DE2928482C2 - Sonnenkollektor aus einem Bausatz von einzelnen Kammern für einen gasförmigen Wärmeträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft pinen Sonnenkollektor aus einem Bausatz von einzelnen Kammern für einen gasförmigen Wärmeträger, der durch das System der durch Sonneneinstrahlung erwärmten Kammern mit Querwänden durch Konvektion oder Zwangsumlauf zu einem Verbraucher oder einem Wärmetauscher strömt, wobei die Kammern aus baukastenanig übereinander zusammensetzbaren, mit Durchgängen für den /u erwärmenden Wärmeträger versehenen Bausteinen aufgebaut sind.

Die bisher bekannten Kollektoren zum Sammeln der Wärmeenergie der Sonne bestehen grundsätzlich aus einem Schwarzkörper, der wärmeleitend mit Flüssigkeilsleitungen verbunden ist. Dieser Schwarzkörper befindet sich in einem geschlossenen Gehäuse. Die Seite des Kollektors, die in Richtung der Sonne orientierbar ist, ist mit einem ein- oder mehrschichtigen Transparenimatcrial aus Glas oder Kunststoff abgeschlossen. Dabei sind vereinfachte Kollektoren ohne Glasauflage - IO bekanntgeworden.

Es sind ferner Sonnenkoilektoren bekanntgeworden, bei welchen Flüssigkeitsleitungen im Brennpunkt von parabolisch gebogenen Reflektorblechen angeordnet sind.

Im allgemeinen sind die Sonnenkollektoren in Kästen untergebracht und modular aufgebaut, so daß man die Kästen nebeneinander und übereinander stellen kann. Auch nicht verglaste Kollektoren weisen Flächen auf, dcran, daß die Kollektoren ebenfalls nebeneinander zusammengesetzt werden können.

Aus der DE-OS 26 09 638 wurde ein Sonnenkollektor bekannt, bei dem Luft als Arbeitsmedium verwendet wird. Dieser bekannte Sonnenkollektor besteht aus einem Flachkollektor, an dessen Unterkante ein Schutzdeckel schwenkbar angelenkt ist. Dieser Flachkollektor besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte mit schräg zur Unterkante gerichteten Schlitzen zum Einstecken von Wandstreifen sowie ggf. auch horizontalen Schlitzen, in welche Querwände einsteckbar sind, die «ι der Unterteilung in einzelne Kammern dienen. Damit ist aber der bekannte Sonnenkollektor nicht aus einem Bausalz mit einzelnen Kammern herstellbar.

Aus der US 40 69 809 ist ein aus einzelnen Bauelementen zusammensetzbarer Sonnenkollektor bekanntj5 geworden, bei dem das einzelne modulare Element ein verglcichwcisc kompliziert aufgebautes Element darstellt, das mit mehreren, schrägverlaufenden Außenkanten drei bzw. vier Luftdurchgänge aufweist, die mit komplizierten Formen hergestellt werden müssen. So müssen an der Frontscitc jedes Bauelements in einem schrägen Ansatz mindestens zwei Glasscheiben mit Zwischenraum angesetzt werden, die dann die vorderen Durchgänge bilden, die ebenfalls abgewinkelt sind. Ferner besteht das Bauelement aus einem porösen Werkstoff und ist so infolge seines Aufbaus sehr empfindlich gegen Beschädigungen, die insbesondere beim Transport derartiger Elemente auftreten können. Außerdem ist das vorbekannte Bauelement zur Herstellung eines Sonnenkollektors vergleichsweise teuer in der Herstellung.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor aus einem Bausat/ von einzelnen Kammern zu schaffen, bei dem eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der baukastenartig zusammensetzbaren Bausteine erreicht und außerdem der Wärmeübergang an den Wärmeträger erhöht wird.

Neben der Erniedrigung der Herstellungskosten weist der Sonnenkollektor gemäß der Erfindung gegenüber dem bekannten, aus Bauelementen aufgebauten Sonnenkollektor folgende Vorteile auf. So ist durch die Erwärmung der Luft innerhalb der Kanäle der Bauelemente die Luftschicht /wischen Glas und keramischen Elementen verhältnismäßig ilichi abgeschlossen, so daß hier praktisch keine LuIl/irkulaliou entstein. Wahrend die Warmlull/iikulation innerhalb der Elemente bei dem vorbekannten Sonnenkollektor von oben nach unten verlauft und damit eine Zirkulationspumpe benötigt

wird, verläuft die Luftzirkulation bei dem Sonnenkollektor gemäß der Erfindung von unten nach oben, d. h. ohne Hilfsmittel für einen Zwangsumlauf.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. ι

Mit der Ausgestaltung des Sonnenkollektor nach Anspruch 2 wird erreicht, daß durch die Eintriiisölfmingtn zwischen den jalousicartig angebrachten, schrägen Lamellen die kalte Luft besser einströmen und in dem mit Schikanen versehenen Luftkanal sich besser erwärmen kann.

Die Anordnung der schrägen Lamellen ist jedoch nicht vergleichbar mit der Anordnung der Platten gemäß der FR 23 53 026, welche die Aufgabe haben, die Infrarotstrahlung der Sonne zu absorbieren und in War- ι ■> me umzuwandeln, wobei die absorbierende Fläche direkt die Sonnenstrahlung aufnimmt

Gemäß Anspruch 3 weisen die Bausteine einen etwa quadratischen Querschnitt und an der Unlerseiic versetzte Flansche auf, die beim Übereinandersjtzen der Bausteine passend in den oberen Bereich eingreifen. Dadurch wird ein verhältnismäßig einfaches Aufbauen des Sonnenkollektors ermöglicht.

Gemäß Anspruch 4 sind zum einfachen Einsetzen von Kunststoff- oder Glasscheiben die Bausteine zwischen _>■> zwei Abschlußteilen eingesetzt.

Nach Anspruch 5 ist der Sonnenkollektor aus mehreren, übereinander angeordneten, mit öffnungen versehenen Bausteinen vor einer Isolationswand angeordnet. Unter dieser Anordnung ist eine öffnung mit einer verschließbaren Eingangsklappe vorgesehen, wobei über der Anordnung sich ein Abluftschacht anschließt, in dem ein Wärmeaustauscher, eine Regulierklappe und ein Ventilator angeordnet sind.

Gemäß Anspruch 6 kann die Lage der einzelnen Bausteine vertikal oder geneigt sein.

Anhand der Zeichnungen soll am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der Sonnenkollektor gemäß der Erfindung näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt im Schnitt mehrere übereinander angeordnete Bauelemente zur Bildung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. 4<-,

F i g. 3 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführiuigslorm der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsmöglichkeil des Sonnenkollektors gemäß der Erfindung dargestellt. Hierbei sind an einer metallisierten Rückwand 12 übereinander w mehrere Bausteine 13 angeordnet, deren obere und untere Trennwände gegeneinander versetzte öffnungen 14 aufweisen, um einen Lufldurchströmungskanal mit Schikanen zu bilden. An den unteren Bausteinen sind Lamellen 15 vorgesehen, die schräg nach außen gcrichtet sind und sich unter Sonneneinwirkung erwärmen. Die dadurch gebildeten Eintrittsöffnungen 16 werden von der kalten Luft durchströmt, die den mit Schikanen versehenen Luftkanal durchströmt und sich dabei erwärmt und an der Oberseile in Richtung des Pfeils 17 als bo erwärmte Luft austritt. Auch hierbei kann an der Rückseite eine Wärmeisolation 4 vorgesehen sein. Die gute thermische Speicherfähigkeit der verwendeten Werkstoffe ermöglicht, diese Wärme auf der gesinnten Oberfläche der insbesondere ;ius keramischen Werkstoffen, μ Guß oder Kimsistoff bestehenden Bausteine zurückzugewinnen.

In F i g. 2 ist an einem konkreten Ausführungsbeispiel dargestellt, wie einzelne Bausteine aiifeinandergesetzt werden und zur Wärmeaufnahme und -Sammlung dienen können. Hierbei handelt es sich um längliche Bausteine 19 mit ciwa quadratischem Querschnitt, die an der Obcrsci'.e offen sind, wobei an der Unterseite Flansche 20 zur Führung vorgesehen sind, die in die oben offenen Bausteine eingreifen. Im Boden der Bausteine sind jeweils versetzte Öffnungen 21 bzw. 22 vorgesehen, um einen mit Schikanen versehenen Luftsirömungskanal zu bilden.

Die Bausleine 19 ruhen in einer Fassung 23, die eine öffnung 24 aufweist, die von unten über ein Abschlußteil 25 von der in Richtung des Pfeiles 26 eindringenden kalten Luft durchströmt werden kann. An der Oberseite ist ein Abschlußteil 27 vorgesehen, welches eine Öffnung 28 zum Ausströmen der erwärmten Luft aufweist. An der Vorderseile können eine oder mehrere Glasoder Kunslsloffscheiben 29 vorgesehen sein, durch welche die Sonne in Richtung des Pfeiles 30 eingestrahlt und auf die vordere Fläche der Bausteine 19 auftritt, diese erwärmt, wodurch die an der Unterseite einströmende Kaltluft ebenfalls erwärmt wird, die durch die Öffnung 28 dann als erwärmete Luft austritt und der Vcrbrauchcrstelle zugeführt werden kann.

In F i g. J ist eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt. Hierbei befinden sich an einer Isolationswand 31 mehrere U-förmige, mit versetzten Öffnungen 32 versehene Bausteine 33. Die Vorderseite ist durch eine Glaswand 34 abgeschlossen, so daß die Sonne in Richtung des Pfeiles 35 auf die Vorderseite der Bausteine 33 auftreffen und diese erwärmen kann. Von unten wird die Luft über eine öffnung 36 eingeführt, wobei die öffnung durch eine Eingangsklappe 37 verschlossen werden kann, um auf diese Weise eine Einstellung der Luftzirkulation zu bewirken. An der Oberseite ist über dem obersten Baustein ein Abluftschacht 38 vorgesehen, in welchem ein Wärmetauscher 39 angeordnet ist. In dem Kanal sind ferner eine Regulierklappe 40 und ein Ventilator 41 angeordnet, wobei der Kanal in einen Abluftschacht ausläuft.

Die Elemente bzw. Bauelemente für die Empfangsund KollcktorvorriehUing gemäß der Erfindung können aus Keramik oder Ton, Kunststoff oder Guß hergestellt werden. Die Abmessungen sind dabei beliebig und richten sich im wesentlichen nach den !: aulichen Normen.

Die Lage der einzelnen Bauelemente kann vertikal oder geneigt sein, etwa in einem Winkel von 45^C. Die Höhe der aufeinanderzusetzenden Elemente wird sich im allgemeinen nach der Höhe des Gebäudes oder der Gebäudewand richten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sonnenkollektor aus einem Bausatz von einzelnen Kammern für einen gasförmigen Wärmeträger, der durch das System der durch Sonneneinstrahlung erwärmten Kammern mit Querwänden durch Konvektion oder Zwangsumlauf zu einem Verbraucher oder einem Wärmetauscher strömt, wobei die Kammern aus baukastenartig übereinander zusammen setzbaren, mit Durchgängen für den zu erwärmenden Wärmeträger versehenen Bausteinen aufgebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß die aus keramischem Werkstoff, Ton oder Kunststoff bestehenden Bausteine (13,19,33) mit U-förmigem Querschnitt und an der Oberseite offen ausgebildet sind und im Boden versetzt angeordnete öffnungen (14, 21, 22,32) zur Bildung eines mit Schikanen versehener· Durchganges für den von unten nach oben zirkulierenden Wärmeträger aufweisen.

2. Sonnenkollekior nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Bausteine (13) mit jalousieartig angebrachten schrägen Lamellen (15) versehen sind, zwischen denen Eintrittsöffnungen (16) für die als Wärmeträger dienende zu erwärmende Luft vorgesehen sind.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteine (19) einen etwa quadratischen Querschnitt und an der Unterseite versetzte Flansche (20) aufweisen, die beim Übereinandersetzcn der Bausleine (19) passend in deren oberen Bereich eingreifen.

4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bausteine (19) zwischen zwei Abschlußteilen (25, 27) eingesetzt sind, die an der Vorderseite eine Aussparung zur Aufnahme einer oder mehrerer Kunststoff- oder Glasscheiben (29) aufweisen, durch welche die Sonnenenergie eingestrahlt werden kann.

5. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere übereinander angeordnete, mit öffnungen (32) versehene Bausteine (33) vor einer Isolationswand (3t) angeordnet sind, wobei unterhalb des untersten Bausteines eine Öffnung (36) vorgesehen ist, die durch eine Eingangsklappe (37) verschließbar ist und wobei sich über dem obersten Baustein ein Abluftschacht (38) anschließt, in dem ein Wärmetauscher (39), eine Regulierklappe (40) und ein Vemilator (41) angeordncl sind.

6. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der einzelnen Bausteine (13, 19, 33) übereinander vertikal oder geneigt ist.