EP0231225A1 - Solar heating for buildings - Google Patents

Solar heating for buildings

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Publication number
EP0231225A1
EP0231225A1 EP86904107A EP86904107A EP0231225A1 EP 0231225 A1 EP0231225 A1 EP 0231225A1 EP 86904107 A EP86904107 A EP 86904107A EP 86904107 A EP86904107 A EP 86904107A EP 0231225 A1 EP0231225 A1 EP 0231225A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
solar
radiation
cover layer
ribs
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86904107A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hartmut Lohmeyer
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19853526858 external-priority patent/DE3526858A1/en
Priority claimed from DE19853529931 external-priority patent/DE3529931A1/en
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Publication of EP0231225A1 publication Critical patent/EP0231225A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/66Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of facade constructions, e.g. wall constructions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/80Arrangements for controlling solar heat collectors for controlling collection or absorption of solar radiation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/83Other shapes
    • F24S2023/834Other shapes trough-shaped
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/87Reflectors layout
    • F24S2023/872Assemblies of spaced reflective elements on common support, e.g. Fresnel reflectors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Definitions

  • the invention relates to a solar heating system for buildings with heat-storing building materials arranged inside the building and an outer skin which is permeable to radiation and which is provided with an outer cover layer made of translucent material and horizontally extending funnel-shaped radiation concentrators with reflective top and bottom sides.
  • Such solar heaters are known. They consist, for example, of glazed light inlets with heat-storing construction materials arranged behind them in such a way that an air flow can wash them around, which then take over the heat transport into rooms to be heated.
  • the heat-storing building materials naturally also cause heating by radiation of the heat they absorb.
  • This principle of solar heating results in a significantly different heating of the rooms depending on the season, because in summer, in contrast to the reduced heat demand in this season, significant amounts of heat are absorbed, while in winter there is only a small amount of radiation available when there is an increased demand for heat, whereby it is also noticeable that, especially at night, there is a considerable loss of heat due to radiation from the heat-storing building materials, which runs out through the glazing.
  • the well-known solar Heaters of the type described at the outset are problematic in two respects, they cannot compensate for the very different seasonal heat radiation, and they are also subject to severe losses due to the amount of heat radiated again.
  • a solar heating system equipped with the selective layers mentioned which ensures sufficient heating of the interior of the building with relatively low solar radiation, e.g. is switched off in winter, is therefore not able to adapt itself to the reduced heat demand during this time in the case of much stronger solar radiation in summer.
  • a solar heating system for concentrating as much incident sunlight as possible is described in European patent 0 029 442.
  • rectilinear radiation concentrators with reflecting top and bottom sides are used, the top of which is parabolic.
  • the radiation concentrators have an opening angle which is undesirable per se
  • the invention has for its object to provide a solar heater for buildings of the type mentioned, which automatically adapts to the respective solar radiation by taking into account the given heat demand, whereby in addition heat radiation from the heat-storing building masses to the outside should be largely avoided.
  • the solar heating is to be designed in such a way that it can be produced inexpensively over a large area with a simple structural design.
  • This object is achieved by a one-piece and solidly designed plate-shaped part with spaced, essentially horizontally extending, tapering ribs, which are integrally connected to one another by vertical solid connections extending over all ribs of a plate-shaped part such that the interaction between form the radiation concentrators with the ribs and the spaces with narrow light outlets compared to their light inlets.
  • the plate-like design of the outer skin with the essentially horizontal ribs and intermediate clearing according to the design described leads to the fact that the radiation concentrators formed by the ribs and gaps only absorb solar radiation, which differs depending on the latitude of the location in question and can vary, for example, between zero and about 30 ° angle of incidence.
  • This area could be representative of a location near Hamburg, for example.
  • Sunshine, especially in summer, which occurs at relatively large angles of incidence, is shielded due to the selective effect of the radiation concentrators, i.e. the sunlight is used in such a way that the solar radiation that occurs in winter at a relatively small angle of incidence is fully exploited, while that for space heating strong sunshine that is not required in summer is shielded.
  • the selective and reflecting radiation concentrators also cause a reflection of the solar radiation incident at too large an angle to the outside, so that this effect additionally improves the automatic adaptation of the amount of heat made available to the respective heat requirement.
  • the special design of the radiation concentrators which due to their tapering have an opening that is more outward than their narrow light outlets, means that the radiation from the heat-storing building mass remains almost fully usable, since it is mirrored between the light outlets due to the mirroring towards the interior of the building is caught and reflected back inside. This retroreflection remains essentially full with regard to its heat effect hold without the solar radiation, apart from the desired selection with regard to the angles of incidence, being damped due to the relatively wide, outwardly directed openings of the radiation concentrators.
  • the gaps or the ribs are designed so that they taper towards the outside and are mirrored on all sides.
  • the ribs are made of transparent material, while the empty spaces taper towards the outside, so that the ribs receiving the light radiation guide this light radiation through total reflection to the light outlets, the spaces between the light outlets being mirrored at a distance from the cover layer Last are used.
  • the mirroring of the ribs ensures that light incident in the intermediate spaces is reflected in the direction of the light outlets.
  • the cavities are left empty, they are given a gas, in particular air, filling which may be under vacuum.
  • a gas in particular air, filling which may be under vacuum.
  • the vertical, solid connections required for one-piece production can be done on the one hand by form the outer cover layer or by mirrored crosspieces that run transversely to the horizontal extension of the ribs.
  • the solar heater expediently also contains an inner cover layer, which can be formed from translucent or opaque material with the property of absorbing the sun's radiation. In the latter case, incident radiation is already absorbed by the inner cover layer and converted into heat radiation emitted to the interior of the building.
  • the inner cover layer can also form the vertical, solid connection.
  • the inner cover layer made of opaque material can be designed differently.
  • the inner cover layer can act as a heat radiator directed into the interior of the building. In this case the inner surface layer is separated from the building mass. But it is also possible to connect the inner surface layer to the building mass. In this case, the inner cover layer penetrates into the building mass with projections, via which heat is given off to the building mass. It is also possible to provide the inner cover layer with channels which are filled with a heat-storing or transporting medium. In the latter embodiment, it is also possible to separate the inner cover layer from the building mass or to connect it to the building mass.
  • the inner cover layer can expediently be formed in one piece with the ribs, the inner cover layer simultaneously serving as a connection.
  • so-called latent storage with a melting point adapted to the room temperature is accommodated in the heat-storing construction materials.
  • Latent storage for the purposes of space heating are known. With these storage systems, the effect of the particularly large heat storage or heat emission during the transition from the solidified to the one is used liquid state or vice versa, the temperature of the storage medium in question remaining approximately constant. Paraffins and salt hydrates, for example, are used as the storage medium.
  • the solar heating system according to the invention can also advantageously be used to perform additional heating tasks, for which purpose heat exchangers through which a heat-transporting medium flows are enclosed in the heat-storing construction materials.
  • the heat exchanger used is advantageously a tube through which water flows and which is inserted into the heat-storing structural masses, if appropriate together with the latent storage means mentioned above.
  • the solar heating according to the invention is to be dimensioned such that part of the heat obtained in it can be branched off to the heat exchangers without the heat fraction required for heating the room becoming too small.
  • the heat exchangers could then be used, for example, in a known manner for hot water preparation or heating of remote rooms.
  • the installation of the latent storage in the heat-storing building mass still has the advantage that no heat losses can occur on the way to the latent storage or away from the latent storage, since the building masses are in direct contact with the space to be heated.
  • such latent storage is housed far away from known solar collectors, for example in the basement, but this has the disadvantageous effect that a lot of heat is lost on the heat transport path from the solar collector to the latent storage and vice versa from the latent storage to the point of use.
  • a heated latent storage unit itself acts as a radiation source, so that if it is accommodated, for example, in the boar, it itself experiences losses as a result of this thermal radiation. If the latent storage is accommodated in the heat-storing building materials, this disadvantageous effect is eliminated, since, as stated, the heat-storing building materials are in direct contact with the rooms to be heated.
  • the solar heater according to the invention also has the advantage that it can be dispensed with any moving parts; it also does not require any control or maintenance and is independent of the power grid, since it regulates itself automatically with regard to its angle of incidence and the effect of the latent storage due to the effect of the selection of the incident light. Finally, the amount of heat captured remains fully usable because, on the one hand, unwanted retroreflection by the mirroring between the light outlets is avoided and, on the other hand, the amount of heat captured remains inside the building and cannot flow through any heat-transporting media into distant, unheated rooms. The heat losses which are unavoidable in known solar heaters due to heat-transporting media lead to the efficiency of this solar heater tongues is reduced accordingly.
  • the known solar heaters only become effective when there is considerable radiation intensity.
  • the solar heater according to the invention manages with lower radiation densities, which is particularly important in winter, since in this period the irradiation can consist of up to 80% diffuse radiation, of which a considerable proportion can still be used by the solar heater according to the invention.
  • the design of the outer skin according to the invention which on the one hand is practically completely transparent to the selected irradiation but largely reflects retroreflection, results in a strong thermal insulation effect. It is therefore possible and advantageous to provide the outer surface of a building with this outer skin as far as possible and thus to use practically the whole of the building as a solar heater. Compared to known solar heating systems, this makes many times the area usable for utilizing the solar radiation.
  • 1 is an outer skin in section, in which the radiation concentrators consist of transparent material
  • Fig. 2a an outer hat in section, in which the
  • Radiation concentrators are formed by empty spaces between the ribs, 2b the outer skin of FIG. 2 in an isometric view,
  • Fig. 4 shows an outer skin for a slightly sloping roof slope, the structure of which corresponds to that of Figs. 3a and 3b.
  • Fig. 5 shows a section of a part of a building, which is provided with the outer skin.
  • Fig. 9 shows an outer skin in section with an opaque inner cover layer and protrusions penetrating into the building mass.
  • the outer skin shown in Fig. 1 consists of the ribs 1, which may be made of plastic in particular, they are mirrored on all sides, so that light impinging on them is reflected. Any light transmission properties of the ribs 1 therefore occur not at.
  • the spaces 2 between the ribs 1 form the radiation concentrators here. They are completely filled with transparent material, especially a transparent plastic.
  • the gaps 2 forming the radiation concentrators taper from their light inlets 3 to light outlets 4, which are considerably narrower than the light inlets 3.
  • the outer skin shown is provided with the outer cover layer 6, which extends from the outer surface 7 to the area of the end faces 8 of the ribs 1.
  • the transparent material filling the spaces 2 merges into the outer cover layer 6, so that the outer cover layer 6 and the radiation concentrators formed by the spaces 2 are formed in one piece.
  • the empty spaces 9 Between the ribs 1 and the inner cover layer 5 there are the empty spaces 9; provided that counteract a transition of contact heat.
  • the empty spaces 9 or spaces 17, 25 as cavities can be evacuated so that convection heat cannot spread through them. This gives the effect of a thermos bottle, so to speak.
  • the outer skin shown in FIG. 1 is attached to the vertical wall of a building, this means that the beam 11 is incident at an angle of 30 to the horizontal.
  • the outer skin according to Fig. 1 which is designed for vertical installation, is able to absorb incident light in an angle of incidence range of a little more than 0 ° up to about 30, which means that in the case of a building with a northern location Width, which corresponds approximately to the width of Hamburg, an optimal selection of the irradiation observed over the whole year is achieved. In the case of a location in Munich, there would be an angular range of a little more than 0 ° up to about 20 ° angle of incidence.
  • the light inlet 3 is substantially larger than the light outlet 4, so that incident light is practically completely fed to the light outlets 4 via the radiation concentrators formed by the gaps 2.
  • the rear sides 16 are mirrored. This has no influence on the introduction of the radiation into the interior of the building, since, as said, this radiation is supplied to the interior of the building in bundles via the light outlets 4.
  • FIG. 2a shows a modification of the construction according to FIG. 1, the gaps 17 again forming the radiation concentrators, but being left empty.
  • the ribs 18 here consist of solid material, for example plastic, and are mirrored on all sides.
  • the outer cover layer 19 is designed as a separate, translucent material plate which e.g. out. Glass or plastic.
  • the inner cover layer 5 corresponds to that according to FIG. 1.
  • the ribs 18 are supported on the one hand with their end faces 8 against the outer cover layer 19 and on the other hand with the projections 20 against the inner cover layer 5.
  • the light outlets 21 here consist of openings between the rear sides 16 of the ribs 18.
  • FIG. 2a the construction according to Fig. 2a acts in the same way as that according to Fig. 1, so that in this regard on the Explanations to Fig. 1 can be referenced.
  • the light beam 22 is also drawn in, which is incident at an angle that is too steep to still be directed to the relevant light outlet 21. As can be seen, it is reflected back outwards, with which the outer skin shown in FIG. 2a fulfills its selection function.
  • FIG. 2b The construction of an outer skin according to FIG. 2a is shown in FIG. 2b in an isometric representation, the inner cover layer being omitted for the sake of clarity of the representation.
  • the ribs 18 are held together via the transverse webs 23, which extend over all the ribs 18, which results in an injection molded part consisting of the transverse webs 23 and the ribs 18 with the projections 20. Overall, this results in a plate corresponding to the size of the mold.
  • the ribs 18 are then mirrored, which also automatically includes a mirroring of the transverse webs 23, whereupon the outer cover layer 19 shown in FIG. 2b and the inner cover layer, not shown, are applied, with which the layer shown in FIG. 2a completely present in cross section outer skin.
  • the outer skin shown in FIG. 3a is one in which the ribs 24 form the radiation concentrators, the gaps being left empty.
  • the embodiment according to FIG. 3a thus represents a reversal of that according to FIG. 2a.
  • the outer cover layer 6 is here, as in the embodiment according to FIG. 1, integral with the radiation con centering ribs 24 united.
  • the mirrored strips 26 are inserted in the spaces between the light outlets 4, through which the effect of the rear sides 16 according to the embodiments according to FIGS. 1 and 2a is achieved.
  • Fig. 3 (corresponding to the beams 10 and 11 according to FIG. 1) are reflected here by the parabolic surfaces of the ribs 24 by total reflection and, depending on the angle of incidence, are then also directed to the light outlets 4.
  • Fig. 3a the light beam 27 is still drawn, which is initially totally reflected because of its angle of incidence on the parabolic surfaces of the rib 24 in question, but then penetrates the surface due to the limit angle being exceeded with refraction. It is a light beam whose angle of incidence exceeds the desired angular range, so that the light beam 27 does not reach the light outlet 4, which means that the in
  • Fig. 3a outer skin fulfills its selection function. This causes the thermos bottle effect already mentioned, insofar as the supply of heat from outside is metered in the desired manner.
  • FIG. 3b shows the outer skin according to FIG. 3a in an isometric illustration, the inner cover layer 5 and the strips 26 being omitted for reasons of clarity in FIG. 3b.
  • This embodiment can e.g. Manufacture in one piece by multi-stage extrusion.
  • Fig. 4 shows an outer skin shown in section, the construction of which corresponds in principle to that of Fig. 3a.
  • the outer skin shown in FIG. 4 forms a roof slope running at an angle of approximately 20 °. It is ge is suitable for picking up beams between angles of incidence from 0 ° to approx. 20 °, which would be appropriate for a location in Kunststoff.
  • the two beams 28 and 29 shown in FIG. 4 correspond to the beams 10 and 11 according to FIG. 1.
  • Fig. 5 shows a cross section through a part of the building, consisting of the foundation 30, the vertical outer wall 31, the false ceiling 32 and the roof 33.
  • the outer wall 31 and the roof 33 are covered by the outer skin 34 and 35, respectively the direction of the radiation concentrators in question extends accordingly, as shown in FIGS. 1 to 4.
  • the radiation penetrating the outer skin 34 heats the heat-storing building mass arranged directly behind the outer skin 34, namely the outer wall 31, while the outer skin 35 heats the roof 33 arranged directly behind it.
  • the heat-storing construction materials it is also possible to arrange the heat-storing construction materials at a distance from the outer skin. In the example shown in FIG. 5, rays penetrating the outer skin 35 would then hit the false ceiling 32 and the parapet 36 and heat them up.
  • the training here is practically the same as that of a greenhouse. In this way, the interior of the building receives its required heating, which is regulated accordingly over the year due to the selection function of the radiation concentrators contained in the outer skin.
  • latent storage 37 are installed in the outer wall 31 as well as the false ceiling 32 and the parapet 36, which act in the manner described above. They are set to a normal room temperature, ie they change their state of aggregation when heat is absorbed or emitted, without significantly changing their temperature.
  • the heat exchanger 38 are additionally installed, which may consist of water pipes.
  • the heat exchangers are also heated by heating the outer wall of the building and transport the heat supplied to them to any remote rooms or areas.
  • latent storage 37 and the heat exchanger 38 can alternatively be provided.
  • the structure of the outer skin shown in FIG. 6 corresponds to that of FIG. 3a
  • the outer skin contains the ribs 24 which form the radiation concentrators and which consist of transparent material, in particular a transparent plastic.
  • the spaces 25 are left empty.
  • the outer cover layer 6 is integrated in one piece with the ribs 24. Beams of light that fall through the cover layer 6 are reflected by the parabolic surfaces of the ribs 24 by total reflection, and then, depending on the angle of incidence, are also directed to the light outlets 4 (see FIG. 2). 6 shows the light beam 27, which is initially totally reflected due to its angle of incidence on the parabolic surfaces of the rib 24 in question, but then the surface is refracted because the limit angle is exceeded 1 enforced. It is a light beam, the angle of incidence of which exceeds the desired angular range, so that the light beam 27 does not reach the light outlet 4, but is reflected back outwards, with which
  • the inner cover layer 5 here consists of a plate, e.g. made of radiation-absorbing metal, from which heat radiation is passed on to the interior of the building. To go from the inner cover layer 5 to the outside
  • the mirrored strips 26 are used in the intervals between the light outlets 4, which reflect such heat radiation back onto the inner cover layer 5. It should also be noted that the function of the in Fig. 6
  • the outer skin 34 shown in FIG. 7 is a structure made up of ribs 1 and interspaces 2, the interspaces 2.
  • the gaps 2 are completely filled with transparent material, in particular a transparent plastic.
  • the gaps 2 forming the radiation concentrators taper from their light inlets 3 to the light outlets 4 which are opposite the
  • the inner cover layer 39 which consists of an opaque plate made of radiation-absorbing material, e.g. made of metal, the plate engaging with protrusions 40 in the building mass 31,
  • the outer skin 34 is provided with the outer cover layer 6, which extends from the outer surface 7 to the region of the end faces 8 of the ribs 1.
  • the transparent material filling the spaces 2 merges into the outer cover layer 6, so that the outer cover layer 6 and those formed by the spaces 2. Radiation concentrators are formed in one piece. Between the ribs 1 and the inner cover layer 39, the empty spaces 9 are provided, which counteract a transition of contact heat. The empty spaces 9 or spaces 25 (Fig.6.) As Cavities can be evacuated so that convection heat cannot spread through them.
  • FIG. 7 shows both a light radiation 10 incident perpendicularly on the cover layer 6 and a radiation 11 incident at an angle of 30. Both radiations 10 and 11 are guided from the spaces 2 forming the radiation concentrators to the light outlets 4, the individual beams being reflected by the mirrored surfaces 12 and 13 of the ribs 1, respectively.
  • the two surfaces 12 and 13 of two adjacent ribs 1 each form a parabola half, the focal point of the parabolic surface 12 being the point 14 and the focal point of the parabolic surface 13 the point 15.
  • This configuration of the radiation concentrators formed by the intermediate spaces 2 results in an angular range for incident light which is directed or reflected to the light outlets 4, as is the case through the beam 10 and 11, wherein it should be noted that the angle of incidence of the beam 10 represents a limit value at which a substantial part of the incident light just does not lead to the light outlet 4. A slight deviation of the angle of incidence in the direction of the angle of incidence of the beam 11 then leads, however, to the light beams in question being reflected to the light outlet 4.
  • the rear sides 16 of the ribs 1 are mirrored, as a result of which heat radiation directed outwards is reflected back by the inner cover layer 39.
  • the heating of the inner cover layer 39 caused by absorption of the incident radiation communicates itself to the projections 40, so that the heating of the inner cover layer 39 is intensively passed on to the building mass 31 due to the increase in surface area caused by the projections 40.
  • FIG. 8 shows a modification of the construction according to FIG. 7, the gaps 17 again forming the radiation concentrators, but being left empty.
  • the ribs 18 here consist of solid material, for example of plastic, and are mirrored on all sides.
  • the outer cover layer 19 is designed as a separate, translucent material plate, which consists, for example, of glass or plastic.
  • the inner one Cover layer 41 corresponds to that according to FIG. 6, but contains channels 42 which are filled with a heat-storing or transporting medium, for example water. If the channels 42 are connected to the interior of a building, then the channels 42 can also contain air, via which air circulation can then be brought about.
  • the channels 42 should run essentially in the vertical direction.
  • the ribs 18 are supported on the one hand with their end faces 8 against the outer cover layer 19 and on the other hand with their projections 20 against the inner cover layer 41.
  • the light outlets 21 here consist of openings between the rear sides 16 of the ribs 18.
  • the light beam 22 is also drawn in, which is incident at an angle that is too steep to still be passed to the relevant interspace 21. As can be seen, it is reflected back to the outside, with which the outer skin shown in FIG. 3 fulfills its selection function.
  • FIG. 8 acts in the same way as that according to FIG. 7, so that reference can be made to the explanations relating to FIG. 7 in this regard. For the rest, reference is also made to the explanation of FIG. 2a ' .
  • the inner cover layer 5, 39, 41 shown in FIGS. 6, 7 and 8 is interchangeable in the sense that the respective inner cover layer is used in another construction of the outer skin according to FIGS. 6 to 8 can.
  • the inner cover layer 5 can be used in the frame of the outer skin 3.
  • the outer skin shown in FIG. 9 consists of the outer, translucent cover layer 19, the ribs 18 and the inner cover layer 43 integrally connected to the ribs 18, the outer cover layer and the ribs 18 being formed from opaque material.
  • the inner cover layer 43 merges into projections 40, as a result of which the heating of the inner cover layer 43 due to the increase in surface area caused by the projections 40 is passed on intensively to the building mass 31.
  • the gaps 17 here form the radiation concentrators, which are left empty here.
  • the two surfaces 12 and 13 of the ribs 18 are mirrored up to the light outlets 4.
  • the space 44 behind the light outlets 4 in the direction of the building mass 31 is not mirrored and therefore has an absorbing effect on light emerging through the light outlets 4.
  • a material must be used for the ribs 18, the inner cover layer 43 and the projections 40 which is sufficiently temperature-resistant and thermally conductive.
  • the absorption capacity of a surface is equal to its emission capacity. For this reason, a mirrored surface of the ribs cannot emit heat rays. In principle, the outward mirroring has the same effect as the inward mirroring.

Abstract

Chauffage solaire pour bâtiments avec des matériaux de construction qui emmagasinent la chaleur, et disposés à l'intérieur des bâtiments, ainsi qu'un bardage extérieur (34, 35) permettant le passage du rayonnement solaire, muni d'une couche externe de couverture (6, 19) en matière perméable à la lumière et de concentrateurs de rayonnement horizontaux en forme d'entonnoir possédant des côtés supérieurs et inférieurs réfléchissants. Construction en forme de composants monolithiques et de plaques massives possédant dee nervures coniques (1, 18, 24) séparées par des espaces intermédiaires (2, 17, 25) et s'étendant essentiellement horizontalement. Les nervures (1, 18, 24), grâce à des connexions verticales massives (6, 23), sont reliées ensemble pour former une seule pièce, de sorte qu'ils forment, par l'interaction entre les nervures (1, 18, 24) et les espaces intermédiaires (2, 17, 25), des concentrateurs de rayonnement dont les sorties de lumière (4, 21) sont étroites par rapport aux entrées de lumière (3).Solar heating for buildings with building materials which store heat, and arranged inside buildings, as well as an external cladding (34, 35) allowing the passage of solar radiation, provided with an external covering layer ( 6, 19) of light-permeable material and funnel-shaped horizontal radiation concentrators with reflective top and bottom sides. Construction in the form of monolithic components and massive plates having conical ribs (1, 18, 24) separated by intermediate spaces (2, 17, 25) and extending essentially horizontally. The ribs (1, 18, 24), by means of massive vertical connections (6, 23), are connected together to form a single piece, so that they form, by the interaction between the ribs (1, 18, 24) and the intermediate spaces (2, 17, 25), radiation concentrators whose light outputs (4, 21) are narrow compared to the light inputs (3).

Description

B e s c h r e i b u n g Description
Solarheizung für GebäudeSolar heating for buildings
Die Erfindung bezieht sich auf eine Solarheizung für Gebäude mit im Gebäudeinneren angeordneten, wärmespeichernden Baumassen und einer für Einstrahlungen durchlässigen Außenhaut, die mit einer äußeren Deckschicht aus lichtdurchlässigem Material und sich horizontal erstreckenden trichterförmig öffnenden Strahlungskonzentratoren mit reflektierenden Ober- und Unterseiten versehen sind.The invention relates to a solar heating system for buildings with heat-storing building materials arranged inside the building and an outer skin which is permeable to radiation and which is provided with an outer cover layer made of translucent material and horizontally extending funnel-shaped radiation concentrators with reflective top and bottom sides.
Derartige Solarheizungen sind bekannt. Sie bestehen z.B.aus verglasten Lichteinlässen mit dahinter derart angeordneten wärmespeichernden Baumassen, daß diese von einer Luftströmung umspült werden können, die dann den Wärmetransport in zu erwärmende Räume übernehmen. Darüber hinaus bewirken die wärmespeichernden Baumassen natürlich auch eine Erwärmung durch Abstrahlung der von ihnen aufgenommenen Wärme. Bei diesem Prinzip der Solarheizung ergibt sich je nach Jahreszeit eine erheblich unterschiedliche Erwärmung der Räume, da im Sommer im Gegensatz zu dem in dieser Jahreszeit reduzierten Wärmebedarf erhebliche Wärmemengen aufgenommen, werden, während im Winter bei erhöhtem Wärmebedarf nur eine geringe Einstrahlung zur Verfügung steht, wobei sich zusätzlich bemerkbar macht, daß vor allem während der Nachtzeiten ein erheblicher Wärmeverlust durch Abstrahlung von den wärmespeichernden Baumassen entsteht, die nach außen durch die Verglasung verläuft. Die bekannten Solar heizungen der eingangs geschilderten Art sind also in zweierlei Hinsicht problematisch, sie können die vor allem jahreszeitlich bedingte stark unterschiedliche Wärmeeinstrahlung nicht ausgleichen, außerdem unterliegen sie starken Verlusten durch wieder abgestrahlte Wärmemengen.Such solar heaters are known. They consist, for example, of glazed light inlets with heat-storing construction materials arranged behind them in such a way that an air flow can wash them around, which then take over the heat transport into rooms to be heated. In addition, the heat-storing building materials naturally also cause heating by radiation of the heat they absorb. This principle of solar heating results in a significantly different heating of the rooms depending on the season, because in summer, in contrast to the reduced heat demand in this season, significant amounts of heat are absorbed, while in winter there is only a small amount of radiation available when there is an increased demand for heat, whereby it is also noticeable that, especially at night, there is a considerable loss of heat due to radiation from the heat-storing building materials, which runs out through the glazing. The well-known solar Heaters of the type described at the outset are problematic in two respects, they cannot compensate for the very different seasonal heat radiation, and they are also subject to severe losses due to the amount of heat radiated again.
Es ist darüber hinaus im Zusammenhang mit Sonnenkollektoren bekannt, diese mit selektiven Schichten zu versehen, die die Sonneneinstrahlung im wesentlichen hindurchlassen, dagegen die von in den Sonnenkollektoren vorgesehenen Wärmeabsorbern nach außen abgegebene Wärmestrahlung unterdrücken. Es ist jedoch unvermeidlich, daß derartige selektiven Schichten auch eine Dämpfung der Sonneneinstrahlung hervorrufen, so daß durch sie die Wirksamkeit der Sonnenkollektoren entsprechend vermindert wird. Außerdem sind diese selektiven Schichten nicht in der Lage, im Falle starker Sonneneinstrahlung, wie z.B. im Hochsommer, diese Einstrahlung auf das notwendige Maß zu reduzieren.It is also known in connection with solar collectors to provide them with selective layers which essentially let the solar radiation pass through, but on the other hand suppress the heat radiation emitted to the outside by heat absorbers provided in the solar collectors. However, it is inevitable that such selective layers also dampen the solar radiation, so that the effectiveness of the solar collectors is reduced accordingly. In addition, these selective layers are not able, in the case of strong sunlight, e.g. in midsummer to reduce this radiation to the necessary extent.
Eine mit den erwähnten selektiven Schichten ausgestattete Solarheizung, die auf eine ausreichende Erwärmung des Gebäudeinneren bei relativ geringer Sonneneinstrahlung wie z.B. im Winter abgestellt ist, ist also im Falle der wesentlich stärkeren Sonneneinstrahlung im Sommer nicht in der Lage, sich selbst an den in dieser Zeit sowieso reduzierten Wärmebedarf anzupassen.A solar heating system equipped with the selective layers mentioned, which ensures sufficient heating of the interior of the building with relatively low solar radiation, e.g. is switched off in winter, is therefore not able to adapt itself to the reduced heat demand during this time in the case of much stronger solar radiation in summer.
Eine Solarheizung zur Konzentration von möglichst viel einfallendem Sonnenlicht ist in der europäischen Patentschrift 0 029 442 beschrieben. Hierzu werden sich geradlinig erstreckende Strahlungskonzentratoren mit spiegelnden Ober- und Unterseiten verwendet, von denen die Oberseite parabolisch verläuft. Die Strahlungskonzentratoren besitzen dabei einen Öffnungswinkel, der an sich unerwünschteA solar heating system for concentrating as much incident sunlight as possible is described in European patent 0 029 442. For this purpose, rectilinear radiation concentrators with reflecting top and bottom sides are used, the top of which is parabolic. The radiation concentrators have an opening angle which is undesirable per se
Sonneneinstrahlungen bei relativ hohem Sonnenstand, bei spielsweise im Hochsommer, noch aufnimmt, dagegen Sonneneinstrahlungen bei niedrigem Sonnenstand zumindest teilweise ausschließt. Bezüglich des Aufbaues dieser Solarheizung läuft die Offenbarung der Patentschrift darauf hinaus, diese aus einer Vielzahl von mehr oder minder gewölbten dünnwandigen Flächen zusammenzusetzen und die notwendigen Verbindungen durch Schnappverbindungen oder Schweißverbindungen herzustellen. Hierdurch entsteht ein konstruktiv aufwendiger Aufbau, der bei Ausdehnung über größere Flächen eines Bauwerks zu entsprechend teueren Bauteilen führt. Außerdem läßt sich diese Solarheizung wegen der hier zugrundeliegenden Konstruktion nicht als relativ dünne Schicht ausbilden, d.h. sie erfordert einen beträchtlichen Platzbedarf. Sie ist auch wegen der dabei gewollten Mehrfachreflexion uneffektiv.Sunshine with a relatively high position of the sun, at for example in midsummer, still records, but at least partially excludes solar radiation when the sun is low. With regard to the structure of this solar heating, the disclosure of the patent specification amounts to assembling it from a multiplicity of more or less curved thin-walled surfaces and to produce the necessary connections by snap connections or welded connections. This creates a structurally complex structure, which leads to correspondingly expensive components when extended over larger areas of a building. In addition, because of the construction on which this is based, this solar heater cannot be designed as a relatively thin layer, ie it requires a considerable amount of space. It is also ineffective because of the multiple reflection desired.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solarheizung für Gebäude der eingangs geschilderten Art zu schaffen,, die sich durch ihre Gestaltung automatisch der jeweiligen Sonneneinstrahlung unter Berücksichtigung des gegebenen Wärmebedarfs anpasst, wobei zusätzlich eine Wärmeabstrahlung von den wärmespeichernden Baumassen nach außen weitgehend vermieden werden soll. Weiterhin ist die Solarheizung so zu gestalten, daß sie bei einfachem konstruktivem Aufbau sich großflächig in günstiger Weise herstellen läßt. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein einstückig und massiv ausgebildetes plattenförmiges Teil mit durch Zwischenräume getrennten, im wesentlichen horizontal verlaufenden, sich verjüngenden Rippen, die durch sich über alle Rippen eines plattenförmigen Teils erstreckende vertikale massive Verbindungen einstückig derart miteinander verbunden sind, daß sich im Zusammenwirken zwischen den Rippen und den Zwischenräumen die Strahlungskonzentratoren mit gegenüber ihren Lichteinlässen schmalen Lichtauslässenbilden.The invention has for its object to provide a solar heater for buildings of the type mentioned, which automatically adapts to the respective solar radiation by taking into account the given heat demand, whereby in addition heat radiation from the heat-storing building masses to the outside should be largely avoided. Furthermore, the solar heating is to be designed in such a way that it can be produced inexpensively over a large area with a simple structural design. This object is achieved by a one-piece and solidly designed plate-shaped part with spaced, essentially horizontally extending, tapering ribs, which are integrally connected to one another by vertical solid connections extending over all ribs of a plate-shaped part such that the interaction between form the radiation concentrators with the ribs and the spaces with narrow light outlets compared to their light inlets.
Die plattenförmige Ausbildung der Außenhaut mit den im wesentlichen horizontal verlaufenden Rippen und Zwischen räumen gemäß der beschriebenen Gestaltung führt dazu, daß die durch die Rippen und Zwischenräume gebildeten Strahlungskonzentratoren nur eine Sonneneinstrahlung aufnehmen, die je nach Breitengrad des betreffenden Standortes verschieden ist und z.B. zwischen Null und etwa 30° Einfallswinkel schwanken kann. Dieser Bereich könnte beispielsweise für einen Standort bei Hamburg repräsentativ sein. Sonneneinstrahlungen vor allem im Sommer, die unter relativ großen Einfallswinkeln erfolgen, werden aufgrund der auswählenden Wirkung der Strahlungskonzentratoren abgeschirmt, d.h. die Ausnutzung des einfallenden Sonnenlichts erfolgt derart, daß die im Winter unter relativ geringem Einfallswinkel erfolgende Sonneneinstrahlung voll ausgenutzt wird, während die für die Raumheizung gar nicht erforderliche starke Sonneneinstrahlung im Sommer abgeschirmt wird. Hierdurch ergibt sich also automatisch der Effekt der Anpassung der Wärmeaufnahme an den Wärmebedarf der jeweiligen Jahreszeit. Die auswählenden und reflektierenden Strahlungskonzentratoren bewirken darüber hinaus eine Reflexion der unter einem zu großen Winkel einfallenden Sonneneinstrahlung nach außen, so daß durch diesen Effekt zusätzlich die Automatik der Anpassung der zur Verfügung gestellten Wärmemenge an den jeweiligen Wärmebedarf verbessert wird.The plate-like design of the outer skin with the essentially horizontal ribs and intermediate clearing according to the design described leads to the fact that the radiation concentrators formed by the ribs and gaps only absorb solar radiation, which differs depending on the latitude of the location in question and can vary, for example, between zero and about 30 ° angle of incidence. This area could be representative of a location near Hamburg, for example. Sunshine, especially in summer, which occurs at relatively large angles of incidence, is shielded due to the selective effect of the radiation concentrators, i.e. the sunlight is used in such a way that the solar radiation that occurs in winter at a relatively small angle of incidence is fully exploited, while that for space heating strong sunshine that is not required in summer is shielded. This automatically results in the effect of adapting the heat absorption to the heat requirement of the respective season. The selective and reflecting radiation concentrators also cause a reflection of the solar radiation incident at too large an angle to the outside, so that this effect additionally improves the automatic adaptation of the amount of heat made available to the respective heat requirement.
Die besondere Gestaltung der Strahlungskonzentratoren, die wegen ihrer Verjüngung eine gegenüber ihren schmalen Lichtauslässen weitere nach außen gerichtete Öffnung besitzen, führt dazu, daß von den wärmespeichernden Baumassen ausgehende Rückstrahlung nahezu voll nutzbar bleibt, da sie nämlich durch die in Richtung Gebäudeinneres wirkende Verspiegelung zwischen den Lichtauslässen aufgefangen und wieder nach innen reflektiert wird. Diese Rückstrahlung bleibt also hinsichtlich ihrer Wärmewirkung im wesentlichen voll er halten, ohne daß dabei die Sonneneinstrahlung außer der erwünschten Auswahl hinsichtlich der Einfallswinkel wegen der relativ weiten, nach außen gerichteten Öffnungen der Strahlungskonzentratoren eine Dämpfung erfährt.The special design of the radiation concentrators, which due to their tapering have an opening that is more outward than their narrow light outlets, means that the radiation from the heat-storing building mass remains almost fully usable, since it is mirrored between the light outlets due to the mirroring towards the interior of the building is caught and reflected back inside. This retroreflection remains essentially full with regard to its heat effect hold without the solar radiation, apart from the desired selection with regard to the angles of incidence, being damped due to the relatively wide, outwardly directed openings of the radiation concentrators.
Es ist möglich, entweder die Zwischenräume oder die Rippen als Strahlungskonzentratoren auszubilden. Im ersteren Falle sind dann die Rippen so gestaltet, daß sie sich in Richtung Außenseite verjüngen und allseitig verspiegelt sind. Im letzteren Falle bestehen die Rippen aus durchsichtigem Material, während sich die leeren Zwischenräume in Richtung Außenseite verjüngen, so daß die Lichtstrahlung aufnehmende Rippen diese Lichtstrahlung durch Totalreflexion zu den Lichtauslässen leiten, wobei in die Zwischenräume im Bereich zwischen den Lichtauslässen mit Abstand zu der Deckschicht verspiegelte Leisten eingesetzt sind.It is possible to design either the gaps or the ribs as radiation concentrators. In the former case, the ribs are designed so that they taper towards the outside and are mirrored on all sides. In the latter case, the ribs are made of transparent material, while the empty spaces taper towards the outside, so that the ribs receiving the light radiation guide this light radiation through total reflection to the light outlets, the spaces between the light outlets being mirrored at a distance from the cover layer Last are used.
Im Falle der Ausbildung der Zwischenräume als Strahlungskonzentratoren wird durch die Verspiegelung der Rippen dafür gesorgt, daß in die Zwischenräume einfallendes Licht in Richtung auf die Lichtauslässe hin reflektiert wird. Es ist aber auch möglich, die die Strahlungskonzentratoren bildenden Zwischenräume mit durchsichtigem Material auszufüllen, wodurch sich je nach dem Brechungsindex dieses Materials ein erweiterter ausnutzbarer Einfallswinkelbereich ergibt.If the intermediate spaces are designed as radiation concentrators, the mirroring of the ribs ensures that light incident in the intermediate spaces is reflected in the direction of the light outlets. However, it is also possible to fill the intermediate spaces forming the radiation concentrators with transparent material, which results in an expanded, usable angle of incidence range depending on the refractive index of this material.
Läßt man die Hohlräume leer, so gibt man diesen eine gegebenenfalls unter Unterdruck stehende Gas-, insbesondere Luftfüllung. Bei Evakuierung der Zwischenräume erhält man dann den besonders vorteilhaften Thermosflascheneffekt, der die Abgabe von Konvektionswärme verhindert.If the cavities are left empty, they are given a gas, in particular air, filling which may be under vacuum. When the intermediate spaces are evacuated, the particularly advantageous thermos bottle effect is obtained, which prevents the release of convection heat.
Die für die einstückige Herstellung erforderlichen vertikalen, massiven Verbindungen kann man einerseits durch die äußere Deckschicht bilden oder durch verspiegelte Querstege, die quer zur Horizontalerstreckung der Rippen verlaufen. Zweckmäßig enthält die Solarheizung auch eine innere Deckschicht, die aus lichtdurchlässigem oder aus undurchsichtigem Material mit die Sonneneinstrahlung absorbierender Eigenschaft ausgebildet sein kann. Im letzteren Falle wird einfallende Strahlung bereits durch die innere Deckschicht absorbiert und in an das Gebäudeinnere abgegebene Wärmestrahlung umgesetzt. Auch die innere Deckschicht kann die vertikale, massive Verbindung bilden.The vertical, solid connections required for one-piece production can be done on the one hand by form the outer cover layer or by mirrored crosspieces that run transversely to the horizontal extension of the ribs. The solar heater expediently also contains an inner cover layer, which can be formed from translucent or opaque material with the property of absorbing the sun's radiation. In the latter case, incident radiation is already absorbed by the inner cover layer and converted into heat radiation emitted to the interior of the building. The inner cover layer can also form the vertical, solid connection.
Die aus undurchsichtigem Material bestehende innere Deckschicht kann man verschieden gestalten. Die innere Deckschicht kann als in das Gebäudeinnere gerichteter Wärmestrahier wirken. In diesem Falle ist die innere Deckschicht von der Baumasse abgesetzt. Es ist aber auchmöglich, die innere Deckschicht mit der Baumasse zu verbinden. In diesem Falle dringt die innere Deckschicht mit Vorsprüngen in die Baumasse ein, über die Wärme an die Baumasse abgegeben wird. Weiterhin ist es möglich, die innere Deckschicht mit Kanälen zu versehen, die mit einem wärmespeichernden oder transportierenden Medium gefüllt sind. Bei letzterer Ausführungform besteht auch die Möglichkeit, die innere Deckschicht von der Baumasse abzusetzen oder mit der Baumasse zu verbinden.The inner cover layer made of opaque material can be designed differently. The inner cover layer can act as a heat radiator directed into the interior of the building. In this case the inner surface layer is separated from the building mass. But it is also possible to connect the inner surface layer to the building mass. In this case, the inner cover layer penetrates into the building mass with projections, via which heat is given off to the building mass. It is also possible to provide the inner cover layer with channels which are filled with a heat-storing or transporting medium. In the latter embodiment, it is also possible to separate the inner cover layer from the building mass or to connect it to the building mass.
Die innere Deckschicht läßt sich zweckmäßig einstückig mit den Rippen ausbilden, wobei die innere Deckschicht gleichzeitig als Verbindung dient.The inner cover layer can expediently be formed in one piece with the ribs, the inner cover layer simultaneously serving as a connection.
Zweckmäßig bringt man in den wärmespeichernden Baumassen sogenannte Latentspeicher mit einem der Raumtemperatur angepaßten Schmelzpunkt unter. Latentspeicher für Zwecke der Raumheizung sind bekannt. Bei diesen Speichern nutzt man den Effekt der besonders großen Wärmespeicherung bzw. Wärmeabgabe beim Übergang vom erstarrten in den flüssigen Zustand bzw. umgekehrt aus, wobei die Temperatur des betreffenden Speichermediums annähernd konstant bleibt. Als Speichermedium werden dabei z.B. Parafine und Salzhydrate verwerdet. Mit Hilfe solcher Latentspeicher ergibt sich im Zusammenhang mit der oben geschilderten erfindungsgemäßen Solarheizung der Effekt, daß im Falle zu großen Wärmeangebotes die Wärmemengen vom Latentspeicher aufgenommen werden können, wobei aber die Temperatur des Latentspeichers im wesentlichen gleich bleibt, die Raumheizung also unverändert bleibt (kein überhitzungseffekt), während bei zu geringem Wärmeangebot der Latentspeicher in der Lage ist, bei gleichbleibender Temperatur Wärme an den betreffenden Raum abzugeben, wodurch Bedarfslücken geschlossen werden können. Damit führt der Latentspeicher auch zu einer Kühlung, da im Falle zu großen Wärmeangebotes er durch seine Wärmeabsorption dafür sorgt, daß der betreffende Raum auf seinem Temperaturniveau gehalten wird.Advantageously, so-called latent storage with a melting point adapted to the room temperature is accommodated in the heat-storing construction materials. Latent storage for the purposes of space heating are known. With these storage systems, the effect of the particularly large heat storage or heat emission during the transition from the solidified to the one is used liquid state or vice versa, the temperature of the storage medium in question remaining approximately constant. Paraffins and salt hydrates, for example, are used as the storage medium. With the help of such latent storage, in connection with the above-described solar heating according to the invention, there is the effect that in the event of excessive heat supply, the amount of heat can be absorbed by the latent storage, but the temperature of the latent storage remains essentially the same, so the space heating remains unchanged (no overheating effect ), while if the heat supply is too low, the latent storage is able to give off heat to the room in question at a constant temperature, which means that gaps in demand can be closed. The latent storage thus also leads to cooling, since in the event of excessive heat supply it ensures through its heat absorption that the room in question is kept at its temperature level.
Die erfindungsgemäße Sόlarheizung läßt sich darüber hinaus vorteilhaft auch dazu verwenden, zusätzliche Heizungsaufgaben zu erfüllen, wozu in die wärmespeichernden Baumassen von einem wärmetransportierenden Medium durchströmte Wärmeaustauscher eingeschlossen werden. Als Wärmeaustauscher verwendet man in diesem Fall zweckmäßig von Wasser durchströmte Rohre, die in die wärmespeichernden Baumassen eingefügt sind, gegebenenfalls zusammen mit den vorstehend erwähnten Latentspeichern. Um diese Wärmeaustauscher ausreichend mit Wärme zu speisen, ist die erfindungsgemäße Solarheizung so zu dimensionieren, daß ein Teil der in ihr gewonnenen Wärme zu den Wärmeaustauschern abgezweigt werden kann, ohne daß der für die Raumerwärmung benötigte Wärmeanteil zu gering wird. Die Wärmeaustauscher könnten dann z.B. in bekannter Weise zur Warmwasserbereitung oder Beheizung abgelegener Räume verwendet werden. Der Einbau der Latentspeicher in die wärmespeichernden Baumassen erbringt noch den Vorteil, daß auf dem Wege zum Latentspeicher bzw. vom Latentspeicher weg keine Wärmeverluste entstehen können, da die Baumassen in direktem Kontakt mit dem zu beheizenden Raum stehen. Bekannterweise werden derartige Latentspeicher weit abseits von bekannten Sonnenkollektoren z.B. im Keller untergebracht, wobei sich jedoch der nachteilige Effekt ergibt, daß auf dem Wärmetransportweg vom Sonnenkollektor zum Latentspeieher und umgekehrt vom Latentspeicher zur Bedarfsstelle viel Wärme verloren geht. Weiterhin wirkt ein erhitzter Latentspeicher selbst als Strahlungsquelle, so daß er, wenn er z.B. im Keiler untergebracht ist, durch diese Wärmestrahlung selbst Verluste erfährt. Im Falle der Unterbringung der Latentspeicher in den wärmespeichernden Baumassen entfällt dieser nachteilige Effekt, da, wie ge sagt, die wärmespeichernden Baumassen in direktem Kontakt mit den zu beheizenden Räumen stehen.The solar heating system according to the invention can also advantageously be used to perform additional heating tasks, for which purpose heat exchangers through which a heat-transporting medium flows are enclosed in the heat-storing construction materials. In this case, the heat exchanger used is advantageously a tube through which water flows and which is inserted into the heat-storing structural masses, if appropriate together with the latent storage means mentioned above. In order to supply these heat exchangers with sufficient heat, the solar heating according to the invention is to be dimensioned such that part of the heat obtained in it can be branched off to the heat exchangers without the heat fraction required for heating the room becoming too small. The heat exchangers could then be used, for example, in a known manner for hot water preparation or heating of remote rooms. The installation of the latent storage in the heat-storing building mass still has the advantage that no heat losses can occur on the way to the latent storage or away from the latent storage, since the building masses are in direct contact with the space to be heated. As is known, such latent storage is housed far away from known solar collectors, for example in the basement, but this has the disadvantageous effect that a lot of heat is lost on the heat transport path from the solar collector to the latent storage and vice versa from the latent storage to the point of use. Furthermore, a heated latent storage unit itself acts as a radiation source, so that if it is accommodated, for example, in the boar, it itself experiences losses as a result of this thermal radiation. If the latent storage is accommodated in the heat-storing building materials, this disadvantageous effect is eliminated, since, as stated, the heat-storing building materials are in direct contact with the rooms to be heated.
Die erfindungsgemäße Solarheizung besitzt darüber hinaus den Vorteil, daß bei ihr auf irgendwelche bewegten Teile verzichtet werden kann; sie bedarf auch keiner Regelung und Wartung und ist vom Stromnetz unabhängig, da sie sich aufgrund des Effektes der Auswahl des einfallenden Lichtes hinsichtlich seines Einfallwinkels und der Wirkung des Latentspeichers automatisch reguliert. Schließlich bleibt die eingefangene Wärmemenge voll nutzbar, da einerseits eine unerwünschte Rückstrahlung durch die Verspiegelung zwischen den Lichtauslässen vermieden wird und andererseits die eingefangenen Wärmemengen innerhalb des Gebäudeinneren verbleiben und nicht durch irgendwelche wärmetransportierenden Medien in entfernte, nicht zu beheizende Räume abfließen können. Die bei bekannten Solarheizungen aufgrund wärmetransportierender Medien unvermeidlichen Wär¬meverluste führen dazu, daß die Effizienz dieser Solarhei zungen entsprechend vermindert ist. Infolgedessen werden die bekannten Solarheizungen erst bei erheblicher Strahlungsintensität tatsächlich wirksam. Demgegenüber kommt die erfindungsgemäße Solarheizung mit geringeren Strahlungsdichten aus, was insbesondere im Winter bedeutsam ist, da in diesem Zeitraum die Einstrahlung bis zu 80 % aus diffuser Strahlung bestehen kann, von der durch die erfindungsgemäße Solarheizuhg noch ein erheblicher Anteil ausnutzbar ist.The solar heater according to the invention also has the advantage that it can be dispensed with any moving parts; it also does not require any control or maintenance and is independent of the power grid, since it regulates itself automatically with regard to its angle of incidence and the effect of the latent storage due to the effect of the selection of the incident light. Finally, the amount of heat captured remains fully usable because, on the one hand, unwanted retroreflection by the mirroring between the light outlets is avoided and, on the other hand, the amount of heat captured remains inside the building and cannot flow through any heat-transporting media into distant, unheated rooms. The heat losses which are unavoidable in known solar heaters due to heat-transporting media lead to the efficiency of this solar heater tongues is reduced accordingly. As a result, the known solar heaters only become effective when there is considerable radiation intensity. In contrast, the solar heater according to the invention manages with lower radiation densities, which is particularly important in winter, since in this period the irradiation can consist of up to 80% diffuse radiation, of which a considerable proportion can still be used by the solar heater according to the invention.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Außenhaut, die einerseits für die ausgewählte Einstrahlung praktisch vollständig durchlässig, aber Rückstrahlung weitestgehend reflektiert, ergibt sich ein starker Wärmedämmeffekt. Es ist daher möglich und von Vorteil, die Außenfläche eines Gebäudes weitestgehend mit dieser Außenhaut zu versehen und damit praktisch die Gesamtheit des Gebäudes als Solarhei¬zung zu verwenden. Hierdurch wird gegenüber bekannten Solarheizungen ein Vielfaches an Fläche für die Ausnutzung der Sonneneinstrahlung nutzbar gemacht.The design of the outer skin according to the invention, which on the one hand is practically completely transparent to the selected irradiation but largely reflects retroreflection, results in a strong thermal insulation effect. It is therefore possible and advantageous to provide the outer surface of a building with this outer skin as far as possible and thus to use practically the whole of the building as a solar heater. Compared to known solar heating systems, this makes many times the area usable for utilizing the solar radiation.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the figures.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Außenhaut im Schnitt, bei der die Strahlungskonzentratoren aus durchsichtigem Material bestehen,1 is an outer skin in section, in which the radiation concentrators consist of transparent material,
Fig. 2a eine Außenahut im Schnitt, bei der dieFig. 2a an outer hat in section, in which the
Strahlungskonzentratoren durch leer gelassene Zwischenräume zwischen den Rippen gebildet sind, Fig. 2b die Außenhaut gemäß Fig. 2 in isometrischer Sicht,Radiation concentrators are formed by empty spaces between the ribs, 2b the outer skin of FIG. 2 in an isometric view,
Fig. 3a eine Außenhaut, bei der die Strahlungskonzentratoren aus lichtdurchlässigem Material bestehen und die Rippen bilden,3a an outer skin in which the radiation concentrators are made of translucent material and form the ribs,
Fig. 3b die Außenhaut gemäß Fig. 3a in isometrischer Sicht,3b the outer skin according to FIG. 3a in an isometric view,
Fig. 4 eine Außenhaut für eine schwach geneigte Dachschräge, deren Aufbau demjenigen der Fig. 3a und 3b entspricht.Fig. 4 shows an outer skin for a slightly sloping roof slope, the structure of which corresponds to that of Figs. 3a and 3b.
Fig. 5 einen Schnitt eines Teils eines Gebäudes, das mit der Außenhaut versehen ist.Fig. 5 shows a section of a part of a building, which is provided with the outer skin.
Fig. 6 eine Außenhaut im Schnitt mit von der Baumasse abgesetzter innerer Deckschicht,6 an outer skin in section with the inner cover layer offset from the building mass,
Fig. 7 eine Außenhaut im Schnitt mit innerer Deckschicht und in die Baumasse eindringenden Vorsprüngen, und7 shows an outer skin in section with an inner cover layer and protrusions penetrating into the building mass, and
Fig. 8 eine Außenhaut im Schnitt mit in der inneren Deckschicht enthaltenen Kanälen8 an outer skin in section with channels contained in the inner cover layer
Fig. 9 eine Außenhaut im Schnitt mit einer undurchsichtigen inneren Deckschicht und in die Baumasse eindringenden Vorsprüngen.Fig. 9 shows an outer skin in section with an opaque inner cover layer and protrusions penetrating into the building mass.
Die in der Fig. 1 dargestellte Außenhaut besteht aus den Rippen 1, die insbesondere aus Kunststoff bestehen können, Sie sind allseitig verspiegelt, so daß auf sie auftreffendes Licht reflektiert wird. Es kommt daher auf irgendwelche Lichtdurchlässigkeitseigenschaften der Rippen 1 nicht an. Die Zwischenräume 2 zwischen den Rippen 1 bilden hier die Strahlungskonzentratoren. Sie sind vollständig mit durchsichtigem Material ausgefüllt, insbesondere einem durchsichtigen Kunststoff. Die die Strahlungskonzentratoren bildenden Zwischenräume 2 verjüngen sich von ihren Lichteinlässen 3 zu Lichtauslässen 4, die gegenüber den Lichteinlässen 3 wesentlich schmäler sind. An die Lichtauslässe 4 schließt sich die innere Deckschicht 5 an, die aus durchsichtigem Material besteht. Auf der der Deckschicht 5 gegenüberliegenden Seite ist die dargestellte Außenhaut mit der äußeren Deckschicht 6 versehen, die sich von der äußeren Oberfläche 7 bis in den Bereich der Stirnseiten 8 der Rippen 1 erstreckt.The outer skin shown in Fig. 1 consists of the ribs 1, which may be made of plastic in particular, they are mirrored on all sides, so that light impinging on them is reflected. Any light transmission properties of the ribs 1 therefore occur not at. The spaces 2 between the ribs 1 form the radiation concentrators here. They are completely filled with transparent material, especially a transparent plastic. The gaps 2 forming the radiation concentrators taper from their light inlets 3 to light outlets 4, which are considerably narrower than the light inlets 3. The inner cover layer 5, which consists of transparent material, adjoins the light outlets 4. On the side opposite the cover layer 5, the outer skin shown is provided with the outer cover layer 6, which extends from the outer surface 7 to the area of the end faces 8 of the ribs 1.
Das die Zwischenräume 2 ausfüllende durchsichtige Material geht bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in die äußere Deckschicht 6 über, so daß äußere Deckschicht 6 und die durch die Zwischenräume 2 gebildeten Strahlungskonzentratoren einstückig ausgebildet sind. Zwischen den Rippen 1 und der inneren Deckschicht 5 sind die Leerräume 9; vorgesehen, die einem Übergang von Kontaktwärme entgegenwirken. Die Leerräume 9 bzw. Zwischenräume 17, 25 als Hohlräume können evakuiert sein, so daß sich durch sie Konvektionswärme nicht ausbreiten kann. Es ergibt sich damit gewissermaßen der Effekt einer Thermosflasche.In the embodiment shown in FIG. 1, the transparent material filling the spaces 2 merges into the outer cover layer 6, so that the outer cover layer 6 and the radiation concentrators formed by the spaces 2 are formed in one piece. Between the ribs 1 and the inner cover layer 5 there are the empty spaces 9; provided that counteract a transition of contact heat. The empty spaces 9 or spaces 17, 25 as cavities can be evacuated so that convection heat cannot spread through them. This gives the effect of a thermos bottle, so to speak.
In Fig. 1 ist sowohl eine senkrecht auf die Deckschicht 6 auftreffende Lichtstrahlung 10 als auch eine im Winkel von 30° einfallende Strahlung 11 eingezeichnet. Beide Strah¬lungen 10 und 11 werden von den die Strahlungskonzentratoren bildenden Zwischenräumen zu den Lichtauslässen 4 geführt, wobei die einzelnen Strahlen jeweils von den verspiegelten Oberflächen 12 und 13 der Rippen 1 reflektiert werden. Wie ersichtlich, findet dabei, abgesehen von dem direkten Strahlendurchgang, jeweils nur eine Reflexion statt, wodurch unerwünschte Strahlungsverluste vermieden werden. Die beiden Oberflächen 12 und 13 zweier benachbarter Rippen 1 bilden jeweils eine Parabelhälfte, wobei der Brennpunkt der parabolischen Oberfläche 12 der Punkt 14 und der Brennpunkt der parabolischen Oberfläche 13 der Punkt 15 ist. Es existieren somit zwei unterschiedliche Parabeln, von denen die Mittellinie der durch die Oberfläche 12 gebildeten Parabelhälfte parallel zur Strahlung 10 und die Mittellinie der durch die Oberfläche 13 gebildeten Parabelhälfte parallel zur Strahlung 11 verläuft, wobei diese den Zwischenraum 2 durchsetzt. Durch diese Gestaltung der durch die Zwischenräume 2 gebildeten Strahlungskonzentratoren ergibt sich für einfallendes und zu den Lichtauslässen 4 geleitetes bzw. reflektiertes Licht ein Winkelbereich, wie er durch die Strahlenbündel 10 und 11 in Fig. 1 dargestellt ist, wobei zu beachten ist, daß der Einfallswinkel des Strahlenbündels 10 einen Grenzwert darstellt, bei dem zu einem wesentlichen Teil einfallendes Licht gerade noch nicht zum Lichtauslaß 4 führt. Eine geringe Abweiphung des Einfallswinkels in Richtung auf den Einfallswinkel des Strahlenbündeis 11 führt dann jedoch dazu, daß die betreffenden Lichtstrahlen zu dem Lichtauslaß 4 reflektiert werden.1 shows both a light radiation 10 that is incident perpendicularly on the cover layer 6 and a radiation 11 that is incident at an angle of 30 °. Both rays 10 and 11 are guided from the gaps forming the radiation concentrators to the light outlets 4, the individual rays being reflected by the mirrored surfaces 12 and 13 of the ribs 1, respectively. As can be seen, apart from the direct beam passage, only one reflection takes place, which prevents undesired radiation losses. The two surfaces 12 and 13 of two adjacent ribs 1 each form a parabola half, the focal point of the parabolic surface 12 being the point 14 and the focal point of the parabolic surface 13 the point 15. There are therefore two different parabolas, of which the center line of the parabola half formed by the surface 12 runs parallel to the radiation 10 and the center line of the parabola half formed by the surface 13 runs parallel to the radiation 11, this penetrating the space 2. This configuration of the radiation concentrators formed by the interspaces 2 results in an angular range for incident light which is directed or reflected to the light outlets 4, as is represented by the beams 10 and 11 in FIG. 1, it being noted that the angle of incidence of the beam 10 represents a limit value at which a substantial part of the incident light does not yet lead to the light outlet 4. A slight deviation of the angle of incidence in the direction of the angle of incidence of the beam 11 then leads, however, to the light beams in question being reflected to the light outlet 4.
Wenn die in der Fig. 1 dargestellte Außenhaut an der senkrechten Wand eines Gebäudes angebracht ist, so bedeutet dies, daß das Strahlenbündel 11 unter einem Winkel von 30 zur Horizontalen einfällt. Dies bedeutet, daß die Außenhaut gemäß Fig. 1, die für senkrechte Anbringung gestaltet ist, in der Lage ist, einfallendes Licht in einem Einfallswinkelbereich von etwas mehr als 0° bis zu etwa 30 auffangen kann, womit im Falle eines Gebäudes mit Standort einer nördlichen Breite, die etwa der Breite von Hamburg entspricht, eine über das ganze Jahr betrachtete optimale Auswahl der Einstrahlung erzielt wird. Für den Fall eines Standortes München würde sich etwa ein Winkelbereich von etwas mehr als 0° bis zu etwa 20º Einfallswinkel ergeben. Wie ersichtlich ist der Lichteinlaß 3 wesentlich größer als der Lichtauslaß 4, so daß einfallendes Licht praktisch vollständig über die durch die Zwischenräume 2 gebildeten Strahlungskonzentratoren den Lichtauslässen 4 zugeleitet wird. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Rückseiten 16 der Rippen 1 dazu ausnunutzen, vom Gebäudeinneren her auf die innere Deckschicht 5 einwirkende Rückstrahlung in das Gebäude zurückzureflektieren, wodurch wegen der relativ großen Flächen der Rückseiten 16 diese Rückstrahlung zum größten Teil für die Erwärmung des betreffenden Gebäudes nutzbar bleibt. Zu diesem Zweck sind die Rückseiten 16 verspiegelt. Auf die Einleitung der Strahlung in das Gebäudeinnere hat dies keinen Einfluß, da diese Strahlung, wie gesagt, über die Lichtauslässe 4 gebündelt dem Gebäudeinneren zugeführt wird.If the outer skin shown in FIG. 1 is attached to the vertical wall of a building, this means that the beam 11 is incident at an angle of 30 to the horizontal. This means that the outer skin according to Fig. 1, which is designed for vertical installation, is able to absorb incident light in an angle of incidence range of a little more than 0 ° up to about 30, which means that in the case of a building with a northern location Width, which corresponds approximately to the width of Hamburg, an optimal selection of the irradiation observed over the whole year is achieved. In the case of a location in Munich, there would be an angular range of a little more than 0 ° up to about 20 ° angle of incidence. As can be seen, the light inlet 3 is substantially larger than the light outlet 4, so that incident light is practically completely fed to the light outlets 4 via the radiation concentrators formed by the gaps 2. This results in the possibility of utilizing the rear sides 16 of the ribs 1 to reflect back reflection into the building from the inside of the building on the inner cover layer 5, so that because of the relatively large areas of the rear sides 16, this reflection is largely for heating the building in question remains usable. For this purpose, the rear sides 16 are mirrored. This has no influence on the introduction of the radiation into the interior of the building, since, as said, this radiation is supplied to the interior of the building in bundles via the light outlets 4.
In der Fig. 2a ist eine Abwandlung der Konstruktion gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei die Zwischenräume 17 wieder die Strahlungskonzentratoren bilden, dabei aber leer ge¬1assen sind. Die Rippen 18 bestehen hier wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 aus festem Material, beispielsweise Kunststoff, und sind allseitig verspiegelt. Im Falle der Fig. 2a ist wegen der leer gelassenen Zwischenräume 17 die äußere Deckschicht 19 als gesonderte, licht¬durchlässige Materialplatte ausgebildet, die z.B. aus. Glas oderKunststoff besteht. Die innere Deckschicht 5 entspricht derjenigen gemäß Fig. 1. Die Rippen 18 stützen sich einerseits mit ihren Stirnseiten 8 gegen die äußere Deckschicht 19 und andererseits mit den Vorsprüngen 20 gegendie innere Deckschicht 5 ab. Die Lichtauslässe 21 bestehen hier aus Öffnungen zwischen den Rückseiten 16 der Rippen 18.FIG. 2a shows a modification of the construction according to FIG. 1, the gaps 17 again forming the radiation concentrators, but being left empty. As in the embodiment according to FIG. 1, the ribs 18 here consist of solid material, for example plastic, and are mirrored on all sides. In the case of Fig. 2a, because of the empty spaces 17, the outer cover layer 19 is designed as a separate, translucent material plate which e.g. out. Glass or plastic. The inner cover layer 5 corresponds to that according to FIG. 1. The ribs 18 are supported on the one hand with their end faces 8 against the outer cover layer 19 and on the other hand with the projections 20 against the inner cover layer 5. The light outlets 21 here consist of openings between the rear sides 16 of the ribs 18.
Die Konstruktion gemäß Fig. 2a wirkt in gleicher Weisewie diejenige gemäß Fig. 1, so daß diesbezüglich auf die Erläuterungen zu Fig. 1 verwiesen werden kann. In Fig. 2a ist noch der Lichtstrahl 22 eingezeichnet, der unter einem zu steilen Winkel einfällt, um noch dem betreffenden Lichtauslass 21 zugeleitet zu werden. Wie ersichtlich, wird er nach außen zurückreflektiert, womit die in der Fig. 2a dargestellte Außenhaut ihre Auswahlfunktion erfüllt.The construction according to Fig. 2a acts in the same way as that according to Fig. 1, so that in this regard on the Explanations to Fig. 1 can be referenced. In FIG. 2a, the light beam 22 is also drawn in, which is incident at an angle that is too steep to still be directed to the relevant light outlet 21. As can be seen, it is reflected back outwards, with which the outer skin shown in FIG. 2a fulfills its selection function.
Die Konstruktion einer Außenhaut gemäß Fig. 2a ist in Fig. 2b in isometrischer Darstellung wiedergegeben, wobei die innere Deckschicht aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung weggelassen ist. Gemäß Fig. 2b werden die Rippen 18 über die sich über sämtliche Rippen 18 erstreckenden Querstege 23 zusammengehalten, womit sich ein Spritzgußteilergibt, das aus den Querstegen 23 und den Rippen 18 mit den Vorsprüngen 20 besteht. Insgesamt ergibt sich damit eine Platte entsprechend der Größe der Spritzform. Nach Ausformen eines derartigen plattenförmigen Teils erfolgt dann die Verspiegelung der Rippen 18, die automatisch auch eine Verspiegelung der Querstege 23 einschließt, woraufhin dann die in Fig. 2b dargestellte äußere Deckschicht 19 und die innere nicht dargestellte Deckschicht angebracht werden, womit die in der Fig. 2a im Querschnitt dargestellte Außenhaut vollständig vorliegt.The construction of an outer skin according to FIG. 2a is shown in FIG. 2b in an isometric representation, the inner cover layer being omitted for the sake of clarity of the representation. According to FIG. 2 b, the ribs 18 are held together via the transverse webs 23, which extend over all the ribs 18, which results in an injection molded part consisting of the transverse webs 23 and the ribs 18 with the projections 20. Overall, this results in a plate corresponding to the size of the mold. After shaping such a plate-shaped part, the ribs 18 are then mirrored, which also automatically includes a mirroring of the transverse webs 23, whereupon the outer cover layer 19 shown in FIG. 2b and the inner cover layer, not shown, are applied, with which the layer shown in FIG. 2a completely present in cross section outer skin.
Bei der in der Fig. 3a dargestellten Außenhaut handelt es sich um eine solche, bei der die Rippen 24 die Strahlungskonzentratoren bilden, wobei die Zwischenräume leer ge¬lassen sind. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3a stellt also gewissermaßen eine Umkehrung derjenigen gemäß Fig. 2a dar. Die äußere Deckschicht 6 wird hier wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 einstückig mit den die Strahlungskon zentratoren bildenden Rippen 24 vereinigt. Um nun die Reflexion von aus dem Gebäudeinneren stammender Rückstrahlung zu ermöglichen, sind in den Abständen zwischen den Lichtauslässen 4 die verspiegelten Leisten 26 eingesetzt, durch die die Wirkung der Rückseiten 16 gemäß den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2a erzielt wird.The outer skin shown in FIG. 3a is one in which the ribs 24 form the radiation concentrators, the gaps being left empty. The embodiment according to FIG. 3a thus represents a reversal of that according to FIG. 2a. The outer cover layer 6 is here, as in the embodiment according to FIG. 1, integral with the radiation con centering ribs 24 united. In order to enable the reflection of retroreflection originating from the interior of the building, the mirrored strips 26 are inserted in the spaces between the light outlets 4, through which the effect of the rear sides 16 according to the embodiments according to FIGS. 1 and 2a is achieved.
Die Strahlenbündel, die in einer Außenhaut gemäß Fig. 3 einfallen (entsprechend den Strahlenbündeln 10 und 11 gemäß Fig. 1) werden hier von den parabolischen Oberflächen der Rippen 24 durch Totalreflexion reflektiert, und zwar je nach Einfallswinkel dann auch den Lichtauslässen 4 zugeleitet. In Fig. 3a ist noch der Lichtstrahl 27 eingezeichnet, der wegen seines Einfallswinkels auf den parabolischen Oberflächen der betreffenden Rippe 24 zunächst totalreflektiert wird, danach jedoch die Oberfläche wegen Überschreitung des Grenzwinkels unter Brechung durchsetzt. Es handelt sich dabei um einen Lichtstrahl, dessen Einfallswinkel den erwünschten Winkelbereich überschreitet, so daß der Lichtstrahl 27 nicht zum Lichtauslaß 4 gelangt, womit die in3 (corresponding to the beams 10 and 11 according to FIG. 1) are reflected here by the parabolic surfaces of the ribs 24 by total reflection and, depending on the angle of incidence, are then also directed to the light outlets 4. In Fig. 3a, the light beam 27 is still drawn, which is initially totally reflected because of its angle of incidence on the parabolic surfaces of the rib 24 in question, but then penetrates the surface due to the limit angle being exceeded with refraction. It is a light beam whose angle of incidence exceeds the desired angular range, so that the light beam 27 does not reach the light outlet 4, which means that the in
Fig. 3a dargestellte Außenhaut ihre Auswahlfunktion erfüllt. Hierdurch wird der oben bereits erwähnte Thermosflascheneffekt insofern hervorgerufen, als auch die Wärmezufuhr von außen in gewünschter Weise dosiert wird.Fig. 3a outer skin fulfills its selection function. This causes the thermos bottle effect already mentioned, insofar as the supply of heat from outside is metered in the desired manner.
In Fig. 3b ist in isometrischer Darstellung die Außenhaut gemäß Fig. 3a wiedergegeben, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 3b die innere Deckschicht 5 und die Leisten 26 weggelassen sind. Diese Ausführungsform läßt sich z.B. durch mehrstufiges Extrudieren einstückig herstellen.FIG. 3b shows the outer skin according to FIG. 3a in an isometric illustration, the inner cover layer 5 and the strips 26 being omitted for reasons of clarity in FIG. 3b. This embodiment can e.g. Manufacture in one piece by multi-stage extrusion.
Fig. 4 zeigt eine im Schnitt dargestellte Außenhaut, deren Konstruktion im Prinzip derjenigen der Fig. 3a entspricht. Die in Fig. 4 gezeigte Außenhaut bildet eine unter einem Winkel von etwa 20° verlaufende Dachschräge. Sie ist ge eignet, Strahlenbündel zwischen Einfallswinkeln von 0° bis ca. 20° aufzunehmen, was etwa für einen Standort München angebracht wäre. Bezüglich der Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten Außenhaut kann also auf die Erläuterungen zu Fig. 3a und 1 verwiesen werden. Die beiden in Fig. 4 dargestellten Strahlenbündel 28 und 29 entsprechen den Strahlenbündeln 10 und 11 gemäß Fig. 1.Fig. 4 shows an outer skin shown in section, the construction of which corresponds in principle to that of Fig. 3a. The outer skin shown in FIG. 4 forms a roof slope running at an angle of approximately 20 °. It is ge is suitable for picking up beams between angles of incidence from 0 ° to approx. 20 °, which would be appropriate for a location in Munich. With regard to the mode of operation of the outer skin shown in FIG. 4, reference can therefore be made to the explanations relating to FIGS. 3a and 1. The two beams 28 and 29 shown in FIG. 4 correspond to the beams 10 and 11 according to FIG. 1.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Gebäudeteil, bestehend aus dem Fundament 30, der senkrechten Außenwand 31, der Zwischendecke 32 und dem Dach 33. Dabei ist die Außenwand 31 und das Dach 33 durch die Außenhaut 34 bzw. 35 abgedeckt, in der jeweils die Richtung der betreffenden Strahlungskonzentratoren entsprechend verläuft, wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt.Fig. 5 shows a cross section through a part of the building, consisting of the foundation 30, the vertical outer wall 31, the false ceiling 32 and the roof 33. The outer wall 31 and the roof 33 are covered by the outer skin 34 and 35, respectively the direction of the radiation concentrators in question extends accordingly, as shown in FIGS. 1 to 4.
Die die Außenhaut 34 durchdringende Strahlung erwärmt die unmittelbar hinter der Außenhaut 34 angeordnete wärmespeichernde Baumasse, nämlich die Außenwand 31, während die Außenhaut 35 das unmittelbar hinter ihr angeordnete Dach 33 erwärmt. Es ist aber auch möglich, die wärmespeichernden Baumassen im Abstand zu der Außenhaut anzuordnen. In dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel würden dann die Außenhaut 35 durchdringenden Strahlen die Zwischendecke 32 und die Brü¬stung 36 treffen und diese aufheizen. Hier gleicht die Ausbildung also praktisch der eines Gewächshauses. Auf diese Weise erhält das Gebäudeinnere seine erforderliche Erwärmung, die wegen der Auswahlfunktion der in der Außenhaut enthaltenen Strahlungskonzentratoren über das Jahr entsprechend reguliert ist. Die die Strahlung absorbierende Baumasse wird auf diese Weise erwärmt und gibt ihrerseits Wärme in Form von Wärmestrahlung wieder ab, wodurch sich eine gleichmäßige Erwärmung des Inneren des Gebäudes ergibt. Eine Rückstrahlung durch die Außenhaut 34 und 35 hierdurch wird dabei jedoch durch die oben beschriebenen Maßnahmen verhindert. Um nun größere Wärmeschwankungen auszugleichen, sind sowohl in die Außenwand 31 als auch die Zwischendecke 32 und die Brüstung 36 Latentspeicher 37 eingebaut, die in der oben beschriebenen Weise wirken. Sie sind auf eine übliche Raumtemperatur eingestellt, d.h. sie ändern bei Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe ihren Aggregatszustand, ohne ihre Temperatur wesentlich zu ändern.The radiation penetrating the outer skin 34 heats the heat-storing building mass arranged directly behind the outer skin 34, namely the outer wall 31, while the outer skin 35 heats the roof 33 arranged directly behind it. However, it is also possible to arrange the heat-storing construction materials at a distance from the outer skin. In the example shown in FIG. 5, rays penetrating the outer skin 35 would then hit the false ceiling 32 and the parapet 36 and heat them up. The training here is practically the same as that of a greenhouse. In this way, the interior of the building receives its required heating, which is regulated accordingly over the year due to the selection function of the radiation concentrators contained in the outer skin. The building material absorbing the radiation is heated in this way and in turn emits heat in the form of heat radiation, which results in a uniform heating of the interior of the building. Retroreflection through the outer skin 34 and 35 is thereby prevented by the measures described above. In order to compensate for larger heat fluctuations, latent storage 37 are installed in the outer wall 31 as well as the false ceiling 32 and the parapet 36, which act in the manner described above. They are set to a normal room temperature, ie they change their state of aggregation when heat is absorbed or emitted, without significantly changing their temperature.
In die Außenwand 31 sind zusätzlich die Wärmeaustauscher 38 eingebaut, die aus Wasserleitungsrohren bestehen können. Die Wärmeaustauscher werden über die Erwärmung der Gebäudeaußenwand ebenfalls erwärmt und transportieren die ihnen zugeführte Wärme zu irgendwelchen abgelegenen Räumen oder Flächen.In the outer wall 31, the heat exchanger 38 are additionally installed, which may consist of water pipes. The heat exchangers are also heated by heating the outer wall of the building and transport the heat supplied to them to any remote rooms or areas.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Latentspeicher 37 sowie die Wärmeaustauscher 38 alternativ vorgesehen sein können.It should also be pointed out that the latent storage 37 and the heat exchanger 38 can alternatively be provided.
Die in der Fig.6 dargestellte Außenhaut entspricht in ihrer Struktur der Außenhaut gemäß Fig. 3aThe structure of the outer skin shown in FIG. 6 corresponds to that of FIG. 3a
. Die Außenhaut enthält die die Strahlungskonzentratoren bildenden Rippen 24, die aus durchsichtigem Material, insbesondere einem durchsichtigem Kunststoff bestehen. Die Zwischenräume 25 sind leer gelassen. Die äußere Deckschicht 6 ist einstückig mit den Rippen 24 vereinigt. Strahlenbündel, die über die Deckschicht 6 einfallen, werden von den parabolischen Oberflächen der Rippen 24 durch Totalreflektion reflektiert, und zwar je nach Einfallswinkel dann auch den Lichtauslässen 4 zugeleitet (siehe Fig. 2). In Fig. 6 ist der Lichtstrahl 27 eingezeichnet, der wegen seines Einfallswinkels auf den parabolischen Oberflächen der betreffenden Rippe 24 zunächst totalreflektiert wird, danach jedoch die Oberfläche wegen Überschreitung des Grenzwinkels unter Brechung 1 durchsetzt. Es handelt sich dabei um einen Lichtstrahl, dessen Einfallswinkel den erwünschten Winkelbereich überschreitet, so daß der Lichtstrahl 27 nicht zum Lichtauslaß 4 gelangt, sondern nach außen zurückreflektiert wird, womit, The outer skin contains the ribs 24 which form the radiation concentrators and which consist of transparent material, in particular a transparent plastic. The spaces 25 are left empty. The outer cover layer 6 is integrated in one piece with the ribs 24. Beams of light that fall through the cover layer 6 are reflected by the parabolic surfaces of the ribs 24 by total reflection, and then, depending on the angle of incidence, are also directed to the light outlets 4 (see FIG. 2). 6 shows the light beam 27, which is initially totally reflected due to its angle of incidence on the parabolic surfaces of the rib 24 in question, but then the surface is refracted because the limit angle is exceeded 1 enforced. It is a light beam, the angle of incidence of which exceeds the desired angular range, so that the light beam 27 does not reach the light outlet 4, but is reflected back outwards, with which
5 die in Fig. 6 dargestellte Außenhaut ihre Auswahlfunktion erfüllt. Die innere Deckschicht 5 besteht hier aus einer Platte, z.B. aus Strahlung absorbierendem Metall, von der aus Wärmestrahlung an das Gebäudeinnere weitergegeben wird. Um von der inneren Deckschicht 5 ausgehende, nach außen5 the outer skin shown in FIG. 6 fulfills its selection function. The inner cover layer 5 here consists of a plate, e.g. made of radiation-absorbing metal, from which heat radiation is passed on to the interior of the building. To go from the inner cover layer 5 to the outside
10gerichtete Wärmestrahlung auszunutzen, sind in den Abständen zwischen den Lichtauslässen 4 die verspiegelten Leisten 26 eingesetzt, die eine solche Wärmestrahlung auf die innere Deckschicht 5 zurückreflektieren-. Im übrigen sei darauf hingewiesen, daß die Funktion der in Fig. 6To utilize 10-directional heat radiation, the mirrored strips 26 are used in the intervals between the light outlets 4, which reflect such heat radiation back onto the inner cover layer 5. It should also be noted that the function of the in Fig. 6
15dargestellten Außenhaut 34 sonst derjenigen gemäß Fig. 3a des Hauptpatents entspricht.15 outer skin 34 otherwise corresponds to that according to FIG. 3a of the main patent.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Außenhaut 34 handelt es sich um einen Aufbau aus Rippen 1 und Zwischenräumen 2 , wobei hier die Zwischenräume.2.die StrahlungskonzentratorenThe outer skin 34 shown in FIG. 7 is a structure made up of ribs 1 and interspaces 2, the interspaces 2. Here being the radiation concentrators
20bilden. Die Zwischenräume 2 sind vollständig mit durchsichtigem Material ausgefüllt, insbesondere einem durch- .sichtigem Kunststoff. Die die Strahlungskonzentratoren bildenden Zwischenräume 2 verjüngen sich von ihren Licht- einlässen 3 zu den Lichtauslässen 4, die gegenüber den20 form. The gaps 2 are completely filled with transparent material, in particular a transparent plastic. The gaps 2 forming the radiation concentrators taper from their light inlets 3 to the light outlets 4 which are opposite the
25 Lichteinlässen 3 wesentlich schmäler sind. An die Lichtauslässe 4 schließt sich die innere Deckschicht 39 an, die aus einer lichtundurchlässigen Platte aus Strahlung absorbierendem Material besteht, z.B. aus Metall, wobei die Platte mit Vorsprüngen 40 in die Baumasse 31 eingreift,25 light inlets 3 are significantly narrower. Connected to the light outlets 4 is the inner cover layer 39, which consists of an opaque plate made of radiation-absorbing material, e.g. made of metal, the plate engaging with protrusions 40 in the building mass 31,
30 bei der es sich z.B. um die Außenwand eines Hauses handeln kann. Auf der der Deckschicht 39 gegenüberliegenden Seite ist die Außenhaut 34 mit der äußeren Deckschicht 6 versehen, die sich von der äußeren Oberfläche 7 bis in den Bereich der Stirnseiten 8 der Rippen 1 erstreckt.30 which is e.g. can be the outside wall of a house. On the side opposite the cover layer 39, the outer skin 34 is provided with the outer cover layer 6, which extends from the outer surface 7 to the region of the end faces 8 of the ribs 1.
35 Das die Zwischenräume 2 ausfüllende durchsichtige Material geht bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform in die äußere Deckschicht 6 über, so daß äußere Deckschicht 6 und die durch die Zwischenräume 2 gebildeten. Strahlungskonzentratoren einstückig ausgebildet sind. Zwischen den Rippen 1 und der inneren Deckschicht 39 sind die Leerräume 9 vorgesehen, die einem Übergang von Kontaktwärme entgegenwirken. Die Leerräume 9 bzw. Zwischenräume 25 (Fig.6.) als Hohlräume können evakuiert sein, so daß sichdurch sie Konvektionswärme nicht ausbreiten kann.35 In the embodiment shown in FIG. 7, the transparent material filling the spaces 2 merges into the outer cover layer 6, so that the outer cover layer 6 and those formed by the spaces 2. Radiation concentrators are formed in one piece. Between the ribs 1 and the inner cover layer 39, the empty spaces 9 are provided, which counteract a transition of contact heat. The empty spaces 9 or spaces 25 (Fig.6.) As Cavities can be evacuated so that convection heat cannot spread through them.
In Fig. 7 ist sowohl eine senkrecht auf die Deckschicht 6 auftreffende Lichtstrahlung 10 als auch eine im Winkel von 30 einfallende Strahlung 11 eingezeichnet. Beide Strahlungen 10 und 11 werden von den die Strahlungskonzentratoren bildenden Zwischenräume 2 zu den Lichtauslässen 4 geführt, wobei die einzelnen Strahlen jeweils von denverspiegelten Oberflächen 12 und 13 der Rippen 1 reflektiert werden.FIG. 7 shows both a light radiation 10 incident perpendicularly on the cover layer 6 and a radiation 11 incident at an angle of 30. Both radiations 10 and 11 are guided from the spaces 2 forming the radiation concentrators to the light outlets 4, the individual beams being reflected by the mirrored surfaces 12 and 13 of the ribs 1, respectively.
Die beiden Oberflächen 12 und 13 zweier benachbarter Rippen 1 bilden jeweils eine Parabelhälfte, wobei der Brennpunkt der parabolischen Oberfläche 12 der Punkt 14 und der Brennpunkt der parabolischen Oberfläche 13 der Punkt 15 ist. Es existieren somit zwei unterschiedliche Parabelhälften, von denen die Mittellinie der durch die Oberfläche 12 gebildeten Parabelhälfte parallel zur Strahlung 10 und die Mittellinie der durch die Oberfläche 13 gebildeten Parabelhälfte parallel zur Strahlung 11 verläuft, wobei diese den Zwischenraum 2 durchsetzt. Durch diese Gestaltung der durch die Zwischenräume 2 gebildeten Strahlungskonzentratoren ergibt sich für einfallendes und zu den Lichtauslässen 4 geleitetes bzw. reflektiertes Licht ein Winkelbereich, wie er durch die Strahlenbündel 10 und 11 dargestellt ist, wobei zu beachten ist, daß der Einfallswinkel des Strahlenbündels 10 einen Grenzwert darstellt, bei dem zu einem wesentlichen Teil einfallendes Licht gerade noch nicht zum Lichtauslaß 4 führt. Eine geringe Abweichung des Einfallswinkels in Richtung auf den Einfallswinkel des Strahlenbündels 11 führt dann jedoch dazu, daß die betreffenden Lichtstrahlen zu dem Lichtauslaß 4 reflektiert werden.The two surfaces 12 and 13 of two adjacent ribs 1 each form a parabola half, the focal point of the parabolic surface 12 being the point 14 and the focal point of the parabolic surface 13 the point 15. There are therefore two different parabolic halves, of which the center line of the parabolic half formed by the surface 12 runs parallel to the radiation 10 and the center line of the parabolic half formed by the surface 13 runs parallel to the radiation 11, this penetrating the space 2. This configuration of the radiation concentrators formed by the intermediate spaces 2 results in an angular range for incident light which is directed or reflected to the light outlets 4, as is the case through the beam 10 and 11, wherein it should be noted that the angle of incidence of the beam 10 represents a limit value at which a substantial part of the incident light just does not lead to the light outlet 4. A slight deviation of the angle of incidence in the direction of the angle of incidence of the beam 11 then leads, however, to the light beams in question being reflected to the light outlet 4.
Die Rückseiten 16 der Rippen 1 sind verspiegelt, wodurch von der inneren Deckschicht 39 nach außen gerichtete Wärmestrahlung zurückreflektiert wird.The rear sides 16 of the ribs 1 are mirrored, as a result of which heat radiation directed outwards is reflected back by the inner cover layer 39.
Die durch Absorbtion der einfallenden Strahlung bewirkte Erwärmung der inneren Deckschicht 39 teilt sich den Vorsprüngen 40 mit, so daß die Erwärmung der inneren Deckschicht 39 aufgrund der durch die Vorsprünge 40 bewirktenOberflächenvergrößerung intensiv an die Baumasse 31 weitergegeben wird.The heating of the inner cover layer 39 caused by absorption of the incident radiation communicates itself to the projections 40, so that the heating of the inner cover layer 39 is intensively passed on to the building mass 31 due to the increase in surface area caused by the projections 40.
Im übrigen wird bezüglich der Funktion der in Fig. 7 dargestellten Außenhaut 34 auf die Erläuterung zur Fig. 1 verwiesen.For the rest, with regard to the function of the outer skin 34 shown in FIG. 7, reference is made to the explanation for FIG. 1.
In der Fig. 8 ist eine Abwandlung der Konstruktion gemäß Fig. 7 dargestellt, wobei die Zwischenräume 17 wieder die Strahlungskonzentratoren bilden, dabei aber leer gelassen sind. Die Rippen 18 bestehen hier wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 aus festem Material, beispielsweise aus Kunststoff, und sind allseitig verspiegelt. Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist wegen der leer gelassenen Zwischenräume 17 die äußere Deckschicht 19 als gesonderte, lichtdurchlässige Materialplatte ausgebildet, die z.B. aus Glas oder Kunststoff besteht. Die innere Deckschicht 41 entspricht derjenigen gemäß Fig. 6, jedoch sind in ihr die Kanäle 42 enthalten, die mit einem Wärme speichernden oder transportierendem Medium gefüllt sind, z.B. Wasser. Wenn die Kanäle 42 mit dem Innenraum eines Gebäudes in Verbindung stehen, dann können die Kanäle 42 auch Luft enthalten, über die dann eine Luftzirkulation herbeigeführt werden kann. In diesem Falle müßten die Kanäle 42 im wesentlichen in Vertikalrichtung verlaufen. Die Rippen 18 stützen sich einerseits mit ihren Stirn- Seiten 8 gegen die äußere Deckschicht 19 und andererseits mit ihren Vorsprüngen 20 gegen die innere Deckschicht 41 ab. Die Lichtauslässe 21 bestehen hier aus Öffnungen zwischen den Rückseiten 16 der Rippen 18.FIG. 8 shows a modification of the construction according to FIG. 7, the gaps 17 again forming the radiation concentrators, but being left empty. As in the embodiment according to FIG. 7, the ribs 18 here consist of solid material, for example of plastic, and are mirrored on all sides. In the case of the embodiment according to FIG. 8, because of the empty spaces 17, the outer cover layer 19 is designed as a separate, translucent material plate, which consists, for example, of glass or plastic. The inner one Cover layer 41 corresponds to that according to FIG. 6, but contains channels 42 which are filled with a heat-storing or transporting medium, for example water. If the channels 42 are connected to the interior of a building, then the channels 42 can also contain air, via which air circulation can then be brought about. In this case, the channels 42 should run essentially in the vertical direction. The ribs 18 are supported on the one hand with their end faces 8 against the outer cover layer 19 and on the other hand with their projections 20 against the inner cover layer 41. The light outlets 21 here consist of openings between the rear sides 16 of the ribs 18.
In Fig. 8 ist noch der Lichtstrahl 22 eingezeichnet, der unter einem zu steilen Winkel einfällt, um noch dem betreffenden Zwischenraum 21 zugeleitet zu werden. Wie er- sichtlich, wird er nach außen zurückreflektiert, womit die in der Fig. 3 dargestellte Außenhaut ihre Auswahl- funktion erfüllt.In FIG. 8, the light beam 22 is also drawn in, which is incident at an angle that is too steep to still be passed to the relevant interspace 21. As can be seen, it is reflected back to the outside, with which the outer skin shown in FIG. 3 fulfills its selection function.
Die Konstruktion gemäß Fig. 8 wirkt in gleicher Weise wie diejenige gemäß Fig.7 , so daß diesbezüglich auf die Erläuterungen zu Fig. 7 verwiesen werden kann. Im übrigen sei auch auf die Erläuterung zu Fig. 2a ' verwiesen.The construction according to FIG. 8 acts in the same way as that according to FIG. 7, so that reference can be made to the explanations relating to FIG. 7 in this regard. For the rest, reference is also made to the explanation of FIG. 2a ' .
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die in den Figuren 6, 7 und 8 jeweils dargestellte innere Deckschicht 5, 39, 41 in dem Sinne austauschbar ist,daß die jeweilige innere Deckschicht bei einer anderen Konstruktion der Außenhaut gemäß den Figuren 6 bis 8 Anwendung finden kann. So kann also beispielsweise die innere Deckschicht 5 im Rahmen der Außenhaut 3 verwendet werden. Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, die inneren Deckschichten gemäß den Figuren 6, 7 und 3 bei einer schrägen Anordnung zu verwenden, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist.It should also be pointed out that the inner cover layer 5, 39, 41 shown in FIGS. 6, 7 and 8 is interchangeable in the sense that the respective inner cover layer is used in another construction of the outer skin according to FIGS. 6 to 8 can. Thus, for example, the inner cover layer 5 can be used in the frame of the outer skin 3. In addition, it is of course also possible to use the inner cover layers according to FIGS. 6, 7 and 3 with an oblique arrangement, as shown in FIG. 4.
Die in Fig. 9 dargestellte Außenhaut besteht aus der äußeren, lichtdurchlässigen Deckschicht 19, den Rippen 18 und der einstückig mit den Rippen 18 verbundenen inneren Deckschicht 43, wobei die äußere Deckschicht und die Rippen 18 aus undurchsichtigem Material ausgebildet sind. Die innere Deckschicht 43 geht in Vorsprünge 40 über, wodurch die Erwärmung der inneren Deckschicht 43 aufgrund der durch die Vorsprünge 40 bewirkten Oberflächenvergrößerung intensiv an die Baumasse 31 weitergegeben wird. Die Zwischenräume 17 bilden hier die Strahlungskonzentratoren, die hier leer gelassen sind.The outer skin shown in FIG. 9 consists of the outer, translucent cover layer 19, the ribs 18 and the inner cover layer 43 integrally connected to the ribs 18, the outer cover layer and the ribs 18 being formed from opaque material. The inner cover layer 43 merges into projections 40, as a result of which the heating of the inner cover layer 43 due to the increase in surface area caused by the projections 40 is passed on intensively to the building mass 31. The gaps 17 here form the radiation concentrators, which are left empty here.
Die beiden Oberflächen 12 und 13 der Rippen 18 sind bis zu den Lichtauslässen 4 verspiegelt. Jedoch ist der in Richtung Baumasse 31 hinter den Lichtauslässen 4 liegende Raum 44 unverspiegelt und wirkt daher für durch die Lichtauslässe 4 austretendes Licht absorbierend. Aus diesem Grunde muß für die Rippen 18, die innere Deckschicht 43 und die Vorsprünge 40 ein Material verwendet werden, das genügend temperaturbeständig und wärmeleitfähig ist.The two surfaces 12 and 13 of the ribs 18 are mirrored up to the light outlets 4. However, the space 44 behind the light outlets 4 in the direction of the building mass 31 is not mirrored and therefore has an absorbing effect on light emerging through the light outlets 4. For this reason, a material must be used for the ribs 18, the inner cover layer 43 and the projections 40 which is sufficiently temperature-resistant and thermally conductive.
Die Absorbtionsfähigkeit einer Oberfläche ist gleich ihrer Emissionsfähigkeit. Aus diesem Grunde kann eine verspiegelte Oberfläche der Rippen keine Wärmestrahlen emittieren. Die nach außen gerichtete Verspiegelung hat also im Prinzip die gleiche Wirkung wie die nach innen gerichtete Verspiegelung. The absorption capacity of a surface is equal to its emission capacity. For this reason, a mirrored surface of the ribs cannot emit heat rays. In principle, the outward mirroring has the same effect as the inward mirroring.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
Solarheizung für Gebäude mit im Gebäudeinneren angeordneten, wärmespeichernden Baumassen und einer für Einstrahlungen durchlässigen Außenhaut (34,35), die mit einer äußeren Deckschicht (6,19) aus lichtdurchlässigem Material und sich horizontal erstreckenden trichterförmig öffnenden Strahlungskonzentratoren mit reflektierenden Ober- und Unterseiten versehen sind, gekennzeichnet durch ein einstückig und massiv ausgebildetes plattenförmiges Teil mit durch Zwischenräume (2,17,25) getrennten, im wesentlichen horizontal verlaufenden, sich verjüngenden Rippen (1,18,24), die durch sich über alle Rippen (1,18,24) eines plattenförmigen Teils erstreckende vertikale massive Verbindungen (6,23) einstückig derart miteinander verbunden sind, daß sich im Zusammenwirken zwischen den Rippen (1,18,24) und den Zwischenräumen (2,17,25) die Strahlungskonzentratoren mit gegenüber ihren Lichteinlässen (3) schmalenLichtauslässen (4,21) bilden.Solar heating for buildings with heat-storing building materials arranged inside the building and an outer skin (34, 35) permeable to radiation, which are provided with an outer cover layer (6, 19) made of translucent material and horizontally extending funnel-shaped radiation concentrators with reflective top and bottom sides , characterized by a one-piece and solid plate-shaped part with essentially horizontal, tapering ribs (1,18,24) separated by spaces (2,17,25), which in themselves over all ribs (1,18,24 ) of a plate-shaped part, vertical solid connections (6, 23) are integrally connected to one another in such a way that in the interaction between the ribs (1, 18, 24) and the intermediate spaces (2, 17, 25) the radiation concentrators with their light inlets ( 3) form narrow light outlets (4,21).
Solarheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (17) die Strahlungskonzentratoren bilden und die Rippen (18) sich in Richtung Außenseite verjüngen und allseitig verspiegelt sind (Fig.2a, 2b).Solar heating according to claim 1, characterized in that the intermediate spaces (17) form the radiation concentrators and the ribs (18) taper towards the outside and are mirrored on all sides (Fig. 2a, 2b).
Solarheizung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (2) mit durchsichtigem Material ausgefüllt sind (Fig.1). Solar heating according to claim 2, characterized in that the spaces (2) are filled with transparent material (Fig.1).
4. Solarheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (24) die Strahlungskonzentratoren bilden und aus durchsichtigem Material bestehen und die Zwischenräume (25) sich in Richtung Außenseite verjüngen (Fig.3a,3b).4. Solar heating according to claim 1, characterized in that the ribs (24) form the radiation concentrators and consist of transparent material and the spaces (25) taper towards the outside (Fig.3a, 3b).
5. Solarheizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen durch die äußere Deckschicht (6) gebildet sind (Fig.1, 3a, 3b).5. Solar heater according to claim 4, characterized in that the connections are formed by the outer cover layer (6) (Fig.1, 3a, 3b).
6. Solarheizung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen durch verspiegelte Querstege (23) gebildet sind, die quer zur Horizontalerstreckung der Rippen (18) verlaufen (Fig. 2a,2b).6. Solar heater according to claim 2 or 3, characterized in that the connections are formed by mirrored crosspieces (23) which extend transversely to the horizontal extension of the ribs (18) (Fig. 2a, 2b).
7. Solarheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine innere Deckschicht (5) aus lichtdurchlässigem Material vorgesehen ist (Fig.1,2a, 3a,4).7. Solar heating according to one of claims 1 to 6, characterized in that an inner cover layer (5) made of translucent material is provided (Fig.1,2a, 3a, 4).
8. Solarheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine innere Deckschicht (5) aus undurchsichtigem Material mit die Sonneneinstrahlung absorbierender Eigenschaft vorgesehen ist.8. Solar heater according to one of claims 1 to 6, characterized in that an inner cover layer (5) made of opaque material is provided with the property of absorbing solar radiation.
9. Solarheizung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Deckschicht (5) als in das Gebäudeinnere gerichteter Wärmestrahler wirkt.9. Solar heating according to claim 8, characterized in that the inner cover layer (5) acts as a heat radiator directed into the interior of the building.
10. Solarheizung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Deckschicht (39) mit Vorsprüngen (40) in die Baumasse (31,33) eindringt, über die Wärme an die Baumasse (31,33) abgegeben wird. 10. Solar heating according to claim 8, characterized in that the inner cover layer (39) with projections (40) penetrates into the building mass (31, 33), via which heat is released to the building mass (31, 33).
11. Solarheizung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Deckschicht (41) Kanäle (42) enthält, die mit einem wärmespeichernden oder transportierenden11. Solar heater according to claim 8, characterized in that the inner cover layer (41) contains channels (42) with a heat-storing or transporting
Medium gefüllt sind.Medium are filled.
12. Solarheizung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Deckschicht (5) einstückig mit den Rippen ausgebildet ist und als Verbindung dient.12. Solar heater according to one of claims 7 to 11, characterized in that the inner cover layer (5) is integrally formed with the ribs and serves as a connection.
13. Solarheizung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Lichtauslässen (4,21) verbleibende Fläche mit einer in Richtung Gebäudeinneres wirkenden Verspiegelung versehen ist.13. Solar heating according to claim 7, characterized in that the surface remaining between the light outlets (4,21) is provided with a mirroring acting in the direction of the interior of the building.
14. Solarheizung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zwischenräume (25) im Bereich zwischen den Lichtauslässen allseitig verspiegelte Leisten (26) eingesetzt sind.14. Solar heater according to claim 5, characterized in that in the spaces (25) in the area between the light outlets on all sides mirrored strips (26) are used.
15. Solarheizung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Deckschicht (5) zwischen den Lichtauslässen mit einer nach außen gerichteten Verspiegelung versehen ist.15. Solar heater according to one of claims 8 to 14, characterized in that the inner cover layer (5) between the light outlets is provided with an outward mirroring.
16. Solarheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmespeichernden Baumassen Latentspeicher (37) mit einem der Raumtemperatur angepaßten Schmelzpunkt enthalten.16. Solar heating according to one of claims 1 to 15, characterized in that the heat-storing construction masses contain latent storage (37) with a melting point adapted to the room temperature.
17. Solarheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in die wärmespeichernden Baumassen von einem wärmetransportierenden Medium durchströmte Wärmeaustauscher (38) eingeschlossen sind. 17. Solar heating according to one of claims 1 to 16, characterized in that heat exchangers (38) through which a heat-transporting medium flows are enclosed in the heat-storing construction materials.
18. Solarheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterseiten (12,13) der Konzentratoren parabel-ähnliche Wölbungen aufweisen, deren Parabel-Mittellinien dem jeweils gewünschten größten bzw. kleinsten Sonneneinstrahlungswinkel entsprechen, wobei die Parabel-Mittellinie der Oberseite des Konzentrators etwa dem kleinsten Sonneneinstrahlungswinkel und die Parabel-Mittellinie der Unterseite etwa dem größten Sonneneinstrahlungswinkel entsprechen. 18. Solar heating according to one of claims 1 to 17, characterized in that the upper and lower sides (12, 13) of the concentrators have parabolic-like curvatures, the parabolic center lines of which correspond to the desired largest or smallest solar radiation angle, the parabola -The center line of the top of the concentrator corresponds approximately to the smallest solar radiation angle and the parabola center line of the lower surface corresponds approximately to the largest solar radiation angle.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2653528A1 (en) * 1989-10-19 1991-04-26 Clanchet Francois Insulation with a thin outer wall for collecting solar energy
EP0492005A1 (en) * 1990-12-20 1992-07-01 Günther Seidel Wall for solar radiation absorption
FR2689621B1 (en) * 1992-04-01 1999-04-09 Rylewski Eugeniusz DEVICE FOR COLLECTING SOLAR ENERGY AND TRANSFERRING IT ONTO A RECEIVING MEDIUM FOR HEATING.
WO1999054669A1 (en) * 1998-04-20 1999-10-28 Giuseppe Fent Architekturbüro Solar cell with a solar collector and storage elements
WO2010019055A1 (en) * 2008-08-12 2010-02-18 Badger, Terry Christine A construction element
WO2019214870A1 (en) * 2018-05-07 2019-11-14 Krecke Edmond Ultra-super solar absorber element technologies

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4003638A (en) * 1973-12-28 1977-01-18 The University Of Chicago Radiant energy collection
US4162824A (en) * 1978-06-30 1979-07-31 Ma Horace Z Nonimaging radiant energy collector and concentrator
US4715358A (en) * 1979-06-08 1987-12-29 Koester Helmut Automatic control of incident solar flux
US4370974A (en) * 1980-03-12 1983-02-01 Maxey Donald R Inverted channel focusing solar collector
AT375125B (en) * 1982-11-26 1984-07-10 Mittasch Traude FAÇADE CLADDING FOR SUN-SIDED BUILDING WALLS

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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WO1987000607A1 (en) 1987-01-29

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