DE2552222A1

DE2552222A1 - Vorrichtung zum aufnehmen von sonnenenergie

Info

Publication number: DE2552222A1
Application number: DE19752552222
Authority: DE
Inventors: Claude Cruchet
Original assignee: EN SOLAIRE S A
Current assignee: EN SOLAIRE S A
Priority date: 1974-11-22
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1976-05-26
Also published as: FR2292202A1; OA05168A

Description

Energie Solaire SA, Domaine du Bochet, 1025 St Sulpice/

VD/Schweiz

Vorrichtung zum Aufnehmen von Sonnenenergie

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Sonnenenergie mit einer durch ein fenster abgeschlossenen Kammer, das die Wärmeenergie der Sonnenstrahlung hindurchläßtfund einer in der Kammer angeordneten Platte, durch die die Wärmeenergie absorbiert wird und von der sie in die Umgebung der Kammer abgeleitet wird.

Vorrichtungen der obengenannten Art sind bekannt. Die Mittel zur Übertragung der Wärmeenergie, die von der Platte absorbiert wird, die üblicherweise aus einem Metall besteht, das eine Oberfläche mit einem großen Absorptionsvermögen für die Wärmestrahlung aufweist, werden häufig durch eine Flüssigkeit z.B. Wasser gebildet, die im Inneren der Platte zirkuliert und die absorbierte Wärmeenergie einem Wärmetauscher zuführt.

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Bei den vorstehenden bekannten Vorrichtungen zum Aufnehmen von Sonnenenergie stellt sich das Problem, daß sich in dem Zwischenraum zwischen dem Fenster und der Platte trockene Luft befinden muß. Man hat bereits Versucht, dieses Problem derart zu lösen, daß in diesen Raum trockene Luft eingefüllt und der Raum luftdicht abgeschlossen wird. Die Wärmestrahlung erwärmt die derart eingeschlossene Luft erheblich, und diese wird stark ausgedehnt, so daß sie ziemlich große Drucke erzeugt. Das erfordert eine vollkommene Dichtheit des Raumes und vor allem dicke Fenster. Da die Fenster normalerweise aus Glas bestehen, erzeugt ein dickes Fenster unerwünschte Energieverluste, und trotz der großen Dicke kann das Fenster zerbrechen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung zum Aufnehmen von Sonnenenergie der eingangs genannten Art die Trockenheit der Luft in dem Raum zwischen dem Fenster und der die Wärmeenergie absorbierenden Platte zu erhalten unter Verwendung eines Fensters von normaler Dicke und unter Aufrechterhaltung eines Luftdruckes in dem Raum, der gleich groß ist wie derjenige in der Umgebung der Vorrichtung.

Die vorstehende Aufgabe wird gelöst, indem gemäß der Erfindung einemit wasserentziehendem Stoff gefüllte Zelle einerseits mit dem Inneren der Kammer und andererseits mit der Umgebung der Vorrichtung in Verbindung steht und an der Kammer ein Ventil angeordnet ist, über das die in der Kammer erwärmte Luft in die Umgebung abströmen kann, während mit der Zelle ein weiteres Ventil verbunden ist, welches die kalte Luft, die nach Abkühlung der Kammer in diese eintritt, durch die Zelle hindurchströmen läßt.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Sonnenenergie gemäß der Erfindung in einem senkrechten Schnitt in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Teildarstellung, ebenfalls in einem senkrechten Schnitt und

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, ebenfalls in einem senkrechten Schnitt.

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Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zürn Aufnehmen von Sonnenenergie besteht aus einer Kammer, die sich aus einem Rahmen 1, einem Fenster 2 und einem Boden 3 zusammensetzt. Das Fenster 2, das vorzugsweise aus Glas besteht, ist durch eine dichte Fuge 4 gehalten. Der Boden 3, der in den Rahmen 1 eingetrieben oder mit diesem verklebt ist, weist eine große Zahl von öffnungen auf, die mit der Umgebung in Verbindung stehen. Das Glas des Fensters 2 ist derart gewählt, daß es ein Maximum der Wärmeenergie der Sonnenstrahlung hindurchläßt.

Eine Metallplatte 6, die eine geeignete Oberfläche besitzt, um ein Maximum an Wärmeenergie zu absorbieren, ist im Inneren der Kammer befestigt. Der Innenraum 7 der Platte 6 ist mit Wasser gefüllt, das unter Einwirkung nicht dargestellter Mittel auf einem vorbestimmten Wege zirkuliert. Das erhitzte Wasser wird auf einem nicht dargestellten Wege einem nicht gezeichneten Wärmetauscher zugeführt, und das auf diese Weise abgekühlte Wasser wird über eine andere nicht dargestellte Leitung dem Innenraum 7 der Platte 6 zugeführt. Dieser Vorgang spielt sich auf bekannte Weise ab.

Eine Zelle 8, die mit einem wasserentziehenden Stoff 9 gefüllt ist, ist in thermischer Berührung z.B. durch Schweißung an der Plätte 6 befestigt. Die Zelle 8 besitzt eine große Zahl von öffnungen 10, die unter Vermittlung der öffnungen 5 mit der Umgebung der Kammer in Verbindung stehen. Eine Leitung 11 verbindet die Zelle mit dem Raum 12 zwischen dem Fenster 2 und der Platte Die Leitung 11 wird von einem Ventil 13 beherrscht, um Luft aus der Zelle 8 in den Raum 12 strömen zu lassen, jedoch eine Strömung in umgekehrter Richtung zu verhindern.

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Die Platte 6 weist ebenfalls eine Öffnung 14 auf, die über die Öffnungen 5 mit der Umgebung der Kammer in Verbindung steht. Die Öffnung 14 wird von einem Ventil 15 beherrscht, um Luft aus dem Raum 12 nach außen strömen zu lassen, eine Strömung im entgegengesetzten Sinne jedoch zu verhindern.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Aufnehmen von Sonnenenergie wirkt folgendermaßen:

Die durch das Fenster 2 hindurchgehende Sonnenstrahlung erwärmt die Platte 6 und gleichzeitig die Luft in dem Raum 12. Die Luft dehnt sich aus und strömt durch die Öffnungen 14 und 5 nach außen, bis der Luftdruck in dem Raum 12 demjenigen gleicht, der außen herrscht. Wenn die Sonnenstrahlung aufhört, kühlt die Luft in dem Raum 12 ab, was bewirkt, daß durch die Öffnungen 5 und 10, die Zelle 8 und die Leitung 11 Luft von außen angesaugt wird, bis der Druck in dem Raum 12 von neuem gleich groß ist wie derjenige, der außen herrscht. Wenn die mehr oder weniger feuchte Luft, die von außen kommt, durch die Zelle 8 hindurchströmt, wird sie durch den wasserentziehenden Stoff 9 getrocknet. Der wasserentziehende Stoff 9, der teilweise mit absorbiertem Wasser beladen ist, wird bei einer neuen Erwärmung der Platte 6 durch die Sonnenstrahlung auf einfachste Weise regeneriert. Wenn man davon ausgeht, daß die Zelle 8 sich in thermischer Berührung mit der Platte 6 befindet, so erwärmt sich die Zelle hierbei auf Temperaturen, die bis zu 120° C gehen derart, daß das absorbierte Wasser wieder abgegeben wird und durch die Öffnungen 10 und 5 nach außen abströmt. Man erreicht auf diese Weise eine selbsttätige Regeneration des wasserentziehenden Stoffes 9. Dieser ist unter den wasserentziehenden Stoffen, die Wasser bei Temperaturen von ungefähr 60 bis 70°c absorbie ren* und die als Wasser oberhalb dieser Temperaturen und vor-

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zugsweise bei 100 bis 120° C abgeben, ausgewählt worden. Hierfür kommen besonders Kieselsäure-Gele wie Silicagel in Betracht.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung zum Aufnehmen von Sonnenenergie enthält eine Kammer, die aus einem Rahmen 21, einem Fenster 22 und einem Boden 23 besteht. Das Fenster 22, das vorzugsweise ein Glasfenster ist, ist durch eine dichte Fuge 24 gehalten. Das Glas des Fensters 22 ist derart gewählt, daß es ein Maximum an Wärmeenergie der Sonnenstrahlung hindurchläßt.

Im Inneren der Kammer ist eine Metallplatte 25 angeordnet, die eine Außenfläche besitzt, die geeignet ist, ein Maximum an Wärmeenergie zu absorbieren. Der Innenraum 26 der Platte 25 ist mit Wasser gefüllt, das unter Einwirkung nicht dargestellter Mittel auf einem vorbestimmten Wege zirkuliert. Das erhitzte Wasser wird auf einem nicht dargestellten Wege einem nicht gezeichneten Wärmetauscher zugeführt. Das auf diese Weise abgekühlte Wasser wird über eine andere nicht dargestellte Leitung dem Innenraum 26 der Platte 25 zugeführt. Dieser Vorgang spielt sich auf bekannte Weise ab.

Die Platte 25 ist an einem Halter 27 befestigt, und zwischen der Platte 25 und dem Boden 23 ist eine Wärmeisolierschicht 28 angeordnet.

Zwischen dem Fenster 22 und der Platte 25 ist in der Kammer eine Zelle 29 angeordnet, die mit einem wasserentziehenden Stoff 30 gefüllt ist. Die Zelle 29 besitzt zwei öffnungen 31 und 32, die mit dem Inneren der Kammer in Verbindung stehen. Die öffnung 31 ist mit einem Ventil 33 versehen, die die Luft aus der Kammer in das Innere der

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Zelle einströmen läßt, jedoch eine Luftströmung in entgegengesetzter Richtung verhindert, während die Öffnung ein Ventil 34 aufweist, das eine Luftströmung aus der Zelle in die Kammer zuläßt, jedoch eine solche Strömung in umgekehrter Richtung verhindert. Die Zelle besitzt noch eine dritte Öffnung 35, die mit der Umgebung der Kammer in Verbindung steht.

Die dargestellte Vorrichtung zum Aufnehmen von Sonnenenergie wirkt auf folgende Weise:

Die das Fenster 22 durchsetzende Sonnenstrahlung erwärmt die Platte 25 und gleichzeitig die Luft in der Kammer. Die Luft dehnt sich aus und strömt durch die Öffnungen 31 und 35 nach außen, bis der Druck in der Kammer gleich groß ist wie derjenige, der außen herrscht. Wenn die Sonnenstrahlung aufhört, kühlt sich die Luft in der Kammer ab, was bewirkt, daß durch die Öffnungen 35 und 32 Luft von außen angesaugt wird, bis der Druck in der Kammer von neuem gleich groß ist wie derjenige in der Umgebung. Beim Hindurchströmen durch die Zelle 29 wird die von außen kommende mehr oder weniger feuchte Luft durch den wasserentziehenden Stoff 30 getrocknet.

Der wasserentziehende Stoff 30, der teilweise mit absorbiertem Wasser beladen ist, wird auf einfache Weise bei einer neuen Erwärmung durch die Sonnenstrahlung regeneriert. Die Zelle erwärmt sich dann auf Temperaturen, die bis zu 120° C gehen können derart, daß das absorbierte Wasser wieder abgegeben wird und durch die Öffnung 35 nach außen abfließt. Man erhält auf diese Weise eine selbsttätige Regeneration des wasserentziehendenStoffes 30. Dieser ist unter denjenigen Stoffen ausgewählt, die Wasser bei Temperaturen bis

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zu 60, 70° C absorbieren und die Wasser oberhalb dieser Temperaturen und vorzugsweise bei 100 bis 120° C abgeben. Hierfür kommen insbesondere Kieselsäure-Gele, wie Silicagel_fi Betracht.

Die Zelle 29 könnte auch außen an der Kammer angeordnet sein. In diesem Falle würden die öffnungen 31 und 32
über Leitungen mit dem Inneren der Kammer in Verbindung stehen. Es wäre lediglich nötig, eine Anordnung zu treffen^ bei der die Zelle 29 von der Sonnenstrahlung erwärmt wird.

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Claims

- 9 Patentansprüche ·

, 1.!vorrichtung zum Aufnehmen von Sonnenenergie mit einer ^-"'^ durch ein Fenster abgeschlossenen Kammer, das die Wärmeenergie der Sonnenstrahlung hindurchläßt und einer in der Kammer angeordneten Platte, durch die die Wärmeenergie absorbiert wird und von der sie in die Umgebung der Kammer abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit wasserentziehendem Stoff (9; 30) gefüllte Zelle (8; 29) einerseits mit dem Inneren der Kammer und andererseits mit der Umgebung der Vorrichtung in Verbindung steht und an der Kammer ein Ventil (15; 33) angeordnet ist, über das die in der Kammer erwärmte Luft j die Umgebung abströmen kann, während mit der Zelle (8; 29) ein weiteres Ventil (13; 34) verbunden ist, welches die kalte Luft, die nach Abkühlung der Kammer in diese eintritt,, durch die Zelle (8; 29) hindurchströmen läßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem wasserentziehenden Stoff (9) gefüllte Zelle (8) in thermischer Berührung an der Platte (6) befestigt ist und mindestens eine öffnung ( 10) be«, sitzt, die mit der Umgebung der Kammer in Verbindung steht, während die Zelle (8) über eine Leitung (11) mit dem Raum (12) zwischen dem Fenster (2) und der Platte (6) verbunden ist, die durch ein Ventil (13) verschlossen ist, das die Luft aus der Zelle (8) in den Raum (12), aber nicht im entgegengesetzten Sinne, strömen läßt und wä rend_weiterhin eine öffnung (14) in der Platte (6), die mit der Umgebung der Kammer in Verbindung steht, durch ein Ventil (15) verschlossen ist, das den Durchtritt von Luft aus dem Raum (12) in die Umgebung zuläßt, den Durchtritt von Luft in umgekehrter Richtung jedoch verhindert.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenüber dem Fenster (2) angeordnete Boden (3) eine Vielzahl von Öffnungen (5) aufweist, welche eine Verbindung mit der Umgebung herstellen.
4. Vorrichtung nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (29) zwei Öffnungen (31, 32) besitzt, welche die Verbindung mit dem Inneren der Kammer herstellen und von denen eine durch ein Ventil (33) verschlossen ist, das die Luft aus der Kammer in das Innere der Zelle (29), jedoch nicht im umgekehrten Sinne strömen läßt, während die andere Öffnung durch ein Ventil (34) verschlossen ist, das die Luft aus dem Inneren der Zelle (29) in die Kammer, jedoch nicht im umgekehrten Sinne strömen läßt, und daß die Zelle (29) noch eine dritte Öffnung (35) aufweist, die mit der Umgebung der Kammer verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (29) im Inneren der Kammer zwischen dem Fenster (22) und der absorbierenden Platte (25) angeordnet ist.
6. Vorrichtung naeh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle außerhalb der Kammer angeordnet ist und daß ihre beiden Öffnungen (31, 32) über Leitungen mit dem Inneren der Kammer in Verbindung stehen.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserentziehende Stoff ein solcher ist, der zum Absorbieren von Wasser bis zu Temperaturen von ungefähr 60 bis 70° C und zum Abgeben des absorbierten Wassers bei höheren Temperaturen, insbesondere bei 100 bis 120° C fähig ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserentziehende Stoff ein Kieselsäure-Gel ist.

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