DE7807020U1

DE7807020U1 - Sonnenheizungssammler

Info

Publication number: DE7807020U1
Application number: DE19787807020U
Authority: DE
Original assignee: Shell Oil South Africa Pty Ltd
Current assignee: Shell Oil South Africa Pty Ltd
Priority date: 1977-03-10
Filing date: 1978-03-08
Publication date: 1978-08-31
Also published as: AU3402078A; IT7821057A0; IT1093789B; FR2383409A1; JPS53112528A; MX144807A; GB1564887A; FR2383409B3; GR66017B; MW578A1; IL53396A0; KE3093A; CA1093404A; AR226810A1; AU512105B2; ES467457A1; PT67760A; CY1089A; ZA771466B; ZM2578A1

Description

Sonnenheizungssammler

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenheizungssainmler tür Erwärmung von Wasser.

Gemäß c r Erfindung ist ein Sonnenheizungssammler gr^chaffen, welcher ein ßasisglied, ein oberes Element, welches für die Absorption von Strahlungswärme gestaltet ist und lösbar an dem Basisglied unter Ausbildung einer Flüssigkoitskammer zwi-•chen ihnen befestigt ist, einen Einlaß und einen Auslaß zum Einfüllen und Abziehen von Flüssigkeit in die und aus der Kammer, und ein Zwischenglied aus Isoliermaterial aufweist, welches die Kammer in ein oberes Abteil und ein unteres Abteil unterteilt und Durchtrittskanäle aufweist, durch welche das obere Abteil und das untere Abteil untereinander verbunden »ind.

Das Zwischenglied ist mit Vorteil näher an dem oberen Element als an dem Basisglied angeordnet, so daß das obere Abteil kleiner als das untere Abteil ist. Das Zwischenglied ist vorgesehen, um die nach außen gerichtete Abstrahlung von Wärme über das obere Element aus dem größten Teil der Flüssigkeit in der Kammer während Zeitperioden zu minimieren, in welchen dem oberen Element keine Strahlungswärme zugeführt wird.

Wenn der Sonnenheizungssammler in einem Winkel zur Horizontalen geneigt angeordnet ist, um die Oberfläche des oberen Elementes soweit wie möglich auf die direkte Sonneneinstrahlung auszurichten, ist mit Vorteil wenigstens einer der Kanäle in dem Zwischenglied von einem Rückschlagventil gesteuert, um eine Flüssigkeitsströmung von dem oberen Abteil in das untere Abteil über das Rückschlagventil in dem

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Kanal oder den Kanälen zuzulassen, die in großer Höhe angeordnet sind. Falls erwünscht, kann ein weiteres Rückschlagventil in denjenigen Kanälen vorgesehen sein, welche auf geringer Höhe im Zwischenglied angeordnet sind, damit eine Strömung von Flüssigkeit aus dem oberen Abteil in das untere Abteil in den auf niedriger Höhe liegenden Stellen verhindert ist.

Die Kammer kann im Querschnitt insgesamt elliptisch mit einem sich ändernden Krümmungsradius verlaufen, wobei die Innenwände des oberen Elementes und des Basisgliedes stetig gekrümmt sind. Das obere Element, das Zwischenglied und das Eacisglied können schüsseiförmig ausgestaltet sein und jeweils einen nach außen verlaufenden Umfangsflansch aufweisen. Die Flansche des oberen Elementes und des Basisgliedes klemmen dann den Flansch des Zwischengliedes zwischen sich ein und erlauben die lösbare Befestigung des oberen Elementes und des Basisgliedes. Eine oder mehrere Dichtungen können zwischen den Flanschen des oberen Elementes, des Zwischengliedes und/oder des Basisgliedes vorgesehen sein.

Mit Vorteil ist eine Schutzabdeckung aus transparentem oder durchscheinendem Material über dem oberen Element angeordnet, so daß ein Schutz gegen physikalische Beschädigung, beispielsweise durch Hagelkörner, vorhanden ist. Das Basisglied kann an seiner Außenseite mit einem Isoliermaterial, beispielsweise einem Polyurethanschaum abgedeckt sein.

Das Basisglied kann eine nach unten herabhängende Schürze an seinem Außenrand zur Abstützung des Sonnenheizungssammlers aufweisen.

Das oder jedes Rückschlagventil in den Kanälen kan aus zwei Platten aus flachem federnd nachgiebigen Material, beispielsweise einer Gummiplatte, gebildet sein, welche ent-

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lang ihrer Längsränder, beispielsweise durch Vulkanisieren, jedoch nicht entlang ihrer Enden oder Querränder miteinander verbunden sind. Das eine Ende des Gummiplattenpaares kann dann über ein Rohr gesteckt werden, welches aus dem Kanal in dem Zwischenglied herausragt. Aufgrund der Federelastizität der beiden Gummiplatten und ihrem dichten Aneinanderliegen ßber den größten Teil ihrer Länge hin ist eine Strömung durch das Rohr von diesem ihm abgewendeten Ende des Ventils her minimiert.

Der Sonnenheizungssammler kann auf einem Ständer angebracht Werden, welcher derart einstellbar sein kann, daß der Keigungswinkel des Sonnenheizungssammlers für unterschiedliche geographische Breiten oder unterschiedliche Jahresreiten eingestellt werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann der Sonnenheizungssammler an einer Fläche mittels eines oder mehrerer keilförmiger Befestigungsglieder befestigt sein, um einen geeigneten Neigungswinkel zu erhalten.

Der Einlaß in die Kammer kann ein Rohr aufweisen, welches einen Blindkanal bildet und eine Mehrzahl von quer verlaufenden Auslaßöffnungen in dem Rohr aufweist, damit eine Btörströmung in der Flüssigkeit während des Anfüllens de>Kammer minimiert ist. In einer anderen Ausführungsform kann der Einlaß der Kammer eine Ablenkplatte nahe seiner Mündung aufweisen. Der Auslaß aus der Kammer kann ein Standrohr oder ein druckabhängig betätigtes Entlüftungsventil aufweisen, um eine Expansion der Flüssigkeit in der Kammer auszugleichen.

Das Basisglied und/oder das obere Element könen aus Preßlingen gestaltet sein, die in einem Metallprägeverfahren hergestellt sind.

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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden als Beispiele der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Sonnen-Wasserheizungssammlers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Sonnenheizungssammler aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt des Sonnenheizungssammlers,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Rückschlagventils, welches in dem Sonnenheizungssammler verwendet wird,

Fig. 5 einen Teilquerschnitt des Sonnenheizungssammlers, welcher auf einem Paar keilförmig gestalteter Befestigungsglieder befestigt ist,

Fig.6 schematische Seitenansichten verschiedener Anordnungen bis 10 der keilförmigen Befestigungsglieder, die in Verbindung mit dem Sonnenheizungssammler verwendet werden, und

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine andere Anordnung keilförmiger Befestigungsglieder, die mit dem Sonnenheizungssammler verwendet werden.

In den Fig. 1 bis 3 bezeichnet das Bezugszeichen 20 einen Sonnenheizungssammler in der Gesamtheit, welcher ein Basisglied 22 mit einer glatt gekrümmten Innenwand 24, ein oberes Element 26, welches ebenfalls glatt gekrümmt ist und zur Strahlenabsorption geeignet ist, und ein Zwischenglied 28 aus einem isolierenden Material aufweist. Mit Vorteil ist das Zwischenglied 28 aus zwei Schichten aus Glasfaser gebildet, zwischen

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welchen eine Schicht aus Polyurethanschaum verläuft.

Das Zwischenglied 28 teilt den Sonnenheizungssammler in ein oberes Abteil 30 und ein unteres Abteil 32, welches viel größer als das obere Abteil 30 ist.

Der Bereich, welcher von der Außenfläche der Innenwand 24 des Basisgliedes 2 2 und einer Umfangsschürze 34 des Basisglie-ies 22 begrenzt ist, ist mit einem Isoliermaterial, beispielsweise einem Polyurethanschaum oder dergleichen gefüllt. Das obere Element 26 ist mit Vorteil als Metallpreßling aus Kupfer, rostfreiem Stahl, galvanisiertem Stahl oder dergleichen gestaltet und an seiner Außenfläche mit einer stumpfen Schwarzbeschichtung bedeckt. Die Innenwand 24 des Basisgliedes 22 kann aus einem mit Glasfasern verstärktem Kunststoffmaterial geformt sein.

Das obere Element, das Zwischenglied 28 und das Easisglied weisen jeweils nach außen verlaufende Umfangsflansche 26.1, 28.1 und 22.1 auf, so daß das obere Element und das Basisglied lösbar aneinander befestigt werden können und der Flansch 28.1 des Zwischengliedes 28 zwischen den Flanschen des oberen Elementes und des Basisgliedes verlaufen kann.

Die obere Fläche des Sonnenheizungssammlers ist abgedeckt von einer domförmig gestalteten Schutzabdeckung 36 aus einem durchscheinenden oder durchsichtigen Material, welches wiederstandsfähig gegen Hagel ist und beispielsweise aus Polymethylmethacrylat, einem sonstigen Acrylharz oder dergleichen besteht.

Der Sonnenheizungssammler wird mit Flüssigkeit über einen Einlaßanschluß 38 gefüllt. Flüssigkeit kann aus dem Sammler über einen Auslaßanschluß 40 abgezogen werden. Ein weiterer Auslaß ist vorgesehen bei 42, der den Anschluß an ein Expansionsrohr gestattet.

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Wie aus Fig. 2 ersxchtlich, sind eine Mehrzahl von Kanälen an einer hochgelegenen Stelle des Zwischengliedes 28, und eine weitere Reihe von Kanälen 46 an einer tiefgelegenen Stelle des Zwischengliedes 28 vorgesehen.

Wenigstens diejenigen Kanäle 44, die auf großer Höhe angeordnet sind, sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, von einem Rückschlagventil 48 gesteuert, dessen Einzelheiten aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich sind. Wie in Fig, 3 gezeigt, ist der Kanal 44 gebildet von einem Rohr 50, welches sich durch das Zwischenglied 28 erstreckt und von diesem absteht. Das Rückschlagventil 48 weist ein Paar von Gununiplatten auf, welche an ihren Längsrändern 52 (Fig. 4) miteinander verbunden sind. Ein Ende des Gummiplattenpaares ist über das Rohr 50 gesteckt, während die Gummiplatten an dem anderen Ende aufgrund ihrer Federkraft dicht beieinander liegen. Es wurde gefunden, daß durch diese Anordnung eine Flüssigkeitsströmung aus dem Rohr in das untere Abteil 32 zugelassen ist, jedoch die entgegengesetzt gerichtete Strömung minimiert ist. Wenn Rückschlagventile in den Kanälen 46, die auf geringer Höhe liegen, vorgesehen sind, sind sie umgekehrt angeordnet und erstrecken sich in das obere Abteil, um eine Flüssigkeitsströmung aus dem oberen Abteil in das untere Abteil zu minimieren.

Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, sind die Innenwände des SonnenheizungsSammlers glatt gekrümmt und haben einen sich ändernden Krümmungsradius, so daß die Kammer, in welcher die Flüssigkeit gehalten ist, im Querschnitt insgesamt elliptisch ist. In der Draufsicht kann die Kammer kreisförmig sein, wie in Fig. 2 gezeigt, oder quadratisch oder rechteckig wie beschrieben.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Flansch 28.1 des Zwischengliedes 28 zwischen den Flanschen 26.1 und 22.1 des oberen

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Elementes 26 unä des Basisgliedes 22 mittels einer Mehrzahl von Bolzen und Muttern 54 eingeklemmt. O-Ring-Dichtungen 56 verhindern ein Herauslecken der Flüssigkeit aus dem oberen Abteil 30 und dem unteren Abteil 32.

Wie aus dan Fig. 1 und 2 ersichtlich, kann der Sonnenheizungssammler auf einem einstellbaren Ständer 58 befestigt werden, so daß der Oberflächenbereich des oberen Elementes 26 soweit wie möglich den direkten Sonnenstrahlen ausgesetzt ist.

In einer anderen Anordnung, die aus den Fig. 5 bis 11 ersichtlich ist, können ein oder mehrere keilförmig gestaltete Befestigungsglieder 16 für die Befestigung des Sonnenheizungseammlers 20 an einer Fläche 6 2 vorgesehen sein. So wird in Fig. 6, wo die Fläche 62,beispielsweise gebildet von dem Dach eines Wohngebäudes, in einem Winkel von beispielsweise 30° geneigt verläuft, ein einziges Befestigungsglied 60 vervendet, so daß ^- :: Sammler 20 in einem Winkel von 45° angeordnet ist. In der Ausführungsform nach Fig. 7 hat die Fläche 62 einen Winkel von 15°, so daß somit zwei Befestigungsglieder 60 verwendet werden.

In Fig. 8 sind drei Befestigungsglieder 6C auf einer flachen, horizontal verlaufenden Fläche 62 verwendet.

In Fig. 9 sind vier Befestigungsglieder 60 verwendet, wenn die Fläche 62 von der Sonne weg nach hinten geneigt verläuft.

Gemäß Fig. 10 werden drei Befestigungsglieder 60 verwendet, um den Heizungssammler 20 an einer vertikalen Fläche 6 2 zu befestigen, welche beispielsweise die Seitenwand eines Gebäudes sein kann.

Gemäß Fig. 11 sind die Befestigungsglieder 60 außerdem relativ zueinander verdreht, so daß eine Befestigungsvorrich-

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tung mit gewundenem Verlauf für eine L-lache 62 entsteht, welche nicht im wesentlichen von Osten nach Westen verläuft.

Einzelheiten dpr Befestigungsglieder 60 sind in Fig. 5 gezeigt. Wie gezeigt haben die Befestigungsqlieder 60 untere und obere einwärts abgewinkelte Flansche 64, welche miteinander verflanscht sind. Der unterste Flansch 5 4 ist an der Fläche 62 über einen Flansch 65 festgelegt, während die Basis des Sonnenheizungssammlers eine einwärts gerichtete Lasche 66 aufweist, die an seine Schürze 34 befestigt ist, so daß die Basis des Sonnenheizungssammlers auf den obersten Flansch des Befest^gungsgliedes 60 aufgepaßt ist. Wenn der Sonnenheizungssammler direkt an einer Fläche festgelegt wird, ist ein den Flansch 65 ähnlicher Flansch vorgesehen, der über eine (nicht gezeigte) versenkte Schraube an der Basis des Sammlers befestigt ist.

Im Gebrauch w_rd bei einem Sonnenheizungssammler, der dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, im Sammler enthaltendes Wasser im oberen Abteil 30 erwärmt und durch Konvektion durch die Kanäle 44 in das untere Abteil eingebracht, während Wasser in dem unteren Abteil in das obere Abteil über die Kanäle 46 überströmt. Wenn der Sonnenheizungssammler dem Sonnenlicht nicht ausgesetzt ist, ist der größere Teile der Flüssigkeit in dem Sammler mittels des Zwischengliedes 28 isoliert, damit eine Abstrahlung von Wärme nach außen verhindert ist. Während solcher Zeitperioden verliert nur die Flüssigkeit in dem oberen Abteil 30 an Wärme.

Durch die Erfindung ist ein übersichtlicher kompakter Sonnenheizungssammler geschaffen, welcher verhältnismäßig wenig aufwendig hergestellt werden kann und welcher Wärmeverluste während Zeitperioden, in welchen er der Sonne nicht ausgesetzt ist, minimiert. Eine Vielzahl von Befestigungskon-

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figurationen sind für den Sonnenheizungssammler vorgesehen, um dessen Befestigung an unterschiedlichen Flächen zu erleichtern. Die Konstruktion des Sonnenheizungssammlers ist einfach, weil das obere Element und das Basisglied aus Metallpreßlingen und/oder gegossenen oder sonstwie geformten Teilen hergestellt sein können. Der Sonnenheizungssammler
kann zur Überprüfung und Reinigung leicht auseinandergenommen werden. Es ist ersichtlich, daß die Flächen des Sonnenheizungssammlf -s, welche im Gebrauch mit Wasser in Berührung stehen, ohne ;_ chweißnähte sind, so daß die Gefahr von Korrosion an solchen Schweißnähten minimiert ist. Die Rückschlagventile sind ebenfalls einfach und gle^ichwohl wirkungsvoll konstruiert und sind nicht anfällig gegen Kalkbildung.

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Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMAN N - DIPL.-ING. W. E ITLE · DR. RER. N AT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. LE H N D-8000 MÜNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · TELE FON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE) Anwaltsakte 30 400 SonnenheizungsSammler Schutz ansprüche

1. Sonnenheizungssammler, gekennzeichnet durch ein Basisglied (22), ein zur Absorption von Strahlungswärme gestaltetes oberes Element (26), welches an dem Basisglied (22) unter Ausbildung einer Flüssigkeitskammer zwischen ihnen lösbar befestigt ist, einen in die Kammer mündenden Einlaß (38) und einen Auslaß (40) zum Zuführen und Abziehen von ; lüssigkeit in und aus der Kammer und ein Zwischenglied (28) aus Isoliermaterial, welches die Kammer in ein oberes und ein unteres Abteil (30, 32) unterteilt und Durchtrittskanäle (44, 46) aufweist, durch welche das obere und das untere Abteil (30, 32) miteinander verbunden sind.

2. Sonnenheizungssammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (28) näher an dem oberen Element (26) als an dem Basisglied (22) verläuft, so daß das obere Abteil (30) kleiner als das untere Abteil (32) ist.

3. Sonnenheizungssammler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Durchtrittskanäle (44, 46) in dem Zwischenglied (28) ein Rückschlagventil (48) aufweist.

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4. Sonnenheizungssammler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (48) aus zwei flachen Platten aus federnd nachgiebigem Material gebildet ist, die an ihren Längsrändern (52) miteinander verbunden sind und an ihren Querrändern voneinander abhebbar sind, wobei die Platten unter ihrer Federkraft entlang dem größten Teil ihrer Länge eng beieinanderliegen.

5. Sonnenheizungssammler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskammer einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt unterschiedlichen Krümmungsradius hat.

6. Sonnenheizungssammler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Element (26), das Zwischenglied (28) und das Basisglied (22) schalenförmig gestaltet sind .nd nach außen sich erstreckende Umfangsflansche (26.1, 28.1, 22.1) aufweisen, wobei der Flansch (28.1) des Zwischengliedes (28) zwischen den Flanschen (22.1., 26.1) des Basisgliedes (22) und des oberen Elementes (26) eingeklemmt ist.

7. Sonnenheizungssammler nach Anspruch 6- dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Dichtung (26) zwischen den Flanschen des oberen Elementes (26), des Zwischengliedes (28) oder des Basisgliedes (22) angeordnet ist.

8. Sonnenheizungssammler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über das obere Element (26) eine vor physikalischer Beschädigung schützende Schutzabdeckung (36) aus durchsichtigem oder durchscheinendem Material gesteckt ist.

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9. Sonnenheizungssammler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisglied (22) nach außen von einem Isoliermaterial abgedeckt ist.

10. Sonnenheizungssammler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Ständer (58) aufweist, welcher unter Einstellung des Neigungswin; >ls des Sonnenheizungssammlers verstellbar gestaltet ist.

11. Sonnenheizungssammler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens ein keilförmia gestaltetes Befestigungsglied (60) aufweist, welches zur Anbringung des Sonnenheizungssairmlers mit vorbestimmter Neigung an einer Fläche (62) gestaltet ist.

12. Sonnanheizungssammler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch crekennzeichnet, daß das Basisglied (22) und/oder das obere Element (26) aus Metallpreßlingen gestaltet sind,

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