FI59481C - RELEASE OF THE FOLLOWING PLATE WITHOUT UPDATING - Google Patents

Description

R35F1 Μ (11) ULUTUSj U LKAISU Q.ft1 m VV UTLÄGCNINGSSKRIFT 5^4 01R35F1 Μ (11) EXPLANATION Q.ft1 m YY UTLÄGCNINGSSKRIFT 5 ^ 4 01

Paten* e.edrfelat ^ ’ ^ (51) Kv.ik.Wa.3 F 24 J 5/02 SUOMI—FINLAND (21) PK^ttlh»k*mu«-Htt«a»»eki*ing 801081 (22) 03.04.80 'r f/ (23) AlkupAivl—GiMghuudag 03-04.80 (41) Tullut |ullcl*uk*l—Blhrtt affuntllg haottl.|. r«ki»tTlh*IUtw (44)N«MWW».|.l»lNltol»,w_ , „Paten * e.edrfelat ^ '^ (51) Kv.ik.Wa.3 F 24 J 5/02 SUOMI — FINLAND (21) PK ^ ttlh »k * mu« -Htt «a» »eki * ing 801081 (22 ) 03.04.80 'rf / (23) AlkupAivl — GiMghuudag 03-04.80 (41) Tullut | ullcl * uk * l — Blhrtt affuntllg haottl. |. r «ki» tTlh * IUtw (44) N «MWW». | .l »lNltol», w_, „

Mwt> och raglftcratyralMn Af»0*un utlagd och utl.tkrtftun puMtccnd 30.04.8l (32)(33)(31) Bjryduttr utuolkuu*—tuglrd prior** (71)(72) Heikki Tapio Teittinen, Soukankuja 2 B 02360 Espoo 36, Suomi-Finl and (ΓΙ) (74) Seppo Laine (54) Sovitelma aurinkoenergian hyödyntämiseksi rakennusten lämmityksessä -Mwt> och raglftcratyralMn Af »0 * un utlagd och utl.tkrtftun puMtccnd 30.04.8l (32) (33) (31) Bjryduttr utuolkuu * —tuglrd prior ** (71) (72) Heikki Tapio Teittinen, Soukankuja 2 B 02360 Espoo 36, Suomi-Finl and (ΓΙ) (74) Seppo Laine (54) Solar energy utilization scheme for heating buildings -

Anordning för utnyttjande av solenergi vid uppvärmning av byggnader Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen sovitelma aurinkoenergian hyödyntämiseksi rakennusten lämmityksessä.The present invention relates to an arrangement for utilizing solar energy for heating buildings according to the preamble of claim 1.

Ennestään tunnetaan menetelmiä ja rakenteita aurinkoenergian hyödyntämiseksi käyttämällä lämmönkerääjiä, lämpövarastoja ja läm-mönluovutuselimiä. Epäkohtana näissä ennestään tunnetuissa rakenteissa on se f että niissä tarvitaan erillinen varaaja ja erillinen lämpövarasto sekä usein lisäksi erillinen lämmönluovutuselin. Nämä erilliset laitteet on yhdistetty toiminnallisesti toisiinsa lämpöä siirtävillä väliaineilla, jolloin tarvitaan erillisiä kierrätys- ja säätölaitteita. Tämän monimutkaisuutensa vuoksi ennestään tunnetut laitteet ovat kalliita, ja niiden käyttö on epätaloudellista, koska ne vaativat myös ulkopuolista energiaa ja huoltoa.Methods and structures for utilizing solar energy using heat collectors, heat storage and heat transfer means are already known. The disadvantage of these previously known structures is that they require a separate accumulator and a separate heat storage, and often in addition a separate heat transfer member. These separate devices are functionally interconnected by heat transfer media, requiring separate recycling and control devices. Because of this complexity, previously known devices are expensive and uneconomical to use because they also require external energy and maintenance.

Yksi aikaisempi ratkaisu on esitetty kaaviollisesti kuviossa 1. Siinä rakennuksen katolle sovitettu auringonsäteilyn kerääjä 1 kerää aurinkoenergiaa. Tämä energia siirtyy putkistossa 2 virtaavaan väliaineeseen, esim. veteen, öljyyn tai ilmaan. Virtausta pidetään yllä pumpulla, puhaltimella tai sentapaisella laitteella 5« joka 2 59481 toimiakseen tarvitsee sähköä. Ohjausautomatiikka 4 säätelee pumpun tai puhaltimen 3 toimintaa. Energiavarasto 5» esim. vesi- tai suola-varaaja, keraaminen massa tai sentapainen, varastoi päivällä saatavan ylimääräisen energian ja luovuttaa sen yöllä. Toinen väliaine-putkisto 6 siirtää varaajasta 5 energiaa käyttökohteisiin. Toinen pumppu tai puhallin 7 pitää yllä tämän väliaineen kiertoa ja tarvitsee toimiakseen samoin sähköä. Lämmönluovutuselin 8, esim. patteri, luovuttaa sitten lämpöä huonetilaan. Rakennuksen seinässä oleva lämpöeriste 9 hidastaa lämmön siirtymistä ulos»One previous solution is shown schematically in Figure 1. In it, a solar radiation collector 1 arranged on the roof of a building collects solar energy. This energy is transferred in a medium flowing in the piping 2, e.g. water, oil or air. The flow is maintained by a pump, fan or similar device 5 «which requires electricity to operate 2 59481. The automatic control 4 regulates the operation of the pump or fan 3. Energy storage 5 »e.g. a water or salt accumulator, ceramic mass or the like, stores the extra energy available during the day and releases it at night. The second medium piping 6 transfers energy from the accumulator 5 to the applications. The second pump or fan 7 maintains the circulation of this medium and needs electricity to operate in the same way. The heat transfer member 8, e.g. a radiator, then transfers heat to the room. Thermal insulation 9 in the wall of the building slows down the heat transfer out »

Ennestään tunnetaan myös rakenne, jossa alustakerroksen päälle on jonkin välimatkan päähän sovitettu lasilevy, jolloin välissä oleva, aurinkoenergian lämmittämä ilma sai kiertää konvektiolämmityksen aikaansaamiseksi.A structure is also known in which a glass plate is arranged on the base layer at some distance, in which case the intervening air heated by solar energy was allowed to circulate in order to provide convection heating.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaisemmissa ratkaisuissa olevien epäkohtien poistaminen ja aivan uudentyyppisen energianhyö-dyntämissovitelman aikaansaaminen.The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the previous solutions and to provide a completely new type of energy recovery arrangement.

Tämä tarkoitus voidaan saavuttaa keksinnön mukaisella sovitel-malla, joka perustuu seuraaviin ajatuksiin: - Lämmönkerääjä, lämpövarasto, lämpöeriste ja lämmönluovutuselin muodostavat yhtenäisen, integroidun rakenteen, jossa lämpö ilman väliaineiden käyttöä siirtyy johtumalla ja/tai säteilemällä.This object can be achieved by an arrangement according to the invention based on the following ideas: The heat collector, the heat storage, the thermal insulation and the heat transfer element form a single, integrated structure in which heat is transferred by conduction and / or radiation without the use of media.

- käytetään hyväksi ns. kasvihuoneilmiötä, jossa auringon säteily läpäisee uloimman kerroksen, esim. lasin, ja imeytyy ab-sorptiokerrokseen, joka lähettää lämpösäteilyä alkuperäisestä muuttuneella aallonpituudella, jota uloin kerros läpäisee huonosti. Tällöin absorptiokerroksen lämpötila nousee.- exploits the so-called a greenhouse phenomenon in which solar radiation passes through the outermost layer, e.g., glass, and is absorbed into the absorption layer, which emits thermal radiation from the original at a changed wavelength that is poorly transmitted by the outermost layer. In this case, the temperature of the absorption layer rises.

- Lämmönluovutuselimenä käytetään rakennuksen seinän sisäpintaa.- The inner surface of the building wall is used as the heat transfer element.

- Sovelletaan eräänlaista lämpötasasuuntausperiaatetta.- A kind of thermal orientation principle is applied.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle eovitelmalle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.More specifically, the embodiment according to the invention is mainly characterized by what is set out in claim 1.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä keksinnön mukainen sovitelma on helpporakenteinen ja -käyttöinen.The invention provides considerable advantages. Thus, the arrangement according to the invention is easy to construct and use.

Se on lisäksi täysin riippumaton ulkopuolisen energian (esim. sähkön) saannista eikä vaadi juuri huoltoa. Edelleen sovitelmaan kuuluvat rakenteet ja eristeet kuivuvat käytössä, jolloin niiden eristyskyky entisestäänkin paranee.In addition, it is completely independent of the supply of external energy (e.g. electricity) and requires little maintenance. Furthermore, the structures and insulation included in the arrangement dry out in use, which further improves their insulation capacity.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisen piirustuskuvion 2 mukaisen suoritusesimerkin avulla.The invention will now be examined in more detail by means of an exemplary embodiment according to the accompanying drawing Figure 2.

5 594815 59481

Kuvio 2 esittää kaaviollisena leikkauskuvantona yhtä keksinnön mukaista sovitelmaa.Figure 2 shows a schematic sectional view of one arrangement according to the invention.

Kuvion 2 mukainen rakenne käsittää uloimpana olevan lasi-, muovi- tai muun sentapaisen pintalevyn 10, joka päästää auringon lämpösäteilyn läpi. Varsinainen seinärakenne 13, joka voi olla esim. betonia tai kevytbetonia, on pintalevyn 10 puoleiselta ulkopinnaltaan päällystetty absorptiokerroksella 11, joka on väriltään sopivimmin tummaa. Absorptiokerros 11 imee itseensä pintalevyn 10 läpi tulleen lämpösäteilyn, jolloin osa lämmöstä siirtyy johtumalla seinään 13.The structure according to Figure 2 comprises an outermost glass, plastic or similar surface plate 10 which transmits the sun's thermal radiation. The actual wall structure 13, which may be e.g. concrete or aerated concrete, is coated on its outer surface on the side of the surface plate 10 with an absorption layer 11, which is preferably dark in color. The absorption layer 11 absorbs the heat radiation entering through the surface plate 10, whereby part of the heat is transferred by conduction to the wall 13.

Osa lämmöstä muuttuu säteilyksi, jonka aallonpituus poikkeaa alkuperäisestä. Kun nyt pintalevy 10 on valmistettu materiaalista, joka läpäisee huonosti tällaista säteilyä, mutta hyvin auringonsäteilyä, niin suuri osa tästä säteilyenergiasta palautuu takaisin absorptio-kerrokseen 11, josta se johtuu seinään 13* Ilmaväli 12 estää lämpöä siirtymästä johtumalla absorptiokerroksesta 11 pintalevyyn 10. Toisaalta ilma kuitenkin siirtäisi konvektion avulla lämpöä absorptio-kerroksesta 11 pintalevyyn 10. Tästä syystä on tärkeää, että ilman liike ilmavälissä 12 on mahdollisimman vähäistä, jolloin lämpöhäviötkin pysyvät mahdolli simman vähäisinä. Tämä on saatu aikaan pintalevyn 10 ja absorptiokerroksen 11 väliin sovitetuilla rimoilla 14 tai sentapaisilla, jotka muodostavat ilmaväliin esim. lokeromaisia rakenteita.Some of the heat is converted into radiation of a different wavelength from the original. Now that the surface plate 10 is made of a material which transmits such radiation poorly but very well to solar radiation, much of this radiant energy is returned to the absorption layer 11, where it is due to the wall 13 * Air gap 12 prevents heat transfer would transfer heat by convection from the absorption layer 11 to the surface plate 10. For this reason, it is important that the movement of air in the air gap 12 is kept to a minimum, so that even heat losses are kept to a minimum. This is achieved by ribs 14 or the like arranged between the surface plate 10 and the absorption layer 11, which form e.g. compartment-like structures in the air gap.

Seinän 13 tulee olla massiivinen, jotta se myös voisi varastoida lämpöä, ja samalla lämpöä eristävä. Tällainen seinä on esimerkiksi kevytbetoniseinä, erittäin paksu kivirakenteinen seinä tai kivirakenne- ja eristyskerrosten muodostama yhdistelmäseinä.The wall 13 must be massive so that it can also store heat and at the same time be heat insulating. Such a wall is, for example, a lightweight concrete wall, a very thick stone structure wall or a composite wall formed by stone structure and insulation layers.

Esimerkiksi keksinnön mukainen seinärakenne, jossa kevytsora-betonia olevan seinän 13 paksuus on noin 300 mm ja ilmaväli noin 30 mm, vastaa eristysominaisuuksiltaan tavallista seinärakennetta, jossa varsinaisen, samoin kevytsorabetonia olevan seinän paksuus on noin 200 mm, villaeristekerroksen paksuus noin 63 mm ja ulommaisen pinnoitekerroksen paksuus noin 35 mm. Tällöin siis kummankin seinä-rakenteen eristyskyky on auringottomana aikana (yöllä keskitalvella) likimain yhtä hyvä (k « 0,3 W/πΓ °C). Tästä havaitaan, että keksinnön mukaisen seinärakenteen ei tarvitse olla olennaisesti paksumpi kuin tavanomaisen seinärakenteen, jolla ei ole mitään varsinaista auringonlämmön talteenottokykyä.For example, a wall structure according to the invention, in which the wall 13 of lightweight gravel concrete has a thickness of about 300 mm and an air gap of about 30 mm, corresponds to a conventional wall structure with a thickness of about 200 mm about 35 mm. In this case, the insulation capacity of both wall structures is approximately equal (k «0.3 W / πΓ ° C) during the sunless period (at night in mid-winter). From this it is found that the wall structure according to the invention does not have to be substantially thicker than a conventional wall structure which has no actual solar heat recovery capacity.

Keksinnön puitteissa valitut aineet, niiden paksuudet ja muu mitoitus voivat luonnollisesti vaihdella, ja parhaat tulokset eri «· 59481 tapauksissa saadaankin vasta kokeilujen avulla. Todettakoon vielä, ettei esim. absorptiokerros välttämättä ole mikään seinästä 13 erillinen kerros, vaan se voi olla itse seinän 13 ulkopinta, joka on sopivimmin väriltään tumma. Välin 12 ei myöskään tarvitse olla pelkästään ilmataytteinen, vaan se voi olla täytetty esim. valoa läpäisevällä eristeellä, kuten lasivillalla tai vaahtolasilla. Vaihtoehtoisesti väli 12 voi olla tyhjöväli.The substances selected within the scope of the invention, their thicknesses and other dimensions can, of course, vary, and the best results in different cases are obtained only by means of experiments. It should also be noted that, for example, the absorption layer is not necessarily a separate layer from the wall 13, but may be the outer surface of the wall 13 itself, which is preferably dark in color. The gap 12 also does not have to be only air-filled, but can be filled with e.g. light-transmitting insulation, such as glass wool or foam glass. Alternatively, the gap 12 may be a vacuum gap.

Claims (11)

1. Sovitelma aurinkoenergian hyödyntämiseksi rakennusten lämmityksessä, joka sovitelma käsittää - pintalevyn (10), joka olennaisesti päästää auringon lämpö-säteilyn läpi muttei juuri päästä toisen aallonpituuden omaavaa säteilyä läpi toiseen suuntaan, - absorptiokerroksen (11), joka on sovitettu välimatkan päähän pintalevystä (10) tämän sisäpuolelle ja joka absorboi ainakin osan pintalevyn (10) läpi tuleesta lämpösäteilystä, ja - pintalevyn (10) ja absorptiokerroksen (11) välissä olevan välitilan (12), tunnettu siitä, että - absorptiokerros (11) on kosketuksessa varsinaisen seinä-rakenteen (13) kanssa luovuttsakseen tälle lämpönsä ja - välitila (12) on varustettu elimillä (14) konvektion estämiseksi välitilassa (12).An arrangement for utilizing solar energy for heating buildings, the arrangement comprising - a surface plate (10) which essentially transmits solar thermal radiation but not much radiation of a second wavelength in the other direction, - an absorption layer (11) spaced from the surface plate (10). ) inside it and which absorbs at least part of the heat radiation passing through the surface plate (10), and - the space (12) between the surface plate (10) and the absorption layer (11), characterized in that - the absorption layer (11) is in contact with the actual wall structure ( 13) in order to transfer its heat to it, and the intermediate space (12) is provided with means (14) for preventing convection in the intermediate space (12). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että absorptiokerroksena (11) on erillinen, seinärakennetta (13) koskettava kerros.Arrangement according to Claim 1, characterized in that the absorption layer (11) is a separate layer in contact with the wall structure (13). 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että mainitut elimet ovat välitilan (12) osastoihin tai lokeroihin jakavia rimoja (14) tai sentapaisia.An arrangement according to claim 1, characterized in that said members are ribs (14) dividing the compartment (12) into compartments or compartments or the like. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että absorptiokerroksena (11) on seinärakenteen (13) ulkopintaan pinnoittamalla aikaansaatu kerros.An arrangement according to claim 1, characterized in that the absorption layer (11) is a layer obtained by coating the outer surface of the wall structure (13). 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että absorptiokerroksena (11) on itse seinärakenteen (13) ulkokerros *Arrangement according to Claim 1, characterized in that the absorption layer (11) is the outer layer * of the wall structure (13) itself. 5 594815 59481 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että välitila (12) on tyhjötila.An arrangement according to claim 1, characterized in that the intermediate space (12) is a vacuum space. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että välitila (12) on kaasulla, esim. ilmalla täytetty.Arrangement according to Claim 1, characterized in that the intermediate space (12) is filled with gas, e.g. air. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että välitila (12) on ainakin osittain täytetty eristysaineella.An arrangement according to claim 1, characterized in that the intermediate space (12) is at least partially filled with an insulating material. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että eristysaine on läpinäkyvää tai läpikuultavaa ainetta, esim. lasivillaa tai vaahtolasia. 6 59481Arrangement according to Claim 8, characterized in that the insulating material is a transparent or translucent material, e.g. glass wool or foam glass. 6 59481 10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että seinärakenne (13) on massiivista ja samalla lämpöä eristävää ainetta, esim. betonia tai kevytbetonia.Arrangement according to Claim 1, characterized in that the wall structure (13) is made of a solid and at the same time heat-insulating material, e.g. concrete or aerated concrete. 11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että pintalevy (10), välitila (12), elimet (14) sekä absorptio-kerros (11) muodostavat yhtenäisen rakenteen, esim. kennolevyn. 7 59481An arrangement according to claim 1, characterized in that the surface plate (10), the intermediate space (12), the members (14) and the absorption layer (11) form a unitary structure, e.g. a cell plate. 7 59481