DE2551987A1 - Solar radiation energy collector - has plastics frame prefabricated component with sealed interior containing gas under vacuum - Google Patents

Solar radiation energy collector - has plastics frame prefabricated component with sealed interior containing gas under vacuum

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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
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Abstract

A black collector plate (1) with internal passages for the flow of a heat collecting fluid is held in a rectangular frame (2) of a hard plastic material. The inlet and outlet connections for the liquid project through the frame. A sheet of transparent plastic or glass is placed across the top of the frame. A solid plastic or metal sheet is across the bottom of the frame. This has a reflecting foil on the inside. The top and bottom sheets are bonded to the frame to make a gas tight enclosure. The enclosure is filled with a gas having a higher thermal conductivity than air which is then reduced to a vacuum as high as the enclosure can reasonably withstand.

Description

Anwendungsgebiet: Gewinnung von Sonnenenergie Application: Generation of solar energy

Beschreibung einer Sonnenkollektor-Einheit Zur wirtschaftlichen Gewinnung der vom Sonnenspektrum eingestrahlten Energie ist ein System erforderlich, welches die Strahlungsenergie mit möglichst hohem Wirkungsgrad in Wärmeenergie umwandelt und verwertbar macht.Description of a solar collector unit for economical production of the energy radiated from the solar spectrum, a system is required which converts the radiation energy into thermal energy with the highest possible degree of efficiency and makes usable.

In der Praxis werden bisher flüssigkeitsdurchströmte, großflächige Kollektoren verwendet die auf der der Sonne zugewandten Seite schwarz eingefärbt rind, Bekanntlich erwärmt sich eine schwarze, der Sonne ausgesetzte Fläche in besonderem Maße. Die Wärme kann durch die den Kollektor durchströmende Flüssigkeit abgeführt und genutzt werden.In practice, large areas through which liquid flows have hitherto been used Collectors used are colored black on the side facing the sun beef, As is well known, a black surface exposed to the sun warms up in a special way Dimensions. The heat can be dissipated by the liquid flowing through the collector and be used.

ie zur Erhöhung des Wirkungsgrades erforderlichen Maßnahmen, wie Verglasung und Isolierung gegen Wärmeverluste, erfolgen im allgemeinen am Einsatzort durch handwerkliche Einzelfertigung, was zu erhöhten Kosten führt. Auch hängt der erzielbare Wirkungsgrad von der handwerklichen Qualität der Arbeit ab, die schon wegen lückenhafter Kenntnisse der physikalischen Grundlagen in Frage gestellt werden muß.ie measures required to increase the efficiency, such as glazing and insulation against heat loss, are generally carried out on site individual craftsmanship, which leads to increased costs. Also depends on the achievable Efficiency depends on the quality of the workmanship, which is because of incomplete Knowledge of the physical fundamentals must be questioned.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit gegenüber anderen Zusammenstellungen folgende Vorteile in sich vereinigt: 1. Größerer Wirkungsgrad durch Ausnutzung weiterer physikalischer Brkenntnisse und einer spezifischen Anordnung der Einzelteile, geeignet für eine wirtschaftliche industrielle Fertigung.The present invention is characterized in that the unit Combines the following advantages over other combinations: 1. Greater efficiency through the use of further physical knowledge and a specific arrangement of the individual parts, suitable for an economic industrial manufacturing.

2. Einfache Bauweise und, Gamit verbunden, geringere Investitionskosten. 2. Simple construction and, combined with Gamit, lower investment costs.

3. Vorgefertigte, gebrauchsfertige, handliche E i n h e i t , die keine weitere handwerkliche Bearbeitung am Einsatzort erfordert. 3. Prefabricated, ready-to-use, handy unit that no further manual processing required on site.

Vorliegende Erfindung ist im einzelnen dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorplatte 1 von einem Distanzrahmen 2 aus geeignetem Werkstoff, wie etwa Zellgummi, getragen wird, wobei Zu- und Abfluß der Kollektorflüssigkeit gasdicht durch den Distanzrahmen 2 stoßen, der gleichzeitig als Gasdichtung dient: Auf diesen Distanzrahmen ist auf der der Sonne zugekehrten Seite eine Glas-, Akrylglas- oder sonstige für den Durchgang der Sonnenspektrums geeignete Platte 3 aufgesetzt und gasdicht mit dem Distanzranmen verbunden. Im allgemeinen wird ein Abstand von 1 - 3 cm genügen, um Verluste durch Energierückfluß ausreichend klein zu halten.The present invention is characterized in that the collector plate 1 from a spacer frame 2 made of suitable material, such as Cellular rubber, is worn, with the inflow and outflow of the collector liquid gas-tight Push through the spacer frame 2, which also serves as a gas seal: On this one The distance frame is a glass, acrylic glass or on the side facing the sun other plate 3 suitable for the passage of the solar spectrum is placed and gas-tight connected to the spacer rim. In general, a distance of 1 - 3 cm is sufficient to keep losses due to energy reflux sufficiently small.

Auf der Unterseite des Distanzrahmens ist analog eine Abdeckung 4 gasdicht aufgebracht, auf deren Innenseite sich eine spiegelnde Folie 5 zur Reflexion von bnergie gegen die Kollektorunterseite befindet, wodurch eine zweite Isolierkammer entsteht, die ebenfalls einen Wärmeverluststrom verhindern soll.Similarly, there is a cover 4 on the underside of the spacer frame applied gas-tight, on the inside of which there is a reflective film 5 for reflection von bnergie is located against the bottom of the collector, creating a second insulating chamber arises, which should also prevent a heat loss flow.

Die Folie kann durch einen sonstigen, spiegelnden Belag ersetzt werden.The foil can be replaced by another, reflective coating.

Zur Erhöhung der Selektivität wird die der Sonne zugewandte Kollektoroberfläche vor der Einschwärzung durch chemische oder mechanische Behandlung in ihrer Struktur so verändert, daß feine Rapillaren entstehen, wodurch einerseits eine matte, nicht reflektierende Einschwärzung erreicht wird, andererseits die Wärmerückstrahlung des schwarzen Körpers sich dadurch verringert, daß die Rückstrahlung zum Teil auf die Wandung der Kapillaren trifft, also noch nutzbar gemacht wird.The collector surface facing the sun is used to increase the selectivity before blackening by chemical or mechanical treatment in their structure changed so that fine rapillaries arise, which on the one hand creates a dull, not reflective blackening is achieved, on the other hand the heat reflection of the black body is reduced by the fact that the reflection is partly on meets the wall of the capillaries, so is still made usable.

Eine ähnliche Wirkung kann durch Aufbringen einer rauhigkeitserzeugenden Beschichtung erzielt werden.A similar effect can be achieved by applying a roughness-inducing coating Coating can be achieved.

Die Kollektorplatte 1 ist an mindestens zwei entgegengesetzten Stellen durchbohrt, so daß obere und untere Isolierkammer miteinander kommunizieren können.The collector plate 1 is in at least two opposite places pierced so that upper and lower isolation chambers can communicate with each other.

Über eine abdichtbare Gaseinlaßöffnung 6 im Distanzrahmen 2 auf der einen Querseite, welche in die eine Klammer führt, wird ein Gas eingefüllt, dessen Wärmeleitfähigkeit geringer als die der normalen Atmosphäre ist, etwa Kohlendioxyd oder Xenon, während durch ein Ventil 7 auf der anderen Querseite des Rahmens die Atmosphäre bis zur völligen Gasbefüllung aus der anderen Kammer entweichen kann. Nach Verschluß der Gaseinlaßöffnung 6 entsteht durch Absaugen über das Ventil 7 ein Unterdruck in den Isolierkammern bis zu einem Wert, den das System ohne Schaden auszuhalten vermag. Auf diese Weise werden die Wärmeverlustströme zu den beiden Abdeckungen 3 und 4 auf ein Minimum gebracht.About a sealable gas inlet opening 6 in the spacer frame 2 on the a transverse side, which leads into one clamp, is filled with a gas, its Thermal conductivity is lower than that of the normal atmosphere, such as carbon dioxide or xenon, while through a valve 7 on the other transverse side of the frame the Atmosphere can escape from the other chamber until it is completely filled with gas. After the gas inlet opening 6 has been closed, suction occurs through the valve 7 a negative pressure in the isolation chambers up to a value that the system without damage able to endure. In this way, the heat leakage flows to the two Covers 3 and 4 brought to a minimum.

Die Einheit kann wie ein vorgefertigtes komplexes Bauteil in den Handel gebracht werden, wodurch handwerkliche Einzelfertigung, am Einsatzort kaum einwandfrei durchfuhrbar, entfällt.The unit can be sold like a prefabricated complex component are brought, whereby manual individual production, hardly flawless at the place of use feasible, not applicable.

Claims (8)

Anwendungsgebiet: Gewinnung von Sonnenenergie PatentansDrüche Hauptanspruch Zur G e w i n n u n g von n S o n n e n e n e r g i e ist unter Patentschutz zu stellen: 1. die H e r s t e 1 1 u n g einer vorgefertigten Sonnen-Kollektor-Einheit e dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herstellung erforderlichen Bauteile gasdicht und unlösbar so zusanengefügt werden, daß auf Grund der besonderen Anordnung, Behandlung und Bearbeitung, und eines Vakuums des in den Hohlräumen befindlichen Gases schlechter Wärmeleitfähigkeit ein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird. Area of application: Generation of solar energy Patent claims Main claim The application of n S o n n e n e n e r i e is subject to patent protection set: 1. the s t e 1 1 u n g of a prefabricated solar collector unit e characterized in that the components required for manufacture are gas-tight and are inextricably joined together in such a way that, on the basis of the special arrangement, treatment and machining, and a vacuum of the gas in the cavities worse Thermal conductivity an optimal efficiency is achieved. Unteransprüche Unter Patentschutz ist zu stellen 2. die f e s t e , u n 1 ö s b a r e Verbindung der gleichzeitig tragenden Bauteile der Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung des Kollektors zur Sonnenseite und die rückseitige Abdeckung in einem durch die Höhe des Distanzrahmens vorgegebenen Abstand mit diesem unlösbar verklebt oder auf sonstige Weise verbunden werden, vergleichbar dem Verbund eines mehrschichtigen Isolier-Fensterglases.Subclaims Under patent protection, 2. the f e s t e , u n 1 ö s b a r e connection of the simultaneously load-bearing components of the unit, characterized in that the cover of the collector to the sunny side and the rear cover at a distance specified by the height of the spacer frame be permanently glued to this or connected in any other way, comparable the composite of a multilayer insulating window glass. 3. der g a 5 d i c h t e V e r b u n d der oben beschriebenen Abdeckungen, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdichte Distanzrahmen g a s d i c h t mit den Abdeckungen verbunden wird, wobei Zu- und Abfluß der durch den Distanzrahmen gehaltenen Kollektorplatte, g a 5 -d i c h t mit dem Distanzrahmen verbunden, durch diesen hindurchstoßen.3. the g a 5 d i c h t e co n a l a n d of the covers described above, characterized in that the gas-tight spacer frame g a s d i c h t with the Covers is connected, with inflow and outflow of the held by the spacer frame Collector plate, g a 5 -d i c h t connected to the spacer frame, through this push through. 4. die Verwendung nur e i n e s Distanzrahmens zwischen den Abdeckungen, wobei dieser gleichzeitig als Träger der Kollektorplatte dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorplatte mit ihrer Umrandung in einer Innennut des Distanzrahmens liegt oder auf ähnliche Weise von diesem getragen wird.4. the use of only one spacer frame between the covers, this simultaneously serving as a carrier for the collector plate, characterized in that that the collector plate with its border in an inner groove of the spacer frame lies or is carried by it in a similar manner. 5. die B e f ü 1 1 u n g des oberen und unteren isolierenden Hohlraumes m i t e i n e m G a s s c h 1 e c h -t e r e r W ä r m e 1 e i t f ä h i g k e i t als der normaler Atmosphäre, zur Erhöhung der Wärmeisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß über eine verschließbare Gaseinfüllöffnung im Distanzrahmen das Gas in die Hohlräume eingefüllt wird, bei gleichzeitigem Ausströmen der bisher darin verbliebenen Atmosphäre über ein Ventil im Distanzrahmen.5. the size of the upper and lower insulating cavity m i t e i n e m G a s s c h 1 e c h -t e r e r warmth 1 e i t f ä h i g k e i t than the normal atmosphere, to increase thermal insulation, characterized that the gas into the cavities via a closable gas filling opening in the spacer frame is filled in, while at the same time the atmosphere that has remained in it flows out via a valve in the spacer frame. 6. die E v a k u i e r u n g des eingefüllten Gases bis zu einem festigkeitsunschädlichen Unterdruck, zur Erhöhung der Wärmeisolierung der Hohlkammern, dadurch gekennzeichnet, daß nach Schließen der Gaseinfüllöffnung der Unterdruck durch Absaugen des Gases über das Ventil oder auf sonstige Weise hergestellt wird.6. the e v a c u i e r u n g of the gas filled in up to a level that is not harmful to strength Negative pressure, to increase the thermal insulation of the hollow chambers, characterized in that, that after closing the gas filling opening, the negative pressure by suction of the gas is produced via the valve or in some other way. 7. die Erhöhung der Wärmeselektivität der der Sonne zugewandten Kollektoroberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß durch chemische Einwirkung, mechanische Bearbeitung oder Auftragen einer feinverteilten Substanz die Oberfläche aufgerauht und deren Wärmerückstrahlung vermindert wird.7. increasing the heat selectivity of the collector surface facing the sun, characterized in that by chemical action, mechanical processing or applying a finely divided substance roughened the surface and their Heat reflection is reduced. 8. die Aufbringung einer reflektierenden Folie oder eines reflektierenden Belages auf der Innenseite der unteren Abdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schicht eine von der Rückseite der Kollektorplatte ausgehende Energieabstrahlung auf diese reflektiert und somit Energieverluste über die Rückseite verringert.8. the application of a reflective film or a reflective one Covering on the inside of the lower cover, characterized in that this Layer an energy radiation emanating from the back of the collector plate reflected on this and thus reduced energy losses on the back.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4161170A (en) * 1977-11-17 1979-07-17 Olin Corporation Solar energy collection system
EP0039401A1 (en) * 1980-05-06 1981-11-11 Meeth, Ernst Josef Heat rays collector for installation in window, door, roof openings or the like
DE3309252A1 (en) * 1982-03-17 1983-10-06 Studiecentrum Kernenergi Solar collector
EP0309634A1 (en) * 1987-09-30 1989-04-05 Walter H. Edwards Environment-assisted high-efficiency integrated heating and cooling system
CN110726259A (en) * 2019-06-03 2020-01-24 曹树梁 Medium pipe orifice four-dip-angle single plate type black ceramic composite ceramic solar panel

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