NL8102154A

NL8102154A - Roof mounted solar heat collector - has surface of flat porous highly light absorbent material

Info

Publication number: NL8102154A
Application number: NL8102154A
Authority: NL
Original assignee: Drs Hendrik Jan Dorrestijn
Priority date: 1981-05-01
Filing date: 1981-05-01
Publication date: 1982-12-01

Abstract

The solar heat collector has a collector surface (3) of flat porous material, typically highly light-absorbent. A liquid or gas can be transported through the material, typically from the side exposed to the sunlight to the opposite one, where there is a closed chamber. From this the liquid etc. is transported to the point of use. There can be a thin sheet of translucent material in front of the plate, to protect it from wind and rain, and the medium used can be evenly distributed inside the collector by means of apertures or a slot.

Description

- 1 -- 1 -

Aanvrager: drs.H-J.Dorrestijn te ioetermeer.Applicant: H-J. Dorrestijn in ioetermeer.

Korte aanduiding: ZonnekollektorShort designation: Solar collector

De uitvinding heeft betrekking op een zonnekol-lektorsyateem voor het benutten van de directe en de indirecte zonnestraling ten behoeve van verwarmings-doeleinden.The invention relates to a solar-lolor system for utilizing the direct and indirect solar radiation for heating purposes.

5 Zonnekollektoren zetten de stralingsenergie van de zon om in warmte*De warmte wordt door middel van een gas of een vloeistof afgevoerd naar de plaats waar de warmte wordt gebruikt of naar een plaats waar- de warmte tijdelijk wordt epgeslagen.Teneinde een goede werking te 10 bereiken is het ncodzakelijk dat het kollektoroppervlak de zonnestraling goed absorbeert en dat de kollektor als geheel weinig warmte verliest.Het samengaan van deze eisen heeft geleid tot een groet aantal typen kollektoren, die één gemeenschappelijk nadeel kennen,namelijk dat ze 15 bijzonder duur zijn.5 Solar collectors convert the radiant energy of the sun into heat * The heat is dissipated by means of a gas or a liquid to the place where the heat is used or to a place where the heat is temporarily stored. It is essential that the collector surface absorbs the solar radiation well and that the collector as a whole loses little heat. The combination of these requirements has led to a large number of types of collectors, which have one common drawback, namely that they are particularly expensive.

De uitvinding heeft ten doel de construktie van de zonnekollektorr zo te vereenvoudigen dat de prijs ervan aanzienlijk afneemt terwijl de kwaliteit even goed of beter wordt.The object of the invention is to simplify the construction of the solar collector in such a way that its price decreases considerably while the quality is just as good or better.

20 Het doel wordt bereikt door voor het kollektor- oppervlak een poreus materiaal te gebruiken dat een goede lichtabsorberende werking heeft.Indien hier zonlicht opvalt,wordt het oppervlak verwarmd.De warmte wordt door een gas- of vloeistofstroom d66r het poreuze 25 materiaal heen afgevoerd.Dit is mogelijk door op een geforceerde wijze gas of vloeistof door het collector oppervlak naar de achterzijde ervan te laten bewegen.The object is achieved by using a porous material for the collector surface which has a good light-absorbing effect. If sunlight falls here, the surface is heated. The heat is dissipated by a gas or liquid flow through the porous material. This is possible by forcing gas or liquid to flow through the collector surface to the rear of it.

Op de2e wijze is een. zonnkollektor verkregen waarin zeer weinig warmteverliezen optreden,omdat de 30 warmte niet langer in uitwisseling staat met de buiten wereld zodra de warmte aan de achterzijde van het kollektoroppervlak is gebracht.Voor het kollektor- 8102154 ψ ** - Z - materiaal kunnen zeer goedkope meterialen zoals-isolatiematerialen dienst doen.Hen bijkomend gunstig effect is dat indien de kollektor tegen een dak’ of een muur is bevestigd,hij op momenten zonder zonneschijn 5 als aktieve isolatie dienst doet voor het bedekte· oppervlak.De baten alsgevolg van deze isolatie versnellen de terugverdientijd' van, de kollektor.Een tweede* bijkomend voordeel is. dat in een vertikale. opstelling de kollektor zonder glas of kunststof voorzetraam kan worden uitge-10 voerdvin welk geval de kosten tot een zeer laag minimum worden terugge brachtIn the 2nd way is one. solar collector obtained in which very little heat loss occurs, because the heat is no longer in exchange with the outside world as soon as the heat is brought to the back of the collector surface. For the collector material, very cheap materials such as -insulating materials serve. An additional beneficial effect is that if the collector is mounted on a roof or a wall, at times without sunshine 5 it acts as active insulation for the covered surface. The benefits of this insulation accelerate the payback period. of, the collector. A second * additional advantage is. that in a vertical. arrangement the collector can be designed without glass or plastic front window, in which case the costs are reduced to a very low minimum

De werking van de in de uitvinding bedoelde zonnekollektor is de volgende.Hen poreus; materiaal wordt in een raamwerk- bevestigd waarbij er zorg voor wordt 15 gedragen dat zich achter het poreuze materiaal voldoender open, ruimte* bevincLt.Met een ventilator' cf eerr pomp? wordt de* lucht,respectievelijk de vloeistof' uit de' ruimte* achter de' kollektor verwijderd,.. Hierdoor moet lucht, of vloeistof van de vóórkant van de kollektor d66r het poreuze* 20 materiaal heen naar de* achterzijde* om het verwijderde gedeelte weer aan te* vullen· De constructie moet zodanig zijn* dat geen ’valse’ lucht (of vloeistof) in de ruimte achter de kollektor kan komen.Een ander vereiste is. dat he-t gas of de vloeistof gelijkmatig over het oppervlak 25 var de^ kollektor erdoorheen beweegt.Met* andere woorden: de stroomdichtheid is* overal constant. Teneinde* een zo· hoog mogelijk rendement van de kollektor te heb ben, moet ervoor werden gezorgd dat de* stroomsnelheid van het warmtetransporterende medium wordt aangepast aan de 30 hoeveelheid stralingsenergie die* op de kollektor valt.The effect of the solar collector referred to in the invention is as follows: They are porous; material is fixed in a frame, taking care that behind the porous material more open space * is located. With a fan or pump? the * air or liquid 'is removed from the' space * behind the 'collector, .. This means that air, or liquid from the front of the collector must pass through the porous * 20 material to the * rear * around the removed part. to be refilled * The construction must be * such that 'false' air (or liquid) cannot enter the space behind the collector. Another requirement is. that the gas or liquid moves uniformly over the surface of the collector. In other words, the current density is constant everywhere. In order to achieve the highest possible efficiency of the collector, care must be taken to adapt the flow rate of the heat transporting medium to the amount of radiant energy falling on the collector.

Hoewel dit buiten het kader van de uitvinding valt,zij er op gewezen dat er minstens- twee stroomsnelheden noodzaken jk zijn,één voor de situatie dat de zon op. de kollektor· schijnt en een* tweede voor de- nachtsituatie, 35 als. de kollektor- slechts de funktie van aktieve* isolatie heeft.Als de kollektor bijvoorbeeld door een glasplaat is \ 8101154 t' * - 3 - afgedekt,dan is de eis van een constante stroomdichtheid over het oppervlak niet vanzelfsprekend vervuld.Als deel van de uitvinding moet dan ook worden gezien de oplossing die in de uitvoeringsvormen naar voren wordt gebracht om 5 de lucht boven het kollektormateriaal in een wigvormige * ruimte toe te laten en aan de achterzijde van de kollek-tor eveneens uit een wigvormige ruimte te verwijderen.De wiggen worden verkregen door de kollektorplaat scheef in de ieollektorbak te plaatsen.While this is outside the scope of the invention, it should be noted that at least two flow rates are required, one for the sun to rise. the collector shines and a * second for the night situation, 35 as. the collector has only the function of active * insulation. If, for example, the collector is covered by a glass plate, the requirement of a constant current density over the surface is not automatically fulfilled. As part of the invention should therefore be seen the solution put forward in the embodiments to allow the air above the collector material into a wedge-shaped space and also to remove it from a wedge-shaped space at the rear of the collector. obtained by placing the collector plate at an angle in the electric collector tray.

10 De uitvinding zal nu aan de hand van de teken ingen,waarin enkele uitvoeringsvoorbeelden zijn voorge-ateld,nader- worden toegelicht*The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings, in which some exemplary embodiments are presented.

Figuur 1 stelt de eenvoudigste uitvoeringsvorm van een zónnekollektor volgens de uitvinding weer.Tegen 15 een muur 1 is een raamwerk 2 bevestigd,waarin het poreu ze materiaal 5 is geplaatst.Het poreuze materiaalr natuurlijk zwart van uiterlijk, is op zodanige afstand van de muur geplaatst dat zich een ruimte 4- vormt.Via een luchtkanaal 5 wordt de lucht middels ventilator £ 20 weggezogen»Figure 1 shows the simplest embodiment of a solar collector according to the invention. Against a wall 1 a frame 2 is mounted, in which the porous material 5 is placed. The porous material natural black in appearance, is placed at such a distance from the wall which forms a space 4-. Via an air duct 5 the air is drawn away by means of a fan £ 20 »

Figuur 2“ toont een kollektor als van de vorige uitvoeringsvorm,maar nu voorzien van een voorzetraam 7«Figure 2 "shows a collector as in the previous embodiment, but now provided with a secondary window 7"

De lucht wordt in deze- uitvoeringsvorm aangevoerd via het kanaal 8,welke de lucht betrekt uit de te verwarmen 25 ruimte.In this embodiment, the air is supplied via the channel 8, which obtains the air from the space to be heated.

Figuur 3 laat een uitvoeringsvorm van de uitvinding zien op een hellend dak 9*Via een luchtkanaal 5 wordt de verwarmde lucht weggevoerd.Vanuit de kollektor komt de lucht in het kanaal via een spieetvormige opening 30 lö.De lucht wordt aan de onderzijde van de kollektor via een eveneens spieetvormige opening aangezogen.De ruimten boven en onder het poreuze materiaal 3 hebben een wigvorm (11)-.Figure 3 shows an embodiment of the invention on a sloping roof 9 * The heated air is discharged via an air duct 5. The air enters the duct from the collector via a spit-shaped opening 30 l. The air is supplied to the underside of the collector sucked in via a also spike-shaped opening. The spaces above and below the porous material 3 have a wedge shape (11) -.

Pijlen in de figuren geven de richting van 35 de luchtstroom aan*Arrows in the figures indicate the direction of airflow *

VV

810 2 15 4810 2 15 4

Claims

A simplified solar collector characterized in that the collector surface consists of a sheet of porous * material. 2. A 2-collector according to claim 1, characterized in that the surface of the porous material absorbs light to a high degree. 3. A solar collector according to claims 1 and 2, characterized in that a liquid or a gas passes through the porous material. is being transported. A solar collector according to claims 1,2 and. 3, characterized in that the liquid or gas moves from the side where * the sunlight can shine on it. to * the other * side of the * plate. A solar collector according to claims 1 to 4, characterized in that the heat transporting medium n & a passage; comes through the plate into an enclosed space, from where it is further transported to * the place * where its heat is used- 20 d-Eeh · solar collector · according to claims 1 to 5 • with the characterized in that for the collector surface there is a thin sheet of permeable material: placed to protect the collector surface from wind and rain. A solar collector according to claims 1 to 6, characterized in that the medium is equally distributed in the width direction by? a number of openings or one. slit the collector is sucked in. 8. A solar collector according to claims 1 to 7, characterized in that the space above the collector surface becomes wedge-shaped narrower, for the incoming air. A solar collector according to claims 1 to 8, characterized in that the space into which the medium ends up after passage of the porous plate is also wedge-shaped, but now such that the space becomes wider and wider as the distance from the medium is monitored. \ 810 21 5 4 - 5 -

10. A solar collector according to claims 1 to 9, characterized in that on the side where the medium leaves the collector a number of openings is provided, or a gap, so that the medium leaves the collector evenly distributed in the width.

11. A solar collector according to claims 1 to 10, characterized in that the openings according to claims 7 and 10 connect to each other as different complexes are coupled to each other. 12.T3 and solar collector according to claims 1 to 4- characterized in that the flow rate of the medium is controlled manually or automatically * 15 20 25 50 r \ 35 8102154