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PATENTANSPRÜCHE
1. Solar-Heizkörper, insbesondere zum Heizen von Räumen, dadurch gekennenzeichnet. dass dieser eine Wärmespeicher masse (44), umgeben von einer Isolationsumhüllung (42) aufweist, welche Umhüllung auf mindestens einer als Sonneneinstrahlfläche dienenden Seite offen ist, vor welcher Fläche eine der direkten Sonnenstrahlung auszusetzende, als Absorber ausgebildete Abdeckung (46) liegt.
2. Heizkörper nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmespeichermasse (44) ein Material dient, dessen Schmelz- oder Kristallisationspunkt im Bereich von 20 bis 50 C, vorzugsweise von 25 - 40 C. liegt.
3. Heizkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmespeichermasse (44) ein Salz, z. B. Glaubersalz, in Packungen oder als Bulkmasse dient.
4. Heizkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ein- oder mehrfache Glas-Isolierschicht (48,47,49) vor der als Absorber ausgebildeten Abdeckung (46), welche die in einem metallischen Gefäss (96) befindliche Wärmespeichermasse (44) abdeckt und welches Gefäss (96) gegebenenfalls mit metallischen, in die Speichermasse (44) eintauchenden Wärmeleitelemengen (52) ausgerüstet ist.
5. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass eine aufklappbare Glas-Isolierschicht (48,47,49) vorgesehen ist, um der Umgebungsluft des Heizkörpers das indirekte Überstreichen der Wärmespeichermasse (44) zu ermöglichen.
6. Heizkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Abdeckung (54), um den Absorber (46) an warmen Tagen vor Sonneneinstrahlung zu schützen.
7. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wärmespeichermasse (44) mindestens eine zusätzliche Wärmequelle, z. B. ein elektrischer Heizeinsatz (65) und/ oder ein Heisswasserwärmetauscher (70), angeordnet ist.
8. Heizkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen durchgehenden Luftsteigschacht (62,71), inwel- chen gegebenenfalls Rippen (66) vorstehen, welche vorzugsweise mit der Wärmespeichermasse (44) berührungsverbunden sind.
9. Heizkörper nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass Belüftungsöffnungen (92) vorgesehen sind, um ein Beschlagen der Glasscheiben (48, 49) des Kollektors zu verhüten.
10. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsumhüllunggeöffnetwerdenkann, um die Raumluft an wärmeabgebende Teile, z. B. die Wärmespeichermasse (97), zu führen (Fig. 9, 10, 11, 12).
11. Heizkörper nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss (128) mit ungefähr senkrecht von unten nach oben durchgehenden offenen Nuten oder seitlich geschlossenen Kanälen versehen ist.
12. Heizkörper nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass er eine nicht ortsfeste Baueinheit bildet.
Einrichtungen und Vorrichtungen zum Ausnützen von Sonnenenergie schiessen gegenwärtig wie Pilze aus dem Boden. Eine gute Übersicht über dieses Fachgebiet gibt das Buch Wie kann ich mit Sonnenenergie heizen?" von dipl. Arch. Sabady des Helion-Verlages. Zürich sowie beispielsweise die Zeitschrift Progressive architecture . insbesondere Dezemberheft 1977.
Aus den Darlegungen von Sabady kann entnommen werden, dass bei der Solar-Raumheizung drei Hauptprobleme auftreten.
nämlich die Wärmeaufnahme, die Wärmespeicherung und der Wärmetransport. Als wichtigste Medien für die Speicherung werden Wasser, Luft, Steine sowie Oel und verschiedene chemische Salzhydrate erwähnt.
Die bekanntgewordenen Systeme weisen den Nachteil auf, dass durch die verlangte, relativ grosse Speicherkapazität an Wärme entweder baulich hohe Kosten entstehen oder aber, gegebenenfalls zusätzlich, eine schlechte Ausbeute der ursprünglich aufgenommenen Sonnenenergie resultiert, da diese über Wärmeaustauscher dem Verbraucherzweck zugeführt werden muss.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Solar-Heizkörpers, welcher auf optimale Weise die einfallende Sonnenwärme speichert und anschliessend im Bedarfsfalle, direkt wieder abgibt, wobei diese Wärmeabgabe an den zu heizenden Raum ohne weitere Umwandlungsenergie und ohne zusätzlich zugeführte Bewegungsenergie an das Medium erfolgt.
Diese Aufgabe wird gemäss dem Wortlaut des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
Die Fig. 1 bis 4 in schematischer Seitenansicht: Ausschnitte äus Gebäuden mit Glaswänden und unmittelbar dahinter angeordneten Solar-Heizkörpern in unterschiedlicher Grösse und Lage bezüglich einfallender Sonnenstrahlung, Fig 5 einen Querschnitt durch einen Solar-Heizkörper in einfachster Ausführungsform,
Fig. 6 einen Solar-Heizkörper analog Fig. 5 mit zusätzlicher elektrischer Heizpatrone,
Fig. 7 einen Solar-Heizkörper analog Fig. 5 mit zusätzlichem, beispielsweise durch einen Wassersonnenkollektor und/oder in Verbindung mit Wärmepumpe betriebenen Warmwasser-Wärmetauscher,
Fig. 8 eine Ilombinationsausführung eines Solar-Heizkörpers gemäss den Fig. 6 und 7,
Fig. 9 einen Vertikalschnitt durch einen Solar-Heizkörper analog Fig. 5 in zwei Varianten,
Fig.
10 einen Horizontalschnitt durch den Solar-Heizkörper gemäss Fig. 9, im Ausschnitt,
Fig. 11 eine weitere Variante analog denjenigen nach Fig. 9,
Fig. 12 einen Horizontalschnitt durch den Solar-Heizkörper gemäss Fig. 11, im Ausschnitt.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausschnitt aus einem Gebäude in rein schematischer Darstellung ersichtlich, mit einem Gebäudeboden 1, Querträgern 2 und einer mit letzteren verbundene Storennische 4. Zwischen den Böden 1 sind Glasfenster vorgesehen, wobei im Falle der Ausführung gemäss Fig. 1 eine Trennleiste 7 das obere Glasfenster 5 vom unteren Glasfenster 8 trennt.
Hinter dem unteren Fenster 8 ist ein Solar-Heizkörper oder -Radiator 10 angeordnet. In der Ausführung nach Fig. 2 ist ein wesentlich grösserer Solar-Heizkörper 14 vorgesehen. Ähnlich sind die Ausführungen gemäss den Fig. 3 und 4 aufgebaut, bei welchen die Gebäudeböden 16 etwas anders ausgebildet sind.
Auch hier ist ein oberes Glasfenster 18 (Fig. 3) über eine Trennleiste 19 mit einem unteren Glasfenster 20 verbunden, wobei letzteres so geneigt ist, dass die Hauptsonnenstrahlung senkrecht auf es auftrifft. Dahinter ist in gleich geneigter Lage ein Solar-Heizkörper 22 vorgesehen.
Ebenfalls geneigt ist bei der Ausführung nach Fig. 4 das Fenster 26, das zum Gebäudeboden 25 in einem Winkel steht, derart, dass die Sonnenstrahlung senkrecht auf es auftrifft. Es sind auch hier Storennischen 28 eingezeichnet sowie ein entsprechend dem Fenster 26 geneigter grosser Solar-Heizkörper 29, dessen Neigungswinkel gegebenenfalls einstellbar ist.
Der grundsätzliche Aufbau eines derartigen Solar-Heizkörpers ist in Fig. 5 dargestellt. Ein beispielsweise aus Blech, I(unststoff oder Holz hergestelltes Aussengehäuse 40 dient der Aufnahme einer Isolationsmasse 42, beispielsweise von ausgeschäumtem Polyuretan, Steinwolle Glaswolle o. dgl. Als innere Begrenzung dient ein analoges Innengehäuse 41. Im Innern des Innengehäuses 41 befindet sich eine Wärmespeichermasse 44 in
Form einer sog. Latentspeichermasse. Es handelt sich hier vornehmlich um Salzhydrate, welche in Temperaturbereichen zwischen 20 und 50" C ihren Aggregatzustand ändern und von der festen in die flüssige Form übergehen, wobei die latente Schmelzwärme beim Schmelzvorgang zugeführt werden muss und beim Festwerden wiederum abgegeben wird. Als Latentspeichermasse kann beispielsweise Glaubersalz als ein Vertreter der Salze dienen. Es gibt aber auch andere Stoffe, beispielsweise Paraffine.
die in diesen oder ähnlichen Temperaturbereichen schmelzen.
Grundsätzlich sind dazu auch Metallmischungen mit tiefen Schmelzpunkten verwendbar, insbesondere aber Stoffe, welche auf kleinem Raum grosse Wärmemengen speichern können, also insbesondere Stoffe mit hohen spezifischen Schmelzwärmen.
Der Sonne zugekehrt befindet sich vor der Wärmespeichermasse 44 eine Kollektorplatte 46, die vorzugsweise schwarz selektiv behandelt ist und daher ein Maximum der zur Verfügung stehenden. einstrahlenden Sonnenenergie aufnehmen und an die Wärmespeichermasse 44 abgeben kann. Die Kollektorplatte 46 wird durch ein Verbundglasfenstermit einem Aussenfenster 48 und einem Innenfenster 49 geschützt, wobei sich zwischen diesem Verbundglasfenster und der Kollektorplatte 46 eine Luftschicht 50 ergibt. während die beiden Fenster 48 und 49 durch eine Luft- oder Gasschicht 47 voneinander getrennt sind. In der Wärmespeichermasse 44 stehen Wärmeleitbleche 52 vor, welche eine bessere Wärmeübertragung von der Kollektorplatte 46 an der sie befestigt sind, in die Wärmespeichermasse 44 sicherstellen.
An der Hinterwand des Aussengehäuses 40 ist eine abnehmbare Abdeckwand 54 eingehängt, die im Sommer auf die Vorderseite umgehängt werden kann, wie dies gestrichelt angedeutet ist.
Das Verbundfenster 48,49 ist in einer Schwenkleiste 55 gelagert, die es ihm ermöglicht, nach vorn geneigt zu werden und damit der Luft ein Überstreichen der Kollektorplatte 46 zu ermöglichen.
Die aufsteigende Luft erwärmt sich dabei an der von der Wärmespeichermasse 44 direkt oder über die Wärmeleitblende 52 an die Kollektorplatte 46 abgegebenen Wärme durch freie Konvektion.
Bei der Ausführung gemäss Fig. 6 ist eine Isolationsumhüllung 60 mit einer ausklappbaren Leiste 61 dargestellt, welche den Luftzutritt zu einem Luftsteigschacht 62 freigibt. In dem Schacht 62 stehen am Blech befestigte Rippen vor, welche der durchstreichenden Luft gespeicherte Wärme abgeben. Zusätzlich ist hier in der Wärmespeichermasse ein elektrischer Heizeinsatz 65 vorgesehen. welcher es ermöglicht. billige elektrische Energie, beispielsweise Nachtenergie. in der Wärmespeichermasse als Wärmeenergie zu speichern, um sie, wie die Sonnenenergie, im Bedarfsfalle der Masse zu entziehen. Die übrigen Teile des in Fig. 6 dargestellten Solar-Heizkörpers entsprechen denjenigen des Solar-Heizkörpers gemäss Fig. 5, wobei mit 64 die Wärmespeichermasse bezeichnet ist. Sie sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine weitere Ausführung stellt Fig. 7 dar. die grundsätzlich den gleichen Aufbau eines Solar-Heizkörpers wie Fig. 6 zeigt.
Dabei ist aber der elektrische Heizeinsatz 65 durch einen Röhrenwärmetauscher 70 ersetzt, der seinerseits mit Heizwasser.
bzw. Warmwasser als Energiespender betrieben, der von einem Wasser-Sonnenkollektor und/oder in Verbindung mit einer Wärmepumpe dem Austauscher die dann benötigte Speicherenergie zuführt. Auch diese Energiequelle dient der Aufheizung der Wärmespeichermasse 44 auf ihren maximalen Aufladezustand zwecks Speichern von Sonnenenergie ab Wasser-Sonnenkollektor oder billigerer Energie und deren Abgabe als teurere Energie.
Fig. 8 zeigt einen, im Aufbau eine Kombination der Ausführungen nach den Fig. 6 und 7 darstellenden Solar-Heizkörper. bei welchem zwei Luftsteigschächte 71 vorgesehen sind sowie zusätzlich in diesen angeordnete elektrische Heizstäbe 74. Diese erlauben eine Heizung auch dann. wenn die gespeicherte Wärme in der Wärmespeichermasse 44 erschöpft ist.
Die Fig. 9 und 10 zeigen Schnitte eines der Fig. 5 entsprechen den Solar-Heizkörpers mit einem Aussengehäuse 80 und einem
Innengehäuse 81, auch als Sandwich-Konstruktion ausgebildet, zwischen denen eine Isolationsschicht 82 eingebracht ist. Ein
Verbundglasflügel 84 ist in einer am Innengehäuse 81 befestigten
Gummileiste 85 schwenkbar gelagert, wobei die der restlichen drei Seiten angeordneten Gummileisten 87,88 ein dichtes Anlie gen ermöglichen. Zwischen der Innenwand 90 des Verbundglas flügels 84 und einer Kollektorplatte 94 bildet sich ein Luftspalt, der über Entlüftungslöcher 92 im Gehäuse zwecks Verhütung von Kondenswasserbildung belüftet wird. Im Innern des Gehäu ses ist ein Gefäss, insbesondere ein Metallgefäss 96, das korro sionssicher gegenüber einem darin eingefüllten Latentspeicher material 97 sein muss, untergebracht.
Von der Gefässwand stehen Metallamellen 99 ins Innere des Latentspeichermaterials
97 vor. Das Metallgefäss 96 ist nicht vollständig mit Latentspei chermaterial 97 angefüllt. Ein Expansionsraum 100 erlaubt den temperaturänderungsbedingten Volumenänderungen des Mate rials 97 Rechnung zu tragen. Das Material wird, nach Öffnen eines Deckels 102, durch einen Dom 101 auf dem Gefäss 96 eingefüllt. Auf der hinteren Seite ist das Gefäss 96 mit einer
Reihe von Aussenlamellen 104 versehen. Die Rückwand 106 des
Gehäuses ist über Trennfugen 107 mit dem Vorderteil des
Gehäuses verbunden, wobei diese Rückwand 106 in die gestri chelt gezeichnete Auszugslage gebracht werden kann. Es bildet sich dann ein freier Luftschacht 109.
Die im weiteren darge stellte, an der Rückwand 106 in Öffnungen eingehängte Platte
111 kann aufgrund ähnlicher Öffnungen 113 aufderFrontseite des Gehäuses an ihren Haken 114 eingehängt werden, wenn dies die warmen Jahreszeiten erfordern.
Die Ausführung gemäss den Fig. 9 und 10 zeigt mithin zwei Varianten, wobei die eine zwecks Entnahme der gespeicherten Wärme, durch die nach oben streichende Raumluft den Verbundglasflügel vor derKollektorplatte ausschwenkt. Die gibt m. a. W. der Umgebungsluft bzw. Raumluft, die aufzuheizen ist, die Möglichkeit, durch natürliche Konvektion der Latentspeichermasse die gespeicherte Wärme zu entziehen.
Bei der anderen Variante wird die Rückwand des Gehäuses in die gestrichelt dargestellte Lage gezogen. Den dadurch gebildeten Luftschacht durchstreicht Luft, die sich an den Aussenlamellen erwärmt und auf diese Weise der Latentspeichermasse die gespeicherte Wärme entziehen kann.
Dass die Luft oder die Latentspeichermasse selbst zusätzlich durch andere Mittel, ausser durch Sonnenenergie, aufgeheizt werden kann, bzw. aufladbar ist, geht aus den grundsätzlichen Darstellungen der Fig. 6 bis 8 hervor.
Eine weitere Variante eines Solar-Heizkörpers zeigen die beiden Fig. 11 und 12. Der grundsätzliche Aufbau ist ähnlich demjenigen gemäss den Fig. 9 und 10. Es ist auch hier ein Aussengehäuse 120 und ein Innengehäuse 121 vorgesehen, zwischen denen eine Isolationsschicht 122 liegt. Der Verbundglasflügel 124 ist mittels dauerelastischem Kitt 126 am Gehäuse 120.
121 dicht angeschlossen. Das Latentspeichermaterial 129 befindet sich ebenfalls in einem Metallgefäss 128, welches mit einer Kunststoff-Dichtungsfolie 131 ausgelegt ist. Das Metallgefäss 128 weist oben eine Öffnung 132 auf. Die Metallgefässwände sind einspringend, wie dies insbesondere Fig. 12 zeigt, so das sich auf der Vorderseite und auf der Hinterseite Nuten, Kanäle oder Schächte 134 und 135 bilden. Durch Herausziehen der Gehäuserückwand 136 besteht für die Umgebungsluft die Möglichkeit.
sich durch natürliche Konvektion an den Gehäusewänden, deren Oberfläche durch die Schächte 134 und 135 vergrössert ist, zu erwärmen und dadurch dem Latentspeichermaterial 129 im Bedarfsfalle die gespeicherte Wärme in der dargelegten Art und Weise zu entziehen.
Diese Konstruktion weist gegenüber der vorbeschriebenen den Vorteil grösserer wärmeabgebender Flächen auf, was bei sonnigen Tagen und kalten Nächten vorteilhaft sein kann.
Im Gegensatz zu den bekannten Sonnenenergie-Kollektoren, welche ausserhalb der Gebäudekonstruktion, auf dem Dach, an der Fassade oder in der Umgebung plaziert werden. befindet sich der beschriebene Solar-Heizkörper im Innern des zu beheizenden Raumes. Er wird hinter einer Glasfront oder hinter einem Glasfenster angeordnet. in ähnlicher Art wie bekannte Warmwasserradiatoren. Dieser Solar-Heizkörper besteht im Kern aus Latentspeichermaterial (z. B. Glaubersalz oder Paraffin). Dies ist in einem Behälter gelagert, der die Volumen-Ausdehnungen, bedingt durch den Schmelz- oder Kristallisationsprozess, aufnehmen kann. Latentspeichermaterial hat die Eigenschaft innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches (z. B.
Glaubersalz bei 38" C) ein mehrfaches an Wärme-Energie des Wassers aufzunehmen. zu speichern und beim Absinken der Temperatur wieder abzugeben. Glaubersalz z. B. ist in der Lage, bei einer Temp.- Erhöhung von 27" C bis 38" C mindestens achtmal soviel Wärme zu speichern wie ein gleiches Volumen Wasser bei derselben Temperaturdifferenz.
Die zu nutzende Einstrahlung der Sonnenenergie fällt auf eine schwarze selektive Platte, die eine Wandseite des Latentspeichermaterialbehälters bildet. Mittels Wärmeleitblenden, verbunden mit der Absorberplatte. wird die Wärme auch ins Innere des Latentspeichermaterials transportiert. Damit die im Latentspeichermaterial gespeicherte Wärme nicht unmittelbar wieder abgestrahlt wird. ist vor der Absorberplatte eine Verglasung mit einer oder zwei Scheiben und entsprechenden Lufträumen vorgesehen. Ferner ist das Gefäss mit der Speichermasse an den restlichen 5 Seiten abisoliert.
Die Vorteile eines derartigen Solar-Heizkörpers sind:
1. Der Wirkungsgrad ist grösser als bei Kollektoren, die tiefen Aussentemperaturen ausgesetzt sind. Die Umgebungstemp. des Solar-Heizkörpers als Kollektor ist die Zimmertemperatur.
2. Auch diffuse Lichteinstrahlung kann dank niedriger Betriebstemperatur des Solar-Heizkörpers genützt werden; dies ergibt wiederum eine Verbesserung des Wirkungsgrades.
3. Für die Nutzung der direkt einfallenden Sonnenenergie sind keine Installationen, wie Leitungen, Pumpen, separate Speicher, Steuerungen etc. notwendig.
4. Die Wärmespeicherung ist direkt möglich. Speicherverluste werden direkt an den zu beheizenden Raum abgegeben.
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PATENT CLAIMS
1. Solar radiator, characterized in particular for heating rooms. that it has a heat storage mass (44) surrounded by an insulation sheath (42), which sheath is open on at least one side serving as the sun's radiation surface, in front of which surface there is a cover (46) designed to be exposed to direct solar radiation and designed as an absorber.
2. Radiator according to claim 1, characterized in that a material is used as the heat storage mass (44), the melting or crystallization point of which is in the range from 20 to 50 C, preferably from 25 to 40 C.
3. Radiator according to claim 2, characterized in that a salt, for. B. Glauber's salt, in packs or as bulk.
4. Radiator according to claim 1, characterized by a single or multiple glass insulating layer (48,47,49) in front of the cover (46) designed as an absorber, which covers the heat storage mass (44) located in a metallic vessel (96) and which vessel (96) is optionally equipped with metallic heat-conducting quantities (52) immersed in the storage mass (44).
5. Radiator according to claim 1, characterized in that a hinged glass insulating layer (48,47,49) is provided to allow the ambient air of the radiator to indirectly sweep over the heat storage mass (44).
6. Radiator according to claim 1, characterized by an additional cover (54) to protect the absorber (46) on warm days from sunlight.
7. Radiator according to claim 1, characterized in that in the heat storage mass (44) at least one additional heat source, for. B. an electric heating insert (65) and / or a hot water heat exchanger (70) is arranged.
8. Radiator according to claim 1, characterized by at least one continuous air duct (62, 71), in which optionally ribs (66) protrude, which are preferably connected to the heat storage mass (44).
9. Radiator according to claim 4, characterized in that ventilation openings (92) are provided in order to prevent fogging of the glass panes (48, 49) of the collector.
Radiator according to claim 1, characterized in that the insulation jacket can be opened to allow the room air to reach heat-emitting parts, e.g. B. the heat storage mass (97) to lead (Fig. 9, 10, 11, 12).
11. Radiator according to claim 4, characterized in that the vessel (128) is provided with approximately vertically from bottom to top through open grooves or laterally closed channels.
12. Radiator according to claim 1, characterized in that it forms a non-stationary structural unit.
Devices and devices for utilizing solar energy are currently springing up like mushrooms. The book How can I heat with solar energy? "By Dipl. Arch. Sabady des Helion-Verlag provides a good overview of this specialist area. Zurich and, for example, the magazine Progressive architecture.
From Sabady's statements it can be seen that there are three main problems with solar space heating.
namely heat absorption, heat storage and heat transport. The most important media for storage are water, air, stones, oil and various chemical salt hydrates.
The systems that have become known have the disadvantage that the relatively large storage capacity for heat that is required either results in high structural costs or, if necessary additionally, results in a poor yield of the originally absorbed solar energy, since this must be supplied to the consumer purpose via heat exchangers.
The present invention aims to create a solar radiator, which stores the incident solar heat in an optimal way and then emits it again when necessary, this heat being given off to the room to be heated without further conversion energy and without additional kinetic energy supplied to the medium.
This object is achieved according to the wording of claim 1.
The invention is subsequently explained, for example, using a drawing.
Show it:
1 to 4 in a schematic side view: sections of buildings with glass walls and solar radiators arranged directly behind them in different sizes and positions with regard to incident solar radiation, FIG. 5 shows a cross section through a solar radiator in the simplest embodiment,
6 shows a solar heating element analogous to FIG. 5 with an additional electrical heating cartridge,
7 shows a solar heating element similar to FIG. 5 with an additional hot water heat exchanger operated, for example, by a water solar collector and / or in connection with a heat pump,
8 shows an ilombination design of a solar heating element according to FIGS. 6 and 7,
9 shows a vertical section through a solar heating element analogous to FIG. 5 in two variants,
Fig.
10 shows a horizontal section through the solar heating element according to FIG. 9, in the detail,
11 shows a further variant analogous to that according to FIG. 9,
Fig. 12 is a horizontal section through the solar heater according to FIG. 11, in the detail.
1 and 2, a section of a building can be seen in a purely schematic representation, with a building floor 1, cross members 2 and a store niche 4 connected to the latter. Glass windows are provided between the floors 1, wherein in the case of the embodiment according to FIG. 1 a separating strip 7 separates the upper glass window 5 from the lower glass window 8.
A solar heater or radiator 10 is arranged behind the lower window 8. 2, a much larger solar heater 14 is provided. The designs according to FIGS. 3 and 4 are constructed similarly, in which the building floors 16 are designed somewhat differently.
Here, too, an upper glass window 18 (FIG. 3) is connected to a lower glass window 20 via a separating strip 19, the latter being inclined so that the main solar radiation strikes it perpendicularly. A solar heating element 22 is provided behind it in the same inclined position.
The window 26, which is at an angle to the building floor 25, is also inclined in the embodiment according to FIG. 4 in such a way that the solar radiation strikes it perpendicularly. Store niches 28 are also shown here, as well as a large solar heating element 29 which is inclined in accordance with window 26 and whose angle of inclination can optionally be adjusted.
The basic structure of such a solar heating element is shown in FIG. 5. An outer housing 40 made, for example, of sheet metal, material or wood is used to hold an insulation compound 42, for example of foamed polyurethane, rock wool, glass wool or the like. An internal inner housing 41 serves as the inner boundary in
Form of a so-called latent storage mass. These are primarily salt hydrates, which change their physical state in temperature ranges between 20 and 50 "C and change from solid to liquid form, the latent heat of fusion having to be added during the melting process and being released again when it solidifies. For example, latent storage mass can be used Glauber's salt serves as a representative of the salts, but there are also other substances, such as paraffins.
that melt in these or similar temperature ranges.
In principle, metal mixtures with low melting points can also be used for this purpose, but in particular substances that can store large amounts of heat in a small space, in particular substances with high specific heat of fusion.
Facing the sun, there is a collector plate 46 in front of the heat storage mass 44, which is preferably treated black selectively and therefore a maximum of those available. can absorb incident solar energy and deliver it to the heat storage mass 44. The collector plate 46 is protected by a laminated glass window with an outer window 48 and an inner window 49, an air layer 50 resulting between this laminated glass window and the collector plate 46. while the two windows 48 and 49 are separated from one another by an air or gas layer 47. In the heat storage mass 44 there are heat-conducting sheets 52, which ensure better heat transfer from the collector plate 46 to which they are fastened, into the heat storage mass 44.
A removable cover wall 54 is suspended from the rear wall of the outer housing 40 and can be hung around the front in summer, as is indicated by dashed lines.
The composite window 48, 49 is mounted in a swivel bar 55 which enables it to be tilted forward and thus to allow the air to sweep over the collector plate 46.
The rising air heats up on the heat given off by the heat storage mass 44 directly or via the heat conducting screen 52 to the collector plate 46 by free convection.
In the embodiment according to FIG. 6, an insulation sheath 60 is shown with a fold-out bar 61, which opens the air to an air duct 62. In the shaft 62 are ribs attached to the sheet metal, which emit stored heat from the air passing through. In addition, an electrical heating insert 65 is provided here in the heat storage mass. which makes it possible. cheap electrical energy, for example night energy. to be stored in the heat storage mass as thermal energy in order to extract it from the mass if necessary, like solar energy. The other parts of the solar heating element shown in FIG. 6 correspond to those of the solar heating element according to FIG. 5, 64 being the heat storage mass. They are provided with the same reference numbers.
Another embodiment is shown in FIG. 7, which basically shows the same structure of a solar heating element as FIG. 6.
In this case, however, the electrical heating insert 65 is replaced by a tubular heat exchanger 70, which in turn contains heating water.
or hot water operated as an energy dispenser, which then supplies the storage energy required to the exchanger from a water solar collector and / or in connection with a heat pump. This energy source is also used to heat the heat storage mass 44 to its maximum state of charge for the purpose of storing solar energy from a water solar collector or cheaper energy and dispensing it as more expensive energy.
FIG. 8 shows a solar radiator which is a combination of the designs according to FIGS. 6 and 7. in which two air duct shafts 71 are provided as well as electrical heating rods 74 additionally arranged in them. These also permit heating. when the stored heat in the heat storage mass 44 is exhausted.
FIGS. 9 and 10 show sections of one of FIG. 5 correspond to the solar heating element with an outer housing 80 and one
Inner housing 81, also designed as a sandwich construction, between which an insulation layer 82 is introduced. A
Laminated glass wing 84 is fastened in an inner housing 81
Rubber strip 85 is pivotally mounted, the rubber strips 87, 88 arranged on the remaining three sides enabling tight contact. Between the inner wall 90 of the laminated glass wing 84 and a collector plate 94, an air gap is formed, which is vented through ventilation holes 92 in the housing to prevent condensation. Inside the housing is a vessel, in particular a metal vessel 96, which must be corrosion-proof with respect to a latent storage material 97 filled therein.
Metal fins 99 protrude from the wall of the vessel into the interior of the latent storage material
97 before. The metal vessel 96 is not completely filled with latent storage material 97. An expansion space 100 allows the temperature changes-related volume changes of the material 97 to be taken into account. After opening a lid 102, the material is poured through a dome 101 onto the vessel 96. On the rear side is the vessel 96 with a
Row of outer slats 104 provided. The rear wall 106 of the
Housing is over parting lines 107 with the front part of the
Connected housing, this rear wall 106 can be brought into the drawn position with a dashed line. A free air duct 109 is then formed.
The further presented Darge, on the rear wall 106 hung in openings plate
111 can be hooked onto its hook 114 due to similar openings 113 on the front of the housing if the warm seasons require it.
The embodiment according to FIGS. 9 and 10 therefore shows two variants, one of which, for the purpose of taking out the stored heat, swings out the laminated glass wing in front of the collector plate by the room air rising upwards. That gives m. a. W. of the ambient air or room air that is to be heated, the possibility of extracting the stored heat by natural convection of the latent storage mass.
In the other variant, the rear wall of the housing is pulled into the position shown in dashed lines. Air passes through the air shaft formed in this way, which heats up on the outer fins and in this way can extract the stored heat from the latent storage mass.
The basic representations of FIGS. 6 to 8 show that the air or the latent storage mass itself can also be heated or charged by other means, other than solar energy.
Another variant of a solar heating element is shown in FIGS. 11 and 12. The basic structure is similar to that in FIGS. 9 and 10. Here too, an outer housing 120 and an inner housing 121 are provided, between which an insulation layer 122 lies. The laminated glass wing 124 is on the housing 120 by means of permanently elastic cement 126.
121 tightly connected. The latent storage material 129 is also located in a metal vessel 128, which is lined with a plastic sealing film 131. The metal vessel 128 has an opening 132 at the top. The metal vessel walls protrude, as shown in particular in FIG. 12, so that grooves, channels or shafts 134 and 135 are formed on the front and on the rear. By pulling out the rear wall 136 there is the possibility for the ambient air.
heat up by natural convection on the housing walls, the surface of which is enlarged by the shafts 134 and 135, and thereby extract the stored heat from the latent storage material 129 if necessary in the manner described.
This construction has the advantage of larger heat-emitting areas compared to the one described above, which can be advantageous on sunny days and cold nights.
In contrast to the well-known solar energy collectors, which are placed outside the building construction, on the roof, on the facade or in the surrounding area. the described solar radiator is located inside the room to be heated. It is placed behind a glass front or behind a glass window. in a similar way to well-known hot water radiators. The core of this solar heating element consists of latent storage material (e.g. Glauber's salt or paraffin). This is stored in a container that can accommodate the volume expansion due to the melting or crystallization process. Latent storage material has the property within a certain temperature range (e.g.
Glauber's salt at 38 "C) absorb a multiple of the heat energy of the water. Store and release it again when the temperature drops. Glauber's salt, for example, is able to increase the temp store at least eight times as much heat as an equal volume of water at the same temperature difference.
The solar radiation to be used falls on a black selective plate that forms a wall side of the latent storage material container. Using thermal baffles connected to the absorber plate. the heat is also transported inside the latent storage material. So that the heat stored in the latent storage material is not radiated immediately again. glazing with one or two panes and corresponding air spaces is provided in front of the absorber plate. Furthermore, the container with the storage mass is stripped on the remaining 5 sides.
The advantages of such a solar radiator are:
1. The efficiency is greater than with collectors that are exposed to low outside temperatures. The ambient temp. of the solar heating element as collector is the room temperature.
2. Diffuse light can also be used thanks to the low operating temperature of the solar heating element; this in turn results in an improvement in efficiency.
3. No installations such as lines, pumps, separate storage systems, controls, etc. are necessary to use the directly incident solar energy.
4. The heat storage is possible directly. Storage losses are given directly to the room to be heated.