DE202004013267U1

DE202004013267U1 - Beschichtete Abstandstextilien für Solarkollektoren

Info

Publication number: DE202004013267U1
Application number: DE202004013267U
Authority: DE
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: 2004-08-24
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2014-08-25

Abstract

Solarkollektor, bestehend aus einem beschichteten Abstandstextil zur Gewinnung von solarer Strahlungsenergie nach dem Absorptionsprinzip, dadurch gekennzeichnet, das dieses Textil einseitig transparent beschichtet ist, auf der anderen Seite eine lichtabsorbierende, vorzugsweise schwarze Beschichtung aufweist. Das beschichtete Textil dient einerseits als führende Schicht für ein zu erhitzendes Medium (Speicher), gleichzeitig aber auch als Absorber.

Description

Die Erfindung betrifft beschichtete textile Strukturen, die als Kollektoren oder Abdeckungen (transparente Wärmedämmung (TWD)) zur solaren Wärmeenergiegewinnung dienen oder als transparente Wärmedämmung z.B. als Fassadenelemente für solares Bauen einsetzbar sind.
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 röhrchenförmigen Leitkanälen beschrieben worden (DD-PS 264 745, stfi). Die Neuheit der vorliegenden Erfindung liegt jedoch im Einsatz eines transparent beschichteten Abstandstextils als TWD bzw. in der Kombination von transparenter Wärmedämmung mit einem Absorber in einem flexiblen, faserbasierten textilen Bauteil.
Für die Warmwasser- und Warmluftgewinnung mittels solarer Aufheizung sind in den vergangenen Jahren vielfältige Kollektoren entwickelt worden. Prinzipiell lassen sich diese in die beiden großen Gruppen der Kollektoren ohne Abdeckung (z.B. auf Grundlage von schwarzen Kunststoffrohren für Schwimmbadbeheizungen im Niedertemperaturbereich) und in Kollektoren mit Abdeckungen einteilen. Die Abdeckungen erfüllen die Aufgabe einer transparenten Wärmeisolierung. Licht dringt durch diese hindurch und der Wärmeverlust am Absorber wird verringert. Derartige Abdeckungen basieren in der Regel auf (Glas-)Platten (einfach oder doppelt), aber auch transparente Wärmedämmungen auf der Grundlage von Kunststoffröhrchen (z.B. der Fa. Okalux) sind im Handel zu finden. Allen Abdeckungen gemeinsam ist die starre Gestaltung, d.h. die Abdeckungen sind inflexibel und in der Regel plan, sie können den Geometrien vor allem gewölbter bzw. flexibler Kollektoren nicht angepasst werden. Zudem sind derartige Abdeckungen in der Regel sehr schwer. Für den Einsatz bei mobilen bzw. faltbaren Kollektoren sind derartige Abdeckungen ungeeignet. Alternativ zu derartigen Abdeckungen existieren Abdeckungen auf der Grundlage von Folien. Nachteilig an derartigen Folien ist die extrem niedrige Biegesteifigkeit die dazu führt, dass Abdeckungen auf Folienbasis gespannt, d.h. mit Rahmen, eingesetzt werden, oder aufgeblasen werden müssen. Beides ist konstruktiv aufwendig.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine flexible, leichte und preiswerte Abdeckung auf textiler Basis als Alternative zu konventionellen Kollektorabdeckungen zu schaffen.
Eine derartige Abdeckung ist nicht nur als Abdeckung für Kollektoren geeignet, ein transparent beschichtetes Abstandstextil eignet sich auch als Fassadenelement. Im Bereich des solaren Bauens sind leichte und preiswerte Materialien erwünscht, die das Tageslicht durchlassen, die Abstrahlung von Wärmestrahlung sowie Wärmeverlust durch Konvektion jedoch weitestgehend verhindern. Im Idealfall wird das einfallende Tageslicht durch die Beschichtung und die textile Struktur hindurch geleitet und trifft auf der Unterseite des Elementes auf eine lichtabsorbierende Schicht, in der das (kurzwelligere) Licht in langwel lige Wärmestrahlung umgewandelt wird. Bedingt durch Materialauswahl und Struktur des Gesamtsystems kann diese Wärmestrahlung aber nicht mehr in die Atmosphäre abgestrahlt werden und heizt die darunter liegenden Schichten auf.
Für den Einsatzzweck des Kollektors aus textilem Material besteht die Erfindung aus einem Abstandstextil, das an Ober- und Unterseite eine Beschichtung aufweist. Die Beschichtung auf der Oberseite ist wiederum transparent. Einfallendes Licht kann durch die Beschichtung und das aus vorzugsweise transparentem Material bestehende Abstandstextil hindurchdringen und trifft auf des Unterseite des Textils auf eine lichtabsorbierende Schicht, an der sichtbares und UV-Licht in Wärme bzw. langwellige Wärmestrahlung umgewandelt wird. Alternativ kann die Unterseite des Textil ebenfalls transparent beschichtet sein, eine Umwandlung des sichtbaren Lichts in Wärmeenergie muss dann an einer unterhalb des Textils angebrachten Schicht erfolgen.
Abstandstextil als transparente Wärmedämmung
Das Abstandstextil nach Zeichnung 1 und 2 als Abdeckung für (konventionelle) Kollektoren oder als Fassadenelement besteht aus einem beschichteten, meist offenporigen Textil in einer Höhe von mindestens 5mm (A). Die ein- oder zweiseitige Beschichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese flexibel und transparent ist (T). Eine Drapierung des beschichteten Abstandstextils ist somit möglich. Ein Beispiel für eine derartige Abdeckung ist eine Abstandsraschelware, Fräsblechabstand 15 mm, die einseitig oder zweiseitig mittels einer Transferbeschichtung mit einem transparenten Flüssigsilikon beschichtet ist. In die Beschichtungsmasse können Zuschlagstoffe eingearbeitet sein, die zu gezielten Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit führen. Ebenso ist die Nutzung eines Topcoats möglich, z.B. als Ausrüstung gegen Verschmutzungen
Abstandstextil als Kollektoren zur Gewinnung von Wärmeenergie
Das Abstandstextil nach Zeichnung 3 als Kollektor für die solare Wärmegewinnung besteht aus einem beidseitig beschichteten, meist offenporigen Textil in einer Höhe von mindestens 3mm (A). Die Beschichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese flexibel und zur Lichtseite hin transparent (T) und die lichtabgewandte Seite lichtabsorbierend (L) ist. Eine Drapierung des beschichteten Abstandstextils ist somit möglich. Ein Beispiel für eine derartige Abdeckung ist eine Abstandsraschelware aus Polyester oder Polyamid, Fräsblechabstand 15 mm, die einseitig mittels einer Transferbeschichtung mit einem transparenten Flüssigsilikon beschichtet ist. In die Beschichtungsmasse können Zuschlagstoffe eingearbeitet sein, die zu gezielten Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit führen. Ebenso ist die Nutzung eines Topcoats möglich, z.B. als Ausrüstung gegen Verschmutzungen. Die andere Seite des Abstandstextils ist mit einer Masse beschichtet, 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 kann ein aufzuheizendes Medium (Fluid oder Gas) durchgeleitet werden. Das Abstandstextil bietet als Wärmetauscher eine große Oberfläche, die für die stattfindenden Wärmeübergänge von Vorteil ist. Der Kollektor enthält keine weiteren Schläuche oder Rohre für die Führung eines Mediums, die Leitung durch einen Hohlkörper wird durch das Abstandstextil bewerkstelligt.
Der Kollektor, der aus dem beschichteten Abstandstextil hergestellt wird, kann zu einer Vielzahl von Formen und Strukturen verarbeitet werden.
Zeichnung 4 zeigt eine Kombination mehrerer Elemente zu einem Element in mehrlagigem Aufbau.

Claims

Solarkollektor, bestehend aus einem beschichteten Abstandstextil zur Gewinnung von solarer Strahlungsenergie nach dem Absorptionsprinzip, dadurch gekennzeichnet, das dieses Textil einseitig transparent beschichtet ist, auf der anderen Seite eine lichtabsorbierende, vorzugsweise schwarze Beschichtung aufweist. Das beschichtete Textil dient einerseits als führende Schicht für ein zu erhitzendes Medium (Speicher), gleichzeitig aber auch als Absorber.
Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die dunkle (schwarze) Beschichtung und/oder die transparente Beschichtung eine selektive absorbierende Beschichtung sein kann.
Solarkollektor nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine zusätzliche Abdeckung aus einer Folie oder Glas/Plexiglas oder einer anderen textilen Struktur aufweist.
Textiler Wärmetauscher, bestehend aus einem beidseitig beschichtetem Abstandstextil. Dieser Wärmetauscher kann je nach Wahl der Komponenten weich-flexibel oder weitestgehend starr sein.
Abdeckung für einen Solarkollektor, bestehend aus einem Abstandstextil, das ein- oder zweiseitig transparent beschichtet wurde.
Abdeckung für einen Solarkollektor nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, das in die Beschichtung Zuschlagstoffe für einen Durchlass des Sonnenlichts abhängig von dessen Wellenlänge integriert sein können.
Solarkollektor oder textiler Wärmetauscher nach Anspruch 1–4 dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Sonne abgewandten Seite eine zusätzliche Wärmedämmung angebracht sein kann.
Solarkollektor bzw. textiler Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1–6 dadurch gekennzeichnet, dass für die Führung des Wärmeenergie aufnehmenden Mediums keine weiteren Rohre oder Schläuche benötigt werden. Die Flüssigkeitsleitung erfolgt im Inneren des beschichteten Abstandstextils. Aus diesem Material können viele Formen herstellt werden.
Textile Strukturen nach Ansprüchen 1–8, die bei niedrigem Eigengewicht flexibel (zusammenrollbar) und transportabel sind.
Beschichtetes Abstandstextil, dadurch gekennzeichnet, dass es als transparente Wärmedämmung ausgebildet ist.
Wärmekollektor für Flüssigkeiten und Gase in Form eines beschichteten Abstandstextils nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Struktur nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination mehrerer Elemente nach Anspruch 1 bis 11 zu einem Element in mehrlagigem Aufbau vorgesehen ist.