DE29800112U1 - Flat storage collector - Google Patents
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
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Description
Die Erfindung betrifft den Bereich der Solartechnik und zwar einen flachen Speicherkollektor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Absorbtionsfläche vorderseitig auf einem flach ausgeführten Speicherbehälter aufgebracht ist. Vor dieser Absorbtionsfläche befindet sich eine transparente Wärmedämmung mit Luftspalt und Schutzglas. Hinter dem Speicherbehälter ist eine opake Wärmedämmung angebracht. Zusätzlich ist ein die Konstruktion nach hinten und zu allen vier Seiten ummantelndes Schutzgehäuse vorhanden.The invention relates to the field of solar technology, specifically to a flat storage collector, which is characterized in that an absorption surface is applied to the front of a flat storage tank. In front of this absorption surface there is a transparent thermal insulation with an air gap and protective glass. Behind the storage tank there is an opaque thermal insulation. In addition, there is a protective housing that encloses the structure at the back and on all four sides.
Solarkollektoren wandeln Sonnenstrahlung in Wärme um, die zur Brauchwassererwärmung oder zu Raumheizungszwecken genutzt werden kann. Die gewonnene thermische Energie kann in mit Wasser (oder anderen Speichermedien) gefüllten Behältern gespeichert werden.Solar collectors convert solar radiation into heat, which can be used to heat domestic water or for space heating purposes. The thermal energy obtained can be stored in containers filled with water (or other storage media).
Herkömmliche Kollektorsysteme benötigen große Speicher, die in der Regel im Keller der Gebäude aufgestellt werden. Bei nachträglicher Installation ist daher eine genügend große freie Stellfläche notwendig. Die Größe der Speicher resultiert aus dem Konstruktionsprinzip, bei dem die von mehreren Kollektoren gewonnene thermische Energie in einem zentralen Speicher gelangt. Vor allem bei größeren Mehrparteienhäusern stellen die Stellfläche für den Speicher und die Wärmetauscherleitung zwischen Kollektor und Speicher ein erhebliches Problem dar.Conventional collector systems require large storage tanks, which are usually installed in the basement of the building. If installed later, a sufficiently large free space is therefore required. The size of the storage tanks results from the design principle, in which the thermal energy gained from several collectors ends up in a central storage tank. The space for the storage tank and the heat exchanger line between the collector and the storage tank represent a significant problem, especially in larger apartment buildings.
Zusätzlich sind bei nachträglicher Installation zahlreiche Mauerwerksdurchbrüche notwendig, da eine Wärmetauscherleitung die Wärme von den Kollektoren vom Dach zum Speicher in den Keller transportieren muß. Diese Durchbrüche stellen einen großen Arbeite- und damit auch Kostenaufwand dar.In addition, numerous masonry openings are necessary for subsequent installation, as a heat exchanger line must transport the heat from the collectors on the roof to the storage tank in the basement. These openings represent a great deal of work and therefore also cost.
Solarspeicher bzw. Speicherkollektoren üblicher Bauweise sind dadurch gekennzeichnet, daß sie stets vollständig mit Wasser gefüllt sind, so daß zunächst der ganze Speicher bzw. ein bestimmter Teil (beim Schichtenspeicher) erwärmt werden muß um die gewünschte Temperatur entnehmen zu können.Solar storage tanks or storage collectors of conventional design are characterized by the fact that they are always completely filled with water, so that the entire storage tank or a certain part (in the case of stratified storage tanks) must first be heated in order to be able to draw the desired temperature.
In der Regel werden Kollektoren schräg installiert. Messungen in Plymouth, UK, haben ergeben, daß nur 1/3 der Solarstrahlung auf das (schräge) Dach und 2/3 auf die (senkrechte) Gebäudefassade auftreffen (vgl. Pontenagel (Hrsg.), "Das Potential der Erneurbaren Energien in der EU", S.67, Springer Verlag).Collectors are usually installed at an angle. Measurements in Plymouth, UK, have shown that only 1/3 of the solar radiation hits the (sloping) roof and 2/3 hits the (vertical) building facade (cf. Pontenagel (ed.), "The Potential of Renewable Energies in the EU", p.67, Springer Verlag).
Die Absorberflächen, an denen die Umwandlung von Sonnenstrahlen in Wärme erfolgt, verfugen über sogenannte selektive (auch ultra-schwarze) Beschichtungen, die bei höherenThe absorber surfaces, where the conversion of solar rays into heat takes place, have so-called selective (also called ultra-black) coatings, which at higher
Betiebstemperaturen wesentlich mehr elektromagnetische Energie aufnehmen können als
herkömmliche schwarze Farbe und somit die thermische Ausbeute des Systems steigern.
Konventionelle Isolierungen zur Reduzierung von Wärmeverlusten (z.B. Styropor, Glasoder
Steinwolle) sind opak, d.h. lichtundurchlässig. Unter Verwendung anderer Werkstoffe
können sie jedoch auch transparent ausgeführt sein, so daß das gedämmte System die Sonneneinstrahlung aufnimmt und sich somit erwärmen kann und gleichzeitig
Wärmeverluste verringert werden.Operating temperatures can absorb significantly more electromagnetic energy than conventional black paint and thus increase the thermal efficiency of the system.
Conventional insulation to reduce heat loss (eg polystyrene, glass or rock wool) is opaque, ie it does not let in light. However, using other materials, it can also be made transparent, so that the insulated system absorbs the sun's rays and can thus heat up, while at the same time reducing heat loss.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen einfachen und kostenoptimalen Speicher zu realisieren.The invention is based on the problem of realizing a simple and cost-optimized storage device.
Die erfinderische Leistung besteht darin, daß eine Absorbtionsfläche vorderseitig auf einem flach ausgeführten Speicherbehälter aufgebracht ist. Vor dieser Absorbtionsfläche befindet sich eine transparente Wärmedämmung mit Luftspalt und Schutzglas. Hinter dem Speicherbehälter ist eine opake Wärmedämmung angebracht. Zusätzlich ist ein die Konstruktion nach hinten und zu allen vier Seiten ummantelndes Schutzgehäuse vorhanden.The inventive achievement consists in the fact that an absorption surface is applied to the front of a flat storage container. In front of this absorption surface there is a transparent thermal insulation with an air gap and protective glass. Opaque thermal insulation is attached behind the storage container. In addition, there is a protective housing that encloses the structure at the back and on all four sides.
Durch die Vereinigung fast aller Bauteile in einem Gehäuse wird eine einfache Montage in Modulbauweise ermöglicht, die auch eine Integration in die Gebäudefassade erlaubt.By combining almost all components in one housing, simple assembly is possible in a modular design, which also allows integration into the building facade.
Die einfache Ausführung ermöglicht eine Umsetzung der erfindungsgemäßen Konstruktion zu geringen Fertigungskosten.The simple design enables implementation of the construction according to the invention at low manufacturing costs.
Folgende Vorteile werden durch die erfindungsgemäße Lösung erreicht:The following advantages are achieved by the solution according to the invention:
- Bei Montage vor der Gebäudefassade wirken die transparente und die opake Wärmedämmung gleichzeitig als Wärmeschutzverkleidung des Gebäudes.- When installed in front of the building façade, the transparent and opaque thermal insulation simultaneously act as thermal protection cladding for the building.
- Es entsteht kein zusätzlicher Raumbedarf für den Speicher im Gebäude.- No additional space is required for storage in the building.
- Es sind weniger Mauerdurchbrüche notwendig, da der Wärmetauscherkreislauf zwischen Absorber und Speicher entfällt und der Kollektor in Verbrauchernähe installiert werden kann (im Idealfall an der Außenwand des Badezimmers, so daß die Länge der Vor- und Rücklaufleitung zum Kollektor minimal ist).- Fewer wall openings are necessary because the heat exchanger circuit between the absorber and the storage tank is eliminated and the collector can be installed close to the consumer (ideally on the outside wall of the bathroom, so that the length of the supply and return pipes to the collector is minimal).
- Wird die Solltemperatur bei zu schwacher Sonnenstrahlung z.B. im Winter nicht erreicht, kommt es trotzdem zu einer Erwärmung des Speichers. Überschreitet diese Speichertemperatur die Innentemperatur im Gebäude, so wird der k-Wert der Gebäudefassade negativ, so daß das Kollektormodul zur zusätzlichen Heizung des Gebäudes beiträgt.- If the target temperature is not reached due to insufficient solar radiation, e.g. in winter, the storage tank will still heat up. If this storage tank temperature exceeds the internal temperature in the building, the k-value of the building facade becomes negative, so that the collector module contributes to additional heating of the building.
- Erfolgt die Montage im Rahmen einer Wärmeschutzmaßnahme, verringern sich die Montagekosten, da das Kollektormodul ähnlich wie die Dämmung installiert werden kann.- If the installation is carried out as part of a thermal insulation measure, the installation costs are reduced, as the collector module can be installed in a similar way to the insulation.
- Einfache Bauweise mit geringen Wandstärken, da der Speicher drucklos betrieben wird.- Simple design with low wall thickness, as the storage tank is operated without pressure.
- Durch die einfache Ausführung ist eine Herstellung im Selbstbau möglich.- Due to the simple design, it can be manufactured by yourself.
- Durch Variation der Schichtdicke der transparenten Wärmedämmung kann eine einfache Anpassung auf das jahreszeitliche Haupteinsatzgebiet des jeweiligen Moduls erreicht werden.- By varying the layer thickness of the transparent thermal insulation, easy adaptation to the main seasonal application area of the respective module can be achieved.
Für den Sommerbetrieb sind dünne Schichtdicken zu wählen, da der Wärmeverlust an der Vorderseite bei hohen Außentemperaturen gering ist. Zusätzlich erlauben dünne Schichtdicken eine höhere Durchlässigkeit des Sonnenlichts und damit eine bessere thermische Ausbeute des Systems. Für den Haupteinsatz im Frühjahr bzw. Herbst sind entsprechend größere Schichtstärken zu wählen, die eine entsprechend bessere Isolierung bei kalter Umgebung gewährleisten.For summer operation, thin layers should be selected because heat loss at the front is low at high outside temperatures. In addition, thin layers allow greater permeability of sunlight and thus a better thermal yield of the system. For main use in spring or autumn, correspondingly larger layers should be selected, which ensure correspondingly better insulation in cold environments.
- Durch Kombination mehrerer Module mit unterschiedlichen Schichtstärken der transparenten Wärmedämmung kann eine auf die individuellen Anforderungen optimierte Auslegung der Anlage realisiert werden.- By combining several modules with different layer thicknesses of transparent thermal insulation, a system design optimized to meet individual requirements can be realized.
- Um die Anlagenkosten gering zu halten, können mehrere Kollektormodule über eine Pumpe an den Brauchwasserkreis angeschlossen werden.- To keep system costs low, several collector modules can be connected to the domestic water circuit via a pump.
- Zur weiteren Kostenreduzierung kann die transparente Wärmedämmung aus Aerogel gefertigt werden.- To further reduce costs, the transparent thermal insulation can be made of aerogel.
- Durch die einfache Ausführung und die sich daraus ergebenden geringen Materialkosten bleiben die Gesamtkosten der Anlage gering. Auch wenn die Wärmeverluste an der Vorderfläche relativ groß sind und dadurch der Gesamtwirkungsgrad geringer ist als z.B. bei Vakuumröhrenkollektoren ist wegen der geringeren Anlagenkosten der Erfindung ein geringerer Preis pro kWh erzeugter thermischer Energie zu erwarten.- The simple design and the resulting low material costs mean that the overall costs of the system remain low. Even if the heat losses on the front surface are relatively high and the overall efficiency is therefore lower than, for example, with vacuum tube collectors, a lower price per kWh of thermal energy generated can be expected due to the lower system costs of the invention.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:The invention is explained below with reference to a drawing. It shows schematically:
Fig.l : einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Speicherkollektormodul
Fig.2 : einen Schnitt durch die Ebene A-A von Fig. 1Fig.l: a longitudinal section through a storage collector module according to the invention
Fig.2 : a section through the plane AA of Fig. 1
Zu Fig.l: Der Speieherkollektor weist einen Wasserspeicherbehälter 1 mit aufgebrachter
Absorberfläche 2 auf. Zur Verminderung der vorderseitigen Wärmeverluste dient eine
transparente Wärmedämmung 3 die durch eine Glasscheibe 12 gegen äußere Einflüsse
geschützt wird. Im Spalt 13 kann sich die eingeschlossene Luft erwärmen.
Rückseitige Wärmeverluste werden durch eine opake Wärmedämmung 4 reduziert, die gleichzeitig als Wärmeschutz für die dahinterliegende Fassade dienen kann.
Als Druckentlastung des Speicherbehälters 1 dient ein zur Umgebung offenes Rohrstück 7,
das an der Oberseite von 1 angebracht ist. Der Durchmesser von 7 ist so zu wählen, daß
durch Versagen der Ventile 6 bzw 8 überlaufendes Wasser abgeführt werden kann.
Zur Erleichterung der Montage und zum Schutz gegen äußere Einflüsse ist der Speicherkollektor
im ein festes Gehäuse 14 gefaßt. Fig.l: The storage collector has a water storage tank 1 with an absorber surface 2 applied to it. Transparent thermal insulation 3, which is protected against external influences by a glass pane 12, serves to reduce heat losses on the front. The enclosed air can heat up in the gap 13.
Heat losses at the rear are reduced by opaque thermal insulation 4, which can also serve as thermal protection for the facade behind it.
A pipe section 7 which is open to the environment and is attached to the top of 1 serves to relieve the pressure in the storage tank 1. The diameter of 7 is to be selected such that overflowing water can be drained off in the event of failure of the valves 6 or 8.
To facilitate installation and to protect against external influences, the storage collector is housed in a solid housing 14.
Zu Fig.2: Der am Speicherboden installierte Temperaturfühler 5 steuert den Kaltwasservorlauf
10 über das Ventil 6. Der Kaltwassereintritt erfolgt im oberen Teil des Speichers.
Der Rücklauf 11 ist am Speicherboden angebracht und erfolgt über die Öffnung des
Ventils 8 und die Pumpe 9. Fig.2: The temperature sensor 5 installed on the bottom of the tank controls the cold water flow 10 via the valve 6. The cold water enters the upper part of the tank.
The return flow 11 is attached to the bottom of the storage tank and occurs via the opening of the valve 8 and the pump 9.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29800112U DE29800112U1 (en) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | Flat storage collector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29800112U DE29800112U1 (en) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | Flat storage collector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29800112U1 true DE29800112U1 (en) | 1998-03-05 |
Family
ID=8050952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29800112U Expired - Lifetime DE29800112U1 (en) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | Flat storage collector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29800112U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10132060A1 (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-16 | Uti Holding & Man Ag | Energy collecting, insulating and storage element comprises components serving for current generation, water heating, heat insulation and heat storage |
| WO2012002788A1 (en) * | 2010-06-28 | 2012-01-05 | Pieck Gochicoa Javier Del Sagrado Corazon | Solar water heater |
-
1998
- 1998-01-07 DE DE29800112U patent/DE29800112U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10132060A1 (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-16 | Uti Holding & Man Ag | Energy collecting, insulating and storage element comprises components serving for current generation, water heating, heat insulation and heat storage |
| WO2012002788A1 (en) * | 2010-06-28 | 2012-01-05 | Pieck Gochicoa Javier Del Sagrado Corazon | Solar water heater |
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| R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980416 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20011101 |