DE2807804A1 - Sonnenstrahlungskollektor - Google Patents

Description

CONTRAVES AG
Schaffhauserstrasse 580
GH-8052 Zürich / Schweiz

Sonnenstrahlungskollektor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenstrahlungskollektor zur Erzeugung nutzbarer Flüssigkeitswärme, umfassend eine horizontale Flüssigkeitszuleitung auf einem unteren Niveau und eine dazu parallele Flüssigkeitsableitung auf höherem Niveau, sowie eine Beheizungsvorrichtung mit distanziert voneinander angeordneten, strahlungsabsorbxerenden, die Zuleitung mit der Ableitung verbindenden Röhrchen, deren Achsen je mit einer Fokussierachse eines zugeordneten parabolzylindrischen Spiegels zusammenfallen, wobei alle Spiegel motorisch um ihre Fokussierachse drehbar sind, um jederzeit die einfallende Sonnenstrahlung auf das zugeordnete Röhrchen zu fokussieren und dessen dadurch erhitzten Flüssigkeitsinhalt als Konvektionsströmung in die Ableitung zu fördern, und wobei die genannte Beheizungsvorrichtung als Ganzes in einem allseits geschlossenen Hohlraum eingebaut ist, dessen Frontwand als Fenster zum weitgehend ungebrochenen Durchlass der Sonnenstrahlung ausgebildet ist und dessen Längs- und Querwände sowie dessen rückseitige Abschlusswand aus thermisch isolierendem Material bestehen.

Vorrichtungen dieser Art sind bekannt, beispielsweise aus einer Kombination der FR-Patentanmeldung 2 269 038, der DE-PS 231 294 und der ÜS-PS 2 907 318. Die Herstellung solcher bekannter Vorrichtungen ist jedoch nicht wirtschaftlich optimal, da sie die Möglichkeiten der Konstruktion mit Kunststoffen und/oder Schaumstoffen nicht voll ausnutzen. Insbesondere werden die Flüssigkeitsleitungen und die thermischen Isolationswände unabhängig voneinander entworfen und montiert.

Aufgabe der Erfindung ist, bessere Voraussetzungen für die Herstellung und den Einsatz solcher Vorrichtungen zu schaffen, indem die Flüssigkeitsleitungen mit den Isolationswänden zusammenwirken, um auf wirtschaftlichere Weise die nötige Festigkeit und Steifigkeit der Vorrichtung zu gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein erfindungsgemässer Sonnenstrahlungskollektor dadurch gekennzeichnet, dass die Zu-und Ableitungen der Beheizungsvorrichtung als tragende Armierungen in den Längswänden eingebettet sind, und dass diese Längswände zusammen mit den sie verbindenden Querwänden eine selbsttragende Rahmenkonstruktion für das frontseitige Fenster und die rückseitige Abschlusswand des die Beheizungsvorrichtung einthaltenden Hohlraumes bilden.

Vorzugsweise ist dabei mindestens ein Teil der Innenfläche der Wandung des Hohlraumes geschwärzt, um durch Absorption von Streustrahlung die Innentemperatur des Hohlraumes zu erhöhen und dadurch gute Voraussetzungen zur Verbesserung des Wirkungsgrades zu schaffen. In einer Ausbildungsform kann die rückseitige Abschlusswand des

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Hohlraumes aus mindestens teilweise lichtdurchlässigem Material bestehen, um tagsüber eine gewisse Beleuchtung der von erfindungsgemässen Sonnenstrahlungskollektoren überdeckten bzw. überdachten Räume zu gewährleisten.

Besonders vorteilhaft ist die Bauweise der erfindungsgemässen Sonnenstrahlungskollektoren, wenn als thermisch isolierendes Material der Wände des Hohlraumes sogenanntes Leichtbaumaterial, z.B. Schaumstoff, verwendet wird, da solche Materialien nur eine schwache eigene Festigkeit und Steifigkeit besitzen und auf sinnvolle Weise durch die Flüssigkeitsleitungen armiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Sonnenstrahlungskollektors ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 ein weitgehend schematisiertes Schau-Bild einer an sich bekannten Beheizungsvorrichtung, mit Zu- und Ableitung, sowie mit Röhrchen und diese beheizenden Spiegeln,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die mit der Ableitung armierten Längswand und die anschliessenden Front- und Rückwandteile, mit Längsansicht eines Röhrchens und des zugeordneten Spiegels unter vereinfachter Darstellung von dessen Drehvorrichtung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Röhrchen, die entsprechenden Teile der Front- und der Rückwand mit Stirnansicht eines zugeordneten Spiegels und teilweise geschnittenem Antriebsmechanismus dafür»

Fig. 1 zeigt für sich allein stark schematisiert in teilweise geschnittenem Schaubild den wesentlichen, bekannten Hauptteil einer Beheizungsvorrichtung 1. Sie umfasst auf einem unteren Niveau eine horizontale Wasserzuleitung 11 und eine dazu parallel auf höherem Niveau angeordnete Ableitung 12 für erwärmtes Wasser. Quer dazu sind, voneinander in einer Ebene distanziert, strahlungsabsorbierende Röhrchen 13 eingebaut. Ihre Achsen fallen mit der Fokussierachse je eines zugeordneten parabolzylindrischen Spiegels 14 zusammen, der in bekannter Weise dem jeweiligen Sonnenstand nachgedreht wird, sodass bei Sonnenschein jedes Röhrchen 13 vom fokussierten Sonnenlicht, das auf die Spiegelfläche einfällt, beaufschlagt wird. Dadurch wird die Flüssigkeit in den Röhrchen erhitzt und als steigende Konvektionsströmung in die Ableitung 12 gefördert.

Fig. 2 zeigt einen Sonnenstrahlungskollektor in Seitenansicht, ein in einem geschlossenen quaderförmigen Hohlraum eingebautes Röhrchen 13 mit zugehörigem Spiegel 14, sowie im Querschnitt eine Ableitung 12. Der Sonnenseite zugekehrt ist ein Glasfenster 21, gegebenenfalls auch zur besseren Isolation ein Doppelglasfenster, als Frontwand, und die Rückwand 22 besteht aus einer wärmeisolierenden Hartschaumplatte oder dergleichen, deren Innenseite geschwärzt ist.

Als Trag-Konstruktion für das frontseitige Fenster und die rückseitige Abschlusswand dient eine selbsttragende Rahmenkonstruktion, bestehend aus zwei Längswänden 23 und zwei Querwänden 24, die beispielsweise aus wärmeisolierendem Hartschaummaterial bestehen. Als tragende Armierungen sind in den Längswänden 23 die Ableitungs- bzw. Zuleitungsrohre 12 bzw. 11 eingebettet.

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In Fig. 2 ist dargestellt, dass auf jedem Röhrchen 13 ein Kettenrad 31 mit Hilfe eines Nabenlagers 32 drehbar gelagert ist. Zwischen der Nabe 32 und einer Stirnwand 140 des Spiegels 14 besteht, etwa bei 33, eine Antriebsverbindung, so dass von den mit einem gemeinsamen Stellmotor verbundenen Kettenrädern 31 jeder zugeordnete Spiegel 14 dem wandernden Sonnenstand nachgeführt werden kann.

Fig.. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Röhrchen 13 mit zugeordnetem Spiegel 14, wobei dessen eine Stirnwand 140 in Ansicht gezeichnet ist. Ebenso sind in Ansicht ein Kettenrad 31 und eine Antriebskette 310, sowie die zugehörige Nabe 32 gezeichnet. Es ist auch angedeutet, wie im Laufe eines Tages der Spiegel 14 aus der Morgenstellung M über die voll gezeichnete Mittagsstellung in die Abendstellung A geschwenkt wird, und wie das Sonnenlicht S vom Spiegel 14 auf das zugeordnete Röhrchen 13 fokussiert wird.

Die Rückwand 22 könnte auch aus transparentem Material gefertigt werden, um mit dem Streulicht einen darunter liegenden Raum tagsüber zu erhellen.

Als lichtdurchlässiges und thermisch isolierendes Material sind praktisch alle lichtdurchlässigen Kunststoffe verwendbar, beispielsweise Akrylglas oder auch sogenanntes klares Polyvinylchlorid.

Die gezeichneten Sonnenstrahlungskollektoren können mit Gesamthöhen von weniger als etwa 25 bis 30 cm als handliche, tragbare Dachelernente für Gebäude ausgebildet werden, wobei nur von Zeit zu Zeit die Aussenseiten der

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Fenster 21 gereinigt werden müssen.

Durch Wahl des Schwärzungsgrades der Hohlraum-Innenwände und Bestimmung der Streulichtanteile hat man es weitgehend in der Hand, für besondere Verhältnisse eine optimale Wirkungsweise zu gewährleisten.

Der Patentanwalt

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Claims (3)

ANSPRÜCHE

1. Sonnenstrahlungskollektor zur Erzeugung nutzbarer Flüssigkeitswärme, umfassend eine horizontale Flüssigkeitszuleitung auf einem unteren Niveau und eine dazu parallele Flüssigkeitsableitung auf höherem Niveau, sowie eine Beheizungsvorrichtung mit distanziert voneinander angeordneten, Strahlungsabsorbierenden, die Zuleitung mit der Ableitung verbindenden Röhrchen, deren Achsen je mit einer Fokussierachse eines zugeordneten parabolzylindrischen Spiegels zusammenfallen, wobei alle Spiegel motorisch um ihre Fokussierachse drehbar sind, um jederzeit die einfallende Sonnenstrahlung auf das zugeordnete Röhrchen zu fokussieren und dessen dadurch erhitzten Flüssigkeitsinhalt als Konvektionsströmung in die Ableitung zu fördern, und wobei die genannte Beheizungsvorrichtung als Ganzes in einem allseits geschlossenen Hohlraum eingebaut ist, dessen Frontwand als Fenster zum weitgehend ungebrochenen Durchlass der Sonnenstrahlung ausgebildet ist und dessen Längs- und Querwände sowie dessen rückseitige Abschlusswand aus thermisch isolierendem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Ableitungen (11, 12) der Beheizungsvorrichtung (1) als tragende Armierungen in den Längswänden (23) eingebettet sind, und dass diese Längswände zusammen mit den sie verbindenden Querwänden

(24) eine selbsttragende Rahmenkonstruktion für das frontseitige Fenster (21) und die rückseitige Abschlusswand (22) des die Beheizungsvorrichtung (1) enthaltenden Hohlraumes (2) bilden.

2. Sonnenstrahlungskollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Innenfläche der Wandung des Hohlraumes (2) geschwärzt ist.

3. Sonnenstrahlungskollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige Abschlusswand (22) des Hohlraumes (2) aus mindestens teilweise lichtdurchlässigem Material besteht.

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