DE3002852A1 - Integrated heating element utilising solar energy - comprises heat-absorbing body containing heat transfer medium also acting as radiator - Google Patents
Integrated heating element utilising solar energy - comprises heat-absorbing body containing heat transfer medium also acting as radiatorInfo
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Abstract
Description
IQezeic] nlf : Integriertes Kollektor- Syleicher- HeizelementIQezeic] nlf: Integrated collector-syleicher heating element
(integriertes lleio;elenlent) zur Ausnutzung von Sonnenenergi e fiir Heizzwecke Die Erfindung betrifft eine solare lleizungs- und Brauchwassererwärmungsvorrichtung in der Form eines integrierten Kollektor- Speicher- Heizelementes zur Erwärmung von Räumen und Flüssigkeiten. Am Element ist eine lichtreflektierende Platte zur Erhöhung der solaren Ausbeute angebracht. Integrierte Heizelemente werden vorteilhaft in nach Süden ausgerichtete senkrechte Gebäudefassaden angebracht. Sie können bei entsprechender Dimensonierung eine 3-4 monatige Verkiirzung der Heizperiode bewirken, sowie den überwiegenden Teil der Brauchwassererwärmungsenergie gewinnen. Darüberhinaus wird an eine Anwendung in Gewächshäusern und im Freizeitbereich gedacht. (integrated lleio; elenlent) for utilizing solar energy for Heating purposes The invention relates to a solar heating device and domestic water heating device in the form of an integrated collector storage heating element for heating of spaces and liquids. A light-reflecting plate is attached to the element Increasing the solar yield is appropriate. Integrated heating elements become beneficial installed in vertical building facades facing south. You can at appropriate dimensions cause a 3-4 month shortening of the heating period, as well as the majority of the domestic water heating energy. Furthermore is intended for use in greenhouses and in the leisure sector.
Bekannt sind Solarheizungen nach dem Prinzip von mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllten Rohrsystemen, welche als Absorber, z. B. in einem Sonnenkollektor die Wärmeenergien an Wärmeübertrager zum direkten Heizungsverbrauch oder einem Zwischenspeicher zu führen. Nachteilig bei diesen Verfahren ist jedoch der Wirkungsgrad im Verhältnis zu den Kosten des Aufwandes.Solar heating systems based on the principle of using a liquid are known or gaseous medium-filled pipe systems, which are used as absorbers, e.g. B. in one Solar collector transfers the heat energy to the heat exchanger for direct heating consumption or a buffer. However, this method is disadvantageous the efficiency in relation to the cost of the effort.
Bekannt sind weiterhin die sogenannten Trombe- Wände aus Beton, die in ihrer Doppelfunktion als Kollektor und Wärmespeicher unter passiver Nutzung der Sonnenenergie nach dem Thermosyphonprinzip eine Reduktion dieses Verhältnisses herbeiführen. Eine Nutzung zur Brauchwassererw.irmung ist hier jedoch ausgeschlossen.Also known are the so-called Trombe walls made of concrete, which in their double function as collector and heat storage with passive use of the Using the thermosyphon principle, solar energy can bring about a reduction in this ratio. However, use for domestic water heating is excluded here.
Die Erfindung läßt neben der Raumheizung eine solare Brauchwasserversorgung zu, mit der Verwendung eines Heizkörpers, der in ein kompatibel ausgebildetes Bauelement integriert ist.In addition to space heating, the invention has a solar hot water supply to, with the use of a radiator that is built into a compatible component is integrated.
Ei nie an der AuBenlvalçd des Elementes anLeI>rcht e verbpie-elte Klappe mit rückseitiger Wärmeisolation konzentriert im f:cöffneten Zustand (bei Sonnenschein) die Strahlung auf den schwarz angestrichenen Iieizkörper. Die Klappe kann in ihrer Neigung gegen die Horizontale verstellbar ausgeführt sein, so daß je nach Jahreszeit die günstigste Konzentrationswirkung erreicht wird. Im Sommer -bei hohem Sonnenstand- werden evtl. unterhalb der Klappe liegende Fenster beschattet. Die Klappe wird von Hand - wie Rolläden-betätigt und in der Endlage durch einen Schnappverschluß festgehalten oder durch einen Motor mit Schaltautomatik angetrieben. Sie wird nachts und bei sehr strahlungsannen Wetter geschlossen und besitzt dann die Wirkung einer gut wärmeisolierenden Wand.Never refer to the outer value of the element Flap with rear thermal insulation concentrated in the open state (with Sunshine) the radiation on the black painted heating element. The flap can be made adjustable in their inclination to the horizontal, so that Depending on the season, the most favorable concentration effect is achieved. In summer -When the sun is high, windows below the flap may be shaded. The flap is operated by hand - like roller shutters - and in the end position by a Snap lock held or driven by a motor with an automatic switch. It is closed at night and in very radiant weather and then possesses the effect of a good heat-insulating wall.
Als Heizkörper werden vorteilhaft marktübliche Rippenheizkörper, Plachheizkörper oder Röhrenheizkörper eingesetzt. Der Heizkörper besitzt folgende Funktionen: a) er absorbiert über seine schwarze, evtl. selektive Oberfläche die direkt eingestrahlte und durch den Reflektor konzentrierte Solarstrahlung, wandelt sie um in Wärme und nimmt durch Wärmeleitung Wärme aus den durch Treibhauseffekt erwärmten Innenraum des Elementes auf.Commercially available ribbed radiators and plach radiators are advantageously used as radiators or tubular heating elements are used. The radiator has the following functions: a) it absorbs the directly irradiated through its black, possibly selective surface and solar radiation concentrated by the reflector, converts it into heat and takes heat from the interior heated by the greenhouse effect through thermal conduction of the element.
b) Er dient durch seine Wärmekapazität als Kurzzeitspeicher.b) It serves as a short-term storage device due to its heat capacity.
Die Speicherkapazität des üblicherweise mit dem Wärmeträgerfluid Wasser gefüllten Heizkörpers kann ggfs. durch Füllung mit kleinen, z. B. kugelförmigen Latentspeicherbehältern erhöht werden. Diese Maßnahme führt ggfs. zu einer Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades des Solarsystems. The storage capacity of the usually associated with the heat transfer fluid Water-filled radiator can optionally. By filling with small, z. B. spherical Latent storage containers are increased. This measure may lead to an increase the overall efficiency of the solar system.
c) Er dient als Wärmeübertrager zur Zimmerluft. Gegenüber der Umgebung ist er durch die Ein-, Zwei- oder Dreifachverglasung aus Normal- oder Spezialsolarglas, sowie bei geschlossener Reflektorklappe durch eine kastenartige Konstruktion aus wärmeisolierenden Dämmaterial eingegeschlossen. Die Wärmedämmung zur Raumseite hin ist verstellbar bzw. abklappbar und reguliert die Luftzirkulation um den Heizkörper herum. Bei nicht verstellbarer rückseitiger Wärmedämrnung sind Anschlüsse für eine Warmluftheizung vorzusehen.c) It serves as a heat exchanger to the room air. Compared to the environment it is due to the single, double or triple glazing made of normal or special solar glass, as well as a box-like construction when the reflector flap is closed Heat insulating insulation material included. The thermal insulation on the room side is adjustable or foldable and regulates the air circulation around the radiator hereabouts. If the rear thermal insulation is not adjustable, connections are for a Provide warm air heating.
Der Ileizkniry)cr ist in der iiblichen Weise mit Zu- nnd ]tfirkauf an ein vorhandenes Heizsystem ange,chlosserl. Di e Isormalerweise verschlossenen zwei zusätzlichen AnschJiisse am Heizkörper werden mit weiteren Rohrleitungen an einen hochgelegenen Speichertank gekoppelt, so daß dieser Tank sowohl bei Solarbetrieb als auch bei Kesselbetrieb nach dem Thermosyphonprinzip aufgrund sich unterschiedlich einsteSlender Wasserdichten mit Wärme beladen wird. Dieser Speicher kann ebenfalls als Latent speicher ausgebildet sein. Die AuslegeteqFratur des Gesamtheizungssystems sollte ca. 50 Grad C betragen.The ileizkniry) cr is in the usual way with affection connected to an existing heating system. The is normally closed two additional connections on the radiator are connected with additional pipes coupled to a high-level storage tank, so that this tank can be operated with solar energy as well as with boiler operation according to the thermosyphon principle due to each other Adjusting the waterproof slender is loaded with heat. This memory can also be designed as a latent memory. The design temperature of the overall heating system should be around 50 degrees C.
Gegenüber bekannten Solarsystemen werden durch die Erfindung folgende Vorteile erzielt: - Der Einsatz langbewährter Heizkörper reduziert die Korrosionsgefahr auf ein Minimum.Compared to known solar systems, the invention provides the following Advantages achieved: - The use of tried and tested radiators reduces the risk of corrosion to a minimum.
- Wegen der Mehrfachfunktion des Elementes als Kollektor-Speicher und Heizkörper werden jegliche Frostprobleme auf das Frostrisiko einer üblichen Zentralheizung reduziert. - Because of the multiple function of the element as a collector store and radiators are any frost problems at the risk of a usual frost Central heating reduced.
- Durch die Anwendung des Thermosyhonprinzips wird beim Aufladevorgang elektrische Energie für trmwälzpumpen und für Regelung eingespart. Zudem wird die Betriebssicherheit wegen Wegfall kritischer Komponenten, z. B. - By applying the thermosyhon principle, the charging process electrical energy saved for trm circulation pumps and for control. In addition, the Operational safety due to the omission of critical components, e.g. B.
Regler, Pumpen, Kollektoren, erhöht. Controllers, pumps, collectors, increased.
- Die pro Flächeneinhe t genutzte Solarenergie wird erhöht durch den Konzentrationseffekt der Reflektorklappe sowie durch die volle Verwertung der riickseitigen Wärmeverluste, die zur Raumbeheizung verwendet werden. An sonnenreichen Tagen können 4-5 kWh/m d nahezu unabhängig von der Jahreszeit genutzt werden, da im Sommer durch den Konzentrationseffekt der Reflektorplatte gleiche Einstrahlung wie im Winter bei fast senkrechter Einstrahlung auf die Vertikale erreicht .c rd en. - The solar energy used per unit of area is increased by the concentration effect of the reflector flap and the full utilization of the Heat losses on the rear side that are used for room heating. On sunny Days, 4-5 kWh / m d can be used almost regardless of the season, because In summer, the same level of irradiation due to the concentration effect of the reflector plate as achieved in winter with almost vertical irradiation on the vertical .c rd en.
- Es besteht die Nöglichkeit zur nachträglichen Erhöhung des Gçsamtwirkungsgrades durch Füllung des Speichers, ggfs. auch des Heizkörpers mit Latentspei cherkörpern. - There is the possibility of subsequently increasing the overall efficiency by filling the memory, possibly also the radiator with latent storage bodies.
Die einfache Integration der Elemente in die senkrechten Südfassaden bedingt geringe Montagekosten bei Neubauten. Bei mehrgeschossigen Bauten ist man zur Nutzung der Solarenergie nicht mehr auf die geringe Dachfläche beschränkt. The simple integration of the elements into the vertical south facade conditionally low assembly costs for new buildings. In multi-storey buildings you are the use of solar energy is no longer limited to the small roof area.
Im Sommer wird ein Kühleffekt durch Beschattung von Fensterflächen bewirkt. Die gewonnene Energie wird dem Speicher zugeführt. In summer there is a cooling effect by shading window areas causes. The energy gained is fed to the storage system.
- Das integrierte Heizelement stellt eine optimal steuerbare zusätzliche Wärmekapazität dar, wie sie besonders bei Fertigbauten in Leichtbauweise sehr erwünscht ist. - The integrated heating element provides an optimally controllable additional Heat capacity, as it is very desirable, especially in prefabricated buildings in lightweight construction is.
- Konstruktion und Abmessungen des Elementes erlauben eine industrielle serienmäßige Fertigung als montagefertiges Bauteil. - Construction and dimensions of the element allow an industrial one Series production as a ready-to-assemble component.
Geringe Anschaffungs- und Betriebskosten bewirken günstige Amortisationszeiten. Verglichen mit auf dem Markt befindlichen Solaranlagen gleicher Leistung dürften die Mehrkosten gegenüber den Kosten herRömm, licher solarer Heiz- und Brauchwassererwärmungsanlagen insbesondere bei Neubauten, um ca. die Hälfte verringert werden. Low acquisition and operating costs result in favorable amortization times. Compared with solar systems on the market are likely to have the same performance the additional costs compared to the costs of conventional solar heating and domestic water heating systems especially for new buildings, can be reduced by about half.
Die Erfindung wird im folgenden, anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es ist dargestellt in Fig. 1 schematischer Querschnitt eines erfindungsgemäßen integrierten Kollektor- Speicher- Heizelementes ia Absorptionsstellung.The invention is illustrated below with reference to the drawings Embodiments explained in more detail. It is shown in Fig. 1 schematic cross section of an integrated collector memory according to the invention Heating element ia absorption position.
Fig. 2 Querschnitt des integrierten Kollektor Speicher-Heizelementes in fIeizstellung.Fig. 2 Cross section of the integrated collector storage heating element in the field.
Fig. 3 Ausführungsbeispiel eines integrierten Kollektor Speicher- Heizelementes mit motorbetriebener Reflektorklappe - Seitenansicht.Fig. 3 embodiment of an integrated collector storage Heating element with motorized reflector flap - side view.
Fig. 4 Ausführungsbeispiel eines integrierten Kollektor Speicher- HeizelemeS~es mit rnotorbetriebener Reflektorklappe - Vorderansicht.Fig. 4 embodiment of an integrated collector storage Heating elements with motorized reflector flap - front view.
Fig. 5 Ausführungsbeispiel eines mit integrierten Heizelementen beheizten mehrgeschossigen Gebäudes.Fig. 5 embodiment of a heated with integrated heating elements multi-storey building.
Fig. 6 Ausführungsbeispiel einer mit integrierten Heizelementen betriebenen Solardusche.Fig. 6 embodiment of an operated with integrated heating elements Solar shower.
In Figur 3 und 4 ist ein integriertes Heizelement dargestellt, dessen Reflektorklappe über den an die Mauer angeflanschten niedrigtourigen Elektromotor (13) gesteuert wird, welcher die Scheibe (14) antreibt. Der auf der Scheibe befindliche Dorn (15) greift in die an einer Seitenkante der Reflektorklappe befindlichen Nut (16) und zieht die Klappe nach. Öffnen und Schließen der Klappe geschieht bei langsamer Geschwindigkeit bei großem Drehmoment. In der Platte angebrachte Schalter, die z-@ über die Scheibe betätigt werden, stoppen den Motor bei Erreichen der Anfangs- bzw. Endposition der Klappe. Die Klappenautomatik kann vom Zimmer her manuell oder über Sensoren ausgelöst werden.In Figure 3 and 4, an integrated heating element is shown, its Reflector flap over the low-speed electric motor flanged to the wall (13) is controlled, which drives the disc (14). The one on the disc The mandrel (15) engages in the groove on one side edge of the reflector flap (16) and pulls the flap. Opening and closing of the flap happens at slower speed High torque speed. Switches mounted in the plate, the z- @ are operated via the disc, the motor will stop when the start or start point is reached. End position of the flap. The automatic flap can be operated manually from the room or via Sensors are triggered.
In Figur 5 ist neben den integrierten Heizelementen (17) noch eine sehr einfache zusätzliche Solaranlage mit Kollektor (18) und darüber angeordnetem Speicher (19), der im Naturumlauf beladen wird, dargestellt.In addition to the integrated heating elements (17), there is also one in FIG very simple additional solar system with collector (18) and arranged above Memory (19), which is loaded in natural circulation, is shown.
Di c Brauchwassererwärmung erfolgt iil)er einen Wärmeübertrager im unteren Speicher (20), der als Speicher ( 19) bier eille kleine Pumpe geladen wird und bei Bedarf durch eine Nachheizung mittels elektrischem Heizstab oder Gasdurchlauferhitzer ergänzt wird. Dieser Bedarf tritt ein, wenn einerseits die Kesselheizung (22) nuch nicht in Betrieb ist und andererseits das Strahlungsangebot zu gering ist, um die gewünschte T3rauchwassertemperatur zu ermöglichen. Die Heizung der Räume erfolgt zunächst über die in den Heizkörpern der integrierten Meizelemente gespeicherte Wärme und danach über eine kleine Umwälzpumpe, die das warme Medium aus dem unteren Speicher (20) gezielt zum jeweiligen Verbrauchsraum bringt.The domestic water heating takes place iil) he a heat exchanger in lower memory (20), which is loaded as memory (19) for a small pump and, if necessary, through post-heating using an electric immersion heater or gas flow heater is supplemented. This requirement occurs when, on the one hand, the boiler heater (22) nuch is not in operation and, on the other hand, the radiation supply is too low to achieve the to enable the desired T3 hot water temperature. The rooms are heated initially via the data stored in the heating elements of the integrated heating elements Heat and then through a small circulation pump that draws the warm medium from the lower Brings memory (20) specifically to the respective consumption room.
Fig. 4 zeigt den Einsatz eines modifizierten integrierten Heizelementes (23) in einer Solardusche, wie sie im Freizeitbereich zur Anwendung komnlen kann.Fig. 4 shows the use of a modified integrated heating element (23) in a solar shower, as can be used in the leisure sector.
Das integrierte Element ist auf der um ca. 60 Grad gegenüber der Horizontalen geneigten, nach Süden ausgerichteten, Rückwand der Duschkabine angebracht, die durch einen Vorhang (26) verschlossen wird. Das Duschwasser kann über den Zulauf (24) direkt in den durch Solarenergie erwärmten Kollektor-Speicher (29) gelangen, und drückt das Warmwasser in den Duschkopf (25).The integrated element is about 60 degrees from the horizontal inclined, south-facing, rear wall of the shower cubicle attached through a curtain (26) is closed. The shower water can be fed through the inlet (24) get directly into the solar energy heated collector store (29), and presses the hot water into the shower head (25).
Bei zu schwacher solarer Einstrahlung wird die Reflektorklappe (27) geschlossen und dient als Wärmeisolierung. Wasserdruck- und -temperatur lassen sish über die Hähne (28) einstellen.If the solar irradiation is too weak, the reflector flap (27) closed and serves as thermal insulation. Water pressure and temperature make sish Set via the taps (28).
Die einzelnen Bezifferungen innerhalb der Figuren bedeuten: 1- Hohlkörper, zugleich Kollektor, Wärmespeicher und Wärmeübertrager, vorzugsweise Heizungsradiator 2- nach innen verspiegelte, rückseitig wärmeisolierte Reflektorklappe, 3- Gelenk, 4- Regenabweiser, evtl. mit Verriegelung versehen, 5- transparente Abdeckung, vorzugsweise Zwei- oder Drei fachverglasung, zugleich Außenwand des Elementes, 6- Behälter, zugleich raumseitige Wärmeisolation des Elementes, . - - 7- rückseitige 1etarmeisclation, autornatisch oder ItlainAeJl abklappbar, 8- Mauer, 9- Fenster, 10- geöffnete rückseitige Wärmeisolierung, 11- Reflektorklappe im geschlossenen Zustand, 12- Luftwege, 13- Elektromotor, niedrigtourig, 14- Scheibe, 15- Dorn, 16- Nut, 17- integriertes Heizelement, in Südfassade integriert, 18- Kollektor, nach dem Thermosyphonprinzip arbeitend, 19- Speicher zu 18,17, 20- Brauchwasserspeicher, 21- konventioneller Heizkörper, in der Nordseite des Gebäudes, 22- Zusatzheizung, 23- integriertes Heizelement mit nicht verstellbarer Rückseite, 24- Zulauf, 25- Duschkopf, 26- Vorhang, 27- Reflektorklappe, im geschlossenen Zustand die Außenwand des integrierten Heizelementes bildend, 28- Hähne, 29- Kollektor-Speicher, LeerseiteThe individual numbers within the figures mean: 1- hollow body, at the same time collector, heat storage and heat exchanger, preferably heating radiator 2- reflector flap mirrored inwards, heat-insulated on the back, 3-joint, 4- rain deflector, possibly provided with a lock, 5- transparent cover, preferably Double or triple glazing, at the same time the outer wall of the element, 6 containers, at the same time room-side thermal insulation of the element,. - - 7- back 1etarmeisclation, automatic or ItlainAeJl foldable, 8-wall, 9-window, 10- open rear thermal insulation, 11- reflector flap when closed Condition, 12- airways, 13- electric motor, low-speed, 14- disc, 15- mandrel, 16- Groove, 17- integrated heating element, integrated in the south facade, 18- collector, according to working on the thermosyphon principle, 19- storage tanks at 18,17, 20- domestic hot water storage tanks, 21- conventional radiator, in the north side of the building, 22- additional heating, 23- integrated heating element with non-adjustable back, 24- inlet, 25- Shower head, 26- curtain, 27- reflector flap, when closed the outer wall of the integrated heating element, 28 taps, 29 collector tanks, Blank page
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DE19803002852 Withdrawn DE3002852A1 (en) | 1980-01-26 | 1980-01-26 | Integrated heating element utilising solar energy - comprises heat-absorbing body containing heat transfer medium also acting as radiator |
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DE (1) | DE3002852A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO1994023251A1 (en) * | 1993-04-02 | 1994-10-13 | Rodriguez Sanchez Jesus | Shower apparatus heated by solar radiation |
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1980
- 1980-01-26 DE DE19803002852 patent/DE3002852A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |