DE3038796A1

DE3038796A1 - Einrichtung zur nutzung der strahlungsenergie der sonne fuer das aufwaermen eines in einer leitung stroemenden fluids

Info

Publication number: DE3038796A1
Application number: DE19803038796
Authority: DE
Inventors: Gottfried Ortner; Luigi Pordenone Vazzola
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1980-10-14
Publication date: 1981-04-30
Also published as: IT1126121B; IT7945726A0

Description

Einrichtung zur Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne für das
Aufwärmen eines in einer Leitung strömenden Fluids Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne für das Aufwärmen eines in einer Leitung strömenden Fluids.
Die bis jetzt bekannten Einrichtungen der vorgenannten Art, allgemein als Sonnenkollektoren oder Sonnenbatterien bezeichnet, sind meistens flächig ausgebildet, wobei in der Regel transparente Glasplatten zum Abdecken der die Strahlungsenergie der Sonne in die-an das Fluid zu übertragende Wärmeenergie umwandelnden Elemente benutzt werden. Durch diese flächige Ausbildung wird der Anwendungsbereich derartiger Einrichtungen stärker eingeschränkt, indem für ihre bauseitige Anordnung erst die entsprechenden Voraussetzungen zu schaffen sind. Auch ist die generelle Konstruktion dieser bekannten Einrichtungen so beschaffen, daß sich daraus besondere Schwierigkeiten für den Transport und für die Montage ergeben, wobei für das letztere Kriterium noch im besonderen eine relativ hohe Störanfälligkeit dieser Einrichtungen unter dem Einfluß der bauseitigen Umgebungsbedingungen zu beachten ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß dafür einfachere montagetechnische Möglichkeiten bestehen, die es auch erlauben sollten, solche Einrichtungen ohne größere Veränderungen von bauseitig vorgegebenen Verhältnissen auch noch nachträglich anzubringen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,daß bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art die Fluidleitung aus wenigstens einem flexiblen Schlauch gebildet ist und auf einem aus einem biegsamen wärmeisolierenden Material bestehenden Kissen in einer Anordnung innerhalb wenigstens einer äußeren schlauchförmigen Umhüllung aus einem für die Strahlungsenergie der Sonne durchlässigen biegsamen Material aufliegt, die über einen durch sie begrenzten Zwischenraum auf Abstand zu einer für die Wärmeübertragung mit der Fluidleitung in Berührung gehaltenen und ebenfalls aus einem biegsamen Material bestehenden Auffangfläche für die Strahlungsenergie der Sonne angeordnet ist.
Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen 2 bis 12 erfaßt.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt der Einrichtung längs der Achse der Fluidleitung, Fig. 2 einen Querschnitt der Einrichtung nach der Linie I - I in Fig.1 und Fig. 3 einen Querschnitt der Einrichtung längs der Linie II - II in Fig.2.
Die zur Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne für das Aufwärmen eines Fluids vorgesehene Einrichtung umfaßt eine äußere schlauchförmige Hülle 1, die aus einem biegsamen und für die Strahlungsenergie der Sonne durchlässigen Material besteht. Der lichte Querschnitt dieser Hülle 1 ist wesentlich größer als der Querschnitt eines flexiblen Schlauches 2, der im Inneren dieser Hülle angeordnet ist und von dem Fluid durchströmt wird, das durch Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne erwärmt werden soll. Der flexible Schlauch 2 ist auf ein aus einem biegsamen wärmeisolierenden Material bestehendes Kissen 3 aufgelegt, das ebenfalls von der Hülle 1 umfaßt ist und auf welchem weiterhin die durch ein Metallband gebildete Aufnahmefläche 4 für die Strahlungsenergie der Sonne abgestützt ist. Das Metallband dieser Aufnahmefläche 4 ist so um den flexiblen Schlauch 2 spiralförmig gewickelt, daß der Schlauch 2 zwischen flachgepreßte Wicklungsabschnitte des Metallbandes eingebettet ist, die zu beiden Seiten des Schlauches 2 flach auf dem Kissen 3 aufliegen. Damit ist praktisch die gesamte Oberseite des Kissens 3 über das darauf ausgebreitete Metallband als maßgebliche Aufnahmefläche für die Strahlungsenergie der Sonne genutzt, die auf Grund der wärmeleitenden Eigenschaften des Metallbandes dann auf dem kürzesten Weg an das in dem Schlauch 2 strömende Fluid für dessen mithin optimale Erwärmung weitergeleitet wird. Die Wärmeübertragung wird dabei noch dadurch unterstützt, daß der oberhalb des Kissens 3 vorhandene Luftraum durch die Strahlungsenergie der Sonne ebenfalls eine Aufwärmung erfährt, wobei das flexible Dehnungsverhalten der Hülle 1 durch eine geeignete Materialwahl mit Unterstützung des gleichartig flexiblen Verhaltens des Kissens 3 so begrenzt werden kann, daß jede Reißgefahr der Hülle 1 mit entsprechender Sicherheit verhindert wird.
Die Hülle 1 ist durch einen spiralförmig gewickelten Draht 5 zur Ausbildung dieses Luftraums auf Abstand zu der Aufnahmefläche 4 für die Strahlungsenergie der Sonne gehalten. Der durch diesen Draht 5 gebildete Abstandshalter für die Hülle 1 ist dabei so groß dimensioniert r daß durch die einzelnen Wicklungsabschnitte des Drahtes 5 auch das Kissen 3 gehalten wird.
Der Steigungswinkel der Spirale und der gegenseitige Abstand der einzelnen Windungen sind dabei so gewählt, daß mit diesem Abstandshalter für die Hülle 1 ein biegsames Verhalten der gesamten Einrichtung nicht übermäßig benachteiligt wird, wobei dieses biegsame Verhalten insbesondere in bezug auf die Längsachse des Schlauches 2 möglichst nach allen Richtunggen verwirklichbar sein soll, um so für die Anordnung der gesamten Einrichtung zur Anpassung an montagetechnische Gegebenheiten einen entsprechend großen Freiheitsgrad zu erhalten. Außer der einen Hülle 1 kann zweckmäßig auch noch eine weitere Hülle 6 zur Ausbildung eines weiteren Luftraumes in bezug auf die eine Hülle 1 vorgesehen sein, die dann zweckmäßig durch einen der Drahtspirale 5 entsprechenden Abstandshalter 7 gehalten wird. Sowohl die Hülle 1 als auch eine solche zusätzliche Hülle 6 können als Alternative auch selbsttragend ausgebildet sein, was beispielsweise durch das Vorhandensein von Wellungen in den Hüllen 1 und 6 verwirklicht werden kann, die dann gleichzeitig zu einem weiteren Dehnungsvermögen dieser Hüllen unter dem Einfluß der Erwärmung der beiden Lufträume beiträgt. Um für die mithin nach allen möglichen Seiten biegsame Einrichtung einer weiterhin begünstigende Anordnungsmöglichkeit zu schaffen, ist an dem Kissen 3 noch eine ebene Auflagefläche 8 ausgebildet, die von der Hülle 1 mit umfaßt wird und die auf Grund des biegsamen Verhaltens sowohl dieser Hülle 1 als auch des Kissens 3 entsprechend leicht verformbar ist, womit auch evtl. Unebenheiten der Flächen, auf denen die Einrichtung verlegt wird, ausgeglichen werden können.
Die gesamte Einrichtung wird mit dem vorgeschilderten Aufbau zweckmäßig in Teillängen gefertigt, die dann mittels geeigneter Anschlußverbindungen in Reihe und/oder parallel zueinander zusammengeschlossen werden können. Was die Ausbildung der durch das Metallband gebildeten Aufnahmefläche 4 für die Strahlungsenergie der Sonne anbetrifft, so kann dafür beispielsweise eine geschwärzte Aluminiumfolie in Betracht kommen, die sich für die Energieumwandlung als besonders geeignet erweist. Außer den vorgeschilderten, aus dem insgesamt biegsamen Verhalten der Einrichtung resultierenden anwendungstechnischen Vorteilen sind auch noch fertigungsmäßige Vorteile erkennbar, indem eine solche Einrichtung mit nur einem geringen maschinenmäßigen Aufwand hergestellt werden kann. Die im wesentlichen durch die Raumform des Kissens 3 und durch den quasi aufgequellten Zustand der Hülle 1 festgelegte Raumform der gesamten Einrichtung kann auch ein anderes Aussehen erhalten, insbesondere dann, wenn es sich für bestimmte spezielle Anwendungsbereiche als zweckmäßig erweisen sollte, mehr als nur einen flexiblen Schlauch für das von der Strahlungsenergie der Sonne aufzuwärmende Fluid vorzusehen. Wenngleich in der Regel eine lose Auflage sowohl des Schlauches 2 als auch der Aufnahmefläche 4 auf der Oberseite des Kissens 3 ausreichen wird, um für die Einrichtung eine optimale Leistungsziffer zu erreichen, kann noch vorgesehen sein, diese Teile an dem Kissen 3 anzukleben oder sonstwie zu befestigen, wie es im übrigen auch möglich ist, die Einrichtung resp. ihre Teillängen noch mit besonderen Befestigungsmitteln zu versehen, um damit für eine örtliche Festlegung der Einrichtung bereits in der Fertigungsstufe entsprechende Vorkehrungen zu treffen. Der Aufbau der gesamten Einrichtung ist in jedem Falle so beschaffen, daß dadurch keine anwendungstechnischen Schwierigkeiten entstehen dürften, wobei insoweit letztlich auch noch die Möglichkeit eingeschlossen ist, für den wechselseitigen Anschluß von Teillängen Quermembranen vorzusehen, um so den Leistungsfaktor jeder einzelnen Teillänge an einer solchen Einrichtung ebenfalls optimal zu gestalten.

Claims

Patentansprüche Einrichtung zur Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne für das Aufwärmen eines in einer Leitung strömenden Fluids, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fluidleitung aus wenigstens einem flexiblen Schlauch (2) gebildet ist und auf einem aus einem biegsamen wärmeisolierenden Material bestehenden Kissen (3) in einer Anordnung innerhalb wenigstens einer äußeren schlauchförmigen Umhüllung (1) aus einem für die Strahlungsenergie der Sonne durchlässigen biegsamen Material aufliegt, die über einen durch sie begrenzten Zwischenraum auf Abstand zu einer für die Wärmeübertragung mit der Fluidleitung in Berührung gehaltenen und ebenfalls aus einem biegsamen Material bestehenden Aufnahmefläche (4) für die Strahlungsenergie der Sonne angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die äußere Umhüllung (1) mittels einer Wellung u.dgl. selbsttragend ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die äußere Umhüllung (1) über einen Abstandshalter (5) an dem Kissen (3) abgestützt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Abstandshalter (5) aus einem spiralförmig gewickelten Draht besteht, an welchem die äußere Umhüllung (1) anliegt.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kissen (3) an dem Abstandshalter (5) fest angeordnet. ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Aufnahmefläche (4) aus einem um die Fluidleitung gewickelten Metallband besteht.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Fluidleitung zwischen flachgepreßte Wicklungsabschnitte des Metallbandes eingebettet ist, die seitlich der Fluidleitung flach auf dem Kissen (3) aufliegen.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kissen (3) mit einer ebenen Auflagefläche (8i versehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die ebene Auflagefläche (8) des Kissens (3) von der äußeren Umhüllung (1) umfaßt ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Biegsamkeit der Materialien aller Einzelteile der Einrichtung mindestens in bezug auf die Längsachse der Fluidleitung vorgegeben ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sie in Teillängen unterteilt ist, die über Anschlußverbindungen in Reihe und/oder parallel zusammengeschlossen sind.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sie für eine örtliche Festlegung der Einrichtung bzw. ihrer einzelnen Teillängen dienliche Befestigungsmittel aufweist.