DE102004032091B4 - Solar thermal collector - Google Patents

Solar thermal collector

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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. Solar thermal collector with a transparent cover element and at least one absorber element which are held in a housing, said wipe absorber element (2) and the housing rear wall (4) at least one is a convection barrier forming flat separation element (3) is arranged, that the space between the absorber element (2) and the housing rear wall (4) divided containing partial spaces in two a gas, characterized in that the separating element (3) is gas-permeable or a gas pressure equalization between the compartments enabling perforations on the separating element (3) exist and 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 invention relates to thermal solar panels, which can be preferably used for the heating of service water and applied as roof or façade elements for buildings.
  • Es sind verschiedene Systemlösungen für solche thermischen Kollektoren bekannt. There are known various system solutions for such thermal collectors. Dabei werden solche Sonnenkollektoren als Einzelelemente hergestellt, die auch in Form von Bausätzen zu mehreren an Fassaden oder Dächern von Gebäuden angebracht werden können. In this case, such solar collectors are produced as individual elements which can be mounted in the form of kits to several on facades or roofs of buildings.
  • Üblicherweise sind in einem Gehäuse eine transparente Abdeckung und ein Absorberelement fixiert gehalten. Typically, a transparent cover and an absorber element is kept fixed in a housing. Solche Absorberelemente werden üblicherweise auch als Flachkollektoren oder in einer anderen Ausführungsform als Röhrenkollektoren bezeichnet. Such absorber elements are usually referred to as a flat plate or in another embodiment as a tube collectors.
  • Die transparente Abdeckung dient als Wärmedämmung und soll für einen möglichst großen Teil des Wellenlängenspektrums der Sonnenstrahlung transparent sein. The transparent cover serves as a heat insulation and should be transparent to the largest possible part of the wavelength spectrum of the solar radiation. Sie schützt die Absorberelemente vor Verschmutzung und sorgt in einigen Fällen auch für eine gasdichte Abdichtung. It protects the absorber elements from contamination and provides in some cases for 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. A gas-tight seal is necessary when a relative to the ambient temperature to near vacuum reaching negative pressure has been set within the housing, or the inside was filled with an inert gas.
  • Es sind aber auch solche Elemente bekannt, bei denen das Innere belüftet werden kann. but there are also known such elements in which the interior can be ventilated.
  • In jedem Fall be- oder verhindert die Abdeckscheibe auch den Gasaustausch zwischen dem (heißen) Absorber und der kühleren Umgebung. In any case, worked or the cover also prevents the exchange of gases between the (hot) absorber and the cooler environment. Derartige konvektive Strömungsvorgänge sind außerordentlich effiziente Wärmetransportprozesse, die den Absorber kühlen und den Wirkungsgrad des Solarkollektors senken. Such convective flow processes are extremely efficient heat transport processes that cool the absorber and reduce the efficiency of the solar collector. Luftströmungen sollen daher soweit als möglich vermieden werden. Air currents are therefore to be avoided as far as possible. Dies gilt für Vorderseite und Rückseite von Sonnenkollektoren. 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. Note also that an appropriate exposure can be a significant heating up of solar panels occur with sunlight. 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. This concerns in particular periods in which no heated hot water is taken out of the solar collector, thereby "standstill temperatures" in excess of 150 ° C can be achieved. Thus, it is common rear thermal insulation or insulation materials with low thermal conductivity at high film thicknesses (at least 10- use 20 mm). in the known solar panels, these are fiber materials typically mineral, but also inorganic foamed materials, such as the so-called foam glass. because of the high maximum temperatures organic insulation or insulation materials are rather unsuitable as they melt or outgassing tend.
  • 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. With such insulation or -Isolation, however, the total mass of such solar collector elements increased and there is also an increase in the total volume and in particular the building depths of such solar panels to be accepted. Außerdem wird Wärme durch die Isolationsstoffe hindurch abgeleitet. In addition, heat is dissipated through the insulation materials. Die Wärmeleitung von Festkörpern ist im Normalfall höher als bei Gasen, selbst wenn es sehr poröse, schlecht wärmeleitende Materialien (Dämmstoffe) sind. The thermal conduction of solids is higher than with gases normally, even if there are very porous, poorly heat-conducting materials (insulation materials).
  • Es sind aber auch Lösungen bekannt, bei denen Vakuumdämm- bzw. – isolationselemente eingesetzt werden. but there are also known solutions in which Vakuumdämm- or - be used isolation elements. 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. Such elements have an increased effect, but are vulnerable over relatively long periods of operation, since possibly occurring leakage effect is suddenly reduced considerably.
  • So ist in Thus in US 4,084,579 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. describes a solar collector, which has a protective shell structure at the bottom of absorber elements, which is arranged between the absorber members and internal insulation in the housing.
  • Die in In the US 5,653,222 US 5,653,222 beschriebene Lösung verwendet in einem Gehäuse Strahlungsschildelemente, die zwischen Gehäuserückwand und Absorberelementen angeordnet sind. Described solution used in an enclosure radiation shield elements which are arranged between the housing rear wall and the absorber elements.
  • Bei den aus The out DE 43 08 960 A1 DE 43 08 960 A1 bekannten Sonnenkollektoren soll ein kleineres innen verspiegeltes Innenge häuse zwischen Absorber und Außengehäuse eingesetzt werden. known solar collectors to a smaller inside mirrored Innenge housing are inserted between the absorber and outer housing.
  • Aus Out US 4,414,958 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. the use of flexible membranes in solar collectors is known to be disposed between a protective glass through which incident solar radiation, and an absorber, to provide two separate gas spaces 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 to achieve the thermal insulation / -Isolation thermal solar panels cost-effective and flexible.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit thermischen Sonnenkollektoren, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweisen, gelöst. According to the invention this object is achieved with thermal solar panels, having the features of claim 1. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit den in den untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden. Advantageous embodiments and developments of the invention can be achieved with the designated in the subordinate claims.
  • 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, by 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. The transparent cover member is preferably formed of a transparent material with a scratch-resistant surface, for example a glass, but if necessary also of a suitably coated plastic. Durch entsprechende Oberflächenmodifizierung kann zum einen die Kratzfestigkeit erhöht, die Reflektivität reduziert und gegebenenfalls auch das Verhalten gegenüber anhaftenden Verschmutzungen verbessert werden. By appropriate surface modification, the scratch resistance increases, reducing the reflectivity and optionally also the behavior with respect to dirt adhering to be improved on the one hand.
  • Es können ein, aber auch mehrere Absorberelemente vorhanden sein und dabei die gesamte für Sonnenstrahlung nutzbare Fläche ausgenutzt sein. It may be, but also several absorber elements exist and be there exploited the entire usable solar radiation area. 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. but it is also more absorption elements with gaps can pass through the solar radiation through or an absorber element having apertures through which also solar radiation can pass, are used.
  • Erfindungsgemäß ist zwischen dem einen bzw. auch mehreren Absorberelement(en) und einer Gehäuserückwand ein flächiges Trennelement angeordnet, das eine Konvektionsbarriere bildet. According to the invention between the one or to more than one absorber element (s) and a housing rear wall is arranged a sheet-like partitioning member, which forms a convection barrier. Ein solches Trennelement unterteilt so den Raum zwischen Absorberelement(en) und Gehäuserückwand in zwei Teilräume, die ein Gas, beispielsweise auch Luft enthalten. Such a separation element so divides the space between the absorber element (s) and back panel into two spaces containing 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. As already indicated, can be as an impediment to convection be achieved because an unobstructed gas flow / circulation can only be made within the respective compartments and not possible is formed with thin gas layers. Der an sich bekannte Wärmedämm- bzw. -isolationseffekt von Gasspalten kann hierdurch deutlich erhöht werden kann. The per se known thermal insulation or -isolationseffekt of gas columns can thus be significantly increased.
  • 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. One optionally also a plurality of sheet-like separation element (s) need not necessarily be formed in a planar plane form, in order to achieve a locking or significant impediment to convection.
  • So können die erfindungsgemäß einzusetzenden flächigen Trennelemente mehr oder weniger dünne Bleche oder Platten aus einem Werkstoff mit ausreichend hoher Temperaturbeständigkeit sein. Thus, according to invention planar separating elements may be more or less thin sheet or plate of a material having a sufficiently high temperature resistance to be.
  • Vorteilhaft können aber relativ dünne Folien für die Herstellung von Trennelementen eingesetzt werden, die zumindest in Grenzen flexibel verformbar sein können. Advantageously, however, relatively thin films can be used for the production of separating elements that can be flexibly deformable at least within limits. So können beispielsweise Metallfolien, beispielsweise aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen für erfindungsgemäße Trennelemente eingesetzt werden. For example, metal foils are used, for example, aluminum or aluminum alloys for inventive separators. Geeignete temperaturbeständige Kunststoffe für Trennelemente sind beispielsweise Polyimide bzw. PTFE. Suitable temperature-resistant plastics for separating elements are, for example, polyimides or PTFE.
  • Die flächigen Trennelemente sollten für die Strahlung reflektierende Eigenschaften aufweisen. The planar separating elements should have reflecting properties for the radiation. Hierfür können sie aus einem entsprechend reflektierenden Stoff hergestellt oder mit einem solchen Stoff beschichtet sein. For this purpose, they can be prepared from a corresponding reflective material or coated with such a material.
  • Es besteht aber auch die Möglichkeit Trennelemente einzusetzen, die lediglich an der Oberfläche eine erhöhte Reflektivität aufweisen, was beispielsweise durch eine entsprechende mechanische Oberflächenbearbeitung (zB Polieren) erreichbar ist. It is also possible to use separators, which have an increased reflectivity only at the surface, for example, by an appropriate mechanical surface treatment (for example, polishing) is achievable. Die erhöhte Reflektivität sollte zumindest im Wellenlängenbereich oberhalb des sichtbaren Lichtes, also zumindest im Bereich der IR-Strahlung (zB bei Wellenlängen von 2 bis 30 μm) eingehalten sein. The increased reflectivity should be maintained at least in the wavelength range above the visible light, that is, at least in the region of the IR radiation (eg at wave lengths of 2 to 30 microns).
  • 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 anges prochenen cases where the absorber elements are arranged or formed so that solar radiation can be incident to areas behind absorber elements, the respective increased reflectivity should be well secured, at least over a very large range of the sunlight spectrum, to also a high proportion of to exploit to the back of absorber elements reflected solar radiation.
  • 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. Corresponding increased Reflejtivitäten can be achieved in known manner by means of suitable metals and metal alloys, but also with suitable surface coatings, which have preferably been applied as thin films or thin-film systems. 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. However, such layers / layer systems may also include a wavelength selective reflectivity, so that for example the radiation is reflected in the field of IR radiation and are transparent for other wavelengths and 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. Since the temperature gradient between the with separators separate compartments can not be avoided and lead this temperature gradient also to gas pressure differentials in the compartments, which in turn cause a force on the respective separating element, a gas pressure between adjacent compartments to be made possible. Hierfür können gaspermeable Trennelemente eingesetzt werden, die jedoch einen ausreichend hohen Strömungswiderstand zwischen den benachbarten Teilräumen für das jeweilige Gas aufweisen sollten. For this purpose, gas-permeable separating elements can be used, however, should have a sufficiently high flow resistance between the adjacent sub-areas for the 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 for example, a perforation may be formed on a gas pressure equalization between the sub-regions can be achieved in the separators perforations.
  • 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 is also possible to provide a correspondingly small-sized gap between the partition member and the inner housing wall, through which a gas exchange and accordingly a gas pressure equalization between adjacent subspaces is achievable.
  • Solche Durchbrechungen oder auch ein Spalt sollten bevorzugt aus thermodynamischen Gründen im vertikal unteren Bereich des jeweiligen Sonnenkollektors angeordnet sein. Such openings or a gap should be preferably arranged for thermodynamic reasons, in the vertically lower area of ​​the respective solar panel.
  • 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. Apart from the already mentioned flexible films used according to the invention separating elements can, but also as a nonwoven, woven or knitted fabrics, which have been prepared from suitable fibers, may be formed. Sie können aus Glas-, Metall- oder Keramikfasern hergestellt werden, die ausreichend temperaturresistent sind. They can be made of glass, metal or ceramic fibers which are sufficiently temperature resistant. Die Maschenweite sollte dann eine Gaspermeabilität für den bereits angesprochenen Gasdruckausgleich aufweisen, jedoch dabei einen Mindestströmungswiderstand zur Verringerung von Konvektion aufweisen. The mesh size should then have a gas permeability for the already mentioned gas pressure compensation, but in this case have a minimum flow resistance for reducing 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. With a suitable choice of fibers and with completion in a suitable form for coating, a selective wavelengths of radiation reflectivity and optionally also transparency can be achieved.
  • 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. In particular, when two-dimensional separation elements according to the invention as films, are formed as woven or knitted fabric, it is convenient to fix such separating elements by means of a clamping device on the housing. 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. This should be achievable by means of the clamping device a Zugkraftbeaufschlagung so that such are held in itself flexible separating elements also at different temperatures and gas pressures in shape and the geometrical relationships do not change under the various conditions. Insbesondere kann so ein unerwünschter direkter Kontakt mit der so möglichen unmittelbaren Wärmeleitung zwischen benachbarten Trennelementen bzw. Trennelement zu Absorberelement oder Gehäuserückwand vermieden werden. In particular, an undesired direct contact with the thus possible direct heat conduction between adjacent separating elements or separating element can thus be avoided to absorber element or housing rear wall.
  • An erfindungsgemäß einzusetzenden Trennelementen können aber auch Versteifungselemente, wie beispielsweise Spanten/Rippen vorhanden sein, die die Stabilität und Festigkeit erhöhen. To be used according to the invention separators as well as stiffening elements such as ribs / fins may be present that increase the stability and strength. Dabei sollten solche Versteifungselemente an Trennelementen möglichst an der Oberfläche angeordnet sein, die in Richtung auf die Gehäuserückwand weist und möglichst klein dimensioniert sein. In this case, such stiffening elements should be disposed on separating elements as possible to the surface facing towards the housing rear wall and be dimensioned as small as possible.
  • 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. An inventive solar panels, in which a sheet-like partition member has been inserted only different possible volumes of gas in the compartments should be present, this situation is also true also with solar panels having a plurality of separating elements and a correspondingly increased number of sub-chambers, 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 achieved by different distances between the absorber member to the separating element and separating element to the housing rear wall and different distances between a plurality of adjacent separation 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. Thus, the distance between the absorber member and the partition member should be smaller than the distance between the separating element and the housing rear wall, when only one separating element is provided on an inventive solar collector.
  • 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. on the other hand, two or more partitioning members in a series arrangement used in a solar collector with a correspondingly increased number of sub-spaces, the respective gas volume should be gradual in the compartments, starting enlarged from the absorber element in the direction of the housing rear wall, so accordingly, the respective distance between the respective increase elements successively.
  • So können die unterschiedlichen Temperaturen des Gases und Konvektionsneigungen in den Teilräumen besser berücksichtigt werden. Thus the different temperatures of the gas and Konvektionsneigungen can be better taken into account in the sub-regions.
  • 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. It is advantageous to one another by appropriate arrangement of separating elements with small intervals and also within the absorber element and the housing rear wall, a correspondingly small gas gap thickness in subspaces. So kann das/die erforderliche Sonnenkollektorvolumen/-dicke in Bezug zur erreichbaren Wärmedämmung/-isolation optimiert werden. Thus, the / the required solar collector volume / thickness optimized with respect to the achievable thermal insulation / -Isolation. So können bei mehreren Teilräumen, die durch Trennelemente unterteilt worden sind, bereits Gasspaltdicken von 5 mm einen deutlichen Effekt bewirken. As already gas gap thickness of 5 mm may cause a significant effect on several partial spaces, which have been divided by means of separating elements.
  • 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 thermal solar collectors can be made cheaper and lighter, and then at least an equivalent thermal insulation and heat insulation in comparison with conventional solutions forth can be achieved.
  • Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. The invention will be explained in greater detail.
  • Dabei zeigt: In which:
  • 1 1 in stark schematisierter Form den Aufbau für ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Sonnenkollektors und in a highly schematic form the construction of an example of a solar collector according to the invention and
  • 2 2 in schematischer Darstellung ein weiteres Beispiel, bei dem zwischen Absorberelement und einem Trennelement zusätzlich ein Reflektorelement angeordnet ist. another example in a schematic representation, in which a reflector element is arranged additionally between the absorber element and a separating element.
  • In In 1 1 ist ein erfindungsgemäßer Aufbau eines Beispiels für einen thermischen Sonnenkollektor in stark schematisierter Form gezeigt. is shown an inventive structure of an example for a thermal solar collector in highly schematic form. Dabei wurde auf die Darstellung eines großen Teils eines Gehäuses, mit dem die einzelnen Elemente randseitig fixiert sind, verzichtet. It was dispensed on the presentation of a large part of a housing, with which the individual elements are fixed on the edge side.
  • So ist in einem Abstand zum transparenten Deckelement Thus, in a distance from the transparent cover member 1 1 , das beispielsweise als Glasscheibe ausgebildet ist, hier ein Absorberelement Formed for example as a glass pane, here an absorber element 2 2 (Flachkollektor) mit einem Rohr (Flat plate collector) with a tube 2a 2a für ein Wärmetauschmedium und zu diesem wiederum in einem Abstand ein Trennelement for a heat exchange medium, and this, in turn, at a distance a separating element 3 3 als gespannte Aluminiumfolie, die im Wesentlichen parallel zum transparenten Deckelement as tensioned aluminum foil, which is substantially parallel to the transparent cover element 1 1 und Absorberelement and absorber element 2 2 ausgerichtet ist, angeordnet. is aligned is disposed.
  • Das Trennelement The partition member 3 3 ist in einem Abstand zur inneren Oberfläche der Gehäuserückwand is a distance from the inner surface of the housing rear wall 4 4 angeordnet, so dass ein erster Teilraum zwischen Absorberelement arranged so that a first part space between absorber element 2 2 und Trennelement and separating element 3 3 sowie ein zweiter Teilraum zwischen Trennelement and a second compartment between the separating element 3 3 und Gehäuserückwand and back panel 4 4 ausgebildet ist. is trained. Das Trennelement The partition member 3 3 kann so eine Gaszirkulation zwischen diesen beiden Teilräumen zumindest behindern, wenn zB Möglichkeiten für einen Gasdruckausgleich zwischen den beiden Teilräumen vorgesehen sind. can thus hindering gas circulation between these two sub-chambers, at least when, for example, options for a gas pressure equalization between the two compartments are provided.
  • Bei dem gezeigten Beispiel ist der Abstand zwischen Absorberelement In the example shown, the distance between the absorber element is 2 2 und Trennelement and separating element 3 3 kleiner als der Abstand zwischen Trennelement smaller than the distance between the separating element 3 3 und Innenfläche der Gehäuserückwand and inner surface of the housing rear wall 4 4 , so dass in den jeweiligen Teilräumen unterschiedlich große Gasvolumina enthalten sind. So that in the sub-spaces of different sizes gas volumes are included.
  • Mit With 2 2 soll ein Beispiel ebenfalls in stark schematisierter Form verdeutlicht werden, bei dem an einem Sonnenkollektor zwischen dem eigentlichen Absorberelement should also be an example illustrated in highly schematic form, in which to a solar collector between the actual absorber element 2 2 und einem eine Konvektionsbarriere bildenden Trennelement and a convection barrier forming separating element 3 3 ein zusätzliches Reflektorelement an additional reflector element 5 5 angeordnet ist, das in Richtung auf Absorberelement is arranged, which in the direction of absorber element 2 2 konkav strukturiert ist, so dass durch das transparente Deckelelement is concave structured so that through the transparent lid member 1 1 einfallende Sonnenstrahlung vom Reflektorelement incident solar radiation from the reflector element 5 5 in Richtung auf Absorberelement towards absorber element 2 2 mit Rohren with tubes 2a 2a , über die ein Wärmetauschermedium geführt werden kann, rückreflektiert wird. Through which a heat exchange medium can be passed, is reflected back. So kann ein erhöhter Anteil der Sonnenstrahlung absorbiert und für die Erwärmung eines Wärmetauschermediums genutzt werden. Thus, an increased proportion of solar radiation absorbed and used for heating a heat exchange medium. Die Absorber the absorber 2 2 bzw. in hier nicht dargestellter Form auch die Rohre or in the form of not shown here the tubes 2a 2a des Absorberelementes the absorber element 2 2 sollten dabei bevorzugt in den Symmetrieebenen der einzelnen konkaven Strukturen des Reflektorelementes should preferably in the symmetry planes of single concave structures of the reflector element 5 5 angeordnet sein. be disposed.
  • Das die Konvektionsbarriere bildende hier eine Trennelement That the convection barrier forming here a separating element 3 3 ist in einem Abstand zum Reflektorelement is at a distance to the reflector element 5 5 und auch zur Gehäuserückwand and also to back panel 4 4 angeordnet, so dass eine Wärmbrückenbildung und demzufolge auch eine direkte Wärmeleitung vermieden werden kann. arranged so that a Wärmbrückenbildung and consequently a direct heat conduction can be avoided.
  • Trennelemente separators 3 3 sollten bevorzugt flach und eben ausgebildet sein, so dass zumindest in Richtung der Gehäuserückwand should preferably be flat and planar, so that at least in the direction of the housing rear wall 4 4 ein konstanter Abstand zwischen Trennelement a constant distance between separating element 3 3 und Gehäuserückwand and back panel 4 4 , also eine gleichmäßige Dicke eines dazwischen ausgebildeten Gasspaltes eingehalten werden kann. Thus, a uniform thickness of a formed intermediate gas gap can be maintained. So können über die gesamte Fläche des Trennelementes Thus, over the entire surface of the separating element 3 3 zumindest in diese eine Richtung bezüglich der Konvektion konstante Verhältnisse erreicht werden. be achieved, at least in said one direction relative to the convection constant conditions. Dieser Sachverhalt kann von entsprechend konturierten Reflektorelementen This situation can of correspondingly contoured reflector elements 5 5 nicht optimal erfüllt werden, da durch die konturierten Oberflächen die Strömungsverhältnisse und die Konvektionsbedingungen beeinflusst werden. are not optimally met because the flow conditions and the convection conditions are influenced by the contoured surfaces.
  • Im Hinblick auf seine Funktion (Reflexion) sollte das Reflektorelement With regard to its function (reflection), the reflector element should 5 5 mit seiner konkaven Konturierung und Positionierung die Anordnung des Absorberelementes with its concave contour and positioning of the arrangement of the absorber element 2 2 berücksichtigen und zumindest den Anteil der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes auf Absorberelement and at least take into account the proportion of electromagnetic radiation in the wavelength range of visible light on absorber element 2 2 und Rohre and tubes 2a 2a rückreflektieren können. can reflect back.
  • Ein solches Reflexionsverhalten ist aber bei Trennelementen But such reflection behavior is by separating elements 3 3 nicht unbedingt erforderlich, wobei jedoch eine Reflexion von elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich des infraroten Lichtes vorteilhaft sein kann. not necessarily required, but a reflection of electromagnetic radiation in the wavelength range of the infrared light may be advantageous.

Claims (12)

  1. Thermischer Sonnenkollektor mit einem transparenten Deckelement und mindestens einem Absorberelement, die in einem Gehäuse gehalten sind, wobei wischen Absorberelement ( Solar thermal collector with a transparent cover element and at least one absorber element which are held in a housing, said wipe absorber element ( 2 2 ) und Gehäuserückwand ( () And the housing rear wall 4 4 ) mindestens ein eine Konvektionsbarriere bildendes flächiges Trennelement ( ) At least one is a convection barrier forming flat separation element ( 3 3 ) angeordnet ist, das den Raum zwischen Absorberelement ( is arranged), which (the space between the absorber element 2 2 ) und Gehäuserückwand ( () And the housing rear wall 4 4 ) in zwei ein Gas enthaltende Teilräume unterteilt, dadurch gekennzeichnet , dass das Trennelement ( ) Divided into two partial spaces containing a gas, characterized in that the separating element ( 3 3 ) gaspermeabel ist oder einen Gasdruckausgleich zwischen den Teilräumen ermöglichende Durchbrechungen am Trennelement ( ) Is gas-permeable or a gas pressure equalization between the compartments enabling perforations on the separating element ( 3 3 ) vorhanden sind bzw. ein Spalt zwischen Trennelement ( ) Are available or a gap between the separating element ( 3 3 ) und Gehäuse vorhanden ist. ) And housing is present.
  2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Trennelement ( Solar collector according to claim 1, characterized in that the (at least one separating element 3 3 ) eine Folie ist. ) Is a film.
  3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement ( Solar collector according to claim 1 or 2, characterized in that the separating element ( 3 3 ) aus einem Strahlung reflektierenden Stoff gebildet, mit einem solchen Stoff beschichtet ist oder eine reflektierende Oberfläche aufweist. ) Formed from a radiation reflecting material is coated with such a material or has a reflective surface.
  4. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Durchbrechungen oder ein Spalt im vertikal unteren Bereich des Sonnenkollektors angeordnet ist/sind. Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that openings or a gap is arranged in the vertically lower area of ​​the solar collector / are.
  5. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement ( Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the separating element ( 3 3 ) ein Gewebe oder Gewirk aus Fasern ist. ) Is a woven or knitted fabric of fibers.
  6. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement ( Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the separating element ( 3 3 ) eine Wellenlängen selektive Reflektivität aufweist. ) Has a wavelength-selective reflectivity.
  7. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement ( Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the separating element ( 3 3 ) mittels einer Spanneinrichtung mit einer Zugkraftbeaufschlagung am Gehäuse fixiert ist. ) Is fixed by means of a clamping device with a Zugkraftbeaufschlagung the housing.
  8. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Trennelement ( Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that (at the separating element 3 3 ) Versteifungselemente vorhanden sind. ) Stiffening elements are present.
  9. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Trennelement ( Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the separating element ( 3 3 ) und Absorberelement ( () And the absorber element 2 2 ) kleiner als der Abstand zwischen Trennelement ( ) Smaller than the distance between the separating element ( 3 3 ) und Gehäuserückwand ( () And the housing rear wall 4 4 ) ist. ) Is.
  10. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterteilung in weitere Teilräume mehrere Trennelemente ( Solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that (for subdivision into further part spaces a plurality of separating elements 3 3 ) in Abständen zueinander in einer Reihenanordnung vorhanden sind. ) To each other at intervals are provided in a series arrangement.
  11. Sonnenkollektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände nicht äquidistant sind. Solar collector according to claim 10, characterized in that the intervals are not equidistant.
  12. Sonnenkollektor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die jeweiligen Abstände der Elemente ( Solar collector according to claim 10 or 11, characterized in that the respective distances between the elements ( 2 2 , . 3 3 und and 4 4 ) zueinander in Richtung auf die Gehäuserückwand ( ) To each other (in the direction of the housing rear wall 4 4 ) vergrößern. larger).
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