DE2712884A1

DE2712884A1 - Solar energy collector - having liq. passage between two plates with sealed edges and collector header either end

Info

Publication number: DE2712884A1
Application number: DE19772712884
Authority: DE
Inventors: Franz Kerner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1978-09-28

Abstract

Collector for solar energy has >=1 passage for a heat transfer fluid. This consists of a passage formed between two parallel plates which are joined to each other at least around their edges. Along two edges there are input and output openings for the liq. Pref. at least the plate facing the sun is transparent, and is surface made wett to reduce reflection off it. in the flow direction, the plate passage can be divided into a series of parallel passages using spacers which also serve to separate the plates. Used for converting solar radiation into useful heat e.g. for hot water systems or swimming pools. Arrangement provides a collector fo cheap and simple construction requiring little material but without redn. in efficiency.

Description

Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlung Device for converting solar radiation

in Wärme Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme, mit mindestens einem Durchgang für eine die Wärme aufnehmende Flüssigkeit, die durch den Durchgangströmt. in heat The invention relates to a device for converting Solar radiation in heat, with at least one passage for one that absorbs the heat Liquid flowing through the passage.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ist ein mäanderförmig gebogenes Kupferrohr, durch das die Flüssigkeit strömt. Die Oberfläche des Kupferrohres ist dunkel eingefärbt. Dadurch erwärmt sich das Kupferrohr infolge der Sonnenstrahlung, und die auftretende Wärme wird vorwiegend durch Konvektion an die durchströmende Flüssigkeit übertragen.A known device of this type is one which is bent in a meander shape Copper pipe through which the liquid flows. The surface of the copper pipe is colored dark. As a result, the copper pipe heats up as a result of solar radiation, and the heat that occurs is mainly transferred to the flowing through by convection Transfer fluid.

Infolge der mäanderförmigen Ausbildung ist die Herstellung eines solchen Kupferrohres aufwendig und schwierig; außerdem ist für die Vorrichtung ein großer Materialaufwand erforderlich, was sich nachteilig auf die Herstellungskosten einer solchen Vorrichtung auswirkt.As a result of the meander-shaped training, the production of such Copper pipe expensive and difficult; also is a big one for the device Cost of materials required, which has a detrimental effect on the manufacturing costs of a affects such a device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser Art so auszubilden, daß sie ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrades mit geringem Material- und Kostenaufwand hergestellt werden kann.The invention is based on the object of a device this Kind of training so that they can be used with little loss of efficiency Material and costs can be produced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchgang zwishen zwei Platten liegt, die wenigstens im Bereich längs ihrer Ränder miteinander verbunden sind, und daß an zwei Rändern der Vorrichtung jeweils eine Zuführöffnung und eine Ablauföffnung für die Flüssigkeit vorgesehen sind.This object is achieved according to the invention in that the passage lies between two plates, which at least in the area along their edges with each other are connected, and that at two edges of the device each have a feed opening and a drain opening for the liquid are provided.

Eine solche Vorrichtung kann einfach hergestellt und eingebaut werden. Der für die Vorrichtung erforderliche Materialaufwand ist verhältnismäßig gering, so daß sie kostengünstig hergestellt werden kann. Die zu erwärmende Flüssigkeit strömt durch die Zuführöffnung in den Durchgang und tritt nach Erwärmung durch die Ablauföffnung aus der Vorrichtung wieder aus. Die erwärmte Flüssigkeit kann dann zum Aufheizen von Schwimmbädern, Brauchwasser und dgl. verwendet werden.Such a device can be easily manufactured and installed. The cost of materials required for the device is relatively low, so that it can be manufactured inexpensively. The liquid to be heated flows through the feed opening into the passage and, after being heated, passes through the Drain opening out of the device again. The heated liquid can then Used to heat swimming pools, industrial water and the like.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen.Further features of the invention emerge from the description, the claims and the drawings.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausfürung3formen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 2 in vergrdßerter Darstellung einen Schnitt längs der Linie II - II in Fig. 1, Fig. 3 in Seitenansicht einen Teil einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 4 in Seitenansicht einen Teil einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The invention is illustrated by some of the drawings Ausfürung3formen explained in more detail. 1 shows in a schematic representation and in plan view a device according to the invention, FIG. 2 in an enlarged view a section along the line II-II in Fig. 1, Fig. 3 in a side view of a part a second embodiment of a device according to the invention, FIG. 4 in side view part of a third embodiment of a device according to the invention.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei mit Abstand übereinander angeordneten, gleich großen Platten 1 und 2, die an zwei einander gegenüberliegenden Rändern durch Leisten 3 und 4 miteinander verbunden sind (Fig. 2). Die Leisten 3, 4 erstrecken sich über die entsprechende Länge der beiden Platten 1 und 2. An den beiden anderen einander gegenüberliegenden Rändern der beiden viereckigen Platten 1 und 2 sind die beiden Platten ohne Verbindung miteinander.The device according to the invention consists of two spaced one above the other arranged, equal-sized plates 1 and 2, which are attached to two opposite Edges are connected to one another by strips 3 and 4 (Fig. 2). The strips 3, 4 extend over the corresponding length of the two plates 1 and 2. To the two other opposite edges of the two square plates 1 and 2 are the two panels with no connection to each other.

Zwischen den beiden Platten 1, 2 sind mehrere nebeneinander angeordnete, kanalförmige Durchgänge 5 vorgesehen, durch die die aufzuwärmende Flüssigkeit strömt. Benachbarte Durchgänge 5 sind jeweils durch einen Steg 6 voneinander getrennt, der die beiden Platten 1, 2 miteinander verbindet. Die Stege unterteilen nicht nur den Raum zwischen den beiden Platten in einzelne Durchströmkanäle, sondern dienen auch zur Versteifung der gesamten Vorrichtung, so daß diese verhältnismäßig großflächig gebaut werden kann. Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Stege 6 über die ganze Länge der Platten 1, 2. Zur Erzielung einer über die ganze Fläche der Vorrichtung gleichmäßigen Erwärmung der Flüssigkeit haben die Durchgänge 5 jeweils gleichen Durchströmquerschnitt.Between the two plates 1, 2 are several juxtaposed, channel-shaped passages 5 are provided through which the liquid to be heated flows. Adjacent passages 5 are each separated from one another by a web 6, the connects the two plates 1, 2 to one another. The bridges not only divide the Space between the two plates in individual flow channels, but also serve to stiffen the entire device, so that it is relatively large can be built. In the exemplary embodiment, the webs 6 extend over the entire length of the plates 1, 2. To achieve one over the entire surface of the device uniform heating of the liquid, the passages 5 each have the same Flow cross-section.

Die Durchgänge 5 münden jeweils in einen gemeinsamen Verteilerkanal 7 und in einen gemeinsamen Sammelkanal 8, die sich jeweils über die gesamte Breite der beiden Platten 1, 2 erstrecken. Der Verteilerkanal 7 und der Sammelkanal 8 werden jeweils durch einen U-förmigen Profilteil 9 und 10 begrenzt, dessen Schenkel die beiden Platten 1 und 2 teilweise übergreifen. An den Enden ist der Profilteil 9, 10 jeweils verschlossen.The passages 5 each open into a common distribution channel 7 and in a common collecting channel 8, each extending over the entire width of the two plates 1, 2 extend. The distribution channel 7 and the collecting channel 8 are each limited by a U-shaped profile part 9 and 10, the legs of which both plates 1 and 2 partially overlap. At the ends is the profile part 9, 10 each closed.

Die beiden Profilteile 9 und 10 weisen eine Zuführöffnung 11 und eine Ablauföffnung 12 für die Flüssigkeit auf. An die beiden Offnungen 11 und 12 ist jeweils ein Stutzen 13, 14 für den Anschluß eines Rohrleitungssystemes angeschlossen.The two profile parts 9 and 10 have a feed opening 11 and a Drain opening 12 for the liquid. At the two openings 11 and 12 is in each case a nozzle 13, 14 connected for the connection of a pipeline system.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, bilden die Leisten 3 und 4 die Sußeren Begrenzungswände der beiden äußeren Durchgänge 5 und schließen bündig mit den beiden Platten 1 und 2 ab.As FIGS. 1 and 2 show, the strips 3 and 4 form the outer ones Boundary walls of the two outer passages 5 and close flush with the two Plates 1 and 2 from.

Die zu erwärmende Flüssigkeit strömt in Richtung 15 durch die Zuführöffnung 11 in den Verteilerkanal 7, wo sie auf die einzelnen Durchgänge 5 verteilt wird. Beim Durchströmen durch die Durchgänge 5 wird die Flüssigkeit aufgewärmt und gelangt in den Sammelkanal 8, wo die erwärmte Flüssigkeit durch die Ablauföffnung 12 in Richtung 16 aus der Vorrichtung strömt. Infolge des gemeinsamen Verteilerkanales 7 und des gemeinsamen Sammelkanales 8 kann die Flüssigkeit auf einfache Weise auf die einzelnen Durchgänge verteilt bzw. zum Austritt aus der Vorrichtung gesammelt werden.The liquid to be heated flows in direction 15 through the feed opening 11 into the distribution channel 7, where it is distributed to the individual passages 5. When flowing through the passages 5, the liquid is warmed up and arrives into the collecting channel 8, where the heated liquid through the drain opening 12 in Direction 16 flows out of the device. As a result of the common distribution channel 7 and the common collecting channel 8, the liquid can be in a simple manner the individual passages distributed or collected to exit from the device will.

Es ist möglich, entsprechend wie bei bekannten Vorrichtungen zumindest die sonnenseitige Platte 1 derart dunkel einzufärben, daß sie die Sonnenstrahlung adsorbiert. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es aber vorteilhaft, wenn zumindest die bonnenseitige, also der Sonnenstrahlung ausgesetzte Platte 1 durchsichtig ist. In diesem Fall wird der Durchströmflüssigkeit ein dunk-ler Farbstoff zugesetzt, so daß die Sonnenstrahlung direkt von der Flüssigkeit aufgenommen wird. Zweckmäßig wird ein solcher Farbstoff gewäh-lt, der eine hohe Adsorbtionsfähigkeit für Sonnenstrahlung hat und sich nicht absetzt, sondern in der Flüssigkeit gelöst bleibt. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung ist die Oberfläche der sonnenseitigen Platte 1 so behandelt, daß sie die Sonnenstrahlung nicht reflektiert. Dazu kann diese Platte beispielsweise mattiert ausgebildet sein. Außerdem kann die untere, der Sonnenstrahlung nicht unmittelbar ausgesetzte Platte 2 dunkel eingefärbt sein, wodurch der Wirkungsgrad der Vorrichtung ebenfalls erhöht wird.It is possible, at least in accordance with known devices to color the sun-facing plate 1 so dark that they the solar radiation adsorbed. In the device according to the invention, however, it is advantageous if at least the plate 1 on the bonside, that is to say exposed to solar radiation, is transparent is. In this case, a dark dye is added to the flow-through liquid, so that the solar radiation is absorbed directly by the liquid. Appropriate such a dye is chosen, which has a high ability to adsorb solar radiation and does not settle, but remains dissolved in the liquid. To increase of the efficiency of the device is the surface of the plate facing the sun 1 treated so that it does not reflect solar radiation. In addition this plate can, for example, have a matt finish. In addition, the lower, panel 2 that is not directly exposed to solar radiation must be colored dark, whereby the efficiency of the device is also increased.

Ist die untere Ratte 2 oder deren Unterseite schwarz eingefärbt, dann kann als aufzuwärmende Flüssigkeit Wasser verwendet werden.If the lower rat 2 or its underside is colored black, then water can be used as the liquid to be heated.

Vorteilhaft sind die Platten 1, 2 mit den Leisten 3, 4 und den Stegen 6 einstückig ausgebildet, so daß die Vorrichtung einfach llergestellt werden kann. Die Vorrichtung kann dann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt werden, wie "Plexiglas oder "acrolon". Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich eirlfach einbauen und gewährleistet infolge der nebeneinander angeordneten und jeweils gleichen Durchströmquerschnitt aufweisenden Durchgätige 5 eine gleichmäßige Erwärmung der Flüssigkeit.The plates 1, 2 with the strips 3, 4 and the webs are advantageous 6 formed in one piece, so that the device can be made easily. The device can then, for example, be made of plastic, such as "Plexiglas or "acrolon". The device according to the invention can be easily installed and guaranteed as a result of the flow cross-section, which is arranged side by side and is always the same having passageways 5 uniform heating of the liquid.

eine Leiste Anstelle der Profilteile 9, 10 kann jeweils/vorgesehen sein, die die beiden Platten 1, 2 miteinander verbindet und bündig mit diesen abschließt. In diesem Fall liegen die Enden der Stege 6 zur Bildung des Verteilerkanales und des Sammelkanales mit Abstand von dieser Leiste. Diese beiden Leisten weisen dann die Zuführöffnung und die Ablauföffnung für die Flüssigkeit auf. a bar instead of the profile parts 9, 10 can in each case / be provided be that connects the two plates 1, 2 with each other and is flush with them. In this case, the ends of the webs 6 are to form the distribution channel and of the collecting channel at a distance from this bar. These two bars then point the feed opening and the drain opening for the liquid.

Wenn die gesamte Vorrichtung aus durchsichtigem Material besteht, dann können derartige Vorrichtungen als sogenarlnte Lichtbänder in den von beispielsweise SearSchshsiusern eingebaut werden. Derartige Lichtbänder ermöglichen den Durchtritt von Sonnenstrahlung.If the entire device is made of clear material, then such devices can be used as so-called light bands in the for example SearSchshsiusern can be installed. Such light strips allow passage from solar radiation.

enn die Sonneneinstrahlung stark ist, wird der Raum des Gewächshauses stark erwärmt. Zur Kühlung braucht dann lediglich beispielsweise mittels einer Umwälzpumpe eine schwarze Flüssigkeit durch die zurrichtung gepumpt zu werden. Dadurch wird infolge der dann eintretenden Abdunkelung der Raum abgekühlt, gleichzeitig aber die Flüssigkeit erwärmt, die dann zum Aufheizen von Schwimmbädern, Brauchwasser und dgl. verwendet werden kann.hen the sunlight is strong, the space of the greenhouse becomes strongly heated. Cooling is then only required, for example, by means of a circulating pump a black liquid through the direction of being pumped. This will as a result of the darkening that then occurred, the room cooled down, but at the same time the liquid is heated, which is then used to heat swimming pools, domestic water and the like. Can be used.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 oberhalb der sonnenseitigen Platte 1 eine als Isolierung dienende Luftzwischenschicht 17 vorgesehen, die zwischen der Vorrichtung und einer Isolierlage 16 liegt. Die Isolierlage 18 besteht ebenso wie die erfindungsgemäße Vorrichtung aus zwei mit Abstand voneinander liegenden Platten 19, 20, die durch (nicht dargestellte) Stege miteinander verbunden sind. Vorteilhaft sind die Platten 1, 2 mit den Leisten 3, If und den Stegen 6 gleich ausgebildet wie die Platten 19, 20 und die zugehörigen Stege. In diesem Fall kann für die erfindungsgemEße Vorrichtung und für die Isolierlage 18 das gleiche Ausgangsmaterial verwendet werden.To increase the efficiency of the device is in the embodiment According to FIG. 3, above the plate 1 on the sun side, an intermediate air layer serving as insulation 17 is provided, which lies between the device and an insulating layer 16. the Insulating layer 18, like the device according to the invention, consists of two with Spaced plates 19, 20, which are through (not shown) webs are connected to each other. The panels 1, 2 with the strips 3, If and the webs 6 are the same as the plates 19, 20 and the associated Bridges. In this case, for the device according to the invention and for the insulating layer 18 the same starting material can be used.

Für die Vorrichtung ist es dann lediglich erforderlich, an den entsprechenden Rändern die zur Bildung des Verteilerkanales und des Sammelkanales vorgesehenen Profilteile 9, 10 zu befestigen.For the device it is then only necessary to the appropriate Edges provided for the formation of the distribution channel and the collecting channel Profile parts 9, 10 to be attached.

Die Vorrichtung und die Isolierlage 18 sind durch einen Uber den gesamten Umfang verlaufenden Abstandhalter 21 miteinander verbunden. Der Abstandhalter 21 begrenzt außerdem die Luftzwischenschicht 17 nach außen. Innerhalb der Luftzwischenschicht 17 ist auf dem Abstandhalter 21 eine Aufnahme 22 für ein den Feuchtigkeitsgehalt der in der Zwischenschicht 17 befindlichen Luft regelndes Medium befestigt, wie beispielsweise Silicagel. Mit diesem den Feuchtigkeitsgehalt regelnden Medium kann eine optimale Isolierung gegen Wärmeabstrahlung erreicht werden. Die Zwischenschicht 17 ist so bemessen, daß die in diesem Raum befindliche Luft nicht strömen kann, sondern daß sich dort stehende Luft bildet. Dadurch wird die Isolierung wesentlich verbessert und somit der Wirkungsgrad der Vorrichtung weiter erhöht.The device and the insulating layer 18 are through an over the entire Circumferential spacers 21 connected to one another. The spacer 21 also delimits the air intermediate layer 17 to the outside. Within the air interlayer 17th is on the spacer 21 a receptacle 22 for the moisture content attached to the air-regulating medium located in the intermediate layer 17, such as for example silica gel. With this medium, which regulates the moisture content, an optimal insulation against heat radiation can be achieved. The intermediate layer 17 is dimensioned so that the air in this room cannot flow, but that standing air is formed there. This makes the isolation essential improved and thus the efficiency of the device further increased.

Anstelle der Isolierlage 18 gemäß Fig. 3 können zwei mit Abstand voneinander liegende Glasscheiben 23 und 24 verwendet werden (Fig. 4). Dabei kann die Scheibe 23 aus Glas und die Scheibe 24 aus sogenanntem Isolierglas, aus Polyester oder einem ähnlichen Material bestehen. Der Raum 17 ist ebenfalls so ausgebildet, daß sich in ihm stehende Luft bildet.Instead of the insulating layer 18 according to FIG. 3, two can be spaced apart lying glass panes 23 and 24 are used (Fig. 4). The disc can 23 made of glass and the pane 24 made of so-called insulating glass, made of polyester or a similar material exist. The space 17 is also designed so that forms standing air in it.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung aus durchsichtigem Material, wie Acrylglas, Hart-PVC-Glas oder dgl. besteht,- sind keine zusätzlichen Teile zur dunkel Einfärbung der Vorrichtung erforderlich. Es braucht dann lediglich der Flüssigkeit ein entsprechendes Farbmittel zugesetzt zu werden, so daß die Sonnenstrahlung direkt von der Flüssigkeit aufgenommen und in Wärme umgewandelt wird.If the device according to the invention is made of transparent material, such as acrylic glass, hard PVC glass or the like. There are no additional parts for dark coloring of the device required. It then only needs the liquid an appropriate colorant to be added so that the solar radiation is direct is absorbed by the liquid and converted into heat.

Es ist möglich, mehrere Vorrichtungen aneinanderzusetzen und beispielsweise durch Profilklammern oder dgl. miteinander zu verbinden. Dadurch ergibt sich eine große Fläche zur Auffangung der Sonnenstrahlung.It is possible to put several devices together and for example To be connected to one another by profile clips or the like. This results in a large area to collect solar radiation.

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Claims

Claims 1. Device for converting solar radiation into heat, with at least one passage for a heat-absorbing liquid passing through the passage flows, characterized in that the passage (5) between two Plates (1, 2) lies at least in the area along their edges with one another are connected, and that at two edges of the device each have a feed opening (11) and a drain opening (12) are provided for the liquid.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that at least the plate (1) exposed to solar radiation is transparent.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that at least the surface of the sun-side plate (1) to avoid back reflection is matted by solar radiation.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that in the flow direction (15, 16) of the liquid next to each other several channel-like Passages (5) are provided between the two plates (1, 2).

5. Apparatus according to claim Li, characterized in that the Passages (5) are parallel to each other.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that adjacent passages (5) are separated from each other by a web (6), which connects the two plates (1, 2) to one another.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the passages (5) in a common distribution channel (7) and / or in a common collecting channel (8) open.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the feed opening (11) in the distribution channel (7) and the drain opening in the collecting channel (8) (12) are provided.

9. Device according to one of claims 1 to 8 5, characterized in that that the distribution channel (7) and / or the collecting channel (8) transversely to the inflow direction (15) of the liquid.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the two plates (1, 2) are integrally formed with the webs (6).

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the passages (5) have the same Durchstrdmquenchnitt.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the liquid is colored with a dark, preferably black, dye is.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that that at a distance from the sun-side plate (1) with the formation of an air cushion (17) an insulating layer (18) is arranged.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the Islierlage (18) is designed essentially the same as the device.

15. The device according to claim 13, characterized in that the The insulating layer is formed from two spaced apart glass panes (23, 24) is.