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PATENTANSPRÜCHE
1. Thermischer Sonnenenergie-Kollektor mit schwarzem Absorber, mit einer oder mehreren strahlungsdurchlässigen Deckplatten (5), einem Isoliergehäuse (1) und einer oder mehreren Rohrleitungen, in der bzw. denen das zu erwärmende Medium zirkulieren soll, dadurch gekennzeichnet, dass die in beliebiger Richtung einfallende Sonnenstrahlung den mit einer Blendenöffnung (4) versehenen Absorber (3) sowohl direkt von oben bestrahlt, wie auch zusätzlich von unten durch Reflexion der durch die Blendenöffnung (4) tretenden Strahlung an einem halbkugelförmigen Hohlspiegel (2).
2. Kollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (3) zur Vergrösserung der Oberfläche mit Falten, Wellen oder Rippen versehen ist.
3. Kollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (6) Bestandteil des Absorbers ist.
4. Kollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (6) in Form einer Spirale oder eines Rohrknotens im Brennpunkt des Hohlspiegels konzentriert und nicht mit dem Absorber verbunden ist.
5. Kollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (6) Bestandteil des Absorbers (3) ist und zusätzlich im Brennpunkt des Hohlspiegels (2) konzentriert ist.
6. Kollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (3) schwarz und selektiv beschichtet ist.
7. Kollektor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor mit seinen Deckplatten (5) und der Isolierschicht (1) fest in ein Element eingebaut ist, das in seinen Aussenkonturen wie ein Dachziegel oder ein Fassadenverkleidungselement mit Falz, Befestigungsnocken und Überlappstück ausgebildet ist, wobei die von aussen sichtbare Seite des Kollektors zur Verhinderung der Blendwirkung wellenförmig, gerippt oder mit einer anderen nicht glatten Oberfläche versehen sein kann.
Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Sonnenenergie-Kollektor mit schwarzem Absorber, mit einer oder mehreren strahlungsdurchlässigen Deckplatten, einem Isoliergehäuse und einer oder mehreren Rohrleitungen, in der bzw.
denen das zu erwärmende Medium zirkulieren soll.
Bekannt sind Sonnenenergie-Kollektoren (Flachkollektoren) mit einer einseitig bestrahlten schwarzen Platte, an der Rohrleitungen für das zu erwärmende Medium angebracht sind, abgedeckt mit einer oder mehreren Glasscheiben, wobei unter der schwarzen Platte eine Isolierschicht gegen Wärmeleitung angebracht ist. Oft ist die schwarze Schicht auf der Absorptionsplatte mit einem selektiven Anstrich versehen, der den Zweck hat, eine bestimmte Wellenlänge der Sonnenstrahlung, z.B. die Infrarotstrahlung, besonders gut zu absorbieren.
Der Nachteil dieser beschriebenen Flachkollektoren ist der schlechte Absorptionswirkungsgrad, der grosse Abmessungen bedingt, und die Notwendigkeit, dass derartige Kollektoren so aufgestellt werden müssen, dass das Sonnenlicht senkrecht auf die Fläche fällt. Da sie dem Sonnenstand nicht nachgeführt werden können, kann die Absorptionsleistung über einen Sonnentag nur während kurzer Zeit optimal ausgenützt werden.
Es gibt ferner sphärische oder hohlzylindrische Sonnenenergie-Kollektoren bei denen sphärische oder zylindrische Hohlspiegel die Sonnenstrahlung auf den Brennpunkt oder auf eine Brennlinie konzentrieren, in der die Rohrleitung mit dem zu erwärmenden Medium angebracht ist.
Diese an sich wirkungsvollen Sonnenenergie-Kollektoren weisen den Nachteil auf, dass sie der Sonnenbahn nachgeführt werden müssen und dass sie nur die direkte Sonnenstrahlung aufnehmen können, die diffuse Strahlung jedoch nicht absorbieren.
Es ist das Ziel der Erfindung, einen wirkungsvolleren thermischen Sonnenenergie-Kollektor mit kleinen Abmessungen zu schaffen, der der Sonnenbahn nicht nachgeführt werden muss, und bei dem der durch schiefe Einstrahlung hervorgerufene Leistungsabfall, durch eine Umlenkung der Strahlung weitgehendst kompensiert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Nachstehend wird anhand der Zeichnung Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert:
Auf einer Isolierschicht 1 bzw. in diese eingebettet, ist ein sphärischer, halbkugelförmiger Hohlspiegel 2 angebracht, der die Sonnenstrahlung, auch bei schiefer Einstrahlung zusätzlich auf die Unterseite des Absorbers 3 zurückwirft.
Der Absorber 3 besteht aus einer der Sonnenstrahlung ausgesetzten, geschwärzten sphärischen, gutleitenden Metallplatte mit Rippen, Wellen oder Falten zur Vergrösserung der Oberfläche, mit einer Öffnung 4 im Zentrum, durch die ein Teil der Strahlung auf den Hohlspiegel auffallen kann. Die Sonnenstrahlung bestrahlt den Absorber somit auf beiden Seiten.
Ein bis zwei Glasplatten 5 verhindern in bekannter Weise Wärmeverluste durch Abstrahlung und Luftzirkulation.
Die Rohrleitung 6 für das zu erwärmende Medium kann mit dem Absorber verbunden sein, oder sie kann im Brennpunkt, beispielsweise in Form einer Spirale oder eines Rohrknotens konzentriert werden, oder man kann die beiden Möglichkeiten kombinieren. Ausserdem kann der Absorber in bekannter Weise selektiv beschichtet sein.
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PATENT CLAIMS
1. Thermal solar energy collector with black absorber, with one or more radiation-permeable cover plates (5), an insulating housing (1) and one or more pipes in which the medium to be heated should circulate, characterized in that the in any In the direction of incident solar radiation, the absorber (3) provided with an aperture (4) is irradiated both directly from above and additionally from below by reflection of the radiation passing through the aperture (4) at a hemispherical concave mirror (2).
2. Collector according to claim 1, characterized in that the absorber (3) is provided with folds, waves or ribs to enlarge the surface.
3. Collector according to claim 1, characterized in that the pipeline (6) is part of the absorber.
4. Collector according to claim 1, characterized in that the pipe (6) is concentrated in the form of a spiral or a pipe node in the focal point of the concave mirror and is not connected to the absorber.
5. Collector according to claim 1, characterized in that the pipe (6) is part of the absorber (3) and is additionally concentrated in the focal point of the concave mirror (2).
6. Collector according to claim 1, characterized in that the absorber (3) is coated black and selectively.
7. Collector according to claim 1, characterized in that the collector with its cover plates (5) and the insulating layer (1) is firmly installed in an element which is formed in its outer contours like a roof tile or a facade cladding element with fold, fastening cams and overlap piece , wherein the externally visible side of the collector to prevent glare can be wavy, ribbed or provided with another non-smooth surface.
The invention relates to a thermal solar energy collector with a black absorber, with one or more radiation-permeable cover plates, an insulating housing and one or more pipes, in or
to which the medium to be heated should circulate.
Solar energy collectors (flat-plate collectors) are known with a black plate irradiated on one side, to which pipes for the medium to be heated are attached, covered with one or more glass panes, an insulating layer against heat conduction being fitted under the black plate. Often the black layer on the absorption plate is provided with a selective coating, the purpose of which is to determine a certain wavelength of solar radiation, e.g. absorb infrared radiation particularly well.
The disadvantages of the flat collectors described are the poor absorption efficiency, which requires large dimensions, and the necessity that such collectors have to be set up in such a way that the sunlight falls perpendicularly onto the surface. Since they cannot track the position of the sun, the absorption capacity can only be optimally used over a sunny day for a short time.
There are also spherical or hollow cylindrical solar energy collectors in which spherical or cylindrical concave mirrors concentrate the solar radiation on the focal point or on a focal line in which the pipeline with the medium to be heated is attached.
These effective solar energy collectors have the disadvantage that they have to follow the path of the sun and that they can only absorb direct solar radiation, but do not absorb the diffuse radiation.
It is the aim of the invention to create a more effective thermal solar energy collector with small dimensions, which does not have to track the sun's path, and in which the drop in performance caused by oblique radiation is largely compensated for by a deflection of the radiation.
This object is achieved by the invention according to the characterizing features of patent claim 1.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing in FIG. 1:
A spherical, hemispherical concave mirror 2 is attached to an insulating layer 1 or embedded therein, which also reflects the solar radiation, even in the case of oblique radiation, onto the underside of the absorber 3.
The absorber 3 consists of a blackened spherical, highly conductive metal plate exposed to solar radiation with ribs, waves or folds to enlarge the surface, with an opening 4 in the center through which part of the radiation can strike the concave mirror. The solar radiation thus irradiates the absorber on both sides.
One or two glass plates 5 prevent heat losses through radiation and air circulation in a known manner.
The pipe 6 for the medium to be heated can be connected to the absorber, or it can be concentrated at the focal point, for example in the form of a spiral or a pipe knot, or the two options can be combined. In addition, the absorber can be selectively coated in a known manner.