DE202011050015U1

DE202011050015U1 - Solarkollektor

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Publication number: DE202011050015U1
Application number: DE202011050015U
Authority: DE
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2011-09-20
Anticipated expiration: 2021-05-03
Also published as: CN202274665U; FR2959798A1

Abstract

Solarkollektor (1) mit: – einer oberen Wand (2) und einer unteren Wand (4), einander gegenüberliegend, die zwischeneinander einen Raum (3) umgrenzen, wobei die obere Wand (2) lichtdurchlässig und dazu bestimmt ist, in die Richtung des Auftreffens der Sonnenstrahlen (R) auf dem Kollektor gerichtet zu werden, und – Mitteln (5, 6, 7) zur Absorption der von der Sonnenstrahlung abgegebenen Energie, die in dem Raum (3) angeordnet sind, wobei die Absorptionsmittel wenigstens ein Leitungsrohr (7) für die Zirkulation eines Wärmeträgermediums aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner wenigstens einen oberen Abstandshalter (8) und wenigstens einen unteren Abstandshalter (9) aufweist, die mit den Absorptionsmitteln (5, 6, 7) in Höhe des Leitungsrohrs (7) fest verbunden sind, wobei der obere Abstandshalter und der untere Abstandshalter auf jeder Seite des Leitungsrohrs angeordnet sind, jeweils in Richtung der oberen Wand (2) im Falle des oberen Abstandshalter (8) bzw. in Richtung der unteren Wand (4) im...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vakuum-Flachsolarkollektor.
Ein Solarkollektor ist ein Modul, das die von der Sonnenstrahlung abgegebene Energie in Wärmeenergie umzuwandeln vermag, die in einem Wärmeträgermedium gewonnen wird. Herkömmlicherweise weist ein Solarkollektor zwei sich gegenüberliegende Wände auf, die zwischeneinander einen Raum zur Aufnahme von Elementen zur Energieumwandlung umgrenzen. Wenigstens eine der beiden sich gegenüberliegenden Wände ist lichtdurchlässig und dazu bestimmt, in die Richtung des Auftreffens der Sonnenstrahlen auf dem Kollektor gerichtet zu werden, um eine gute Weiterleitung der Sonnenstrahlen zu den Energieumwandlungselementen zu ermöglichen. Die Energieumwandlungselemente weisen allgemein die Form einer Absorberplatte auf, die mit einem oder mehreren Leitungsrohren für die Zirkulation des Wärmeträgermediums thermisch verbunden ist.
Um den Wirkungsgrad der Energieumwandlung eines derartigen Solarkollektors zu erhöhen, wird bekanntlich in dem Raum zur Aufnahme der Energieumwandlungselemente ein Vakuum erzeugt, wodurch die Wärmeverluste durch Konvektion und Molekularleitung eingeschränkt werden können. Um der infolge des äußeren Atmosphärendrucks auf die Wände des Kollektors einwirkenden Druckkraft entgegenzuwirken, ist der Kollektor in diesem Fall mit Abstandshaltern ausgestattet, die einen konstanten Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Wänden einzuhalten erlauben. Die Energieumwandlungselemente werden vorteilhafterweise in Abstand zu den ihren Aufnahmeraum umgrenzenden Wänden gehalten, um in Höhe dieser Wände Wärmeverluste durch Kontakt ebenfalls einzuschränken.
In der WO-A-87/06328 ist eine Struktur eines Vakuum-Solarkollektors beschrieben, bei der die Abstandshalter die Form von Stiften haben, die zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Wänden des Kollektors anliegen. Diese Stifte sind in dem Kollektor mit Abstand zu den Leitungsrohren für die Zirkulation des Wärmeträgermediums verteilt und sind durch die Absorberplatte hindurchgeführt. Da die Absorberplatte mit Öffnungen durchbrochen ist, um das Hindurchführen der Stifte zu ermöglichen, ist die für die Absorption der von der Sonnenstrahlung abgegebenen Energie aktive Oberfläche der Platte verringert, wodurch der Wirkungsgrad der Energieumwandlung des Kollektors eingeschränkt ist. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Solarkollektorstruktur beruht darin, dass die Abstandshalter bildenden Stifte im Kollektor einzeln angebracht werden müssen, wodurch Dauer und Kosten der Fertigung des Kollektors erhöht werden. Dieser bekannte Kollektor weist zudem eine große Dicke auf, durch die ein ästhetisch ansprechender Einbau auf einem Gebäudedach oder an einer Gebäudefassade nicht möglich ist.
Insbesondere diese Nachteile beabsichtigt die Erfindung zu beheben, indem sie einen Solarkollektor vorschlägt, der eine optimierte Struktur besitzt, und zwar sowohl hinsichtlich der Wärmeverteilung im Kollektor als auch hinsichtlich der mechanischen Festigkeit des Kollektors, wodurch der Wirkungsgrad des Kollektors bei der Energieumwandlung verbessert werden kann, wobei der Solarkollektor auch eine verringerte Baugröße hat und ein einfaches und kostensparendes Fertigungsverfahren aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Solarkollektor, der dazu bestimmt ist, evakuiert zu werden, mit:

– einer oberen Wand und einer unteren Wand, einander gegenüberliegend, die zwischeneinander einen Raum umgrenzen, wobei die obere Wand lichtdurchlässig und dazu bestimmt ist, in die Richtung des Auftreffens der Sonnenstrahlen auf dem Kollektor gerichtet zu werden, und
– Mitteln zur Absorption der von der Sonnenstrahlung abgegebenen Energie, die in dem Raum angeordnet sind, wobei die Absorptionsmittel wenigstens ein Leitungsrohr für die Zirkulation eines Wärmeträgermediums aufweisen,

Üblicherweise bezeichnet der Begriff ”Abstandshalter” ein Element, das dazu vorgesehen ist, einen Abstand zwischen zwei Wänden aufrechtzuerhalten. Wie in der Erfindung definiert, erlauben es der obere und der untere Abstandshalter, zwischen der oberen und der unteren Wand des Solarkollektors einen konstanten Abstand beizubehalten, wenn das Vakuum im Kollektor hergestellt wird. Beim Evakuieren des Kollektors liegen die obere Wand und die untere Wand nämlich an den Abstandshaltern an, die diese gegenüber der durch den äußeren Atmosphärendruck bedingten Druckkraft abstützten.
Aufgrund der Anordnung des oberen und des unteren Abstandshalters senkrecht zu einem Leitungsrohr für die Zirkulation des Wärmeträgermediums, das heißt an einem kalten Punkt der Absorptionsmittel, werden die Wärmeverluste über die Abstandshalter eingeschränkt. Die Gewinnung der von der Sonnenstrahlung abgegebenen Energie durch die Absorptionsmittel und der Wirkungsgrad des Kollektors bei der Energieumwandlung werden somit optimiert.
Die Anordnung der Abstandshalter in Höhe eines Leitungsrohrs für die Zirkulation des Wärmeträgermediums trägt gleichfalls zur mechanischen Steifigkeit des gesamten Solarkollektors bei. Wenn die Absorptionsmittel eine mit dem Leitungsrohr fest verbundene Absorberplatte umfassen, hat die Absorberplatte insbesondere allgemein die Form eines sehr dünnen Blechs, das sich unter der Einwirkung des mit dem Wärmeträgermedium gefüllten Leitungsrohrs verformen kann. Bei einer Absorberplatte aus Kupfer kann die Platte beispielsweise eine Dicke von 0,1 bis 0,5 mm haben. Es besteht dann die Gefahr, dass sich das Leitungsrohr, das mit der Absorberplatte fest verbunden ist, der oberen und der unteren Wand des Kollektors annähert, was zu erheblichen Wärmeverlusten in Höhe dieser Wände führen kann. Die Anordnung der Abstandshalter in Höhe des Leitungsrohrs erlaubt es, einen konstanten Abstand zwischen dem Leitungsrohr und den Wänden des Kollektors aufrechtzuerhalten und somit die Wärmeverluste durch Kontakt zwischen dem Leitungsrohr und den Wänden des Kollektors einzuschränken.
Erfindungsgemäß können der obere Abstandshalter und der untere Abstandshalter die Form von einzelnen Stiften haben, insbesondere mit kreisförmigem oder polygonalem Querschnitt. Alternativ können der obere Abstandshalter und der untere Abstandshalter die Form länglicher Segmente haben. In diesem Fall verläuft die Längsrichtung der Segmente vorzugsweise parallel zur Längsrichtung des Leitungsrohrs für die Zirkulation des Wärmeträgermediums. Die Ausbildung mit Abstandshaltern in Form einzelner Stifte ist insofern vorteilhaft, als sie die Kontaktfläche zwischen den Abstandshaltern und den Wänden des Solarkollektors verringert, wodurch die Wärmeverluste über die Abstandshalter eingeschränkt werden.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal hat jeder Abstandshalter in Richtung der Wand des Solarkollektors, mit der er in Kontakt ist, eine abgerundete Form. Eine derartige abgerundete Form des Abstandshalters erlaubt es, die Kontaktfläche zwischen dem Abstandshalter und der Wand des Kollektors zu verringern, wobei jedoch die Wirkung einer Spitze im Kontakt zwischen dem Abstandshalter und der Wand vermieden wird, durch die Risse in der Wand verursacht werden könnten, insbesondere wenn diese aus Glas ist.
In einer Ausführungsform kann jeder Abstandshalter als einzelner Stift eine wulstförmige Form haben. Eine derartige wulstförmige Form erlaubt es, sowohl die Kontaktfläche zwischen dem Abstandshalter und der entsprechenden Wand aufgrund der mittigen Lage der Ringfläche einzuschränken, als auch den Bereich der Wechselwirkungen zwischen dem Abstandshalter und der Wand über den gesamten Umfang der Ringfläche zu verteilen, wodurch Spannungskonzentrationen in der Wand vermieden werden. Auch in diesem Fall hat die Ringfläche in Richtung der Wand des Solarkollektors, mit der sie in Kontakt ist, vorteilhafterweise eine abgerundete Form.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal weist der Solarkollektor eine Vielzahl oberer und unterer Abstandshalter auf, die entlang des Leitungsrohrs für die Zirkulation des Wärmeträgermediums verteilt sind.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal sind die oberen Abstandshalter bzw. die unteren Abstandshalter mit einem gleichmäßigen Abstand über das Leitungsrohr verteilt. Der Abstand zwischen den Abstandshaltern kann für die Reihe der oberen Abstandshalter und für die Reihe der unteren Abstandshalter identisch sein.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal weist der Solarkollektor nur Abstandshalter auf, die in Höhe des Leitungsrohrs des Kollektors angeordnet sind.
Bei jedem aus einem oberen Abstandshalter und einem unteren Abstandshalter bestehenden Paar von Abstandshaltern kann einer der Abstandshalter in Bezug auf den anderen Abstandshalter in der Längsrichtung des Leitungsrohrs versetzt sein. Die oberen und unteren Abstandshalter können somit beispielsweise bezüglich einander zickzackförmig versetzt in einer durch die Abstandshalter verlaufenden Querschnittebene des Leitungsrohrs angeordnet sein.
Alternativ können bei jedem aus einem oberen Abstandshalter und einem unteren Abstandshalter bestehenden Abstandshalterpaar der obere Abstandshalter und der untere Abstandshalter in einer Richtung senkrecht zur oberen und unteren Wand des Solarkollektors fluchtend angeordnet sein. Die oberen und die unteren Abstandshalter sind demnach zu dem Leitungsrohr symmetrisch angeordnet.
Herkömmlicherweise können die Absorptionsmittel des Solarkollektors aus Metall sein. Der obere Abstandshalter bzw. der untere Abstandshalter besteht aus jedem für seine Funktion als Abstandshalter geeigneten Material, insbesondere aus Metall, Glas oder Keramik.
Bei einer Ausführungsform ist der obere Abstandshalter bzw. der untere Abstandshalter ein Element, das auf den Absorptionsmitteln aufgesetzt und mit den Absorptionsmitteln durch jede geeignete Technik, insbesondere durch Kleben, Schweißen oder Löten, oder, im Falle eines Abstandshalters aus Glas oder Keramik, auch mittels einer Glasfritte fest verbunden ist. Weist der Solarkollektor eine Vielzahl von Abstandshaltern auf, die entlang des Leitungsrohrs des Kollektors verteilt sind, erfolgt die feste Verbindung der Abstandshalter mit den Absorptionsmitteln für mehrere Abstandshalter vorteilhafterweise gemeinsam.
Sind die Abstandshalter aus Metall, ist es insbesondere möglich, mehrere Abstandshalter einem gleichzeitigen Schweißverfahren zu unterziehen. Es kann zum Beispiel in Betracht gezogen werden, eine Reihe von oberen oder unteren Abstandshaltern aus Metall an ihrer gewünschten Stelle an den Absorptionsmitteln aus Metall anzuordnen, und dann die Abstandshalter in einem gleichzeitigen Elektroschweißverfahren auf den Absorptionsmitteln zu befestigen, wobei einerseits die Abstandshalter und andererseits die Absorptionsmittel an zwei unterschiedlichen elektrischen Spannungen angeschlossen sind und an sie ein Hochstrom angelegt ist. Der Hochstrom verläuft nur an den Kontaktpunkten zwischen den Abstandshaltern und den Absorptionsmitteln, wodurch ein Anschweißen der Abstandshalter an ihrer gewünschten Stelle auf den Absorptionsmitteln bewirkt wird.
In einer anderen Ausführungsform ist der obere Abstandshalter bzw. der untere Abstandshalter ein durch lokale Formung der Absorptionsmittel erzieltes, erhabenes Muster, das in Richtung der jeweiligen Wand des Solarkollektors vorsteht. Der Abstandshalter ist somit Bestandteil der Absorptionsmittel, wodurch das Fertigungsverfahren des Solarkollektors vereinfacht wird, da der Schritt des festen Verbindens des Abstandhalters mit den Absorptionsmitteln entfällt. Derartige integrierte oder mit den Absorptionsmitteln einstückig ausgebildete Abstandshalter können mit jeder zur Formung der Absorptionsmittel geeigneten Technik mechanisch und/oder thermisch erzielt werden, insbesondere durch Tiefziehen, Prägen oder Formgießen.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal weisen die Absorptionsmittel eine Absorberplatte auf, die der oberen Wand des Kollektors gegenüberliegend angeordnet und mit dem Leitungsrohr für die Zirkulation des Wärmeträgermediums thermisch verbunden ist, wobei einer der Abstandshalter, der obere oder der untere, mit der Absorberplatte fest verbunden ist. Im Sinne der Erfindung ist eine Absorberplatte eine Platte, die ein hohes Absorptionsvermögen aufweist, insbesondere im Wellenlängenbereich von 0,3 bis 4 Mikrometer. Es kann sich insbesondere um eine Platte handeln, die mit einer Beschichtung versehen ist, deren Absorptionsvermögen gegenüber Sonnenstrahlen hoch und deren Emissionsvermögen gegenüber Wellenlängen von über 2 Mikrometern gering ist. Die Absorberplatte kann entweder zwischen dem Leitungsrohr und der oberen Wand angeordnet sein, in diesem Fall ist der obere Abstandshalter mit der Absorberplatte fest verbunden, oder sie kann bezogen auf die obere Wand an der Rückseite des Leitungsrohrs positioniert sein, in diesem Fall ist der untere Abstandshalter mit der Absorberplatte fest verbunden.
Die Absorberplatte kann eine Wand des Leitungsrohrs für die Zirkulation des Wärmeträgermediums bilden.
Die Absorptionsmittel können durch Aneinanderfügen eines ersten Elements und eines zweiten Elements gebildet sein, die zwischeneinander wenigstens ein Leitungsrohr für die Zirkulation des Wärmeträgermediums umgrenzen, wobei das erste Element eine Absorberplatte bildet, die der oberen Wand des Solarkollektors gegenüberliegend angeordnet ist. Das erste und das zweite Element können insbesondere die Form von zwei Blechen oder zwei Metallwannen haben. Der obere Abstandshalter ist dann mit dem ersten Element in Höhe des Leitungsrohrs fest verbunden, während der untere Abstandshalter mit dem zweiten Element ebenfalls in Höhe des Leitungsrohrs fest verbunden ist.
Eine solche Struktur der Absorptionsmittel, die aus dem Aneinanderfügen der beiden das Leitungsrohr für die Zirkulation des Wärmeträgermediums bildenden Elemente resultiert, ist besonders kompakt und starr. Vorteilhafterweise erfolgt die Fertigung eines Solarkollektors, der derartige aus zwei Elementen bestehende Absorptionsmittel umfasst, zügig und einfach. Insbesondere wenn die Abstandshalter erhabene Muster der Absorptionsmittel sind, die durch eine lokale Formung des ersten und des zweiten Elements in Höhe des Leitungsrohrs erzielt werden, genügt es, zur Herstellung des Solarkollektors die Absorptionsmittel dadurch zu formen, dass das erste und das zweite Element zum Beispiel durch Schweißen oder Löten aneinandergefügt werden, und dann die Absorptionsmittel in den Aufnahmeraum des Solarkollektors einzulegen. Derartige aus zwei Elementen bestehende Absorptionsmittel mit integrierten Abstandshaltern garantieren gleichfalls eine genau Positionierung der Abstandshalter im Kollektor.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal weist jeder Abstandshalter eine Dicke von weniger als 4 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm auf, und der Solarkollektor hat eine Gesamtdicke von weniger als 30 mm, vorzugsweise weniger als 25 mm.
Vorteilhafterweise ist der Aufnahmeraum des Solarkollektors dicht und zur Herstellung eines Vakuums geeignet. Zu diesem Zweck sind die obere Wand und die untere Wand des Solarkollektors miteinander in dichter Weise zum Beispiel mittels eines Rahmenabstandshalters verbunden.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Solarkollektors verdeutlicht, die jedoch lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt ist, in denen:
1 ein Querschnitt durch einen Solarkollektor entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
2 ein Querschnitt analog zu 1 ist, der eine erste Variante des Solarkollektors der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein Querschnitt analog zu 1 ist, der eine zweite Variante des Solarkollektors der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Querschnitt analog zu 1 ist, der eine dritte Variante des Solarkollektors der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ein zu 1 analoger Querschnitt eines Solarkollektors entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
6 ein Querschnitt analog zu 5 ist, der eine Variante des Solarkollektors der zweiten Ausführungsform zeigt;
7 ein Schnitt entlang Linie VII-VII aus 1 bis 6 ist, der eine mögliche Ausbildung des Leitungsrohrs des Solarkollektors zeigt;
8 ein Schnitt analog zu 7 ist, der eine andere mögliche Ausbildung des Leitungsrohrs des Solarkollektors zeigt;
9 ein zu 1 analoger Querschnitt eines Solarkollektors entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist;
10 ein Querschnitt analog zu 9 ist, der eine Variante des Solarkollektors der dritten Ausführungsform zeigt; und
11 ein Schnitt entlang Linie XI-XI aus 9 und 10 ist.
Zwecks einer besseren Übersichtlichkeit der Zeichnungen wurden die relativen Abmessungen der einzelnen Elemente in den 1 bis 11 nicht genau berücksichtigt.
In der in 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform umfasst der Solarkollektor 1 eine lichtdurchlässige obere Wand 2, die dazu bestimmt ist, in die Richtung des Auftreffens der Sonnenstrahlen R auf dem Kollektor gerichtet zu werden, und eine untere Wand 4, die lichtdurchlässig ist oder nicht. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Begriff ”lichtdurchlässig” auf eine Lichtdurchlässigkeit wenigstens in den Wellenlängenbereichen der Sonnenstrahlung, die für die Umwandlung der von der Sonnenstrahlung abgegebenen Energie in Wärmeenergie durch die Absorptionsmittel des Kollektors nutzbar ist.
Die Wände 2 und 4 können insbesondere durch zwei identische Scheiben aus Hartglas mit rechteckiger Form und einer Dicke von etwa 3 bis 6 mm gebildet sein. Alternativ kann die obere Wand 2 aus einem anderen lichtdurchlässigen Material als Glas gebildet sein, das geeignete Festigkeitseigenschaft besitzt. Ebenso kann die untere Wand 4 aus jedem anderen geeigneten lichtdurchlässigen oder nicht lichtdurchlässigen Material als Glas gebildet sein, insbesondere aus Metall. Die Wände 2 und 4 sind mittels eines Metallrahmens 10 solchermaßen miteinander verbunden, dass sie zwischeneinander und mit dem Rahmen 10 einen Raum 3 zur Aufnahme der Absorptionsmittel des Kollektors 1 umgrenzen. In der montierten Ausbildung des Kollektors 1 sind die Mittelebenen π und π' der Wände 2 und 4 im Wesentlichen zueinander parallel. Mit Z ist eine Dickenrichtung des Kollektors 1 bezeichnet, die zu den Mittelebenen π und π' der Wände 2 und 4 senkrecht ist.
Jede der Wände 2 und 4 ist am Rahmen 10 mit Hilfe einer dichten, insbesondere gasdichten Versiegelungsfuge 11 befestigt. Vorzugsweise wird die Versiegelungsfuge 11 zwischen dem Metallrahmen 10 und jeder Glaswand 2 oder 4 durch eine Lötnaht mittels einer Lötlegierung zwischen dem Rahmen und einer auf der Glaswand aufgebrachten Metallfritte erlangt. Diese Metallfritte, die eine Glasfritte und Metallpartikel umfasst, wird vorteilhafterweise durch Siebdruck auf der Umrandung der Seite der Glaswand 2 oder 4 aufgebracht, die dazu bestimmt ist, mit dem Rahmen 10 in Kontakt zu gelangen, und anschließend bei der thermischen Härtung der Glaswand 2 oder 4 eingebrannt. Die zwischen dem Glas und dem Metall erzielte Versiegelungsfuge 11 bietet auf lange Frist gute Festigkeits- und Dichtigkeitseigenschaften. Insbesondere erlaubt die Versiegelungsfuge 11 die Evakuierung des Raums 3, in dem die Absorptionsmittel des Kollektors angeordnet sind, und die Aufrechterhaltung des Vakuums.
Die Absorptionsmittel umfassen eine Absorberplatte 5 aus Metall und ein Leitungsrohr 7 für die Zirkulation eines Wärmeträgermediums. Das Wärmeträgermedium ist beispielsweise Wasser, gegebenenfalls gemischt mit einem Frostschutzmittel. Vorteilhafterweise ist die Absorberplatte 5 mit einer Beschichtung versehen, deren Absorptionsvermögen gegenüber Sonnenstrahlen hoch und deren Emissionsvermögen gegenüber Wellenlängen von über 2 Mikrometern gering ist. Die Absorberplatte 5 ist zwischen der oberen Wand 2 und dem Leitungsrohr 7 für die Zirkulation des Wärmeträgermediums so angeordnet, dass sie die Wärme aus der die Wand 2 durchdringenden Sonnenstrahlung zu speichern vermag, wobei diese Wärme dann von der Absorberplatte 5 auf das im Leitungsrohr 7 zirkulierende Medium übertragen wird. Hierzu ist das Leitungsrohr 7 mit der der unteren Wand 4 zugewandten Unterseite 5A der Absorberplatte 5 in thermischem Kontakt. Das Leitungsrohr 7 kann mit der Seite 5A der Absorberplatte 5 durch jedes geeignete Mittel fest verbunden sein, zum Beispiel durch Schweißen. Das Leitungsrohr 7 kann gegen die Unterseite 5A der Absorberplatte 5 angeordnet sein und hierbei zum Beispiel, wie in 7 dargestellt, harfenförmig oder wie in 8 dargestellt, serpentinenförmig sein. Diese beiden als nicht einschränkende Beispiele aufgeführten Ausbildungen des Leitungsrohrs 7 erlauben es, die thermische Kontaktfläche zwischen dem Leitungsrohr und der Absorberplatte zu maximieren.
Die Absorptionsmittel 5 und 7 werden vorzugsweise in Höhe einer Mittelebene P des Kollektors mit Abstand zu den Wänden 2 und 4 gehalten, um die Wärmeverluste durch Kontakt mit diesen Wänden einzuschränken. Der Querschnitt des Leitungsrohrs 7 kann unterschiedliche Formen aufweisen, insbesondere kann er kreisförmig, eiförmig oder polygonal sein. Die insbesondere aus Kupfer oder Aluminium bestehende Absorberplatte 5 hat in Richtung Z eine Dicke von etwa 0,1 mm bis 1 mm. Das Leitungsrohr 7, das gleichfalls aus Kupfer oder Aluminium sein kann, hat in Richtung Z eine Dicke von etwa 8 mm, die dem Durchmesser des Leitungsrohrs entspricht, wenn dieses einen kreisförmigen Querschnitt hat.
Das Leitungsrohr 7 mündet an der Außenseite des Kollektors 1 in Höhe von zwei nicht dargestellten Verbindungsstücken für den Zulauf und Ablauf des Wärmeträgermediums. Vorzugsweise sind die beiden Verbindungsstücke auf ein und demselben Abschnitt des Kollektors 1 vorgesehen, das heißt sie sind an ein und derselben Seite des rechteckigen Rahmens 10 angebracht. Ist der Kollektor 1 auf einer Struktur montiert, die bezüglich der Horizontalen geneigt ist, zum Beispiel einem Dach oder einer Fassade, ist die die Verbindungsstücke umfassende Seite des Rahmens 10 bezüglich der anderen Rahmenseiten vorzugsweise am höchsten angeordnet. Liegen zwei Kollektoren 1 auf der Montagestruktur nebeneinander, ist es demnach einfach, das Zulaufverbindungsstück eines ersten Kollektors 1 mit dem Auslaufverbindungsstück des zweiten danebenliegenden Kollektors 1 zu verbinden. Es wird somit ein Solarkollektorsystem gebildet, in dem das Wärmeträgermedium nacheinander einer Vielzahl von Kollektoren durchströmen kann.
Im Kollektor 1 ist eine Vielzahl von Abstandshaltern 8 und 9 in Form von Stiften vorgesehen, die mit den Absorptionsmitteln in Höhe des Leitungsrohrs 7 fest verbunden sind, um beim Evakuieren des Kollektors einen konstanten Abstand zwischen der oberen Wand 2 und der unteren Wand 4 aufrechtzuerhalten. Der Kollektor 1 weist somit eine erste Reihe Abstandshalter 8, so genannte obere Abstandshalter, auf, die über der Absorberplatte 5 in Richtung der oberen Wand 2 angeordnet sind, sowie eine zweite Reihe Abstandshalter 9, so genannte untere Abstandshalter, die unter dem Leitungsrohr 7 in Richtung der unteren Wand 4 angeordnet sind. Die Abstandshalter 8, 9 sind in dem Kollektor 1 so verteilt, dass Abstandshalterpaare gebildet werden. Jedes Abstandshalterpaar umfasst einen oberen Abstandshalter 8 und einen unteren Abstandshalter 9, die in Richtung Z im Wesentlich fluchtend angeordnet und auf beiden Seiten der Absorptionsmittel jeweils in Höhe des Leitungsrohrs 7 angeordnet sind.
Genauer gesagt ist jeder obere Abstandshalter 8 in Höhe eines Teils 51 der Absorberplatte 5 angeordnet, das mit dem Leitungsrohr 7 in thermischem Kontakt ist, während jeder untere Abstandshalter 9 in Höhe des Leitungsrohrs 7 angeordnet ist. Die räumliche Anordnung der Abstandshalter 8 und 9 jeweils in Höhe eines Stücks des Leitungsrohrs 7 erlaubt es, die von den Absorptionsmitteln 5 und 7 ausgehenden Wärmeverluste über die Abstandshalter einzuschränken. Das Leitungsrohr 7 und die Teile 51 der Absorberplatte 5, die mit dem Leitungsrohr 7 in thermischem Kontakt sind, sind in der Wärmeverteilung der Absorptionsmittel kalte Bereiche, wodurch thermische Verlust über die Abstandshalter begrenzt sind. Die in Höhe des Leitungsrohrs 7 angeordneten Abstandshalter 8 und 9 tragen ferner zur mechanischen Steifigkeit des gesamten Kollektors, insbesondere der Absorptionsmittel 5 und 7, bei, indem ein konstanter Abstand zwischen dem Leitungsrohr 7 und den Wänden 2 und 4 des Kollektors aufrechterhalten wird.
1 und 2 zeigen zwei Varianten des Solarkollektors 1, bei denen die Abstandshalter 8 und 9 Elemente sind, die auf den Absorptionsmitteln 5 und 7 aufgesetzt sind. In diesen beiden Fällen ist jeder obere Abstandshalter 8 mit einem Teil 51 der Absorberplatte 5 fest verbunden, während jeder untere Abstandshalter 9 mit dem Leitungsrohr 7 fest verbunden ist und dabei bezogen auf das Leitungsrohr einem oberen Abstandshalter 8 diametral entgegengesetzt ist. Bei der Variante aus 2 erlaubt es der quadratische Querschnitt des Leitungsrohrs 7 gegenüber einem kreisförmigen Querschnitt wie in 1, die Kontaktfläche zwischen der Absorberplatte 5 und dem Leitungsrohr 7 zu vergrößern und somit die gegenseitige Wärmeübertragung zu verbessern. Die auf den Absorptionsmitteln aufgesetzten Abstandshalter 8 und 9 können unterschiedlich geformt sein, insbesondere können sie kugelförmig, wie durch die Kugeln in 1 dargestellt, oder kegelstumpfförmig sein, wie in 2 gezeigt. Jeder Abstandshalter 8 oder 9 weist vorzugsweise in Richtung der entsprechenden Wand 2 oder 4 eine abgerundete Form auf.
Die Abstandshalter aus 1 und 2 können aus Metall sein, wobei die feste Verbindung eines jeden Abstandshalters mit dem Teil 51 oder dem Leitungsrohr 7 dann vorteilhafterweise durch Schweißen oder Löten realisiert ist. Alternativ können diese Abstandshalter aus Glas oder Keramik sein, wobei die feste Verbindung eines jeden Abstandshalters mit dem Teil 51 oder dem Leitungsrohr 7 dann durch Kleben mittels eine Klebstoffs oder mittels einer Glasfritte realisiert ist.
Sind die Abstandshalter aus Glas werden diese vorzugsweise einer vorherigen Behandlung durch chemische Härtung unterzogen. In bekannter Weise sollen ursprünglich im Glas vorhandene und nahe an der Oberfläche gelegene alkalische Ionen durch die Behandlung durch chemische Härtung durch Ionenaustausch durch andere dickere alkalische Ionen ersetzt werden, um hohe Druckspannungen an der Oberfläche herbeizuführen. Die chemische Härtung erlaubt somit, die mechanische Festigkeit der Abstandshalter deutlich zu erhöhen. Die Verwendung von oberen Abstandshaltern 8 aus lichtdurchlässigem Glas ist vorteilhaft, da die gesamte aktive Oberfläche der Absorberplatte 5 somit der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, wodurch die Energiegewinnung durch die Absorberplatte verbessert werden kann.
3 und 4 zeigen zwei Varianten des Solarkollektors 1, bei denen die oberen Abstandshalter 8 erhabene Muster sind, die durch lokale Verformung der Absorberplatte 5 erzielt werden, während die unteren Abstandshalter 9 Elemente sind, die analog zu den unteren Abstandshaltern 9 aus 1 und 2 auf dem Leitungsrohr 7 aufgesetzt sind und dabei jeweils einem oberen Abstandshalter 8 bezogen auf das Leitungsrohr diametral entgegengesetzt sind.
Jeder obere Abstandshalter 8 aus 3 und 4 steht bezüglich einer Hauptebene der Absorberplatte 5 in Richtung der oberen Wand 2 vor. Die oberen Abstandshalter 8 können mit jeder zur Formung der Absorberplatte 5 geeigneten Technik mechanisch und/oder thermisch geformt werden, insbesondere durch Tiefziehen, Prägen oder Formgießen. Jeder Abstandshalter 8 weist vorzugsweise in Richtung der oberen Wand 2 eine abgerundete Form auf.
Bei der in 5 und 6 dargestellten zweiten Ausführungsform sind gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der dieser zweiten Ausführungsform entsprechende Solarkollektor 1 unterscheidet sich von dem Solarkollektor der ersten Ausführungsform darin, dass seine Absorptionsmittel durch zwei Bleche gebildet sind, nämlich einem oberen Blech 5 und einem unteren Blech 6, die aneinandergefügt sind und zwischeneinander ein Leitungsrohr 7 für die Zirkulation eines Wärmeträgermediums umgrenzen. Das der oberen Wand 2 gegenüberliegend angeordnete obere Blech 5 bildet eine Absorberplatte. Vorteilhafterweise ist das obere Blech 5 mit einer Beschichtung versehen, deren Absorptionsvermögen gegenüber Sonnenstrahlen hoch und deren Emissionsvermögen gegenüber Wellenlängen von über 2 Mikrometern gering ist.
Wie in 5 und 6 dargestellt, weist das obere Blech 5 ein vorgewölbtes Teil 51 auf, das ein Oberteil des Leitungsrohrs 7 bildet, während das untere Blech 6 ein vorgewölbtes Teil 61 aufweist, das ein Unterteil des Leitungsrohrs 7 bildet. Die Bleche 5 und 6 sind fest miteinander verbunden, wobei ihre vorgewölbten Teile 51 und 61 in gegenseitiger Übereinstimmung angeordnet sind, um das Leitungsrohr 7 zu bilden. Wie vorstehend erwähnt, kann das Leitungsrohr 7 insbesondere eine Harfenform, wie in 7 dargestellt, oder eine Serpentinenform, wie in 8 gezeigt, aufweisen. Die feste Verbindung der Bleche 5 und 6 kann mit jeder geeigneten Technik ausgeführt werden, zum Beispiel durch Schweißen. Zur Gewährleistung der Dichtigkeit des Leitungsrohrs 7 weisen die Verbindungsmittel zwischen den Blechen 5 und 6 vorzugsweise Schweißraupen 12 auf, die an den Längsrändern des Leitungsrohrs 7 in Höhe der Verbindung zwischen den Blechen 5 und 6 verlaufen.
Wie in 5 und 6 zu erkennen, werden die Absorptionsmittel 5, 6, 7 vorzugsweise in Höhe einer Mittelebene P des Kollektors mit Abstand zu den Wänden 2 und 4 gehalten, um in Höhe dieser Wände Wärmeverluste durch thermischen Kontakt einzuschränken. In 5 und 6 ist der Querschnitt des Leitungsrohrs 7 kreisförmig. Alternativ kann der Querschnitt des Leitungsrohrs 7 anders als kreisförmig geformt sein, vor allem eiförmig oder polygonal. Die Bleche 5 und 6 können insbesondere aus Kupfer oder Aluminium bestehen, und das Leitungsrohr 7, das sie zwischeneinander umgrenzen, kann eine Dicke in Richtung Z von etwa 8 mm haben, die dem Durchmesser des Leitungsrohrs entspricht, wenn dieses einen kreisförmigen Querschnitt hat.
Der Kollektor 1 dieser zweiten Ausführungsform weist eine Vielzahl oberer Abstandshalter 8 und eine Vielzahl unterer Abstandshalter 9 in Form von Stiften auf, die mit den Blechen 5 und 6 in Höhe des Leitungsrohrs 7 fest verbunden sind und die dazu bestimmt sind, beim Evakuieren des Kollektors 1 einen konstanten Abstand zwischen der oberen Wand 2 und der unteren Wand 4 beizubehalten. Wie bei der ersten Ausführungsform sind die Abstandshalter 8 und 9 paarweise in Richtung Z fluchtend angeordnet, so dass jeder obere Abstandshalter 8 über einem vorgewölbten Teil 51 des oberen Blechs 5 in Richtung der oberen Wand 2 angeordnet ist, während jeder untere Abstandshalter 9 unter einem vorgewölbten Teil 61 des unteren Blechs in Richtung der unteren Wand 4 angeordnet ist.
Bei der Variante aus 5 sind die oberen Abstandshalter 8 und die unteren Abstandshalter 9 Elemente, die auf den vorgewölbten Teilen 51 und 61 aufgesetzt sind, während bei der Variante aus 6 die oberen Abstandshalter 8 und die unteren Abstandshalter 9 erhabene Muster sind, die durch eine lokale Formung der Bleche 5 und 6 in Höhe der vorgewölbten Teile 51 und 61 erzielt werden. Diese erhabenen Muster, die zur Außenseite der Konkavität der vorgewölbten Teile 51 und 61 vorspringen, können mit jeder zur Formung der Bleche 5 und 6 geeigneten Technik mechanisch und/oder thermisch geformt werden, insbesondere durch Tiefziehen, Prägen oder Formgießen. Werden die Bleche 5 und 6 durch Formgießen hergestellt, kann das Formwerkzeug vorteilhafterweise sowohl die den vorgewölbten Teilen 51 und 61 entsprechenden Reliefe als auch die den Abstandshaltern 8 und 9 entsprechenden Reliefe aufweisen. Sind die beiden Bleche 5 und 6, wie in 6 gezeigt, zueinander symmetrisch, kann ein einziges Formwerkzeug zur Herstellung der beiden Sieche verwendet werden, wodurch sich die Herstellungskosten des Solarkollektors begrenzen lassen.
Bei der in 9 bis 11 dargestellten dritten Ausführungsform sind gleiche Elemente wie bei der ersten Ausführungsform mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der Solarkollektor 1 entsprechend der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von den Solarkollektoren der vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, dass seine Absorptionsmittel aus einem Metallkasten bestehen, der in seinem Innenraum ein Leitungsrohr 7 für die Zirkulation eines Wärmeträgermediums umgrenzt, dessen Kanäle, wie in 11 dargestellt, nebeneinanderliegen. Der Metallkasten ist durch Aneinanderfügen von zwei Metallwannen gebildet, und zwar einer oberen Wanne 5 und einer unteren Wanne 6, die durch jede geeignete Technik miteinander fest verbunden sind, zum Beispiel durch Schweißen. Die obere Wanne 5 bildet eine Absorberplatte, die der oberen Wand 2 gegenüberliegend angeordnet ist. Die obere Wanne 5 ist vorzugsweise mit einer Beschichtung versehen, deren Absorptionsvermögen gegenüber Sonnenstrahlen hoch und deren Emissionsvermögen gegenüber Wellenlängen von über 2 Mikrometern gering ist.
Wie in 8 und 10 zu erkennen, weist die obere Wanne 5 einen Boden 50 und einen Seitenrand 52 auf, der im Wesentlichen senkrecht zum Boden 50 verläuft. In gleicher Weise weist die untere Wanne 6 einen Boden 60 und einen Seitenrand 62 auf, der zum Boden 60 im Wesentlichen senkrecht verläuft. Die untere Wanne 6 umfasst ferner Innenwände 63, die im Wesentlichen senkrecht zum Boden 60 verlaufen und die im Innenraum der Wanne 6 mehrere Kanäle umgrenzen, die miteinander verbunden und auf der dem Boden 60 entgegengesetzten Seite offen sind. Sind die Wannen 5 und 6 fest miteinander verbunden, sind diese Kanäle durch den Boden 50 und den Seitenrand 52 der oberen Wanne 5 so verschlossen, dass sie das Leitungsrohr 7 für die Zirkulation des Wärmeträgermediums bilden. Um die Dichtigkeit des durch die Verbindung der Wannen 5 und 6 gebildeten Metallkastens zu gewährleisten, weisen die Verbindungsmittel zwischen den Blechen 5 und 6 vorzugsweise Schweißraupen 12 entlang der umlaufenden Verbindung zwischen den Wannen 5 und 6 auf.
Wie vorstehend erwähnt, wird der die Absorptionsmittel bildende Metallkasten 5, 6, 7 vorzugsweise in Höhe einer Mittelebene P des Kollektors 1 mit Abstand zu den Wänden 2 und 4 gehalten, um in Höhe der Wände Wärmeverluste durch Kontakt einzuschränken. Die Wannen 5 und 6 können insbesondere aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Der Metallkasten hat in der Dickenrichtung Z des Kollektors eine Dicke von etwa 8 mm.
Der Kollektor 1 dieser dritten Ausführungsform weist eine Vielzahl oberer Abstandshalter 8 in Form von fest mit dem Boden 50 der oberen Wanne 5 verbundenen Stiften und eine Vielzahl unterer Abstandshalter 9 in Form von fest mit dem Boden 60 der unteren Wanne 6 verbundenen Stiften auf. Die Abstandshalter 8 und 9 sind dazu vorgesehen, beim Evakuieren des Kollektors 1 einen konstanten Abstand zwischen der oberen Wand 2 und der unteren Wand 4 aufrechtzuerhalten. Da die Kanäle des Leitungsrohrs 7 nebeneinanderliegen, kann bei dieser Ausführungsform der Abstand p zwischen den Abstandshaltern beliebig sein, da er nicht durch den Abstand zwischen den verschiedenen Abschnitten des Leitungsrohrs 7 bestimmt wird, wie dies bei den in 7 und 8 dargestellten harfen- oder serpentinenförmigen Ausbildungen der Fall ist. Der Abstand 2 wird demnach nur durch den Grad der in der oberen Wand 2 akzeptablen mechanischen Spannung bestimmt.
Bei der Variante aus 9 sind die oberen Abstandshalter 8 und die unteren Abstandshalter 9 Elemente, die auf den Wänden der Böden 50 und 60 aufgesetzt sind, während bei der Variante aus 10 die oberen Abstandshalter 8 und die unteren Abstandshalter 9 erhabene Muster sind, die durch eine lokale Formung der Wände der Böden 50 und 60 erzielt werden. Die erhabenen Muster, die zur Außenseite der Wannen 5 und 6 vorspringen, können mit jeder zur Formung geeigneten Technik mechanisch und/oder thermisch geformt werden, insbesondere durch Tiefziehen, Prägen oder Formgießen.
Ungeachtet der Ausführungsform hat jeder obere Abstandshalter 8 oder untere Abstandshalter 9 eine Dicke e₈ oder e₉ von weniger als 4 mm, vorzugsweise von weniger als 2 mm. Jeder Abstandshalter 8 oder 9 hat ferner vorteilhafterweise in Richtung der jeweiligen Wand 2 oder 4 des Kollektors eine abgerundete Form. Der Wert des Abstands p zwischen den Abstandshaltern im oberen oder unteren Teil des Kollektors ist gleichfalls so angepasst, dass ein Kompromiss zwischen der Minimierung der Wärmeverluste über die Abstandshalter zum einen und der Verteilung der Spannungen in der oberen oder unteren Wand des Kollektors zum anderen erreicht wird. Eine Vergrößerung des Abstands p zwischen den Abstandshaltern führt zu einer Erhöhung der Konzentration der in der Wand erzeugten mechanischen Spannungen und somit der Bruchgefahr der Wand, wenn diese aus Glas ist. Ein guter Kompromiss wird bei einem Wert des Abstands p zwischen den Abstandshaltern von 20 bis 100 mm, vorzugsweise etwa 60 mm erzielt.
Wie sich aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ergibt, erlaubt es ein erfindungsgemäßer Solarkollektor, durch das Evakuieren des Aufnahmeraums der Absorptionsmittel einerseits und durch das spezifische Anordnen der Abstandshalter im Kollektor andererseits Wärmeverluste einzuschränken. Die Positionierung der Abstandshalter an kalten Punkten der Absorptionsmittel senkrecht zu dem Leitungsrohr für die Zirkulation des Wärmeträgermediums erlaubt nämlich die Reduzierung von Wärmeverlusten über die Abstandshalter, ebenso wie die abgerundete Form eines jeden Abstandshalters in Richtung der Absorptionsmittel eine Verringerung der Kontaktfläche zwischen dem Abstandshalter und den Absorptionsmitteln ermöglicht.
Die Positionierung der Abstandshalter in Höhe des Leitungsrohrs verbessert die mechanische Steifigkeit des gesamten Solarkollektors und insbesondere der Absorptionsmittel. Die auf beiden Seiten des Leitungsrohrs angeordneten Abstandshalter erlauben es nämlich, die Absorptionsmittel starr in ihrer allgemein mittigen Position im Kollektor mit Abstand zu der oberen und der unteren Wand des Kollektors zu halten. Die Wärmeverluste durch Kontakt zwischen den Absorptionsmitteln und den Wänden des Kollektors, die aus einer Verformung der Absorptionsmittel resultieren könnten, werden somit ebenfalls eingeschränkt.
Aufgrund der verbesserten Energiegewinnung durch die Absorberplatte und der Reduzierung der Wärmeverluste kann ein erfindungsgemäßer Solarkollektor einen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung aufweisen, der über dem Wirkungsgrad von Solarkollektoren nach dem Stand der Technik liegt.
Dank einerseits der Verwendung von Wänden und Abstandshaltern insbesondere aus Hartglas oder Metall, die eine gute mechanische Festigkeit selbst bei relativ geringen Dicken aufweisen, und andererseits der Möglichkeit, in dem Aufnahmeraum der Absorptionsmittel durch Anbringen einer Versiegelungsfuge Glas-Metall, wie vorstehend beschrieben, ein Vakuum wirksam aufrechtzuerhalten, kann ein erfindungsgemäßer Solarkollektor auch eine sehr kompakte Struktur aufweisen. Erfindungsgemäß ist die Gesamtdicke e₁ des Solarkollektors kleiner als 30 mm, vorzugsweise kleiner als 25 mm. Dank seiner Kompaktheit lässt sich ein erfindungsgemäßer Solarkollektor leicht und in ästhetisch ansprechender Weise auf einem Gebäudedach oder an einer Gebäudefassade integrieren. Die Verwendung einer Scheibe aus Hartglas als obere Wand garantiert eine gute Widerstandsfähigkeit des Kollektors gegenüber Unwettern, wenn er auf einem Gebäudedach oder an einer Gebäudefassade angebracht ist. Ferner kann ein erfindungsgemäßer Solarkollektor aufgrund seiner Evakuierung die Wärmedämmung am Dach oder an der Fassade, das bzw. die mit dem Kollektor versehen ist, verbessern.
Im Übrigen ist es bei einem erfindungsgemäßen Solarkollektor, wenn dieser Abstandshalter aufweist, die auf den Absorptionsmitteln gemeinsam geformt oder mit diesen gemeinsam fest verbunden sind, nicht mehr erforderlich, die Abstandshalter jeweils einzeln am Kollektor anzubringen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Kollektor Abstandshalter aufweist, die durch eine lokale Formung der Absorptionsmittel wie vorstehend beschrieben erzielt werden. Dank des gemeinsamen Anbringens der Abstandshalter ist das Herstellungsverfahren des Solarkollektors einfacher und erfolgt zügiger, was bei einer Fertigung auf gewerblich-industrieller Ebene von Vorteil ist.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt. Insbesondere kann ein erfindungsgemäßer Solarkollektor statt einem einzigen Leitungsrohr wie in den vorstehend angeführten Beispielen mehrere Leitungsrohre für die Zirkulation des Wärmeträgermediums umfassen. In 1 bis 4, in denen die Absorptionsmittel eine Absorberplatte und ein Leitungsrohr für die Zirkulation des Wärmeträgermediums umfassen, die miteinander verbunden sind, ist die Absorberplatte ferner an der Vorderseite des Leitungsrohrs zwischen dem Leitungsrohr und der oberen Wand des Kollektors angeordnet. Alternativ kann die Absorberplatte, bezogen auf die obere Wand, an der Rückseite des Leitungsrohrs angeordnet sein. Zusätzlich zu den Mitteln zur Umwandlung der von der Sonnenstrahlung abgegebenen Energie in Wärmeenergie, etwa einer Absorberplatte und einem Leitungsrohr für die Zirkulation des Wärmeträgermediums wie vorstehend beschrieben, können die in dem Aufnahmeraum des Solarkollektors angeordneten Absorptionsmittel des Weiteren Mittel zur Umwandlung der von der Sonnenstrahlung abgegebenen Energie in elektrische Energie aufweisen, etwa Photovoltaikzellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 87/06328 A [0004]

Claims

Solarkollektor (1) mit: – einer oberen Wand (2) und einer unteren Wand (4), einander gegenüberliegend, die zwischeneinander einen Raum (3) umgrenzen, wobei die obere Wand (2) lichtdurchlässig und dazu bestimmt ist, in die Richtung des Auftreffens der Sonnenstrahlen (R) auf dem Kollektor gerichtet zu werden, und – Mitteln (5, 6, 7) zur Absorption der von der Sonnenstrahlung abgegebenen Energie, die in dem Raum (3) angeordnet sind, wobei die Absorptionsmittel wenigstens ein Leitungsrohr (7) für die Zirkulation eines Wärmeträgermediums aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner wenigstens einen oberen Abstandshalter (8) und wenigstens einen unteren Abstandshalter (9) aufweist, die mit den Absorptionsmitteln (5, 6, 7) in Höhe des Leitungsrohrs (7) fest verbunden sind, wobei der obere Abstandshalter und der untere Abstandshalter auf jeder Seite des Leitungsrohrs angeordnet sind, jeweils in Richtung der oberen Wand (2) im Falle des oberen Abstandshalter (8) bzw. in Richtung der unteren Wand (4) im Falle des unteren Abstandshalter (9).
Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abstandshalter (8) und der untere Abstandshalter (9) die Form von Stiften haben.
Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abstandshalter (8) und der untere Abstandshalter (9) die Form länglicher Segmente haben.
Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abstandshalter (8, 9) in Richtung der Wand (2, 4) des Kollektors, mit der er in Kontakt ist, eine abgerundete Form hat.
Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abstandshalter (8) ein an den Absorptionsmitteln (5, 6, 7) in Richtung der oberen Wand (2) vorstehendes Muster ist, das durch Formung der Absorptionsmittel erlangt wird, insbesondere durch Tiefziehen, Prägen oder Formgießen.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abstandshalter (8) ein Element ist, das auf den Absorptionsmitteln (5, 6, 7) insbesondere durch Kleben, Schweißen oder Löten aufgesetzt ist.
Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abstandshalter (9) ein an den Absorptionsmitteln (5, 6, 7) in Richtung der unteren Wand (4) vorstehendes Muster ist, das durch Formung der Absorptionsmittel erlangt wird, insbesondere durch Tiefziehen, Prägen oder Formgießen.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abstandshalter (9) ein Element ist, das auf den Absorptionsmitteln (5, 6, 7) insbesondere durch Kleben, Schweißen oder Löten aufgesetzt ist.
Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsmittel wenigstens eine Absorberplatte (5) aufweisen, die der oberen Wand (2) gegenüberliegend angeordnet und mit dem Leitungsrohr (7) thermisch verbunden ist, wobei einer der Abstandshalter, der obere (8) oder der untere (9), mit der Absorberplatte (5) fest verbunden ist.
Kollektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberplatte (5) eine Wand des Leitungsrohrs (7) bildet.
Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsmittel ein erstes Element (5) und ein zweites Element (6) aufweisen, die zwischeneinander wenigstens ein Leitungsrohr (7) für die Zirkulation des Wärmeträgermediums umgrenzen, wobei das erste Element (5) der oberen Wand (2) gegenüberliegend angeordnet ist und eine Absorberplatte bildet, wobei der obere Abstandshalter (8) mit dem ersten Element (5) in Höhe des Leitungsrohrs (7) fest verbunden ist, während der untere Abstandshalter (9) mit dem zweiten Element (6) in Höhe des Leitungsrohrs (7) fest verbunden ist.
Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abstandshalter (8) und der untere Abstandshalter (9) in einer Richtung (Z) senkrecht zur oberen (2) und zur unteren (4) Wand fluchtend angeordnet sind.
Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vielzahl obere (8) und untere (9) Abstandshalter aufweist, die entlang des Leitungsrohrs (7) verteilt sind.
Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (3) dicht und zur Herstellung eines Vakuums geeignet ist.