WO2009024135A2 - Solar collector for heating, preferably, air - Google Patents

Abstract

The problem addressed by the invention is to develop a solar collector of the type in question for heating air, said solar collector permitting heat exchange over a large area and at the same time having a higher coefficient of heat exchange. For this purpose, it is proposed that there are flow resistance means in the lower air space (27) between the air inlet (18) and the air outlet (19), said flow resistance means distributing and swirling the air flow over the width of the absorber plate (25).

Description

Sonnenkollektor zur Erwärmung vorzugsweise von Luft Solar collector for heating preferably air

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a solar collector according to the preamble of claim 1.

Derartige Sonnenkollektoren werden zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie verwendet.Such solar panels are used to convert solar energy into thermal energy.

Sonnenkollektoren sind das Kernstück einer Solaranlage, bei der Sonnenenergie in Wärmeenergie umgewandelt, die dann auf einen Wärmeträger wie Wasser oder Luft übertragen wird. Das so erwärmte Wasser wird in erster Linie als Brauchwasser verwendet, während die gleichermaßen erwärmte Luft zur Beheizung oder Klimatisierung von Wohnräumen genutzt wird.Solar panels are the centerpiece of a solar system, where solar energy is converted into heat energy, which is then transferred to a heat transfer medium such as water or air. The heated water is used primarily as process water, while the equally heated air is used for heating or air conditioning of living spaces.

Sonnenkollektoren bestehen grundsätzlich aus einem wannenartigen Kollektorgehäuse, dessen Grundfläche und dessen Seitenflächen durch entsprechende Mittel thermoisoliert ausgeführt sind. Nach oben ist das Kollektorgehäuse durch eine durchscheinende Scheibe abgedeckt, während sich im Inneren des Kollektorgehäuses ein sich flächig ausbreitender Absorber zur Aufnahme der Sonnenstrahlen befindet. Dabei bildet sich zwischen dem Absorber und der durchscheinenden Abdeckscheibe ein oberer Luftraum aus. Derartige Sonnenkollektoren sind entweder ausschließlich zur Erwärmung von Wasser oder ausschließlich zur Erwärmung von Luft oder zur Erwärmung von Wasser und von Luft ausgelegt. Sonnenkollektoren zur Erwärmung von Wasser besitzen einen Absorber, der mit wendelartig verlaufenden Wasserführungsleitungen gekoppelt ist, wobei das in den Wasser- führungsleitungen vorhandene Wasser über einen Wasserkreislauf einem Wärmetauscher, einem Wasserspeicher oder einem Heizungselement zur Verfügung gestellt wird.Solar collectors basically consist of a trough-like collector housing, the base surface and the side surfaces are made thermally insulated by appropriate means. At the top, the collector housing is covered by a translucent disc, while inside the collector housing is a surface spreading absorber for receiving the sun's rays. It forms between the absorber and the translucent cover an upper airspace. Such solar panels are designed either exclusively for heating water or solely for heating air or for heating water and air. Solar panels for heating water have an absorber, which is coupled with helical running water supply lines, wherein the existing water in the guide lines water is provided via a water circuit a heat exchanger, a water storage or a heating element available.

Sonnenkollektoren zur Erwärmung von Luft sind so ausgelegt, dass der Absorber aus einer geschlossenen Platte besteht, die flächig im Kollektorgehäuse in der Art gelagert ist, dass zwischen dem Absorber und der Grundfläche des Kollektorgehäuse zusätzlich ein unterer Luftraum entsteht. Die so erwärmte Luft im unteren Luftraum wird über einen Luftkreislauf einem Heizelement zugeführt.Solar panels for heating air are designed so that the absorber consists of a closed plate, which is mounted flat in the collector housing in the way that between the absorber and the base of the collector housing in addition creates a lower airspace. The thus heated air in the lower air space is fed via an air circuit to a heating element.

Sonnenkollektoren zur Erwärmung von Wassers und zur Erwärmung von Luft sind besonders ausgeführt. Dazu besitzt der Absorber wiederum wendelartig verlaufende Wasserführungsleitungen, die einem Wasserkreislauf zugeordnet sind. Außerdem ist der Absorber wiederum so angeordnet, dass sich zwischen dem Absorber und der durchscheinenden Abdeckscheibe ein oberer Luftraum und zwischen dem Absorber und dem Boden des Kollektorgehäuses ein unterer Luftraum ausbildet. Der untere Luftraum ist dann mit dem Luftkreislauf verbunden. Derartige Kollektoren sind auch als Hybrid- Sonnenkollektoren bekannt und inzwischen weit verbreitet.Solar panels for heating water and for heating air are particularly designed. For this purpose, the absorber in turn has helical running water supply lines, which are associated with a water cycle. In addition, the absorber is again arranged so that forms between the absorber and the translucent cover an upper air space and between the absorber and the bottom of the collector housing, a lower airspace. The lower airspace is then connected to the air circuit. Such collectors are also known as hybrid solar panels and now widely used.

Ein derartiger Hybrid-Sonnenkollektor ist beispielsweise aus der DE 195 00 807 C2 bekannt, wobei der Lufteingang im oberen Luftraum einerseits des Kollektorgehäuses und der Luftausgang im unteren Luftraum andererseits des Kollektorgehäuses angeordnet sind. Die Verbindung zwischen dem oberen Luftraum und dem unteren Luftraum erfolgt über eine Perforation in der Wasser führenden Absorberplatte. Dieser Hybrid-Sonnenkollektor hat Nachteile, die im Wesentlichen darauf zurückzuführen sind, dass die frische oder auch vorgewärmte Abluft in den oberen Luftraum zwischen dem Absorber und der durchscheinenden Abdeckscheibe eingelassen wird. So legt sich der mit der Luft mitgefühlte Schmutz an der Innenfläche der Glasabdeckschei- be ab und verringert damit die Lichtdurchlässigkeit der Abdeckscheibe. Das geht zu Lasten des Wirkungsgrades des Hybrid-Sonnenkollektors. Außerdem kommt es zu Wärmeverlusten über die Abdeckscheibe, wenn der Hybrid- Sonnenkollektor in einem geschlossenen Luftkreislauf eingesetzt wird und die dem oberen Luftraum zugefϊihrte Umluft eine der Außentemperatur übersteigende Temperatur aufweist. Ein wesentlicher Nachteil dieses Hybrid-Sonnenkollektors besteht aber in der ungleichen Luftverteilung des Luftstromes innerhalb des Hybrid-Sonnenkollektors. So wird der zugeführte Luftstrom die perforierte Absorberplatte vom oberen Luftraum zum unteren Luftraum aus strömungstechnischen Gründen nur im nahen Bereich des Lufteingangs durchdringen, während die im fernen Bereich des Lufteingangs angesiedelten Wasserführungsleitungen vom Luftstrom nur gering oder gar nicht erfasst werden. Wegen der Bündelung des Luftstromes wird die Perforation im nahen Bereich des Lufteintritts schnell verschmieren und verkleben. Das führ zum Ausfall des Kollektors.Such a hybrid solar collector is known for example from DE 195 00 807 C2, wherein the air inlet in the upper air space on the one hand of the collector housing and the air outlet in the lower air space on the other hand, the collector housing are arranged. The connection between the upper air space and the lower air space via a perforation in the water-leading absorber plate. This hybrid solar collector has disadvantages, which are mainly due to the fact that the fresh or preheated exhaust air is introduced into the upper air space between the absorber and the translucent cover. Thus, the dirt, which has been felt with the air, settles on the inner surface of the glass cover plate. be down and thus reduces the light transmission of the cover. This is at the expense of the efficiency of the hybrid solar collector. In addition, there is heat loss through the cover when the hybrid solar collector is used in a closed air circuit and the air supplied to the upper air space has a temperature exceeding the outside temperature. A major disadvantage of this hybrid solar collector but is the unequal distribution of air flow within the hybrid solar collector. Thus, the supplied air flow will penetrate the perforated absorber plate from the upper air space to the lower air space for fluidic reasons only in the near region of the air inlet, while the settled in the distant region of the air inlet water ducts are detected by the air flow only slightly or not at all. Because of the bundling of the air flow, the perforation in the near area of the air inlet will smudge and stick quickly. The guide to the failure of the collector.

In der DE G 94 10 207.4 ist ein weiterer Hybrid-Sonnenkollektor beschrieben, bei dem der Lufteintritt und der Luftaustritt im unteren Luftraum angeordnet sind und der eine geschlossene Absorberplatte mit parallel verlaufenden Wasserführungsleitungen aufweist. Im Bereich der Wasserführungsleitungen befinden sich Stege, die die Absorberplatte gegenüber dem Kollektorgehäuse abstützen und die den unteren Luftraum in entsprechende Luftkammern aufteilen. Diese Luftkammern verlaufen ebenfalls parallel zu den Wasserführungsleitungen, wodurch sich dementsprechend auch der Luftstrom entlang der Wasserführungsleitungen von dem tiefer liegenden Lufteintritt zum höher liegenden Luftaustritt ausrichtet.In DE G 94 10 207.4 another hybrid solar collector is described in which the air inlet and the air outlet are arranged in the lower air space and having a closed absorber plate with parallel water supply lines. In the area of the water supply lines are webs that support the absorber plate relative to the collector housing and divide the lower air space into corresponding air chambers. These air chambers also run parallel to the water supply lines, whereby, accordingly, the air flow along the water supply lines from the lower air inlet aligns with the higher air outlet.

Dieser Hybrid-Sonnenkollektor entwickelt auf Grund der naturgemäß vorhandenen Temperaturdifferenz zwischen dem tiefer liegenden Lufteintritt und dem höher liegenden Luftaustritt ständig eine Zwangsströmung, also auch dann, wenn sie gar nicht gewollt ist. Das hat funktionstechnische Nachteile. Nachteilig ist auch, dass die Wasserführungsleitungen und die Luftführungskammern gleichgerichtet sind und der Luftstrom die Luftkammern daher fast widerstandslos passiert. Dadurch kommen die beiden Wärmeträger nur unzureichend in Kontakt, sodass nur ein geringer Wärmetausch stattfindet.Due to the naturally existing temperature difference between the lower air inlet and the higher air outlet, this hybrid solar collector constantly develops a forced flow, even if it is not intended at all. This has functional disadvantages. Another disadvantage is that the water supply lines and the air guide chambers are rectified and the air flow therefore passes through the air chambers almost without resistance. This brings the two Heat transfer insufficiently in contact, so that only a small heat exchange takes place.

Es ist auch von Nachteil, dass der obere Luftraum zwischen der Absorberplatte und der Glasabdeckscheibe als ein geschlossener Raum ausgebildet ist, wodurch der Wasserstoff der eingeschlossen Luft bei einer tiefen Außentemperatur kondensiert und sich als Wasser auf der Innenseite der Glasabdeckscheibe niederschlägt. Das behindert die Sonneneinstrahlung solange, bis sich das Kondensat auf Grund einer Erhöhung der Außentemperatur wieder aufgelöst hat.It is also disadvantageous that the upper air space between the absorber plate and the glass cover plate is formed as a closed space, whereby the hydrogen of the trapped air condenses at a low outside temperature and precipitates as water on the inside of the glass cover plate. This obstructs the solar radiation until the condensate has dissolved again due to an increase in the outside temperature.

Ein ähnlicher Hybrid-Sonnenkollektor wird in der DE 101 19 850 Al vorgestellt, der ebenfalls eine geschlossene Absorberplatte mit abstützenden Streben besitzt und dessen Lufteintritt und Luftaustritt auch im unteren Luftraum angeordnet sind. Dabei sind der Lufteintritt und der Luftaustritt im tiefer liegenden Bereich und in einer gleichen Ebene des unteren Luftraumes angeordnet, sodass eine ungewollte Zwangsströmung der Luft verhindert wird. Das hat aber den Nachteil, dass die Luftströmung innerhalb des unteren Luftraumes nur auf direktem Wege zwischen dem Lufteintritt und dem Luftaustritt und damit nur im tiefer liegenden Bereich des Luftraumes stattfindet. Das macht den Wärmetausch uneffektiv. Außerdem sind der Lufteintritt und der Luftaustritt quer zu den parallelen Wasserfuhrungsleitungen angeordnet. Das erbringt zwar einen stärkeren Kontakt zwischen den beiden Wärmeträgem und damit einen verbesserten Wärmetausch, aber eben nur in den Bereichen, die dem Lufteintritt nahe liegen. Die Wasserführungsleitungen in den anderen Bereichen werden durch die Stützstreben nur unzureichend vom Luftstrom kontaktiert, sodass kein optimaler Wärmetausch stattfinden kann.A similar hybrid solar collector is presented in DE 101 19 850 Al, which also has a closed absorber plate with supporting struts and its air inlet and outlet are also located in the lower airspace. The air inlet and the air outlet are arranged in the lower region and in a same plane of the lower air space, so that an undesired forced flow of air is prevented. But this has the disadvantage that the air flow within the lower air space takes place only on a direct path between the air inlet and the air outlet and thus only in the lower-lying area of the air space. This makes the heat exchange ineffective. In addition, the air inlet and the air outlet are arranged transversely to the parallel Wasserfuhrungsleitungen. Although this provides a stronger contact between the two Wärmeträgem and thus improved heat exchange, but only in the areas that are close to the air inlet. The water supply lines in the other areas are contacted by the support struts insufficiently by the air flow, so that no optimal heat exchange can take place.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Sonnenkollektor zur Erwärmung von Luft zu entwickeln, der einen großflächigen Wärmetausch ermöglicht und dabei einen höheren Wärmetauschkoeffizienten besitzt. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9. Der neue Sonnenkollektor beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Dabei liegt der besondere Vorteil in der Verbesserung des Wirkungsgrades bei der Erwärmung von Luft. Mit den in den unteren Luftraum eingesetzten Strömungswiderständen wird ein Luftstrom erzeugt, der sich über die gesamte Fläche des Absorbers verteilt. Damit wird auch die gesamte Fläche des Absorbers in den Wärmeübergang vom Absorber zur Luft mit einbezogen, was die Effektivität stark verbessert. Dieser Wärmeübergang wird noch dadurch verbessert, dass der Luftstrom in dem unteren Luftraum durch den Einsatz besonderer Luftteilkanäle besser und gleichmäßiger verteilt wird. Sehr vorteilhaft ist auch eine Verwirbelung des Luftstromes, die eine längere Verweildauer der zu erwärmenden Luft am Absorber ermöglicht.The invention is therefore based on the object to develop a generic solar collector for heating air, which allows a large-scale heat exchange and thereby has a higher heat exchange coefficient. This object is solved by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims 2 to 9. The new solar collector eliminates the mentioned disadvantages of the prior art. The particular advantage lies in the improvement of the efficiency in the heating of air. With the flow resistors inserted into the lower airspace, an air flow is generated which is distributed over the entire surface of the absorber. This also includes the entire surface of the absorber in the heat transfer from the absorber to the air, which greatly improves the effectiveness. This heat transfer is further improved by the fact that the air flow in the lower air space is better and more evenly distributed through the use of special partial air ducts. Very advantageous is also a turbulence of the air flow, which allows a longer residence time of the air to be heated at the absorber.

Es ist auch von einem besonderen Vorteil, dass die Erfindung sowohl bei einem Sonnenkollektor zur Erwärmung von Luft als auch in einem Hybrid-Sonnenkollektor zur Erwärmung von Wasser und Luft verwendet werden kann.It is also of particular advantage that the invention can be used in both a solar collector for heating air and in a hybrid solar collector for heating water and air.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles für einen Hybrid-Sonnenkollektor näher erläutert werden. Dazu zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment of a hybrid solar collector. To show:

Fig. 1 : den Kreislauf einer Anlage zur Erwärmung von Wasser und Luft mit einem erfindungsgemäßen Hybrid-Sonnenkollektor,1: the circuit of a plant for heating water and air with a hybrid solar collector according to the invention,

Fig. 2: den Hybrid-Sonnenkollektor im Querschnitt undFig. 2: the hybrid solar collector in cross section and

Fig. 3 : den Hybrid-Sonnenkollektor im Horizontalschnitt.Fig. 3: the hybrid solar collector in horizontal section.

Nach der Fig. 1 besteht die vereinfachte Anlage zur Erwärmung von Wasser und von Luft aus einem Wasserkreislauf 1 und einem Luftkreislauf 2, die beide über einen Hybrid-Sonnenkollektor 3 funktionell miteinander verbunden sind. Zum Wasserkreislauf 1 gehört eine erste Wasserrückleitung 4, die vom Hybrid- Sonnenkollektor 3 zu einem Speicher 5 führt, und eine erste Wasserzuleitung 6, die den Speicher 5 wieder mit dem Hybrid-Sonnenkollektor 3 verbindet. In der ersten Wasserrückleitung 4 zwischen dem Hybrid-Sonnenkollektor 3 und dem Speicher 5 befindet sich ein Wegeventil 7, von dem eine zweite Wasserrückleitung 8 zu einem parallel zum Speicher 5 angeordneten Wärmetauscher 9 abzweigt. Eine zweite Wasserzuleitung 10 verbindet den Wärmetauscher 9 mit dem Hybrid-Sonnenkollektor 3. Der Wärmetauscher 9 ist weiterhin mit einem separaten Verbraucherkreislauf gekoppelt, zu dem eine Verbraucherleitung 11 und ein Verbraucher 12 gehört.According to FIG. 1, the simplified system for heating water and air from a water circuit 1 and an air circuit 2, both of which are functionally connected to each other via a hybrid solar collector 3. For the water cycle 1 includes a first water return line 4, which leads from the hybrid solar panel 3 to a memory 5, and a first water supply line 6, which connects the memory 5 again with the hybrid solar collector 3. In the first water return line 4 between the hybrid solar collector 3 and the memory 5 is located a directional control valve 7, from which a second water return line 8 branches off to a parallel to the memory 5 arranged heat exchanger 9. A second water supply line 10 connects the heat exchanger 9 with the hybrid solar collector 3. The heat exchanger 9 is further coupled to a separate consumer circuit to which a consumer line 11 and a consumer 12 belongs.

Zum Luftkreislauf 2 gehören im Wesentlichen der Hybrid-Sonnenkollektor 3 und ein Heizelement 13, das beispielsweise in einem Wohnraum 14 installiert ist. Dabei verbindet eine Luftrückleitung 15 den Hybrid-Sonnenkollektor 3 mit dem Heizelement 13, während eine Luftzuleitung 16 vom Heizelement 13 zum Hybrid-Sonnenkollektor 3 führt. Diese Luftzuleitung 16 mündet in einen Lüfter 17, der vorzugsweise unmittelbar am Hybrid-Sonnenkollektor 3 angekoppelt ist.The air circuit 2 essentially includes the hybrid solar collector 3 and a heating element 13 which is installed, for example, in a living space 14. An air return line 15 connects the hybrid solar collector 3 to the heating element 13, while an air supply line 16 leads from the heating element 13 to the hybrid solar collector 3. This air supply line 16 opens into a fan 17, which is preferably coupled directly to the hybrid solar collector 3.

Der Hybrid-Sonnenkollektor 3 ist vorzugsweise als ein rechteckiger und flacher Körper ausgeführt und im Einsatzfall in idealer Weise in einer Schrägstellung von 45 ° ausgerichtet. In der Regel befindet sich der Hybrid-Sonnenkollektor auf dem Dach eines Hauses, wo er sich in entsprechender Weise dem Dachneigungswinkel anpasst. Der Hybrid-Sonnenkollektor 3 besitzt einen Lufteintritt 18 für die Luftzuleitung 16 und einen Luftaustritt 19 für die Luftrückleitung 15, wobei der Lufteintritt 18 und der Luftaustritt 19 in einer Ebene und im unteren Bereich des Hybrid-Sonnenkollektors 3, der sich aus der Schrägstellung des Hybrid-Sonnenkollektors 3 ergibt. Nach der Fig. 2 besteht der Hybrid-Sonnenkollektor 3 aus einem wannenartigen Kollektorgehäuse 20, das gegenüber der Atmosphäre mit einer umfassenden Isolierung 21 geschützt ist. Zur oberen Sonnenseite ist das Kollektorgehäuse 20 mit einer transparenten Abdeckscheibe 22 versehen, wobei die Abdeckscheibe 22 in der Regel aus einem durchsichtigen Glas besteht.The hybrid solar collector 3 is preferably designed as a rectangular and flat body and aligned in an ideal case in an inclined position of 45 °. As a rule, the hybrid solar collector is located on the roof of a house, where it adapts in a corresponding manner to the roof pitch angle. The hybrid solar collector 3 has an air inlet 18 for the air supply line 16 and an air outlet 19 for the air return line 15, wherein the air inlet 18 and the air outlet 19 in a plane and in the lower region of the hybrid solar collector 3, resulting from the inclination of the hybrid Solar collector 3 results. According to Fig. 2, the hybrid solar collector 3 consists of a trough-like collector housing 20 which is protected from the atmosphere with a comprehensive insulation 21. To the upper side of the sun, the collector housing 20 is provided with a transparent cover 22, the cover 22 is usually made of a transparent glass.

Im Inneren des Kollektorgehäuses 20 befindet sich ein Absorber 23. Dieser Absorber 23 besteht aus einer wendelartig verlaufenden Wasserführungsleitung 24 und einer geschlossenen Absorberplatte 25, die alle Wendeln der Wasserführungsleitung 24 mechanisch miteinander verbindet. Die Wasserführungsleitung 24 des Absorbers 23 befindet sich auf der der Sonne abgewandten Seite der Absorberplatte 25 und ist einerseits mit der ersten Wasserzuleitung 6 und andererseits mit der ersten Wasserrückleitung 4 des Wasserkreislaufes 1 verbunden.In the interior of the collector housing 20 is an absorber 23. This absorber 23 consists of a helical running water supply line 24 and a closed absorber plate 25, which mechanically connects all coils of the water supply line 24 together. The water supply line 24 of the absorber 23 is located on the side facing away from the sun of the absorber plate 25 and is on the one hand with the first water supply line 6 and on the other hand connected to the first water return line 4 of the water cycle 1.

Der Absorber 23 ist im Kollektorgehäuse 20 so auf Abstand angeordnet, dass sich zwischen der Absorberplatte 25 und der Abdeckscheibe 22 ein oberer, der Sonne zugewandter Luftraum 26 und zwischen der Absorberplatte 25 und dem Boden des Kollektorgehäuses 20 ein unterer, der Sonne abgewandter Luftraum 27 ausbildet. Dabei hat der obere Luftraum 26 die Aufgabe, die von der Absorberplatte 25 ausgehende Konvekti- onsstrahlung abzuschirmen, während der untere Luftraum 27 die Wasserführungsleitung 24 aufnimmt und so als Erwärmungskammer für die strömende Luft dient. Beide Lufträume 26, 27 sind über mindestens eine im Bereich des Lufteintritts 18 angesiedelte Einströmöffnung 28 und über mindestens eine Ausströmöffnung 29 verbunden, wobei diese Ausströmöffnung 29 sich im Bereich des Luftaustritts 19 befindet. Vorzugsweise sind beide Strömungsöffhungen 28, 29 als Spalte ausgeführt, die sich aus einer Längendifferenz zwischen der Absorberplatte 25 und dem Kollektorgehäuse 20 ergeben. Der untere Luftraum 27 ist einerseits mit dem Lufteintritt 18 und andererseits mit dem Luftaustritt 19 des Luftkreislaufes 2 verbunden. Dabei befinden sich der Lufteintritt 18 und der Luftaustritt 19, wie bereits ausgeführt und wie es aus der Fig. 3 auch ersichtlich ist, auf einer Ebene und im unteren Bereich des unter einem Anstellwinkel ausgerichteten Hybrid-Sonnenkollektors 3. Der Lufteintritt 18 und der Luftaustritt 19 sind im Boden des Kollektorgehäuses 20 eingebracht, sodass die Zuführung und die Abführung des Luftstromes von der Breitseite des Kollektorgehäuses 20 erfolgt. Der Boden des Kollektorgehäuses 20 ist im Bereich des Lufteintritts 18 in besonderer Weise ausgebildet. So mündet der Lufteintritt 18 in einen offenen Lufthauptkanal 30, der längs zu der Wasserführungsleitung 24 ausgerichtet ist und sich weitestgehend über die gesamte Länge des unteren Luftraumes 27 erstreckt. Dieser Lufthauptkanal 30 ist vorzugsweise als eine Nut ausgebildet, wobei die Tiefe des Lufthauptkanals 30 so gewählt ist, dass der über den Lufteintritt 18 eintretende Luftstrom eine ausreichende Zwangsführung erfährt. Aus diesem längs ausgerichteten Lufthauptkanal 30 zweigen in Richtung der Ebene des Luftaustritts 19 mehrere, ebenfalls offene und quer zu der Was- serführungsleitung 24 ausgerichtete Luftteilkanäle 31 , 31 ' , 31' ' , 31 " ' ab, die über die Länge des Lufthauptkanal 30 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Auch diese Luftteilkanäle 31, 31 ', 31 ", 31 '" sind vorzugsweise nutenfÖrmig ausgebildet und besitzen Zwangsführungseigenschaften für den Luftstrom. Die Querschnitte der Luftteilkanäle 31, 31 ', 31 ", 31 '" sind gleich. Die Querschnitte können aber auch unterschiedlich in der Art sein, dass der vom Lufteintritt 18 am weitesten entfernte Luftteilkanal 31 den kleinsten und der vom Lufteintritt 18 nächste Luftteilkanal 31 '" den größten Querschnitt aufweist. Der Grund j edes Luftteilkanals 31, 31 ', 31 ", 31 '" ist konisch ausgeführt, sodass die Längen der Luftteilkanäle 31, 31 ', 31 ", 31 '" endlich sind. Dabei sind die Längen der Luftteilkanäle 31, 31', 31", 31'" vorzugsweise gleich. Es ist auch möglich, die Längen der Luftteilkanäle3 l, 3r, 31", 31'" zu variieren, wobei dann der am nächsten zum Lufteintritt 18 liegende Luftteilkanal 31 '" die kürzeste Erstreckung und der am weitesten vom Lufteintritt 18 entfernte Luftteilkanal 31 die längste Erstreckung aufweisen sollte.The absorber 23 is arranged in the collector housing 20 at a distance, that forms between the absorber plate 25 and the cover 22, an upper, the sun-facing air space 26 and between the absorber plate 25 and the bottom of the collector housing 20, a lower, the sun remote air space 27 , In this case, the upper air space 26 has the task of shielding the radiation from the absorber plate 25 starting convection, while the lower air space 27, the water supply line 24 receives and thus serves as a heating chamber for the flowing air. Both air spaces 26, 27 are connected via at least one inflow opening 28 located in the region of the air inlet 18 and via at least one outflow opening 29, this outflow opening 29 being located in the region of the air outlet 19. Preferably, both Strömungsöffhungen 28, 29 designed as a column, resulting from a difference in length between the absorber plate 25 and the collector housing 20. The lower air space 27 is connected on the one hand to the air inlet 18 and on the other hand to the air outlet 19 of the air circuit 2. Here, the air inlet 18 and the air outlet 19, as already stated and, as is also apparent from FIG. 3, are located on a plane and in the lower region of the hybrid solar collector 3 oriented at an angle of attack. The air inlet 18 and the air outlet 19 are introduced into the bottom of the collector housing 20, so that the supply and the discharge of the air flow from the broad side of the collector housing 20 takes place. The bottom of the collector housing 20 is formed in the region of the air inlet 18 in a special way. Thus, the air inlet 18 opens into an open air main channel 30, which is aligned longitudinally to the water supply line 24 and extends as far as possible over the entire length of the lower air space 27. This main air duct 30 is preferably designed as a groove, wherein the depth of the main air duct 30 is selected so that the air flow entering via the air inlet 18 experiences a sufficient positive guidance. From this longitudinally aligned main air duct 30, in the direction of the plane of the air outlet 19, several, likewise open and transversely to the water, branch off. The air supply ducts 31, 31 ', 31 ", 31"' are arranged distributed uniformly over the length of the main air duct 30. These partial air ducts 31, 31 ', 31 ", 31'" are preferably of groove-like design and have The cross sections of the partial air ducts 31, 31 ', 31 ", 31'" are the same, but the cross sections may also be different in that the air duct 31 farthest from the air inlet 18 is the smallest and that from the air inlet 18 next partial air duct 31 '"has the largest cross-section. The reason of each partial air duct 31, 31 ', 31 ", 31'" is conical, so that the lengths of the partial air ducts 31, 31 ', 31 ", 31'" are finite. The lengths of the partial air ducts 31, 31 ', 31 ", 31'" are preferably the same. It is also possible to vary the lengths of the Luftteilkanäle3 l, 3r, 31 ", 31 '", in which case the closest to the air inlet 18 Luftteilkanal 31'"the shortest extent and the farthest from the air inlet 18 air duct 31, the longest Extension should have.

Der Hybrid-Sonnenkollektors 3 eignet sich zur Erwärmung von Wasser, was allgemein bekannt ist und daher nicht näher erläutert werden muss.The hybrid solar collector 3 is suitable for heating water, which is well known and therefore need not be explained in detail.

Der Hybrid-Sonnenkollektor 3 kann auch nur Luft erwärmen, nämlich dann, wenn der Wasserkreislauf 1 unterbrochen ist. Er kann Luft aber auch im Zusammenwirken mit dem Wasserkreislauf 1 erwärmen. Dazu wird durch das Gebläse 17 und über den Lufteintritt 18 Luft in den unteren Luftraum 18 befördert. Dieser Luftstrom gelangt dadurch zunächst in den Lufthauptkanal 30, der den Luftstrom von seinem strömungstechnisch bedingt kürzesten Weg zum Luftaustritt 19 abbringt und ihn über die gesamte Länge des unteren Luftraumes 27 führt. Auf dem Wege innerhalb des Lufthauptkanals 30 zweigen über die Luftteilkanäle 31, 31', 31", 31 '" Teilströme ab, die sich zunächst parallel ausrichten und dann nach und nach sammeln und sich zum Luftaustritt 19 ausrichten. Auf dem Wege vom Lufthauptkanal 30 zum Luftaustritt 19 werden die Teilströme durch die in den unteren Luftraum 27 hineinragenden Wasserführungsleitungen 24 behindert, sodass die Teilströme in Turbolenzen kommen. Dadurch entstehen hinter jeder Wendel der Wasserführungsleitung 24 mehrere Wirbel, die die Strömung der Luft verzögern und die damit die Luftmassen zu einem längeren Kontakt mit dem Absorber 23 zwingen.The hybrid solar collector 3 can only heat air, namely, when the water cycle 1 is interrupted. He can heat air but also in cooperation with the water cycle 1. For this purpose, 18 air is conveyed through the fan 17 and the air inlet 18 in the lower air space. This air flow thus passes first into the main air duct 30, which removes the air flow from its shortest flow-related path to the air outlet 19 and leads him over the entire length of the lower air space 27. On the way within the main air channel 30 branches off on the air ducts 31, 31 ', 31 ", 31'" partial flows, which initially align in parallel and then gradually accumulate and align with the air outlet 19. On the way from the main air duct 30 to the air outlet 19, the partial flows are hindered by the projecting into the lower air space 27 water supply lines 24, so that the partial flows come in turbulence. This creates behind everyone Wendel the water supply line 24 a plurality of vortices that delay the flow of air and thus force the air masses to a longer contact with the absorber 23.

Aus dem Lufthauptkanal 30 zweigt ein weiterer Teilstrom ab, der durch die Einström- öffhung 28 an der Absorberplatte 25 vorbei in den oberen Luftraum 26 gelangt und dort an der Unterseite der Abdeckscheibe 22 vorbei zur Ausströmöffnung 29 an der Absorberplatte 25 strömt. Danach vereint sich dieser Teilstrom wieder mit den Teilströmen im unteren Luftraum 27. Dieser Teilstrom entfernt das Kondensat an der Abdeckscheibe 22 und macht sie wieder lichtdurchlässiger. A further partial flow branches off from the main air duct 30 and passes through the inlet opening 28 past the absorber plate 25 into the upper air space 26 and flows there past the underside of the cover plate 22 to the outflow opening 29 on the absorber plate 25. Thereafter, this partial flow again combines with the partial flows in the lower air space 27. This partial flow removes the condensate on the cover 22 and makes them more translucent.

Liste der BezugszeichenList of reference numbers

1 Wasserkreislauf1 water cycle

2 Luftkreislauf2 air circulation

3 Hybrid-Sonnenkollektor3 hybrid solar collector

4 erste Wasserrückleitung4 first water return

5 Speicher5 memory

6 erste Wasserzuleitung6 first water supply

7 Wegeventil7 way valve

8 zweite Wasserrückleitung8 second water return

9 Wärmetauscher9 heat exchangers

10 zweite Wasserzuleitung10 second water supply

11 Verbraucherleitung11 consumer management

12 Verbraucher12 consumers

13 Heizelement13 heating element

14 Wohnraum14 living space

15 Luftrückleitung15 air return

16 Luftzuleitung16 air supply line

17 Lüfter17 fans

18 Lufteintritt18 air intake

19 Luftaustritt19 air outlet

20 Kollektorgehäuse20 collector housing

21 Isolierung21 insulation

22 Abdeckscheibe22 cover

23 Absorber23 absorbers

24 Wasserfuhrungsleitung24 water supply line

25 Absorberplatte25 absorber plate

26 oberer Luftraum unterer Luftraum Einströmöffhung Ausströmöffnung Lufthauptkanal Luftteilkanal 26 upper airspace lower airspace inflow opening outflow air main duct air partial duct

Claims

Patentansprüche claims

1. Sonnenkollektor zur Erwärmung vorzugsweise von Luft, bestehend aus einem isolierten Kollektorgehäuse (20) mit einer durchscheinenden Abdeckscheibe (22) und einer im Kollektorgehäuse (20) angeordneten Absorberplatte (25), wobei die Absorberplatte (25) und der Boden des Kollektorgehäuses (20) einen unteren Luftraum (27) mit einem Lufteintritt (18) und ein Luftaustritt (19) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Luftraum (27) zwischen dem Lufteintritt (18) und dem Luftaustritt (19) Strömungswiderstände vorhanden sind, die den Luftstrom über die Breite der Absorberplatte (25) verteilen und verwirbeln.1. solar collector for heating preferably of air, consisting of an insulated collector housing (20) with a translucent cover (22) and a collector housing (20) arranged absorber plate (25), wherein the absorber plate (25) and the bottom of the collector housing (20 ) form a lower air space (27) with an air inlet (18) and an air outlet (19), characterized in that in the lower air space (27) between the air inlet (18) and the air outlet (19) flow resistances are present, which the air flow spread over the width of the absorber plate (25) and swirl.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungswiderstände im Boden des Kollektorgehäuses (20) eingearbeitete Luftführungskanäle sind.2. Solar collector according to claim 1, characterized in that flow resistances in the bottom of the collector housing (20) are incorporated air ducts.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Kollektorgehäuses (29) einen den Luftstrom umlenkenden und vom Luftaustritt (19) weg gerichteten Lufthauptkanal (30) besitzt.3. Solar collector according to claim 2, characterized in that the bottom of the collector housing (29) has a the air flow deflecting and from the air outlet (19) directed away the main air duct (30).

4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung hinter dem Lufthauptkanal (30) mindestens ein, den Luftstrom zum Luftaustritt (19) zurück führender Luftteilkanal (31, 31', 31", 31'") angeordnet ist.4. Solar collector according to claim 3, characterized in that in the flow direction behind the main air duct (30) at least one, the air flow to the air outlet (19) leading back air partial duct (31, 31 ', 31 ", 31'") is arranged.

5. Sonnenkollektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftteilkanäle (31, 31', 31 ", 31 '") einen gleichen oder unterschiedlichen Querschnitt und eine gleiche oder unterschiedliche Längen aufweisen. 5. Solar collector according to claim 4, characterized in that the partial air ducts (31, 31 ', 31 ", 31'") have a same or different cross-section and an equal or different lengths.

6. Sonnenkollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Luftteilkanäle (31, 31 ', 31 ", 31 '") mit der Entfernung vom Lufteintritt (18) geringer und die Längen der Luftteilkanäle (31 , 31 ' , 31 " , 31 ' ") mit der Entfernung vom Lufteintritt ( 18) größer werden.6. Solar collector according to claim 5, characterized in that the cross-sections of the air partial ducts (31, 31 ', 31 ", 31'") with the distance from the air inlet (18) and the lengths of the partial air ducts (31, 31 ', 31 " , 31 '") become larger with the distance from the air inlet (18).

7. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, wobei zwischen der Absorberplatte (25) und der Abdeckscheibe (22) ein oberer Luftraum (26) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem unteren Luftraum (27) und dem oberen Luftraum (26) mindestens eine Einströmöffnung (28) und mindestens eine Ausströmöffnung (29) vorgesehen sind, die einen Teilstrom zur Belüftung der Abdeckscheibe (22) ermöglichen.7. A solar collector according to claim 1, wherein between the absorber plate (25) and the cover (22) an upper air space (26) is formed, characterized in that between the lower air space (27) and the upper air space (26) at least one inflow opening (28) and at least one outflow opening (29) are provided, which allow a partial flow for ventilation of the cover plate (22).

8. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswiderstände quer zur Strömungsrichtung des Luftstromes verlaufende Erhebungen an der Absorberplatte (25) sind.8. Solar collector according to claim 1, characterized in that the flow resistances are transverse to the flow direction of the air flow extending elevations on the absorber plate (25).

9. Sonnenkollektor nach Anspruch 8, wobei der Sonnenkollektor zur Erwärmung von Luft und Wasser ausgelegt ist und die Absorberplatte (25) dazu auf der der Sonne abgewandten Seite mit quer zum Luftstrom verlaufenden Wasserführungsleitungen (24) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserführungsleitungen (24) als Strömungswiderstände für den Luftstrom ausgelegt sind. 9. Solar collector according to claim 8, wherein the solar collector is designed for heating air and water and the absorber plate (25) is provided on the side facing away from the sun with transverse to the air flow water supply lines (24), characterized in that the water supply lines ( 24) are designed as flow resistances for the air flow.