NO782801L

NO782801L - PROCEDURES FOR UTILIZATION OF THE SUN'S RADIATION HEAT

Info

Publication number: NO782801L
Application number: NO782801A
Authority: NO
Inventors: Reino Heinola
Original assignee: Valmet Oy
Priority date: 1977-08-19
Filing date: 1978-08-17
Publication date: 1979-02-20
Also published as: SE7808750L; FI772478A7; DK366578A

Abstract

Fremgangsmåte til utnyttelse av solens' strålevarme.Method for utilizing the sun's radiant heat.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til utnyttelse av solens strålevarme til oppvarming av rom og/ eller til bruksvann i bygninger, og der solens strålevarme overføres med luften. The present invention relates to a method for utilizing the sun's radiant heat for heating rooms and/or for drinking water in buildings, and where the sun's radiant heat is transferred with the air.

-Det er kjent en rekke metoder for utnyttelse av solens energi. Ifølge en tidligere kjent metode skjer det først en omvandling av solens energi til elektrisk energi ved hjelp av solceller av slik type som er utviklet innen rom-fartsteknikken. Det har imidlertid vist seg at energiproduk-sjonsgraden er lav og dessuten er fremstilling av slike solceller meget dyr. I en annen tidligere kjent metode benytter man seg av fotokjemiske reaksjoner for langvarig magasinering av solenergien, der i et utførelseseksempel en bygnings tak består av glassplater mellom hvilke det ligger et sort metall-overtrekk. Vann eller glykol leder den opptatte varmen til en beholder ved hjelp av rør som ligger mellom nevnte plater. Mange slike fremgangsmåter som er brukbare til oppvarming er kjent fra før, blant annet løsninger der man benytter en vann-pumpe der vannet varmes opp i solpaneler og føres gjennom en koker som inneholder flytende buten som fordampes, hvoretter dampen driver en motor. Denne metoden forutsetter spesielle og kostbare arrangementer og blir så dyr at vanlige husfrem-^stillere dessverre ikke kan fremstille dem i serieproduksjon. Det vil selvsagt være ønskelig med en mere alminnelig bruk av pålitelige og billige anordninger. ' - A number of methods are known for utilizing the sun's energy. According to a previously known method, the sun's energy is first converted into electrical energy using solar cells of the type developed in space technology. However, it has been shown that the energy production rate is low and, furthermore, the production of such solar cells is very expensive. In another previously known method, photochemical reactions are used for long-term storage of solar energy, where in one embodiment the roof of a building consists of glass plates between which there is a black metal covering. Water or glycol conducts the absorbed heat to a container by means of pipes located between said plates. Many such methods that are usable for heating are already known, including solutions where a water pump is used where the water is heated in solar panels and passed through a boiler containing liquid butane which evaporates, after which the steam drives a motor. This method requires special and expensive arrangements and becomes so expensive that ordinary house manufacturers unfortunately cannot produce them in series production. It would of course be desirable to have a more general use of reliable and cheap devices. '

Med hensyn til teknikkens stand skal det vises til finsk patentsøknad nr. 750782 der det er angitt en metode for oppvarming av vanlige bygninger ved utnyttelse av solenergi. With regard to the state of the art, reference should be made to Finnish patent application no. 750782 where a method for heating ordinary buildings using solar energy is specified.

I denne løsning er bygningens gulv, yttervegger og tak gjort slik at de danner innbyrdes kommuniserende, i.forhold til den omgivende luften tette kanalrom som danner i det minste i et tverrsnitt av bygningen et lukket kanalsystem for en luft-strøm som sirkulerer i kanalsystemet, og at det i ett eller flere kanalrom er"innsatt et fortrinnsvis flatt legeme som absorberer solvarme, idet de .kanalrom som inneholder legemet skal ha minst en i luftstrømmens sirkulasjonsvei .langs legemet utstrakt passasje, samt at kanalrommet eller Trommene og/eller legemet er overdekket med et lag av et stoff som slipper gjennom solenergi i form av varmestråler, samt at det i det lukkede kanalsystemet er enda et separat kanalrom som er atskilt fra det førstnevnte kanalrommet og som skal inneholde et varmelagrende magasin forbi hvilket den sirkulerende luft-strømmen passerer. I en utførelsesform■av dette arrangement er kanalrommet som inneholder solpanelet overdekket med ett eller flere lag av et stoff som hindrer reflekteringen av varme fra panelet. In this solution, the building's floor, outer walls and roof are made so that they form intercommunicating, in relation to the surrounding air, tight duct spaces that form, at least in a cross-section of the building, a closed duct system for an air flow that circulates in the duct system, and that a preferably flat body that absorbs solar heat is inserted in one or more duct spaces, the duct spaces containing the body must have at least one passage extending along the body in the air flow's circulation path, and that the duct space or the drums and/or the body are covered with a layer of a substance that lets through solar energy in the form of heat rays, and that in the closed duct system there is another separate duct space which is separated from the first-mentioned duct space and which should contain a heat-storing magazine past which the circulating air flow passes. In one embodiment of this arrangement, the duct space containing the solar panel is covered with one or more layers of a material which has includes the reflection of heat from the panel.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å frem-skaffe en enkel og billig metode for soloppvarming som passer for bygninger med normal konstruksjon, f.eks. eneboliger, uten at man behøver foreta noen store forandringer i bygningene. Oppfinnelsens øvrige mere detaljerte formål samt de fordeler som oppnås fremgår av den nedenforstående beskrivelse. The purpose of the present invention is to provide a simple and cheap method for solar heating which is suitable for buildings with normal construction, e.g. detached houses, without having to make any major changes to the buildings. The other, more detailed purposes of the invention as well as the advantages that are achieved appear from the description below.

Oppfinnelsens siktemål oppnås med en fremgangsmåte til utnyttelse av solens strålevarme som i det vesentlige erkarakterisert vedat ytterluften ledes inn i et oppsamlingsrom som befinner seg utenfor bygningens varmeisolerte konstruksjon og forsynt med en transparent del for mottagelse av solens strålevarme, og at ytterluften som er oppvarmet i nevnte oppsamlingsrom ledes som inntaksluft til oppvarming av bygningens bruksrom og/eller til bruksvannet. The aim of the invention is achieved with a method for utilizing the sun's radiant heat, which is essentially characterized by the outside air being led into a collection room which is located outside the building's heat-insulated construction and provided with a transparent part for receiving the sun's radiant heat, and that the outside air which is heated in said collection room is led as intake air for heating the building's utility rooms and/or for the utility water.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen som viser fordelaktige utfør-: elsesformer for oppfinnelsen. Oppfinnels.en er imidlertid ikke begrenset til de eksempler som er vist på tegningen. In the following, the invention will be described in more detail with reference to the drawing which shows advantageous embodiments of the invention. However, the invention is not limited to the examples shown in the drawing.

Fig. 1 viser i et skjematisk sideriss en utførelses-form for fremgangsmåten for utnyttelse av solens strålevarme ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 shows in a schematic side view an embodiment of the method for utilizing the sun's radiant heat according to the invention.

P'ig. 2 viser likeledes i et skjematisk sideriss en annen fordelaktig utførelsesform for fremgangsmåten ifølge opp- P'ig. 2 also shows in a schematic side view another advantageous embodiment of the method according to

finnelsen.the invention.

I utførelsesformen ifølge fig. 1 er bygningen generelt betegnet med 10. Bygningens 10 varmeisolering er-merket med 11 og bakdelen med 12. Av takdelen 12 er i det minste en del transparent,<1>f. eks. slik at det i takdelen 12 er innsatt et glass 13. Derved dannes i bygningens 10 loft et oppsamlingsrom 1^4 for solens strålevarme, hvilket rom ber finner seg utenfor bygningens 10 varmeisolerte konstruksjon 11 og hvorved solens strålevarme virker gjennom den transparente delen 13. Bygningen 10 omfatter ytterligere ert balkong 15 som er forsynt med et glass 16 som kan løftes opp foran balkongen. Derved dannes på balkongen 15 et rom 17 som likeledes ligger utenfor bygningens 10 varmeisolerte struktur 11, og dette rom 17 kommuniserer med oppsamlingsrommet 1^. In the embodiment according to fig. 1, the building is generally denoted by 10. The thermal insulation of the building 10 is marked by 11 and the rear part by 12. At least part of the roof part 12 is transparent,<1>f. e.g. so that a piece of glass 13 is inserted in the roof part 12. Thereby a collection room 1^4 is formed in the attic of the building 10 for the sun's radiant heat, which room is located outside the heat-insulated construction 11 of the building 10 and whereby the sun's radiant heat acts through the transparent part 13. The building 10 further comprises a balcony 15 which is provided with a glass 16 which can be lifted up in front of the balcony. Thereby, a room 17 is formed on the balcony 15 which likewise lies outside the heat-insulated structure 11 of the building 10, and this room 17 communicates with the collection room 1^.

I balkongens 15 gulvplan er det en kanal gjennom hvilken ytterluften 18 strømmer inn i balkongrommet 17. Fra balkongrommet 17 strømmer ytterluften 18 videre.til oppsamlingsrommet lH hvorfra den ledes til oppvarming av bygningen 10 og/eller til oppvarming av bruksvann. In the floor plan of the balcony 15, there is a channel through which the outside air 18 flows into the balcony room 17. From the balcony room 17, the outside air 18 flows on to the collection room lH from where it is led to heat the building 10 and/or to heat domestic water.

En inntaksvifte 20 suger fra oppsamlingsrommet 1<*>J inntaksluft langs kanalen 19 og blåser inntaksluften videre i kanalen 23 til grenkanalen 2h og inn i magasineringsrommet. 26 under gulvplanet. Som varmemagasinerende materiale kan man i magasineringsrommet 26 benytte f.eks. sand. Inntaksluften som strømmer fra grenkanalen 2^1 inn i oppholdsrommene er betegnet med 25 og på tilsvarende måte er inntaksluften som strømmer fra magasineringsrommets 26 kanal 27 til be^boelsesrommene betegnet med 28. Utløpsviften 23 suger inntaksluft fra oppsamlingsrommet 1^1 gjennom kanalen 21, idet den i kanalen 21 strømmende inntaksluften avgir sin varme til oppvarmingsbatteriet 22 for bruksvann. Den avkjølte innT-taksluften sammen med den i kanal 31 strømmende avløpsluften 32 føres gjennom kanalen 3^ ut av bygningen 10. Den utløp-ende luftstrømmen er betegnet med 35-Til kanalen 19 er det forbundet en kanal 29 gjennom hvilken sirkulasjonsluften 30 strømmer inn i kanalen 19 og drives videre av viften 20 inn i beboelsesrommene. An intake fan 20 sucks intake air from the collection space 1<*>J along the channel 19 and blows the intake air further in the channel 23 to the branch channel 2h and into the storage space. 26 below the floor level. As heat-storing material, e.g. can be used in the storage room 26. sandy. The intake air that flows from the branch duct 2^1 into the living spaces is denoted by 25 and in a similar way the intake air that flows from the storage room 26 duct 27 to the living spaces is denoted by 28. The exhaust fan 23 sucks intake air from the collection room 1^1 through the duct 21, as the intake air flowing in the channel 21 emits its heat to the heating battery 22 for domestic water. The cooled intake air together with the exhaust air 32 flowing in channel 31 is led through channel 3 out of the building 10. The outgoing air stream is denoted by 35. A channel 29 is connected to channel 19 through which the circulation air 30 flows into the channel 19 and is further driven by the fan 20 into the living spaces.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for utnyttelse av solvarme stiger som følge av solens strålevarme temperatur en i oppsamlingsrommet 14,' som ligger utenfor bygningens 10 varmeisolerte konstruksjon 11. Alt etter årstiden kan f.eks. under finske forhold temperaturen i oppsamlingsrommet 14 In the method according to the invention for utilizing solar heat, as a result of the sun's radiant heat, the temperature rises in the collection room 14,' which is outside the heat-insulated structure 11 of the building 10. Depending on the season, e.g. under Finnish conditions the temperature in the collection room 14

stige til opp til 65-135°C, Ytterluften 18 forvarmes i balkongrommet 17 og føres til oppsamlingsrommet 14 der den forvarmede ytterluften 18 oppvarmes videre. I tilfelle temperaturen i oppsamlingsrommet 14 er lavere enn 50°C, be^ nyttes solens strålevarme bare til oppvarming av ytterluften 18,. Man leder da den oppvarmede ytterluften gjennom kanalen 19 ved hjelp av inntaksviften 20 inn i kanalen 23. Den varme inntaksluften ledes videre gjennom grenkanalen 24 som en luftstrøm 25 til beboelsesrommenes oppvarming. Når beboelsesr rommene har fått ønsket temperatur og det ikke er noe behov for ytterligere oppvarming, føres den varme inntaksluften gjennom kanalen 23 til -magasineringsrommet 26 hvorfra den senere tas i bruk.. Det skal også understrekes at solens varme-? energi også overføres til romluften gjennom veggen ved hjelp av varmeledning da temperaturen på solbalkongen 17 er høyere-enn innertemperaturen','Solbalkongens 17 bruk fil forvarming av ytterluften 18 er fordelaktig også i den henseende at sne som eventuelt har samlet seg på takdelens 12 transparente del 18 smelter under innvirkning av den oppvarmede ytterluften. rise to up to 65-135°C, The outside air 18 is preheated in the balcony room 17 and led to the collection room 14 where the preheated outside air 18 is further heated. If the temperature in the collection room 14 is lower than 50°C, the sun's radiant heat is only used to heat the outside air 18. The heated outside air is then led through the channel 19 by means of the intake fan 20 into the channel 23. The warm intake air is led further through the branch channel 24 as an air stream 25 for heating the living spaces. When the living rooms have reached the desired temperature and there is no need for further heating, the warm intake air is led through the duct 23 to the -storage room 26 from where it is later put to use. It should also be emphasized that the sun's heat-? energy is also transferred to the room air through the wall by means of heat conduction as the temperature on the sun balcony 17 is higher than the internal temperature','The use of the sun balcony 17 to pre-heat the outside air 18 is also advantageous in that snow which may have collected on the transparent part of the roof part 12 18 melts under the influence of the heated outside air.

Temperaturen på loftet eller i oppsamlingsrommet 14 kan i ubelastet tilstand stige helt opp til 135°C. Når temperaturen er høyere enn en bestemt forut gitt verdi, f,eks. høyere enn 50°C, utnyttes den i oppsamlingsrommet 14 oppr varmede ytterluften 18 også i bygningens 10 bruksvann i og med at man fører den varme inntaksluften gjennom kanalen 21, hvorved den varme inntaksluften avgir sin varme til bruks-vannsbatteriet 22.' I løsningen ifølge oppfinnelsen,når tempera^turen på loftet 14 i ubelastet tilstand er 135°C, er temperar turen ved oppvarming av bruksvann ca. 100°C. Da. vender sirkulasjonsvannet tilbake til sentralen med ca.. 90°C temperatur. Derved kan man således øke sirkulasjonsvannets temperatur fra 50°C til 90°C ved hjelp av solenergi. Inntaksluften som har avgitt sin varme til oppvarmingsbatteriet 22 føres sammen -med den ved viften 33 oppsugde avluften 32 gjennom kanalen 34 ut av bygningen 10. Ved behov kan man i kanalen 34 sette inn varmegjenvinningsenheter ved hjelp av hvilke varmen ivaretas fra avlufte.n 35. The temperature in the attic or in the collection room 14 in an unloaded state can rise up to 135°C. When the temperature is higher than a certain predetermined value, e.g. higher than 50°C, the outside air 18 heated in the collection room 14 is also used in the building's 10 service water in that the hot intake air is led through the channel 21, whereby the hot intake air gives off its heat to the service water battery 22.' In the solution according to the invention, when the temperature in the attic 14 in an unloaded state is 135°C, the temperature when heating domestic water is approx. 100°C. Then. returns the circulation water back to the central with a temperature of approx. 90°C. Thereby, the temperature of the circulating water can thus be increased from 50°C to 90°C with the help of solar energy. The intake air which has given off its heat to the heating battery 22 is led together with the exhaust air 32 sucked in by the fan 33 through the duct 34 out of the building 10. If necessary, heat recovery units can be inserted in the duct 34, with the help of which the heat is taken care of from the exhaust air 35.

I utførelseseksemplet ifølge fig. 2 er bygningen-generelt betegnet ""med 40. Bygningens 40 varmeisolering er betegnet med 41 og på tilsvarende måte takdelen med 42. I denne utførelsesformen er oppsamlingsrommet 44 for solens strålevarme plassert utenfor bygningen, f.eks. på gårdsplassen. Oppsamlingsrommet 44 omfatter en transparent del 43, f.eks. et hensiktsmessig glass, samt en varmeisolert vertikal vegg 46. In the design example according to fig. 2, the building is generally denoted by 40. The building's thermal insulation 40 is denoted by 41 and in a similar way the roof part by 42. In this embodiment, the collection room 44 for the sun's radiant heat is located outside the building, e.g. in the courtyard. The collection space 44 comprises a transparent part 43, e.g. a suitable glass, as well as a thermally insulated vertical wall 46.

I oppsamlingsrommet 44 er det innsatt hensiktsmessig varmemagasinerende materiale 45 f.eks. stenmasse. Fra oppsamlingsrommet 44 fører det en kanal 50 inn i bygningen 40 og en hensiktsmessig vifteanordning 51 er anordnet for å suge luft ut av oppsamlingsrommet gjennom kanalen 50. In the collection space 44, suitable heat-storing material 45 has been inserted, e.g. rock mass. From the collection room 44, a duct 50 leads into the building 40 and a suitable fan device 51 is arranged to suck air out of the collection room through the duct 50.

I utf ørelsesf ormen ifølge fig. 2 stiger under inn-r virkning av solens■strålevarme temperaturen i oppsamlingsrommet 44. Ytterluften 48 ledes på hensiktsmessig måte inn i oppsamlingsrommet 44, der ytterluften oppvarmes. Viften 51 trekker oppvarmet ytterluft som er betegnet med 49 gjennom kanalen 50 inn i bygningen 40, der den utnyttes på tilsvarende måte som fortalt under utførelsesformen ifølge fig. 1. In the embodiment according to fig. 2 rises under the influence of the sun's radiant heat the temperature in the collection room 44. The outside air 48 is led in an appropriate manner into the collection room 44, where the outside air is heated. The fan 51 draws heated outside air, denoted by 49, through the channel 50 into the building 40, where it is used in a similar way as described under the embodiment according to fig. 1.

Fremgangsmåten for ivaretagelse av solens strålevarme ifølge oppfinnelsen egner seg for bygninger i normal utførelse, f.eks. eneboliger, uten at man behøver å foreta store endringer i bygningene. Man må bare sørge for at en del av bygningens utvendige flate blir transparent samt å anbringe et oppløftbart glass på balkongen dersom man benytter ut-f ørelsesf ormen ifølge fig. 1. Denne utf ørelsesf ormen kan bek-nyttes også i hus med en takkonstruksjon av en annen type. Utførelsesformen ifølge fig. 2 passer for bygninger og hus da. 'den ikke krever noen konstruktive forandringer på grunn av løsningen med separat oppsamlingsrom. Man behøver bare til-slutte et kanalsystem til bygningen eller huset, gjennom hvilken den av solens stråleenergi oppvarmede ytterluften transporteres fra oppsamlingsrommet inn i bygningen. The method for taking care of the sun's radiant heat according to the invention is suitable for buildings of normal design, e.g. detached houses, without the need to make major changes to the buildings. You only have to ensure that part of the building's external surface becomes transparent and to place a liftable glass on the balcony if you use the design form according to fig. 1. This design can also be used in houses with a roof structure of a different type. The embodiment according to fig. 2 is suitable for buildings and houses then. 'it does not require any constructive changes due to the solution with a separate collection room. One only needs to connect a duct system to the building or house, through which the outside air heated by the sun's radiant energy is transported from the collection room into the building.

Fremgangsmåten for utnyttelse av solens strålevarme ifølge oppfinnelsen er såledeskarakterisert vedat solens stråleenergi overføres sammen med ytterluften enten direkte til oppvarming og/eller til oppvarming av bruksvann. Det er klart for en fagmann at de ovenfor omtalte utførelsesformer kan modifiseres på mange måter innen rammen for oppfinnelsen. The method for utilizing the sun's radiant heat according to the invention is thus characterized in that the sun's radiant energy is transferred together with the outside air either directly for heating and/or for heating service water. It is clear to a person skilled in the art that the above-mentioned embodiments can be modified in many ways within the scope of the invention.

Claims

1. Procedure for utilizing the sun's radiant heat for heating a building's (10,40) utility room and/or heating the service water and where the sun's radiant heat is transferred by means of air, characterized in that the outside air (18,48) is introduced into a collection room (14,44) located outside the heat-insulated construction (11,41) of the building (10,40), and provided with a transparent part (13,43) for receiving radiant heat from the sun, and that the outside air that is heated in said collection room (14,44) is fed as intake air for heating the building's (10,40) utility room and/or for the utility water.

2. Method according to claim 1, characterized in that when the temperature in said collection room (14,44) is lower than a certain prescribed temperature, the intake air is only led to the heating of the building's (10,40) living space.

3- Method according to claim 1 or 2, characterized in that the heated outside air is led through a channel (24) as intake air (25) directly for heating the living space of the building (10).

4. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the heated outside air is led into a storage room (26) below the floor plan of the building (10).

5. Method according to claim 1,2,3 or 4, characterized in that the outside air (18) which is to be introduced into said collection space (14) is preheated by leading outside air (18) into said collection space (14) through a balcony room (17) which is provided with a liftable transparent part (16).

6. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the radiant heat from the sun is stored in a separate collection room (44) located outside the building (40) which contains heat-storing material (45).