AT512140B1

AT512140B1 - SOLAR COLLECTOR

Info

Publication number: AT512140B1
Application number: ATA1533/2011A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Group Austria Gmbh
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2013-07-15
Also published as: AT512140A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor mit einem Absorber (2)und einer den Absorber (2) abdeckenden transparenten Abdeckscheibe (1) Der Absorber(2) weist einen Kragen (6) auf, der direkt mit der Abdeckscheibe durch eine Hartlöt- oder Schweißverbindung gasdicht und hochtemperaturbeständig verbunden ist. Der Hohlraum (8)zwischen Absorber (2) und Abdeckscheibe (1) ist mit Inertgas oder Edelgas gefüllt bzw. evakuiert.The invention relates to a solar collector with an absorber (2) and a transparent cover (1) covering the absorber (2). The absorber (2) has a collar (6) which is gas-tight directly to the cover by a brazing or welding connection high temperature resistant is connected. The cavity (8) between absorber (2) and cover (1) is filled or evacuated with inert gas or inert gas.

Description

österreichisches Patentamt AT512140B1 2013-07-15Austrian Patent Office AT512140B1 2013-07-15

Beschreibungdescription

SOLARKOLLEKTORSOLAR COLLECTOR

[0001] Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor zur Nutzung solarer Wärme für Heizzwecke oder zum Bereiten von warmem Wasser.The invention relates to a solar collector for the use of solar heat for heating purposes or for the preparation of warm water.

[0002] Ein gattungsgemäßer Solarkollektor ist aus der Gebrauchsmusterschrift DE 201 03 503 U1 bekannt. Ein Solarkollektor besteht aus einer transparenten Abdeckscheibe, die auf die Sonne ausgerichtet ist, einem dahinter angeordneten Absorber, sowie aus einem wannenförmigen oder aus mehreren Teilen zusammengesetzten wärmeisolierten Gehäuse. Das Gehäuse dient der Fixierung der einzelnen Bauteile. Die transparente Abdeckscheibe schützt den Absorber vor Verschmutzungen und verhindert den Verlust der vom Absorber absolvierten Wärme. Zur Verbesserung der Wärmedämmung ist es aus der DE 201 03 503 U1 bekannt, den Zwischenraum zwischen Absorber und Abdeckscheibe mit einem Edelgas zu füllen. Damit können Wärmeverluste durch die Abdeckscheibe verringert werden.A generic solar collector is known from the utility model DE 201 03 503 U1. A solar collector consists of a transparent cover, which is aligned with the sun, an absorber arranged behind, as well as from a trough-shaped or composed of several parts heat-insulated housing. The housing serves to fix the individual components. The transparent cover protects the absorber against contamination and prevents the loss of heat absorbed by the absorber. To improve the thermal insulation, it is known from DE 201 03 503 U1 to fill the gap between absorber and cover with a noble gas. This heat loss can be reduced through the cover.

[0003] Um die Isolierwirkung über mehrere Jahre aufrecht zu halten, muss der mit Edelgas gefüllte Zwischenraum gasdicht gegenüber der Umwelt abgedichtet sein.In order to maintain the insulating effect over several years, filled with inert gas gap must be gas-tight sealed from the environment.

[0004] Aus dem Fensterbau sind Dichtungstechniken bekannt, die diese Anforderung für Fenster erfüllen. Dies sind Abstandselemente aus Edelstahl oder Aluminium, die mit Trockenmittel gefüllt sind. Um den Abstandshalter zu verkleben, wird Butylklebstoff verwendet, der eine gasdichte Verklebung gewährleistet.From the window sealing techniques are known that meet this requirement for windows. These are stainless steel or aluminum spacers filled with desiccant. To bond the spacer, butyl adhesive is used, which ensures a gas-tight bond.

[0005] Bei Solarkollektoren kann wegen der hohen Temperatur des Absorbers von mehr als 200 °C kein Butylklebstoff verwendet werden, da dieser den hohen Temperaturen nicht standhält.In solar panels can be used because of the high temperature of the absorber of more than 200 ° C no butyl adhesive, since this does not withstand the high temperatures.

[0006] Aus der Patentschrift DE 197 04 323 C1 ist es bekannt, eine Wannenhälfte mit einer wärmestrahlungsdurchlässigen Platte mittels eines verschweißten oder verklebten Randstreifens zu verbinden.From the patent DE 197 04 323 C1 it is known to connect a tub half with a heat radiation permeable plate by means of a welded or glued edge strip.

[0007] Die Patentschrift GB 1 505 831 offenbart eine durch eine Gummidichtung eingefasste Abdeckscheibe.The patent specification GB 1 505 831 discloses a cover disc surrounded by a rubber seal.

[0008] Auch bei diesen Ausführungsformen kann nicht gewährleistet werden, dass Randstreifen oder Dichtung über Jahre hinweg und bei hohen Temperaturschwankungen gasdicht sind.Even with these embodiments can not be guaranteed that edge strip or seal are gas-tight for years and at high temperature fluctuations.

[0009] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Solarkollektor bereitzustellen, bei dem der Zwischenraum zwischen Absorber und Abdeckscheibe mit einem Inertgas oder Edelgas gefüllt oder der evakuiert sein kann, ohne dass innerhalb der Lebensdauer des Solarkollektors ein Gasaustausch mit der Umgebung stattfindet.It is therefore an object of the invention to provide a solar collector in which the space between the absorber and cover filled with an inert gas or inert gas or which may be evacuated, without taking place within the life of the solar collector, a gas exchange with the environment.

[0010] Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Absorber direkt mit der Abdeckscheibe verbunden ist. Dadurch ist die Naht zwischen beiden Bauteilen kleiner.This object is achieved according to the features of claim 1, characterized in that the absorber is connected directly to the cover. As a result, the seam between the two components is smaller.

[0011] Bevorzugt weist der Absorber einen Kragen auf, mit dem die Abdeckung verbunden ist. Durch den hervorstehenden Kragen wird ein Abstand zwischen dem mittleren Bereich des Absorbers und der Abdeckung gewährleistet.Preferably, the absorber on a collar with which the cover is connected. The protruding collar ensures a distance between the central area of the absorber and the cover.

[0012] In einer Variante der Erfindung ist der Absorber tiefgezogen, um den Kragen herzustellen.In a variant of the invention, the absorber is deep-drawn to produce the collar.

[0013] In einer anderen Variante der Erfindung ist aus einem Blechmaterial zu einem Kasten mit umlaufenden Rand geformt, der an den Ecken geschweißt ist.In another variant of the invention is formed from a sheet material to a box with peripheral edge, which is welded at the corners.

[0014] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind der Absorber und die Abdeckscheibe durch Hartlöten oder Schweißen, bevorzugt durch Ultraschallschweißen gasdicht miteinander verbunden. Dabei können der Absorber oder die Abdeckscheibe entweder direkt miteinander verbun- 1 /6 österreichisches Patentamt AT512 140B1 2013-07-15 den sein oder über eine Zwischenlage, beispielsweise aus Metall oder Keramik, die sich besonders vorteilhaft Hartlöten oder Schweißen lässt.In an advantageous embodiment, the absorber and the cover are connected by brazing or welding, preferably by gas-tight welding by ultrasonic welding. The absorber or the cover plate can either be directly connected to one another or via an intermediate layer, for example made of metal or ceramic, which can be particularly advantageously brazed or welded.

[0015] In einer alternativen Ausführungsform ist der Absorber mit dem Abdeckglas mittels einer Silikon-Klebefuge abdichtend verbunden. Durch eine geringe Dicke von unter 1 mm und einer Breite von über 10 mm der Silikonnaht wird eine hohe Gasdichtigkeit erreicht, da der Querschnitt gering und die von den Gasmolekülen zu durchdringende Länge groß ist.In an alternative embodiment, the absorber is sealingly connected to the cover glass by means of a silicone adhesive joint. By a small thickness of less than 1 mm and a width of over 10 mm of the silicone seam, a high gas tightness is achieved because the cross-section is small and the length to be penetrated by the gas molecules is large.

[0016] In einer Ausführungsvariante ist der Hohlraum zwischen Absorber und Abdeckscheibe mit einem Inertgas, vorzugsweise mit einem Edelgas und besonders bevorzugt mit Argon oder Krypton gefüllt. Dies verbessert die Isolierwirkung.In one embodiment, the cavity between the absorber and cover is filled with an inert gas, preferably with a noble gas and more preferably with argon or krypton. This improves the insulation effect.

[0017] In einer alternativen Ausführungsvariante ist der Hohlraum zwischen Absorber und Abdeckscheibe mit Unterdrück oder einem Vakuum bzw. einem dem Vakuum nahen Unterdrück beaufschlagt. Dies verringert den Wärmetransport durch Konvektion vom Absorber 2 zur Abdeckscheibe 1.In an alternative embodiment variant, the cavity between the absorber and the cover plate is subjected to a vacuum or a vacuum or a vacuum which is close to the vacuum. This reduces the heat transfer by convection from the absorber 2 to the cover 1.

[0018] Die Erfindung wird nun anhand der Figur detailliert erläutert.The invention will now be explained in detail with reference to FIG.

[0019] Es stellen dar: [0020] Figur 1: Eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Solarkollektors [0021] Figur 2: eine Detaildarstellung des Absorbers [0022] Figur 3: eine Detaildarstellung einer Variante des Absorbers [0023] Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Solarkollektors. Der Solarkollektor besteht aus einem Absorber 2, der durch Sonneneinstrahlung erwärmt wird. Die Wärme wird über Leitungen 3, die von einem Wärmeträgermedium durchströmt werden, zu einer hier nicht dargestellten Wärmesenke, wo die Wärme als Nutzwärme verwendet wird, abgeführt. Um den Wärmeverlust zu minimieren, ist der Absorber rückseitig mittels einer Isolierung 4 isoliert. Auf der Oberseite ist der Absorber 2 von einer Abdeckscheibe 1 abgedeckt. Diese dient ebenfalls der Isolation. Um die Isolationswirkung der Abdeckscheibe 1 zu verbessern, ist zwischen Absorber 2 und Abdeckscheibe 1 ein Hohlraum 8 vorgesehen, der mit einem Inertgas oder Edelgas wie beispielsweise Argon gefüllt ist. Alternativ kann auch ein vakuumnaher Unterdrück oder ein Vakuum in dem Hohlraum 8 herrschen.2 shows a detailed representation of the absorber FIG. 3 shows a detailed representation of a variant of the absorber FIG. 1 shows a sectional view of the inventive device. [0022] FIG solar collector. The solar collector consists of an absorber 2, which is heated by solar radiation. The heat is dissipated via lines 3, which are flowed through by a heat transfer medium, to a heat sink, not shown here, where the heat is used as useful heat. In order to minimize the heat loss, the absorber is insulated on the back by means of an insulation 4. On the top of the absorber 2 is covered by a cover 1. This also serves isolation. In order to improve the insulating effect of the cover 1, a cavity 8 is provided between the absorber 2 and cover 1, which is filled with an inert gas or inert gas such as argon. Alternatively, a vacuum near vacuum or a vacuum prevail in the cavity 8.

[0024] Der Hohlraum 8 ist gasdicht gegenüber der Umgebung abgedichtet. Zudem ist die Abdichtung auch bei hohen Temperaturen, wie sie im Falle einer Stagnation des Solarkollektors auftreten, beständig. Dazu ist erfindungsgemäß der Randbereich des Absorbers 2 in Form eines Kragens 6 ausgeführt, so dass die Abdeckscheibe 1 direkt mit dem Absorber 2 verbunden ist. Die Verbindung 7 erfolgt erfindungsgemäß durch eine Hartlötverbindung oder Schweißverbindung, bevorzugt durch eine Ultraschallschweißverbindung. Derartige Verbindungen zwischen Metall und Glas sind prozesssicher beherrschbar. Erfindungsgemäß eingeschlossen ist eine Hartlötverbindung oder Schweißverbindung unter Verwendung einer zwischen die Abdeckscheibe 1 und den Absorber 2 gelegten Zwischenlage aus einem Material, das zu der Abdeckscheibe 1 bzw. zu dem Absorber 2 besonders gute Löt- oder Schweißeigenschaften aufweist.The cavity 8 is sealed gas-tight from the environment. In addition, the seal is also at high temperatures, as they occur in the case of stagnation of the solar collector, resistant. For this purpose, according to the invention, the edge region of the absorber 2 is designed in the form of a collar 6, so that the cover plate 1 is connected directly to the absorber 2. The compound 7 is carried out according to the invention by a brazed joint or welded joint, preferably by an ultrasonic welding connection. Such connections between metal and glass can be reliably controlled. According to the invention, a brazed joint or welded joint is used using an intermediate layer made of a material between the cover plate 1 and the absorber 2 and which has particularly good soldering or welding properties with respect to the cover plate 1 or to the absorber 2.

[0025] Alternativ kann die Verbindung 7 auch abdichtendend mit einer Silikon-Klebenaht ausgeführt sein. Um eine ausreichende Gasdichtigkeit herzustellen, wird dem diffundierende Gas eine geringe Querschnittsfläche und eine lange Strecke, durch die das Gas diffundieren muss, entgegengestellt. Dies wird durch eine Klebefuge bzw. Klebenaht erreicht, die unter 1 mm dick ist und über 10 mm breit ist.Alternatively, the compound 7 may also be executed sealingly with a silicone adhesive seam. In order to produce sufficient gastightness, the diffusing gas is contrasted with a small cross-sectional area and a long distance through which the gas must diffuse. This is achieved by an adhesive joint or adhesive seam that is less than 1 mm thick and over 10 mm wide.

[0026] Figur 2 zeigt die Darstellung einer Ecke einer Ausführungsform des Absorbers 2. Der Absorber wird durch ein Tiefziehverfahren aus einem ebenen Blech hergestellt. Dabei bildet sich ein Kragen 6.Figure 2 shows the representation of a corner of an embodiment of the absorber 2. The absorber is made by a deep drawing of a flat sheet metal. In this case, a collar 6 is formed.

[0027] Figur 3 zeigt die gleiche Ansicht einer anderen Ausführungsform des Absorbers 2. Hier werden aus einem ebenen Blech die Ecken herausgeschnitten und durch Abkanten wird das ebene Blech in die in Figur 3 dargestellte Form mit einem Kragen 6 gebracht. Anschließend 2/6 österreichisches Patentamt AT 512 140 B1 2013-07-15 werden die Nähte mit einer Schweißnaht 9 versehen, um die Stabilität und Gasdichtigkeit herzustellen.Figure 3 shows the same view of another embodiment of the absorber 2. Here, the corners are cut out of a flat sheet metal and by folding the flat sheet is brought into the shape shown in Figure 3 with a collar 6. Subsequently, the seams are provided with a weld seam 9 in order to produce the stability and gas-tightness.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Abdeckscheibe 2 Absorber 3 Leitung 4 Isolierung 5 Gehäuse 6 Kragen 7 Verbindung 8 Hohlraum 9 Schweißnaht 3/6REFERENCE LIST 1 Cover 2 Absorber 3 Line 4 Insulation 5 Housing 6 Collar 7 Connection 8 Cavity 9 Weld 3/6

Claims

Austrian Patent Office AT 512 140 B1 2013-07-15 Claims 1. A solar collector with an absorber (2) and a transparent cover (1) covering the absorber (2), wherein between the absorber (2) and cover (1) opposite to the environment sealed cavity (8) is formed, characterized in that the absorber (2) is sealingly connected directly by a welding or brazing, in particular by an ultrasonic welding connection with the cover glass (1).

2. Solar collector according to claim 1, characterized in that the absorber (2) has a collar (6), with which the cover plate (1) is connected.

3. Solar collector according to claim 2, characterized in that the absorber (2) is deep-drawn.

4. Solar collector according to claim 2, characterized in that the absorber (2) is bent into a box with peripheral edge and welded at the corners.

5. Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity (8) is filled with an inert gas, preferably with a noble gas, more preferably with argon or krypton.

6. Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that in the cavity (8) a negative pressure, preferably a vacuum near vacuum or vacuum prevails. For this 2 sheets of drawings 4/6