DE8019125U1

DE8019125U1 - Sonnenenergie-heizvorrichtung.

Info

Publication number: DE8019125U1
Application number: DE19808019125U
Authority: DE
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 1979-09-03
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1982-10-28
Also published as: IT7968754A0; BR8005298A; ES8102666A1; ES493389A0; FR2464442A1; JPS5637458A; ZA803919B; DE3026982A1; GB2058336A

Description

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Beschreibung

Sonnenenergie-Heizvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sonnenenergie-Heizvorrichtung, umfassend mindestens eine Sonnenenergie-Kollektortafel mit einer eingebauten Luftstromleitung und mit dieser verbundene Luftein- und -auslaßleitungen, einen Wasserbehälter, Einrichtungen zum Zuleiten von Wasser zum unteren Behälterbereich und zum Ableiten aus dem oberen Behälterbereich, einen dem Wasserbehälter zugeordneten, an die Ein- und Auslaßleitungen des Kollektors angeschlossenen Wärmetauscher, welcher so angeordnet ist, daß er das im Behälter befindliche Wasser unter Ausnutzung der im Kollektor erwärmten Luft aufwärmt und schließlich ein einen Zwangsumlauf der Luft durch die Leitung im Kollektor bewirkendes elektrisches Gebläse.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Sonnenenergie-Heizvorrichtung der vorgenannten Art so auszubilden, daß sie einen einfachen Aufbau besitzt, zuverlässig im Betrieb und wirtschaftlich herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Sonnenenergie-Heizvorrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmeaustauscher ein Isoliergehäuse umfaßt, welches den Wasserbehälter umschließt und im Abstand von dessen Oberfläche durch einen den Behälter umgebenden, mit der Ein- und Auslaßleitung verbundenen Hohlraum gehalten ist und ferner in diesem Hohlraum angeordnete Trennwände, die einen vorbestimmten Luftstromweg im Hohlraum zwischen der Auslaß- und der Einlaßleitung begrenzen.

Bei der Heizvorrichtung nach der Erfindung wird ein Prinzip des Wärmetausches mit dem Wasserbehälter realisiert, welches konstruktiv äußerst einfach und wirtschaftlich ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wasserbehälter um einen druckgetesteten Behälter, der in jeder Hinsicht ähnlich aufgebaut sein kann, wie ein im Haushalt verwendeter elektrischer Heißwasserbehälter.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Trennwände derart angeordnet, daß der vom Sonnenenergie-Kollektor ankommende und in den Hohlraum eintretende Luftstrom zunächst über die Oberfläche einer Tankhälfte und dann über die Oberfläche der anderen Tankhälfte strömt. Wenn der Wasserbehälter und das Isoliergehäuse als zueinander koaxial angeordnete Zylinder ausgebildet sind, können die Trennv/ände vorteilhafterweise zwei an der Außenwand des Behälters und der Innenwand des Gehäuses angrenzende bzw. angebrachte Radialleitbleche sein, welche beide in einer gemeinsamen, die Mittellinie des Behälters einschließenden Diametralebene liegen.

Für eine einfache Temperaturregelung ist es von Vorteil, wenn jeweils am Kollektor und am Behälter ein Temperaturfühler vorgesehen ist und diese Temperaturfühler mit einem Differentialthermostat in Verbindung stehen, der das Gebläse einschaltet, wenn die Differenz zwischen der von den Temperaturfühlern festgestellten Temperatur einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Außerdem kann der Wasserbehälter mit einem Tauchsieder bestückt sein, der dann einschaltbar ist, wenn die zur Verfügung stehende Sonnenenergie nicht zur genügenden Erwärmung des Wassers im Behälter ausreicht.

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Gemäß einer v/eiteren Ausführungsform können die Einlaß- und die Auslaßleitung mit dem den Behälter umschließenden Hohlraum über einen Verteiler verbunden sein, der mit einem Haupt-Lufteinlaß und einem Haupt-Luftauslaß versehen ist, wobei dieser Verteiler derart angeordnet ist, daß er die Ein- und die Auslaßleitung mit dem Hohlraum bzw. mit dem Haupt-Lufteinlaß und dem Haupt-Luftauslaß verbindet, um sowohl eine direkte Nutzung der im Sonnenenergie-Kollektor erwärmten Luft, als auch eine indirekte Nutzung der erwärmten Luft zum Erwärmen des v/assers im Behälter zu ermöglichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer

ersten Ausführungsform einer Heizvorrichtung nach den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung nach den Merkmalen der Erfindung.

In den Zeichnungen werden jeweils übereinstimmende Bezugszeichen zur Benennung gleicher oder entsprechender Bauteile verwendet.

Eine Sonnenenergie-Kollektortafel 1 bekannter Bauart be-Jo sitzt eine eingebaute Luftstromleitung, durch welche ein Luftstrom mittels Zwangsumlaufs hindurchgedrückt wird. Die Kollektortafel besitzt eine Einlaßleitung 2 und eine Auslaßleituns 3, die beide mit der eingebauten Luftstromleitune verbunden sind.

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Ein druckgeprüfter Wasserbehälter 4, der weitgehende Ähnlichkeit mit einem üblichen elektrischen Haushalt-Warmwasserbehälter aufweist, ist mit einer Zufuhrleitung 5 zum Einbringen von Wasser in den unteren Behälterbereich und einer Ablaufleitung 6 zum Abziehen des Wassers aus dem oberen Behälterbereich versehen. Der Behälter 4 wird koaxial von einem Gehäuse 7 aus thermisch isolierendem Material umschlossen, das vom Behälter einen Abstand besitzt, durch den ein Hohlraum 8 (Fig. 2) gebildet wird, cLer über einen Einlaß 9 und einen Auslaß 10 am Boden des Isoliergehäuses 7 mit der Luft-Auslaßleitung 3 bzw. mit der Luft-Einlaßleitung 2 in Verbindung steht. In der Auslaßleitung 3 befindet sich ein von einem Elektromotor 12 getriebenes Sauggebläse 11 zum Abziehen von Luft aus der Kollektortafel 1.

Innerhalb des Hohlraumes 8 sind zwei Radialleitbleche 13 angeordnet, die an die Außenwand des Behälters 4 und die Innenwand des Isoliergehäuses 7 angrenzen. Diese Radialleitbleche 13 liegen in einer gemeinsamen, die Längsmittellinie des Behälters 4 einschließenden Diametralebene.

Durch den Hohlraum 8 wird eine Wärmeaustauscheinrichtung gebildet, um einen Wärmeübergang von der sonnenerwärmten, aus dem Kollektor abgesaugten Luft auf das in dem Behälter enthaltene Wasser zu bewirken.

Ein an ein Netz 15 angeschlossener Differential-Thermostat 14 umfaßt einen in der Nähe des Luftauslasses der Kollektortafel 1 angeordneten Temperaturfühler 16 und einen weiteren, im unteren Bereich des Behälters 4 vorgesehenen Temperaturfühler 17. Der Differential-Thermostat 14 ist elektrisch mit dem Motor 12 verbunden, um diesen einzuschalten, wenn

die Differenz zwischen den von den beiden Temperaturfühlern 16,17 festgestellten Temperaturwerte einen vorbestimmten Betrag überschreiten.

Innerhalb des Behälters 4- befindet sich ein Tauchsieder 18, der über einen von Hand betätigbaren Schalter 19 an das Wetz 15 angelegt werden kann. Der Tauchsieder 18 wird durch das Schließen des Schalters 19 eingeschaltet, wenn die zur Verfügung stehende Sonnenenergie nicht ausreicht, um eine genügende Erwärmung des im Behälter 4- enthaltenen V/assers zu erreichen.

Das Ein- und Abschalten des elektrischen Tauchsieders 18 kann auch über den Differential-Thermostat 14 automatisch gesteuert werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Sonnenenergie-Heizvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn die von den Temperaturfühlern 16,17 festgestellten Temperaturwerte den vorbestimmten Unterschiedsbetrag übersteigen, schaltet der Differential-Thermostat 14 den Gebläsemotor 12 ein, wodurch das Gebläse 11 eine Zwangsumlauf-Luftzirkulation durch die Sonnenenergie-Kollektortafel 1 hindurch bewirkt. Die durch die Sonnenenergie im Kollektor 1 erwärmte Luft strömt durch die Auslaßleitung 3 und den Einlaß 9 in den Hohlraum 8 ein. Im Hohlraum 8 strömt die Luft in Längsrichtung nach oben und überstreicht die Oberfläche einer Hälfte des Behälters 4-, Am oberen Behälterende strömt die Luft weiter durch den oberen Teil des Hohlraumes 8 zwischen der oberen Stirnfläche

Jo des Behälters 4 und dem Gehäuse 7 und wird dann in Längsrichtung nach abwärts durch,den Hohlraum 8 in der entgegengesetzten Strömungsrichtung an der Oberfläche der anderen Hälfte des Behälters 4- entlang geleitet. Aus dem Hohlraum

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strömt die Luft durch den Auslaß 10 hinaus und wird durch die Einlaßleitung 2 wieder der Sonnenenergie-Kollektortafel 1 zugeführt.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen in den Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß die Einlaßleitung 2 und die Auslaßleitung 3 der Sonnenenergie-Kollektortafel 1 mit dem Auslaß 10 bzw. dem Einlaß 9 über einen Verteiler 20 in Verbindung stehen. Dieser Verteiler 20 ist genauso aufgebaut wie im DT-GBM 79 17 beschrieben. Dieser Verteiler 20 besitzt einen Haupt-Lufteinlaß 21 und einen Haupt-Luftauslaß 22 und ist so ausgebildet, daß er die Leitungen 2 und 3 sowohl mit dem Einlaß 21 bzw. dem Auslaß 22' als auch mit dem Auslaß 10 bzw. dem Einlaß 9 verbindet. Mithin kann je nach der Einstellung des Verteilers 20 die die Sonnenenergie-Kollektortafel 1 durch die Auslaßleitung 3 verlassende Luft ganz oder teilweise in den Haupt-Auslaß 22 eingeleitet werden, um dadurch zumindest zum Teil eine unmittelbare Nutzung der in der Sonnenenergie-Kollektortafel 1 erwärmten Luft zu ermöglichen. Für den Fall, daß ein Teil oder der gesamte Luftstrom durch den Auslaß 22 hindurchgeht, tritt eine entsprechende Luftmenge über den Haupt-Einlaß 21 in den Verteiler 20 ein und strömt in die Einlaßleitung 2 der Sonnenenergie-Kollektortafel.

Der Verteiler 20 gestattet eine indirekte Nutzung der in der Sonnenenergie-Kollektortafel 1 erwärmten Luft zum Erwärmen des im Behälter 4 enthaltenen Wassers und gleichzeitig eine direkte Nutzung 'einer gesteuerten Menge von erwärmter Luft.

Claims

r » t · « ti t t · · · Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Wfef όκύanIn*, DiJpu-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska VP. CENTRO RICERCHE FIAT S.p.A. Strada Torino 50 Orbassano (Turin) Italien 8000 MÜNCHEN 86 IQ KyQ1 $82 POSTFACH 860 820 ' MDHLSTRASSE 22 TELEFON (089) 9! 03 52 TELEX 522621 TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÖNCHEN Sonnenenergie-Heizvorrichtung Schutzansprüche

1. Sonnenenergie-Heizvorrichtung, umfassend mindestens eine Sonnenenergie-Kollektortafel mit einer eingebauten Luftstromleitung und mit dieser verbundene Luftein- und -auslaßleitungen, einen Wasserbehälter, Einrichtungen zum Zuleiten von Wasser zum unteren Behälterbereich und zum Ableiten aus dem oberen Behälterbereich, einen dem Wasserbehälter zugeordneten, an die Ein- und Auslaßleitungen des Kollektors angeschlossenen Wärmetauscher, welcher so angeordnet ist, daß er das im Behälter befindliche Wasser unter Ausnutzung der im Kollektor erwärmten Luft aufwärmt und schließlich ein einen Zwangsumlauf der Luft durch die Leitung im Kollektor bewirkendes elektrisches Gebläse, dadurch gekennzeichnet ,

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daß der Wärmeaustauscher ein Isoliergehäuse (7) umfaßt, welches den Wasserbehälter (4) umschließt und im Abstand von dessen Oberfläche durch einen den Behälter umgebenden, mit der Ein- und Auslaßleitung (2 und 3) verbundenen Hohlraum (8) gehalten ist und ferner in diesem Hohlraum (8) angeordnete Trennwände (13) , die einen vorbestimmten Luftstromweg im Hohlraum zwischen der Auslaß- und der Einlaßleitung (2 und 3) begrenzen.

2. Sonnenenergie-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wasserbehälter (4) ein Druckbehälter vorgesehen ist.

3. Sonnenenergie-Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (13) den Hohlraum (8) in zwei Bereiche unterteilen, daß der Querschnitt des Wasserbehälters (4) symmetrisch zu der Linie angeordnet ist, die den Hohlraum in die Bereiche unterteilt, und daß die Trennwände (13) an der dem Einlaß (9) und dem Auslaß (10) gegenüberliegenden Seite einen oberen Teil des Hohlraumes (8) freigeben.

4. Sonnenenergie-Heizvorrichtung nach Anspruch 3 mit einem Wasserbehälter und einem Isoliergehäuse in Form zueinander koaxial angeordneter Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (2) an der Außenwand des Behälters (4) und der Innenwand des Gehäuses (7) angrenzende Radialleitbleche (13) sind, welche beide in einer die Mittellinie des Behälters (4) einschließenden Diametralebene liegen.

5. Sonnenenergie-Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Kollektor

(1) und am Behälter (4) jeweils ein Temperaturfühler (16,17) vorgesehen ist.

6. Sonnenenergie-Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserbehälter (4) ein Tauchsieder (18) vorgesehen ist.

7. Sonnenenergie-Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und die Auslaßleitungen (2 und 3) mit dem den Behälter (4) umschliessenden Hohlraum (8) über einen Verteiler (20) verbunden sind, der mit einem Haupt-Lufteinlaß (21) und einem Haupt-Luftauslaß (22) versehen ist, und daß dieser Verteiler (20) die Ein- und die Auslaßleitung mit dem Hohlraum (8) bzw. mit dem Haupt-Lufteinlaß (21) und dem Haupt-Luftauslaß (22) verbindet.