DE7614668U1 - Einrichtung zum aufnehmen und weiterleiten von sonnenenergiewaerme - Google Patents

Description

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Kennwort: Absorber ·..**,.' '..'m¹ i '&36Ο Kempten/Allgäü

Einrichtung zum Aufnehmen und Weiterleiten von Sonnenenergie-wärme

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aufnehmen und Weiterleiten von Sonnenenergiewärme mit einer sich unter der Einwirkung der Sonnenstrahlung erwärmenden Schicht sowie mit Kanälen zur Aufnahme eines Transportmittels für diese Wärmeenergie.

Angeregt durch die Verknappung und Verteuerung des Heizöls und derartiger Brennstoffe und angesichts der begrenzten Weltenergievorrate sind eine Vielfalt von Sonnonenergie-Heizeinrichtungen vorgeschlagen worden. Den bekanntgewordenen Konstruktionen ist jedoch gemeinsam, daß sie durch die verwendeten Werkstoffe und den arbeitsintensiven Aufbau zu teuer sind, um mit den hergebrachten Methoden der Heizung in Wettbewerb treten zu können.

Aus einem Bericht "Stand und Aussichten der Sonnenenergie" veröffentlicht in NACHR.CHEM.TECHN. 23.1975 Nr. 16 ist es beispielsweise bekannt, einen sogenannten Plattenkonvektor für die Viassererhitzung durch Sonnenenergie zu verwenden. An einem sog. Absorberblech sind Wasserrohre angeordnet, die auf diesem Blech befestigt oder in dieses integriert sein können.

Der Erfindung liegt demgegaiüb&r die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei verhältnismäßig geringem Materialeinsatz für eine preisgünstige Produktion geeignet ist und trotzdem einen sehr hohen Wirkungsgrad hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsg.emäß dadurch gelöst, daß die Kanäle zwischen zwei Lagen vorgesehen sind, von denen wenigstens eine Einprägungen zur Bildung der Kanäle aufweist und aus Kunststoff mit verhältnismäßig geringer Wandstärke hergestellt ist,

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die andere ebenfalls sehr dünnwandig und vorzugsweise eben ausgebildet ist, und daß wenigstens eine die Sonnenenergie wenigstens teilweise su absorbieren vermag. Hierdurch wird erreicht, daß für die Kanäle keine gesonderten Rohrleitungen notwendig sind, sondern vielmehr die Lagen selbst die Kanäle bilden. Durch die absorbierend wirkende Ausbildung wenigstens einer Lage wird darüber hinaus ein sehr guter Wirkungsgrad bei der Aufnahme der Sonnenenergie erzielt. Die verhältnismäßig geringen Wandstärken bewirken dabei, daß die Einrichtung nur eine geringe Wärmekapazität aufweist, was nach siner Abkühlperiode (Bewölkung, Nacht) nur eine kurze Aufheizzeit ergibt.

Bei den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art sind dagegen dickwandige Metallrohre bzw. Metallplatinen \ notwendig, die eine große Wärmekapazität besitzen, die nach jeder Abkühlperiode als Verlustleistung wieder aufgebracht werden muß, . bevor Wärme entnommen werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß der Erfindung die der Sonnenstrahlung zugewandte Lage absorbierend ausgebildet ist. Dadurch entstehen kaum Reflexionsverluste an der Einrichtung, so daß eine sehr weitgehende Ausnutzung der Sonnenetrahxungsenergie erzielt wird.

Die Absorptionswirkung für die Sonnenstrahlungsenergie gemäß der Erfindung dadurch erzielt werden, daß die eine Lage aus insbesondere eingefärbtem Kunststoff, beispielsweise aus Polyolefinen, hergestellt ist.

Eine Steigerung der Energieausbeute wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein Kunststoff eingesetzt wird, der im infraroten Bereich gering absorbiert und entsprechend eine geringere Sekundärstrahlung emittiert.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß die Kanäle ausschließlich in die von der Sonnenstrahlung abgewandte Lage eingeformt sind und die der Sonnenstrahlung zugewandte Lage eben ausgebildet ist und zur Abdeckung der Kanäle dient. Hierdurch ist eine besonders einfache Herstellung der Einrichtung möglich.

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Sehr vorteilhaft kann es auch gemäß der Erfindung sein, wenn die der Sonnenstrahlung zugewandte Lage insbesondere für kurzwellige Strahlung durchlässig ist und die andere Lage,in welche die Kanäle eingeformt sind, absorbierend ausgebildet ist. Dabei wird ein Großteil-der Sonnenstrahlungsenergie bereits unmittelbar von der in den Kanälen strömenden Flüssigkeit aufgenommen. Nur der noch durch die Flüssigkeit hindurchtretende Teil wird von der zweiten Lage aufgenommen und dann ebenfalls der Flüssigkeit als Kontaktwärme zugeführt.

Eine ebenfalls sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß die der Sonnenstrahlung zugewandte Lage aus Aluminium besteht, das auf seiner der Sonnenstrahlung zugekehrten Seite mit einer dunklen Absorptionsschicht versehen ist. Da Aluminium ein besonders guter Wärmeleiter ist, wird mit einer derartigen Ausbildung der Einrichtung ein sehr hoher Wirkungsgrad erzielt.

Zweckmäßigerweise wird dabei gemäß der Erfindung die Aluminium-Lage auf ihrer der anderen Lage zugekehrten Seite mit einer mit dieser siegelbarän Schicht versehen. Dadurch wird eine einfache Verbindungsmöglichkeit der beiden Lagen geschaffen. Darüber hinaus wird dadurch erreicht, daß die mit der Wärmetransportflüssigkeit in Berührung stehenden Oberflächen der beiden Lagen aus Kunststoff bestehen und somit unempfindlich gegen alle chemischen und elektro-chemischen Angriffe sind.

Gemäß der Erfindung kann dabei auch die von der Sonnenstrahlung abgewandte Lage mit einer Metallschicht, vorzugsweise Aluminium-* schicht, versehen sein. Dabei ist es möglich, diese Lage mit den Kanälen zu versehen oder eben auszubilden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann weiter verbessert werden, wenn die von der Sonnenstrahlung abgewandte Lage in einem Kunststoff schaum eingebettet wird. Dadurch wird zum einen erreicht, daß die beiden Lagen zusätzlich abgestützt werden und somit eine hohe Festigkeit gegen mechanische Beanspruchung erhalten; zum anderen wird die Sonnenenergie, welche bereits von der Einrichtung absorbiert wurde, nicht durch StrahlungsVerluste an der Rückseite vermindert.

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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist dadurch gekennzeichnet_r daß die miteinander verbundenen Lagen und der Kunststoffschaum in einem wannenförmigen Gehäuye untergebracht sind, das eine Abdeckung aus die Sonnenstrahlung weitgehend unbeeinflußt durchlassendem Werkstoff aufweist, welche mit geringem Abstand von der der Sonnenstrahlung zugekehrten Lage angeordnet ist. Durch die Unterbringung in einem wannenförmigen Gehäuse wird die Einrichtung zusätzlich stabilisiert, so daß sie ohne weitere Hilfsmittel transportiert und an einem beliebigen Ort befestigt werden kann. Die Abdeckung dient dabei zum Verhindern der Wärmerückstrahlung und erbringt darüber hinaus einen weiteren mechanischen Schutz.

Die Isolierwirkung der Abdeckung kann gemäß der Erfindung noch weiter verbessert werden, wenn sie mehrlagig ausgebildet wird, wobei die einzelnen Lagen einen geringen Abstand voneinander aufweisen.

Um eine unzweckmäßige Erwärmung der Einrichtung zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Kanäle als Doppelschleifen verlaufen und ein dem eingangsseitigen Kanalanschluß zugekehrter Kanalabschnitt neben einem dem ausgangsseitigen Kanalanschluß zugeordneten Kanalabschnitt liegt. Dadurch wird eine Gegenströmung erzielt, die für ein gleichmäßiges Temperaturfeld sorgt.

Erfindungsgemäß wird auch vorgesehen, daß die Kanäle doppelläufig ausgebildet sein können. Damit wird zum einen eine Querschnittsvergrößerung der Kanäle auf einfache Weise ermöglicht und zum anderen die Gefahr einer Verstopfung durch Fremdkörper weitgehend vermieden.

Bei einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgesehen, daß zwei miteinander verbundene Kanalebenen übereinander angeordnet sind, von denen die untere mit dem Zulauf des Wärmetransporümittels verbunden ist und die obere erwärmtes Transportmittel abgibt* Mit einer derartigen ausgebildeten Einrichtung wird eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt, da durch nicht ganz vermeidbare Wärmcstrahlungsverluste

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der oberen Lage die untere Lage miterwärmt wird und dadurch der oberen Lage bereits vorgewärmtes Transportmittel zugeleitet wird.

Gemäß der Erfindung werden die Kanäle zweckmäßigerweise über eine Transportleitung direkt oder über einen Wärmetauscher mit einem Flüssigkeitswärmespeicher verbunden. Dadurch ist es möglich, Unterschiede in der Sonnenstrahlungsdichte auszugleichen.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß der Flüssigkeitswärmespeicher über eine Wärmepumpe mit einem Verbraucher verbunden ist. Die Einschaltung einer Wärmepumpe ermöglicht es, das Wärmepotsntial im Speicher bei der Wärmeentnahme entscheidend herabzusetzen und somit diesem sine erheblich größere Kapazität zu verleihen.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß die Wärmepumpe zwischen zwei Speichern angeordnet ist, von denen der zweite eine höhere Temperatur aufweist.

In der Literatur wird zwar vom Einsatz von Wärmepumpen für derartige Zwecke abgeraten, da durch diese wieder eine sehr große Spitze im Verbrauch elektrischer Energie, gerade während der Hauptheizperioden eintritt. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die Wärmepumpe nach dem Absorbersystem arbeitet und die notwendige Heisenergie durch Verbrennung von Heizöl oder dergleichen erbracht wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einer tiefgezogenen Lage, welche die Kanäle beinhaltet und einer Abdecklage;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Einrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Anschlußelementes an die Kanäle;

Fig. 4 eine Stirnansicht des Anschlußelementes in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 3 gesehen;

Fig. 5 eine Einrichtung, bei der die beiden Lagen in einem wannenförmigen Gehäuse untergebracht und mit einer Scheibe abgedeckt sind und

Fig. 6 eine Draufsicht einer Lage mit doppelläufig ausgebildeten Kanälen.

\ In Fig. 1 ist eine Einrichtung 1 zum Aufnehmen der Sonnenenergiewärme (Absorber) dargestellt, die aus einer tiefgezogsnen Lage aus Kunststoff, mit beim Tiefziehen eingeformten Kanälen 3 sowie einer zum Abdecken der Kanäle dienenden zweiten Lage 4 aus Aluminium, besteht. Auf ihrer der tiefgezogenen Lage 2 zugewandten • · Seite ist diese Abdecklage 4 mit einer siegelbaren Schicht 5 versehen, während sie auf ihrer der Sonnenstrahlung zugewandten Seite mit einer diese absorbierenden schwarzen Schicht 6 ausgerüstet ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist eine tiefgezogene Lage 2' aus durchsichtigem Kunststoff vorgesehen, die der Sonnenstrahlung zugewandt ist. Die andere Lage 4' ist eben ausgebildet und besteht aus einem eingefärbten Kunststoff, welcher die auftreffende Sonnenstrahlung absorbiert. Die absorbierende Schicht enthält ein feines Pigment, dessen Korngröße kleiner ist als die zu absorbierende Wellenlänge, welche kleiner als 2, ^Hn ist. Als Bindemittel ist Polypropylen eingesetzt. Es kann aber auch ein anderer Kunststoff als Bindemittel verwendet werden.

Zum Anschließen der Kanäle 3 an eine nicht dargestellte Zufluß™ und Abflußleitung ist einin den Fig. 3 und 4 dargestelltes Anschlußelement vorgesehen, das einen in den Kanal hineinragenden Abschnitt 8 hat, der mit einer dem Kanalquerschnitt angepaßten Querschnittsform ausgebildet ist. Das gegenüberliegende Endstück des Anschlußelementes ist als Gewindeteil 9 ausgebildet.

Zwischen dem in den Kanal 3 hineinragenden Abschnitt 8 und dem Gewindeteil 9 ist ein Bund 10 vorgesehen, bis zu dem der Abschnitt 8 in den Kanal 3 eingeschoben wird.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel· ist der aus den beiden Lagen 2 und 4 gebildete Ab? jrber 1 in ein wannenförmiges Gehäuse 11 eingesetzt. Dabei ist der Zwischenraum zwischen dem Absorber 1 und. dem Boden des Gehäuses 11 mit einem Kunststoffschaum 12 ausgefüllt. Dieser Kunststoffschaum dient einerseits zur Verhinderung von Wärmeabstrahiung und andererseits zur Stabilisierung der ganzen Einrichtung. Dabei kann, wie in Fig. 5 dargestellt, der Kunststoffschaum 12 auch den Rand des Absorbers 1 umgreifen und fixieren.

Oberhalb des Absorbers 1 ist mit geringem Abstand von diesem eine durchsichtige Abdeckung 13 aus Glas oder Kunststoff vorgesehen, durch welche der Absorber vor Wärmeverlusten durch Konvektion geschützt wird. Die Abdeckung 13 ist in reinem elastischen Profilteil 14 gehalten, das seinerseits an einem Winkelrahmen 15 abgestützt ist. Dieser Winkelrahmen 15 liegt atf dem Rand des wannenförmigen Gehäuses 11 auf und ist mit diesem durch Klammern 16 oder nicht dargestellte· Schrauben verbunden,

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die Kanäle 3 doppelläufig ausgebildet. Außerdem verlaufen sie schleifenförmig, wobei der dem Zulauf 17 zugeordnete Kanalabschnitt neben dem, dem Ablauf 18 zugeordneten Kanalabschnitt, liegt.

5. Mai 1976/h"''

Claims (15)

4Ρ/43 · Wa. . i !'ι.! . .'4P,,Verpackungen GmbH ' Kennwort: Absorber " ' " '3 ' 89^0 Kempten/Allgäu Ansprüche

1. Einrichtung zum Aufnehmen und Weiterleiten von Sonnenanergiiiwärme mit einer sich unter der Einwirkung der Sonnenstrahlung erwärmenden Schicht sowie Kanälen zur Aufnahme eines Transportmittels für diese Wärmeenergie, dadixroh gekennzeichnet, daß die Kanäle (3) zwischen zwei Lagen (2,4) vorgesehen sind, von denen wenigstens eine Einprägungen zur Bildung der Kanäle aufweist und aus Kunststoff mit verhältnismäßig geringer Wandstärke hergestellt ist, während die andere ebenfalls sehr dünnwandig und vorzugsweise eben ausgebildet ist, und daß wenigstens eine dieser beiden Lagen die Sonnenenergie wenigstens teilweise zu absorbieren vermag.

2. Einrichtung naca Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Sonnenstrahlung zugewandte Lage .(4) absorbierend ausgebildet, ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Absorption der Sonnenstrahlungsenergie bewirkende Lage (2,4) aus insbesondere eingefärbtem Kunststoff, beispielsweise aus Polyolefinen, besteht.

4. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,, daß die Kanäle (3) ausschließlich in die von der Sonnenstrahlung abgewandten Lage (2) eingeformt sind und die der Sonnenstrahlung zugewandte Lage (4) eben ausgebildet ist und zur Abdeckung der Kanäle dient.

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5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, datß |, die der Sonnenstrahlung zugewandte Lage (4) insbesondere

j für kurzwellige Strahlung durchlässig ist und die andere

ί Lage (2), in welche die Kanäle eingeformt sind, absorbierend

ausgebildet ist.

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6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ' dadurch gekennzeichnet, daß die der Sonnenstrahlung zu-

!- gewandte Lage (4) aus Aluminium besteht, das auf seiner der

L· Sonnenstrahlung zugekehrten Seite mit einer dunklen Absorptionsschicht (6) versehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aliminium-Lage (4) auf ihrer der anderen Lage zugekehrten Seite mit einer mit dieser siegelbaren Schicht (5) versehen ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sonnenstrahlung abgewandte Lage (2) mit einer Metallschicht, vorzugsweise aus Aluminium,

, versehen ist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sonnenstrahlung abgewandte Lage (2) in einem Kunststoffschaum (12) eingebettet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

die miteinander verbundenen Lagen (2,4> und der Kunststoffschaum (12) in einem wannenförmigen Gehäuse (11) untergebracht sind, das eine Abdeckung (13), aus die Sonnenstrahlung weitgehend unbeeinflußt durchlassendem Werkstoff, aufweist, welche mit geringem Abstand von der der Sonnenstrahlung zugekehrten Lage (4) angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (13) mehrlagig ausgebildet ist, wobei die einzelnen Lagen einen geringen Abstand voneinander aufweisen.

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12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (3) schleifenförmig | verlaufen, wobei ein dem Zulauf (17) des Wärmetransportmittels j zugeordneter Kanalabschnitt neben einem dem Ablauf (18) zu- | geordneten Kanalabschnitt liegt. i

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (3) doppelläufig
ausgebildet sind.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ' dadurch gekennzeichnet, daß zwei miteinander verbundene \ Kanalebenen übereinander angeordnet sind, von denen die ',. untere mit dem Zulauf (17) des Wärmetransportmittels 1 verbunden ist und die obere erwärmtes Transportmittel ab- 1 gibt. 1

15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dcdurch gekennzeichnet,
daß die absorbierende Schicht aus einem feinen Pigment, dessen Korngröße kleiner

als die zu absorbierende Wellenlänge - welche kleiner als 2,5 um ist - und aus j

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