DE3611916A1 - Luftkollektor zur erwaermung von luft durch sonnenenergie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftkollektor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Luftkollektoren dieser Gattung werden vor allem dort eingesetzt, wo es um die Trocknung mittels Warmluft geht. Aber auch andere Anwendungszwecke sind denkbar, z.B. die Warmwassergewinnung unter Zwischenschaltung eines Luft/Wasser-Wärmetauschers. In neuerer Zeit gewinnen die eingangs bezeichneten Luftkollektoren insbeson­ dere im landwirtschaftlichen Bereich an Bedeutung, wo sie beispiels­ weise zum Trocknen von Heu, Stroh, Getreide, Reis, Rosinen, Ta­ bak od. dgl. benötigt werden.

Die bisher bekannten Luftkollektoren weisen als Abdeckfolie eine sog. Luftbläschenfolie auf, deren glatte Seite nach außen gerich­ tet ist, so daß ihre Noppen gleichzeitig als Abstandhalter dienen (vgl. "top agrar extra Sonnenenenergie", das Magazin für moderne Landwirtschaft, 3. erw. Auflage, insbesondere S. 12 bis 16 und S. 24 bis 28). Derartige Luftbläschenfolien besitzen eine nur geringe UV-Stabilität und daher auch eine nur geringe Lebensdauer. Außerdem sind sie nicht klebbar und nur sehr schlecht, wenn über­ haupt, schweißbar, so daß es schwierig ist, sie zu langen und breiten Bahnen zusammenzufügen.

Schließlich sind herkömmliche Luftbläschenfolien für den Wärme­ übergang Luft-Luft bzw. Sonnenenergie-Luft nicht optimal geeig­ net. Abgesehen davon erfordern die bekannten Luftkollektoren zwi­ schen der Absorptionsfolie und der Bläschenfolie noch zusätzliche Drainagerohre, durch welche die zu erwärmende Luft angesaugt wird, um sie auf ihrem Weg durch den Luftkollektor zu erwärmen, so daß insgesamt eine nicht für alle Anwendungszwecke befriedigende Ge­ samtanordnung entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Luftkollektor der eingangs bezeichneten Gattung dahingehend zu verbessern, daß keine Luftbläschenfolie benötigt wird, ein guter Wärmeübergang erzielt wird und mit herkömmlichen, preisgünstigen Mitteln leistungsfä­ hige Luftkollektoren mit an sich beliebiger Länge und Breite her­ gestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß wird die Luftbläschenfolie durch eine separate, glatte Folie und einen separaten Abstandhalter in Form eines Ab­ standgitters aus Kunststoff ersetzt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß einerseits als Abdeckfolie normale, gut stabilisierte sowie preisgünstige, leicht ersetzbare Folien zum Einsatz kommen können, während andererseits als Abstandhalter ein separates Bau­ teil vorgesehen wird. Die Folien und Abstandgitter können in be­ liebigen Größen hergestellt und/oder auf einfache Weise miteinan­ der verbunden werden. Wird die Abdeckfolie aus irgendwelchen Grün­ den undicht oder unbrauchbar, kann sie auf einfache Weise repa­ riert oder ersetzt werden. Als Abstandgitter eignen sich beispiels­ weise Matten, in denen die Kunststoffdrähte oder -fäden in mehre­ ren Schichten übereinander angeordnet, miteinander verschlungen und an ihren Berührungspunkten zumindest teilweise miteinander verschweißt sind. Besonders bevorzugt wird ein Produkt, das un­ ter dem eingetragenen Warenzeichen "Enkamat" von der Fa. ENKA IN­ DUSTRIAL SYSTEMS, 56 Wuppertal 1, hergestellt und vertrieben wird und z.B. bei der Begrünung von Straßenböschungen od. dgl. als Stützmatte für das Erdreich dient.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung und dem beiliegenden Muster an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische und perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Luftkollektors;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie A-B der Fig. 1; und das beigefügte Muster ein Stück eines Abstandgitters des Luft­ kollektors nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist der Luftkollektor 1 einen rechteckigen Querschnitt auf. Seine langen Seiten sind durch je eine untere Klemmleiste 2 und eine obere Klemmleiste 3 begrenzt. An der vor­ deren kurzen Seite sind die Klemmleisten 2 und 3 durch je eine untere und obere Abschlußleiste 4 überbrückt, die einen Spalt bilden, an den ein Ansaugstutzen 5 einer ein Gebläse aufweisen­ den Absaugeinheit 6 angeschlossen ist.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist der von den unteren Klemmlei­ sten 2 begrenzte Raum mit einer beispielsweise auf den Erdboden 7 aufgelegten Isolierschicht 8 ausgefüllt, bei der es sich um Stroh, eine Kokosmatte oder entsprechend den örtlichen Gegebenheiten um ein anderes Material handeln kann. Die Isolierschicht 8 dient als Wärmedämmung, um Wärmeverluste des Luftkollektors 1 an das Erdreich 7 zu vermeiden. Auf der Isolierschicht 8 ist eine schwar­ ze Absorptionsfolie 9 aus PVC od. dgl. angeordnet, deren seitli­ che Längsränder etwa bis zu den äußeren seitlichen Enden der Klemm­ leisten 2 erstreckt sind. Auf der Absorptionsfolie 9 ist ein Ab­ standhalter 10 in Form eines aus Kunststoffdrähten oder -fäden hergestellten, separaten, dreidimensionalen Abstandgitters ange­ ordnet, dessen Breite etwa dem Abstand der Klemmleisten 2 und 3 entspricht, so daß es zwischen diesen zu liegen kommt. Den obe­ ren Abschluß der Schichtenfolie bildet eine ebenfalls separate, transparente, glatte Abdeckfolie 11, die beispielsweise aus UV- stabilisiertem PVC besteht und deren seitliche Längsränder etwa bis zu den äußeren seitlichen Enden der Klemmleisten 2 erstreckt sind.

Um den Luftkollektor 1 nach den Seiten abzudichten und die beiden Folien 9 und 11 in ihrer räumlichen Lage zu fixieren, werden die oberen Klemmleisten 3 so auf den unteren Klemmleisten 2 befestigt, daß sie die seitlichen Längsränder dieser Folien 9 und 11 zwischen sich einspannen. Bei den Klemmleisten 2, 3 kann es sich beispiels­ weise um einfache Dachlatten aus Holz handeln, die mittels Nä­ geln oder Schrauben 12 miteinander verbunden sind.

Durch die beschriebene Anordnung entsteht zwischen den Klemmlei­ sten 2 und 3 und den Folien 9 und 11 ein im wesentlichen durch den Abstandhalter 10 gefüllter Hohlraum, der an seinem hinteren Ende offen und an seinem Vorderende an die Absaugeinheit 6 ange­ schlossen ist. Beim Einschalten des Sauggebläses der Absaugein­ heit 6 wird somit kalte Außenluft in Richtung von Pfeilen v ange­ saugt, durch den Luftkollektor 1 transportiert und durch eine Blasöffnung in Richtung eines Pfeils w als Warmluft wieder abge­ geben. Die Erwärmung erfolgt unter dem Einfluß der Sonnenenergie, welche die glasklare Abdeckfolie 11 durchstrahlt und von der schwar­ zen Absorptionsfolie 9 absorbiert wird, die sich dadurch aufheizt und aufgrund des Wärmeaustausches mit der durchströmenden Luft Wärme an diese abgibt.

Der Abstandhalter 10 besteht vorzugsweise aus einer Matte, in der Kunststoffdrähte oder -fäden 13 in mehreren Schichten übereinan­ der angeordnet, miteinander verschlungen und an ihren Berührungs­ punkten zumindest teilweise miteinander verschweißt sind, wie ins­ besondere das beigefügte Muster erkennen läßt. Abstandsgitter die­ ser Art eignen sich besonders gut, weil sie für ganz andere An­ wendungszwecke in großen Mengen und daher preisgünstig hergestellt werden und bei den während des Betriebs in Luftkollektoren herr­ schenden Unterdrucken ausreichend stabil sind, um ein Einfallen bzw. Zusammenkleben der Folien 9 und 11 zu vermeiden bzw. den Querschnitt des von der Luft durchströmten Hohlraums aufrechtzu­ erhalten. Außerdem stellen die vielen im Hohlraum angeordneten Draht- oder Fadenstücke Störstellen für die durchströmende Luft dar, so daß sich diese an einer Vielzahl von Stellen verwirbelt, was den Wärmetausch mit der Absorptionsfolie 9 stark begünstigt. Vorteilhaft ist ferner, daß derartige Abstandhalter 10 in der Regel roll- oder faltbar sind, was ihre Lagerung und ihren Ver­ trieb erleichtert.

Die Absorptionsfolie 9 ist auf ihrer Innenseite vorzugsweise mit einer Vielzahl von Noppen oder Vosprüngen 14 mit Konus-, Drei­ ecks-, Zylinderform od. dgl. versehen, die einerseits die wirk­ same Oberfläche der Absorptionsfolie 9 vergrößern und anderer­ seits die Luftverwirbelung in dem von der Luft durchströmten Hohl­ raum fördern, so daß der Wärmeaustausch weiter verbessert ist.

Bei größerer Breite des Luftkollektors 1 kann der Absaugstutzen 5 mit Ablenkblechen od. dgl. versehen sein, um zu erreichen, daß auf der ganzen Breite des Luftkollektors 1 Luft abgesaugt wird.

Die Länge, Breite und Höhe des Luftkollektors 1 können an sich beliebig gewählt werden. Sie hängen im wesentlichen von der benötig­ ten Menge an Warmluft und von der erwünschten Temperatur der Warm­ luft ab. Die Länge legt zusammen mit der Strömungsgeschwindigkeit insbesondere die Verweilzeit der Luft im Luftkollektor 1 fest.

Wegen des sehr hohen Wirkungsgrades des beschriebenen Luftkollek­ tors 1 kann es vorkommen, daß ein Teil der in der Luft gespeicher­ ten Wärme als Strahlungswärme wieder verloren geht, bevor die Warmluft zur Absaugeinheit 6 gelangt. Da diese Strahlungswärme hauptsächlich durch die dünne Abdeckfolie 11 nach außen dringen wird, wird deren an die Absaugeinheit 6 grenzender Abschnitt zweck­ mäßig zusätzlich mit einer Luftbläschenfolie 15 abgedeckt. Dadurch wird zwar die Aufheizung der Absorptionsfolie 9 etwas reduziert, doch beeinträchtigt dies den Gesamtwirkungsgrad weniger als eine sonst mögliche Abkühlung der Warmluft in den der Abdeckfolie 11 nahen Zonen.

Anstelle des Abstandgitters gemäß beiliegendem Muster können ande­ re Abstandhalter mit gleicher Wirkung vorgesehen werden. Bevor­ zugt werden dabei Abstandhalter aus Kunststoff oder Stoffen mit ähnlichen Wärmeleitfähigkeiten verwendet, da vermieden werden muß, daß sich der Abstandhalter zu stark aufheizt und dadurch die Abdeckfolie 11 zerstört.

Sollte die Abdeckfolie 11 aufgrund Sonneneinstrahlung oder auf­ grund Verwitterung nicht mehr brauchbar sein, kann sie nach Lö­ sen der Schrauben 12 leicht durch eine neue Folie ersetzt werden. Daher sind an das Material der Abdeckfolie 11 keine großen Forde­ rungen gestellt.

Claims (8)

1. Luftkollektor zum Erwärmen von durchströmender Luft mittels Sonnenenergie, bestehend aus einer schwarzen Absorptionsfolie, einer transparenten Abdeckfolie und einem zwischen beiden Folien angeordneten Abstandhalter, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeck­ folie (11) aus einer separaten, glatten Folie und der Abstand­ halter (10) aus einem separaten, dreidimensionalen, aus Kunst­ stoffdrähten oder -fäden hergestellten Abstandgitter besteht.

2. Luftkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandgitter (10) aus einer Matte besteht, in der die Kunst­ stoffdrähte bzw. -fäden in mehreren Schichten übereinander ange­ ordnet, miteinander verschlungen und an ihren Berührungspunkten zumindest teilweise miteinander verschweißt sind.

3. Luftkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandgitter (10) aus spinnschwarzen Nylondrähten be­ steht.

4. Luftkollektor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsfolie (9) auf ihrer Innenseite mit Noppen oder Vorsprüngen (14) versehen ist.

5. Luftkollektor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er - in der Draufsicht betrachtet - rechteckig ausgebildet ist.

6. Luftkollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinen langen Seiten durch die Folienränder einspannende und den Hohlraum zwischen den Folien abdichtende Klemmleisten (2, 3) begrenzt ist.

7. Luftkollektor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß er an einer kurzen Seite mit einer Absaugeinheit (6) verbun­ den ist.

8. Luftkollektor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein an eine kurze Seite grenzender Abschnitt zusätzlich mit einer Luftbläschenfolie (15) abgedeckt ist.