DE2643431A1

DE2643431A1 - DEVICE FOR CONVERTING SOLAR RADIATION INTO HEAT

Info

Publication number: DE2643431A1
Application number: DE19762643431
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Winkler
Original assignee: SWISSPOR AG
Current assignee: SWISSPOR AG
Priority date: 1975-09-29
Filing date: 1976-09-27
Publication date: 1977-04-07
Also published as: CH591661A5; FR2325887A1

Description

DIPl -ING. R. SPIANEMANNDIPl -ING. R. SPIANEMANN

Dr. B. REITZNERDr. B. REITZNER

DIPL-ING. J. RICHTERDIPL-ING. J. JUDGE

DIPL -ING. F. WERDERMANNDIPL -ING. F. WERDERMANN

Tal 13
8000 MÖNCHEN 2Valley 13
8000 MONKS 2

Swisspor A.-G., Boswil, Boswil (AG, Schweiz) Swisspor A.-G., Boswil , Boswil (AG, Switzerland)

Vorrichtung zum Umwandeln von Sonnenstrahlung in WärmeDevice for converting solar radiation into heat

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln von Sonnenstrahlung in Wärme, mit einem in einem wärmeisolierten Gehäuse untergebrachten Wärmeaustauscher, welcher eine Sonnenstrahlung absorbierende Absorberfläche aufweist, die von einer, in einem Abstand angeordneten, die einfallende Sonnenstrahlung durchlassenden Abschirmung abgedeckt ist/The present invention relates to a device for converting solar radiation into heat, with an in a heat exchanger housed in a thermally insulated housing, which has an absorber surface that absorbs solar radiation has, which of a, arranged at a distance, transmitting the incident solar radiation Shielding is covered /

Zwecks Erhöhung des Wirkungsgrades ist diese Vorrichtung erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Absorberfläche und Abschirmung liegende Raum mit einem die von der Absorberfläche rückgestrahlte, langwellige Strahlung absorbierenden Medium gefüllt ist.In order to increase the efficiency, this device is characterized according to the invention in that the The space between the absorber surface and the shielding with a long wave reflecting back from the absorber surface Radiation absorbing medium is filled.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt:In the following, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines Plattenkollektors,1 shows a schematic cross section of a plate collector,

Fig. 2 im Querschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Plattenkollektors, Fig. 2 in cross section a second embodiment of a plate collector,

Fig. 3 im Grundriss den Wärmeaustauscher desFig. 3 in plan the heat exchanger of the

Plattenkollektors geniäss Fig. 2 undPlate collector enjoy Fig. 2 and

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.FIG. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3.

Wie Fig. 1 zeigt, weisen Plattenkollektoren im allgemeinen einen Wärmeaustauscher 1 auf, der in einem wärmeisolierten Gehäuse 2 untergebracht ist und auf seiner Oberseite eine Absorberfläche 3 aufweist, welche die einfallende Sonnenstrahlung selektiv absorbiert. In einem Abstand von dieser Absorberfläche 3 ist eine die einfallende Sonnenstrahlung durchlassende Abschirmung vorhanden, welche aber für die von der Absorberfläche 3 rückgestrahlte Wärmestrahlung undurchlässig sein soll. Beim gezeigten Kollektor besteht diese Abschirmung aus einer Abdeckplatte 4 aus Glas oder Kunststoff. Es ist auch denkbar, über dieser ersten Abdeckplatte 4 eine zweite Abdeckplatte, die in der Fig. 1 nicht gezeigt ist, anzuordnen. Die Abdeckplatten sind im Gehäuse 2 abgestützt und gasdicht mit diesem verbunden.As Fig. 1 shows, plate collectors generally have a heat exchanger 1, which is in a heat-insulated housing 2 is housed and has an absorber surface 3 on its top, which the incident Selectively absorbs solar radiation. At a distance from this absorber surface 3 is the incident one Shielding that allows solar radiation is present, but which is used for the heat radiation reflected back from the absorber surface 3 should be impermeable. In the collector shown, this shield consists of a cover plate 4 made of glass or plastic. It is also conceivable to place a second cover plate above this first cover plate 4, which is shown in FIG. 1 is not shown to be arranged. The cover plates are supported in the housing 2 and connected to it in a gas-tight manner.

Beim in der Fig. 1 gezeigten Plattenkollektor ist das Gehäuse 2 auf der Innenseite mit einer thermischen Isolation 5 ausgekleidet. Der Wärmeaustauscher 1 weist Rohre 6, 6a und 6b für das wärmetransportierende Medium, z.B. Wasser, auf.When the plate collector shown in Fig. 1, the housing 2 is on the inside with a thermal Isolation 5 lined. The heat exchanger 1 has tubes 6, 6a and 6b for the heat-transporting medium, e.g. water.

Um nun die durch die Wärmerückstrahlung der Absorberfläche 3 hervorgerufenen Verluste zu verkleinern, wird gemäss der Erfindung der gasdicht ausgebildete Raum 7 zwischen Absorberfläche 3 und der Abdeckplatte 4 mit einem Medium gefüllt, welches die von der Absorberfläche 3 rückgestrahlte Wärmestrahlung absorbiert. Als Absorptionsmedium eignet sich insbesondere CO „.In order to reduce the losses caused by the heat reflection of the absorber surface 3, is According to the invention, the gas-tight space 7 between the absorber surface 3 and the cover plate 4 with a Medium filled, which is reflected back from the absorber surface 3 Absorbs thermal radiation. CO 2 is particularly suitable as the absorption medium.

In den Fig. 2-4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Sonnenkollektors gezeigt. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, ist ein Wärmeaustauscher 11 in einem Gehäuse angeordnet und weist eine die einfallende Sonnenstrahlung selektiv absorbierende Absorberfläche 13 auf. Ueber dieser2-4, another embodiment of a solar collector is shown. As shown in FIG. 2 It can be seen, a heat exchanger 11 is arranged in a housing and has the incident solar radiation selectively absorbing absorber surface 13. About this

7098U/07567098U / 0756

Absorberfläche ist eine Abschirmung angeordnet, welche die einfallende Sonnenstrahlung durchlässt, nicht aber die von der Absorberfläche 13 rückgestrahlte Wärmestrahlung. Diese Abschirmung wird durch eine in einem Abstand von der Absorberfläche 13 angeordnete erste Abdeckplatte 14 aus Glas oder Kunststoff und einer zweiten Abdeckplatte 15 aus Glas oder Kunststoff gebildet, die über der ersten Abdeckplatte 14 angeordnet ist. Die eine Isolierverglasung bildenden
Abdeckplatten 14 und 15 sind gasdicht mit dem Gehäuse 12
verbunden. Auf der Innenseite des Gehäuses 12 ist eine geeignete thermische Isolierung 16 angeordnet. Der gasdichte Raum 17 zwischen der ersten Abdeckplatte 14 und der Absorberfläche 13 ist analog zum Ausführungsbeispiel gemäss
Fig. 1 mit einem Medium, vorzugsweise CO , gefüllt, das
die von der Absorberfläche 13 rückgestrahlte Wärmestrahlung absorbiert.A shielding is arranged on the absorber surface, which allows the incident solar radiation to pass through, but not the thermal radiation reflected back by the absorber surface 13. This shielding is formed by a first cover plate 14 made of glass or plastic, which is arranged at a distance from the absorber surface 13, and a second cover plate 15 made of glass or plastic, which is arranged over the first cover plate 14. Those forming an insulating glazing
Cover plates 14 and 15 are gastight with the housing 12
tied together. A suitable thermal insulation 16 is arranged on the inside of the housing 12. The gas-tight space 17 between the first cover plate 14 and the absorber surface 13 is analogous to the exemplary embodiment according to FIG
Fig. 1 filled with a medium, preferably CO, which
the heat radiation reflected back by the absorber surface 13 is absorbed.

Anhand der Fig. 3 und 4 wird nun der Aufbau des
Wärmeaustauschers 11 beschrieben. Dieser besteht aus einer Absorberplatte 18 aus Metall, auf deren Oberseite die Absorberfläche 13 angeordnet ist. Diese Absorberfläche 13
kann z.B. durch eine auf die Metallplatte 18 aufgetragene
oder durch Oxydation gebildete Schicht aus einem geeigneten Material gebildet sein.With reference to FIGS. 3 and 4, the structure of the
Heat exchanger 11 described. This consists of an absorber plate 18 made of metal, on the upper side of which the absorber surface 13 is arranged. This absorber surface 13
can for example by an applied to the metal plate 18
or a layer formed by oxidation from a suitable material.

Die Metallplatte 18 weist nebeneinanderliegende, zueinander parallele, rinnenförmige Vertiefungen 19 auf,
die durch Erhebungen 2 0 voneinander getrennt sind.The metal plate 18 has trough-shaped recesses 19 lying next to one another, parallel to one another,
which are separated from each other by elevations 2 0.

In diesen Vertiefungen 19 verlaufen parallel zu
deren Längsachse und in einem Abstand von der Metallplatte 18 Rohre 21, z.B. aus Kupfer, die an ihren Enden mittels
Verbindungsrohren 22 zu einer Rohrschlange (Fig. 3) verbunden sind, welche einen Auslass 21a und einen Einlass 21b aufweist. In dieser Rohrschlange zirkuliert das Wärmetransportmedium, z.B. Wasser.In these depressions 19 run parallel to
whose longitudinal axis and at a distance from the metal plate 18 tubes 21, for example made of copper, which at their ends by means
Connecting pipes 22 are connected to form a pipe coil (Fig. 3), which has an outlet 21a and an inlet 21b. The heat transport medium, e.g. water, circulates in this pipe coil.

7098U/07B67098U / 07B6

Die Rohre 21 sind mittels Haltern 23 in ihrer in der Fig. 4 gezeigten Lage gehalten. Diese aus Blech geformten Halter 23, welche an der Metallplatte 18 befestigt sind, weisen gleich wie diese eine Absorberfläche 13 auf.The tubes 21 are held in their position shown in FIG. 4 by means of holders 23. These formed from sheet metal Holders 23, which are fastened to the metal plate 18, have an absorber surface 13 in the same way as these.

Beim vorliegenden Äusführungsbeispiel ist jeder Plalter 2 3 mit einem Abschnxtt 18a der Metallplatte 18 einstückig geformt. Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, besteht jeder dieser Abschnitte 18a aus einer Erhebung 20 und den die beiden anschliessen Hälften der benachbarten Vertiefungen 19 bildenden Wandabschnitten 24 und 25. Die einzelnen Abschnitte 18a sinu. a.m Halter 23 des angrenzenden Abschnittes mittels eines Flansches 26 miteinander verbunden z.B. durch eine Schweissverbindung.In the present exemplary embodiment, each plate 23 is made in one piece with a portion 18a of the metal plate 18 shaped. As can be seen from FIG. 4, each of these sections 18a consists of an elevation 20 and the the two adjoining halves of the adjacent recesses 19 forming wall sections 24 and 25. The individual Sections 18a sinu. a.m holder 23 of the adjacent Section connected to one another by means of a flange 26, for example by a welded connection.

Dadurch, dass der beschriebene Wärmeaustauscher aus mehreren gleichen Einzelelementen (Abschnitte 18a samt Halter 23) besteht, kann die Grosse des Wärmeaustauschers durch die Anzahl der aneinandergebauten Einzelelemente angepasst werden. Der Einbau der Rohrschlange in die Halter 23 der zusammengebauten Metallplatte 18 kann ohne Schwierigkeiten erfolgen.Because the heat exchanger described consists of several identical individual elements (sections 18a including Holder 23) exists, the size of the heat exchanger can be adapted by the number of individual elements assembled together will. The installation of the coil in the holder 23 of the assembled metal plate 18 can be carried out without difficulty take place.

Durch die von der Absorberfläche 13 selektiv absorbierte Sonnenstrahlung wird die Metallplatte 18 erwärmt. Die entstandene Wärme wird über die Halter 23 den Rohren zugeleitet und an das in den Rohren 21 zirkulierende Wärmetransportmedium übertragen. Die auf die Absorberschicht 13 der Halter 23 auftreffende Sonnenstrahlung wird ebenfalls in Wärme umgewandelt, die ans Wärmetransportmxttel übertragen wird. Die von der Metallplatte 18 reflektierte Strahlung wird wegen der Wirkung der Vertiefungen 19 als Strahlungsbündler gegen die Halter 23, bzw. die Rohre 21 zurückgeworfen, wo eine Absorption und damit eine Umwandlung in Wärme erfolgt.By the selectively absorbed by the absorber surface 13 The metal plate 18 is heated by solar radiation. The heat generated is transferred to the tubes via the holder 23 and transferred to the heat transport medium circulating in the tubes 21. The on the absorber layer 13 the holder 23 incident solar radiation is also converted into heat, which is transferred to the heat transport device. The one reflected from the metal plate 18 Because of the effect of the depressions 19, radiation is directed towards the holder 23 or the tubes 21 as a radiation bundle thrown back, where absorption and thus conversion into heat takes place.

7098U/07567098U / 0756

Claims

/ 1.) Device for converting solar radiation in heat, with a heat exchanger housed in a thermally insulated housing, which emits solar radiation has absorbent absorber surface, which by one, in a spaced-apart shield that allows the incident solar radiation to pass through is covered, characterized in that, that the space (7.17) lying between the absorber surface (3.13) and shielding (4.14) with one of the the absorber surface (3, 13) is filled with a medium which is reflected back and absorbs long-wave radiation.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the medium is CO.

imin the

3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that the shield at least a, at a distance from the absorber surface (3.13) arranged cover plate (4.14) made of glass or plastic having.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (11) has an absorber surface (13) has supporting absorber plate (18), which are adjacent, parallel to one another, channel-shaped Has depressions (19), and that at a distance above each depression (19) a tube parallel to its longitudinal axis (21) is held, each adjacent tubes (21) to form a flow path for a heat transport medium are connected to each other.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the tubes (21) by means of the absorber plate (18) connected brackets (2.3) are held.

7098U/07SS7098U / 07SS

- 5 -

ORIGINAL INSPECTED

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that that the holders (23) are provided with an absorber surface (13) for absorbing solar radiation.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that that the absorber plate (18) is composed of several similar, interconnected elements (18a) of which each of two, each half one of two adjoining each other. Wells (19) forming, curved wall sections (24,25) and a bracket (23) which at the end of one wall section (24) this is attached.

8. The device according to claim 7, characterized in that the holder (23) with the two wall sections (24,25) is in one piece and the end of the other wall section (25) with the bracket (23) of the adjacent Element (18a) is connected.

709814/0756