DE2609091A1

DE2609091A1 - Heat recovery from solar radiation - using. appts. having pyramidal indentations with water tubes in heat conducting sheet

Info

Publication number: DE2609091A1
Application number: DE19762609091
Authority: DE
Inventors: Felix Duerst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1976-03-05
Publication date: 1976-09-16
Also published as: IT1074551B; ATA157076A

Abstract

System for recovering heat from solar energy consists of an inclined unit which is basically a heat exchanger. This consists of a series of paralle tubes made from a heat conducting material running between distribution and collection manifold. Between these are stretched sheets of heat conducting material which contains surface extensions by means of depressions and raised ports. The sheets are of a specific length and are closely joined to the tubes. The depressions and raised portions are of a conical or pyramidal type. The shells can be so formed that heat transfer channels are built into them. The rows of depressions can be offset from each other.

Description

zinrichtung zur gewinnung von Wärme aus Sonnenenergie Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Gewinnung von Wärme aus Sonnenenergie. device for the production of heat from solar energy object The invention is a device for obtaining heat from solar energy.

Es sind schon verschiedene Einrichtungen dieser Art vorgeschlagen worden, bei welchen durch Sonneneinstrahlung erzeugte Wärme durch eine meist metallische Auffangfläche aufgenommen und von dieser durcb Wärmeaustausch an einen flüssigen Wärmeträger übertragen wird. Die Wärmeausbeute der bekannten Einrichtungen ist derart gering, dass eine wirtschaftliche I.Tutzung, sei es zur Gewinnung von Antriebsenergie für eine Kraitmaschine, sei es zu Heizzwecken, bisher nicht möglich war; aber auch der konstruktive Aufbau (z.3. Nachführvorrichtungen für die meist unverhältnismässig grosse Auffangfläche) ist bei bekannten Einrichtungen kompliziert und aufwendig, Demgegenüber bezweckt die vorliegende Erfindung die Schaffung einer Einrichtung der genanten Art, die keiner beweglichen Teile bedarf, auf relativ kleiner Grundfläche aufgebaut ist und einen die wirtschaftliche Venrendung ermöglichenden Wirkungsgrad besitzt.Various devices of this type have already been proposed in which heat generated by solar radiation is replaced by a mostly metallic The collecting surface is absorbed and from this through heat exchange to a liquid Heat transfer medium is transferred. The heat output of the known devices is such low that an economic I. use, be it for the generation of drive energy for a krait machine, be it for heating purposes, was previously not possible; but also the structural design (e.g. 3. tracking devices for the mostly disproportionate large collection area) is complicated and expensive in known devices, On the other hand, the present invention aims to provide a device of the type mentioned, which does not require any moving parts, on a relatively small area is constructed and an efficiency that enables economic use owns.

Anderseits sind Einrichtungen bekannt geworden, die aus wenigstens einer über einer zweckmässig gleichseitigen Mehrkant-Grundfläche aufgebauten Einheit bestehen, deren Basis durch einen Wärmeaustauscher gebildet ist.On the other hand, facilities have become known that consist of at least a unit built up over a suitably equilateral polygonal base exist, the base of which is formed by a heat exchanger.

Die Erfindung bezweckt vor allem, den Wärmeaustauscher für eine optimale AuÍnahme von Strahlungsenergie auszubilden und gleichzeitig die Wärmeabgabe an den Wärmeträger zu vermessern. Zu diesem Zweck ist der Wärmeaustauscher gekennzeichnet durch ein System paralleler Rohrstränge aus wärmeleitendem Material, die ein Verteil- und ein Sammelrohr miteinander verbinden und ihrerseits durch aus wärmeleitendem Material bestehende Lamellen miteinander verbunden sind, die zwecks Oberflächenvergrösserung mit Vertiefungen bzw. Erhöhungen versehen sind.The invention aims above all to optimize the heat exchanger To train absorption of radiant energy and at the same time the heat dissipation to the To measure heat transfer medium. The heat exchanger is marked for this purpose through a system of parallel pipe strings made of thermally conductive material, which provide a distribution and a manifold to connect to each other and in turn through from thermally conductive Material existing slats are connected to each other for the purpose of surface enlargement are provided with depressions or elevations.

So können z.3. zwischen Verteil- und Sammelrohr in bestimmten Abständen, z.B. 20 cm, Querrohre eingebaut sein. Auf diesen Querrohres werden die Lamellen befestigt, sodass der gesamte Grundriss durch die Rohre und die darauf angebrachten Lamellen abgedeckt ist.For example, 3. between distribution and collecting pipe at certain distances, e.g. 20 cm, cross tubes must be installed. The lamellas are placed on this cross tube attached so that the entire floor plan through the pipes and the ones attached to them Slats is covered.

Von der Sonne werden die Lamellen erhitzt, welche wiederum die Wärme auf die Rohre, an denen sie angebracht sind, übertragen. Der durch die Rohre fliessende Wärmeträger, z.B.The lamellas are heated by the sun, which in turn generates heat transferred to the pipes to which they are attached. The one flowing through the pipes Heat transfer media, e.g.

Wasser, transportiert die so gewonnene Wärme z.B. zu einem Umformer.Water, transports the heat obtained in this way, e.g. to a converter.

Die Lamellen wie auch die Rohre können, zur Erreichung eines erhöhten Wirkungsgrades, speziell behandelt werden. Würde man flache Lamellen (also ohne Erhöhungen bzw. Vertiefungen) verwenden, hätte dies den Nachteil, dass durch die glatte Oberfläche der Lamellen ein Teil der Sonnenstrahlen reflektiert würde, dies ganz besonders bei Sonnenaufgang und Untergang, wenn die Sonnenstrahlen in einem ungünstigen, flachen Winkel auf die Lamellen treffen.The lamellas as well as the tubes can be used to achieve an increased Efficiency, are specially treated. If you would use flat slats (i.e. without Use elevations or depressions), this would have the disadvantage that by the smooth surface of the slats would reflect some of the sun's rays, this especially at sunrise and sunset, when the sun's rays are in one meet the slats at an unfavorable, flat angle.

Diese Nachteile können bei der erfindungsgemässen Bauart vermieden werden; Ausführungsbei spiele sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben; dabei zeigt: Fig. 1 einen Wärmeaustauscher in Draufsicht, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie A-a in Fig. 1, Fig. 5 in grösserem Massstab eine Einzelheit aus Fig.2, Fig. 4 schematisch einen Schnitt durch die Dinrichtung mit Wärmeaustauscher nach Fig. 1, Fig. 5,6 je eine Variante zu 2ig. 3, Fig. 7 in Draufsicht ein Detail des Wärmetauschers, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 7, Fig. 9 einen Längsschhnitt G-H durch einen Rahmen mit 3 eingebauten Kollektoren 2a, 2b und 2c, Fig. 10 eine Ansicht zu Fig. 9 von oben, Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie A-3 in Fig. 10, Fig. 12 einen Schnitt nach de Linie #-D in Fig. 10 und Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie E-F in Fig. 10.These disadvantages can be avoided in the design according to the invention will; Ausführungsbei games are shown in the drawing and below described in more detail; FIG. 1 shows a heat exchanger in plan view, FIG. 2 shows a cross section along line A-a in FIG. 1, FIG. 5 on a larger scale Detail from FIG. 2, FIG. 4 schematically shows a section through the direction with Heat exchanger according to Fig. 1, Fig. 5, 6 each a variant of 2ig. 3, 7 in plan view a detail of the heat exchanger, FIG. 8 a section along the line B-B in FIG. 7, 9 shows a longitudinal section G-H through a frame with 3 built-in collectors 2a, 2b and 2c, FIG. 10 shows a view of FIG. 9 from above, FIG. 11 shows a section the line A-3 in FIG. 10, FIG. 12 shows a section along the line # -D in FIG. 10 and 13 shows a section along the line E-F in FIG. 10.

Beim Beispiel nach Fig. 1-3 bestehen die an den Heisswasserrohren (a) angebrachten Lamellen (b) nicht aus einem flachen Blech, sonden besitzen eine bestimmte Anzahl Vertiefungen (c) bzw. Erhöhungen, die vorzugsweise pyramidenförmig sind. Die effektive Nutzfläche wird dadurch um ca. das 1,4 - fache gegenüber der flachen Oberfläche erhöht. Diese pyramidenförmigen Vertiefungen (c) wirken ähnlich wie eine Sammellinse oder Brennkammer, und mindestens ein Viertel der Fläche liegt immer im günstigen Sonnenwinkel. Durch die Vertiefungen wird ein Reflektieren der auftreffenden Strahlen verhindert und Linie diffusen Strahlen werden weitgehend aufgenommen und in Wärme umgesetzt. Dadurch werden die Bleche intensiver von der tonne bestrahlt und erhitzt. Sie geben ihre Wärme an das Rohr(a) b, welches diese wiederum dem Sammelrohr (d) weitergibt.In the example according to Fig. 1-3, there are those on the hot water pipes (A) attached lamellas (b) are not made of a flat sheet metal, probes have a certain number of depressions (c) or elevations, which are preferably pyramidal are. The effective usable area is about 1.4 times that of the flat surface increased. These pyramid-shaped depressions (c) have a similar effect like a converging lens or combustion chamber, and at least a quarter of the area always in a favorable angle of the sun. The depressions will reflect the Impacting rays are prevented and line diffuse rays are largely recorded and in Heat implemented. This makes the sheets more intense irradiated and heated by the barrel. They give their heat to the tube (a) b, which this in turn passes on to the collecting pipe (d).

Zur besseren Versteifung der Bleche können die Vertiefungen versetzt angebracht werden, so dass keine Knickgefahr für das Blech besteht, wie rechts in Fig. 1 bei (l) gezeigt ist.For better stiffening of the sheets, the indentations can be offset attached so that there is no risk of kinking the sheet metal, as shown on the right in Fig. 1 is shown at (l).

Anstelle der Lamellentragrohre (a) können die Lamellen selbst als Rohr ausgebildet sein, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt. Die se Ausführngsform hat den vorteil, dass die Wärmeübertragung auf den Wärmeträger direkt erfolgt, und auch die Herstellungskosten sind kleiner.Instead of the lamellar support tubes (a), the lamellas themselves can be used as Tube may be formed as shown in FIGS. 5 and 6. This embodiment has the advantage that the heat transfer to the heat transfer medium takes place directly, and also the manufacturing cost is lower.

In Fig. 5 wird eine Lamelle gezeigt, deren wasserführender Kanal durch ein Abdeckblech (f), welches wasserfest mit der Lamelle verbunden ist, abgedeckt wird. Auch diese Abdeckung (f) kann kleine Vertiefungen in Pyramidenform aufweisen, so dass ein sehr kleiner Rohrquerschnitt trotz grosser Rohroberfläche erhalten wird; dies ergibt auch einen möglichst kleinen Wasserdurchfluss im Rohr.In Fig. 5 a lamella is shown, the water-carrying channel through a cover plate (f), which is connected to the slat in a waterproof manner, is covered will. This cover (f) can also have small depressions in the shape of a pyramid, so that a very small pipe cross-section is obtained despite the large pipe surface; this also results in the smallest possible water flow in the pipe.

Fig. 6 zeigt eine ähnliche Lamelle, die am einen Rand den Kanal und am anderen Rand die Abdeckung (f) bildet. Die Auslaufenden der so gebildeten Kanäle weisen ein kleines Rohr (m) auf, welche wiederum mit den Verteil- bzw. Sammelrohren (d) fest verbunden sind.Fig. 6 shows a similar lamella, the channel and at one edge forms the cover (f) on the other edge. The ends of the channels thus formed have a small pipe (m), which in turn connects to the distribution or collecting pipes (d) are firmly connected.

Durch das Aneinanderreihen solcher Lamellen ist es möglich, geschlossene Sonnenkonvektoren bestimmter Grösse zu fertigen, die immer von Wasserkanälen durchzogen sind.By lining up such slats, it is possible to create closed ones To manufacture solar convectors of a certain size, which are always traversed by water channels are.

Die Sonnenkonvektoren werden vorzugsweise in einer bestimmten einheitlichen Grösse gebaut und in einen entsprechenden Isolierrahmen (e) eingepackt, wie allgemein bekannt ist.The solar convectors are preferably made in a certain uniform Built in size and in a corresponding Packed insulating frame (s), as is well known.

Es können eine beliebige Anzahl solcher Register aneinander gesetzt werden, je nach Möglichkeiten und Bedarf.Any number of such registers can be placed next to one another depending on the possibilities and needs.

Im Kreislauf des Wärmeträgers ist eine Pumpe eingeschaltet, welche diesen z.B. zu einem Umformer transportiert, welcher seinerseits die so gewonnene Wärme an Verbrauchswasser abgibt.In the circuit of the heat transfer medium, a pump is switched on, which transports this e.g. to a converter, which in turn supplies the Gives off heat to consumption water.

Imine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 9 - 13 gezeigt. Hier ist das Rohrsystem 2 aus durchgehenden, mit einem Sammelrohr 3 verbundenen rohren gebildet, an welchen die Lamellen briden- oder klemmenartig befestigt sind. Zweckmässig ist dei aus Rohrsystem, Lamellen und Verteil- bzw. Sammelrohr gebildete Kollektor an seinen Rändern mit einer Dichtungsleiste 1 bzw. la versehen, deren Oberseite als Auflage für eine Glasplatte dient, während seine Unterseite bis zu einer Isolierschicht oder einem Rahmen reicht, sodass beidseitig unter und üoer dem Kollektor ein nach aussen abgedichteter Wärmestauraum Gebildet wird.Imine particularly advantageous embodiment of the invention is in Figures 9-13. Here is the pipe system 2 from continuous, with a Collector tube 3 connected tubes formed on which the lamellae like a clamp or a clamp are attached. The pipe system, lamellas and distribution or collecting pipe are useful formed collector is provided at its edges with a sealing strip 1 or la, the top of which serves as a support for a glass plate, while its bottom up to an insulating layer or a frame, so that both sides under and üoer the collector an externally sealed heat restoration is formed.

Der Kollektor- und der Rahmen sind oft aus verschiedenen Metallen oder Legieruilgen (z.3. u£er uiid Eisen), die einander negativ beeinflussen, sodass sie mittels einer Isolations-Verbindung 13 über eine Zunge 14, z.B. aus Kunststoff, miteinander verbunden sein müssen.The collector and the frame are often made of different metals or alloys (e.g. 3. u £ er uiid iron), which influence each other negatively, so that it by means of an insulation connection 13 via a tongue 14, e.g. made of plastic, must be connected to each other.

Der Rohrkollektor kann, wie bei den vorangehend beschriebenen Beispielen, in einem quadratischen oder rechteckigen Rahmen gelagert sein. Wenn, wie gezeigt, die Länge dieses Rahmens 7 ein mehrfaches der Bereite beträgt, besteht er zur Versteifung aus einem Doppelwinkel-Profil, welches einen viereckiren geschlossenen Kasten 7a bildet, wie dies in Fig. 3 und 5 ersichtlich ist. Dieser Rahmen wird durch untere und obere Querstege 5 und 4 verstärkt. Der untere Quersteg 4 ist fest mit dem Rahmen verbunden und dient gleichzeitig zur Abstützung einer Isolierung 6.The pipe collector can, as in the examples described above, be stored in a square or rectangular frame. If, as shown, the length of this frame 7 is a multiple of the width, it is used for stiffening from a double-angle profile, which has a square closed box 7a forms, as can be seen in FIGS. 3 and 5. This frame is through lower and upper crossbars 5 and 4 reinforced. The lower crosspiece 4 is fixed connected to the frame and at the same time serves to support an insulation 6th

b'er obere Quersteg 5 wird erst mit dem Rahmen 7 lose verbunden, nachdem de) Kollektor 2a, 2b und 2c im Rahmen liegt.b'er upper transverse web 5 is only loosely connected to the frame 7 after de) Collector 2a, 2b and 2c is in the frame.

Dieser obere Quersteg 5 ist als 2 ausgebildet und ist im Tragsteg mit einer Dichtungsleiste 8 versehen. Diese Dichtungsleiste 8 mit der Dichtungsleiste 1 und dem Brennglas 9 erzeugen über dem Kollektor 2b einen Treibhauseffekt zwischen Glas und Kollektor. Der Quersteg 5 ist gleichzeitig auch Auflage für das Wetterglas 10. Um eventuelle Kondenswasser-Bildungen zu vermeiden, besitzt der Rahmen 7 schräg gestellte Luftlöcher 11. Das Wetterglas 10 ist seitlich durch eine Dichtungsleiste 12 gehalten. In den Rahmen 7 können nun ein oder mehrere Kollektoren auf die beschriebene Art gelegt und in eie geschaltet werden, wobei, wie Fig.This upper transverse web 5 is designed as a 2 and is in the support web provided with a sealing strip 8. This sealing strip 8 with the sealing strip 1 and the burning glass 9 generate a greenhouse effect between the collector 2b Glass and collector. The transverse web 5 is at the same time also a support for the weather glass 10. In order to avoid the formation of condensation water, the frame 7 is inclined provided air holes 11. The weather glass 10 is laterally through a sealing strip 12 held. In the frame 7 one or more collectors can now be on the described Kind and switched into one, whereby, as Fig.

9 und lO zeigen, die beiden äusseren Kollektoren ein Sammelrohr für die Flüssigkeit besitzen, während der mittlere Kollektor 2b dadurch die Wärmeableit-Rohre 2 und Steckmuffen 2d mit den Kollektoren 2a und 2c verbunden sind.9 and 10 show the two outer collectors for a manifold own the liquid, while the middle collector 2b thereby the heat dissipation tubes 2 and sockets 2d are connected to the collectors 2a and 2c.

Claims

P A T E N TÄ N>:> 1 R U E 0 H z

1. Device for the production of heat from solar energy, which from a unit built over a polygonal base, the base of which is through a heat exchanger is formed, characterized by a system of parallel Pipe strings made of thermally conductive material that connect a distribution pipe and a collecting pipe connect and in turn with one another by means of lamellas made of thermally conductive material are connected, which for the purpose of increasing the surface area with depressions or elevations are provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the slats consist of a piece of a certain length and are firmly connected to the pipes.

3. Device according to claim l or 2, characterized in that the recesses are round or square, i.e. conical or pyramidal.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized thereby, in that the lamellae are designed so that they themselves at least partially meet e.g. Form water-bearing pipes.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that dsss the connection of the pipes to the collecting or. Distribution pipe through an ear spacer is achieved.

6. Device according to claim 3, characterized in that the depressions are attached to the slats in rows offset

7. Establishment according to claim i or 2, characterized gekennzeicimeu that the slats are like clips or clips are attached to the tubes in such a way that two adjacent fins fill each ear enclose so that the Dohr and the lamellae form a sineit.

8. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that sealing strips are attached comprehensively to the collector are on the one hand by means of a glass cover on the side facing the sun a greenhouse effect and on the other side, i.e. under the collector, one Let heat build up.

9. Device according to claim 8, characterized in that the frame is reinforced by a hollow profile.

10. Device according to claim 9, characterized in that a Upper crossbar, which stiffens the frame, also supports the glass cover is.

11. Device according to claim 10, characterized in that the Collector is connected to the frame via an insulating piece.

L e r s e i t e