CN104110903A - 辐射能收集器和用于其上的百叶及百叶布局 - Google Patents

Abstract

一种辐射能收集器(1)用于收集辐射源尤其太阳所辐射的能量，其具有一个第一支撑件(4)和一个安装于所述支撑件(4)上的可吸收辐射的流体引导装置(3)。它在辐射路径上所述可吸收辐射的流体引导装置(3)之前设有一个或多个直接或间接固定于所述支撑件(4)上的百叶片(2)，和/或用于此的直接或间接固定于支撑件(4)上的连接装置(5)。一种面板型辐射能收集器(1)用于收集辐射源尤其太阳所辐射的能量，其具有一个流体引导装置(3)和一个与所述流体引导装置(3)直接或间接相连的绝缘层(11)，从辐射源角度观察该绝缘层位于所述流体引导装置(3)下面或该流体引导装置所分配的反射体(6)的下面，并且被设计作为铺设所述辐射能收集器(1)的建筑物屋顶区域或墙壁区域的隔热装置。

Description

辐射能收集器和用于其上的百叶及百叶布局

技术领域

本发明涉及辐射能收集器，如平板式集热器面板或真空管状集热器面板。

背景技术

这样的面板可以被设计作为平板集热器或真空管状集热器。平板式集热器的特点是扁平构造以及吸收体的水平布局。通常，在带有空气间隙的吸收体表面上方安装有玻璃板作为顶盖。所述吸收体表面下方在多数情况下置有热绝缘，优选地由矿棉制成。所述吸收体大多设有特殊的选择性涂层，以热量的形式尽可能高比例地吸收太阳能。

热能是通过与吸收体表面固定连接的管道系统在液体的帮助下排至热存储器。可是，这种平板型集热器具有在不利条件下其成效快速降低的缺点。因此，人们又开发了其他收集器类型，其即使在辐射较低或散射的情况下甚至室外低温情况下也还具有过得去的收效。

真空管状集热器-如图9截面示意图中(无相配的反光板)所示的-其具有两个同轴管91、92，其中外管为透明的，而内管形成吸收体7，该内管的外壁具有吸收性(黑色)。在所述两管之间的空隙93为真空，其在渗透辐射的同时起热绝缘作用。辐射穿过所述外管91被所述第二内管93的吸收层7吸收。热量被内管92中的铜或铝管94所传输的太阳能液体传递到一个热存储器中。由于管之间的真空，使得热损耗达到最小。

此外，还提供有真空管状集热器系统，其底部安有高反光CPC镜(复合抛物面聚光镜)，用以将额外的漫射的和直射的太阳辐射集中至所述吸收体。由于附加的反射镜将直射的太阳辐射和散射光引向了真空管，所以它们是目前最有效的收集器。因此，即便在冬天也同样具有可观的收效。这样，在冬季月份里除了供应热水以外，还可能有一份太阳能暖气津贴。当然，它们的价格要比平板集热器昂贵。

这两种构造类型的共同问题是，他们的性能受季节影响很大。由于地轴与黄道法线倾斜约23°，因此冬天里太阳在地平线以上要比夏天时低约2*23°＝46°。当太阳能集热器是为了在冬天能收集足够的用于热水和暖气的热量而设计的，他们在夏天将会由于需求减少但是辐射供应却增加这样的相对立的情况而收集过多的热量。因为在夏天既由于辐射能收集器入口温度提升的需求降低，又由于集热器自身的热效应供应提高，随即所以就会发生过热现象。为了防止过热，就必须采用冷却结构或采取其它措施，这样往往结构复杂且有时容易出现故障。

另一个存在的问题就是，现有的辐射能收集器并未充分地集成于屋顶结构内，并且尤其一些结构特征如密封装置和/或绝热装置被部分冗余或双重提供，这样使得结构复杂并且增加了安装尺寸或高度。

WO99/23424描述了一种带有凹形反射体的吸热器。其面板是像屋顶瓦片形状。

德国实用新型8816350U1描述了一种收集器存储器。它具有一个压力容器，其有吸收性流体流经并配有一个反光板，其填充有绝缘材料。

DE2725976描述了一种流体流过式吸收器元件，其安有一个附绝缘本体的反射体。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种辐射能量收集器，其通过简单的设施来平衡集热器功效随天和/或季节性的波动。

本发明的另一个目的是提供一种辐射能量收集器，其可以集成应用于现代屋顶结构中。

这些目的是通过独立权利要求中的特征得以实现的。从属权利要求针对于本发明的优选实施例。

一种用于收集能源尤其是太阳的辐射能量的辐射能收集器(1)具有一个第一支撑件(4)和一个安于该支撑件(4)上的吸收辐射性流体引导装置(3)。它在辐射路径上所述吸辐流体引导装置(3)之前设有一个或多个百叶(2)直接或间接固定于所述支撑件(4)上，和/或用于此目的直接或间接固定于所述支撑件(4)的连接装置(5)。

所述吸辐性流体引导装置(3)可以包括复杂的构造，例如：一方面，有用于热传输的流体管道(94)；另一方面，有一个吸收体(7)与所述管道热连接以将辐射能转化成热能，以及还可选地有绝缘装置以减少热损失。它可以是真空管状集热器。但是，所述流体引导装置也可以并无真空绝缘，它可以例如直接在外面设有黑色吸收辐射的表面，里面直接或在另外的热耦合管道里输送流体用于热传输。

所述百叶是如此设置大小和/或彼此相距和/或安装或可安装在辐射路径上所述辐射能收集器之前的，以致它们在某一参考日那天(例如：12月21日冬至，或统计的一年中最冷的一天-1月15日或1月30日，或秋季中的一天如10月1日或15日或30日)对该收集设备造成相对较小到最小的遮光效果，在夏天(例如：6月21日夏至)则刚好相反造成显著遮光效果。这可以通过百叶的被动性，即铺设后不可移动性安装和合适的尺寸而实现，其中夏天和冬天及秋天利用不同太阳位置。这些百叶可以垂直于所述流体引导装置或与之平行。

所述百叶2可以如此进行调节/定向或者为可调节的/可定向的，以致在该辐射能收集器铺设后在一年中的某一参考日，例如冬至(北半球为12月21日，南半球为6月21日)或寒冷极点，优选地于当地白天太阳最高时(中午)所述百叶与黄道倾斜最大±5°或最大±3°。

通常，在对百叶各自定位时可以参考一天中综合的百叶的遮光效果或者对入射的辐射能的减小作用来作为百叶定向的准则。所以，它可以如此按角度进行定位，以致在参考日该遮挡或减小为最小值，其中从实践角度讲这里可以允许最大±10°或最大±5°或最大±3°或最大±1°误差。

所述辐射能收集器可以包括一个带凹形区域的第一反光体，用于将来自辐射源的辐射反射至所述流体引导装置。它可包括多个百叶，其从辐射方向上看至少有两种不同的大小和尺寸。所述百叶可以具有颜色，和/或非直线轮廓的面向辐射源的边沿，该轮廓可以根据审美标准来确定。

所述百叶可以是平面表面元件，其可以具有自支撑性和耐气候性，此外其可以包括一种金属材料，尤其是铝，和/或塑料。

所述辐射能收集器可以被构造成直线型尤其方型端板，其包括多个直线型、平行排列并且相互并联或串联流体的流体引导装置，尤其真空管状集热器。它们各安有一个长型并且延流体引导装置方向延伸的第一反射体。

为了能够在秋季到冬季寒冷天气期间仍然有效地收集辐射能，有必要收集吸收体上的辐射能，以使其温度达到超过热存储器中媒介温度的一个值。这就需要相当大的反射体。这些将导致夏季过热现象。所以，所述百叶的作用就是尽管使用大反射体依然可以较可靠地避免夏天过热现象。从而所述真空管状集热器的反射体可以设计得相对比该流体引导装置(真空管)更大。由此，本发明所揭露的收集器在寒冷季节要比传统的收集器更多更长久的起作用，而在其他季节则更早的停止作用。这样，一年中(冬季)要借助热存储器渡过的时间将会变短，从而这些存储器可以做得较小，或者在相同大小情况下由于秋天加热时间加大从而在寒冷季节能延长供热时间，在春天则较早开始加热从而能更早恢复到较高温度。

一种面板型辐射能收集器(1)用于收集辐射源特别是太阳辐射的能量，其具有可吸收辐射的流体引导装置(3)和与所述吸辐性流体引导装置(3)直接或间接相连的绝缘层(11)，所述绝缘层从辐射源角度观察位于该流体引导装置(3)下面或该流体引导装置(3)所对应的辐射反射体(6)的下面，并且被设计作为安放所述辐射能收集器(1)的建筑物屋顶或墙壁区域的隔热装置。

所述的设于辐能收集器下面(反射体下面)的绝缘层可以按照现代屋顶隔热结构，尤其按照与之相应的规范要求，如隔热值和可能的其它参数指标来设计。通过这种方式，它可以直接用作符合标准的和/或能源上合用的屋顶保温装置，从而屋顶保温装置和辐射能收集器可以合装一起，而不需要再多余安设。

所述辐射能收集器可以在流体引导装置(3)和绝缘层之间具有天气防护层，其可以是与所述绝缘层的材料平坦或形状贴合相连。该收集器可以具有第一反射体，其在绝缘层(11)和流体引导装置之间设有凹形区域用于反射从辐射源射到流体引导装置(3)的辐射，其中所述反射体可以是所述天气防护层的一个表面，并且其中所述绝缘层材料或所述天气防护层可以与所述反射体背面平坦或形状贴合相连接。

所述辐射能收集器可以具有嵌入所述绝缘层中的流通导管，其用于流入和/或流出该流体引导装置中的流体，和/或用于加热反射体。所述绝缘层内侧可包括与屋顶底层结构相匹配的形状和/或设计，尤其是对应屋顶椽子和/或其他承重元件的一个或多个凹槽。

所述的辐射能收集器的绝缘层在建筑物内侧，除了可能存在的用于接收屋顶上的承重结构的坑例如点状孔、长槽外，可以为平坦的。所述的绝缘层的平坦内侧可以覆盖有其它层，例如适当厚度的石膏板层诸如此类，其可作为房间(顶楼，起居室)的可接触内表面。

所描述的辐射能收集器通常可以适合于与其它的、尤其是同种类的辐射能收集器们安设在一起，和可以具有连接装置用于与其它的辐射能收集器进行机械和/或流体和/或电连接。

附图说明

以下将参照附图描述本发明特征：

图1(a-c)是从不同视角展示本发明的一个第一实施；

图2显示第一实施例的若干其他特征组合；

图3(a-b)解释本发明的作用方式；

图4(a-c)显示第一实施例的其他特征；

图5展示另一实施例；

图6显示另一实施例；

图7显示另一实施例；

图8显示另一实施例；和

图9显示一个真空管状集热器的结构；

图10显示一个计算草图；和

图11显示控制和调节的一个实施方案。

具体实施方式

以下描述中的特征被视为是可相互结合的即使其结合并未被明确说明，除非这种组合是矛盾的或在技术上是不可行的。通常，同一标号在不同图中表示相同组件。

图1(a-c)从俯视图、侧视图和截面图结合展示本发明的若干特征和实施例。图1a显示一个辐射能收集器横截面图。就所述流体引导装置而言(如示意性所示)，这可以是一个真空管状收集器，也可以是平板收集器。

在所示实施例中，流体引导装置3被设计成真空管道或类似物。可将若干个呈物理平行排列，如图所示。它们之间可以相互并行或串行流体连通。整个辐射能收集器1可以构造成面板式。该面板可以是直线型、尤其是方型端板，在垂直于流体引导装置方向上具有>0.5m或>1m的总宽度GB(见图2)。其总长度GL(流体引导装置平行方向上，参见图2)可以>1m或>2m或>5m或>12m。所述流体引导装置3可以或多或少是整体构造的，其中一个管道内部输导热传输流体，而外部形成具有吸收性(深色、黑色)。或者它可以构造的较为复杂，其中一方面吸收体和另一方面导流体二者是分别构建但相互热耦合的。所述流体可以是或者包括液体或气体。所述液体可以是或者包括油或水，如需要还可提供有添加剂(防冻、防腐、...)。

在辐射路径上所述流体引导装置3之前设有一个或多个百叶片2。至少部分或所有所述百叶可以做成同一类型。它们可以照一种有规律的格式安装，例如以适当选择的间距间隔着相互平行分布。图1b显示了三个所述百叶2，其分或所有所述百叶可以做成同一类型。它们可以照一种有规律的格式安装，例如以适当选择的间距间隔着相互平行分布。图1b显示了三个所述百叶2，其横向于所述吸辐性流体引导装置3走向。图中示意性表示了连接装置5，其以适当方式将百叶和辐射能收集器相连。它们可以例如固定于反射体6上或其底下结构上，或者它们可以自身具有支架(未示出)，其于合适的位置与辐射能收集器1(面板)相连。

图2显示一大段的辐射能收集器1面板的透视图。人们可以看到多个平行排列的百叶2和与其垂直的多个流体引导装置3，正如先前提到的该流体引导装置可以为真空管状集热器。它们各分配有槽状反射体6，如图2所示其可以是多平面体，或者如图1定性所示其可以做成圆形(例如：圆弧形或抛物线形或渐开线形的)。在对称平面内可以形成有一个凸形弯曲处。一个叶片2可以做成单件就足够跨越多个平行的流体引导装置3。

整个所述面板或辐射能收集器1可以包括支撑件4。就支撑件4而言，它可以是刚性轨条或牢固的刚性轨道框架(例如：铝合金型材或镀锌的铁型材或塑料材料如玻璃钢)或是晶格结构或平面结构(板)又或是以下进一步描述的刚性/固化热绝缘件(例如：泡沫、聚氨酯(PU)泡沫)，或是一个或多个这些所述元件的组合。以上所述部件直接或间接地固定于所述支撑件4上。所述支撑件4可位于反射体的背面并与之适当连接。

图2还显示了多个除第一反射体6之外还可额外提供的第二反射体9。所述第二反射体可以以适当方式设于光路上所述吸辐性流体引导装置3之前或所述第一反射体6之前。它们可以平行于流体引导装置3延伸，可自身构成导向流体引导装置3的导光装置和可选的所需的遮光装置的组合。它们可以具有凹形反射表面。两个或多个这样的第二反射体可以分配给一个流体引导装置3。它们可以对称分布。

以下参照图3a和3b将对百叶2的遮光作用机构进行说明。图3a显示了一个略图来解释太阳位置季节性差异。30象征着太阳，假设黄道平面垂直于图平面，30a象征黄道平面侧视图。31表示地球截面示意图，而32象征着地球自转轴，假设北极在上而南极在下。33象征入射的辐射光。地轴并不垂直于黄道面30a，而是与其法线呈约23.4°角ε倾斜(精确角度为23.4385°)。右半图假定是在冬天情况下，左半图是夏天。

由于地球自转，地轴在空间里方位恒定，所以北半球冬季(图3a右边)以超过23°向背离太阳方向倾斜，而他们在夏季(图3a左半边)则以超过23°偏向太阳方向倾斜。这导致了众所周知的太阳在夏季和冬季有近47°的位置差。太阳的这边位置变化可以被用于有目的性的遮光，如以下参考图3b所进行的说明。那里34显示冬季里的(太阳位置较低)一束入射光线，35显示夏季里的(太阳位置较高)一束入射光。假设每种情况都为中午。应当注意的是，太阳相对于所述百叶的位置不仅根据季节发生变化，而且一天中不同时刻也会有所变化。因此，同样在一天中只可短暂实现真正0遮光。

图中，在辐射路径上所述吸收辐射流体引导装置3之前显示百叶2各与地轴呈固定夹角γ。在所示实施例中，它们是这样取向的，以致在冬季(例如在12月21日冬至)中午时刻它们方向与入射光线34平行。这样，它们的遮光效果最弱，入射光几乎全部到达该吸辐流体引导装置3。在百叶2安装角度不改变的情况下，在夏季(射线束35)则恰好相反，所示例子为夏至六月21日，这些百叶会造成一个大约对应区域36a的很明显的阴影，而在区域36b内辐射光仍能到达该流体引导装置3。

最大遮光区域36a和通光区域36b的比例关系取决于各种几何尺寸，如百叶2的宽度b、百叶间的间隔d、该辐射能收集器的安装角度α(通常对应屋顶的倾斜)等诸如此类。这些个体参数可以依照所期望的效果如此来进行选择，以致该辐射能收集器在夏天达到比冬天更强的一定的相对遮光效果。由此，入射的热功率在夏天被减弱，从而避免出现过热。

在一种具有恒定百叶宽度b和恒定百叶间离d的简单情况下，在某固定时间点屋顶斜度α、太阳在地平线以上的高度(与日期和时间相关，也取决于安装当地的地理纬度)、百叶相对该收集器面板的安装角度β、百叶宽度b和面板上的影子宽度这些值通过一般的三角关系(正弦定律、余弦定律)相互依赖。通过这样得到的数值可以决定尺寸(百叶的面积、百叶的宽度b、在侧视图中百叶的安装角、在俯视图中的方向)，以便一方面(尤其是借助百叶的安装角度)获得所期望的优化寒冷季节时对辐射能量收集，另一方面(尤其借助百叶的宽度、面积)获得夏季时所必要的遮光以避免产生过热。

图10举例说明了相对遮光rel的计算。它示意性地显示了在一个与所述面板平面相垂直的平面内呈现的比例关系。太阳通常是在该平面以外。当一个或多个所述输入参数不恒定时，这些比例关系将不能再用一个封闭的公式表示。所以，为了确定所需尺寸大小可以例如进行模拟。

在图10中：

g＝a+b-1

s＝180°-(a+b)

sb/lb＝sin(g)/sin(s)(正弦定律)

sb/lb＝sin(a+b-1)/sin(180-(a+b))

sb/lb＝sin(a+b-1)/sin(a+b)

sb＝lb*sin(a+b-1)/sin(a+b)

rel＝sb/di＝lb/di*sin(a+b-1)/sin(a+b)

b＝arctan(tan(x)/cos(y))

g：所成三角形中sb所对的角

a：面板倾斜角(说明书中的″α″)

b：观察平面内太阳高度＝观察平面内辐射入射角，依赖于纬度

l：百叶相对于面板的安置角(说明书中的″β″)

s：所成三角形中lb所对的角

sb：面板上阴影宽度

lb：百叶宽度(说明书中的″b″)

rel：相对遮光

di：面板上百叶的间距

x：太阳在观察时刻如当地正午在地平线以上的高度，依赖于纬度

y：面板平面在观察时刻向太阳相反方向的扭转，中午向南旋转

应注意的是，所述的变化的遮光效果是在固定的百叶2情况下发生的。所述的百叶在安装后为不可移动、摆动或重置的。然而，它们是可以设计成这样的。这样，总体上尺寸便可如此来确定，以致在冬季所收集的热量足够用于空间供暖和制备热水，或者至少显著有助于这一点。对夏季可以采用如此的设计，以致有如此的遮光效果使得只实现制备热水或者所收集的能量足够用于制备热水和加热储热器，但无论如何要避免过热。

所述百叶2可为固定的或可调节的。例如，它们在它们的相对收集器面板表面的安装角β上可以为可调的。所述可调性可以通过机械方式驱动或电动驱动。它可以设计为可单次或多次调节的。它可以手动或自动进行。它可以是连续或渐次进行。

例如，紧固装置5可以包括或构成一个旋转轴，其走向可平行于百叶，并且所述百叶2可绕其摆动。这样一来，在冬天它们可以在一段时间内随变化的太阳位置而变化，从而在一段较长时间内所述遮光真正为零。然而，所述旋转轴也可只用于该百叶安装后的一次性调整。

用于调整所需遮光的所需尺寸可以通过距离d、宽度b、相对于面板安装角β这些参数中的一个或多个来确定。应注意的是，相对于该收集器面板表面的所述安装角β还取决于铺设地点和铺设方位。放眼德国，加米施-帕滕基兴(Garmisch-Partenkirchen)坐落于约北纬47.5°，而弗莱森堡(Flensburg)位于约北纬54.75°。它们所在位置相差超过7°，相应地它们的太阳位置也会有所不同。

但是，安装条件也依赖于屋顶斜度，其往往对应该辐射能收集器的倾斜角α，还依赖于俯视图中屋顶的方位。由于一个理想的设计往往由相对大量因素决定，因而就可能需要至少在安装期间调节百叶2一次。所以，这几乎不可能提前预制针对所有可能的安装条件都适用的尺寸规范。

在屋顶表面上方俯视图中，所述百叶的布局/取向可以被如此选择或调整或可调的，以致所述百叶横于屋顶倾斜线或者与之平行又或者与之呈一个0°到90°之间的夹角。其布局可以是如此的，以致在冬至或另一个寒冷参考日里全天综合下来这种布局对所述反射体6或流体引导装置3形成最小范围的遮光或最弱的遮光效果，其中可允许误差最大±10°或最大±5°或最大±3°。其取向可以是如此的，以致这些百叶在该辐射能收集器1安装好后在十二月21日优选地于当地太阳最高时与入射辐射光最大±5°或最大±3°倾斜。

图2显示了一个实施例，其中所述百叶2带有上边沿21，该边沿是按照非技术观点、尤其是按照美学观点设计的。作为示例，图中显示的是波浪形轮廓，其从远处或倾斜向下观察时产生屋瓦的外观和感觉。通过这种方式，百叶2可以有助于赋予所述辐射能收集器面板1科技产品一种相对传统的外观。

然而，上边沿21也可以从技术性动机出发进行造型。它可以包括一个或多个突起42，其类似于塔在地上的影子可以在一天当中随时间在该吸收体或反射体表面移动，从而经过所述吸收体或反射体的不同有效表面区域，这样以使得在一天中呈现出不同的遮蔽效果。可以如此选择其设计，以致它跟由太阳位置变化引起的集热器功效变化相反作用，通过这种方式从而还得到一个补偿作用，其尤其在炎热季节中午中和过热。其设计可以是如此的，使得所述突起的影子在太阳最高位时最大可能性地覆盖所述吸收体表面。

所述百叶上边沿的造型也可以是如此的，使得每个反射体开口对应两个突起。安装时如此进行调整，以致这些突起的影子在太阳最高位时处于所述吸收体管道的两侧。这样，就避免在太阳最高时辐射能量过多的通过所述宽大的反射体开口射入到吸收体旁侧区域。

根据该收集器的方向，一个突起的两翼可彼此呈非对称图形。同样，两个所述突起可彼此呈不对称图形和/或不能完全重叠吻合。

所述辐射收集器上的所述百叶的固定装置可以如此设计，以致至少在初次安装百叶时它们从百叶纵向方向观看可随意或细微范围移动安装一次，通过这种方式以实现如上所述的将所述突起部分的影子调整到相对于该热能收集器结构的所希望的位置上。

此外，还可将下边沿而非上边沿如上所述按照技术角度进行设计。这样，上边沿便可按照美学设计。

百叶的最大宽度bmax(突起部分的“长度”)和最小宽度bmin的高度比hv＝bmax/bmin可大于1.2或大于1.5或大于2，其中二者的差bmax-bmin对应所述的突起部分的长度。对于走向横于流体引导装置的百叶，可以在每流体引导装置处设置一个、两个或更多个突起。它们位置可以如此选择，以致它们在太阳最高时尽可能多地遮挡住尤其整个设备的有效部分。通常，这指的是直观的吸收体表面。对于朝南的屋顶面，所述突起可以集中位于绕反射体对称平面的位置。单个突出的宽度(在百叶长度方向)可以设为在对应于所述吸收体直径Qa的吸收体表面宽度范围内，最大为该值的±80％或±50％。

此外，可以对所述百叶2的颜色进行适当选择。例如它可以是这样的：人能看得见的所述百叶2的下表面2x为所希望的颜色，如砖红色；而其上表面2y做成可吸收辐射的，如深色到黑色，这样以使在夏天应该被遮挡住的辐射不会再通过反射而到达该辐射能收集器。一般来说，所述的百叶的两面2x、2y是不同的颜色。

所述百叶2可以由均质或复合材料制成。它可以是塑料或者金属，例如铝，如需要可被染色/上漆。所述百叶2可做的具有自支撑性，即它们不需要其他支撑结构(如框架)。它们可做成平面的。它们能做的如此坚固，以使它们能抵抗天气的影响(风荷载、雪荷载)。所述百叶2可以作为所述第二反射体9的固定装置。

图4显示了第一和第二反射体的几个不同的实施例。图1a对每个流体引导装置3显示了一个具有连续的凹形例如抛物线形的反射体6，而图4中的反射体实施例在横向方向(横于流体引导装置3)对称平面内显示有一凸形区域。其左边和右边该反射体各为凹形。图4a中，它是由平坦的面或彼此成角度的面构成的多面体，而在图4b中，反射体的两个半边做成连续的弧形。

在所示实施例中，百叶23与所述流体引导装置3呈相交状排列，尤其是与其垂直。在竖直方向上，它们伸至反射体6凹形开口内。如需要，它们可以大部分处于凹形反射体的开口内。

图中未示出或仅示意性表示了紧固装置5，用其来互相固定百叶2，或者用其将百叶固定到该辐能收集器上，尤其它的反射体6或其它结构上，如所述支撑件4。此外，也可以通过适当的装置将所述百叶2固定到所述流体引导装置3上，如通过夹子，该夹子弹性环绕所述吸辐流体引导装置3例如所述真空管的局部。

图4a和4b还显示了所述的第二反射体9。他们相对于可能存在的对称平面41呈对称布局，并且朝该平面开口或向外开口/成凹形形状。它们还可做成多面带棱角形(图4a)或圆形(图4b、4c)。还可以提供一个第二反射器直接位于该对称平面内(竖直布局的)。所述圆形的反射体形状为圆的一部分或抛物线形或渐开线形和相对于对称平面41呈对称图形。

图1(a-c)、2、4和5的实施例适合于顺屋顶倾斜方向安装所述长型流体引导装置3。图5显示了一个改进了的布局，其可以应用于东西朝向的屋顶。其反射体6是不对称的。它可以做成抛物线、渐开线形或一般圆形，但也可以为多面体。此外，吸收性流体引导装置3在该反射体6中布局也是不对称的。

同样，在此实施例中可以提供如图5中的截面图所示的百叶。如图1、2和4中所示的，在图5中也可以重复安设多组百叶2。同样这里，它们也可以插进凹型反射体6的开口。

图6和图7显示的实施例，其中百叶2并非与流体引导装置3相交/垂直安装，而是与其平行，例如与其并行地固定于反射体6的一个边沿上。对于这种式样，在设备安装好后所述流体引导装置3可能横于屋顶的倾斜线，即按水平方向排列。当所述百叶取向适当，如此的安装也同样可以在一年中在太阳处较高上升位时达到所希望的加强的遮光效果。如图1(a-c)、2和4的样式一样，这些式样也可用于朝南的屋顶。

百叶2的尺寸及其布局可以是如此的，以致在一个温暖的参考日并且可选地于一个参考时间点，至少有30％或至少50％的至少70％的所述反射体6和/或所述流体引导装置3被遮光，入射的辐射能相对于其最大值有所减小。所述参考时间点可是当地中午(该温暖参考日当天太阳最高时)或者当地时间12：00或13：00或14：00。所述的温暖参考日可以是夏至6月21日，或统计的一年中最热的一天(大约七、八月中)。然而，它也可以是温暖季节(特别是六月、七月、八月)中的另外一天，在该天应当可预料到现实中会出现过热现象或散热发生问题，例如6月1日、15日或30日，或者7月15日或30日)。

夏季最大遮光上限可为90％或70％或50％。如果由于反射体偏大而恐造成收集器局部过热时，该设计可以做成使得甚至至少80％、90％或100％的入射辐射能将被暂时遮挡住(大约6月1日至7月10日当地正午±1小时)。

另一方面，其大小和安装/取向可以如此设置，以致在一个相当寒冷的参考日所述遮光或入射辐射功率的消减为最小。所述的寒冷参考日可以是冬至12月21日或统计的一年中最冷的一天(大约一月中)。然而，它也可以是寒冷的季节(十月、十一月、十二月、一月二月、三月)中的其他一天，在该天可以预料到现实中刚刚或者已充分可以进行辐射能量收集，例如10月1日、15日或30日，或11月15日)。可以根据安装当地或安装所在地区的气象统计来选择温暖参考日和寒冷参考日。如果再后来在寒冷季节遮光效果又扩大了，因为由于外部环境(入射功率低，室外温度低，天气恶劣)无论如何不可能收集到可观的能量，以至于遮光造成不了实质伤害，所以这些可能将不再重要。

所述的遮光/辐射消减尤其在该寒冷参考日可以就某个时间点(如当地中午)或全天综合来考虑，其中这里还可能考虑到当地的条件(像例如相邻建筑物、树木或山峰造成的遮光)。

所述的百叶的设计/安装/取向因此可以按照以下参数进行：

·安装当地的纬度，

·屋顶坡度，

·屋顶或墙壁的方向，

·当地条件，像如已存在的遮挡，

·天气或阳光的统计数据，

·辐射收集的优化策略。

从这些以及可选的其他参数最后得到施工参数，尤其是所述百叶2的大小/面积/宽度和百叶2与该收集器面板所夹的理想的安装角度β。固定装置5如此安设，以致该角度被设在所提到的误差内或者使该角度在安装时至少可以进行一次调整。

带有上述百叶2的辐射能收集器1可以包括一个相对大的、分配给所述吸收性流体引导装置3的反射体6。该反射体的横截大小Qr与所述流体引导装置3(真空管道)的吸收性表面的直径或横截大小Qa(图9中的7，同样参见图4b)的比值可以大于3、4、5或8中一值。一种有利的尺寸设置是，所述流体引导3(尤其是真空管状集热器)的直径在所述反射体6的开口宽度的10％-40％范围内或15％到25％范围内。

图7显示了一段收集器面板，该面板上平行提供有多个图6结构。百叶2由合适的紧固装置5、与流体引导装置3并行地固定于各自所对应的反射体6的边沿上或其附近。百叶2的上边沿21是从美学角度而设计的(屋瓦的外观感觉)。

图8显示了带有不同大小百叶2的实施例。2a表示较大宽度的百叶(图3b中b)，而2b表示较小宽度的百叶。根据百叶的宽度，它们的间离也可以不等。

51和52分别表示流体引导装置3的流体入口和流体出口，即导入和导出该流体引导装置3中进行热传递的流体的导管。在热量收集运作时，出口52中流体的温度比人口51中流体的温度要高。正如以上提到的，所述流体引导装置3可以是一个真空管状吸收体的一部分，其与入口51和出口52或与其他同类流体引导装置3相连。

所述百叶在辐射收集器上的安装可以如此设计，以致在初次铺设时百叶的位置和/或取向相对于彼此和/或相对于该辐射能收集器为可调的。所述调整可以根据铺设条件如屋顶坡度、屋顶取向、纬度诸如此类来确定。所述固定可以是如此的，以致在所述初次安装后这些百叶是被动的，即固定不可再调的或仅还能通过如所述初次安装一样的劳作进行调整。百叶的这种被动的实施例具有以下优点：无须提供持久可变的百叶紧固件以及用于此目的的驱动机构。

然而正如已经提到过的，一个、两个或所有百叶2也可以为永久或反复可自动调整的，例如在它与收集器面板的角位置方面。所述调整可以进行受控或被调节。图11示意显示了就此的一些可能的特征。

110象征着用于百叶的驱动器。它可以包括一个电动机和可选的一个用于该电动机的驱动程式，并通过适当的传动杆和/或传动机构尤其在一定角度范围内可逆地调整一个或多个百叶2。该调整的对象可以是角β或图10中的量1。所述发动机110可以是一个步进电机其可选地带有反馈位置传感器(图中未示出)。所述百叶2可以是可绕旋转轴旋转的，该轴可在所述紧固装置5中实现。

111象征着控制计算机。如需要的话，它也可以在输入侧从一个或多个传感器112a、b(例如，收集器上的入口和/或出口温度传感器、储热器上的温度传感器、和/或环境温度传感器和/或辐射传感器、可选的百叶驱动器110的位置传感器)接收信号。它也可以包括时间和/或日期定时器113或在输入端与其相连。根据输入信号和存储的控制策略111a、111b和存储的数据，它产生用于百叶(群)2的驱动器110的输出信号。

计算机111内可以-以软件和/或固件和/或硬件(ASIC)的形式-寄存一个或多个控制策略111a、111b，其分别如所述接收和生产输入和输出信号。当存储有多个策略时，可以例如根据时间或日期定时器在它们之间进行切换。然而，它们也可以被叠加/附属着使用。

一个控制策略111a可以被设计并然后选择用于所述周期的“炎热期“(夏至、7月、通过例如适当起始和结束日期所定义的)。控制目的是避免过热。一方面可以是：依赖于时间在一天中某个时间点如当地正午时选择特别广的遮光并且使百叶相应地调整到对应角位置，例如直到大片或完全遮光。这个之前和之后调整较小遮光，以便能够收集热能。

另一个控制策略111b可以被设计并然后选择用于所述周期的“寒冷期”(冬至、12月、1月、通过例如适当起始和结束日期所定义的)。控制目的可为将辐射能收集最大化和/或避免冻结。一方面可以是：实时地或连续或近似连续地(每5分钟)使百叶跟随太阳位置变化，以保持遮光最小从而辐射收集最强和/或避免或减少冻结。

此外，还可以提供有其他的控制策略。

以上所述的百叶2还可以独立存在，从而也被认为是本发明的一部分。单独的百叶2可以按以上所述构成，并可以包括连接辐射能收集器的紧固装置，其中该紧固装置5可以按照前面所述来制成。

多个百叶片2还可以组装成一组百叶，其可作为整体被附加装配到辐射能收集器1上。就此，然后还可以提供有连接装置，以将所述百叶组与辐射能量收集器1相连，例如用于流体引导装置的夹子，其一头如通过锁定铰链固定与百叶上，其另一头由柔韧材料或其他的如弹性材料制成并且至少环绕所述流体引导装置3的部分区域，或者类似物。

当辐射能收集器包括多个直线形平行排列的、优选地并行或串行流体连通的流体引导装置，尤其是真空管状集热器，其各分配有一个反射体时，这些多个反射体可以做成相应形状的单件零件，例如表面为镜面的成型薄片。

以下将对本发明的另一实施例进行说明，其可以与先前所述的本发明的特征一起运用，尤其是和百叶2一起，或者与之独立地或没有它的情况下进行使用。

例如图1(a-c)、2和5，当然还有其他图，展示了该辐射能收集器1的背面上设有绝缘层11。所述绝缘层用于屋顶或墙壁铺设该收集器面板的建筑物的热绝缘。它可以如此设计，以致该建筑物的热量损失在低室外温度情况下有所减少。该设计可以是如此的，使得绝缘层11的绝缘效果符合现代要求、尤其是有关能源效率的经济方面考量和/或对建筑物保温的相关法定的或规定的条款。

对所述绝缘的材料或由多层的或混合的材料形成的材料组合以及材料厚度可以如此进行选择，使得建筑物物理值方面达到指标，例如热导率(规格W/K/m)和/或热传递系数(U值规格W/K/m^2)和/或导热系数，和/或以致能源使用方面达到目标。对于德国，此方面由能源节能法(Energieeinsparungsgesetz)和节能规范(Energieeinsparverordnung)的条例(尤其是节能规范EnEV2009，节能规范EnEV2014，附件1中表1)管制，和/或由相关准则或标准，如德国工业标准DIN4108、DIN4701-10、DIN V18599.

所述绝缘层或整体结构的热传递系数可以-根据安装地方(屋顶、墙壁、...)满足下表指标或者更好(更低)：

所遵守的U值(上限)还可以小于上述数值10％或20％或30％。

因而，随着铺设辐射能收集器1还同时盖住该建筑物屋顶或组成其墙壁成为可能，以及该屋顶或该墙壁能源上如此处理成为可能，以致它符合现代要求，该要求为事实性或法定的或通过规范规定的要求。所述绝缘体11还可同时用作防止热天里由于从外射入的辐射而引起的面板1的内侧过热。但是，所述绝缘最主要是用作明显降低通过从该辐射能收集器或面板1的内侧到外侧热传导造成的热量损失。

所述辐射能收集器可以包括隔气层和/或天气防护层12，其防止湿气渗透，且其机械上足够抗御环境的影响(风载荷、冰雹、...)。就此而论，它可以为金属材料或塑料材料或复合材料。所述天气防护层12的外表面可构成反射体6的反射面。另一方面，反射体6还可由带有镜面外表面的单独的层13构成。如图1a中所示，绝缘层11和天气防护层12以及可选的反射体层13可以相互形状贴合地平面相连，这样从而不会留有空隙。

绝缘层11的背面(建筑物内侧)可以是平坦的或平直的，并且可以具有可拆卸内层14，其可作为内部空间(屋顶空间)的内部可触或可视墙壁。例如它可以是纸板层或石膏纸板层。如图1a和4a-c中所示，所述绝缘层的内表面或所述可拆卸内层14至少部分可以是平坦和平直的并且贴合紧靠于绝缘层。

然而，它也可以具有一些结构，如凹槽，以便能将该辐射能收集器安装于屋顶构造或墙壁构造的承重结构上。所述凹槽可以为点状孔或长形凹槽，其形状例如与固定点或椽子或类似物相应。在这些凹槽区域内，绝缘层的厚度可以比凹槽以外相应要薄。

所述绝缘层11从收集器面板上方观察可以只构建一部分，或者可以在不同面板区域做成不同厚度。这样例如可以构建面板遮檐区，该区域不包括或只包括一个较薄的绝缘层11。

图5显示了绝缘层11中的凹槽54和55。它们在此可以充当容纳所述流体引导装置3(例如：真空管状吸收体)的进口管51和/或出口管52和/或加热管53的凹槽。所述凹槽可以处于所述绝缘体的一个表面上(例如：如图5中所示的侧面或背面)或者完全在该绝缘层内。

此外，可以存在未画出的其他开口凹槽，以提供到相邻面板或该装置的其他组件的电和/或流体连接装置。通过这种方式，进口和出口管51、52可以都被安置在该面板自身内，而不需要额外的安装空间。与此同时，它们具有防止热损失及防冻的绝热性。

另外，一个加热管53可以被嵌入绝缘层11内。它可以直接紧靠于天气防护层12或反射体薄板13上。一个加热管53可加热反射体区域，因此可能出现的雪或冰可以被融化，这样从而与吸收体相连的反射体6将可恢复作用。可选地，还可以在反射体6的不同区域设置多个加热管53。

图5表示的流体管道51-53(入口、出口、加热)的走向平行于所述辐射能收集器1的吸收性液体引导装置3。然而，它们的走向也可以根据需求采取其他模式，例如与之垂直、或者平行和垂直。所述管道51、52、53可以形状贴合地被嵌(铸)入绝缘层11内，或不贴合地穿于通道内。

所述绝缘层可在其最薄位置(可能存在的反射体6的最低点)具有至少10毫米或至少20毫米或至少30毫米的厚度。其材料可以是硬塑料泡沫，例如PU泡沫(聚氨酯泡沫)，或者它可以是矿物绝热棉或木纤维绝缘材料。除非所述绝缘层材料具有自支撑刚性或硬度，否则可以安设有其他的承重元件，如一个框架4，用于刚性的可装卸的连接各个部件，尤其是用于将所述流体引导装置3与天气防护层12或反射层13、可拆卸内层14、以及可选地与侧面及正面边界相连，如果需要的话。

所述绝缘层的设计可以是这样的，以致它结果上符合行业标准和法律或规范，并获得相应地预设值甚至更好，例如给定的导热率，U值，K值或类似值。

一般说来，所述辐能收集器可以适合于和其它的、尤其同类型的辐能收集器在一起安装。因此，它可以包括未画出的装置其用于与其它辐射能量收集器进行机械和/或流体和/或如需要时电连接。用于机械、流体和电(功率和/或信号)的连接装置也用于上级组件，如流体分流器或控制电导线。

本发明的特征集合可以-不彻底、不完全是-如以下所列：

A.参见权利说明书。

B.面板型辐射能收集器1用于收集辐射源、尤其是太阳所辐射的能量，其优选地根据上面A所述，其包括流体引导装置3，以及包括与该流体引导装置3直接或间接相连的绝缘层11，其从辐射源角度观察位于该流体引导装置3下面或该流体引导装置3所对应的辐射反射体6的下面，并且被设计作为安放所述辐射能收集器1的建筑物屋顶或墙壁区域的隔热装置。

C.根据上面B所述的辐射能收集器1，其包括在流体引导装置3和绝缘层11之间的天气防护层12，其可以与所述绝缘层的材料为平坦或形状贴合相连。

D.根据上面B或C所述的辐射能收集器1，其包括一个第一反射体6，该第一反射体在绝缘层11和流体引导装置之间设有凹形区域用于反射从辐射源射到流体引导装置3的辐射，其中所述反射体6可以是根据权利要求12所述的天气防护层12的一个表面，以及其中所述绝缘层11的材料或所述天气防护层可以与所述反射体背面平坦或形状贴合相连。

E.根据一个或多个前述B到D部分所述的辐射能收集器1，它被构建成直线型、尤其方型端板，其包括多个直线型、平行走向的并且相互并行或串行流体连通的流体导引装置3，尤其是真空管状集热器，这些引导装置各分配有一个第一反射体6，其为长型且顺流体引导装置3的方向延伸。

F.根据一个或多个前述B到E部分所述的辐射能收集器1，一个或多个嵌入所述绝缘层11中的流通导管51-53，其用于流入和/或流出所述流体引导装置中的流体，和/或用于加热反射体。

G.根据一个或多个前述B到F部分所述的辐射能收集器1，所述绝缘层12在它内侧包括与屋顶底层结构相适合的形状和/或设计，尤其是对应屋顶椽子和/或其他承重元件的一个或多个凹槽。

H.根据上面D所述的辐射能收集器1，所述绝缘层11具有至少10毫米的厚度，和/或包括塑料泡沫材料，特别是PU聚氨酯泡沫，和/或绝热矿物绵和/或木质纤维绝热材料，和/或具有根据下表所列的热传递系数(U值)：

I.根据一个或多个前述B到H部分所述的辐射能收集器1，其中所述绝缘层11在其内侧至少局部平坦，但可以具有用于接纳屋顶的承重结构的凹陷，如点状孔或长槽，其中所述的绝缘层的平坦内侧可以覆盖有其它层，例如一个石膏板层，其可作为内部空间的可接触内表面。

J.根据一个或多个前述点所述的辐射能收集器，其包括用于与另一个辐射能收集器进行机械连接的一个第一机械连接装置，和/或用于与另一个辐射能收集器流体连通的一个第二流体连接装置，和/或用于与另一个辐射能收集器电连接的一个第三电连接装置。

Claims (17)

1.一种用于收集辐射源尤其太阳辐射的能量的辐射能收集器(1)，其包括：第一支撑件(4)和安装于所述支撑件(4)上的可吸收辐射的流体引导装置(3)，其特征在于：在辐射路径上所述可吸收辐射的流体引导装置(3)之前设有一个或多个直接或间接固定于所述支撑件(4)上的百叶(2)，和/或具有用于此的直接或间接固定于所述支撑件(4)上的连接装置(5)。

2.根据权利要求1所述的辐射能收集器(1)，其包括：具有凹形区域的第一反射体(6)用于将来自该辐射源的辐射反射至所述可吸收辐射的流体引导装置(3)。

3.根据权利要求1或2所述的辐射能收集器(1)，其包括：多个百叶(2a，2b)，其从辐射方向观察至少具有两种不同大小或尺寸，其中具有较小大小或尺寸的百叶(2)可安装的比具有较大大小或尺寸的百叶(2)更接近于所述流体引导装置(3)。

4.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器(1)，其特征在于：一个或多个或全部百叶(2)具有一种颜色和/或面向该辐射源的具有非直线形尤其波浪形轮廓的边沿(21)，其可按照美学观点来设计。

5.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器(1)，其特征在于：一个或多个百叶(2)的一个或两个定位角可根据所述辐射能收集器(1)的安装进行调整。

6.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器(1)，其特征在于：一个或多个所述百叶(2)为平面元件，其可以具有自支撑性和耐气候性，和可以包括金属尤其铝和/或塑料材料。

7.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器，其特征在于：所述紧固装置(5)适合于将百叶(2)固定于所述反射体(6)或所述支撑件(4)或所述流体引导装置(3)上。

8.根据权利要求2所述的辐射能收集器(1)，其包括：一个、两个或多个第二反射体(9)，其位于所述第一反射体(6)的开口区域内或之前，可以与一个或多个所述百叶(2)相连接或者固定其上，其中所述第二反光板(9)沿所述流体引导装置(3)延伸，可以具有从该流体引导装置向外或朝向所述第一反射体中心平面的开放式凹型横截面轮廓。

9.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器(1)，其特征在于：它被构建成直线型、尤其是方型端板，其具有多个直线型、平行排列并且相互流体串联或并联的流体引导装置、尤其是真空管状集热器，其中每个流体引导装置分配有一个长型、顺流体引导装置方向延伸的第一反射体(6)。

10.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器(1)，其特征在于：一个或多个所述百叶(2)走向垂直于所述流体引导装置或与之平行，和/或如此被调整或可调，以致在安装好所述辐射能收集器后，在某个参考日尤其十二月二十一日，优选当地太阳最高状态时，所述百叶与黄道呈最大±5°或最大±3°倾斜。

11.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器(1)，其特征在于：多个或全部百叶(2)被如此调整到或可调整到其角位置，以致在安装好所述辐射能收集器后，在某个寒冷的参考日，于某个参考时间点优选当地中午，或者全天综合下来，所述百叶产生最弱遮光效果或者在如此调整基础上上下浮动不超过±5°或不超过±3°，其中所述参考日可能是冬至，或者十月或十一月中的一天。

12.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器(1)，其特征在于：如此设定多个或全部百叶(2)的尺寸，尤其是大小或宽度，以致在安装好所述辐射能收集器后，在某个温暖参考日，于某个参考时间点优选当地中午，或者全天综合下来，所述百叶产生一个预定的最小遮光或者在此尺寸基础上上下浮动不超过±5°或不超过±3°，其中所述温暖参考日可以是夏至，或七月或八月中的一天，其中所述相对最小遮光可以大于入射辐射值的30％、50％、70％、90％或100％之一。

13.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器，其特征在于：一个或多个或全部百叶(2)包括一个带有一个或多个突起(42)、面向该辐射源的边沿(21)。

14.一种用于辐射能收集器(1)的百叶，该辐射能收集器用于收集辐射源尤其太阳辐射的能量，所述百叶包括：平面元件，其具有自支撑性和耐气候性并且可以包括金属尤其是铝和/或塑料材料；和一个第二连接装置，其用于将所述百叶与一个辐射能收集器(1)或一个百叶支撑件相连。

15.一种百叶布局，其包括百叶支撑件，多个其上固定的根据权利要求12所述的百叶(2)，和一个第三连接装置用于将该百叶布局与一个辐射能收集器相连接。

16.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器(1)，其特征在于：包括一个与所述流体引导装置(3)直接或间接相连的绝缘层(11)，其从辐射源角度观察位于所述流体引导装置(3)下面或该流体引导装置所分配的反射体(6)的下面，并且被设计作为安放所述辐射能收集器(1)的建筑物屋顶区域或墙壁区域的隔热装置。

17.根据一个或多个前述权利要求所述的辐射能收集器(1)，其特征在于：包括用于一个或多个百叶的驱动器(110)，其用于改变或调整百叶所形成的遮光程度；可选地，一个或多个传感器，用于测量相关数据，尤其温度数据和/或光照数据；和与所述驱动器(110)或其驱动程式或所述相关传感器相连的控制设备(111)，其按照一个或多个控制策略(111a，111b)生产用于所述驱动器(110)的控制信号。