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PATENTANSPRÜCHE
1. Kollektoreinrichtung für Sonnenenergiegewinnung, mit mindestens einem Flachkollektor, in dessen Hohlraum ein Kollektorelement mit darin zirkulierender Wärmeträgerflüssigkeit untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachkollektor zwei gasdicht miteinander verbundene Gehäuseteile (1, 2) aufweist, wovon mindestens der obere (1) lichtdurchlässig ist.
2. Kollektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile gegossene Glas- oder Kunststoffschalen sind, die miteinander verklebt oder verschweisst sind.
3. Kollektoreinrichtungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (1, 2) symmetrisch zueinander ausgebildet sind.
4. Kollektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen der den Hohlraum (6) begrenzenden Gehäuseteile (1, 2) beschichtet sind, wobei die Innenbeschichtung des oberen Gehäuseteiles (1) aus einem Kantenfilter (11) besteht und die Innenbeschichtung des unteren Gehäuseteiles (2) eine Spiegelschicht ist.
5. Kollektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Gehäuseteil (2) in einen Bodenteil (21) aus einem wärmeisolierenden Material eingebettet ist.
6. Kollektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (6) evakuiert oder mit einem isolierenden Schutzgas gefüllt ist.
7. Kollektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (6) durch einen gasförmigen Wärmeträger durchströmt ist.
8. Kollektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Flachkollektoren (18) zu einer Einbaueinheit (14) zusammengefasst sind, welche zum Anordnen auf einem Dach bestimmt ist, wobei die Flachkollektoren schubladenartig in einen Rahmen (15) eingeschoben sind.
Die Erfindung betrifft eine Kollektoreinrichtung für Sonnenenergiegewinnung, mit mindestens einem Flachkollektor, in dessen Hohlraum ein Kollektorelement mit darin zirkulierender Wärmeträgerflüssigkeit untergebracht ist.
Konventionelle Flachkollektoren für die Sonnenenergiegewinnung bestehen aus Rahmen, die durch Glasscheiben abgedeckt sind und im Innern Absorberelemente aufweisen, welche die gesammelte Strahlung in Form von Wärme an eine zirkulierende Flüssigkeit abgeben. Die Absorberelemente sind nach unten und auch seitlich durch wärmedämmendes Material isoliert. Zur Verhinderung der Wärmeverluste können mehrere, durch Zwischenräume voneinander getrennte Glasscheiben auf dem Rahmen befestigt sein.
Die bekannten Flachkollektoren sind kompliziert und teuer in der Herstellung und für die Serienproduktion nicht geeignet. Auch sind die Wirkungsgrade unbefriedigend.
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Flachkollektoreinrichtung der eingangs erwähnten Gattung diese Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäss erfolgt das so, dass der Flachkollektor zwei gasdicht miteinander verbundene Ge häuseteile aufweist, wovon mindestens der obere lichtdurchlässig ist.
Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, einer ersten Ausführungsform einer Kollektoreinrichtung;
Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch die Einrichtung gemäss Fig. 1;
Fig. 3 schematisch eine auf einem Dach angeordnete Kollektoreinrichtung mit sechs Flachkollektoren, und
Fig. 4 eine weitere Kollektoreinrichtung im Schnitt.
Der Flachkollektor besteht aus zwei gegossenen Schalen 1, 2 aus Glas oder einem durchsichtigen Kunststoffmaterial, z. B. Plexiglas. Die beiden Schalen 1, 2 sind gasdicht miteinander verbunden, entweder durch Zusammenschweissen oder Zusammenkleben der aufeinanderliegenden Schalenränder 3 oder durch Anordnung einer Dichtung 4 zwischen den Schalenrändern 3 und Zusammenpressen der letzteren mittels Klemmen od. dgl.
Zweckmässigerweise sind die Schalen 1, 2 symmetrisch zueinander ausgebildet, damit nur eine Gussform zur Herstellung derselben benötigt wird. Eine Kollektorplatte 5 konventioneller Bauart aus Kupfer oder Aluminium ist mittig zwischen den beiden Schalen 1, 2 in dem durch diese gebildeten Hohlraum 6 untergebracht und mittels nach innen vorstehender Vorsprünge 7 in dieser Lage gehalten.
In der Kollektorplatte 5 integriert sind nebeneinanderliegende, parallel geschaltete Kanäle 8 für die durch den Kollektor zu erwärmende Flüssigkeit.
Die im Kreislauf in einem Heizsystem zirkulierende Flüssigkeit wird über den unteren Einlaufstutzen 9 mit Anschlussarmatur zugeführt und verlässt den Flachkollektor in nicht näher dargestellter Weise auf der Rückseite desselben.
Durch die Dichtungsanordnung 10 ist die gas dichte Durch- führung des Stutzens 9 durch die Schale 2 gewährleistet. Der Verbindungsschlauch 26 verbindet den Stutzen 9 mit der Kollektorplatte 5; der Stutzen 9 könnte aber auch direkt an der Platte 5 angelötet sein.
Die Ein- und Auslassstutzen für die Flüssigkeit könnten auch seitlich oder an anderen Stellen im Kollektor angeordnet sein, je nachdem, wie die Leitungen des Heizsystems geführt werden müssen.
Die Kollektorplatte 5 ist beidseitig mit einer an sich bekannten Absorberschicht versehen, die möglichst viel Sonnenstrahlung aufnimmt und so wenig Wärme wie möglich abstrahlt. Die Platte könnte auch nur selektiv an der Oberseite schwarz beschichtet sind.
Auch die Innenflächen der beiden Schalen 1, 2 sind beschichtet. So weist die der Sonne ausgesetzte obere Schale 1 eine Antfreflektionsschicht und/oder einen Kantenfilter 11 auf, um die von der Sonne einfallende Strahlung nahezu ungehindert durchzulassen, hingegen die von der Kollektorplatte 5 emittierte, langwellige Wärmestrahlung weitgehend zu reflektieren.
Die Innenfläche der unteren Schale 2 ist zweckmässigerweise spiegelnd ausgebildet, wobei eine dünne Schicht 12 aus Quecksilber, Silber, Aluminium od. dgl. aufgedampft ist. Dadurch wird erreicht, dass die auf die untere Schale 2 auftreffende Strahlung nach oben reflektiert wird und von der Kollektorplatte ebenfalls absorbiert werden kann.
Um die Wärmekonvention so gering wie möglich zu halten, ist der Hohlraum 6 des Kollektors evakuiert. Dazu dient das mit einer Vakuumpumpe zu verbindende Dichtungs- und Vakuumabsperrventil 13. Statt im Hohlraum 6 ein Vakuum zu erzeugen, könnte dieser nach dem Auspumpen mit einem isolierenden Schutzgas gefüllt werden.
Der aus den beiden Schalen und der Kollektorplatte bestehende Flachkollektor benötigt weder ein spezielles Gehäuse noch andere Versteifungsteile. Im Gegensatz zu bekannten Flachkollektoren mit zwei und mehr Abdeckscheiben sind die Reflexionsverluste kleiner und der Strahlungstransmissionsgrad ist höher. Trotzdem können infolge der guten Isolation die Wärmeverluste klein gehalten werden.
Zweckmässigerweise werden mehrere, z. B. drei Flachkollektoren zu einer Einbaueinheit 14 in einem Rahmen 15, vorzugsweise aus Kunststoff, zusammengefasst. Der Rahmen
15 kann auf die von Ziegeln 16 befreite und mit einem Abdeckblech 17 versehene Dachfläche 19 befestigt werden. Die einzelnen Flachkollektoren 18 sind in Führungen 20 innerhalb des Rahmens 15 schubladenförmig eingeschoben und weisen gegenüber der Dachneigung eine Zusatzneigung auf, um die Sonnenstrahlung besser auffangen zu können. Die Einbaueinheit steht über den Oberkanten der Ziegel nicht vor und wirkt daher nicht störend.
Bei einer anderen Ausführungsform der Kollektoreinrichtung ist der Flachkollektor in einem Bodenteil 21 aus einem isolierenden Material eingebettet und durch eine Dichtund Halteleiste 22 befestigt. Der Bodenteil 21 kann unten mit einer Folie 23 als Dampfsperre oder zum Schutze des Schaumstoffmaterials versehen sein. Bei dieser Ausführungsform werden die einzelnen Kollektoreinrichtungen direkt auf dem Dach verlegt.
Um den Wirkungsgrad des Flachkollektors weiter zu verbessern, könnte im Hohlraum 6 ein zweiter Wärmeträger, beispielsweise Luft, zirkulieren, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Zu- und Ableitungen 24 bzw. 25 für das Wärmeträgergas münden dazu in den Hohlraum 6.
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PATENT CLAIMS
1. collector device for solar energy production, with at least one flat collector, in the cavity of which a collector element with circulating heat transfer fluid is accommodated, characterized in that the flat collector has two gas-tightly connected housing parts (1, 2), of which at least the upper (1) is translucent .
2. Collector device according to claim 1, characterized in that the housing parts are cast glass or plastic shells which are glued or welded together.
3. Collector devices according to claim 2, characterized in that the shells (1, 2) are symmetrical to each other.
4. Collector device according to claim 1, characterized in that the inner surfaces of the cavity (6) delimiting housing parts (1, 2) are coated, the inner coating of the upper housing part (1) consisting of an edge filter (11) and the inner coating of the lower Housing part (2) is a mirror layer.
5. Collector device according to claim 1, characterized in that the lower housing part (2) is embedded in a bottom part (21) made of a heat-insulating material.
6. Collector device according to claim 1, characterized in that the cavity (6) is evacuated or filled with an insulating protective gas.
7. Collector device according to claim 1, characterized in that the cavity (6) is flowed through by a gaseous heat transfer medium.
8. Collector device according to claim 1, characterized in that a plurality of flat collectors (18) are combined to form an installation unit (14) which is intended to be arranged on a roof, the flat collectors being inserted in a drawer-like manner in a frame (15).
The invention relates to a collector device for solar energy production, with at least one flat collector, in the cavity of which a collector element with the heat transfer fluid circulating therein is accommodated.
Conventional flat-plate collectors for solar energy generation consist of frames that are covered by glass panes and have absorber elements on the inside that emit the collected radiation in the form of heat to a circulating liquid. The absorber elements are insulated downwards and laterally by heat-insulating material. To prevent heat loss, several glass panes separated by gaps can be attached to the frame.
The known flat-plate collectors are complicated and expensive to manufacture and are not suitable for series production. The efficiencies are also unsatisfactory.
It is an object of the invention to avoid these disadvantages in a flat collector device of the type mentioned at the outset. According to the invention this is done in such a way that the flat collector has two gas-tightly connected housing parts, of which at least the upper one is translucent.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Figure 1 is a perspective view, partly in section, of a first embodiment of a collector device.
FIG. 2 shows a partial longitudinal section through the device according to FIG. 1;
Fig. 3 shows schematically a collector device arranged on a roof with six flat collectors, and
Fig. 4 shows another collector device in section.
The flat collector consists of two cast shells 1, 2 made of glass or a transparent plastic material, e.g. B. plexiglass. The two shells 1, 2 are connected to one another in a gas-tight manner, either by welding or gluing the shell edges 3 lying on top of one another or by arranging a seal 4 between the shell edges 3 and pressing the latter together by means of clamps or the like.
The shells 1, 2 are expediently designed to be symmetrical to one another, so that only one casting mold is required for producing the same. A collector plate 5 of conventional design made of copper or aluminum is accommodated centrally between the two shells 1, 2 in the cavity 6 formed by them and held in this position by means of projections 7 projecting inwards.
Integrated in the collector plate 5 are adjacent, parallel-connected channels 8 for the liquid to be heated by the collector.
The liquid circulating in a heating system in the circuit is supplied via the lower inlet connection 9 with a connection fitting and leaves the flat collector on the back of the same in a manner not shown.
The gas-tight passage of the connector 9 through the shell 2 is ensured by the sealing arrangement 10. The connecting hose 26 connects the nozzle 9 to the collector plate 5; the nozzle 9 could also be soldered directly to the plate 5.
The inlet and outlet connections for the liquid could also be arranged on the side or at other locations in the collector, depending on how the lines of the heating system must be routed.
The collector plate 5 is provided on both sides with a known absorber layer, which absorbs as much solar radiation as possible and emits as little heat as possible. The plate could also be selectively coated black on the top.
The inner surfaces of the two shells 1, 2 are also coated. The upper shell 1, which is exposed to the sun, has an anti-reflection layer and / or an edge filter 11 in order to let the radiation incident from the sun pass through almost unhindered, while largely reflecting the long-wave heat radiation emitted by the collector plate 5.
The inner surface of the lower shell 2 is expediently designed to be reflective, a thin layer 12 of mercury, silver, aluminum or the like being vapor-deposited. It is thereby achieved that the radiation incident on the lower shell 2 is reflected upward and can also be absorbed by the collector plate.
In order to keep the heat convention as low as possible, the cavity 6 of the collector is evacuated. The seal and vacuum shut-off valve 13 to be connected to a vacuum pump is used for this purpose. Instead of generating a vacuum in the cavity 6, this could be filled with an insulating protective gas after pumping out.
The flat collector consisting of the two shells and the collector plate does not require a special housing or other stiffening parts. In contrast to known flat plate collectors with two or more cover plates, the reflection losses are smaller and the radiation transmittance is higher. Nevertheless, due to the good insulation, the heat losses can be kept small.
Advantageously, several, for. B. three flat-plate collectors combined into one installation unit 14 in a frame 15, preferably made of plastic. The frame
15 can be attached to the roof surface 19 freed from bricks 16 and provided with a cover plate 17. The individual flat collectors 18 are inserted in guides 20 within the frame 15 in a drawer-like manner and have an additional inclination with respect to the roof inclination in order to be able to better absorb the solar radiation. The installation unit does not protrude above the top edges of the bricks and therefore does not interfere.
In another embodiment of the collector device, the flat collector is embedded in a base part 21 made of an insulating material and fastened by a sealing and holding strip 22. The bottom part 21 can be provided at the bottom with a film 23 as a vapor barrier or to protect the foam material. In this embodiment, the individual collector devices are installed directly on the roof.
In order to further improve the efficiency of the flat plate collector, a second heat carrier, for example air, could circulate in the cavity 6, as shown in FIG. 4. For this purpose, the supply and discharge lines 24 and 25 for the heat transfer gas open into the cavity 6.