DE20319299U1

DE20319299U1 - Solarkollektor

Info

Publication number: DE20319299U1
Application number: DE20319299U
Authority: DE
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2013-12-13

Abstract

Solarkollektor, aufweisend:
einen Wärmeabsorber zum Absorbieren einfallender Strahlung und
ein biegsames Gehäuse, das den Wärmeabsorber umschliesst und die Anpassung an eine ebene oder nichtebene Unterlage nach Wahl erlaubt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Solarkollektor, insbesondere einen Solarkollektor mit biegbarem Gehäuse, der von der Sonne eingestrahlte Energie sammelt, in Wärme umwandelt und eine rückwärtige Fläche erhitzt, wobei die nicht notwendig eben ist und transparent oder halbtransparent ist, so daß Wärmeverlust reduziert wird und sich für einen ästhetischen optischen Eindruck eine rückwärtige Beleuchtung installieren läßt.
In konventioneller Technik sind Solarkollektoren breitflächige, ebene Absorber von Sonnenstrahlung, welche diese in Wärmeenergie umwandeln. Als Medium zur Weiterleitung entstandener Wärme wird Wasser eingesetzt. Damit wird direkt Warmwasser erzeugt oder Wärmeenergie wird verwendet zur Erzeugung elektrischer Energie für mechanische und elektronische Anwendungen.
Ein konventioneller Solarkollektor von ebener Form weist auf eine transparante Deckplatte, einen Wärmeabsorber, eine rückwärtige Isolierschicht, eine Rückplatte und einen Rahmen. Die erzeugte Wärmeenergie bestimmt sich aus den Eigenschaften des Wärmeabsorbers und der Sonneneinstrahlung. Der Entwurf eines konventionellen Solarkollektors berücksichtigt den Brechungsindex der Deckplatte, die Absorption von Strahlung durch den Wärmeabsorber und den Wärmwaustausch. Danach richten sich der Abstand der Deckplatte und des Wärmeabsorbers, der Abstand des Wärmeabsorbers und der Rückplatte und die Dicke der Isolierschicht. In konventioneller Technik wird Wder Verlust von Wärme an der Rückseite durch undurchsichtiges Isoliermaterial, wie Styropor oder Glaswolle, vermindert. Konventionelle Solarkollektoren sind somit undurchsichtig, allein auf ihre Aufgabe des Sammelns von Wärme ausgerichtet. Häufig jedoch ist eine transparente Ausführung von Solarkollektoren erwünscht, beispielsweise für Gestaltungs- und Ausstellungszwecke.
Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Solarkollektor zu schaffen, der durchsichtig oder halbdurchsichtig ist und wahlweise in einer Ebene liegend oder biegsam ausgeführt ist, wobei durch Verwendung passenden Isoliermaterials Wärmeverlust reduziert wird und sich rückwärtig eine Beleuchtung für Dekorations- und Ausstellungszwecke installieren läßt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.
Wie in 1 und 2 gezeigt, weist der Solarkollektor der vorliegenden Erfindung einen Wärmeabsorber und ein Gehäuse auf. Der Wärmeabsorber weist seinerseits auf: Nebenrohre 10, in denen eine Wärme transportierende Arbeitsflüssigkeit fließt; ein Sammelrohr 20, das mit den Nebenrohren 10 verbunden ist; und eine Vielzahl von auf den Nebenrohren 10 angebrachten Rippen 30. Die Rippen 30 absorbieren einfallende Sonnenstrahlung und leuten entstehende Wärme an die Nebenrohre 10 weiter. Die durch die Nebenrohre 10 strömende Arbeitsflüssigkeit fließt in das und aus dem Sammelrohr 20.
Das Gehäuse dient der Unterbringung des Wärmeabsorbers und weist seinerseits auf: einen Rahmen 40; eine Deckplatte 50; eine Rückplatte 60; und eine Isoliermembran 70. Das Gehäuse ist mit Krypton oder einem anderen inerten Gas oder mit Luft oder mit Kohlendioxid gefüllt.
Der Rahmen 40 umgibt das Sammelrohr 20 und dient zum Festhalten der Deckplatte 50 und der Rückplatte 60. Der Rahmen 40 ist vorzugsweise aus Holz, Aluminium oder rostfreiem Stahl gefertigt.
Die Deckplatte 50 ist von oben auf die Rippen 30 gelegt und vom Rahmen 40 eingefaßt. Die Deckplatte 50 schützt die Nebenrohre 10, das Sammelrohr 20 und die Rippen 30 vor Vertratzen und Verstauben und verhindert Wärmeaustausch mit der Umgebung durch Konvektion. Die Deckplatte 50 ist vorzugsweise aus klarem Glas, mit Metall verstärktem Glas oder UV-abweisenden PC-Platten gefertigt.
Die Rückplatte 60 liegt unterhalb der Nebenrohre 10 und isoliert die Nebenrohre 10, das Sammelrohr 20 und die Rippen 30 gegen Wärmeaustausch mit der Umgebung. Die Rückplatte 60 ist vorzugsweise aus klarem Glas, mit Metall verstärktem Glas oder UV-abweisenden PC-Platten gefertigt.
Die Isoliermembran 70 ist zwischen die Nebenrohre 10 und die Rückplatte 60 eingelegt und dient einer besseren Wärmeisolierung nach außen sowie einer verstärkten Wärmeleitung im Innern des Solarkollektors. Die Isoliermembran 70 verhinder Konvektion zwischen den Nebenrohren 10, dem Sammelrohr 20 und den Rippen 30 einerseits und der Rückplatte 60 andererseits. Dadurch ist das Innere des Solarkollektors in zwei Schichten mit separater Konvektion aufgeteilt, wodurch die Übertragung von Wärme reduziert wird. Die Isoliermembran 70 ist vorzugsweise aus Isolierpapier oder PE-Membranmaterial gefertigt.
Eine Isoliereinlage 41 ist innen in den Rahmen 40 eingelegt, um die Wärmeabgabe an Seitenflächen zu reduzieren. Die Isoliereinlage 41 ist vorzugsweise aus Holz, Glaswolle oder Styropor gefertigt.
Wie in 2 gezeigt, liegt das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, daß zwischen den Rippen 30 Abstände gelassen sind, die den Durchgang von Licht erlauben, so daß einer Anforderung nach Transparenz des Solarkollektors für Dekorations- und Ausstellungszwecke Rechnung getragen wird.
Wie in 3 gezeigt, weist die vorliegende Erfindung in einem zweiten Ausführungsbeispiel bei sonst gleichem Aufbau eine Isolierplatte 80 anstelle der Rückplatte 50 auf, die, ähnlich wie die Isoliermembran 70 des ersten Ausführungsbeispiels, aus klarem Glas gefertigt ist. Auf die Isolierplatte 80 ist ein Film für niedrige Emission, eine strahlungsabweisende Membran oder Isolierpapier durch Dampf-, Bad-, Lot- oder Elektroplattieren oder durch Kleben aufgebracht. Dadurch wird Konvektion zwischen den Nebenrohren 10, dem Sammelrohr 20 und den Rippen 30 einerseits und der Rückplatte 60 andererseits verhindert, wodurch die Übertragung von Wärme reduziert wird.
Wie in 4 gezeigt, weist die vorliegende Erfindung in einem dritten Ausführungsbeispiel bei sonst mit dem zweiten Ausführungsbeispiel übereinstimmendem Aufbau ein Gehäuse mit gekrümmter Form auf, das vorzugsweise aud biegsamem Material gefertigt ist. Damit wird die Anpassung an gekrümmte äusere Flächen ermöglicht.
Wie in 5 gezeigt, weist die vorliegende Erfindung in einem vierten Ausführungsbeispiel eine Deckplatte 2a, eine Rückplatte 3a, einen Rahmen 4a und eine mit dem Rahmen 4a verbundene Kopplungsvorrichtung 90 auf. Die Kopplungsvorrichtung 90 hat einen Vorderteil mit einer Zungenplatte 91 und einen scheibenförmigen Rückteil mit einer Einsenkung 92. Zwei dazwischenliegende Seiten sind mit einem Stift 93 bzw. einem Senkloch 94 versehen. Die Zungenplatte 91 trägt an zwei Seiten eine Achse 95, und die Einsenkung 92 ist an zwei Innenseiten mit Führungslöchern 96 versehen. Dies erlaubt, eine Vielzahl von Kopplungsvorrichtungen 90 zusammenzustecken. Hierbei sind Stifte 93 in Senklöcher 94 eingeführt, wodurch eine verdrehbare Verbindung entsteht. Damit läßt sich der Solarkollektor der vorliegenden Erfindung passend auf eine gekrümmte Fläche aufbringen. Der Rahmen 4a ist vorzugsweise aus Holz, verzinktem Stahl, Aluminium oder rostfreiem Stahl gefertigt. Zur Verbesserung der Isolierung wird die Isoliereinlage 41 verwendet, und die Deckplatte 2a und die Rückplatte 3a aus gebogenem, metallverstärktem Glas gefertigt. Eine Isoliermembran 5a ist von innen auf die Rückplatte 3a gelegt. Dadurch werden Konvektion im Innern des Solarkollektors verhindert und die Wärmeisolation verbessert.
Der Solarkollektor der vorliegenden Erfindung bietet folgende Vorteile:

1. Anpassung an gekrümmte Unterlagen durch Biegsamkeit.
2. Lichtdurchlässigkeitdurch Abstände zwischen den Rippen.
3. Verwendbarkeit für Ausstellungs- und Dekorationszwecke aufgrund der Durchsichtigkeit oder Halbdurchsichtigkeit.
4. Erhöhte Effektivität der Strahlungsabsorption durch Vermeidung von Streuung des Sonnenlichts an der Rückplatte.

Die vorangegangene Erläuterung der vorliegenden Erfindung ist, obwohl sie die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung an Hand einer detaillierten Struktur- und Funktionsbeschreibung erklärt, nur illustrativ zu verstehen. Änderungen im Detail, insbesondere bezüglich Größe, Form und Anordnung von Teilen sind durchführbar in dem Rahmen, der durch die folgenden Schutzansprüche abgesteckt ist.
1 ist eine Teilschnittansicht des Solarkollektors der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht der Bauteile des Solarkollektors der vorliegenden Erfindung und ihres Zusammenhangs.
3 ist eine Teilschnittansicht des Solarkollektors der vorliegenden Erfindung im zweiten Ausführungsbeispiel.
4 ist eine Teilschnittansicht des Solarkollektors der vorliegenden Erfindung im dritten Ausführungsbeispiel.
5 ist eine schematische Darstellung der Kombination mehrerer Solarkollektoren der vorliegenden Erfindung.

Claims

Solarkollektor, aufweisend: einen Wärmeabsorber zum Absorbieren einfallender Strahlung und ein biegsames Gehäuse, das den Wärmeabsorber umschliesst und die Anpassung an eine ebene oder nichtebene Unterlage nach Wahl erlaubt.
Solarkollektor nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aus weichem Material gefertigt ist.
Solarkollektor nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aus plastischem Material gefertigt ist.
Solarkollektor nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse weiterhin aufweist eine Vielzahl von Kopplungsvorrichtungen, die je obere und untere Enden haben, die sich wechselweise zusammenfügen lassen.
Solarkollektor nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse mit Krypton oder einem anderen inerten Gas, Luft oder Kohlendioxid gefüllt ist.
Solarkollektor nach Anspruch 4, wobei als inertes Gas Krypton verwendet wird.
Solarkollektor nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aus durchsichtigem Material gefertigt ist.
Solarkollektor nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse weiterhin aufweist eine auf eine Oberseite des Wärmeabsorbers gelegte transparente Deckplatte und eine unterhalb einer Unterseite des Wärmeabsorbers befindliche Rückplatte und einen die Deckplatte und die Rückplatte einfassenden Rahmen.
Solarkollektor nach Anspruch 7, wobei die Rückplatte aus durchsichtigem oder halbdurchsichtigem Material gefertigt ist.
Solarkollektor nach Anspruch 7, wobei im Rahmen von innen eine Isoliereinlage angebracht ist, um die Dissipation von Wärme durch vier Seitenflächen zu reduzieren.
Solarkollektor nach Anspruch 7, wobei eine Isoliermembran auf die Rückplatte gelegt ist.
Solarkollektor nach Anspruch 7, wobei die Deckplatte und Rückplatte aus metallverstärktem Glas, klarem Glas oder UV-abweisendem durchsichtigem PC-Material gefertigt sind.
Solarkollektor nach Anspruch 7, wobei der Rahmen aus Holz, Aluminium, rostfreiem Stahl oder verzinktem Stahl gefertigt ist.
Solarkollektor nach Anspruch 9, wobei die Isoliereinlage am Rahmen aus Holz, Glaswolle oder Styropor gefertigt ist.
Solarkollektor nach Anspruch 10, wobei die Isoliermembran auf der Rückplatte aus Film für niedrige Emission, einer strahlungsabweisenden Membran oder Isolierpapier gefertigt ist.
Solarkollektor nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Vielzahl von Nebenrohren, die mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllt sind, sowie eine Vielzahl von Sammelrohren, die die Nebenrohre verbinden.
Solarkollektor nach Anspruch 15, wobei die Nebenrohre eine Vielzahl von Rippen aufweisen.