Fig. 2.They show: FIG. 1 a cross section of the collector according to the line I-I in Figure 2; - Fig. 2 is a partially plan view of the collector, and - Fig. 3 partially shows a longitudinal section of the collector along the line III-III in Fig. 2.

In den verschiedenen Figuren werden die entsprechenden Teile mit gleichen Bezugsziffern angegeben. Das in der Zeichnung wiedergegebene Ausführungsbeispiel des Kollektors hat eine Linie von einigen Meter, eine Breite von etwa 1,2 Meter und eine Dicke von etwa 0,1 Meter.In the different figures, the corresponding parts are identified with the same Reference numbers indicated. The embodiment shown in the drawing The collector has a line of a few meters, a width of about 1.2 meters and a thickness of about 0.1 meter.

Fig. 1 ist ein Querschnitt und zeigt die Vorderfläche 1, die dazu bestimmt ist, von der Sonne beschienen zu werden, und die aus einer Anzahl aneinanderliegender, in Längsrichtung angeordneter U-Profile 2 zusammengesetzt ist.Fig. 1 is a cross section and shows the front surface 1, which is to is intended to be illuminated by the sun, and which consists of a number of adjacent, is composed in the longitudinal direction of U-profiles 2.

Die Rückseiten der Profile 2 bilden zusammen die Vorderfläche 1. Die U-Profile ruhen mit der offenen Seite an einer Platte 3 aus Isolationsmaterial, z.B. Kunststoffschaum, an. Die Platte 3 aus Kunststoffschaum und die U-Profile 2 befinden sich ein einem rinnenförmigen Behälter 4, der im wesentlichen aus einer Hinterwand 5, Seitenwänden 6 und Randteilen 7 besteht. Der Behalter 4 kann z.B. aus Metall oder Kunststoff bestehen.The backs of the profiles 2 together form the front surface 1. The U-profiles rest with the open side on a plate 3 made of insulation material, e.g. plastic foam. The plate 3 made of plastic foam and the U-profiles 2 there are a trough-shaped container 4, which consists essentially of a Rear wall 5, side walls 6 and edge parts 7 consists. The container 4 can e.g. made of metal or plastic.

Die Abmessungen der Kunststoffschaumplatte 3, der U-Profile 2 und des Behälters 4 sind derart gewählt worden, dass die KunststorRschau platte 3 und die Profile 2 gerade in den Behälter 4 passen, so dass die von den Profilen 2 gebildete Vorderfläche 1 in praktisch derselben Ebene als die Randteile 7 des Behälters 4 liegen.The dimensions of the plastic foam sheet 3, the U-profiles 2 and of the container 4 have been chosen such that the KunststorRschau plate 3 and the profiles 2 just fit into the container 4, so that that formed by the profiles 2 Front face 1 in practically the same plane as the edge parts 7 of the container 4 lie.

Die nebeneinanderliegenden U-Profile 2 werden fixiert und gegen die Kunststoffschaumplatte 3 gedrückt mittels Fixierstreifen 8, die z.B. durch Bolzen 9 an den Randteilen 7 des Behalters 4 befestigt sind. Ausserdei sind eine Anzahl Bolzen 10 durch den Kollektor hindurch*d.h. durch einen Fixierstreitent die aus U-Profilen 2 bestehende 8schicht, die Kunststoffschaumplatte 3 und die Hinterwand 5 des Behälters 4 angebracht. Die Bolzen 9 und 10 werden in den Figuren 1 und 3 mit strichpunktierten Linien und in Fig. 2 durch ein Kreuz angegeben.The adjacent U-profiles 2 are fixed and against the Plastic foam sheet 3 pressed by means of fixing strips 8, e.g. by bolts 9 are attached to the edge parts 7 of the container 4. Besides there are a number Bolt 10 through the collector * i.e. through a fixation dispute U-profiles 2 existing 8-layer, the plastic foam plate 3 and the rear wall 5 of the container 4 attached. The bolts 9 and 10 are shown in FIGS indicated by dash-dotted lines and in Fig. 2 by a cross.

In den Figuren 2 und 3 ist eine Anschlussmoglichkelt zur die Zuruhr- bzw.In Figures 2 and 3, a connection is possible for the supply respectively.

Abfuhrleitungen des Mediums, z.B. Bunt, angegeben, welches Medium durch die Räume 11 (Fig. 1-) der U-Profile 2 str8men kann, un wihrend der 8tr&iung durch die Profile 2 erwärmt zu werden. Diese Anschlüsse befinden sich an beiden Enden des Kollektors und werden je durch vier quadratische Löcher 12 gebildet, die an der Hinterseite des Kollektors z.B. in einen hinter dem Kollektor liegenden Abfuhr- bzw. Zuruhrkanal für das Medium stunden.Discharge lines of the medium, e.g. colored, indicate which medium can flow through the spaces 11 (Fig. 1-) of the U-profiles 2, and during the opening by the profiles 2 to be heated. These connections are located are located at both ends of the collector and are each made by four square holes 12, which are located at the rear of the collector, e.g. in one behind the collector hours lying discharge or supply channel for the medium.

Die Locher 12 sind in einem sus dem Behälter 4 herausragenden Teil 13 der Kunststoffschaumplatte 3 angeordnet, durch welche ein Rohrteil 14 eines Ansatzstückes 15 hindurchragt. Die Ansatzstücke 15 werden durch die Fixierstreifen 8, die sich an dem Ende des Behälters 4 befinden, fixiert. Die Ansatzstücke 15 sind in Fig. 2 teilweise aufgebrochen wiedergegeben. Die Ansatzstücke 15 bestehen aus einem kastenförmigen Teil, an dem ein Rohrteil 14 befestigt ist und in dem Führungswände 16 für du Medium vorgesehen sind.The holes 12 are in a sus the container 4 protruding part 13 of the plastic foam sheet 3 arranged through which a pipe part 14 of an extension piece 15 protrudes. The extension pieces 15 are through the fixing strips 8, which at the end of the container 4 are fixed. The extension pieces 15 are shown in Fig. 2 reproduced partially broken. The extension pieces 15 consist of a box-shaped Part to which a pipe part 14 is attached and in which guide walls 16 for you medium are provided.

In dem Ausführungsbeipiel sind U-Profile angewendet. Es ist jedoch auch möglich andere Profile zu benutzen, z.B. Profile, von denen jeweils eine Seite die Vorderfläche des Kollektors bildet und die andere Seite die Zwischenfläche zwischen den von den Profilen gebildeten Stro'ung"sräumen 11.In the exemplary embodiment, U-profiles are used. However, it is It is also possible to use other profiles, e.g. profiles, each of which has one side the front surface of the collector forms and the other side the intermediate surface between the flow spaces formed by the profiles 11.

Der Vorteil der Anwendung von Profilen ist ihr niedriger Kostenpreis und die Mrglichkeit, die Wanddicke der Vorderfläche des Kollektors und der Zwischenwände zwischen den Str8mungsraumen praktisch beliebig wählen zu können. Die Oberfläche der Innenwände der StrAmungsraume, d.h. die Oberfläche aus Metall, welche die Warme dem Medium lbergibt, kann gleichfalls durch die Form der Profile nach Wunsch gewählt werden.The advantage of using profiles is their low cost price and the possibility of the wall thickness of the front surface of the collector and the partition walls to be able to choose practically at will between the flow areas. The surface the inner walls of the flow spaces, i.e. the metal surface that absorbs the heat The shape of the profiles can also be selected as desired will.

Der Kollektor wird im allgemeinen hinter einer einfachen oder doppelten Fensterscheibe angeordnet. Namentlich bei der Anwendung einer einfachen Fensterscheibe vor der Vorderfläche des Kollektors kann die Vorderfläche des Kollektors mit einer spektral-selektiven Schicht versehen werden, wodurch der Esissionskoettizient des Kollektors verhältnisiässig niedrig ist.The collector is generally behind a single or double Window pane arranged. Especially when using a simple window pane in front of the front surface of the collector can be the front surface of the collector with a spectrally selective layer are provided, whereby the emission coefficient of the Collector is relatively low.

Claims

Claims U collector to capture radiant heat and to give off of heat to a flow medium, such as air, provided with a surface for taking up of radiant heat and a room through which the medium can flow, characterized by that the surface for absorbing the radiant heat through wall parts of a number adjacent metal profile bars are formed.

2. Collector according to claim 1, characterized in that the adjacent Profile bars on the side facing away from the formed surface on an insulation material issue.

3. Collector according to claim 1 or 2, characterized in that the insulation material and the profile rods resting against one another are arranged in a channel-shaped container and fixed therein with an or with a number of fixing strips applied over the formed area to be irradiated, which are attached to the container, which container to opposite one another Ends with means for connecting one or a number of medium supply or medium discharge lines is provided.