DE2904564A1 - Lichtdurchlaessiger sonnenenergiekollektor - Google Patents
Lichtdurchlaessiger sonnenenergiekollektorInfo
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- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
- A01G9/243—Collecting solar energy
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
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Description
Lichtdurchlässiger Sonnenenergiekollektor
Sonnenenergiekollektoren wurden bisher, um größtmögliche Wirtschaftlichkeit zu erreichen, so gestaltet, daß sie die
auf ihre Fläche treffende Sonnenenergie möglichst vollständig in verwertbare Wärmeenergie umwandeln. Es war deshalb
selbstverständlich, daß der eigentliche Energieabsorber völlig lichtundurchlässig ist.
Für die Klimatisierung von Gewächshäusern ist schon vorgeschlagen worden, in einer Ebene unterhalb des lichtdurchlässigen
Daches und oberhalb der Pflanzen ein Kollektorsystem anzuordnen, das aus mit einem Wärmeaustauschermedium
durchströmten Rohren und schwenkbar darum angeordneten Reflektoren aufgebaut ist. Bei direkter Sonneneinstrahlung
werden die Reflektoren so geschwenkt, daß sie die größtmögliche Lichtmenge auffangen und auf die Rohre bündeln.
Dadurch werden die Pflanzen vor übermäßiger Bestrahlung geschützt, die eingestrahlte Wärme durch das Wärmeaustauschermedium
in den Rohren abgeführt und die dabei gewonnene Wärmeenergie in einem Vorratsbehälter gespeichert.
Bei bewölktem Himmel werden die Reflektoren senkrecht gestellt,
um möglichst viel Licht durchzulassen. Während der Nachtstunden wird das aufgeheizte Austauschermedium durch das
Rohrsystem geleitet und die abgestrahlte Wärme mittels der über die Rohre geschwenkten Reflektoren in das Innere des
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Gewächshauses geleitet. Gleichzeitig wird die Wärmeabstrahlung aus dem Gewächshaus verhindert.
Eine solche, speziell für den Gewächshausbau ausgelegte Sortnen-
= energienutzungsanlage eignet sich nicht für Gebäude mit einzeln
angeordneten Oberlichtern oder Lichtbändern, oder für Gebäude, für die eine frei im Innenraum angeordnete Kollektoranlage der
beschriebenen Art aus architektonischen Gründen unerwünscht ist.
Xq Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Schaffung eines
lichtdurchlässigen Bauelements, das eine übermäßige Erwärmung der damit beleuchteten Räume bei starker Sonneneinstrahlung
sowie die Überhitzung des Bauelements selbst verhindert und eine Verwertung der aufgenommenen Sonnenenergie zuläßt, das
aber andererseits auch den in der kalten Jahreszeit erforderlichen niedrigen Wärmedurchgangswert hat.
Es ist zwar schon bekannt, für derartige Zwecke Mehrfachverglasungen
zu verwenden und zwischen den Scheiben eine strahlungsreflektierende Lamellenjalousie anzuordnen, die direkte Lxchteinstrahlung
reflektiert,, aber diffuses Licht durchläßt. Derartige Bauelemente werden durch die Sonnenstrahlung derartig
aufgeheizt, daß sie selbst als Wärmestrahlungsquelle wirken» Dies läßt sich zwar bis zu einem gewissen Grad verhindern, wenn
man die Lamellen außerhalb der Verglasung anordnet, jedoch sind sie dann in starkem Maße der Witterung und Verschmutzung ausgesetzt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen lichtdurchlässigen
JQ Sonnenenergiekollektor gelöst, der aus wenigstens zwei Flächenelementen,
die einen Hohlraum, einschließen, und einen in dem Hohlraum angeordneten, Strahlungsabsorbierenden Wärmeaustauscher
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gelöst.'Im Gegensatz zu bekannten Sonnenenergiekollektoren,
die lichtundurchlässig sind, sind die Flächenelemente bei dem erfindungsgemäßen Sonnenenergiekollektor lichtdurchlässig.
Der Wärmeaustauscher ist so gestaltet, daß er nur in einem Teil der von den Flächenelementen überdeckten Fläche Strahlung
absorbiert und in einem anderen Teil dieser Fläche lichtdurchlässig ist. In der Regel ist der Wärmeaustauscher aus einem
völlig lichtundurchlässigen Material aufgebaut, insbesondere aus oberseitig geschwärztem Metall. Er ist zweckmäßig in Form
eines Rostes oder Gitters gestaltet und nimmt 10 bis 90 %, vorzugsweise 40 bis 70 %, der von den Flächenelementen überdeckten
Fläche ein.
Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung wird bewußt auf eine vollständige
Ausnutzung der einfallenden Sonnenenergie verzichtet. Es wird nur so viel Strahlung absorbiert, daß der verbleibende
Teil der Strahlung zur Ausleuchtung des dahinterliegenden Raumes ausreicht. Im Gegensatz zu lediglich schattenwerfenden
Lamellen wird der absorbierte Teil der einfallenden Strahlung nutzbringend verwertet. Selbst wo auf eine Verwertung der gewonnenen
Energie verzichtet wird, bringt die erfindungsgemäße
Vorrichtung den Vorteil, daß eine störende Sekundärstrahlung und eine Überhitzung des Bauelements selbst vermieden wird.
Dadurch sind auch Werkstoffe verwertbar, die nur begrenzte Gebrauchstemperaturen
vertragen.
Da die erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen Sonnenenergiekollektoren
nur dort verwendet werden, wo lichtdurchlässige Bauelemente für die Raumausleuchtung ohnehin benötigt werden,
errechnet sich ihre Wirtschaftlichkeit nur. aufgrund des Mehraufwandes, der gegenüber herkömmlichen mehrschaligen Verglasungselementen
getrieben werden muß.. Mit einem Wärme-
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austauscher, der 50 % der überdeckten Fläche einnimmt, lassen
sich bei hochsommerlicher Sonneneinstrahlung 100 W/m bzw.
360.000 Joule/m h in Form von Wasser von etwa 65°C gewinnen.
Die Wirtschaftlichkeit, gemessen an den erwähnten Mehrkosten, ist in der Regel besser als bei Sonnenenergiekollektoren, die
einzig dem Zweck der Energiegewinnung dienen. Für die kalte Jahreszeit ist es von Bedeutung, daß sich auch bei schwacher
Sonneneinstrahlung die in dem Hohlraum befindliche Luft so weit erwärmen kann, daß ein Wärmeverlust aus dem Gebäudeinnenraum
durch den Kollektor gänzlich vermieden wird.
Eine zweckmäßige Gestaltung des erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen
Sonnenenergiekollektors ist in Figur 1 im Schnitt dargestellt. Das äußere Flächenelement (1) besteht vorzugsweise
-5 aus einem einschichtigen, klar durchsichtigen Verglasungsmaterial,
z.B. Mineralglas, Drahtglas, Acrylglas oder anderen Kunststoffscheiben.
Auch Verbundwerkstoffe kommen in Betracht, beispielsweise eine Polycarbönatscheibe, die an der Außenseite mit einer
witterungsbeständigen Schicht aus Polymethylmethacrylat überzogen ist. Das äußere Flächenelement CD kann eben, tonnenförmig gebogen,
kuppelförmig gewölbt oder mit Versteifungsrippen ausgerüstet sein. Das innere Flächenelement (2) kann aus dem gleichen
Werkstoff bestehen. Vorzugsweise verwendet man jedoch ein lichtstreuendes Material, das eine gleichmäßigere Verteilung des durch
den Wärmeaustauscher gefallenen Lichtes bewirkt. Besonders bevorzugt
sind mehrwandige lichtdurchlässige Flächenelemente, beispielsweise aus zwei parallelen *Außenwänden (3) und (4) und
senkrecht dazwischen angeordneten Stegen (5) aufgebaute, einstückig
aus Kunststoff extrudierte Stegdoppelplatten. Obwohl
-Ό auch das Flächenelement (2) gebogen oder gewölbt sein kann, ist
es vorzugsweise eben. Als Werkstoffe kommen Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid, sowie Polyolefinkunststoffe in
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Betracht- Das Flächenelement (2) ist vorzugsweise 8 bis
40 mm dick.
Die Flächenelemente (1) und (2) schließen einen Hohlraum (6)
ein, der, sofern beide Flächenelemente (1) und (2) eben sind,
wenigstens 0,1 m und im allgemeinen nicht mehr als 1,5 m dick ist. Dieser Höchstwert kann natürlich am Scheitelpunkt eines
gebogenen oder gewölbten Flächenelements (1) erheblich überschritten
werden. Eine besonders günstige Dicke ist 0,5 bis 0,6 m.
In dem Hohlraum (6) sind die Wärmeaustauscherelemente (7) angeordnet.
Sie bestehen vorzugsweise aus Metall und sind zweckmäßigerweise an ihrer Oberseite dunkel eingefärbt und an der
■^ Unterseite metallisch blank. Dadurch wird die größtmögliche
Wärmeabsorption der auffallenden Strahlung und die geringstmögliche Wärmestrahlung nach unten gewährleistet.
In jedem Wärmeaustauscherelement (7) befindet sich wenigstens ^O ein Kanal C8) für das Wärmeaustauscher-Medium. Seitlich davon
können Äbsorptionsflachen (9) angebracht sein. Das in dem
Kanal C8) strömende Wärmeaustauschermedium führt nicht nur die unmittelbar durch Strahlung aufgenommene Wärmeenergie ab,
sondern kühlt gleichzeitig die in dem Hohlraum (6) befindliche
Luft.
Wie bei jedem Sonnenenergiekollektor ist auch hier der Wirkungsgrad um so höher, je steiler die Sonnenstrahlung
auf die Austauscherfläche fällt. Bei einem nach Süden ge-' neigten Einbau des Kollektors wird der größte Wirkungsgrad
erreicht. Man kann jedoch auch den Kollektor in einem anderen Winkel, z.B. in waagerechter oder senkrechter Stellung einbauen
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und lediglich die Absorberflachen (9) nach Süden geneigt
einstellen. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Austauscherelemente
(7) drehbar zu gestalten, so daß sie jeweils dem Sonnenstand nachgeführt oder bei bewölktem Himmel
in eine möglichst wenig lichtabsorbierende Stellung gebracht
werden können. Der absorbierte Strahlungsanteil läßt sich gegebenenfalls auch dadurch variieren, daß man zwei gegeneinander
verschiebbare Wärmeaustauscher einbaut, von denen sich die Strahlungsabsorbierenden Flächen des einen in jeweils
gewünschtem Ausmaß über die lichtdurchlässigen Flächen des anderen führen lassen.
Die Flächenelemente (1) und (2) sowie der aus den Elementen (7) gebildete Wärmeaustauscher können von einem umlaufenden
Rahmen (10), der gleichzeitig eine für den bauseitigen Anschluß geeignete Gestaltung aufweist, zusammengehalten werden.
Der Rahmen (10) schließt die im Anspruch 1 erwähnte, von den
Flächenelementen (1)" und (2) überdeckte Fläche ein. Kollektorelemente
dieser Art können als getrennte LichtÖffnungen, als Lichtbänder oder als großflächige Verglasungen in senkrechter,
waagerechter oder geneigter Stellung an Wohn- und Arbeitsräumen, Werkhallen, Schwimmbädern, Gewächshäusern u.dergl.
angebracht werden.
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Leerseite
Claims (4)
- Lichtdurchlässiger SonnenenergiekollektorPatentansprüche( 1.}Lichtdurchlässiger Sonnenenergiekollektor, bestehend aus wenigstens zwei Flächenelementen, die einen Hohlraum einschließen, und einem in dem Hohlraum angeordneten, Strahlungsabsorbierenden Wärmeaustauscher,dadurch gekennzeichnet,daß die Flächenelemente lichtdurchlässig sind und der Wärmeaustauscher nur in einem Teil der von den Flächenelementen überdeckten Fläche Strahlung absorbiert und in einem anderen Teil dieser Fläche lichtdurchlässig ist.
- 2. Sonnenenergiekollektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn-1S zeichnet, daß der Wärmeaustauscher 10 bis 90 %, bevorzugt 40 bis 70 %, der von den Flächenelementen überdeckten Fläche einnimmt.
- 3. Sonnenenergiekollektor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Flächenelement aus einem einschichtigen und das innere Flächenelement aus einem mehrwandigen Verglasungsmaterial besteht.
- 4. Sonnenenergiekollektor nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekenn-'^2 zeichnet durch Flächenelemente aus lichtdurchlässigem Kunststoff, insbesondere Acrylglas.0 30035/0033ORIGINAL INSPECTED
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792904564 DE2904564A1 (de) | 1979-02-07 | 1979-02-07 | Lichtdurchlaessiger sonnenenergiekollektor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792904564 DE2904564A1 (de) | 1979-02-07 | 1979-02-07 | Lichtdurchlaessiger sonnenenergiekollektor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2904564A1 true DE2904564A1 (de) | 1980-08-28 |
Family
ID=6062355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792904564 Withdrawn DE2904564A1 (de) | 1979-02-07 | 1979-02-07 | Lichtdurchlaessiger sonnenenergiekollektor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2904564A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999019914A1 (de) * | 1997-10-15 | 1999-04-22 | Röhm Gmbh | Solarmodul mit funktionsintegrierter rückseite |
DE102007040258A1 (de) | 2007-08-24 | 2009-02-26 | Evonik Röhm Gmbh | Lichtdurchlässiger Sonnenenergiekollektor |
-
1979
- 1979-02-07 DE DE19792904564 patent/DE2904564A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999019914A1 (de) * | 1997-10-15 | 1999-04-22 | Röhm Gmbh | Solarmodul mit funktionsintegrierter rückseite |
DE102007040258A1 (de) | 2007-08-24 | 2009-02-26 | Evonik Röhm Gmbh | Lichtdurchlässiger Sonnenenergiekollektor |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |