DE3205883A1

DE3205883A1 - Solar collector

Info

Publication number: DE3205883A1
Application number: DE19823205883
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: SOLARIS Srl
Current assignee: SOLARIS Srl
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1982-09-16
Also published as: IT8145709A1; IT8145709A0; FR2500919A1; AT384885B; ES272531U; IT1168517B; ES272531Y; FR2500919B3; ATA75082A

Description

SonnenkollektorSolar collector

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor mit von einem wärmeübertragenden Fluid durchströmten Rohren in einer Anordnung zwischen einer für die Sonnenstrahlen durchlässigen vorderen Scheibe und einer mit einem Dämmstoff versehenen hinteren Platte, wobei die Rohre mit zueinander parallelen und zu den Rohrachsen senkrecht ausgerichteten, für eine Reflektion der Sonnenstrahlen ausgebildeten plattenförmigen Rippen versehen sind.The invention relates to a solar collector with tubes through which a heat-transferring fluid flows Arrangement between a front pane that is permeable to the sun's rays and one that is provided with an insulating material rear plate, the tubes with mutually parallel and perpendicular to the tube axes aligned, for a Reflection of the sun's rays formed plate-shaped ribs are provided.

Bei den bekannten Sonnenkollektoren der vorgenannten Art sind die plattenförmigen Rippen an den Rohren so angeordnet, daß die zwischen ihnen ausgebildeten Zwischenräume einen gleichen Querschnitt aufweisen. Damit ergibt sich für die senkrecht zu der vorderen Scheibe und zu der hinteren Platte angeordneten Rippen ein beschränktes Reflek-· tionsvermögen, da alle Sonnenstrahlen, die im wesentlichen parallel zu den Rippen einfallen, durch die Rippen nicht reflektiert werden können. Alle unter einem Winkel auf die Rippen auftreffenden Sonnenstrahlen werden hingegen bei den Sonnenkollektoren dieser Rippenbauart meistens sogar mehrfach reflektiert, womit die Strahlungsenergie besser für die Aufwärmung des Fluids ausgenutzt werden kann, das in den Rohre fließt und beispielsweise für Heizzwecke genutzt werden kann.In the known solar collectors of the aforementioned type, the plate-shaped ribs on the tubes are arranged so that the spaces formed between them have the same cross-section. This results in for the ribs arranged perpendicular to the front disc and to the rear plate a limited reflection tion ability, since all the sun's rays, which are essentially dip parallel to the ribs, through which the ribs cannot be reflected. All at an angle to that On the other hand, the rays of the sun hitting the ribs are in the Solar collectors of this type of ribs usually even reflect several times, which means that the radiation energy is better for the heating of the fluid that flows in the pipes can be used and used for heating purposes, for example can be.

Um den Wirkungsgrad solcher Sonnenkollektoren hinsichtlich einer Ausnutzung auch der parallel zu den Rippen einfallenden Sonnenstrahlen zu verbessern, ist bereits vorgeschlagen worden, in den Zwischenräumen zwischen den Rippen weitere Reflektionsflachen an der hinteren Platte anzuordnen. Nachteilig dabei ist, daß die durch solche zusätzlichen Reflektionsflächen reflektierten Sonnenstrahlen einen Wärmestau an der vorderen Scheibe ergeben, der das Auftreffen der Sonnenstrahlen auf die Rippen und folglich deren wiederholte Reflektion behindert, womit der gesamte Wirkungsgrad eines solchen Sonnenkollektors viel eher verschlechtert als verbessert wird. Ein solcher Wärmestau an der vorderen Scheibe behindert auch die Wärmeübertragung auf das Fluid, weil dadurch die in den Zwischenräumen zwischen den Rippen vorherrschenden Konvektionsströme eine größere Streuung erfahren. In order to improve the efficiency of such solar collectors with regard to the utilization of the incidence parallel to the ribs It has already been proposed to improve the sun's rays, further in the spaces between the ribs To arrange reflection surfaces on the rear plate. Disadvantageous it is here that the sun rays reflected by such additional reflective surfaces cause a build-up of heat result on the front pane, which is the impact of the Sun rays on the ribs and consequently their repeated reflection impeded, thus the overall efficiency such a solar collector is much more likely to deteriorate than improve. Such a build-up of heat on the front window also hinders the transfer of heat to the fluid because it causes the prevailing in the spaces between the ribs Convection currents experience a greater scatter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er für eine Verbesserung seines gesamten Wirkungsgrades auch die parallel zu den Rippen einfallenden Sonnenstrahlen für die Aufwärmung des Fluids ausnutzen läßt, das die Rohre für externe Heizzwecke durchströmt.The invention has for its object to design a solar collector of the type mentioned so that it is for an improvement of its overall efficiency also the rays of the sun falling parallel to the ribs for the Can take advantage of the heating of the fluid that flows through the pipes for external heating purposes.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Sonnenkollektor der eingangs genannten Art die Zwischenräume zwischen den Rippen mit einem sich in Richtung der hinteren Platte verengenden Querschnitt versehen sind. Dieser verengende Querschnitt zwischen den Rippen wird dabei vorzugsweise dadurch verwirklicht, daß die der hinteren Platte nahen Randbereiche der Rippen mit einer bei allen Rippen gleichsinnig ausgerichteten Krümmung versehen sind, wobei diese Krümmung entweder einen kontinuierlichen, im wesentlichen konvex gekrümmten Kurvenverlauf oder einen abschnittsweise geradlinigen Kurvenverlauf aufweisen kann in einer bevorzugt wechselseitig schuppenform!-This object is achieved according to the invention in that in a solar collector of the type mentioned Provide spaces between the ribs with a cross-section that narrows towards the rear plate are. This narrowing cross-section between the ribs is preferably achieved in that the Edge areas of the ribs near the rear plate are provided with a curvature aligned in the same direction for all ribs are, this curvature either a continuous, essentially convexly curved curve or can have a straight curve in sections in a preferably alternating scale shape!

gen Anordnung, so daß dann die Rohre zweckmäßig im wesentlichen im Übergangsbereich eines gleichen Querschnittes der Zwischenräume zwischen den Rippen in den sich verengenden Querschnitt angeordnet werden können.gene arrangement, so that then the tubes expediently essentially in the transition area of the same cross-section Spaces between the ribs can be arranged in the narrowing cross section.

Mit einem Sonnenkollektor'dieser Ausbildung wird erreicht, daß durch die mit der Krümmung versehenen Randbereiche der Rippen alle Sonnenstrahlen jeder beliebigen Einfallrichtung eine mehrfache Reflektion zwischen den vorderen Flächen der Rippen und der hinteren Fläche der jeweils benachbarten Rippe erfahren, wobei es im engsten Querschnitt der Zwischenräume, der also an der hinteren Platte angeordnet ist, zu einem Wärmestau kommt, der über die Rippen für eine optimale Aufwärmung des Fluids ausgenutzt werden kann. In diesem engsten Querschnitt der Zwischenräume werden auch die Konvektionsströme optimal gebündelt, weil ein doch sehr starkes Temperaturgefälle hin zu der vorderen Scheibe besteht, an welcher wegen des dort gleichen Querschnittes der Zwischenräume und der doch weitgehenden Abwesenheit eines Wärmestaus die Sonnenstrahlen entsprechend unbehindert einfallen können. Die Energie der Sonnenstrahlen kann daher auch an dieser Stelle besser genutzt werden.With a solar panel of this training is achieved that through the edge areas of the ribs provided with the curvature, all rays of the sun in any direction of incidence a multiple reflection between the front surfaces of the ribs and the rear surface of each adjacent one Learn rib, where it is arranged in the narrowest cross-section of the interstices, which is therefore on the rear plate is, there is a build-up of heat, which can be used via the ribs for optimal heating of the fluid. In this narrowest cross-section of the interspaces, the convection currents are also optimally bundled, because a very there is a strong temperature gradient towards the front pane, at which because of the same cross-section of the gaps there and the largely absence of one Heat build-up, the sun's rays can fall accordingly unhindered. The energy of the sun's rays can therefore can also be used better at this point.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and is described in more detail below. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Sonnen1 shows a cross section through a sun

kollektor gemäß einer ersten Ausführungsform undcollector according to a first embodiment and

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen SonnenFig. 2 shows a cross section through a sun

kollektor gemäß einer zweiten Ausführungsform. collector according to a second embodiment.

Der Sonnenkollektor weist eine Vielzahl parallel angeordneter Rohre 1 auf, die untereinander verbunden sind und mit einem wärmeübertragenden Fluid durchströmt werden, das mit einem entsprechenden Anschluß des Sonnenkollektor für die Zu- und Ableitung des Fluids beispielsweise für Heizzwecke genutzt werden kann. Die Rohre 1 sind mit plattenförmigen Rippen 2 versehen, die zueinander parallel und zu den Rohrachsen senkrecht ausgerichtet sind, wobei die Parallelanordnung der Rohre durch diese Rippen 2 zusammengehalten sein kann. Die mit den Rippen 2 versehenen Rohre 1 sind zwischen einer für die Sonnenstrahlen durchlässigen vorderen Scheibe 3 und einer mit einem Dämmstoff versehenen hinteren Platte 4 angeordnet, die beide in nicht näher gezeigter Weise zusammengehalten werden, so daß zwischen der vorderen Scheibe 3 und der hinteren Platte 4 ein thermisch isolierter Hohlraum geschaffen ist.The solar collector has a plurality of parallel tubes 1, which are connected to each other and with a heat-transferring fluid is flowed through, which is connected to a corresponding connection of the solar collector for the Supply and discharge of the fluid can be used, for example, for heating purposes. The tubes 1 are plate-shaped Provided ribs 2, which are aligned parallel to each other and perpendicular to the pipe axes, the parallel arrangement the tubes can be held together by these ribs 2. The tubes 1 provided with the ribs 2 are between a front pane 3 permeable to the sun's rays and a rear plate 4 provided with an insulating material arranged, both of which are held together in a manner not shown, so that between the front pane 3 and the rear plate 4 is provided with a thermally insulated cavity.

Die Rippen 2 der Rohre 1 weisen einen der vorderen Scheibe 3 nahen Randbereich 2' und einen der hinteren Platte 4 nahen Randbereich 2'' auf, wobei die Rohre 1 im wesentlichen im Übergangsbereich dieser beiden Randbereiche angeordnet sind. Die Zwischenräume zwischen den Randbereichen 2' der Rippen 2 haben einen im wesentlichen gleichen Querschnitt. Die Zwischenräume zwischen den Randbereichen 2'' der Rippen 2 verengen sich dagegen in Richtung der hinterenPlatte 4, indem diese Randbereiche 2'' der Rippen 2 mit einer bei allen Rippen gleichsinnig ausgerichteten Krümmung 5 versehen sind, die bei dem Sonnekollektor in der Ausführungsform gemäß Fig.1 einen kontinuierlichen, im wesentlichen konvex gekrümmten Kurvenverlauf aufweist, während sie in der Ausführungsform gemäß Fig.2 abschnittsweise geradlinig verläuft. Diese Krümmung 5 der Randbereiche 2'' der Rippen 2 ist dabei so gewählt, daß die über die vordere Scheibe 3 einfallenden Sonnenstrahlen unabhängig von ihrer Einfallrichtung einen mehrfache Reflektion längs dieses sich verengenden Querschnittes der Zwischenräume zwischen den Rippen 2 erfahren, so daß durch die engste Stelle des Querschnittes dieser Zwischräu-The ribs 2 of the tubes 1 have an edge region 2 ′ close to the front disk 3 and an edge region 2 ′ close to the rear plate 4 Edge area 2 ″, the tubes 1 essentially in Transition area of these two edge areas are arranged. The spaces between the edge regions 2 'of the ribs 2 have essentially the same cross-section. Narrow the spaces between the edge areas 2 ″ of the ribs 2 on the other hand, in the direction of the rear plate 4, in that these edge areas 2 ″ of the ribs 2 with one at all ribs curvature 5 aligned in the same direction are provided, which in the case of the sun collector in the embodiment according to FIG has a continuous, substantially convexly curved curve, while in the embodiment 2 runs in a straight line in sections. This curvature 5 of the edge areas 2 ″ of the ribs 2 is chosen so that that the sun rays incident on the front pane 3 are multiple irrespective of their direction of incidence Experience reflection along this narrowing cross section of the spaces between the ribs 2, so that through the narrowest point of the cross-section of these intermediate spaces

me zwischen den Rippen 2 eine Art Energiespeicher geschaffen wird, aus dem die Wärme über die Rippen an das die Rohre 1 durchströmende Fluid übertragen werden kann. Die durch die Rippen 2 und insbesondere durch deren Krümmungen 5 ermöglichte Reflektion der Sonnenstrahlen ist in der Zeichnung mit den Pfeillinien verdeutlicht, die gleichzeitig unterschiedliche Einfallwinkel der Sonnenstrahlen berücksichtigen. me, a type of energy store is created between the ribs 2, from which the heat is transferred via the ribs to the tubes 1 flowing fluid can be transferred. This was made possible by the ribs 2 and in particular by their curvatures 5 The reflection of the sun's rays is illustrated in the drawing with the arrow lines, which are different at the same time Take into account the angle of incidence of the sun's rays.

S-.S-.

LenerseiteLener's side

Claims

Müller, Schupfner & Gauger · P.O. Box 8013 69 ■ D-8000 Munich 80

Ha^s-Jürgen Müller Gerhard D. Schupfner Hans-Peter Gauger Patentanwälte 320 5883Ha ^ s-Jürgen Müller Gerhard D. Schupfner Hans-Peter Gauger Patent Attorneys 320 5883

European Patent Attorneys Mandataires en brevets europeensEuropean Patent Attorneys Mandataires en brevets europeens

Dr.-Ing. Robert Poschenrieder

(1931-1972) t
Dr.-Ing. Elisabeth Boettner

(1963-1975)

Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Müller
Dipl.-Chem. Dr. Gerhard Schupfner * Dipl.-Ing. Hans-Peter Gauger

P.O. Box 8013 69 Lucile-Grahn-Straße D-8000 Munich

Telephone: (0 89) 4 70 60 55/56 Telex: 05 23016 Telegram / cable: Zetapatent Munich

Your reference / Your ref.

Our reference / Our ref.

Sun-2955

Munich / Munich,

February 18, 1982

Subject / Ref .: Attorney's file: So-2955

SOLARIS S.r.L., PORDENONE (ITALY)

Claims

(1.j solar collector with a heat transfer fluid flowed through pipes in an arrangement between a front pane that is permeable to the sun's rays and a rear plate provided with an insulating material, the tubes with mutually parallel and to the tube axes aligned perpendicularly, designed for a reflection of the sun's rays, plate-shaped Ribs are provided, characterized in that the spaces between the ribs (2) are provided with a cross-section narrowing in the direction of the rear plate (4).

Accounts:

Stadtsparkasse München: 29 -16 73 50 (BLZ 701 500 00)

Post check Munich: 27 66 88 - 808 (bank code 700 100 80)

• Office Hamburg:
Karistra8e5, D-2110 Buchholz
Telephone: (04118) 4457 Telex: 02189330

2. A solar collector according to claim 1, characterized in that the edge ^{regions (2 11} ) of the ribs (2) close to the rear plate (4) are provided with a curvature (5) aligned in the same direction with all ribs.

3. Solar collector according to claim 2, characterized in that the aligned in the same direction Curvatures (5) of the ribs (2) have a continuous, essentially convexly curved curve shape.

4. Solar collector according to claim 2, characterized in that the aligned in the same direction Curvatures (5) of the ribs (2) have a straight curve in sections.

5. Solar collector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the edge regions (2 ¹¹ ) provided with the curvature (5) of the ribs (2) are arranged alternately in a scale shape.

6. Solar collector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tubes (1) are essentially in the transition area of the same cross-section the spaces between the ribs (2) are arranged in the narrowing cross section