DE3029635A1 - Transportable solar heater for drying hay - has adjustable sloping panel with adjustable sloping collector plates for air collector duct - Google Patents
Transportable solar heater for drying hay - has adjustable sloping panel with adjustable sloping collector plates for air collector ductInfo
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Abstract
Description
Sonnenkollektor Solar collector
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor mit in einem von Luft durchströmbaren abgedeckten Gehäuse angeordneter Absorberplatte.The invention relates to a solar collector with in one Covered housing arranged through which air can flow through absorber plate.
Zur Umwandlung der Sonnenstrahlen in Wärmeenergie sind bereits eine Vielzahl von Kollektoren bekannt, bei denen mittels Absorber die Wärmeenergie an gasförmige oder flüssige Medien weitergegeben wird. Bei von Luft durchströmten Flachkollektoren wird hierbei als Absorber meist eine dunkle Fläche in Form einer glatten oder gewellten Platte verwendet, hinter der zur Verringerung der Wärmeverluste eine Isolierung angebracht und die durch eine lichtdurchlässige Scheibe abgedeckt ist. Die Luft strömt hierbei zwischen der Isolierung und der sich über die Länge des Gehäuses erstreckenden Absorberplatte und nimmt von dieser Wärmeenergie auf. Es ist zwar des weiteren bekannt, als Absorberplatte eine schwarze luftdurchlässige Matte vorzusehen, die ebenfalls durchgehend in einem Gehäuse eingesetzt ist, bei allen diesen Kollektoren ist aber der Wirkungsgrad gering. Die an den unterschiedlich gestalteten Absorberplatten entlang strömende bzw. diese einmal durchströmende Luft nimmt dabei pro Flächeneinheit nur eine geringe Wärmemenge auf, so daß der Wärmeübergang schlecht ist und diese Kollektoren,um eine ausreichende Erwärmung der Luft zu erreichen, verhältnismäßig groß zu bauen sind.To convert the sun's rays into thermal energy are already a A large number of collectors are known in which the thermal energy is applied by means of absorbers gaseous or liquid media is passed on. With flat-plate collectors through which air flows The absorber used here is usually a dark surface in the form of a smooth or corrugated one Plate used behind which insulation to reduce heat loss attached and which is covered by a translucent pane. The air flows between the insulation and the length of the housing extending absorber plate and absorbs from this thermal energy. It is true also known as a black, air-permeable absorber plate mat to be provided, which is also used continuously in a housing, for all However, the efficiency of these collectors is low. The ones at the different designed absorber plates flowing along or through this once air absorbs only a small amount of heat per unit area, so that the heat transfer is bad and these collectors, in order to achieve sufficient heating of the air, are relatively large to build.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Sonnenkollektor der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daß die das Gehäuse durchströmende Luft intensiv erwärmt wird und daß eine Erwärmung auf kleiner Kollektorgrundfläche möglich ist, so daß der Kollektor gegenüber den bekannten Ausgestaltungen einen geringeren Bauraum erfordert. Des weiteren soll die Abstrahlung der Sonnenstrahlen reduziert und somit die Leistungsaufnahme des Absorbers verbessert werden.It is therefore the object of the invention to provide the solar collector of the opening to improve said type in such a way that the air flowing through the housing is heated intensively and that heating is possible on a small collector base area is, so that the collector compared to the known designs is less Requires installation space. Furthermore, the radiation of the sun's rays should be reduced and thus the power consumption of the absorber can be improved.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Absorberplatte des Kollektors jeweils in einzelne Kollektorplattenabschnitte unterteilt ist, die zur Längsachse des Gehäuses geneigt stufenförmig übereinander in diesem angeordnet und von Luft durchströmbar ausgebildet sind.According to the invention this is achieved in that the absorber plate of the collector is divided into individual collector plate sections, which inclined to the longitudinal axis of the housing, stepped one above the other in this and are designed so that air can flow through them.
Zweckmäßig ist es hierbei, die Kollektorplattenabschnitte parallel zueinander zwischen einer rückwärtigen Isolierung des Gehäuses und einer Gehäuseabdeckung anzuordnen, wobei diese einzeln oder gemeinsam verstellbar in dem Kollektorgehäuse gehalten sein können.It is useful here to have the collector plate sections parallel to each other between a rear insulation of the housing and a housing cover to be arranged, these individually or collectively adjustable in the collector housing can be held.
Anyebracht ist es ferner, das Gehäuses des Kollektors auf einem Traggestell anzuordnen und dieses zur Veränderung der Neigung der Kollektorplattenabschnitte verstellbar auszubilden.It is also possible to place the collector housing on a support frame to arrange and this to change the inclination of the collector plate sections train adjustable.
Des weiteren sollte das Gehäuse an der vertikal unteren Seite jeweils mit einem oder mehreren Lufteinlaßöffnungen und an der gegenüberliegenden Seite mit einem oder mehreren an eine Sammelleitung oder dgl. anschließbare Auslaßöffnung versehen sein, wobei zur Koppelung mehrerer Gehäuse die Einlaß-und Auslaßöffnungen eines Gehäuses als mit den Auslaß-bzw. Einlaßöffnungen eines benachbarten Gehäuses verbindbare Ansaugstutzen ausgebildet sein solltenund die Einlaßöffnungen jeweils mit einem Luftfilter versehen sein können.Furthermore, the housing should be on the vertically lower side with one or more air inlet openings and on the opposite side with one or more outlet openings that can be connected to a collecting line or the like be provided, the inlet and outlet openings for coupling a plurality of housings a housing than with the outlet or. Inlet openings of an adjacent housing connectable suction nozzles should be formed and the inlet openings respectively can be provided with an air filter.
Die Kollektorplattenabschnitte können jeweils als Lochplatte mit gleichmäßiger oder unregelmäßiger Lochung oder als Düsenplatte ausgebildet werden. Die Düsenplatten sind hierbei derart zu gestalten, daß diese mit in Reihe und/ oder gegeneinander versetzt angeordneten Freisparungen oder Einstanzungen versehen sind, die jeweils einen durch eine Ausbiegung gebildeten Ein- oder Auslaßkanal aufweisen.The collector plate sections can each be used as a perforated plate with more uniform or irregular perforation or as a nozzle plate. The nozzle plates are to be designed in such a way that they are in series and / or against each other staggered recesses or punchings are provided, each have an inlet or outlet channel formed by a bend.
Sehr vorteilhaft ist es ferner, die Kollektorplattenabschnitte ein- oder beidseitig auf ihren Oberflächen dunkel zu beschichten und diese ein- oder beidseitig mit einem diffusen Oberflächenbelag zu versehen, wobei als diffuser Oberflächenbelag auf den Kollektorplattenabschnitten Hochofenschlacke, Koksbruch, Eisen- oder Aluminiumspäne, Kies, Schleif-Staubkörner oder dgl. aufgebracht sein können.It is also very advantageous to integrate the collector plate sections or to coat both sides dark on their surfaces and these one or To be provided with a diffuse surface covering on both sides, whereby as a diffuse surface covering blast furnace slag, coke fragments, iron or aluminum chips on the collector plate sections, Gravel, abrasive dust grains or the like. Can be applied.
Außerdem sollte der diffuse Oberflächenbelag der Kollektorplattenabschnitte dunkel oder metallisch eingefärbt sein.In addition, the diffuse surface covering of the collector plate sections should be be dark or metallic in color.
Der gemäß der Erfindung ausgebildete Sonnenkollektor ist nicht nur einfach in der konstruktiven Ausgestaltung und damit auf wirtschaftliche Weise herzustellen, sondern ein in dieser Weise gestalteter Kollektor baut gegenüber den bekannten vergleichbaren Ausgestaltungen auch klein, dennoch ist eine intensive Erwärmung der das Gehäuse durchströmenden Luft gegeben. Wird nämlich die Absorberplatte in einzelne Abschnitte unterteilt und werden diese stufenförmig übereinander zur Längsachse des Gehäuses geneigt in diesem eingebaut und derart ausgebildet, daß jeder Abschnitt von der zu erwärmenden Luft durchströmt wird, so wird aufgrund der treppenartigen Anordnung der einzelnen Kollektorplattenabschnitte diese mehrfach durch einen Absorber hindurchgeleitet. Der Wärmeübergang wird auf diese Weise, da die Kollektorplattenabschnitte von der zu erwärmenden Luft nahezu überall angeströmt werden, wobei diese auch dicht über deren Oberfläche geleitet werden kann, in einem erheblichen Maße verbessert, so daß der Wirkungsgrad ohne großen zusätzlichen Aufwand gesteigert wird.The solar collector formed according to the invention is not only easy to produce in terms of the structural design and thus in an economical manner, Instead, a collector designed in this way is comparable to the known ones Refinements are also small, but there is intensive heating of the housing given through flowing air. That is, the absorber plate is divided into individual sections divided and these are stepped one above the other to the longitudinal axis of the housing built into this inclined and designed such that each section of the air to be heated is flowed through, so is due to the stair-like arrangement of the individual collector plate sections, these are passed through an absorber several times. The heat transfer is done in this way because the collector plate sections of the The air to be heated flows almost everywhere, and these are also close above whose surface can be directed, improved to a considerable extent, so that the efficiency is increased without much additional effort.
Durch die Unterteilung der Absorberplatte werden je nach Sonneneinstrahlung die einzelnen Kollektorplattenabschnitte mitunter auch beidseitig bestrahlt. Die von einem Kollektorplattenabschnitt reflektierenden Sonnenstrahlen können nämlich je nach Einfallwinkel auf die Rückseite des jeweils vertikal darüber angeordneten Abschnittes gelangen, so daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung auf diese Weise eine erhöhte Ausnutzung der Sonnenenergie gegeben ist.Due to the subdivision of the absorber plate, depending on the solar radiation the individual collector plate sections are sometimes irradiated on both sides. the Sun rays reflecting from a collector plate section can namely depending on the angle of incidence on the back of each vertically arranged above Section arrive so that the inventive training in this way an increased utilization of solar energy is given.
Eine besonders hohe Erwärmung der Kollektorplattenabschnitte wird erreicht, wenn diese mit einem diffusen Belag, der aus Abfallprodukten hergestellt sein kann, beschichtet werden.A particularly high heating of the collector plate sections is achieved when this is covered with a diffuse coating made from waste products can be coated.
Durch die wahllose Anordnung der einzelnen Körner oder Späne wird die Abstrahlung stark reduziert, da sich die Strahlen gewissermaßen in der Beschichtung verfangen und meist mehrfacs refleRtiel-t V ert rden. Die wïrmeenerqie der Sonnenstrahlen wird auf diese Weise nahezu restlos von den Kollektorplattenabschnitten aufgenommen, so daß diese in außerordentlich hohem Maße aufgeheizt werden und die diese durchströmende Luft stark erhitzt wird. Ein mit einer solchen Beschichtung versehener Kollektor weist somit einen besonders hohen Wirkungsgrad auf, zumal die Luft in der Beschichtung verwirbelt und immer wieder gegen eine erwärmte Fläche geleitet wird, ohne daß für das material des Belages und dessen Aufbringung - dies kann durch Aufkleben erfolgen - einen großen Kosten- und Arbeitsaufwand erforderlich wäre. Und durch die Unterteilung und stufenförmige Anordnung der Kollektorplattenabschnitte weist der gemäß der Erfindung ausgebildete Sonnenkollektor eine Absorberfläche auf, die bei gleicher Grundfläche erheblich größer ist als bei den bisher bekannten Ausgestaltungen.Due to the random arrangement of the individual grains or chips the radiation is greatly reduced, since the rays are, so to speak, in the coating entangled and usually multi-faceted refleRt. The thermal energy of the sun's rays will in this way almost completely taken up by the collector plate sections, so that these are heated to an extraordinarily high degree and the flow through them Air is strongly heated. A collector with such a coating thus has a particularly high degree of efficiency, especially since the air in the coating is swirled and directed again and again against a heated surface without for the material of the covering and its application - this can be done by gluing - a great deal of cost and labor would be required. And through the subdivision and a stepped arrangement of the collector plate sections according to the invention trained solar collector on an absorber surface, which with the same base area is considerably larger than in the previously known configurations.
Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten Sonnenkollektors sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind, zu entnehmen. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen auf einem Traggestell angeordneten Sonnenkollektor, dessen Absorberplatte in einzelne Abschnitte unterteilt ist, Fig. 2 den Kollektor nach Fig. 1 in einem achssenkrechten Schnitt, Fig. 3 die verstellbare Lagerung eines Kollektorplattenabschnittes bei dem Kollektor nach den Fig. 1 und 2 in Seitenansicht, Fig. 4 einen Teil eines als Lochplatte ausgebildeten Kollektorplattenabschnittes in Draufsicht, Fig. 5 einen Teil eines als Düsenplatte ausgebildeten Kollektorplattenabschnittes in Draufsicht, Fig. 6 die Düsenplatte nach Fig. 5 in einem Schnitt durch eine Düsenöffnung und Fig. 7 bis 9 Kollektorplattenabschnitte mit unterschiedlichen diffusen Beschichtungen.Further details of the solar collector formed according to the invention are the exemplary embodiments shown in the drawing, which are described below in are explained in detail. 1 shows one on a support frame arranged solar collector, whose absorber plate is divided into individual sections Fig. 2 shows the collector of Fig. 1 in a section perpendicular to the axis, Fig. 3 shows the adjustable storage of a collector plate section in the collector according to the 1 and 2 in side view, FIG. 4 shows part of a perforated plate Collector plate section in plan view, 5 shows part of a Collector plate section designed as a nozzle plate in plan view, FIG. 6 the nozzle plate according to FIG. 5 in a section through a nozzle opening and FIG. 7 up to 9 collector plate sections with different diffuse coatings.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte und jeweils mit 1 bezeichnete von Luft durchströmte Sonnenkollektor ist auf einem Traggestell 2 angeordnet und an eine zu einem Ventilator 3 führende Sammelleitung 4 angeschlossen. Mittels des Ventilators 3 wird somit in dem Kollektor 1 ein Zwangsumlauf erzeugt, in dem in diesen Luft eingesaugt wird, die in dem Kollektor 1 erwärmt und mittels des Ventilators 4 einem Verbraucher, beispielsweise einem Heustock, um das dort eingelagerte Gut zu trocknen, zugeführt wird.The illustrated in Figs. 1 and 2 and each designated by 1 of Air flow through the solar collector is arranged on a support frame 2 and on a collecting line 4 leading to a fan 3 is connected. By means of the fan 3 a forced circulation is thus generated in the collector 1, in which air in these is sucked in, which is heated in the collector 1 and by means of the fan 4 a Consumers, for example a haystack, to dry the goods stored there, is fed.
Der Sonnenkollektor 1 - in Fig. 1 sind zwei Kollektoreinheiten nebeneinander angeordnet dargestellt - besteht hierbei aus einem geschlossenen von Luft durchströmbaren Gehäuse 11, das aus einer isolierten Rückwand 12, den beiden Seitenwänden 13 sowie einer lichtdurchlässiaen Abdeckung 14 gebildet ist, sowie in dieses eingesetzten Kollektorplattenabschnitte 15, 15', 15''..., die stufenförmig übereinander angeordnet und gegenüber der Gehäuselängsachse geneigt sind.The solar collector 1 - in Fig. 1 there are two collector units next to each other shown arranged - here consists of a closed air can flow through Housing 11, which consists of an insulated rear wall 12, the two side walls 13 and a translucent cover 14 is formed, as well as inserted into this Collector plate sections 15, 15 ', 15' '..., which are arranged in steps one above the other and are inclined with respect to the longitudinal axis of the housing.
Außerdem sind die einzelnen Kollektorplattenabschnitte 15, 15', 15''... derart ausgebildet, daß diese von Luft durchstrombar sind, die über die an der vertikal unteren Seite des Gehäuses 11 vorgesehenen, mit einen' Luftfilter 17 ausgestatteten Lufteinlaßöffnungen 16 in das Gehäuse 11 gelangt. Über Luftauslaßöffnungen 18 wird die erwärmte Luft in das Sammelrohr 4 abgesaugt. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen 16 bzw. 18 sind hierbei derart als Stutzen ausgestaltet, daß diese zur Koppelung mehrerer Gehäuse gegebenenfalls ineinandergesteckt werden können.In addition, the individual collector plate sections 15, 15 ', 15' '... designed in such a way that air can flow through them, which over the at the vertical lower side of the housing 11 provided with an 'air filter 17 equipped air inlet openings 16 enters the housing 11. Via air outlet openings 18, the heated air is sucked into the collecting pipe 4. The inlet and outlet ports 16 and 18 are designed as a nozzle in such a way that they are used for coupling several housings can optionally be plugged into one another.
Das Traggestell 2 des Gehäuses 11. besteht aus vertikal gerichteten Stützen 21 sowie Streben 22 und 22', die mittels einer Bodenplatte 28 und in an dieser befestigten Lasche 29 eingesetzte Bolzen 30 gelenkig miteinander verbunden sind. Außerdem sind die Streben 22 an den Stützen 21 angelenkt. Dazu dient, wie es der Fig. 2 entnommen werden kann, jeweils eine mit Laschen 26 ausgestattete Hülse 24, an der die Streben 22 mittels eines Bolzens 27 gehalten sind.The support frame 2 of the housing 11 consists of vertically oriented Supports 21 and struts 22 and 22 ', which by means of a base plate 28 and in on this attached bracket 29 inserted bolts 30 hingedly connected to one another are. In addition, the struts 22 are hinged to the supports 21. Serves how it can be seen in FIG. 2, each with a sleeve equipped with tabs 26 24, on which the struts 22 are held by means of a bolt 27.
Die Hülse 24 wiederum ist mit den als Rohr ausgebildeten Stützen 22 in der Höhe verstellbar zu verrasten, so daß die Neigung des Kollektors 1 leicht der Jahres- oder Tageszeit entsprechend verändert werden kann. Wird nämlich der die Hülse 24 sowie die Strebe 24 durchgreifende Bolzen 25 gelöst, kann die Hülse 24 nach oben oder unten verschoben und der Bolzen 25 in eine andere der dazu in die Streben 22 eingearbeiteten Bohrungen 23 eingeschoben werden.The sleeve 24, in turn, is connected to the supports 22 designed as a tube to lock adjustable in height, so that the inclination of the collector 1 is easy can be changed according to the time of year or day. Namely the the sleeve 24 and the strut 24 through bolts 25 released, the sleeve 24 moved up or down and the bolt 25 in another of the in the struts 22 incorporated bores 23 are inserted.
Zur Veränderung des Neigungswinkels der Kollektorplattenabschnitte 15, 15, 15''... kann aber auch, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ein Gestänge 33 vorgesehen werden. Der Kollektorplattenabschnitt 15 ist bei dieser Ausgestaltung gelenkig auf einem durch an der Rückwand 12 des Gehäuses befestigten Laschen 31 gehaltenen Bolzen 32 angeordnet und mittels eines weiteren Bolzens 34 mit dem Gestänge 33 verbunden, so daß eine Verstellung des Gestänges 33 eine Verschwenkung der Kollektorplattenabschnitte - einzeln oder gemeinsam -bewirkt.To change the angle of inclination of the collector plate sections 15, 15, 15 ″ ... but, as shown in FIG. 3, a linkage 33 can also be provided will. The collector plate section 15 is articulated in this embodiment a bolt held by tabs 31 attached to the rear wall 12 of the housing 32 arranged and connected to the rod 33 by means of a further bolt 34, so that an adjustment of the linkage 33 a pivoting of the Collector plate sections - individually or jointly - effected.
Die von Luft durchströmbaren Kollektorplattenabschnitte 15, 15', 15 "... können gemäß Fig. 4 als Lochplatte 35 mit gleichmäßiger oder unregelmäßiger Lochung 36, 36', 36''... ausgebildet werden, es ist aber auch möglich, diese als Düsenplatte 37 zu gestalten. Dazu sind in diese gemäß den Fig. 5 und 6 schlitzartige Einstanzungen 38 und sich an diese anschließende Ausbiegungen 39 eingearbeitet, so daß Strömungskanäle 49 entstehen. Die die Kollektorplattenabschnitte 15, 15', 15''... durchströmende Luft wird somit gezwungen, dicht über die Oberfläche der Düsenplatte 37 zu streichen.The collector plate sections 15, 15 ', 15 through which air can flow "... can according to FIG. 4 as a perforated plate 35 with a uniform or irregular Perforation 36, 36 ', 36' '... are formed, but it is also possible to use them as To shape nozzle plate 37. For this purpose, these according to FIGS. 5 and 6 are slot-like Punchings 38 and bends 39 connected to them are incorporated, so that flow channels 49 arise. The collector plate sections 15, 15 ', 15 '' ... air flowing through is thus forced to just above the surface of the To paint nozzle plate 37.
Die einzelnen Kollektorplattenabschnitte 15, 15', 15''...The individual collector plate sections 15, 15 ', 15' '...
können gemäß den Darstellungen in den Fig. 7, 8 und 9 des weiteren mit einem diffusen Belag 41, der aus Koksbruch, Kies, Hochofenschlacke 42, Schleif-Staubkörner oder dgl.can according to the illustrations in FIGS. 7, 8 and 9 further with a diffuse coating 41 consisting of coke fragments, gravel, blast furnace slag 42, abrasive dust grains or the like
oder aus Eisen- oder Aluminiumspänen 43 bestehen kann, beschichtet sein. Die auf die Kollektorplattenabschnitte 15, 15', 15''... auftreffenden Sonnenstrahlen werden durch die diffusen Beläge 41, 42, 43 gewissermaßen eingefangen und mehrfach hin und her reflektiert, so daß die Abstrahlung sehr gering ist. Und da die die Kollektorplattenabschnitte 15, 15', 15''... durchströmende Luft ebenfalls mehrfach gegen die wahllos angeordneten Beschichtungen 41, 42, 43 geleitet wird, ist die Wärmeaufnahme von den in starkem Maße aufgeheizten Beschichtungen 41, 42, 43 äußerst günstig.or made of iron or aluminum chips 43, coated be. The rays of the sun falling on the collector plate sections 15, 15 ', 15' '... are to a certain extent captured by the diffuse deposits 41, 42, 43 and multiple times reflected back and forth, so that the radiation is very low. And there the Collector plate sections 15, 15 ', 15' '... multiple air flowing through against the randomly arranged coatings 41, 42, 43 is conducted The heat absorption of the coatings 41, 42, 43, which have been heated to a great extent, is extremely high cheap.
Die in das Gehäuse 11 eingesaugte zu erwärmende Luft durchströmt bei dem Sonnenkollektor 1 die einzelnen durch die Soenstrahlen aufgeheizten Kollektorplattenabschnitte 15, 15', 15''... nacheinander und nimmt von diesen Warmeenergie auf, die mittels der Luft als Wärmeträgermedium zur Trocknung von Heu oder auf andere Weise genutzt werden kann. Da die einzelnen Kollektorplattenabschnitte mitunter beidseitig bestrahlt werden und deren Gesamtoberfläche aufgrund der treppenartigen Anordnung größer ist als die Grundfläche des Gehäuses 11, ist nicht nur eine starke Erhitzung der Luft gewährleistet, sondern der Wärmeübergang ist, bedingt durch die Luftführung und die Beschichtung ebenfalls verbessert.The air to be heated that is sucked into the housing 11 flows through at the solar collector 1, the individual collector plate sections heated by the solar radiation 15, 15 ', 15' '... one after the other and takes heat energy from them on, using the air as a heat transfer medium for drying hay or other Way can be used. Since the individual collector plate sections sometimes are irradiated on both sides and their total surface due to the stair-like Arrangement is larger than the base area of the housing 11, is not just a strong one Heating of the air is guaranteed, but the heat transfer is due to the Air flow and coating also improved.
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