DE102004052522A1

DE102004052522A1 - Thermisch wirksamer Flachkörper und seine Verwendung

Info

Publication number: DE102004052522A1
Application number: DE102004052522A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Stegmaier; geb. Geuer Melanie Dipl.-Ing. Geuer
Original assignee: Stefanakis Jannis Dipl-Ing; Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Current assignee: Stefanakis Jannis Dipl-Ing; Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-03-02
Also published as: WO2006021435A1; WO2006021435A8

Abstract

Die Erfindung betrifft einen thermisch wirksamen Flachkörper mit mindestens einer flachen Kammer in Form eines Hohlraumes (7) zwischen zwei im wesentlichen parallelen Decklagen (2, 3), die durch eine Vielzahl von linearen Abstandshaltern (4) miteinander verbunden sind und im Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Decklagen (2, 3) und die Vielzahl der linearen Abstandhalter (4) von mindestens einem Abstandstextil (1) gebildet werden und mindestens eine Decklage (2, 3) eine fluiddichte Oberflächenschicht (5, 6) aufweist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein thermisch wirksamer Flachkörper mit mindestens einer flachen Kammer in Form eines Hohlraumes zwischen zwei im wesentlichen parallelen Decklagen, die durch eine Vielzahl von linearen Abstandshaltern miteinander verbunden sind und im Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Decklagen und die Vielzahl der linearen Abstandhalter von mindestens einem Abstandstextil gebildet werden und mindestens eine Decklage eine fluiddichte Oberflächenschicht aufweist.
Derartige Flachkörper eignen sich zum Einsatz in der Wärmetechnik, insbesondere zur Gewinnung von thermischer Solarenergie, aber auch zur Kühlung und zur Isolation. Unter einem Flachkörper wird ein Körper verstanden, bei dem die Länge und/oder Breite, vorzugsweise beide, größer sind als die Dicke.

Thermisch wirksame Flachkörper sind bekannt als Solarpaneele, die vorwiegend auf Hausdächern montiert werden. Hierzu gibt es verschiedene Techniken. Bei einer Technik sind röhrenförmige Solarkollektoren aus Glaskörpern vorgesehen, in denen mit Wärmeträgerflüssigkeiten gefüllte Absorberröhren angeordnet sind. Durch geeignete Verspiegelung kann eine gute Wärmeübertragung erzielt werden.

Es gibt auch Solarpaneele in Form von extrudierten Kunststoffplatten, in die Röhren integriert sind, die miteinander verbunden werden. Derartige Solarpaneele sind zwar weniger effektiv als die Röhrenkollektoren, jedoch erheblich kostengünstiger in der Herstellung. Sie sind aber noch verhältnismäßig schwer und auf bestimmte Anwendungen beschränkt.

Zur Herstellung eines flexiblen thermischen Solarkollektors bzw. Austauscherelementes wurden bereits Schläuche auf textilen Flächengebilden befestigt, in diese bei der Herstellung eingewebt oder als Bindeelement in ein Kettengewirke eingebunden (DD-PS 225 766, DD-PS 226 058 und DD-PS 237 369). Ebenso ist bereits ein textiler Wärmetauscher auf Grundlage eines beschichteten Hohlgewebes mit röhrenförmigen Leitkanälen beschrieben worden (DD-PS 264 745). Derartige textile Wärmetauscher haben in der Regel einen geringen Wirkungsgrad bei großem Flächenbedarf.

Durch die Erfindung wurde ein thermisch wirksamer Flachkörper geschaffen, der einen sehr hohen Wirkungsgrad besitzt, kostengünstig herzustellen ist und leicht zu handhaben ist.

Abstandstextilien und ihre Herstellung sind bekannt. Es sei auf die nachfolgenden Literaturstellen verwiesen:

– Büsgen, W.-A.: Neue Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Textilien für den Einsatz in Faserverbundwerkstoffen, ITA, Dissertation 1993 (Seite 16-32)
– Wulfhorst, B.: Textile Fertigungsverfahren, Hanser Verlag, 1998, ISBN 3-446-19187-9 (Seite 123 ff und 153 ff)
– Berndt, E., Geuer, M., Wulfhorst, B: Dreidimensionale Textilstrukturen zur Herstellung von technischen Textilien, Stand 2000 (Three-dimensional textile structures for the production of technical textiles) Technische Textilien 44 (2001), 270-283 (Technical Textiles 44 (2001), E208-E217)
– Weber, K.P., Weber, M: Wirkerei und Strickerei, Technologische und bindungstechnische Grundlagen, Melliand, Edition Textiltechnik, 4. Auflage, 2004
– Firmenbroschüre Karl Mayer: Abstandsgewirke, ihre Herstellung und Einsatzgebiete, 1994

Beim erfindungsgemäßen Flachkörper reicht es für bestimmte Anwendungen bereits aus, wenn nur eine Decklage fluiddicht ausgerüstet ist, d.h. eine fluiddichte Oberflächenschicht aufweist. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn der Flachkkörper als thermischer Isolator dient, der auf eine Oberfläche eines thermisch zu isolierenden Gegenstandes aufgelegt wird. Enthält die Kammer nur Luft oder wird sie von Luft durchströmt, dann ist eine völlig dichte Ausbildung der dem zu isolierenden Gegenstand zugewandten Decklage nicht erforderlich. Unter einer fluiddichten Oberflächenschicht wird eine Schicht verstanden, die flüssigkeitsdicht und vorzugsweise auch gasdicht ist. Die Schicht braucht aber nicht dampfdicht zu sein. Es kann in vielen Fällen vorteil haft sein, eine Dampfdiffusion zu erlauben. Diese kann bei wässrigen Flüssigkeiten dann gegeben sein, wenn das Material der dichten Oberflächenschicht ein gewisses Aufnahmevermögen für Wasserdampf besitzt, wie dies bei vielen Kunststoffen bekannt ist.

Die mindestens eine Decklage, die eine fluiddichte Oberflächenschicht aufweist, ist vorzugsweise eine äußere Decklage. In der Regel sind jedoch beide äußeren Decklagen des Flachkörpers dicht ausgebildet, in der Regel sogar sämtliche Decklagen.

Der erfindungsgemäße Flachkörper kann, sofern dies gewünscht ist, im wesentlichen steif oder sogar starr ausgebildet sein. Mit besonderem Vorteil ist der erfindungsgemäße Flachkörper als flexible Matte ausgebildet, wobei mindestens die Decklagen, einschließlich der fluiddichten Oberflächenschichten und vorzugsweise auch die Abstandhalter flexibel ausgebildet sind. Solche Matten können unebenen Oberflächen in der Form angepasst werden. Sie sind leicht zu handhaben und können für den Transport, oder für die Lagerung platzsparend, z.B. in aufgerolltem Zustand, gelagert werden.

Die Decklagen des Abstandstextils können als Gewebe, Gewirk oder Gestrick ausgebildet sein, wobei ein Gewebe und insbesondere ein Gewirk bevorzugt sind. Die Decklagen können als übliche Textilien, insbesondere als Netze oder Gitter ausgebildet sein, wobei die Netz- bzw. Gitteröffnungen eine Weite von 0,5 bis 50 mm, vorzugsweise 2 bis 25 mm, insbesondere 3 bis 10 mm, haben können. Die textilen Strukturen von eine Kammer bildenden Decklagen können voneinander verschieden sein. Vorzugsweise sind sie gegeneinander versetzt, dadurch kann ein schräger bzw. gebogener Verlauf der Polfäden erhalten werden. Ein solcher schräger bzw. gebogener Verlauf bringt einerseits eine hohe Festigkeit der Kammer, auf der anderen Seite eine federnde elastische Zusammendrückbarkeit.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Decklagen und insbesondere die dichten Oberflächenschichten elastisch dehnbar ausgebildet. Dadurch wird eine höhere Flexibilität der Matte erzielt.

Die Abstandhalter werden vorzugsweise von Fäden bzw. Filamenten, insbesondere monofilen, gebildet. Unter den Begriffen Faden und Filament wird das gleiche verstanden. Die Fäden besitzen einen geringen Strömungswiderstand. Sofern es insbesondere zur Erzeugung von Turbulenzen gewünscht ist, können die Abstandhalter im Querschnitt profiliert sein, z. B. abgeflacht, und/oder zwischen den beiden Decklagen des Abstandstextils schräg oder gebogen verlaufen. Vorzugsweise sind die Abstandhalter im wesentlichen zugfest jedoch biegeelastisch. Die Abstandhalter sind mit Vorteil in die Decklagen und insbesondere in die geschlossenen Oberflächenschichten eingebunden. Dies ergibt eine besondere Festigkeit des Flachkörpers.

Die mindestens eine Kammer des erfindungsgemäßen Flachkörpers ist vorzugsweise mit Fluid, insbesondere mit einer wässrigen Flüssigkeit durchströmbar ausgebildet. Hierzu sind die Seitenränder der mindestens einen Kammer in geeigneter Weise abgedichtet, beispielsweise durch Verklebung oder Verschweißung.

In die mindestens eine Kammer münden vorzugsweise mindestens zwei Fluidleitungen, von denen eine eine Fluidzuführleitung und eine eine Fluidableitung ist. Das Fluid kann wie bereits erwähnt, ein Gas, insbesondere Luft, sein, z.B. bei einem Isolator, Erhitzer oder Kühler. Normalerweise ist das Fluid eine als Wärmeträger dienende Flüssigkeit. Geeignet hierzu sind Öle und insbesondere wässrige Flüssigkeiten. Als Fluid kommt neben Brauchwasser auch Trinkwasser in Frage, da sich der erfindungsgemäße Flachkörper in hervorragender Weise auch zur Erwärmung von Trinkwasser eignet.

Beim erfindungsgemäßen Flachkörper können mindestens zwei flächenhafte Kammern vorgesehen sein, die parallel aufeinander liegen, wobei vorzugsweise mindestens eine Kammer mit einer Flüssigkeit durchströmbar ausgebildet ist. Eine vor dieser Kammer und/oder eine dahinter liegende Kammer kann gegebenenfalls als Isolator dienen. Die mindestens zwei übereinander liegenden Kammern können jeweils eigene Decklagen besitzen. Es ist auch möglich, zwei Kammern mit einer gemeinsamen dazwischen liegenden Decklage auszubilden. Dies ist insbesondere dann vorgesehen, wenn eine fluiddichte Ausbildung einer solchen Zwischendecklage nicht erforderlich ist.

Beim erfindungsgemäßen Flachkörper können in besonderen Fällen mehrere Kammern übereinander liegen, wobei in der Regel zwei bis vier Kammern für spezielle Zwecke ausreichen. Normalerweise erfüllt auch bereits eine Kammer den gewünschten Zweck. Mindestens die äußere Decklage einer Kammer ist mit Vorteil lichtdurchlässig ausgebildet, um den Lichteintritt in die Kammer zu ermöglichen. Es können auch mehrere hintereinander liegende Decklagen einer oder mehrerer Kammern lichtdurchlässig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist mindestens eine Decklage einer Kammer lichtundurchlässig ausgebildet, insbesondere lichtabsorbierend. Dies kann durch dunkle, insbesondere schwarze Einfärbung des Materials der Decklage und/oder der abdichtenden Oberflächenschicht vorgenommen sein. Mit Vorteil ist eine hintere oder mittlere Decklage lichtabsorbierend.

Für die Oberflächenschicht eignet sich allgemein licht- und wärmebeständige Materialien wie Thermoplaste, Duromere, Elastomere und thermoplastische Elastomere. Diese eignen sich beispielsweise auch zur Randabdichtung.

Der erfindungsgemäße Flachkörper besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform zumindest bei den Teilen, die Sonnenstrahlen ausgesetzt sind, aus lichtbeständigem Material, vorzugsweise vollständig aus lichtbeständigem Kunststoff. Als lichtbeständige Kunststoffe eignen sich insbesondere Polyester, Polyamide und Silikon. Polyamide eignen sich aufgrund ihrer Umweltbeständigkeit. Das Fadenmaterial des Abstandstextils wird vorzugsweise von Polyesterfäden gebildet, insbesondere solchen der Terephthalsäure. Polyethylenterephthalat ist besonders bevorzugt. Auch die Decklagen können aus Polyester bestehen. Polyester sind Thermoplaste. Durch die Verwendung von Thermoplasten wird der erfindungsgemäße Flachkörper tiefziehfähig. Für die vordere und die hintere Decklage einer Kammer können verschiedene textile Materialien, insbesondere verschiedene Polyester verwendet werden, was sich für eine spätere Formgebung günstig auswirkt. So kann eine Decklage aus Polyethylenterephthalatfäden bestehen und die andere aus Polybutylenterephthalat. Polybutylenterephthalat besitzt aufgrund der Herstellungstechnik, insbesondere der Streckung, bei Erwärmung einen größeren Schrumpf als Polyethylenterephthalat. Durch Wärmebehandlung oder Tiefziehen kann man sich dieses unterschiedliche Schrumpfverhalten bei der Formgebung zunutze machen. Die Fasern des Abstandstextils können mindestens zum Teil auch anorganischer Natur sein, so eignet sich auch Glasfaser oder Mineralfaser.

Das Fadenmaterial kann nicht nur lichtdurchlässig sondern mit Vorteil auch lichtleitend ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens die Abstandhalter als Hohlfasern ausgebildet, vorzugsweise alle Faden, die für eine Bestrahlung durch Licht vorgesehen sind. Dies fördert die Lichtleitung. Eine selektive Lichtleitung für sichtbares Licht oder Teile davon ist bevorzugt. Bestimmte Frequenzen können durch mineralische Zuschläge im Fasermaterial, z.B. durch Zugabe von Titandioxyd, bevorzugt werden. Entsprechendes kann auch für die dichte Oberflächenschicht gelten. Andererseits kann das Kunststoffmaterial des Abstandstextils und vorzugsweise auch der dichten Oberflächenschicht ein schlechter Leiter oder Nichtleiter für Infrarotstrahlen sein, so dass die eingefangene Wärme in der Kammer zurückbehalten wird.

Die dichte Oberflächenschicht einer Decklage wird vorzugsweise von einer dichten Beschichtung bzw. Imprägnierung der Decklage gebildet. Als Material für die Oberflächenschicht eignen sich besonders elastisch dehnbare Materialien, wie Silikon und Polyurethan. Mit besonderem Vorteil ist die jeweilige Decklage in die Oberflächenschicht eingebunden, insbesondere eingegossen. Dadurch wird eine elastische Verfestigung der jeweiligen Decklage und damit des gesamten Flachkörpers erhalten.

Besitzt eine Decklage sehr große Netz- bzw. Gitteröffnungen, dann kann die Decklage zusätzlich mit einer feinmaschigen Zwischenschicht versehen sein, die als Träger für die dichte Oberflächenschicht dient.

Die Oberflächenschicht kann durch Aufbringen eines weichen noch nicht abgebundenen Kunststoffmaterials auf die jeweilige Decklage ausgebildet werden. So wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine dünne Schicht des Kunststoffs, der als Decklage verwendet wird, auf eine Antihaftunterlage aufgetragen, worauf die Decklage auf diese Kunststoffschicht aufgelegt und mit dieser verbunden wird, während die Kunststoffschicht trocknet bzw. aushärtet. Es ist auch möglich, Oberflächenschichten aufzukaschieren oder als Folien aufzukleben. Die Dicke der Oberflächenschicht liegt vorzugsweise bei 300μm bis 1000 μm.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind zumindest die Oberflächenschichten, die der Atmosphäre zugewandt sind, schmutzabweisend ausgerüstet. Dies kann durch geeignete Beschichtung und/oder durch an sich bekannte Oberflächenstrukturen im Nanobereich (Lotuseffekt) erreicht werden. Zum Schutz gegen mechanische Beanspruchun gen können dem Flachkörper auch mechanische Schutzschichten oder -platten, die ihrerseits lichtdurchlässig sind, zugeordnet sein.

Wie bereits erwähnt, sind die Abstandsfäden bzw. Polfäden vorzugsweise monofile Fäden. Die Decklagen können aus monofilem oder multifilem Material bestehen, wobei für die der Einstrahlung zugewandten Decklage vorzugsweise monofiles Material vorgesehen ist, da dies den Lichtdurchlass begünstigt.

Die Formgebung der Netz- bzw. Gitterstruktur der Decklagen kann durch textile Techniken gewählt werden. Vorzugsweise ist die Breite der Stege der Gitter bzw. Netze möglichst schmal und liegt im Bereich von 0,2 bis 4 mm, insbesondere 0,5 bis 2 mm. Die Öffnungsweite der Gitter bzw. Netzstruktur kann bei 0,5 bis 50 mm, vorzugsweise 2 bis 15 mm, insbesondere 3 bis 10 mm, liegen. Die Raumhöhe bzw. der lichte Abstand zwischen zwei Decklagen liegt vorzugsweise bei 2 bis 50 mm oder mehr, vorzugsweise bei 10 bis 30 mm.

Die Fadenstärke der Polfäden liegt vorzugsweise bei 0,1 bis 1 mm, insbesondere 0,2 bis 0,5 mm. In der Regel reichen 0,3 mm aus. Die Fadenstärke einer Decklage aus monofilen Fäden liegt in der Regel in der gleichen Größe oder geringfügig darunter. Eine Fadenstärke von 0,25 mm ist geeignet.

Die Anzahl der Abstandhalter bzw. multifilen oder vorzugsweise monofilen Polfäden pro cm² liegt insbesondere bei etwa 10 bis 500, in der Regel bei 50 bis 100, und wird je nach gewünschter Belastbarkeit des Flachkörpers eingestellt.

Eine mit einer optisch absorbierenden Oberflächenschicht versehende Decklage kann ebenfalls optisch absorbierend ausgebildet sein. Für die Schwarzfärbung eignet sich beispielsweise die Einlagerung von Russ bzw. Aktivkohle. Für Flachkörper, die für die Trinkwassererwärmung vorgesehen sind, eignet sich Schwarzpigment.

Es ist weiterhin auch möglich, bei den Flachkörpern nicht nur eine einzige flächige Kammer zwischen zwei Deckschichten vorzusehen sondern die Kammer in mehrere, insbesondere miteinander kommunizierende Teilkammern zu unterteilen. Dies kann beispielsweise durch gegenseitiges Verschweißen einer vorderen mit einer hinteren Decklage, gegebenenfalls unter Einbeziehung der Abstandhalter vorgenommen werden. Eine solche Unterteilung kann vor oder nach der Ausbildung der dichten Oberflächenschicht erfolgen.

Der erfindungsgemäße Flachkörper kann druckbeständig bis 12 bar ausgebildet werden. Seine Flächenbelastbarkeit kann bis 750 N/m² und mehr betragen. Er kann in beliebigen Größen angefertigt werden mit Flächen von 0,2 bis 20 m² oder mehr. Er kann als beliebig lange Bahnenware hergestellt werden. Werden mehrere Kammern zu einem kombinierten Flachkörper miteinander verbunden, dann können Flachkörper beliebiger Dicke hergestellt werden. Solche Flachkörper oder auch zu einem Rohr oder sonstigem Körper geformte Flachkörper können auch als freistehende Solarkörper aufgestellt werden, z.B. für die Schwimmbadbeheizung im Garten.

Da die erfindungsgemäßen Flachkörper leicht sind (Flächengewicht vorzugsweise ca. 1 bis 10 kg/m², vorzugsweise 2 bis 5 kg/m²), sind sie für vielseitige Anwendungszwecke geeignet. Sie können auch in beliebiger Größe hergestellt werden. Sie können als horizontal, schräg oder vertikal angeordnete Solarkollektoren zur Erzeugung von Warmwasser oder Warmluft dienen oder auch lediglich als thermische Isolatoren. Besonders geeignet sind kleinere Flachkörper für die Reise und den Urlaub, z.B. für die Warmwassererzeugung bei Wohnmobilen, Booten usw.. Für eine gegebenenfalls erforderliche Reinigung können die Kammern, ins besondere mit Reinigungsflüssigkeiten gespült bzw. rückgespült werden. Algenbewuchs kann dadurch verhindert werden, dass auch die Oberflächenschicht an der Einstrahlseite der Kammer lichtundurchlässig gestaltet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander bei einer Ausführung verwirklicht sein.

Figurenbeschreibung
In der Zeichnung zeigen
1: eine schematische Darstellung einer einfachen Ausführungsform der Erfindung, wie sie für Isolationszwecke geeignet ist
2: eine andere Ausführungsform der Erfindung mit zwei geschlossenen lichtdurchlässigen Deckschichten
3: eine Ausführungsform der Erfindung, die als thermisches Solarelement einsetzbar ist und
4: eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit mehrlagigem Aufbau, jeweils in schematischer Darstellung,
5: eine Detailldraufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung
6: ein Schnitt durch die Ausführungsform nach 5 entlang der Linie VI-VI von 5 und
7: einen Schnitt durch die Ausführungsform nach 5 entlang der Linie VII-VII nach 5.
Der in 1 dargestellte Isolator besteht aus einem Abstandstextil 1 mit einer oberen Decklage 2, einer unteren Decklage 3 sowie Polfäden 4, die einen gewünschten Abstand zwischen den Decklagen 2 und 3 halten. Die obere Decklage 2 ist mit einer fluiddichten Beschichtung 5 versehen, die das Abstandstextil 1 nach oben abdichtet. Der Isolator nach 1 kann als Abdeckung für (konventionelle) Kollektoren oder als Fasadenelement dienen. Das Abstandstextil 1 ist ein offenporiges Textil mit einer Höhe von mindestens 5 mm (in der Regel 5 bis 20 mm). Die einseitige Beschichtung 5 ist flexibel und transparent. Eine Drapierung des beschichteten Abstandstextils ist möglich. Bei dem Abstandstextil 1 handelt es sich um eine Wirkware in Form einer Abstandsraschelware aus ausschließlich monofilen Fäden. Die Herstellung kann auf einer Raschelmaschine mit einem Fräsblechabstand von 6 bis 100 mm oder mehr erfolgen. Im vorliegenden Beispiel beträgt er 15 mm. Die obere Decklage ist mittels einer Transferbeschichtung mit einem transparentem, insbesondere klaren, Flüssigsilikon beschichtet. In die Beschichtungsmasse können Zuschlagstoffe eingearbeitet sein, die zur gezielten Veränderung der Lichtdurchlässigkeit führen. Die Oberflächenbeschichtung 5 kann noch mit einem Topcoat versehen sein als Ausrüstung gegen Verschmutzungen.
Die Ausführungsform nach 2 ist im wesentlichen ähnlich aufgebaut wie die Ausführungsform nach 1. Im Unterschied dazu ist die untere Decklage 3 an ihrer Außenseite ebenfalls mit einer dichten Oberflächenschicht versehen. Die Ausführungsform nach 2 kann ebenfalls als Isolator für unterschiedliche Einsatzzwecke dienen. Es ist auch möglich, den Hohlraum 7 zwischen den Decklagen 2 und 3 des Abstandstextils mit einer lichtabsorbierenden Flüssigkeit zu durchströmen, die als Wärmeübertragungsträger dient.
Die Ausführungsform nach 3 ist als Kollektor für die solare Wärmeenergiegewinnung ausgebildet. Sie besteht aus einem beidseitig oberflächenbeschichteten offenporigen Textil in einer Höhe von mehr als 3 mm. Die zur Lichtseite gerichtete obere Beschichtung 5 ist flexibel und transparent, insbesondere farblos klar durchsichtig. Die Beschichtung 8 an der lichtabgewandten Seite ist lichtabsorbierend, insbesondere schwarz, und ebenfalls flexibel. Das Abstandstextil 1 kann als Abstandsraschelware aus Polyester oder Polyamid mit einem Fräsblechabstand von 15 mm hergestellt sein. Die Oberflächenschicht 5 ist wiederum als Transferbeschichtung ausgebildet aus einem transparentem Flüssigsilikon. In die Beschichtungsmasse können Zuschlagstoffe eingearbeitet sein, die zur gezielten Veränderung der Lichtdurchlässigkeit führen. Ebenso kann wiederum ein Topcoat als Ausrüstung gegen Verschmutzungen vorgesehen sein.
Die Oberflächenschicht 8 der unteren Decklage 3 besteht aus einer elastischen Kunststoffmasse, die lichtabsorbierende Eigenschaften besitzt. Die Beschichtung kann derartig beschaffen sein, dass eine selektive Absorption des einfallenden Lichts bzw. der abstrahlenden Wellen möglich ist, z.B. zur Verminderung der Energieverluste durch Abstrahlung. In dem durch das Abstandstextil bereitgestellten Hohlraum 7 kann ein aufzuheizendes Medium (Flüssigkeit oder Gas) durchgeleitet werden. Das Abstandstextil bietet als Wärmetauscher eine große Oberfläche, die für die stattfindenen Wärmeübergänge von Vorteil ist. Das aufzuheizende Medium fließt durch den Hohlraum 7, ohne dass im Inneren des Hohlraumes Schläuche oder Rohre für die Führung des Mediums erforderlich sind. Lediglich (nicht dargestellte) Anschlussleitungen kön nen durch geschlossene Seitenwände und/oder durch eine dichte Oberflächenschicht hindurch geführt sein. Die Seitenwände können wiederum durch das Material der Oberflächenschicht gebildet sein, wobei die dicht beieinander liegenden Abstandsfäden des Abstandstextils als Träger für die seitliche Abdeckung dienen können. Falls erforderlich, können die Seitenränder auch mit einem zusätzlichen, insbesondere porösen Trägermaterial für die Abdichtung versehen sein.
Die Ausführungsform nach 4 zeigt einen mehrschichtig aufgebauten Flachkörper, der hier speziell aus zwei aufeinanderliegenden Abstandstextilien mit entsprechenden Oberflächenschichten besteht. Die Ausführungsform nach 4 stellt im wesentlichen eine Kombination der Ausführungsform nach 1 und 3 dar. Die untere Decklage 3 der Ausführungsform nach 1 und die obere Decklage 2 der Ausführungsform nach 3 (jetzt Decklage 10) besitzen eine gemeinsame dichte Oberflächenschicht 9, die die beiden Abstandstextilien der Ausführungsform nach 1 und 3 miteinander verbindet. Die Verwendung kann dadurch geschaffen werden, dass ein Abstandstextil mit einer normal dicken Oberflächenbeschichtung versehen wird und das andere Abstandstextil auf diese Schicht aufgelegt bzw. in diese eingedrückt wird, solange sie noch plastisch ist. Es ist auch möglich, beide Abstandstextilien an ihren einander zugewandten Seite mit entsprechend dünneren Schichten zu versehen und diese dann durch Aufeinanderlegen miteinander zu verbinden. In ähnlicher Weise können auch mehrschichtige Aufbauten aus drei oder mehr Abstandstextilien hergestellt werden.
Bei der Ausführungsform nach 4 ist eine untere Oberflächenschicht 13 als lichtabsorbierende dunkle Schicht ausgebildet. Das Licht kann durch die obere Oberflächenschicht 5 und obere Deckschicht 2 und durch die untere Deckschicht 3 die gemeinsame Zwischenoberflächenschicht 9, die obere Deckschicht 10 des unteren Abstandstextils bis zur dunklen Oberflächenschicht 13 gelangen und wird dort absorbiert, wodurch ein insbesondere flüssiges Medium, das sich über der absorbierenden Schicht im Abstandstextil befindet, erwärmt wird. Wärmeverluste können durch das obere als Isolator dienende Abstandstextil verhindert werden. Falls erforderlich, kann auch unterhalb der absorbierenden Schicht 13 nochmals ein Isolator entsprechend 1 jedoch in umgekehrter Anordnung vorgesehen sein, um auch eine Isolierung nach unten zu bewerkstelligen. Falls das flüssige Medium empfindlich gegen das Wachstum von Algen ist, z.B. Wasser, kann die von diesem Medium durchströmte Kammer völlig abgedunkelt werden. Dies kann dadurch geschehen, dass beide Oberflächenschichten der Kammer einschließlich der Seitenränder und gegebenenfalls Zuleitungen lichtundurchlässig ausgebildet werden.
5 zeigt den strukturellen Aufbau einer Ausführungsform. Ein Abstandstextil 21 besitzt eine obere Decklage 22 in Form eines Kettengewirks mit länglichen sechseckigen Öffnungen 23. Stege 24 des Raschel-(Ketten-)gewirks sind der Einfachheit halber als Striche gezeichnet, werden aber von mehreren ineinander verwirkten monofilen Fäden gebildet. Eine untere Decklage 25, deren Stege 26 strichpunktiert dargestellt sind, ist in der gleichen Bindung hergestellt aber gegenüber der oberen Decklage etwas versetzt. Polfäden 27, die ebenfalls monofile Fäden sind, verlaufen von bestimmten Stellen der oberen Decklage 22 zu entsprechenden Stellen der unteren Decklage 25 und zwar einmal zum rechts versetzten Sechseck und das andere Mal zum links versetzten Sechseck. Dadurch ergibt sich ein schräger gekrümmter Verlauf der Polfäden 27 zwischen den beiden Decklagen. Die obere Decklage 22 ist mit einer fluiddichten aber optisch durchlässigen Oberflächenschicht 28 aus Silikon versehen. Die untere Decklage 25 trägt eine entsprechende aber schwarz eingefärbte Oberflächenschicht 29. Die Ausführungsform entspricht somit im Aufbau im wesentlichen der Ausführungsform nach 3.
Der in 6 gezeigte Schnitt zeigt den Schichtaufbau der Ausführungsform nach 5, wobei die Polfäden 27 einen im wesentlichen parallel leicht gekrümmten Verlauf von der oberen Decklage 22 zur unteren Decklage 25 zeigen, der durch die Abstandswirktechnik bestimmt ist. Demgegenüber ist aus 7 deutlich zu erkennen, dass die Polfäden 27 von der oberen Decklage 22 nach rechts und nach links zu entsprechenden Stellen der unteren Decklage verlaufen und sich in räumlicher Anordnung gegenseitig überkreuzen. Dadurch wird ein druckstabiler Aufbau erhalten. Durch entsprechende Wahl der Web- oder Wirktechnik können auch andere Strukturen ausgebildet werden.

Claims

Thermisch wirksamer Flachkörper mit mindestens einer flachen Kammer in Form eines Hohlraumes zwischen zwei im wesentlichen parallelen Decklagen, die durch eine Vielzahl von linearen Abstandshaltern miteinander verbunden sind und im Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Decklagen und die Vielzahl der linearen Abstandhalter von mindestens einem Abstandstextil gebildet werden und mindestens eine Decklage eine fluiddichte Oberflächenschicht aufweist.
Flachkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er als flexible Matte ausgebildet ist und mindestens die Decklagen und vorzugsweise auch die Abstandshalter flexibel ausgebildet sind.
Flachkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter von Fäden, insbesondere monofilen Fäden gebildet werden.
Flachkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden biegeelastisch und im wesentlichen zugfest sind.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei äußere Decklagen dichte Oberflächenschichten aufweisen.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kammer mit Fluid, insbesondere einer wässrigen Flüssigkeit, durchströmbar ausgebildet ist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decklagen, insbesondere die geschlossenen Oberflächen, elastisch dehnbar ausgebildet sind.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kammer mindestens zwei Fluidleitungen münden, von denen eine eine Fluidzuführleitung und eine eine Fluidableitung ist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei flächige Kammern vorgesehen sind, die parallel aufeinander liegen, wobei mindestens eine Kammer mit einem Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit durchströmbar, ausgebildet ist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kammern von einer gemeinsamen Decklage getrennt sind.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kammer mindestens eine, vorzugsweise vordere, Decklage aufweist, die lichtdurchlässig ausgebildet ist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kammer eine, vorzugsweise hintere, Decklage aufweist, die lichtundurchlässig, insbesondere lichtabsorbierend, ausgebildet ist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fäden des Abstandstextils, vorzugsweise sämtliche Fäden, Polyesterfäden sind, insbesondere solche aus einem Terephthalsäurepolyester.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vordere Decklage aus einem anderen textilen Material gebildet ist als eine hintere Decklage.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fadenmaterial, insbesondere einer vorderen Decklage und der Polfäden, lichtleitend, insbesondere selektiv lichtleitend, ist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dichte Oberflächenschicht einer Decklage von einer Beschichtung bzw. Imprägnierung der Decklage gebildet wird.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht aus einem elastisch dehnbaren Material besteht.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenmaterial der Decklagen in die Oberflächenschicht eingebettet, insbesondere eingegossen, ist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer Decklage, insbesondere bei großen Öffnungen in der Decklage, eine vorzugsweise kleinporige textile Trägerschicht für die Oberflächenschicht zugeordnet ist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Oberflächenschichten schmutzabweisend und/oder selbstreinigend ausgebildet sind.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als thermischer Solarkollektor ausgebildet ist.
Flachkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass er als Kühlelement ausgebildet ist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Innendruckbeständigkeit bis 12 bar aufweist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine äußere Flächenbelastbarkeit von mindestens 50 N/m² aufweist.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Fläche von bis zu 20 m² besitzt.
Flachkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kammer einen inneren Abstand zwischen zwei Decklagen von 2 bis 150 mm, insbesondere 10 bis 30 mm, besitzt.
Verwendung des Flachkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche als vertikal angeordneter Solarkollektor.
Verwendung des Flachkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 26 als im wesentlichen horizontaler Solarkollektor.
Verwendung des Flachkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Warmwassererzeuger und/oder Warmlufterzeuger für Fahrzeuge, insbesondere Wohnmobile und Schiffe.
Verwendung des Flachkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 26 als thermischer Isolator.