DE4410885A1 - Thermo-solar element and method for its manufacture - Google Patents
Thermo-solar element and method for its manufactureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein leichtgewichtig aufge bautes Thermo-Solarelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung, und zwar ein Thermo-Solarele ment bzw. -Sonnenkollektor mit einer Sonnenlicht absorbierenden Fläche aus einem Metall- , insbeson dere einem Kupferblech, und daran angebrachten wär meleitenden, mit einem Kühlmedium, z. B. Wasser, durchflossenen, parallel zueinander verlaufenden Rohren, insbesondere Kupferröhren, zur Aufnahme der von der Fläche aufgenommenen Wärme sowie eine auto matische Wärmesteuerung dafür.The invention relates to a lightweight built thermal solar element and a process its manufacture, namely a thermo-solarele ment or solar panel with sunlight absorbent surface made of a metal, in particular a copper sheet, and would be attached to it meleitenden, with a cooling medium, for. B. water, flowed through, parallel to each other Pipes, especially copper tubes, to hold the heat absorbed by the area as well as an auto matic heat control for it.
Die notwendigerweise wärmeleitende Verbindung zwi schen dem Außenumfang der Rohre und der wärmabsor bierenden Metallfläche, die auch durch Behandlung der Oberfläche dunkel bzw. schwarz gefärbt sein kann, erfolgt üblicherweise entweder durch Verlöten oder Vernieten mittels Haltelaschen.The necessarily thermally conductive connection between the outer circumference of the pipes and the heat absorber metal surface that is also treated the surface should be colored dark or black can usually be done either by soldering or riveting using retaining tabs.
Eine solche Konstruktion ist arbeitsmäßig aufwendig und wärmeübergangsmäßig nicht optimal sowie auf die Dauer durch Bildung von Brüchen durch aufgrund des ständigen Arbeitens des Materials wegen der stark wechselnden Temperaturen störungsempfindlich.Such a construction is labor-intensive and heat transfer not optimal as well as on the Duration through the formation of fractions due to the constant work of the material because of the strong changing temperatures sensitive to interference.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Thermo-Solarele ment der eingangs genannten Art zu schaffen, das sowohl die materialmäßigen Nachteile vermeidet als auch leichter und wirtschaftlicher herstellbar ist.The object of the invention is a thermo-solarele ment of the type mentioned at the outset to create the both avoids the material disadvantages as is also easier and more economical to manufacture.
Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß die Flä che parallel zum Verlauf der damit verbundenen parallel zueinander verlaufenden Rohre in sich mit tels einer Durchbiegung unter Spannung steht und die Durchbiegung die durch die Wärme der Lichtein strahlung entstehende Längenausdehnung quer zum Verlauf der Rohre aufnimmt.Accordingly, the invention is that the Flä che parallel to the course of the associated pipes running parallel to each other is under tension due to a deflection and the deflection caused by the heat of the light radiation longitudinal expansion transverse to Course of the pipes.
Bei größeren Abmessungen kann eine Spanneinrichtung vorgesehen sein, welche die wärmeabsorbierende Flä che gegen ihre Durchbiegungsrichtung unter Spannung hält, die entweder nur im Mittelbereich der Fläche oder über ihre quer zur Anordnung der Rohre verlau fende Erstreckung verteilt angeordnet sein kann.With larger dimensions, a clamping device can be used be provided which the heat absorbing surface against their direction of deflection under tension holds that either only in the central area of the area or across their across the arrangement of the tubes fend extension can be arranged distributed.
Wichtiges Erfindungsmerkmal ist, daß die Rohre in nerhalb von in der Fläche vorgesehenen Sicken ein geklemmt sind, welche die Rohre mit ihren Röhren zumindest bis jenseits ihrer Mitte umgreifen, und daß die Rohre von der Innenseite der Durchbiegung in die Sicken eingesetzt sind. Damit ist ein auch bei Wärmeausdehnung gewährleisteter enger wärmelei tender Wärmeübergang von der Fläche auf die Rohre gegeben.An important feature of the invention is that the tubes in within the beads provided in the surface are clamped which the tubes with their tubes reach at least beyond their midst, and that the tubes from the inside of the bend are inserted in the beads. So that's one too tight heat guaranteed in case of thermal expansion Tender heat transfer from the surface to the pipes given.
Darüber hinaus ist die Herstellung der wärmeabsor bierenden Fläche mit ihren Rohren besonders gün stig, auch indem die Befestigung der Rohre an der Fläche stets gesichert bleibt.In addition, the manufacture of the heat absorber be especially green with their pipes stig, also by attaching the pipes to the Area always remains secured.
Damit kann die wirtschaftliche Herstellung der wär meabsorbierenden Fläche aus Kupferblech mit den da mit wärmeleitend verbundenen Rohren für die Abfüh rung der absorbierten Wärme am einfachsten darin bestehen, daß in die Fläche parallel zueinander verlaufende Sicken mit dem Umfang der Rohre ent sprechender Form eingeformt werden, deren Tiefe größer als der äußere Rohrradius ist, und daß die äußeren Ränder der Sicken unter Verspannung des Sickenumfangs um den Rohrumfang diesem angeformt werden.So that the economic production of the war meabsorbing surface made of copper sheet with the da with thermally connected pipes for the discharge The easiest way to absorb the absorbed heat exist that parallel to each other in the area running beads with the circumference of the pipes ent speaking form, its depth is larger than the outer pipe radius, and that the outer edges of the beads under tension of the Bead circumference formed around the pipe circumference become.
Die Herstellungskosten reduzieren sich auf diese Weise auf ca. ein Drittel der herkömmlichen Her stellung.The manufacturing costs are reduced to this In about a third of the conventional way position.
Die erfindungsgemäße Kollektor-Konstruktion ist be wußt leichtgewichtig aufgebaut, so daß Überspannun gen des Materials durch temperaturmäßige Einflüsse zu vermeiden sind. Daher ist eine zuverlässige Wär mesteuerung bzw. Wärmebegrenzungssteuerung, die auf einfachste Weise die wärmemäßigen Beanspruchungen des leichtgewichtigten Aufbaus dadurch reguliert, daß auf der Lichteinfallseite vor den Rohren eine verstellbare Abschattungsvorrichtung z. B. eine Ja lousie vorgesehen ist, und daß die Abschattungsvor richtung bei Erreichung einer bestimmten Temperatur an einer Temperatur-Meßstelle im Kollektorsystem, beispielsweise am zentralen Boiler oder Speicher ganz oder teilweise in Funktion gesetzt wird.The collector construction according to the invention is be knows lightweight, so that overvoltage material due to temperature influences are to be avoided. Therefore, a reliable heat control or heat limitation control based on easiest way the thermal stresses of the lightweight construction that on the light incidence side in front of the tubes adjustable shading device z. B. a yes lousie is provided, and that the Shadungsvor direction when a certain temperature is reached at a temperature measuring point in the collector system, for example on the central boiler or storage tank is put into operation in whole or in part.
Die Erfindung ist nachstehend in Form eines Ausfüh rungsbeispiels näher beschrieben.The invention is hereinafter in the form of an embodiment Example described in more detail.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsdar stellung des erfindungsgemäßen Ther mo-Solarkollektors; Fig. 1 is a schematic presentation of the Querschnittsdar Ther mo solar collector according to the invention;
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsdar stellung des erfindungsgemäßen Ver fahrens und des Werkzeugs dafür; Fig. 2 is an enlarged presentation of the Querschnittsdar Ver invention and driving the tool therefor;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen Teilbereich einer mit Rohren versehenen Kollektoroberfläche, und zwar aus der Sicht von unten in Fig. 1; und Figure 3 is a schematic plan view of a portion of a collector surface provided with tubes, namely from the view from below in Fig. 1. and
Fig. 4 ein Schema für die Wärmesteuerung einer erfindungsgemäßen Anlage. Fig. 4 is a diagram for the heat control of a system according to the invention.
Innerhalb eines formstabilen, ggf. kastenförmigen Rahmens 2 eines Solar-Kollektorelements 1, der mit tels einer Halterung 3 am Dach z. B. eines Gebäudes montiert ist, befindet sich an dessen Boden eine Wärmeisolationsschicht 4, die vorzugsweise zusätz lich mit einer licht- bzw. wärmereflektierenden Oberfläche versehen ist. Within a dimensionally stable, possibly box-shaped frame 2, a solar collector element 1, the z with means of a mount 3 on the roof. B. a building is mounted, is located on the bottom of a heat insulation layer 4 , which is preferably provided additional Lich with a light or heat reflecting surface.
Innerhalb des Kollektorelements befindet sich die wärmeabsorbierende Fläche 5 aus z. B. 0,6 mm dickem Kupferblech, das zur Seite des Lichteinfalls hin schwarz sein sollte.Within the collector element is the heat absorbing surface 5 from z. B. 0.6 mm thick copper sheet, which should be black to the side of the light.
Im Abstand 8 von ca. 12 cm sind mit dieser Fläche Rohre 6 mit einem Durchmesser von ca. 12 mm ange bracht, und zwar parallel zueinander.At a distance 8 of approximately 12 cm, tubes 6 with a diameter of approximately 12 mm are introduced with this surface, in parallel to one another.
Die zwischen randseitigen Widerlagern 9 an der In nenseite des Rahmens eingespannte Kupferplatte bzw. Fläche besitzt eine Durchbiegung 10, wobei die of fene Seite 12 der Sicken 13 gegen die Innenseite der Durchbiegung hin gerichtet ist.The between plate-side abutments 9 on the inside of the frame clamped copper plate or surface has a deflection 10 , the open side 12 of the beads 13 is directed towards the inside of the deflection.
Eine Spanneinrichtung 11, z. B. in Form einer Fe der 15, sorgt zusätzlich zur Eigenspannung der Kup ferplatte für einen ständig straffen bzw. gespann ten Zustand der Durchbiegung.A tensioning device 11 , e.g. B. in the form of a Fe 15 , in addition to the internal stress of the copper ferplatte ensures a constantly tightened or tensioned state of the deflection.
Das Kollektor-Element ist auf der Lichteinfallseite mit einer - möglichst reflexionsfreien - Glasab deckung 14 versehen.The collector element is provided on the light incidence side with a glass cover 14 that is as reflection-free as possible.
Aus dem in Fig. 2 dargestellten Prinzipschaubild des Verfahrens zur Befestigung der Rohre mit der Fläche, d. h. dem Kupferblech, ist ersichtlich, daß mittels einer Matrize 16 für den Rohrumfang - oder mittels eines nicht dargestellten Rollenwerkzeugs - eine Sicke in das Kupferblech gedrückt wird. From the schematic diagram of the method for fastening the pipes with the surface, ie the copper sheet, shown in FIG. 2, it can be seen that a bead 16 is pressed into the copper sheet for the pipe circumference - or by means of a roller tool, not shown.
Diese Sicke entspricht dem Rohrumfang und ist tie fer als der halbe Rohrradius, vorzugsweise fast so tief wie der Rohrdurchmesser.This bead corresponds to the pipe circumference and is deep fer than half the pipe radius, preferably almost so deep as the pipe diameter.
Legt man ein Rohr in diese Sicke und hält es mit tels eines Niederhalters 23 fest in dieser Stellung und fährt dabei mittels eines Hydraulikzylinders 17 über eine Kolbenstange 21 ein und an einem Werk zeug-Führungsblock 20 befestigtes Quetschwerkzeug 24 mit einem flachen Vorspruch 19 dicht unter der Fläche beidseitig gegen das Rohr an, dann wird der Sickenrand 25 beidseitig um den oberen Bereich des Rohres gequetscht bzw. herumgeformt, so daß das Rohr 6 formschlüssig fest in die Sicke 13 einge quetscht gehalten ist, wobei die Sicken 13 das Kup ferblech nachgiebig halten und das Rohr 6 mit gro ßer Wärmeübergangsfläche und zugleich nachgiebig im Kupferblech 5 befestigt ist.If you put a tube in this bead and hold it firmly in this position by means of a hold-down device 23, it travels by means of a hydraulic cylinder 17 via a piston rod 21 and a crimping tool 24 fastened to a tool guide block 20 with a flat projection 19 just below it Surface on both sides against the tube, then the bead edge 25 is squeezed or formed around on both sides around the upper region of the tube, so that the tube 6 is held firmly squeezed into the bead 13 , the beads 13 holding the copper ferrule resiliently and the tube 6 with a large heat transfer surface and at the same time is flexibly fastened in the copper sheet 5 .
Die vorgeschriebene Durchbiegung 10, bei der die offene Sickenseite zur Innenseite der Durchbiegung ausgerichtet ist, hält die Rohre (s. Fig. 1 und 3) bei jeder auftretenden dilatorischen Bewegung.The prescribed deflection 10 , in which the open bead side is aligned with the inside of the deflection, holds the tubes (see FIGS. 1 and 3) with every dilatory movement that occurs.
Ein Abfangstück 22 bildet bei der Verformung der Sicke 13 mittels des Vorsprungs 19 um das Rohr 6 herum einen Endanschlag, damit das Kupferblech am Sickenrand 25 nicht einreißt. A catch piece 22 forms an end stop when the bead 13 is deformed by means of the projection 19 around the tube 6 , so that the copper sheet does not tear at the bead edge 25 .
In Fig. 1 sind Öffnungen 30 in der Fläche 5 vorge sehen, welche ggf. zur Ausbildung eines Wärmekon vektionsstroms der Luft im Kollektorgehäuse vorge sehen sein können. D.h., die Kupferplatte 5 kann als Lochblech mit entsprechend weiten Öffnungen ausgebildet sein.In Fig. 1 openings 30 are seen in the surface 5 , which can optionally be seen to form a heat convection flow of air in the collector housing. That is, the copper plate 5 can be designed as a perforated plate with correspondingly wide openings.
Die Glasabdeckung 14 kann auch aus Plexiglas beste hen und mindestens auf ihrer Außenseite fresnellin senartig ausgebildet sein, und zwar entweder strei fenartig oder in kreisförmigem Aufbau.The glass cover 14 can also be made of plexiglass and be formed at least on its outside fresnellin sen-like, either strip-like or in a circular structure.
Zur einfachen und wirksamen Begrenzung von übermä ßigen Wärmebeanspruchungen besitzt die bivalente Heizungsanlage einen Thermo-Solarkollektor 1 (dessen kastenförmiger Rahmen 2 auf einfache Weise und leichtgewichtig auch aus extrudiertem ther moplastischen Recycling-Kunststoff hergestellt sein kann) mit einer Abschattungseinrichtung 40, bei spielsweise in Form einer steuerbaren Jalousie, welche bei zu großer Erwärmung der Anlage über ei nen Temperaturmeßfühler 43 im Boiler 50, der gleichzeitig als Wärmeaustauscher dient.For simple and effective limitation of excessive thermal stresses, the bivalent heating system has a thermal solar collector 1 (whose box-shaped frame 2 can be made in a simple and lightweight manner from extruded thermoplastic recycled plastic) with a shading device 40 , for example in the form of a controllable blind, which in the event of excessive heating of the system via egg NEN temperature sensor 43 in the boiler 50 , which also serves as a heat exchanger.
Sobald der maximale Sollwert der Temperatur im So larheizkreis 46 erreicht ist, betätigt der Tempera turmeßfühler 43 die Abschattung des Solarkolektors 1, d. h. also die Jalousie. Sobald die Temperatur entsprechend abgesunken ist, wird über den Tempera turmeßfühler 44 die Abschattung außer Funktion ge setzt. As soon as the maximum setpoint of the temperature in the solar heating circuit 46 is reached, the temperature sensor 43 actuates the shading of the solar panel 1 , that is to say, the blind. As soon as the temperature has dropped accordingly, the shade is put out of function via the temperature sensor 44 .
Da die maximale Temperatur im oberen Bereich des Boilers 50 erreicht wird, ist der Temperaturmeßfüh ler 43 im oberen Boilerbereich angeordnet und der Temperaturmeßfühler 44 auf einem darunter liegenden Niveau.Since the maximum temperature in the upper region of the boiler 50 is reached, the temperature sensor 43 is arranged in the upper boiler region and the temperature sensor 44 is at an underlying level.
Die von den Pumpen 51 (Solarheizkreis), 52 (Zusatzheizkreis) und 53 (Gesamtheizkreis) gesteu erten Pumpen können über die Temperaturmeßfühler 45 (Zusatzheizkreis), 46 (Kollektorheizkreis) und 47 (zusätzliche Heizanlage) sowie 48 (Gesamtheizkreis) steuern die Anlage über das 4-Wege Mischventil 54 je nach Außentemperatur und Solarheizkreis-Lei stung.The pumps controlled by pumps 51 (solar heating circuit), 52 (additional heating circuit) and 53 (overall heating circuit) can control the system via the temperature sensors 45 (additional heating circuit), 46 (collector heating circuit) and 47 (additional heating system) and 48 (overall heating circuit) 4-way mixing valve 54 depending on the outside temperature and solar heating circuit performance.
Diese Steuerung kann 9 Temperaturen messen mit di versen Differenzschaltungen und Thermostatschaltun gen auswerten und über ein Bedienteil, das als Ferntemperaturanzeige einsetzbar ist, anzeigen. Sie besitzt 6 Ausgänge, die über einen programmierbaren Logikbaustein angesteuert werden. Außerdem besteht die Möglichkeit eine Außentemperatur-gesteuerte Mischerregelung einzusetzen.This controller can measure 9 temperatures with di versen differential circuits and thermostat circuit evaluate and via a control unit that as Remote temperature display can be used. they has 6 outputs via a programmable Logic module can be controlled. There is also the possibility of an outside temperature controlled To use mixer control.
Falls eine Steuerung nicht ausreichend ist, kann man über eine Schnittstelle eine zweite Steuerung anbinden.If control is not sufficient, can a second controller via an interface tie up.
BezugszeichenlisteReference list
1 Solar-Kollektorelement
2 kastenförmiger Rahmen
3 Halterung
4 Wärmeisolationsschicht
5 wärmeabsorbierende Fläche
6 Rohre
8 Abstand
9 Widerlager
10 Durchbiegung
11 Spanneinrichtung
12 Seile
13 Sicke
14 Glasabdeckung
15 Feder
16 Matrize
17 Hydraulikzylinder
19 Vorsprung
20 Werkzeug-Führungsblock
21 Kolbenstange
22 Abfangstück
23 Niederhalter
24 Quetschwerkzeug
25 Sickenrand
30 Öffnungen
40 Abschattungseinrichtung
41 Jalousie
42 Temperaturfühler T1 für den Kollektor
43 oberer Temperaturfühler Boiler 5
44 unterer Temperaturfühler Boiler 5
45 Temperaturfühler Zusatzheizkreis
46 Temperaturfühler Kollektorheizkreis
47 Temperaturfühler zusätzl. Heizanlage
48 Temperaturfühler Gesamtheizkreis
49 formstabiler Kastenrahmen für den Kollektor aus z. B.
extrudiertem Recyclingkunststoff
50 Boiler bzw. Speicher
51 Umlaufpumpe Solarheizkreis
52 Umlaufpumpe Zusatzheizkreis
53 Umlaufpumpe Gesamtheizkreis
54 Umschalt-/bzw. Mischventil. 1 solar collector element
2 box-shaped frames
3 bracket
4 thermal insulation layer
5 heat absorbing surface
6 tubes
8 distance
9 abutments
10 deflection
11 tensioning device
12 ropes
13 surround
14 glass cover
15 spring
16 die
17 hydraulic cylinders
19 head start
20 tool guide block
21 piston rod
22 interception piece
23 hold-down device
24 crimping tool
25 bead edge
30 openings
40 shading device
41 blinds
42 T1 temperature sensor for the collector
43 upper temperature sensor boiler 5
44 lower temperature sensor boiler 5
45 Additional heating circuit temperature sensor
46 Collector heating circuit temperature sensor
47 additional temperature sensors heating system
48 Total heating circuit temperature sensor
49 dimensionally stable box frame for the collector from z. B. extruded recycled plastic
50 boilers or storage tanks
51 Circulation pump solar heating circuit
52 Auxiliary heating circuit circulation pump
53 Circulation pump overall heating circuit
54 switching / resp. Mixing valve.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4410885A DE4410885A1 (en) | 1993-06-01 | 1994-03-29 | Thermo-solar element and method for its manufacture |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4318231 | 1993-06-01 | ||
DE4410885A DE4410885A1 (en) | 1993-06-01 | 1994-03-29 | Thermo-solar element and method for its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4410885A1 true DE4410885A1 (en) | 1994-12-08 |
Family
ID=6489399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4410885A Withdrawn DE4410885A1 (en) | 1993-06-01 | 1994-03-29 | Thermo-solar element and method for its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4410885A1 (en) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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