DE102008026163A1 - Solar panel, particularly solar collector panel for collector system, comprises pipeline structures for transmission of heat exchanger medium, and bar structures for supplying heat receiving surface - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Solarkollektorpanel, sowie auch auf ein unter Einschluss desselben gefertigtes Kollektorsystem.The The invention relates to a solar collector panel, as well as on a collector system made including it.
Solarkollektoren die als solche der Aufheizung eines flüssigen Wärmetauschermediums dienen umfassen typischerweise ein Plattenelement an welches Rohrleitungen angeschweißst sind durch welche ein Wärmetauschermedium geführt wird. Diese Plattenelemente werden im Bereich ihrer Rückseite von einer Isolationsschicht und im Bereich ihrer strahlungsbeaufschlagten Frontseite von einer Scheiben- oder Folienstruktur abgedeckt.solar collectors which as such serve to heat a liquid heat exchange medium typically a plate element to which pipes are welded through which a heat exchange medium guided becomes. These plate elements are in the area of their back from an insulating layer and in the area of its radiation-exposed Front covered by a pane or film structure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Technik zu schaffen durch welche Kollektorsysteme gefertigt werden können, die sich durch einen robusten Aufbau, und einen hohen Gesamtwirkungsgrad auszeichnen.Of the Invention has for its object to provide a technique by which collector systems can be manufactured, which are characterized by a robust Structure, and a high overall efficiency.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Solarpanel mit:
einer Rohrleitungsstruktur zur Durchleitung
eines Wärmetauschermediums,
und einer Plattenstruktur zur Bereitstellung einer Wärmeaufnahmefläche, wobei
dieses Solarpanel als Strangpressprofil gefertigt ist und der Innenbereich
der Rohrleitungsstruktur unrund gestaltet ist.This object is achieved by a solar panel with:
a pipe structure for passing a heat exchange medium, and a plate structure for providing a heat receiving surface, said solar panel is made as an extruded profile and the interior of the pipe structure is designed out of round.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Solarpanel zu schaffen, das sich durch eine hohe Strukturfestigkeit auszeichnet und bei welchem ein besonders wirkungsvoller Wärmeübergang auf das Wärmetauschermedium erreicht wird.Thereby is it possible in an advantageous manner to create a solar panel, characterized by a high structural strength characterized and in which a particularly effective heat transfer on the heat exchanger medium is reached.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind im Innenbereich der Rohrstruktur Längsprofilierungen ausgebildet. Diese Längsprofilierungen können als schmale Längsstege oder auch lediglich als kleine Längsnasen ausgebildet sein. Diese Stege können im wesentlichen radial ausgerichtet sein. Die Stege wiederum können eine weitere filigranere Längsprofilierung unter Bildung weiterer Wärmetauschflächen aufweisen. Es ist möglich, die im inneren der Rohrstruktur ausgebildete Längsprofilierung abschnittsweise so nachzuarbeiten, dass die Durchströmung der Rohstruktur unter ausgeprägter Durchmischung des Wärmeträgermediums erfolgt. Hierzu ist es beispielsweise möglich, durch ein eingeschobenes Umformwerkzeug abschnittsweise, z. B. im Abstand von 300 mm etwa 8 mm lange und um ca. 3 mm seitlich ausweichende -Ausstellungen an den Längsprofilierungen auszubilden durch welche die Verwirbelung des Wärmeträgermediums im inneren der Rohrstruktur weiter unterstützt wird.According to one particularly preferred embodiment In the interior of the pipe structure, the invention relates to longitudinal profiles educated. These longitudinal profiles can as narrow longitudinal webs or also only as small longitudinal noses be educated. These webs can be substantially radially aligned. The bars in turn can be another filigree longitudinal profiling having further heat exchange surfaces. It is possible, the longitudinal profiling formed in the interior of the pipe structure sections to rework so that the flow through the raw structure under pronounced mixing the heat transfer medium he follows. For this it is possible, for example, by an inserted Forming tool sections, z. B. at a distance of 300 mm approximately 8 mm long and about 3 mm laterally evasive -exhibitions on the longitudinal profiles form by which the turbulence of the heat transfer medium in the interior of the pipe structure further supported becomes.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung befinden sich diese Längsprofilierungen in einem Winkelbereich, in welchem auch die äußeren Steg- oder Heizlamellenstrukturen an die Rohrleitungsstruktur angebunden sind. Hierdurch wird erreicht, dass der über die äußeren Steg- oder Plattenabschnitte zufließende Wärmestrom besonders wirkungsvoll von dem Wärmeträgermedium abgegriffen wird.According to one particular aspect of the present invention are these longitudinal profiles in an angular range, in which also the outer web or Heizlamellenstrukturen to the pipeline structure are connected. This ensures that the over the outer bridge or plate sections inflowing heat flow particularly effective from the heat transfer medium is tapped.
Die Rohrleitungsstruktur an sich ist vorzugsweise so gestaltet, dass diese einen Mantel mit im wesentlichen kreisringförmigem Querschnitt umfasst, wobei nach innen über diesen Kreisringquerschnitt jene Längsprofilierungen und nach außen jene Steg-Flanken- oder Plattenstrukturen hervorkragen.The Piping structure itself is preferably designed so that this a jacket with a substantially circular cross-section includes, with inward over this circular ring cross-section those longitudinal profiles and after Outside protrude out those web flank or plate structures.
Die nach außen hervorkragenden Steg- oder Heizlamellenstrukturen können so ausgebildet sein, dass deren Wanddicke im Verlauf zur Rohrleitungsstruktur hin leicht zunimmt. Der Übergangsbereich zwischen den äußeren, an die Rohrleitungsstruktur anstoßenden Steg- oder Heizlamellenstrukturen sowie vorzugsweise auch der Inneneckbereich der Längsprofilierungen ist so gestaltet, dass sich hierbei ausgeprägte Radien ergeben. Hierdurch wird in besonders wirkungsvoller Weise der Entstehung von Kerbspannungen in diesen Übergangsbereichen vorgebeugt.The outward hervorkragenden web or Heizlamellenstrukturen can so be formed so that the wall thickness in the course of the pipeline structure slightly increases. The transition area between the outer, on the piping structure abutting Web or Heizlamellenstrukturen and preferably also the Inneneckbereich the longitudinal profiles is designed so that this results in pronounced radii. hereby becomes particularly effective in the formation of notch stresses in these transitional areas prevented.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Panel so ausgebildet, dass dieses mehrere Rohrquerschnitte umfasst, die über gemeinsame integral mit dem Profil gefertigte Steg-Flanken- oder Plattenstrukturen miteinander verbunden sind. Das Panel kann insbesondere so ausgebildet sein, dass dieses zwei oder vorzugsweise drei Rohrquerschnitte umfasst. Am Seitenrandbereich des jeweiligen Panels können Profilabschnitte, insbesondere Winkel- und Rinnenprofilabschnitte ausgebildet sein, über welche das Panel zu einer größeren Panelplatte zusammengesetzt werden kann.According to one particularly preferred embodiment According to the invention, the panel is designed such that it has several Tube cross sections includes over common integrally with the profile made web-flank or Plate structures are interconnected. The panel can in particular be formed so that this two or preferably three tube cross-sections includes. At the side edge area of the respective panel profile sections, In particular, angle and channel profile sections may be formed, via which the panel to a larger panel plate can be composed.
Das erfindungsgemäße Panel ist vorzugsweise im Strangpressverfahren aus Aluminium gefertigt. Es ist auch möglich, das Panel aus anderweitigen Werkstoffen, insbesondere aus Kupfer zu fertigen.The panel according to the invention is preferably made by extrusion in aluminum. It is also possible, the panel made of other materials, especially copper to manufacture.
Das erfindungsgemäße Panel ist vorzugsweise auf der Bestrahlungsseite mit einer, den Strahlungswärmeeintrag unterstützenden Beschichtung versehen. Es ist möglich, auf das erfindungsgemäße Panel eine transparente Schicht, insbesondere aus einem Glas- oder Kunststoffmaterial aufzubringen. Die Aufbringung dieser Schicht kann durch Aufkleben oder Aufschmelzen erfolgen. Im rückwärtigen Bereich ist das Panel vorzugsweise möglichst glatt und hochglänzend ausgeführt.The panel according to the invention is preferably on the irradiation side with one, the radiant heat input supportive Coating provided. It is possible, on the panel according to the invention a transparent layer, in particular of a glass or plastic material applied. The application of this layer can be by gluing or melting. In the rear area the panel is preferably as possible smooth and shiny executed.
Das erfindungsgemäße Panel ist vorzugsweise in ein Solarkollektorgehäuse eingebunden und im Bereich seiner Rückseite mit einer Wärme isolierenden Lage, die vorzugsweise aus einem Glasschaummaterial gefertigt ist, versehen. Die der Wärmezuleitung zugängliche Panelvorderseite wird vorzugsweise durch eine Scheibenstruktur oder eine Folienstruktur abgedeckt, wodurch die Wärmeableitung durch Umgebungsluftkonvektion reduziert wird.The panel according to the invention is preferably incorporated in a solar collector housing and in the area his back with a heat insulating layer, preferably made of a foam glass material is made, provided. The heat supply accessible Panel front is preferably by a disk structure or covered a film structure, reducing heat dissipation by ambient air convection is reduced.
In die, die Vorderseite des Panels abdeckenden Scheibenstrukturen können optisch aktive Geometrien, insbesondere Linsenstrukturen eingeformt sein, durch welche eine gewisse Fokussierung der auftreffenden Strahlung erreicht wird.In The pane structures covering the front of the panel can be visual active geometries, in particular lens structures be formed, through which a certain focus of the incident radiation is reached.
Das erfindungsgemäße Panel eignet sich insbesondere zur Realisierung eines zur Aufheizung eines flüssigen Wärmetauschermediums, insbesondere Öl oder vorzugsweise mit Additiven versetztem Wasser. Das erfindungsgemäße Panel kann auch als Kühlstruktur zur Kühlung von Photovoltaiksystemen sowie gegebenenfalls auch als Heizstruktur zur Innenraumbeheizung verwendet werden. Das erfindungsgemäße Panel kann auch als Wärmetauscherprofil in Bodenbeläge, insbesondere auch in Asphaltflächen eingebettet werde die beispielsweise im Aussenbereich verlegt sind. In besonders vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Profil auf vorhandene Trapezblech-Dächer aufgeschraubt werden, wobei das erfindungsgemäße Profil vorzugsweise in den Rinnenbereichen verlegt wird. Auf das so verlegte Profil können dann ggf. tranparente unter Belassung eines kleinen Zwischenraums von vorzugsweise ca. 5 bis 15 mm Scheibenelemente aufgelegt werden. Die Scheibenelemente können auf den Trapezstegen des Trapezblechdaches aufliegen.The panel according to the invention is particularly suitable for the realization of a for heating a liquid Heat exchange medium, especially oil or preferably water added with additives. The panel according to the invention Can also be used as a cooling structure for cooling of photovoltaic systems and possibly also as a heating structure used for indoor heating. The panel according to the invention Can also be used as a heat exchanger profile in floor coverings, especially in asphalt areas embedded, for example, are laid outdoors. In a particularly advantageous manner, the profile according to the invention on existing trapezoidal sheet roofs be screwed, the profile of the invention preferably in the Gutter areas is moved. On the profile so laid can then possibly transparent, leaving a small gap of preferably about 5 to 15 mm disc elements are placed. The disc elements can rest on the trapezoidal webs of the trapezoidal sheet metal roof.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt/zeigen:Further Details and features of the invention will become apparent from the following Description in connection with the drawing. It shows / shows:
Das
in
Das erfindungsgemäße Solarpanel ist als Strangpressprofil gefertigt und zeichnet sich zudem dadurch aus, dass der Innenbereich der Rohrleitungsstrukturen R1, R2, R3 unrund gestaltet ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind im Innenbereich der Rohrleitungsstrukturen R1, R2, R3 Längsprofilierungen L1, L2 sowie Längsnasen N1, N2 ausgebildet. Durch diese Profilierungen wird der Eintrag, der über die Wärmeaufnahmeflächen A1, A2, A3, A4 zufließenden Wärme in das in den Rohrstrukturen R1, R2, R3 fließende Wärmetauschermedium verbessert.The Solar panel according to the invention is manufactured as an extruded profile and is also characterized by it from that the interior of the piping structures R1, R2, R3 is out of round. In the embodiment shown here are in the interior of the pipe structures R1, R2, R3 longitudinal profiles L1, L2 and longitudinal noses N1, N2 formed. These profiles make the entry, the over the heat receiving surfaces A1, A2, A3, A4 incoming Heat in improves the heat exchange medium flowing in the pipe structures R1, R2, R3.
Die Rohrleitungsstrukturen R1, R2, R3 sind so gestaltet, dass diese jeweils einen Mantel M aufweisen, der den hier erkennbaren, im wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt umfasst. Von diesem kreisringförmigen Querschnitt ragen nach innen hinein die Längsprofilierungen L1, L2, N2, N1 sowie nach außen die Längsstege S1, S2 ab. Die Übergänge zwischen den Längsprofilierungen und den Stegen in den eigentlichen Hauptquerschnitt der Rohrleitungsstruktur sind so gestaltet, dass hier Kerbeffekte weitgehend vermieden werden. Die Übergangsbereiche sind hierzu mit Radien gestaltet, die vorzugsweise größer sind als hier in der Zeichnung dargestellt.The pipe structures R1, R2, R3 are designed so that they each have a jacket M, which comprises the recognizable here, substantially annular cross-section. The longitudinal profiles L1, L2, N2, N1 as well as the longitudinal webs S1, S2 protrude inwardly from this annular cross-section. The transitions between the longitudinal profiles and the Ste Conditions in the actual main cross-section of the pipeline structure are designed so that notch effects are largely avoided. The transition areas are designed for this purpose with radii, which are preferably larger than shown here in the drawing.
Das hier dargestellte Solarpanel weist eine Gesamtbreite von 200 mm auf und trägt die hier erkennbaren drei Rohrleitungsquerschnitte R1, R2, R3. Die Rohrleitungen sind so ausgebildet, dass diese nicht über die durch die Wärmeaufnahmeflächen A1, A2, A3, A4 definierte Hauptebene hervorkragen. Die Längsstege S1, S2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel, wie erkennbar, gekröpft ausgebildet und weisen zueinander einen Winkel von etwa 120 Grad auf. Auf Höhe des Außenmantels der Rohrquerschnitte R1, R2, R3 gehen die zunächst schräg ansteigenden Anfangsabschnitte der Steg- oder Heizlamellenstrukturen S1, S2 in die eigentlichen Hauptflächen des Solarpanels über. Im Bereich dieser Hauptflächen ist das Solarpanel mit kleinen Längsrillen versehen. Der Aussenmantel der Rohrstrukturen R1, R2, R3 liegt knapp unter der durch die Wärmeaufnahmeflächen A1, A2... A4 definierten Hauptebene.The Solar panel shown here has a total width of 200 mm up and wearing the here recognizable three pipe sections R1, R2, R3. The Pipelines are designed so that they do not have the through the heat receiving surfaces A1, A2, Protrude A3, A4 defined major plane. The longitudinal webs S1, S2 are in this Embodiment as recognizable, cranked formed and have an angle of about 120 degrees to each other on. At height of the outer jacket The tube cross sections R1, R2, R3 go the initially sloping starting sections the web or Heizlamellenstrukturen S1, S2 in the actual main areas of the solar panel. In the area of these main areas is the solar panel with small longitudinal grooves Mistake. The outer shell of the pipe structures R1, R2, R3 is scarce under the heat absorption surfaces A1, A2 ... A4 defined main level.
Die der Wärmeaufnahme dienende Hauptfläche des Solarpanels ist vorzugsweise schwarz eloxiert und derart markiert, dass sich ein möglichst hoher Strahlungswärmeeintrag ergibt. Für die Verarbeitung dieses Panels als im Dachbereich zur verbauendes Solarpanel ist es auch möglich, korrosions und hinreichend dauerhafte Eloxierungen desselben in anderweitigen Farben, insbesondere Ziegelrot vorzunehmen.The the heat absorption serving main surface the solar panel is preferably black anodized and marked in such a way, that one as possible high radiant heat input results. For the processing of this panel as in the roof area to the building Solar panel it is also possible Corrosion and sufficiently durable anodizing of the same in other Colors, especially brick red make.
In
dem in dieser Darstellung erkennbaren, linken Seitenkantenbereich
ist an dem erfindungsgemäßen Solarpanel
ein Längssteg
Hierdurch wird es möglich, Kollektorsysteme zu schaffen die sich bei typischen Dachkonstruktionen von der Traufe bis zum First erstrecken.hereby will it be possible Collector systems to create the typical roof structures extend from the eaves to the ridge.
In
Wie
aus
In
In
Das erfindungsgemäß aus einem Elastomermaterial gefertigte Verteilerbauteil kann auch anderweitige Geometrien aufweisen. Insbesondere ist es möglich, dieses Verteilerbauteil als querbalkenartiges Element auszuführen, das auf den Stirnbereich des Solarpanels aufgesteckt werden kann und zugleich auch noch eine Auflagefläche für eine, das Solarpanel abdeckende Deckscheibe bildet.The according to the invention from a Elastomer material manufactured distributor member may also otherwise Have geometries. In particular, it is possible for this distributor component as a crossbeam - like element that points to the frontal area of the Solar panels can be plugged and at the same time also one bearing surface for one, forms the solar panel covering cover plate.
Das erfindungsgemäße Solarpanel kann zu größeren rechteck-kastenartigen Solarkollektoren zusammengesetzt werden. Es ist auch möglich, durch das erfindungsgemäße Solarpanel größere, insbesondere gesamte Dachbereiche abdeckende Plattenelemente zu bilden, um hierdurch besonders großflächige Solarkollektorsysteme zu realisieren.The Solar panel according to the invention can become larger rectangle-box-like Solar collectors are assembled. It is also possible through the solar panel according to the invention larger, in particular To form entire roof areas covering plate elements to thereby especially large-scale solar collector systems to realize.
Das erfindungsgemäße Solarkollektorpanel eignet sich nicht nur für Applikationen im Dachbereich, sondern eignet sich insbesondere auch zur jalousieartigen Anordnung im Fassadenbereich. Durch das erfindungsgemäße Solarpanel können auch Geländerstrukturen, schneegitterartige Solarkollektoren sowie anderweitig relativ unauffällige, architektonisch ansprechende Kollektorsysteme realisiert werden.The Solar collector panel according to the invention is suitable not only for Applications in the roof area, but is particularly suitable to the jalousie arrangement in the facade area. By the solar panel according to the invention can also railing structures, Snow grille solar collectors and otherwise relatively inconspicuous, architecturally appealing Collector systems can be realized.
Die Isolierung der Rückseite des erfindungsgemäßen Solarpanels erfolgt vorzugsweise durch relativ hochtemperaturbeständige, vorzugsweise nicht brennbare Isolierstrukturen, insbesondere Glasschaum- oder Mineralwolleelemente. Die Abdeckung der Vorderseite des Solarpanels erfolgt vorzugsweise durch transparente Scheibensysteme, die unmittelbar an dem erfindungsgemäßen Solarsystem befestigt sind.The Insulation of the back the solar panel according to the invention is preferably carried out by relatively high temperature resistant, preferably non-combustible insulating structures, in particular glass foam or Mineral wool elements. The cover of the front of the solar panel is preferably done by transparent disc systems, the immediate on the solar system according to the invention are attached.
Die Heizcharakteristik kann durch Abstimmung der optischen Wirkung ggf. vorgesehener Abdeckscheiben abgestimmt werden. Es ist möglich, optische Mittel unmittlebar auf dem Panel aufzubringen. So ist es insbesondere möglich, das erfindunnggemäße Panel mit einer transparenten Glas- oder Keramikglasur zu versehen und die Glasurhaut ggf. derart zu formen, dass diese optisch aktiv ist, insbesondere eine Fokusierungswirkung entwickelt.The Heating characteristic can be adjusted by tuning the optical effect provided cover plates are matched. It is possible, optical Medium on the panel. That's the way it is possible, the panel according to the invention to be provided with a transparent glass or ceramic glaze and possibly forming the glaze skin in such a way that it is optically active, in particular developed a focusing effect.
Das erfindungsgemäße Solarpanel kann insbesondere zur Aufheizung von Wärmeträgermedien verwendet werden, die für den Betrieb solarthermischer Kraftanlagen verwendet werden.The Solar panel according to the invention can be used in particular for heating heat transfer media, the for the operation of solar thermal power plants are used.
In
An
der Stirnseite des Bauteils
Um
das erfindungsgemäße Panel über ein, in
Die Einbindung des erfindungsgemäßen Solarpanels in einen entsprechenden Fluidkreislauf kann auch durch anderweitige Anbindungskonzepte, insbesondere durch Anlöten von vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff bestehenden Leitungssystemen, oder auch durch an sich bekannte Schraub- oder Pressverbindungen von Rohranschlusssystemen bewerkstelligt werden.The Integration of the solar panel according to the invention in a corresponding fluid circuit can also by other Connection concepts, in particular by soldering preferably from the same material existing piping systems, or by known per se screw or press connections of pipe connection systems be accomplished.
In
den
Bei
dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt
die Verbindung durch mehrere, in Längsrichtung des randseitigen
Solarpanels ausgebildete Nietverbindungen
In
In
In
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2012059123A1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-10 | Luvata Espoo Oy | A channel arrangement for a solar absorber, a solar absorber, use of a channel arrangement |
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2008
- 2008-05-30 DE DE102008026163A patent/DE102008026163A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2012059123A1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-10 | Luvata Espoo Oy | A channel arrangement for a solar absorber, a solar absorber, use of a channel arrangement |
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