DE2820772A1

DE2820772A1 - Solar control of water temp. in swimming baths - by coplanar arrangement of heating and cooling zones of collector, and duct-forming ribs

Info

Publication number: DE2820772A1
Application number: DE19782820772
Authority: DE
Inventors: Heinz Richter
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1979-11-15

Abstract

In an installation for influencing the temp. of water in swimming baths by the use of solar energy (DT2551887), the heating and cooling zones of a solar collector are arranged in one plane, with both zones being delimited w.r.t. to each other by means fo ribs defining ducts for the circulation of the heat transfer (carrer) medium. The rib separating the heating zone from the cooling zone extends into the heating zone to form a guidance rib. The separating rib extends at the other end to form a guidance rib reaching into the cooling zone.

Description

Anlage zur Beeinflussung der Temperatur von Wasser in Schwimm-System for influencing the temperature of water in swimming pools

bädern unter Ausnützung der Sonnenenergie Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Beeinflussung der Temperatur von Wasser in Schwimmbädern unter Ausnutzung der Sonnenenergie nach Patentanmeldung P 25 51 887.0-13.bathing using solar energy The invention relates to a System for influencing the temperature of water in swimming pools with utilization solar energy according to patent application P 25 51 887.0-13.

In der DE-RS 25 51 887 ist eine Anlage offenbart, bei der die Heizzone, d.h. der der Sonnenstrahlung ausgesetzte Bereich, ohne mechanische Trennung mit der Kühlzone verbunden ist. Dadurch ist es erforderlich, die Zirkulation zwischen beiden Zonen über eine Schleife auszuführen. Die Konstruktion sieht daher vor, eine doppelwandige Folie nach Art eines Endlosbandes um eine Isolierplatte herum anzuordnen. Auf der Rückseite der Platte strömt das erwärmte Medium in den Kühlbereich, wrhrend das zu erwärmende Medium an der Vorderseite der Folie in die Heizzone gelangt. Die Schleife der Folie bedingt einen erhöhten Materialaufwand, außerdem muß bei hohen Anforderungen an den Kollektor die hintere Folienbahn gegen die Außenwelt abisoliert werden.In DE-RS 25 51 887 a system is disclosed in which the heating zone, i.e. the area exposed to solar radiation with no mechanical separation connected to the cooling zone. This makes it necessary to have the circulation between both zones via a loop. The construction therefore provides a to arrange double-walled film in the manner of an endless belt around an insulating plate. On the back of the plate, the heated medium flows into the cooling area while the medium to be heated reaches the heating zone at the front of the film. the Looping the film requires increased material expenditure, and must also be high Requirements for the collector stripped the rear membrane from the outside world will.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine die Energieaufnahme nicht beeinträchtigende einfache Anlage nach der DE-OS 25 51 887 anzugeben.The object of the invention is to provide a device that does not impair the energy consumption simple system according to DE-OS 25 51 887 to indicate.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß Heizzone und Kühlzone eines Sonnenkollektors in einer Ebene angeordnet sind; wobei beide Zonen durch Stege gegeneinander und im Sinne der Erzeugung von Zirkulationskanälen des Wärmeträgermediums abgegrenzt sind.This object is achieved in that the heating zone and cooling zone are one Solar collector are arranged in one plane; both zones against each other by webs and delimited in terms of the generation of circulation channels of the heat transfer medium are.

Die Trennung von Heiz- und Kühlzone ist nach einer bevorzugten Ausführungsform dadurch bewerkstelligt, daß sich der der Trennung von Heizzone und Kühlzone dienende Trennsteg in einem in die Heizzone ragenden Führungssteg in der Nähe der Außenbegrenzung fortsetzt und daß sich am gegenüberliegenden Ende der Trennsteg in einen in die Kühlzone ragenden Führungssteg fortsetzt.The separation of the heating and cooling zones is according to a preferred embodiment brought about by the fact that the one used to separate the heating zone and cooling zone Separating web in a guide web protruding into the heating zone near the outer boundary continues and that at the opposite end of the separating web into one in the The guide bar protruding from the cooling zone continues.

Dieses Trenn- und Führungsprinzip kann dadurch erweitert werden, daß Führungsstege und Trennsteg so angeordnet sind, daß sich in der Nähe beider Außenbegrenzungen in der Heizzone des Kollektors Führungsstege befinden, und daß die Führungsstege der Kühlzone im Bereich der Kollektormitte angeordnet sind.This separation and management principle can be expanded in that Guide webs and separating web are arranged so that in the vicinity of both outer boundaries are located in the heating zone of the collector guide webs, and that the guide webs of the cooling zone are arranged in the area of the center of the collector.

Der Kollektor kann aus geeigneten Platten bestehen. Entsprechend der DE-OS 25 51 87 ist vorgesehen, daß der Kollektor aus einer doppelwandigen, mit Abstandsnoppen versehenen Kunststoffolie besteht, und daß die Stege als Verschweißung der Folienwände ausgebildet sind.The collector can consist of suitable plates. According to the DE-OS 25 51 87 provides that the collector consists of a double-walled, with spacer knobs provided plastic film, and that the webs as a weld of the film walls are trained.

Um auf einfache Weise die Einfüllung des Wärmeträgermediums in den Kollektor und auch die Entlüftung vornehmen zu können, weist der Kollektor an seiner Oberseite einen verschließbaren Stutzen auf.In order to easily fill the heat transfer medium into the To be able to carry out the collector and also the venting, the collector shows at its A closable nozzle on the top.

Besonders vorteilhaft ist die erhebliche Materialersparnis. Damit Hand in Hand geht eine Vereinfachung der Herstellung, da die ebene Form problemlos zu realisieren ist. Die Stege können durch bloßes Verschweißen der Folien kostengünstig und effizient ausgeführt werden. Die Kosten für Isolation und Trägerplatte werden gesenkt, da beides in einer Baueinheit verwirklicht wird. Das Prinzip ist auf jede Art offener Flüssigkeitsbehältnisse billig anwendbar.The considerable savings in material are particularly advantageous. In order to A simplification of the production goes hand in hand, since the flat shape is problem-free is to be realized. The webs can be inexpensive by simply welding the foils and run efficiently. The cost of insulation and support plate will be lowered, since both are realized in one structural unit. The principle is on each Kind of open liquid container can be used cheaply.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. la,lb,lc eine schematische Darstellung eines Kollektors; Fig. 2 die Kollektoranordnung am Flüssigkeitsbecken.The invention is in the following description and with reference to Figures explained in more detail. Show it: Fig. La, lb, lc a schematic Representation of a collector; 2 shows the collector arrangement on the liquid basin.

Gemäß Fig. la, 1b handelt es sich um einen Flachkollektor 10,20.According to FIG. 1 a, 1 b it is a flat plate collector 10, 20.

Der Kollektor besteht aus zwei miteinander allseitig verschweißten Kunststoffolienbahnen 11 und 12 (Fig.lc), lediglich an der Oberseite 13 ist eine Offnung für einen Stutzen 14 gelassen. Der Stutzen 14 dient der Einfüllung des Wärmeträgermediums, etwa Wasser, und der Entlüftung im Bedarfsfall. BalligeAbstandsnoppen 15 sorgen für die Einhaltung des notwendigen Abstandes zwischen den Folienbahnen. Eine Verschweißung erzeugt auf simple Art und Weise einen Trerh.steg 17 (s.a. Fig.la,lb).The collector consists of two welded together on all sides Plastic film webs 11 and 12 (Fig.lc), only on the top 13 is a Opening for a connecting piece 14 is left. The nozzle 14 is used to fill the heat transfer medium, about water, and ventilation if necessary. Provide spherical spacer knobs 15 for maintaining the necessary distance between the film webs. A weld creates a Trerh.steg 17 in a simple way (see also Fig.la, lb).

In Fig. 1a und Fig. 1b sind die Stege entsprechend ihrer Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der waagerechte Steg 17 stellt jeweils die Trennung zwischen Heizzone (18) und Kühlzone (19) her. In die Kühlzone 19 ragen Führungsstege 22, in die Heizzone (18) entsprechend Führungsstege 21. Die Flüssigkeitsoberfläche 23 und die Trennstege 17 sollen in etwa fluchten. Der für sich schwimmfähige Kollektor muß daher ggf. beschwert werden (s.Fig.2).In Fig. 1a and Fig. 1b, the webs are in accordance with their function provided with the same reference numerals. The horizontal web 17 represents each Separation between heating zone (18) and cooling zone (19). Project into the cooling zone 19 Guide webs 22, in the heating zone (18) corresponding to guide webs 21. The liquid surface 23 and the separators 17 should be approximately aligned. The collector that floats in itself must therefore be weighted down if necessary (see Fig. 2).

Gemäß Fig. 2 ist der Kollektor 1o sowohl als Sonnenheizung als auch als isolierende Abdeckung verwendbar. Dazu ist eine Platte 24 so ausgebildet daß Isolation, Schwimmfähigkeit und tragendes Element für den Kollektor verwirklicht sind.According to FIG. 2, the collector 1o is used both as a solar heater and Can be used as an insulating cover. For this purpose, a plate 24 is designed so that Insulation, buoyancy and a load-bearing element for the collector realized are.

Die Sonnenkollektoren 10 schwimmen entsprechend dem Sonnenstand aufgerichtet am nördlichen Beckenrand im Wasser. Eine Kette 25 oder dgl. und ein Gewicht 26 am unteren Kollektorrand sorgen für die Lagefixierung und erlauben die erforderliche Nachgiebigkeit bei Wind. Der weitaus größte Teil des Beckens bleibt frei, so daß wie bisher auch das direkt einfallende Sonnenlicht das Schwimmwasser erwärmen kann. Sollten bei besonders kleinen Becken die Kollektoren, von denen jeder einige m2 Absorberfläche aufweist, den Benutzer stören, können sie ohne Aufwand vorübergehend beseitigt werden. Die Fläche aller Kollektoren kann genau so groß sein, wie die Badeoberfläche. Da etwa 20% als eingetauchte Kühlfläche erforderlich sind, kann die lichtabsorbierende Kollektorfläche max. 80% der Wasseroberfläche betragen. Solche Flächenverhältnisse werden im allgemeinen für solare Schwimmbadheizungen empfohlen.The solar panels 10 float erected according to the position of the sun at the northern edge of the pool in the water. A chain 25 or the like. And a weight 26 am lower collector edge ensure the positional fixation and allow the required Resilience to wind. The vast majority of the pool remains free, so that, as before, the direct sunlight also heats the swimming water can. In the case of particularly small pools, the collectors, each of which has a few m2 absorber surface, which disturb the user, they can temporarily without any effort be eliminated. The area of all collectors can be exactly as large as that Bath surface. Since about 20% is required as a submerged cooling surface, can the light-absorbing collector surface should not exceed 80% of the water surface. Such Area ratios are generally recommended for solar swimming pool heating.

Wie bereits ausgeführt, besteht jeder Sonnenkollektor 1o aus zwei am Rand miteinander dicht verbundenen Folienbahnen 11, 12 die einige mm Abstand haben. Zur Vermeidung von Wärmekurzschlüssen müssen die Bahnen 11, 12 dünn und aus schlecht wärmeleitendem Material sein. In dem geschlossenen Hohlraum zwischen den Platten befinden sich Trennstege 17,21,22 und Wasser für den Wärmetransport. Dieses Kreislaufwasser steht nicht in Verbindung mit dem Beckenwasser. Die sonnenseitige Bahn ist dunkel (blau, braun, schwarz) gefärbt und wirkt als Lichtabsorber.As already stated, each solar collector 1o consists of two at the edge tightly interconnected film webs 11, 12 which are a few mm apart to have. To avoid thermal short circuits, the webs 11, 12 must be thin and off be poorly thermally conductive material. In the closed cavity between the Plates are dividers 17, 21, 22 and water for heat transport. This Circuit water is not in contact with the pool water. The sunny side The membrane is dark (blue, brown, black) in color and acts as a light absorber.

Die Sonnenbeheizung im oberen Plattenbereich (Heizzone 18) und die Kühlung im unteren Teil (Kühlzone 19) veranlassen das Kreislaufwasser zur Zirkulation wie durch Pfeile angedeutet. Der Zirkulationsantrieb kommt durch temperaturbedingte Dichteänderungen im Kreislaufwasser wie folgt zustande: Die Schicht des an die sonnenbeschienene Absorberbahn angrenzenden Kreislaufwassers erwärmt sich gegenüber seiner Umgebung.The solar heating in the upper plate area (heating zone 18) and the Cooling in the lower part (cooling zone 19) causes the circulating water to circulate as indicated by arrows. The circulation drive comes from temperature-related Density changes in the circulating water come about as follows: The layer of the sunlit Absorber track adjacent circulating water warms up compared to its surroundings.

Dadurch entsteht ein Auftrieb, der in seiner Größe durch die Wandüberhitzung und durch die Ausdehnungszahl des Kreislaufwassers bestimmt wird. Obgleich die erwärmte Flüssigkeit aufschwimmt, erfährt sie durch Eintritt in noch wärmere Zonen solange weiteren Auftrieb, bis sie die Plattentemperatur angenommen hat. Da dieser Zustand bei der vorliegenden Anordnung nicht eintritt, wird das Kreislaufwasser über die gesamte Absorberhöhe angetrieben.This creates a buoyancy, the size of which is due to the overheating of the wall and is determined by the expansion factor of the circuit water. Although it warmed up If liquid floats up, it experiences it as long as it enters even warmer zones further buoyancy until it reached the plate temperature Has. Since this condition does not occur in the present arrangement, the circulating water Driven over the entire absorber height.

Ein weiterer Zirkulationsantrieb entsteht nach dem gleichen physikalischen Prinzip im Kühlbereich des Kreislaufwassers. Der erzeugte Abtrieb nimmt allerdings mit der Tiefe ab, da sich die Temperaturen von Kreislaufwasser und Beckenwasser allmählich angleichen.Another circulation drive arises according to the same physical one Principle in the cooling area of the circuit water. However, the downforce generated decreases with the depth, since the temperatures of circuit water and pool water gradually align.

In den Rücklaufkanälen ändert sich die Temperatur des Kreislaufwassers nicht nennenswert, da die wärmeaustauschenden Flächen klein sind.The temperature of the circulating water changes in the return channels not worth mentioning because the heat-exchanging surfaces are small.

Da Heiz- und Kühlzone über Zirkulationskanäle 30,31 zu einem geschlossenen Kreislauf verbunden sind, add;eren sich die Pumpwirkungen der Auf- und Abtrlebskräfte.Since the heating and cooling zone are closed via circulation channels 30,31 Circulation are connected, the pumping effects of the up and down forces add up.

Der beschriebene Kreislauf regelt sich selbst. Stärkere Sonnenzustrahlung erhöht die antreibenden Temperaturdtfferenzen und damit die Strömungsgeschwindigkeit. Wird in der Heizzone 18 keine Wärme-mehr zugeführt (z.B. wegen einer vorbeiziehenden Wolke), bleibt der Kreislauf stehen.The cycle described regulates itself. Stronger solar radiation increases the driving temperature differences and thus the flow velocity. If no more heat is supplied to the heating zone 18 (e.g. because of a passing Cloud), the cycle stops.

In aufrechter Kollektorstellung würde bei Lufttemperaturen unterhalb der des Beckenwassers der Kreislauf umkehren, d.h. das Beckenwasser würde gekühlt. Bei solchen Wetterlagen ist stets eine Abdeckung des Schwimmbades empfehlenswert. Die Kombination der Sonnenheizung mit einer wärmeisolierenden Abdeckung Sn einer einz;gen Vorrichtung bietet sich also für eine zeitlich logisch gestaffelte Doppelfunktion an.In the upright collector position, the air temperature would be below that of the pool water would reverse the cycle, i.e. the pool water would be cooled. In such weather conditions, it is always advisable to cover the swimming pool. The combination of solar heating with a heat insulating cover Sn one The only device is therefore suitable for a double function that is logically staggered over time at.

Entsprechend Fig. 2 werden Kollektoren lo deshalb von Hand in die Waagrechte gekippt und zur Lagestabilisierung in der Nähe der Kettenbefestigung beschwert (Ste4n). Die Platte 24 bzw. der Luftspalt unter den Platten im Kühlbereich dämmen Somit in ausreichendem Maße den Wärmeaustausch vom Schwimmwasser an die Luft. Nach Entfernen der Beschwerung richtet sich der Kollektor lo von selbst in die durch die Kettenlänge vorbestimmte Stellung auf.According to Fig. 2 collectors lo are therefore by hand in the Tilted horizontally and close to the chain attachment for position stabilization complained (Ste4n). The plate 24 or the air gap under the plates in the cooling area Insulate the heat exchange from the swimming water to the air to a sufficient extent. After removing the weight, the collector lo straightens itself through the chain length to a predetermined position.

Claims

System for influencing the temperature of water in swimming pools taking advantage of solar energy patent claims oil plant to influence the Temperature of water in swimming pools using solar energy according to patent application P 25 51 887.0-13, which means that heating zone (18) and cooling zone (19) of a solar collector (10) are arranged in one plane, with both zones by webs (17, 21, 22) against each other and in the sense of generating circulation channels (30,31) of the heat transfer medium are delimited.

2. Plant according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t, that the separation of the heating zone (18) and cooling zone (19) serving the separating web valley7) in a guide web (21) protruding into the heating zone (18) near the outer boundary continues and that at the opposite end of the separating web tal7) in an in the guide web (22) protruding from the cooling zone continues.

3. Plant according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t, that guide webs (21,22) and separating web (17) are arranged so that in the Near both outer boundaries in the heating zone (18) of the collector (10) guide webs (21) are located, and that the guide webs (22) of the cooling zone (19) in the area of the center of the collector are arranged.

4. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the collector (10) consists of a double-walled, with spacer knobs (15) provided plastic film (11,12) and that the webs (17,21,22) as Welding of the film walls are formed.

5. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that g e k e It is noted that the collector has a filling on its top (13) and has closable stubs (14) serving for ventilation.

6. Plant according to claim 5, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t, that the collector (10) on a plate serving as insulation and supporting element (24) is attached.

7. Plant according to claim 6, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t, that the collector (10) is dimensioned so that the liquid surface (23) and The separator (17) is at least roughly aligned.