DE102004032091B4

DE102004032091B4 - Thermal solar collector

Info

Publication number: DE102004032091B4
Application number: DE102004032091A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Moszner; Friedrich Moszner; Rüdiger OTTMA; Gerhard Dr. Kalkowski; Thomas Dr. Peschel; Christoph Dipl.-Ing. Damm; Dirk Dr.-Ing. Schulze; Hartmut Dipl.-Ing. Linke
Original assignee: JPG JENAER PRAEZ STECHNIK GmbH; Jpg Jenaer Prazisionstechnik GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: JPG JENAER PRAEZ STECHNIK GmbH; Jpg Jenaer Prazisionstechnik GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Ilmenau
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: DE102004032091A1

Abstract

Thermischer Sonnenkollektor mit einem transparenten Deckelement und mindestens einem Absorberelement, die in einem Gehäuse gehalten sind, wobei wischen Absorberelement (2) und Gehäuserückwand (4) mindestens ein eine Konvektionsbarriere bildendes flächiges Trennelement (3) angeordnet ist, das den Raum zwischen Absorberelement (2) und Gehäuserückwand (4) in zwei ein Gas enthaltende Teilräume unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (3) gaspermeabel ist oder einen Gasdruckausgleich zwischen den Teilräumen ermöglichende Durchbrechungen am Trennelement (3) vorhanden sind bzw. ein Spalt zwischen Trennelement (3) und Gehäuse vorhanden ist.thermal Solar panel with a transparent cover element and at least an absorber element, which are held in a housing, where wipe Absorber element (2) and rear wall (4) at least one a convection barrier forming sheet separator (3) is arranged, which is the space between the absorber element (2) and Rear panel (4) in two partial spaces containing gas divided, characterized in that the separating element (3) is gas-permeable or a gas pressure equalization between the subspaces enabling breakthroughs on Separating element (3) are present or a gap between the separating element (3) and housing is available.

Description

Die Erfindung betrifft thermische Sonnenkollektoren, die bevorzugt für die Erwärmung von Brauchwasser eingesetzt und als Dach- oder Fassadenbauelemente an Gebäuden angebracht werden können.The The invention relates to thermal solar collectors, which are preferred for the heating of process water used and attached as a roof or façade components to buildings can be.

Es sind verschiedene Systemlösungen für solche thermischen Kollektoren bekannt. Dabei werden solche Sonnenkollektoren als Einzelelemente hergestellt, die auch in Form von Bausätzen zu mehreren an Fassaden oder Dächern von Gebäuden angebracht werden können.It are different system solutions for such known thermal collectors. At the same time, such solar collectors become manufactured as single elements, which are also available in the form of kits too several on facades or roofs of buildings can be attached.

Üblicherweise sind in einem Gehäuse eine transparente Abdeckung und ein Absorberelement fixiert gehalten. Solche Absorberelemente werden üblicherweise auch als Flachkollektoren oder in einer anderen Ausführungsform als Röhrenkollektoren bezeichnet.Usually are in a housing a transparent cover and an absorber element held fixed. Such absorber elements are usually also as flat plate collectors or in another embodiment as tube collectors designated.

Die transparente Abdeckung dient als Wärmedämmung und soll für einen möglichst großen Teil des Wellenlängenspektrums der Sonnenstrahlung transparent sein. Sie schützt die Absorberelemente vor Verschmutzung und sorgt in einigen Fällen auch für eine gasdichte Abdichtung.The transparent cover serves as thermal insulation and intended for one preferably huge Part of the wavelength spectrum be transparent to the solar radiation. It protects the absorber elements Pollution and in some cases also ensures a gas-tight seal.

Ein gasdichter Verschluss ist dann erforderlich, wenn innerhalb des Gehäuses ein gegenüber der Umgebungstemperatur bis hin zum nahen Vakuum reichender Unterdruck eingestellt worden ist, oder das Innere mit einem Edelgas befüllt wurde.One gas-tight closure is required if within the housing one opposite the Ambient temperature up to the near vacuum reaching negative pressure has been set, or the interior was filled with a noble gas.

Es sind aber auch solche Elemente bekannt, bei denen das Innere belüftet werden kann.It but also such elements are known in which the interior are ventilated can.

In jedem Fall be- oder verhindert die Abdeckscheibe auch den Gasaustausch zwischen dem (heißen) Absorber und der kühleren Umgebung. Derartige konvektive Strömungsvorgänge sind außerordentlich effiziente Wärmetransportprozesse, die den Absorber kühlen und den Wirkungsgrad des Solarkollektors senken. Luftströmungen sollen daher soweit als möglich vermieden werden. Dies gilt für Vorderseite und Rückseite von Sonnenkollektoren.In In any case, the cover also prevents or prevents gas exchange between the (hot) Absorber and the cooler Surroundings. Such convective flow processes are extremely efficient heat transport processes, which cool the absorber and reduce the efficiency of the solar collector. Air currents should therefore as far as possible be avoided. This applies to Front and back of solar panels.

Zu beachten ist auch, dass bei einer entsprechenden Bestrahlung mit Sonnenlicht eine erhebliche Aufheizung von Sonnenkollektoren auftreten kann. Dies betrifft insbesondere Zeiträume, bei denen kein erwärmtes Brauchwasser aus dem Sonnenkollektor entnommen wird und dabei „Stillstandstemperaturen" oberhalb von 150 °C erreicht werden können. So ist es üblich, rückseitig Wärmedämm- bzw. Isolationsstoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit in hohen Schichtdicken (mindestens 10–20 mm) einzusetzen. Bei den bekannten Sonnenkollektoren sind dies in der Regel Mineral faserstoffe, aber auch anorganische geschäumte Werkstoffe, wie beispielsweise das so genannte Schaumglas. Wegen der hohen Maximaltemperaturen sind organische Dämm- bzw. Isolationsstoffe eher ungeeignet, da sie zum Schmelzen oder Ausgasen neigen.To Also note that when irradiated with appropriate Sunlight can occur a significant heating of solar panels. This concerns in particular periods, where no heated Hot water is removed from the solar collector and thereby reaches "standstill temperatures" above 150 ° C. can be. So it is usual on the back Thermal insulation or insulation materials with low thermal conductivity to be used in high layer thicknesses (at least 10-20 mm). Both known solar panels, these are usually mineral fiber materials, but also inorganic foamed Materials, such as the so-called foam glass. Because of The high maximum temperatures tend to be organic insulation or insulating materials unsuitable as they tend to melt or outgas.

Mit einer solchen Wärmedämmung bzw. -isolation erhöht sich aber die Gesamtmasse solcher Sonnenkollektorelemente und es ist auch eine Erhöhung des Gesamtvolumens und hier insbesondere der Bautiefe solcher Sonnenkollektoren in Kauf zu nehmen. Außerdem wird Wärme durch die Isolationsstoffe hindurch abgeleitet. Die Wärmeleitung von Festkörpern ist im Normalfall höher als bei Gasen, selbst wenn es sehr poröse, schlecht wärmeleitende Materialien (Dämmstoffe) sind.With such insulation or insulation elevated but the total mass of such solar collector elements and it is also an increase the total volume and in particular the depth of such solar panels to accept. Furthermore will heat derived through the insulation materials. The heat conduction of solids is normally higher as for gases, even if it is very porous, poorly heat-conductive materials (Insulating material) are.

Es sind aber auch Lösungen bekannt, bei denen Vakuumdämm- bzw. – isolationselemente eingesetzt werden. Solche Elemente weisen eine erhöhte Wirkung auf, sind aber über relativ lange Betriebszeiträume anfällig, da bei gegebenenfalls auftretenden Undichtheiten ihre Wirkung schlagartig erheblich reduziert wird.It But they are also solutions known in which vacuum insulation or - insulation elements be used. Such elements have an increased effect but are over relatively long operating periods susceptible, because if any leaks occur their effect abruptly is significantly reduced.

So ist in US 4,084,579 ein Sonnenkollektor beschrieben, der einen schützenden Schalenaufbau an der Unterseite von Absorberelementen auf weist, der zwischen Absorberelementen und einer inneren Isolierung im Gehäuse angeordnet ist.So is in U.S. 4,084,579 describes a solar collector having a protective shell structure at the bottom of absorber elements, which is arranged between absorber elements and an inner insulation in the housing.

Die in US 5,653,222 beschriebene Lösung verwendet in einem Gehäuse Strahlungsschildelemente, die zwischen Gehäuserückwand und Absorberelementen angeordnet sind.In the US 5,653,222 described solution used in a housing radiation shield elements, which are arranged between the housing rear wall and absorber elements.

Bei den aus DE 43 08 960 A1 bekannten Sonnenkollektoren soll ein kleineres innen verspiegeltes Innenge häuse zwischen Absorber und Außengehäuse eingesetzt werden.At the DE 43 08 960 A1 known solar panels to a smaller interior mirrored Innenge housing between absorber and outer housing are used.

Aus US 4,414,958 ist der Einsatz flexibler Membranen in Sonnekollektoren bekannt, die zwischen einem Schutzglas, durch das die Sonnenstrahlung einfällt, und einem Absorber angeordnet werden sollen, um zwei voneinander getrennte Gasräume oberhalb des Absorbers zu schaffen.Out US 4,414,958 is the use of flexible membranes in solar collectors known to be placed between a protective glass, through which the solar radiation incident, and an absorber to create two separate gas chambers above the absorber.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Wärmedämmung/-Isolation thermischer Sonnenkollektoren kostengünstiger und flexibler zu erreichen.It is therefore an object of the invention, the thermal insulation / insulation of thermal solar panels cost-effective and more flexible to reach.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit thermischen Sonnenkollektoren, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweisen, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit den in den untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.According to the invention this Task with thermal solar panels, which have the characteristics of Claim 1, solved. Advantageous embodiments and developments of the invention can having the features indicated in the subordinate claims be achieved.

Bei den erfindungsgemäßen thermischen Sonnenkollektoren sind wieder ein transparentes Deckelelement und mindestens ein Absorberelement, mit dem ein großer Teil der Sonnenstrahlung absorbiert werden kann, in einem Gehäuse gehalten.In the inventive thermal Solar collectors are again a transparent cover element and at least one absorber element, with which a large part of the solar radiation can be absorbed, held in a housing.

Das transparente Deckelement ist bevorzugt aus einem transparenten Werkstoff mit kratzfester Oberfläche, beispielsweise einem Glas, gegebenenfalls aber auch aus einem entsprechend beschichteten Kunststoff gebildet. Durch entsprechende Oberflächenmodifizierung kann zum einen die Kratzfestigkeit erhöht, die Reflektivität reduziert und gegebenenfalls auch das Verhalten gegenüber anhaftenden Verschmutzungen verbessert werden.The transparent cover element is preferably made of a transparent material with scratch-resistant surface, for example, a glass, but possibly also from a corresponding coated plastic formed. By appropriate surface modification on the one hand increases the scratch resistance, reduces the reflectivity and possibly also the behavior towards adhering soiling be improved.

Es können ein, aber auch mehrere Absorberelemente vorhanden sein und dabei die gesamte für Sonnenstrahlung nutzbare Fläche ausgenutzt sein. Es können aber auch mehrere Absorberelemente mit Zwischenräumen, durch die Sonnenstrahlung hindurch treten kann oder ein Absorberelement, das Durchbrechungen aufweist, durch die ebenfalls Sonnenstrahlung hindurch treten kann, eingesetzt werden.It can a, but also be present several absorber elements and thereby the whole for solar radiation usable area be exploited. It can but also several absorber elements with spaces, by the solar radiation can pass through or an absorber element, the openings through which solar radiation can also pass, be used.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem einen bzw. auch mehreren Absorberelement(en) und einer Gehäuserückwand ein flächiges Trennelement angeordnet, das eine Konvektionsbarriere bildet. Ein solches Trennelement unterteilt so den Raum zwischen Absorberelement(en) und Gehäuserückwand in zwei Teilräume, die ein Gas, beispielsweise auch Luft enthalten.According to the invention is between the one or more absorber element (s) and a rear housing wall flat Separating element arranged, which forms a convection barrier. One such separator divides the space between absorber element (s) and back wall in two subspaces, which contain a gas, for example air.

Wie bereits angedeutet, kann so eine Behinderung von Konvektion erreicht werden, da eine ungehinderte Gasströmung/Zirkulation nur innerhalb der jeweiligen Teilräume erfolgen kann und sich bei dünnen Gasschichten möglichst gar nicht ausbildet. Der an sich bekannte Wärmedämm- bzw. -isolationseffekt von Gasspalten kann hierdurch deutlich erhöht werden kann.As As already indicated, such obstruction can be achieved by convection be as an unimpeded gas flow / circulation only within the respective subspaces can be done and get thin Gas layers as possible does not train at all. The known per se thermal insulation or insulation effect of gas gaps can thereby be increased significantly.

Das eine gegebenenfalls auch mehrere flächigen Trennelement(e) müssen nicht zwingend in planarer ebener Form ausgebildet sein, um eine Ver- bzw. erhebliche Behinderung von Konvektion erreichen zu können.The an optionally also several flat separating element (s) do not have to imperatively be formed in a planar planar shape to a United or to achieve significant obstruction of convection.

So können die erfindungsgemäß einzusetzenden flächigen Trennelemente mehr oder weniger dünne Bleche oder Platten aus einem Werkstoff mit ausreichend hoher Temperaturbeständigkeit sein.So can the invention to be used flat Separators more or less thin sheets or plates a material with sufficiently high temperature resistance be.

Vorteilhaft können aber relativ dünne Folien für die Herstellung von Trennelementen eingesetzt werden, die zumindest in Grenzen flexibel verformbar sein können. So können beispielsweise Metallfolien, beispielsweise aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen für erfindungsgemäße Trennelemente eingesetzt werden. Geeignete temperaturbeständige Kunststoffe für Trennelemente sind beispielsweise Polyimide bzw. PTFE.Advantageous can but relatively thin Slides for the production of separating elements are used, at least can be flexibly deformed within limits. For example, metal foils, used for example of aluminum or aluminum alloys for separating elements according to the invention become. Suitable temperature-resistant plastics for separating elements For example, polyimides or PTFE.

Die flächigen Trennelemente sollten für die Strahlung reflektierende Eigenschaften aufweisen. Hierfür können sie aus einem entsprechend reflektierenden Stoff hergestellt oder mit einem solchen Stoff beschichtet sein.The flat Separators should be for have the radiation reflective properties. For this you can made of a correspondingly reflective fabric or with be coated such a substance.

Es besteht aber auch die Möglichkeit Trennelemente einzusetzen, die lediglich an der Oberfläche eine erhöhte Reflektivität aufweisen, was beispielsweise durch eine entsprechende mechanische Oberflächenbearbeitung (z.B. Polieren) erreichbar ist. Die erhöhte Reflektivität sollte zumindest im Wellenlängenbereich oberhalb des sichtbaren Lichtes, also zumindest im Bereich der IR-Strahlung (z.B. bei Wellenlängen von 2 bis 30 μm) eingehalten sein.It But there is also the possibility Use dividing elements, which only at the surface a increased reflectivity have, for example, by a corresponding mechanical surface treatment (e.g., polishing). The increased reflectivity should at least in the wavelength range above the visible light, that is at least in the range of the IR radiation (e.g., at wavelengths from 2 to 30 μm) be respected.

In den bereits anges prochenen Fällen, bei denen Absorberelemente so angeordnet oder ausgebildet sind, dass Sonnenstrahlung auch auf Bereiche hinter Absorberelementen auftreffen kann, sollte die jeweilige erhöhte Reflektivität aber auch zumindest über einen sehr großen Bereich des Sonnenlichtspektrums gesichert sein, um auch einen hohen Anteil von auf die Rückseite von Absorberelementen reflektierter Sonnenstrahlung ausnutzen zu können.In the already mentioned cases, in which absorber elements are arranged or formed in this way, that solar radiation also on areas behind absorber elements but the respective increased reflectivity should as well at least about a very big one Be assured of a range of sunlight spectrum, too, a high Share of on the back take advantage of solar radiation reflected by absorber elements can.

Entsprechende erhöhte Reflejtivitäten können in an sich bekannter Weise mittels geeigneter Metalle und Metalllegierungen, aber auch mit geeigneten Oberflächenbeschichtungen, die bevorzugt als Dünnschichten oder Dünnschichtsysteme aufgebracht worden sind, erreicht werden. Solche Schichten/Schichtsysteme können aber auch eine Wellenlängen selektive Reflektivität aufweisen, so dass beispielsweise Strahlung im Bereich der IR-Strahlung reflektiert wird und sie für andere Wellenlängen transparent sind bzw. diese absorbieren.Appropriate increased Reflejtivitäten can in a manner known per se by means of suitable metals and metal alloys, but also with suitable surface coatings, the preferred as thin films or thin-film systems have been applied. Such layers / layer systems can but also a wavelength selective reflectivity have, so that, for example, reflected radiation in the range of the IR radiation and she will for other wavelengths are transparent or absorb them.

Da Temperaturgradienten zwischen den mit Trennelementen voneinander getrennten Teilräumen nicht vermieden werden können und diese Temperaturgradienten auch zu Gasdifferenzdrücken in den Teilräumen führen, die wiederum eine Kraftwirkung auf das jeweilige Trennelement bewirken, soll ein Gasdruckausgleich zwischen benachbarten Teilräumen ermöglicht werden. Hierfür können gaspermeable Trennelemente eingesetzt werden, die jedoch einen ausreichend hohen Strömungswiderstand zwischen den benachbarten Teilräumen für das jeweilige Gas aufweisen sollten.There Temperature gradients between the separators separate subspaces not can be avoided and these temperature gradients also at gas differential pressures in the subspaces to lead, which in turn cause a force effect on the respective separating element, a gas pressure equalization between adjacent subspaces should be made possible. Therefor can gaspermeable separators are used, but a sufficient high flow resistance between the adjacent subspaces for the should have respective gas.

In einer weiteren Alternative können aber auch in den Trennelementen Durchbrechungen, beispielsweise eine Perforation ausgebildet sein, über die ein Gasdruckausgleich zwischen den Teilräumen erreicht werden kann.In another alternative but also in the separating elements openings, for example be formed a perforation, via which a gas pressure equalization reached between the subspaces can be.

Es besteht aber auch die Möglichkeit einen entsprechend klein dimensionierten Spalt zwischen Trennelement und innerer Gehäusewand vorzusehen, über den ein Gasaustausch und dementsprechend auch ein Gasdruckausgleich zwischen benachbarten Teilräumen erreichbar ist.It But there is also the possibility a correspondingly small-sized gap between the separating element and inner housing wall to provide, over a gas exchange and, accordingly, a gas pressure equalization between adjacent subspaces is reachable.

Solche Durchbrechungen oder auch ein Spalt sollten bevorzugt aus thermodynamischen Gründen im vertikal unteren Bereich des jeweiligen Sonnenkollektors angeordnet sein.Such Breakthroughs or even a gap should preferably for thermodynamic reasons in vertically arranged at the bottom of each solar panel be.

Neben den bereits angesprochenen flexiblen Folien können erfindungsgemäß einzusetzende Trennelemente, aber auch als Vliese, Gewebe oder Gewirke, die aus geeigneten Fasern hergestellt worden sind, ausgebildet sein. Sie können aus Glas-, Metall- oder Keramikfasern hergestellt werden, die ausreichend temperaturresistent sind. Die Maschenweite sollte dann eine Gaspermeabilität für den bereits angesprochenen Gasdruckausgleich aufweisen, jedoch dabei einen Mindestströmungswiderstand zur Verringerung von Konvektion aufweisen.Next the already mentioned flexible films can be used according to the invention separating elements, but also as non-wovens, woven or knitted fabrics made of suitable fibers have been prepared, be formed. They can be made of glass, metal or Ceramic fibers are produced, which are sufficiently temperature resistant are. The mesh size should then be a gas permeability for the already have addressed gas pressure equalization, but a minimum flow resistance to reduce convection.

Bei geeigneter Faserauswahl bzw. mit in geeigneter Form erfolgter Beschichtung kann auch eine für Strahlung Wellenlängen selektive Reflektivität und gegebenenfalls auch Transparenz erreicht werden.at suitable fiber selection or with a suitably made coating can also be a for Radiation wavelengths selective reflectivity and, where appropriate, transparency.

Insbesondere, wenn erfindungsgemäße flächige Trenn elemente als Folien, als Gewebe oder Gewirke ausgebildet sind, ist es günstig, solche Trennelemente mit Hilfe einer Spanneinrichtung am Gehäuse zu fixieren. Dabei sollte mit Hilfe der Spanneinrichtung eine Zugkraftbeaufschlagung erreichbar sein, so dass solche an sich flexiblen Trennelemente auch bei unterschiedlichen Temperaturen und Gasdrücken in Form gehalten werden und die geometrischen Verhältnisse sich bei den unterschiedlichen Bedingungen nicht verändern. Insbesondere kann so ein unerwünschter direkter Kontakt mit der so möglichen unmittelbaren Wärmeleitung zwischen benachbarten Trennelementen bzw. Trennelement zu Absorberelement oder Gehäuserückwand vermieden werden.Especially, when inventive surface separation elements are formed as films, as woven or knitted fabric, it is advantageous, such separating elements with the help of a clamping device to fix the housing. It should be accessible with the help of the clamping device Zugkraftbeaufschlagung so that such per se flexible separating elements even with different Temperatures and gas pressures be kept in shape and the geometric relationships do not change under the different conditions. Especially can be such an undesirable direct contact with the possible direct heat conduction between adjacent separating elements or separating element to absorber element or housing back wall avoided become.

An erfindungsgemäß einzusetzenden Trennelementen können aber auch Versteifungselemente, wie beispielsweise Spanten/Rippen vorhanden sein, die die Stabilität und Festigkeit erhöhen. Dabei sollten solche Versteifungselemente an Trennelementen möglichst an der Oberfläche angeordnet sein, die in Richtung auf die Gehäuserückwand weist und möglichst klein dimensioniert sein.At used according to the invention Separators can but also stiffening elements, such as frames / ribs be present, the stability and increase strength. In this case, such stiffening elements on separating elements should be possible on the surface be arranged, which points in the direction of the rear wall and possible be small in size.

An erfindungsgemäßen Sonnenkollektoren, bei denen lediglich ein flächiges Trennelement eingesetzt worden ist, sollten möglichst unterschiedliche Gasvolumina in den Teilräumen vorhanden sein, wobei dieser Sachverhalt auch bei Sonnenkollektoren mit mehreren Trennelementen und einer entsprechend erhöhten Anzahl von Teilräumen ebenfalls sinngemäß zutrifft.At Solar panels according to the invention, at which only a surface Separating element has been used should be possible different gas volumes in the subspaces be present, with this fact also with solar collectors with several separators and a correspondingly increased number of subspaces also applies mutatis mutandis.

Dies kann durch unterschiedliche Abstände zwischen Absorberelement zum Trennelement und Trennelement zur Gehäuserückwand bzw. unterschiedliche Abstände zwischen mehreren benachbarten Trennelementen erreicht werden.This can be due to different distances between Absorberelement to the separating element and separating element to the housing rear wall or different distances can be achieved between several adjacent separating elements.

So sollte der Abstand zwischen Absorberelement und dem Trennelement kleiner als der Abstand zwischen Trennelement und Gehäuserückwand sein, wenn lediglich ein Trennelement an einem erfindungsgemäßen Sonnenkollektor vorhanden ist.So should be the distance between the absorber element and the separator be less than the distance between the separator and the rear wall of the housing, when only a separating element on a solar collector according to the invention is available.

Werden dagegen zwei oder mehrere Trennelemente in einer Reihenanordnung an einen Sonnenkollektor mit entsprechend erhöhter Anzahl von Teilräumen eingesetzt, so sollte das jeweilige Gasvolumen sukzessive in den Teilräumen, ausgehend vom Absorberelement in Richtung auf die Gehäuserückwand vergrößert sein, also sich dementsprechend der jeweilige Abstand zwischen den jeweiligen Elementen sukzessive erhöhen.Become however, two or more separators in a series arrangement used on a solar collector with a correspondingly increased number of subspaces, so the respective gas volume should successively in the subspaces, starting from the Absorber element be enlarged in the direction of the rear wall, Accordingly, the respective distance between the respective elements gradually increase.

So können die unterschiedlichen Temperaturen des Gases und Konvektionsneigungen in den Teilräumen besser berücksichtigt werden.So can the different temperatures of the gas and Konvektionsneigungen in the subspaces better considered become.

Vorteilhaft ist es durch entsprechende Anordnung von Trennelementen mit kleinen Abständen zueinander und auch zu Absorberelement sowie Gehäuserückwand eine entsprechend kleine Gasspaltdicke in Teilräumen zu erreichen. So kann das/die erforderliche Sonnenkollektorvolumen/-dicke in Bezug zur erreichbaren Wärmedämmung/-isolation optimiert werden. So können bei mehreren Teilräumen, die durch Trennelemente unterteilt worden sind, bereits Gasspaltdicken von 5 mm einen deutlichen Effekt bewirken.Advantageous It is by appropriate arrangement of separating elements with small Distances to each other and also to absorber element and back wall a correspondingly small Gas gap thickness in subspaces to reach. So can the required solar collector volume / thickness in relation to the achievable thermal insulation / insulation be optimized. So can in several subspaces, the have been divided by separating elements, already gas gap thicknesses of 5 mm cause a significant effect.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung können thermische Sonnenkollektoren kostengünstiger und leichter hergestellt werden und so zumindest eine gleichwertige Wärmedämmung bzw. Wärmeisolation im Vergleich zu her kömmlichen Lösungen erreicht werden.With The inventive solution can thermal Solar panels cheaper and be made easier and so at least an equivalent Thermal insulation or Heat insulation in Compared to her conventional solutions be achieved.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.following the invention will be explained in more detail by way of example.

Dabei zeigt:there shows:

1 in stark schematisierter Form den Aufbau für ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Sonnenkollektors und 1 in a highly schematic form, the structure for an example of a solar collector according to the invention and

2 in schematischer Darstellung ein weiteres Beispiel, bei dem zwischen Absorberelement und einem Trennelement zusätzlich ein Reflektorelement angeordnet ist. 2 in a schematic representation of another example, in which between absorber element and a separating element is additionally arranged a reflector element.

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Aufbau eines Beispiels für einen thermischen Sonnenkollektor in stark schematisierter Form gezeigt. Dabei wurde auf die Darstellung eines großen Teils eines Gehäuses, mit dem die einzelnen Elemente randseitig fixiert sind, verzichtet.In 1 an inventive structure of an example of a solar thermal collector is shown in a highly schematic form. It was on the representation of a large part of a housing, with which the individual elements are fixed on the edge, omitted.

So ist in einem Abstand zum transparenten Deckelement 1, das beispielsweise als Glasscheibe ausgebildet ist, hier ein Absorberelement 2 (Flachkollektor) mit einem Rohr 2a für ein Wärmetauschmedium und zu diesem wiederum in einem Abstand ein Trennelement 3 als gespannte Aluminiumfolie, die im Wesentlichen parallel zum transparenten Deckelement 1 und Absorberelement 2 ausgerichtet ist, angeordnet.So is at a distance to the transparent cover element 1 , which is formed for example as a glass pane, here an absorber element 2 (Flat plate collector) with a pipe 2a for a heat exchange medium and to this in turn at a distance a separating element 3 as a stretched aluminum foil, which is substantially parallel to the transparent cover element 1 and absorber element 2 is aligned.

Das Trennelement 3 ist in einem Abstand zur inneren Oberfläche der Gehäuserückwand 4 angeordnet, so dass ein erster Teilraum zwischen Absorberelement 2 und Trennelement 3 sowie ein zweiter Teilraum zwischen Trennelement 3 und Gehäuserückwand 4 ausgebildet ist. Das Trennelement 3 kann so eine Gaszirkulation zwischen diesen beiden Teilräumen zumindest behindern, wenn z.B. Möglichkeiten für einen Gasdruckausgleich zwischen den beiden Teilräumen vorgesehen sind.The separating element 3 is at a distance to the inner surface of the rear wall of the housing 4 arranged so that a first subspace between absorber element 2 and separating element 3 and a second subspace between the separating element 3 and housing back wall 4 is trained. The separating element 3 can thus hinder at least a gas circulation between these two subspaces, if, for example, possibilities for a gas pressure equalization between the two subspaces are provided.

Bei dem gezeigten Beispiel ist der Abstand zwischen Absorberelement 2 und Trennelement 3 kleiner als der Abstand zwischen Trennelement 3 und Innenfläche der Gehäuserückwand 4, so dass in den jeweiligen Teilräumen unterschiedlich große Gasvolumina enthalten sind.In the example shown, the distance between the absorber element 2 and separating element 3 smaller than the distance between the separator 3 and inner surface of the rear wall of the housing 4 , so that different volumes of gas are contained in the respective subspaces.

Mit 2 soll ein Beispiel ebenfalls in stark schematisierter Form verdeutlicht werden, bei dem an einem Sonnenkollektor zwischen dem eigentlichen Absorberelement 2 und einem eine Konvektionsbarriere bildenden Trennelement 3 ein zusätzliches Reflektorelement 5 angeordnet ist, das in Richtung auf Absorberelement 2 konkav strukturiert ist, so dass durch das transparente Deckelelement 1 einfallende Sonnenstrahlung vom Reflektorelement 5 in Richtung auf Absorberelement 2 mit Rohren 2a, über die ein Wärmetauschermedium geführt werden kann, rückreflektiert wird. So kann ein erhöhter Anteil der Sonnenstrahlung absorbiert und für die Erwärmung eines Wärmetauschermediums genutzt werden. Die Absorber 2 bzw. in hier nicht dargestellter Form auch die Rohre 2a des Absorberelementes 2 sollten dabei bevorzugt in den Symmetrieebenen der einzelnen konkaven Strukturen des Reflektorelementes 5 angeordnet sein.With 2 an example should also be clarified in a highly schematic form, in which at a solar collector between the actual absorber element 2 and a convection barrier forming separator 3 an additional reflector element 5 is arranged, which is towards the absorber element 2 is concave, so that through the transparent cover element 1 incident solar radiation from the reflector element 5 towards absorber element 2 with pipes 2a , over which a heat exchange medium can be guided, is reflected back. Thus, an increased proportion of solar radiation can be absorbed and used for heating a heat exchange medium. The absorber 2 or in not shown here form the tubes 2a of the absorber element 2 should be preferred in the planes of symmetry of the individual concave structures of the reflector element 5 be arranged.

Das die Konvektionsbarriere bildende hier eine Trennelement 3 ist in einem Abstand zum Reflektorelement 5 und auch zur Gehäuserückwand 4 angeordnet, so dass eine Wärmbrückenbildung und demzufolge auch eine direkte Wärmeleitung vermieden werden kann.The convection barrier forming here a separator 3 is at a distance to the reflector element 5 and also to the rear wall of the housing 4 arranged so that a thermal bridge formation and consequently also a direct heat conduction can be avoided.

Trennelemente 3 sollten bevorzugt flach und eben ausgebildet sein, so dass zumindest in Richtung der Gehäuserückwand 4 ein konstanter Abstand zwischen Trennelement 3 und Gehäuserückwand 4, also eine gleichmäßige Dicke eines dazwischen ausgebildeten Gasspaltes eingehalten werden kann. So können über die gesamte Fläche des Trennelementes 3 zumindest in diese eine Richtung bezüglich der Konvektion konstante Verhältnisse erreicht werden. Dieser Sachverhalt kann von entsprechend konturierten Reflektorelementen 5 nicht optimal erfüllt werden, da durch die konturierten Oberflächen die Strömungsverhältnisse und die Konvektionsbedingungen beeinflusst werden.separators 3 should preferably be flat and flat, so that at least in the direction of the rear wall of the housing 4 a constant distance between separating element 3 and housing back wall 4 , So a uniform thickness of a gas gap formed therebetween can be maintained. So can over the entire surface of the separating element 3 at least in this one direction with respect to the convection constant conditions can be achieved. This situation can be defined by correspondingly contoured reflector elements 5 can not be optimally fulfilled because the contoured surfaces influence the flow conditions and the convection conditions.

Im Hinblick auf seine Funktion (Reflexion) sollte das Reflektorelement 5 mit seiner konkaven Konturierung und Positionierung die Anordnung des Absorberelementes 2 berücksichtigen und zumindest den Anteil der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes auf Absorberelement 2 und Rohre 2a rückreflektieren können.In terms of its function (reflection) should be the reflector element 5 with its concave contouring and positioning the arrangement of the absorber element 2 take into account and at least the proportion of electromagnetic radiation in the wavelength range of visible light on absorber element 2 and pipes 2a can reflect back.

Ein solches Reflexionsverhalten ist aber bei Trennelementen 3 nicht unbedingt erforderlich, wobei jedoch eine Reflexion von elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich des infraroten Lichtes vorteilhaft sein kann.However, such a reflection behavior is with separating elements 3 not absolutely necessary, although a reflection of electromagnetic radiation in the wavelength range of the infrared light may be advantageous.

Claims

Thermal solar collector with a transparent cover element and at least one absorber element, which are held in a housing, wipe absorber element ( 2 ) and back panel ( 4 ) at least one convection barrier forming sheet separator ( 3 ), which separates the space between absorber element ( 2 ) and back panel ( 4 ) divided into two gas-containing subspaces, characterized in that the separating element ( 3 ) Gaspermeabel is or a gas pressure equalization between the subspaces enabling openings on the separating element ( 3 ) are present or a gap between the separating element ( 3 ) and housing is present.

Solar collector according to claim 1, characterized in that the at least one separating element ( 3 ) is a foil.

Solar collector according to claim 1 or 2, characterized in that the separating element ( 3 ) is formed from a radiation-reflecting substance, coated with such a substance or a re having inflective surface.

Solar collector according to one of the preceding claims, characterized characterized in that openings or a gap i m vertical lower area of the solar collector is / are arranged.

Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the separating element ( 3 ) is a woven or knitted fabric of fibers.

Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the separating element ( 3 ) has a wavelength selective reflectivity.

Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the separating element ( 3 ) is fixed by means of a clamping device with a Zugkraftbeaufschlagung on the housing.

Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that on the separating element ( 3 ) Stiffening elements are present.

Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the separating element ( 3 ) and absorber element ( 2 ) smaller than the distance between separating element ( 3 ) and back panel ( 4 ).

Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that for the subdivision into further subspaces several separating elements ( 3 ) are provided at intervals in a row arrangement.

Solar collector according to claim 10, characterized that the distances are not equidistant.

Solar collector according to claim 10 or 11, characterized in that the respective spacings of the elements ( 2 . 3 and 4 ) towards each other in the direction of the rear wall of the housing ( 4 ) enlarge.