DE202006012678U1 - Solar panel for heating gases and liquids using solar energy has line for medium to be heated passing through mirrored profile that focuses incoming solar light onto line - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Solarpaneel zur Erwärmung von Gasen und Flüssigkeiten, aufweisend ein Hohlkammerprofil aus zumindest teilweise transparentem Kunststoff, welches in den Hohlkammern eine Leitung für das zu erwärmende Medium aufweist.The Invention relates to a solar panel for heating gases and liquids, comprising a hollow chamber profile of at least partially transparent Plastic, which in the hollow chambers a line for the heated Medium comprises.
Zur Erwärmung von Gasen und Flüssigkeiten ist es bekannt, Flüssigkeiten durch mäanderförmig angeordnete Rohre zu leiten und die Rohre der direkten Sonnenbestrahlung auszusetzen, um die Sonnenwärme einzufangen und so die Wärme für weitere Zwecke nutzen zu können. Als Wärmenutzung bietet sich an, die erwärmten Medien mit Hilfe einer Wärmepumpe zur Heizung zur Verfügung zu stellen oder direkt zur Erzeugung von Warmwasser zu verwenden. Hierzu ist es notwendig, großflächige Solarkollektoren aufzustellen, um mit möglichst hoher Wärmeausbeute die Sonnenwärme einzufangen. An Gebäuden bieten sich als verfügbare Flächen Dachflächen an, auf denen die Kollektoren angeordnet sind, sodass Betreiber von Solarwärmetauschern großflächig Dachflächen durch Solarpaneele ersetzen. Industrielle Fertigungshallen, die zumeist Flachdächer aufweisen, weisen häufig Dachlichtbänder auf, um das Innere der Halle mit Tageslicht zu versorgen. Die Dachlichtbänder können daher mit den bekannten Solarpaneelen nicht belegt werden, da diese das Sonnenlicht blockieren und so den Lichteinfall verhindern.to warming of gases and liquids it is known liquids by meandering arranged Directing tubes and exposing the tubes to direct sunlight, to the solar heat capture and so the heat for further To be able to use purposes. As heat use lends itself to being warmed up Media with the help of a heat pump available for heating or to use directly for the production of hot water. For this it is necessary, large-scale solar collectors set up with as possible high heat yield the sun's heat capture. At buildings offer themselves as available Areas roof areas, on which the collectors are arranged so that operators of Solar heat exchangers large areas roof areas through Replace solar panels. Industrial production halls, mostly flat roofs exhibit frequently Rooflight bands on, to provide the interior of the hall with daylight. The roof light strips can therefore not be occupied with the known solar panels, as this is the Block sunlight and thus prevent the light from entering.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Effektivität von bekannten Solarpaneelen zu erhöhen, um mit geringerer Fläche eine zumindest gleich hohe Energiemenge aus dem Tageslicht aufnehmen zu können sowie als Dach-/Wandelement anzusetzen, wobei die Solarpaneelen teilweise lichtdurchlässig sein sollen.task The invention is therefore the effectiveness of known solar panels to raise to with a smaller area to absorb at least the same amount of energy from daylight to be able to as well as a roof / wall element, the solar panels be partially translucent should.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Leitung in einem verspiegelten Profil geführt ist, die das eintreffende Sonnenlicht auf die Leitung bündelt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The inventive task is solved by that the line is guided in a mirrored profile, which bundles the incoming sunlight on the line. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the Dependent claims.
Die Verwendung eines verspiegelten Profils, welches das eintreffende Sonnenlicht auf eine Leitung für das Medium, hier ein Rohr, ein Schlauch oder eine sonstige Vorrichtung bündelt, hat gegenüber der Verwendung von größeren Rohren mit einer höheren Oberfläche den Vorteil, dass durch die Bündelung ein höherer Temperaturgradient zwischen der Außenseite der Leitung für das Medium und dem Medium selbst entsteht. Bezogen auf die gleiche Oberfläche, beziehungsweise den gleichen Querschnitt für den Lichteinfall, ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Anordnung mehr Wärme in einem Medium zu sammeln als es durch die Verwendung von mehreren oder länger verlegten Leitungen mit der gleichen Oberfläche erfolgen kann. Durch die Verwendung eines verspiegelten Profils, welches die Sonnenstrahlen auf eine Leitung bündelt, wird eine größere Oberfläche benötigt, als die Leitung selber abdeckt. In der Oberfläche des Profils wäre es mithin möglich, beispielweise drei nebeneinander liegende Leitungen für ein Medium anzuordnen, sodass diese durch eine mäanderförmige Leitung dem zu erwärmenden Medium eine längere Exposition im Sonnenlicht ermöglichen würden. Jedoch würde sich durch den längeren Weg in der Leitung der Widerstand zum Pumpen des Mediums erhöhen, was mit einer geringeren Energiebilanz die Verwendung von mehreren Leitungen in einer zur Verfügung stehenden Fläche weniger effektiv macht als die Verwendung der die Sonnenstrahlen bündelnden Profile.The Using a mirrored profile, which the incoming Sunlight on a wire for the medium, here a pipe, a hose or other device bundles, has opposite the use of larger pipes with a higher one surface the advantage of that by bundling a higher one Temperature gradient between the outside of the conduit for the medium and the medium itself arises. Related to the same surface, respectively the same cross section for the light, it is possible with the inventive arrangement more heat to collect in one medium than by using several or longer laid lines can be made with the same surface. By the Using a mirrored profile, which the sun's rays bundles on a lead, a larger surface is needed than covers the line itself. In the surface of the profile, it would be possible, for example arrange three adjacent lines for a medium, so this through a meandering line to be heated Medium a longer one Allow exposure in sunlight would. However, that would through the longer Way in the line the resistance to pumping the medium increase what with a lower energy footprint the use of multiple wires in one available standing area less effectively makes the use of the sunbeams bundling Profiles.
Durch die höhere Effektivität der erfindungsgemäßen Solarpaneele ist es möglich, in einem Lichtband größere Teile der Fläche offen zu lassen, sodass Licht durch das Lichtband, wenn es mit der erfindungsgemäßen Solarpaneele bedeckt ist, hindurch treten kann, das zur Beleuchtung verwendet wird. Dabei werden andere Oberflächenteile mit Teilen des Solarpaneels bedeckt, durch die kein Licht hindurch tritt, aber zur Erwärmung des Mediums zur Verfügung steht. Hierdurch können auch Lichtbänder mit Solarpaneelen belegt werden, ohne dass der dadurch in Kauf genommene Lichtverlust zu einer unakzeptablen Dunkelheit in der betreffenden Halle oder in dem betreffenden Raum unter dem Lichtband führt.By the higher one effectiveness the solar panels according to the invention Is it possible, in a light band larger parts the area leave open so that light through the light band, when it with the solar panels according to the invention is covered, which is used for lighting. It will be other surface parts covered with parts of the solar panel through which no light passes occurs, but to warming of the medium available stands. This allows also light strips with Solar panels are occupied, without the thereby taken into account Loss of light to an unacceptable darkness in the concerned Hall or in the room under the light strip leads.
In vorteilhafter Weise weist das verspiegelte Profil ein paraboloiden, ellipsoiden, polygonalen, facettenartigen oder im wesentlichen runden Querschnitt auf. Durch die Formgebung des Profils wird die Effektivität der Lichtbündelung vorgegeben. Je nach dem Größenverhältnis zwischen der Leitung, die das Medium zur Erwärmung führt und dem verspiegelten Profil ist es notwendig, unterschiedliche geformte Profile zu verwenden. Bei einem sehr geringen Querschnitt der mediumführenden Leitung im Verhältnis zu dem das Licht bündelnden Profils ist es vorteilhaft, wenn das Profil einen paraboloiden Querschnitt aufweist. Denn hierdurch werden die Strahlen in dem kleinen Querschnitt gebündelt, durch den das Medium fließt. Ist hingegen das Größenverhältnis zwischen dem Querschnitt, durch den das Medium fließt und dem Profil geringer, so ist es gegebenenfalls vorteilhaft, wenn statt einer paraboloiden Form eine ellipsoide Form verwendet wird, da diese Form zwei Brennpunkte aufweist und somit das Licht jeweils an einer Oberfläche des Querschnitts erwärmt, durch den das zu erwärmende Medium fließt. Dabei ist es nicht unbedingt notwendig, dass die Profile perfekt paraboloid oder ellipsoid geformt sind, sondern es ist auch möglich, mit polygonal geformten Profilen zu arbeiten, wobei die Formgebung bei Verwendung eines polygonalen Querschnittes gegebenenfalls einfacher sein kann, da hier die konkaven Kanten das Profil mechanisch stabilisieren können. Ebenso ist es möglich, eine facettenartige Form für das Profil zu wählen, die durch viele kleine Ebenen das Licht im Querschnitt des Mediums bündelt.The mirrored profile advantageously has a paraboloidal, ellipsoidal, polygonal, facet-like or essentially round cross-section. The shape of the profile determines the effectiveness of the light bundling. Depending on the size ratio between the conduit leading the heating medium and the mirrored profile, it is necessary to use different shaped profiles. With a very small cross-section of the medium-carrying line in relation to the light-bundling profile, it is advantageous if the profile has a parabolic cross-section. Because this way, the rays are concentrated in the small cross-section through which the medium flows. If, on the other hand, the size ratio between the cross section through which the medium flows and the profile is lower, it may be advantageous to use an ellipsoidal shape instead of a paraboloidal shape, since this shape has two focal points and thus the light is in each case at one surface of the Heat cross section through which the medium to be heated flows. It is not absolutely necessary that the profiles are perfectly paraboloidally or ellipsoidally shaped, but it is also possible with polygonal shaped profiles to work, where the shape when using a polygonal cross-section may optionally be simpler, since here the concave edges can stabilize the profile mechanically. Likewise, it is possible to choose a faceted shape for the profile, which bundles the light in the cross-section of the medium through many small levels.
Als Leitung für das Medium bietet sich ein Wellrohr an, dass durch die Hohlkammern eines Hohlkammerprofils geführt wird. Die Verwendung des Wellrohres ermöglicht dabei ein leichtes Biegen, wodurch das Wellrohr auch mit Hohlkammerprofilen verwendet werden kann, wobei die Hohlkammern einen Querschnitt aufweisen der nicht sehr viel größer ist als der Querschnitt des Wellrohrs selbst. Das Wellrohr erlaubt eine starke Krümmung, sodass hier das Medium mäanderförmig durch das Hohlkammerprofil geführt werden kann.When Headed for the medium offers a corrugated tube that through the hollow chambers guided a hollow chamber profile becomes. The use of the corrugated pipe allows easy bending, thereby the corrugated pipe can also be used with hollow chamber profiles, wherein the hollow chambers have a cross-section of not very is much bigger as the cross-section of the corrugated tube itself. The corrugated tube allows a strong curvature, so that here the medium meandering through led the hollow chamber profile can be.
In vorteilhafter Weise ist die Leitung farbig, bevorzugt jedoch schwarz pigmentiert, ausgeführt. Durch die farbige, bevorzugt schwarze Pigmentierung, beziehungsweise Beschichtung absorbiert die Leitung eine größere Menge des Lichtes und reflektiert diese nicht auf einer metallische Oberfläche, sodass noch mehr Wärme aus dem Sonnenlicht absorbiert wird und an das Medium abgegeben wird, wodurch sich die Effektivität des erfindungsgemäßen Wärmetauschers noch erhöht. Zur schwarzen Beschichtung ist es möglich, die Leitung gegebenenfalls mit Pulver zu beschichten, zu lackieren, zu eloxieren, schwarz anzustreichen oder zu spritzen.In Advantageously, the line is colored, but preferably black pigmented, executed. By the colored, preferably black pigmentation, or coating the line absorbs a larger amount of the light and does not reflect it on a metallic surface, so even more heat is absorbed from the sunlight and released to the medium is, thereby increasing the effectiveness of the heat exchanger according to the invention still increased. For black coating, it is possible, if necessary, with the line Powder to coat, paint, anodize, black paint or to splash.
In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solarpaneele ist die Leitung in Form eines Wellrohrs durch jede zweite Hohlkammer in einer Ebene des Hohlkammerprofils geführt. Dabei ist jede Hohlkammer, durch die das Wellrohr geführt ist, auf der Unterseite schwarz eingefärbt, bevorzugt schwarz pigmentiert. In vorteilhafter Weise sind die freien Hohlkammern sowohl auf der Oberseite wie auch auf der Unterseite transparent ausgeführt, sodass ein gestreiftes Hohlkammerprofil entsteht, dass durch jede zweite Hohlkammer Licht hindurch treten lässt, sodass das erfindungsgemäße Solarpaneel in Lichtbändern verwendet werden kann, sodass einerseits durch jede zweite Hohlkammer Licht zur Beleuchtung hindurch tritt und in jede andere zweite Hohlkammer Licht eintritt und dort das Medium mit Hilfe des verspiegelten Profils das Medium erwärmt.In a particular embodiment the solar panels according to the invention is the conduit in the form of a corrugated pipe through every second hollow chamber in a level of the hollow chamber profile out. Every hollow chamber is through which the corrugated tube is guided, dyed black on the underside, preferably black pigmented. Advantageously, the free hollow chambers are both on the Top as well as on the bottom running transparent, so a striped hollow profile is created by every second Hollow light can pass through, so that the solar panel according to the invention in light bands can be used, so on the one hand by every second hollow chamber Light passes through for illumination and into every other second hollow chamber Light enters and there the medium with the help of the mirrored profile the medium is heated.
In vorteilhafter Weise ist das Hohlkammerprofil so ausgeführt, dass die Stege an den Endseiten gegenüber den Schalen des Hohlkammerprofils verkürzt ausgeführt sind. Hierdurch ist es möglich, das Wellrohr innerhalb des Hohlkammerprofils zu führen, ohne dass die Krümmungen des Wellrohrs aus dem Hohlkammerprofil austreten. Auf diese Weise sind die gekrümmten Teile des Wellrohrs vor mechanischer Verletzung durch Einwirkung von außen geschützt und auf der anderen Seite entsteht hierdurch ein rechteckiges Solarpaneel, welches in genormten Größen hergestellt werden kann, sodass dieses Paneel direkt als Ersatz für die Eindeckung bestehender Lichtbänder verwendet werden kann, ohne dass auf die Besonderheiten der Mediumführung geachtet werden muss. Das Hohlkammerprofil weist demzufolge abwechselnd eine führungsfreie und eine mit der Leitung bewehrte Hohlkammer auf. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, jeweils zwei nebeneinander liegende Stege wechselseitig auf der einen und der anderen Endseite des Hohlkammerprofils gegenüber den Schalen zu verkürzen. In dem entstehenden Raum, der durch die verkürzten Stege zwischen den beiden Schalen des Hohlkammerprofils entsteht, wird sodann die Leitung, hier das Wellrohr, verlegt.In Advantageously, the hollow chamber profile is designed so that the webs on the end opposite the shells of the hollow chamber profile are executed shortened. This is it possible, to lead the corrugated pipe within the hollow chamber profile, without that the bends of the corrugated pipe emerge from the hollow chamber profile. In this way are the curved ones Parts of the corrugated tube from mechanical injury due to impact from the outside protected and on the other hand, this creates a rectangular solar panel, which is produced in standardized sizes can be, so this panel directly as a replacement for the roofing existing light strips can be used without paying attention to the peculiarities of the medium guide got to. The hollow chamber profile therefore alternately has a guide-free and a hollow chamber reinforced with the conduit. To achieve this, it is necessary, two adjacent webs mutually on the one and the other end side of the hollow chamber profile relative to the Shorten shells. In the emerging space, the shortened bridges between the two Shells of the hollow chamber profile is formed, then the line, here the corrugated pipe, laid.
In vorteilhafter Weise wird zur Herstellung des erfindungsgemäßen Solarpaneels ein bestehendes Hohlkammerprofil verwendet, wobei durch die offenen Endseiten des Hohlkammerprofils in die Hohlkammern ein Profil hineingeschoben wird, innerhalb dessen das Wellrohr gelegt wird. Zur Fixierung des Profils und des Wellrohrs können Abstandshalter verwendet werden, die formschlüssig gegen eine mittige Schale des Hohlkammerprofils stoßen und an die Form des Profils angepasst sind, wobei eine Ausnehmung vorliegt, durch die das Wellrohr geführt wird. Hierdurch kann in einfacher Weise ein Profil in eine Hohlkammer des Hohlkammerprofils geschoben werden. Danach wird das Wellrohr mit einem aufgesetzten Abstandshalter in das Profil eingeführt und der Abstandshalter stabilisiert sowohl das Wellrohr wie auch das Profil in einer Kammer des Hohlkammerprofils. Bedingt durch die Form des Abstandshalters wird die Leitung durch den Abstandshalter etwa mittig in den Hohlkammern des Hohlkammerprofils angeordnet. Ebenso wird das verspiegelte Profil durch Abstandshalter etwa mittig in den Hohlkammern des Hohlkammerprofils gehalten.In Advantageously, for the preparation of the solar panel according to the invention used an existing hollow section profile, passing through the open End sides of the hollow chamber profile pushed into the hollow chambers a profile within which the corrugated tube is placed. For fixing the profile and the corrugated pipe can Spacers are used, which form-fit against a central shell of the hollow chamber profile and adapted to the shape of the profile, wherein a recess is present, through which the corrugated tube is guided. This can be done in a simple way a profile in a hollow chamber of the hollow chamber profile be pushed. Thereafter, the corrugated pipe with an attached Spacers inserted in the profile and the spacer stabilizes both the corrugated tube and the profile in a chamber of the hollow chamber profile. Due to the shape of the spacer the line through the spacer is approximately in the middle of the hollow chambers arranged the hollow chamber profile. Likewise, the mirrored profile is through Spacer approximately centrally in the hollow chambers of the hollow chamber profile held.
In vorteilhafter Weise sind die Hohlkammer des Hohlkammerprofils etwa doppelt so breit ausgeführt, wie die Breite des verspiegelten Profils ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass durch die Stege des Hohlkammerprofils keine Schattenwirkung eintritt, die den Lichteinfallwinkel auf das Profil einengt und so die Effektivität des erfindungsgemäßen Solarpaneels erniedrigt. Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform wird ferner erreicht, dass der tatsächlich Einfallswinkel groß genug ist, um einen möglichst breiten Sonneneinfallwinkel zu erreichen. Die Form des Hohlkammerprofils kann den bekannten Ausführungen mit zumindest zwei Scheiben und einer Anzahl von Querstegen entsprechen. Darüber hinaus können Hohlkammerprofile zum Einsatz kommen, die insich eine Wölbung über die gesamte Profilbreite aufweisen oder zumindest auf einer Seite einzelne gewölbte Profilkammern aufweisen, um das Hohlkammerprofil an die verwendeten Leitungen besser anzupassen.Advantageously, the hollow chamber of the hollow chamber profile are made about twice as wide as the width of the mirrored profile. This ensures that no shadow effect occurs by the webs of the hollow chamber profile, which narrows the angle of incidence on the profile and thus reduces the effectiveness of the solar panel according to the invention. By the embodiment according to the invention is further achieved that the actual angle of incidence is large enough to achieve the widest possible sun angle. The shape of the hollow chamber profile may correspond to the known embodiments with at least two disks and a number of transverse webs. In addition, hollow chamber profiles can be used, which in particular have a curvature over the entire profile width or at least on one side of individual curved profile chambers to the hollow chamber profile to better adapt to the lines used.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Hohlkammerprofil mindestens zwei Hohlkammerebenen aufweist, von denen eine Ebene von den Leitungen und dem verspiegelten Profilen belegt ist. Dabei ist die verbleibende Ebene und gegebenenfalls weitere Ebenen frei von dem verspiegelten Profil und den dadurch geführten Leitungen für das zu erwärmende Medium, was dazu führt, dass die Oberfläche einerseits optisch ansprechend aussieht und andererseits entsteht hierdurch eine entsprechende Wärmeisolationswirkung, die besonders dann vorteilhaft ist, wenn ein hoher Temperaturgradient zwischen der Außenseite des Solarpaneels und der Innenseite des Solarpaneels vorliegt, wie es beispielweise im Winter der Fall ist. In diesem Fall ist eine Seite der Außentemperatur zugewandt und eine Seite der Innentemperatur zugewandt. Durch die zusätzliche Hohlkammerebene innerhalb des Hohlkammerprofils wird eine Wärmeisolation erreicht, sodass die aufgefangene Wärme nicht durch eine ungenügend Isolation wieder an die Außentemperatur abgegeben wird.Especially It is advantageous if the hollow chamber profile has at least two hollow chamber levels, one of which is a level of the lines and the mirrored profiles is occupied. Where is the remaining level and where appropriate more levels free from the mirrored profile and thereby out Lines for the medium to be heated, which leads to, that the surface on the one hand looks visually appealing and on the other hand arises thereby a corresponding thermal insulation effect, which is particularly advantageous when a high temperature gradient between the outside of the solar panel and the inside of the solar panel, such as it is the case for example in winter. In this case, one is Side of the outside temperature facing and facing a side of the interior temperature. By the additional Hollow chamber level within the hollow chamber profile is a thermal insulation achieved so that the collected heat is not due to insufficient insulation back to the outside temperature is delivered.
Die Erfindung wird im Nachfolgenden anhand der Figuren näher erläutert.The The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.
Es zeigtIt shows
In
In
In
In
- 11
- Solarpaneelsolar panel
- 22
- Ebenelevel
- 33
- Ebenelevel
- 55
- Hohlkammerhollow
- 66
- Hohlkammerhollow
- 77
- Hohlkammerhollow
- 88th
- Hohlkammerhollow
- 99
- Hohlkammerhollow
- 1010
- HohlkammerprofilHollow chamber profile
- 1111
- WärmetauscheranordnungThe heat exchanger assembly
- 1212
- SchaleBowl
- 2020
- Stegweb
- 2121
- Stegweb
- 2222
- Stegweb
- 2323
- Stegweb
- 2424
- SchaleBowl
- 2525
- SchaleBowl
- 2626
- Raumroom
- 3030
- verspiegeltes Profilaluminiumised profile
- 3131
- Leitungmanagement
- 4040
- Wellrohrcorrugated pipe
- 4141
- kleiner Durchmessersmaller diameter
- 4242
- großer Durchmesserbig diameter
- 5050
- Abstandshalterspacer
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- flache Seitearea page
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- Profilflächeprofile surface
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20061207 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20091105 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20121107 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20141118 |
|
R071 | Expiry of right | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: SEYER & NOBBE PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFTSGES, DE |