SE422622B

SE422622B - Method and device for collecting solar energy for heating purposes

Info

Publication number: SE422622B
Application number: SE7807398A
Authority: SE
Inventors: F Stranicky
Original assignee: Convexa Ab
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1978-06-30
Publication date: 1982-03-15
Also published as: SE7807398L

Abstract

In a method and a device for collecting solar energy for heating purposes at buildings provided with an outer roof of juxtaposed roofing tiles, with a batten space consisting of distance means to a subjacent supporting surface for the roofing tiles, whereby a superjacent layer of heat insulating material is provided outside the roofing tiles, letting through solar radiation in order to support the heating of the roofing tiles by the solar illumination of same, the heat is collected in that air is brought to circulate via openings provided in the supporting surface and collect heat accumulated in the roofing tiles by the roofing tiles is cooled by air flowing in the batten space.

Description

7807398-8 2 byggnaden knappast kan åstadkommas annat än i samband med nybyggen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt och en anordning för tillvaratagande av solenergi i befintliga byggnader. Detta har enligt uppfinningen åstad- kommits därigenom, att uppfinningen har erhållit de i efter- följande krav angivna kännetecknen. 7807398-8 2 the building can hardly be accomplished other than in connection with newly built. The object of the present invention is to achieve a method and a device for utilizing solar energy in existing buildings. According to the invention, this has obtained by the fact that the invention has obtained the characteristics specified in the following requirements.

Genom uppfinningen ernås den fördelen att befintliga yttertak kan utnyttjas i oförändrat skick inte endast som värme- absorberande material utan framför allt som värmeackumulerande material. Vid takpannor av tegel eller betong utgöres den värmeackumulerande massan av icke mindre än 30-#0 kg/m2 av taket. Likaså kan den eller de befintliga luftspalterna an- vändas i oförändrat skick för värmetransport i stället för särskilt anordnade, slutna kanaler, som är fallet vid den ovan beskrivna, kända anordningen. En särskilt hög verkningsgrad kan dessutom ernås genom att en mindre ström av luft, som snabbt uppvärms på ett byggelements utsida lätt kan slussas in på insidan av de ovanför belägna bygg- elementen, varigenom värmeförlusterna och yttemperaturen på byggelementens utsidor reduceras avsevärt.The invention achieves the advantage of existing roofs can be used in the same condition not only as heating absorbent material but above all as heat-accumulating material. In the case of roof tiles made of brick or concrete, it consists of heat accumulating mass of not less than 30- # 0 kg / m2 of the roof. Likewise, the existing air gap (s) may be turned in unchanged condition for heat transport instead specially arranged, closed channels, as is the case with the one above described, known device. One in particular high efficiency can also be achieved by a smaller stream of air, which quickly heats up on the outside of a building element can easily be locked inside the buildings above the elements, whereby the heat losses and the surface temperature of the exteriors of the building elements are significantly reduced.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare i anslutning till bifogade ritningar, på vilka figur l är en schematisk tvärsektion genom en byggnad försedd med en anordning enligt en utföringsform av uppfin- ningen, figur 2 är en längssektion och figur 3 är en perspektivvy i sektion av en särskilt enkel, föredragen anordning enligt uppfinningen, figur 4 är en längssektion genom en annan utföringsform av uppfinningen och figur 5 är en tvärsektion genom en anordning enligt uppfin- ningen. 7807398-8 3 Ben i fig. 1 visade byggnaden har en väsentligen söder- vänd vägg l och takhalva 2. Ytterväggen är klädd med i och för sig kända byggelement 3 med en luftspalt U till en under- liggande vägg 5.The invention will be described in more detail below in connection to the accompanying drawings, on which Figure 1 is a schematic cross-section through a building provided with a device according to an embodiment of the invention ningen, Figure 2 is a longitudinal section and Figure 3 is a sectional perspective view of a particularly simple, preferred device according to the invention, Figure 4 is a longitudinal section through another embodiment of the invention and Figure 5 is a cross-section through a device according to the invention ningen. 7807398-8 3 The building shown in Fig. 1 has a substantially southern turn wall l and roof half 2. The outer wall is clad with i and separately known building elements 3 with an air gap U to a sub- horizontal wall 5.

Taket är på vanligt sätt klätt med tegel- eller betongpannor 10, som är fastsatta på läkt ll, så att en luft- spalt l2 är bildad mellan pannorna 10 och ett underliggande bärdtak 13. Byggnadens inre kommunicerar med luftspalten 12 genom undre öppningar 14 och övre öppningar 15. De övre öppningarna 15 är anslutna till vardera en liten fläkt 16, som tillsammans med på lämpligt sätt placerade ventiler styrs av icke visade reglerorgan på i och för sig känt sätt.The roof is usually clad with brick or concrete pans 10, which are attached to batten 11, so that an column 12 is formed between the pans 10 and an underlying one gable roof 13. The building's interior communicates with the air gap 12 through lower openings 14 and upper openings 15. De the upper openings 15 are connected to each a small fan 16, which together with suitably placed valves is controlled by control means (not shown) in a manner known per se.

I enlighet med uppfinningen är takpannorna l0 försedda med ett utanpåliggande skikt av solvärmestrâlning genom- släppande, värmeisolerande material för understödjande av uppvärmningen av takpannorna och väggelementen vid solbelys- ning av desamma. I princip skulle hela takytan kunna vara täckt med ett tjockt, sammanhängande sådant skikt av exempel- vis poröst, genomskinligt plastmaterial. Speciellt om takpannorna 10 är mörkfärgade erhålles då en stark uppvärm- ning av dessa vid en infallande stark solstrålning och när värmen trängt igenom dessa, uppvärmes i sin tur den ström- mande luften i luftspalten 12. Ett sådant sammanhängande skikt skulle, såsom lätt inses, vara svårt och dyrt att anbringa och svårt att underhålla, och det skulle framför allt vara svårt att hindra skiktet från att slitas loss, exempelvis vid kraftig vind. På varje väggelement 3 och takpanna 10 är därför företrädesvis anbragt en separat, utanpå liggande kåpa 20 respektive 21 av lämpligt plastfolie- material, varvid mellan foliematerialet och väggelementet 3 respektive takpannan l0 ett värmeisolerande luftskikt 22 är bildat.In accordance with the invention, the roof tiles 10 are provided with an overlying layer of solar radiation radiating releasing, heat-insulating materials to support the heating of the roof tiles and wall elements at sunlight of the same. In principle, the entire roof surface could be covered with a thick, cohesive layer of exemplary porous, transparent plastic material. Especially if the roof tiles 10 are dark in color when a strong heating of these in the event of an incident strong solar radiation and when heat penetrated through these, in turn, the current the air in the air gap 12. Such a coherent layers would, as will be readily appreciated, be difficult and expensive to apply and difficult to maintain, and it would in front all be difficult to prevent the layer from tearing, for example in strong winds. On each wall element 3 and roof tile 10 is therefore preferably arranged a separate, outer cover 20 and 21, respectively, of suitable plastic foil. material, wherein between the foil material and the wall element 3 respectively the roof tile 10 is a heat insulating air layer 22 formed.

Ett exempel på takpannor 10 med kåpor 21 visas i fig. 2 och 3. Såsom lätt inses kan kâporna 21 utan större svårig- het anbringas i efterhand på ett tak med takpannor, genom vsovsss-s' '-4 att kåporna 21 är försedda med fjädrande tungor 23 (fig.3), som griper omkring takpannornas sidokanter. Det isolerande luftskiktet 22 är bildat genom nabbar 2H eller andra distans- organ.An example of roof tiles 10 with covers 21 is shown in fig. 2 and 3. As will be readily appreciated, the covers 21 can be heat is applied afterwards on a roof with roof tiles, through vsovsss-s' '-4 that the covers 21 are provided with resilient tongues 23 (Fig. 3), which grips around the side edges of the roof tiles. The insulating the air layer 22 is formed by hubs 2H or other spacers. organ.

En strömning av luften i luftspalten 12 erhålles dels genom fläkten l6 och dels genom att den varma luften strävar att stiga uppåt. En viss inblandning av kallare friskluft erhålles genom springor mellan takpannorna, vilka springer i hög grad reducerats genom att folíematerialet i kåporna 21 tjänstgör som tätningsorgan. iUnder den understa raden av takpannor måste en särskild tätning 25 av exempelvis skumplast anbringas för att stoppa inströmningen av luft utifrån vid detta ställe. Lämpligen kan dock denna tätning vara försedd med inställbara genomströmningsöppningar för anpassning av luftinströmningen till rådande klimat.A flow of the air in the air gap 12 is obtained partly by the fan l6 and partly by the hot air strives to rise. A certain mixture of colder fresh air is obtained through gaps between the roof tiles, which runs greatly reduced by the foil material in the covers 21 serve as sealing means. iUnder the bottom the row of roof tiles must have a special seal 25 of e.g. foam is applied to stop the inflow of air from the outside at this place. Conveniently, however, this seal can be provided with adjustable flow openings for adapting the air inflow to the prevailing climate.

Vid takpannornas 10 undre kanter är en nedvikt kant 26 anord- nad som tätning eller strypning. Särskilt vid höga tempe- raturer är en viss inströmning av ytterluft i rummen 22 önskvärd vid dessa ställen, varför exempelvis en gles rad med små luftfyllda kuddar 25 kan vara anrodnade vid kanterna 26, så att en spalt öppnas när luften i kuddarna utvidgas vid stark ökning av temperaturen. En speciell fördel med denna luftströmning består däri, att den förbhållandevis kraftigt upphettade luften i rummen 22 automatiskt kommer att läcka in på undersidan av ovanpå liggande takpannor, vilket motverkar bildandet av för höga yttemperaturer på takpannornas ovansidor och medför en ö.kning av processens verkningsgrad.At the lower edges of the roof tiles 10 a folded-down edge 26 is provided. such as sealing or throttling. Especially at high temperatures ratur is a certain inflow of outside air into the rooms 22 desirable at these places, why for example a sparse row with small air-filled pads 25 may be provided at the edges 26, so that a gap opens when the air in the cushions expands in case of strong increase in temperature. A special advantage of this air flow consists in that it is conditionally heavily heated air in the rooms 22 automatically comes to leak into the underside of roof tiles lying on top, which counteracts the formation of too high surface temperatures of the upper sides of the roof tiles and entails an increase in the process efficiency.

Såsom visasli fig. 4 kan en metallfolie 30 vara fast- svetsad i kåpan 21, så att rummet 22 blir hermetiskt till- slutet. Metallfolien 30 är lämpligen veckad för ökning av den värmeabsorberande ytan, som dessutom lämpigen är mörk- färgad, och för anpassning av strålningens infallsvinkel till gynnsammaste värde, vilket kan vara speciellt lämpligt vid kåporna för väggelementen. Luftströmningen på takpan- nornas ovansida kommer här att ske i mellanrum 22' på samma sätt som beskrivits ovan. 7807398-8 I fig. 5 visas en takpanna med kåpa 20 sedd uppifrån.As shown in Fig. 4, a metal foil 30 may be fixed. welded in the housing 21, so that the space 22 is hermetically sealed. the end. The metal foil 30 is suitably pleated to increase the heat-absorbing surface, which is also suitably darkened colored, and for adjusting the angle of incidence of the radiation to the most favorable value, which may be particularly appropriate at the covers for the wall elements. The air flow on the roof the upper side of the nors will here take place at intervals 22 'on the same method described above. 7807398-8 Fig. 5 shows a roof tile with a cover 20 seen from above.

Om så erfordras kan slangar 32 vara anordnade i luftspalten 12 för uppvärmning av en i slangarna strömmande vätska, som kan utnyttjas för ackumulering av värme i ett värme- magasin 40 under byggnaden eller för förvärmning av vatten i en icke visad värmeväxlare eller varmvattenberedare.If required, hoses 32 may be provided in the air gap 12 for heating a liquid flowing in the hoses, which can be used for the accumulation of heat in a heating system reservoir 40 under the building or for preheating water in a heat exchanger or water heater (not shown).

Alternativt eller dessutom kan uppvärmd luft ledas till ett icke visat värmemagasin för ackumulering av värme på känt sätt. En väsentlig försel med anordningen enligt uppfin- ningen är dock att behovet av ett värmemagasin för kortvarig ackumulering av värme är ringa, eftersom takpannorna 10 har en avsevärd värmeackumuleringskapacitet. Även den om- ständigheten att uppfinningen med lätthet kan tillämpas på redan färdígställda byggnader och detta utan att praktiskt taget några andra ingrepp behöver göras än att anbringa öpp- ningarna lH,l5 , är av stor betydelse speciellt som tidigare kända förfaranden för uppvärmning av strömmande luft i praktiken endast kan tillämpas vid nybyggnation. Befintliga takpannor 10 kan med fördel mörkfärgas och "impregneras" med metallpulver innehållande färg för att öka värmeabsorptionen respektive för att förbättra vârmetransmissionen genom tak- pannorna och väggelementen.Alternatively or in addition, heated air can be led to one not shown heat magazine for accumulation of heat on known way. An essential supply with the device according to the invention However, the need for a short-term heating magazine accumulation of heat is small, because the roof tiles 10 has a considerable heat accumulation capacity. Even the the fact that the invention can be easily applied to already completed buildings and this without being practical any other intervention needs to be done other than to apply lH, l5, are of great importance especially as before known methods for heating flowing air in the practice can only be applied to new construction. Existing roof tiles 10 can advantageously be dark colored and "impregnated" with metal powder containing paint to increase heat absorption respectively to improve the heat transmission through the roof the boilers and the wall elements.

Claims

,,., 7807398-8 6 P A T E N T K R A V

A method of utilizing solar energy for heating purposes in a building provided with an external roof consisting of roof tiles (l0) arranged next to each other and with a batten space (H, l2) provided by spacers (l1) to an underlying base surface (5, l3) for the roof tiles, wherein outside the roof tiles a surface layer (21) of solar radiation-transmitting, heat-insulating material is arranged to support the heating of the roof tiles (10) in their solar lighting, characterized in that the heat is thereby recovered. that air is caused to flow through openings arranged in the substrate surface (1H, 15). which communicates with the interior of the building and utilizes heat collected in the roof tiles by the roof tiles being cooled by air flowing in the gallery space.

2. A method according to claim 1, characterized in that air is caused to flow equally in the space located between the roof tiles and surface layers of material. 'i

3. A method according to claim 1, characterized in that the substrate surface (13), which delimits the batten space on its underside, is insulated.

H. A method according to claim 1, characterized in that said layer (21) is applied to existing roof tiles (10) on the building by applying to each of them a cover (20, provided with clamping means permitting solar heat radiation). 2l).

Device for carrying out the method according to claim 1, for utilizing solar energy for heating purposes in buildings provided with external roofs consisting of roof tiles (10) which are arranged next to each other and with a batten space (12) provided by spacers to an underlying substrate surface ( l3), and outside the roof tiles is arranged an overlying layer (21) of solar heat radiating, heat-insulating material to support the heating, vsnvzas-s of the roof tiles in their solar lighting, characterized in that in the base entrance surfaces and receptacles are receptacles (11, 15), which communicates with the interior of the building and to which from below are connected means for supplying and discharging air intended for heat transport, arranged to flow therebetween via the said batten space and thereby absorb heat from the roof tiles. _ WHY PUBLICATIONS: Sweden 384 913 (F24J 3/02)