DE2827007A1 - Solar collector shaped as a flattened tube - with parabolic hard polyurethane foam based mirror at the bottom of the tube - Google Patents

Solar collector shaped as a flattened tube - with parabolic hard polyurethane foam based mirror at the bottom of the tube

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DE2827007A1 DE19782827007 DE2827007A DE2827007A1 DE 2827007 A1 DE2827007 A1 DE 2827007A1 DE 19782827007 DE19782827007 DE 19782827007 DE 2827007 A DE2827007 A DE 2827007A DE 2827007 A1 DE2827007 A1 DE 2827007A1
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Abstract

Solar collector comprises flattened i.e. non-circular, tube through which a medium flows and which is adapted to absorb and release solar hat, and a mirror parallel to the side of the tube. There is a cover surrounding the tube and a parabolic mirror which is made of hard-foam e.g. polyurethane base. The cover consists of profiled glass coated on that side nearest the tube with a metal oxide (semiconductor). Such collectors are grouped together. with their individual covers sharing a 'U'-profiled connecting bar.

Description

S O N N E N K O L L E K T O R: S O N N E N K O L L E K T O R:

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor, bestehend aus mindestens einem, von einem die Sonnenwarme aufnehmenden und wieder abgebenden Medium, durchströlllten, flach ausgebildeten Rohr aus Metall, dessen breitseite senkrecht zur Montageebene ausgerichtet ist, und einem zur Rohrachse parallel liegenden Spiegel. The invention relates to a solar collector consisting of at least one, pervaded by a medium that absorbs and releases the heat of the sun, Flat tube made of metal, the broad side of which is perpendicular to the mounting plane is aligned, and a mirror lying parallel to the pipe axis.

Es sind Sonnenkollektoren bekannt, welche zur absorption der Sonnenstrahlung Metallbleche vorsehen, welche wärmeleitend mit Rohren verlötet sind, durch die ein W:rmeaustauschmittel strömt. Manche dieser Sonnenkollektoren sehen auch Spiegel vor, welche zusätzlich die Sonnenstrahlung auf die Metallbleche bzw. Rohre reflektieren. Die Metallbleche bzw. Rohre müssen aus einem gut wärmeleitendem Werkstoff bestehen und sollen zur besseren Wärmeabsorption an der Oberfläche geschwärzt und rauh sein. Meist werden die Rohre in einer Etahmenkonstruktion befestigt und mit einem korrosionaverhinderndem Material überdeckt unu geschützt. There are known solar collectors which are used to absorb solar radiation Provide metal sheets, which are heat-conductive soldered to pipes through which a W: heat exchange medium flows. Some of these solar panels also see mirrors which additionally reflect the solar radiation onto the metal sheets or pipes. The metal sheets or pipes must be made of a material that conducts heat well and should be blackened and rough on the surface for better heat absorption. Usually the pipes are fastened in a frame construction and with a corrosion-preventing Material covered and protected.

Derartige Rahmen sind in ihrer Konstruktion aufwendig und können auf bestehenden Dachkonstruktionen nur umständlich befestigt werden. Da die Rahmengröße festliegt, ist eine Anpassung an vorhandene Flächen ebenfalls problemetisch. Um eine bessere Absorption der Sonnenwärme zu erhalten, sind auch bewegliche Spiegel bekannt, welche sich nach dem Stand der Sonne ausrichten. Such frames are complex in their construction and can can only be attached to existing roof structures with great difficulty. As the frame size is fixed, an adaptation to existing areas is also problematic. Around Movable mirrors are also useful for better absorption of the sun's heat known, which align with the position of the sun.

Die Einrichtungen zum Nachführen der Spiegel Blind natiirlich komplexer Art und sehr kostspielig.The devices for tracking the mirror blind of course more complex Kind and very expensive.

In der US-PS 3 321 012 wird ein Sonnenkollektor mit einem flachen, aufgestellten Rohr beschrieben, welches von einem halbzylindrischen Spiegel umgeben ist. In US-PS 3,321,012 a solar collector with a flat, erected pipe described, which is surrounded by a semi-cylindrical mirror is.

Zwar braucht der Kollektor dieser ausführungsart nicht mehr dem jeweiligen Sonnenstand nachgeführt zu werden, jedoch mindern warmeverluste durch Abstrahlung, Ableitung und Konvektion die Nutzung der Strahlungsenergie.The collector of this type no longer needs the respective one To track the position of the sun, but reduce heat losses through radiation, Dissipation and convection the use of radiant energy.

Eine weitere Ausfiihrungsform eines Kollektors nützt die im metallischen Spiegel selbst absorbierte Strahlungsw;-rme aus, indem unterhalb der Spiegeloberfläche ein Kühlmedium in Kanälen oder in Rohren zirkuliert, welche in einem Isoliermaterial, z.B. Urethanschaum eingebettet sind. Durch diese lwiaßnahmen wird zwar der thermische ifirkungsgrad dieses Kollektors etwas erhöht, die Nonvektionsverluste sind aber weiterhin dominierend. Another embodiment of a collector uses the metallic one Mirror itself absorbed radiant heat from being below the mirror surface a cooling medium circulates in channels or in pipes, which in an insulating material, e.g. urethane foam are embedded. Through these measures, the thermal The efficiency of this collector is slightly increased, but the nonvection losses are still dominating.

es weiteren ist ein Kollektor bekannt, bei welchem gänzlich auf die Anwendung von Metall als Konstruktionsmaterial verzichtet wird. Der Absorberk)rper dieses Kollektors besteht aus einem Kunststoffhohlprofil, innerhalb dessen ein Medium zirkuliert. Auf dem hunststoffprofil sind eine Reihe quadratischer Glasziegel angebracht, welche untereinander mit einem dehnbaren Kitt verbunden sind. Die Glasziegel sind für extreme, mechanische Belastungen ausgelegt und daher entsprechend stark ausgeführt, wodurch eine erhöhte Absorption im Glaskörper stattfindet. there is also a known collector, in which entirely on the Use of metal as a construction material is dispensed with. The absorber body this collector consists of a plastic hollow profile, inside which a medium circulates. A number of square glass tiles are attached to the plastic profile, which are connected to each other with an elastic putty. The glass bricks are designed for extreme mechanical loads and therefore made correspondingly strong, whereby an increased absorption takes place in the vitreous body.

Es ist auch ein Kollektor mit liegendem, flachigem Absorber bekannt geworden, bei welchem eine Anzahl von nebeneinanderliegenden evakuierten Glasröhren als Abdeckung benutzt wird, um die Konvektionaverluste zu vernlindern. Die Rohre weisen außerdem an ihrer Innenseite ultrarotreflektierende Schichten auf, wodurch auch eine Reduzierung der Strahlungsverluste erreicht wird. A collector with a horizontal, flat absorber is also known in which a number of adjacent evacuated glass tubes as a cover is used to reduce the convection losses. The tubes also have ultra-red reflective layers on their inside, which also reduces radiation losses.

Wegen der Evakuierung der Glasröhren ist diese Ausführungsform von Kollektoren bei der Herstellung umständlich, und technologisch gesehen auch aufwendig.Because of the evacuation of the glass tubes, this embodiment is from Collectors are cumbersome to manufacture and, from a technological point of view, also complex.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Sonnenkollektor zu schaffen, welcher die oben angeführten Nachteile nicht aufweist, und darüberhinaus eine insgesamt bessere Ausnützung der eingestrahlten Sonnenwarme ermöglicht. The object of the invention is therefore to create a solar collector, which does not have the disadvantages listed above, and moreover one overall enables better utilization of the radiated solar heat.

@iese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine, das flache Rohr und den im wesentlichten parabolisch geformten, vorzugsweise aus einem Grundkörper aus Hartschaumstoff, z.B. Polyurethan, bestehenden Spiegel, umgebende 4bdecisung aus Profilglas vorgesehen ist, welche auf der dem Rohr zugewandt#n Seite mit einer reflektierenden Schichte aus Metalloxyd oder Metalloxydhalbleiter versehen ist, wobei bei Aneinanderreihung mehrerer Kollektoren jeweils eine Verbindungsschiene mit U-förmigem Querschnitt den libdeckungen gemeinsam ist. @ This object is achieved according to the invention in that one, the flat tube and the essentially parabolic shaped, preferably from one Base body made of rigid foam, e.g. polyurethane, existing mirror, surrounding 4bdecisung made of profiled glass is provided, which is on the side facing the tube provided with a reflective layer made of metal oxide or metal oxide semiconductor is, whereby when several collectors are lined up, each has a connecting rail with a U-shaped cross-section is common to the coverings.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Abdeckung aus Profilglas einen C-förmigen uuerschnitt aufweist, deren abgewinkelte Enden bei Aneinanderreihung mehrerer Kollektoren in an sich bekannter eise mittels einer Übergangsdichtung verbunden sind, wobei die abgewinkelten inden mit der Übergangsdichtung in die Verbindungsschiene eingebettet sind. One embodiment of the invention is that the cover made of profiled glass has a C-shaped uu section, the angled ends at Stringing together several collectors in a known manner by means of a transition seal are connected, the angled inden with the transition seal in the connecting rail are embedded.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindung besteht darin, daß bei Aneinanderreihung mehrerer Kollektoren die Verbindungsschiene jeweils an den seitlichen oberen inden des Grundkorpers zweier benachbarter hollektoren befestigt ist, wobei die der Abdeckung zugewandte Seite des Grundkörpers mit einer hochglanzpolierten Schichte aus Metall, vorzugsweise Aluminium, versehen ist. Another embodiment of the invention is that when lined up multiple collectors the Connection rail on the side upper inden of the base body of two adjacent collectors is attached, with the side of the base body facing the cover with a highly polished one Layer made of metal, preferably aluminum, is provided.

Mehrere Sonnenkollektoren können daher direkt nebeneinander liegend, bis auf eine 3feite von etwa 60 m aneinandergereiht werden, wobei die an den Stoß stellen vorgesehene Übergangsdichtung aus nachgiebigem, gut dichtendem thermoplastischen Material die Wärmeausdehnung der abdeckungen ausgleicht. Der Sonnenkollektor bildet somit eine Einheit, bestenend aus dem flach ausgebildeten Rohr, dem Spiegel und deI Abdeckung, wobei diese einheit eine Länge von 2 bis 10 m , vorzugsweise 6 m aufweist. Several solar collectors can therefore be placed directly next to each other, be lined up to a 3feite of about 60 m, with the on the joint provide a transition seal made of flexible, well-sealing thermoplastic Material compensates for the thermal expansion of the covers. The solar panel forms thus a unit, best of the flat tube, the mirror and deI cover, this unit having a length of 2 to 10 m, preferably 6 m having.

heitere Einzelheiten der erfindung werden nachstehend an Hand der Figurbeschreibung erläutert. cheerful details of the invention are given below with reference to the Figure description explained.

Es zeigt die figur einen schnitt durch die aus führungsform gemäß der erfindung. The figure shows a section through the embodiment according to the invention.

Das flach ausgebildete ohr 1 ist senkrechtstehend am Boden des Spiegels 2 befestigt, welcher aus einem Grundkörper 2a und einer reflektierenden Schichte besteht. Über dem Rohr 1 und dem Spiegel 2 befindet sich die Abdeckung 3, welche an der Innenseite mit einer mit einer infrarot reflektierenden Schichte, z.B. The flat ear 1 is perpendicular to the bottom of the mirror 2 attached, which consists of a base body 2a and a reflective layer consists. Over the tube 1 and the mirror 2 is the cover 3, which on the inside with a layer with an infrared reflecting layer, e.g.

aus Metalloxyd oder einer Metall-Helbleiteroxydschichte 3a verstehen ist. Die über die Abdeckung 3 einfallenden Sonnenstrahlen werden, so sie nicht direkt auf das flache Rohr 1 auftreffen, von dem im wesentlichen parabolisch geformten Spiegel 2 auf das Rohr 1 reflektiert. Derjenige Anteil von info roter Strahlung, welcher auf die Innenseite der Abdeckung 3 auftrifft, wird durch die reflektierende Schichte 3a erfindungsgemäß auf das Rohr 1 bzw. auf den Spiegel 2 zurückreflektiert. An den Enden des Rohres 1 befinden sich die Zu- bzw. Åbleitungsanschlüsse, über welche das Wärmeübertragungsmedium, z.B. Wasser, zu und abgeleitet wird. Die Befestigung des Rohres 1 am Boden des Spiegels 2 erfolgt durch Schraubbolzen 5. Der tragende Grundkörper 2a des Spiegels 2 liegt direkt auf den Dachtragern 6 auf, wobei die Breite des Grundkörpers 2a, z.B. vorzugsweise in Dachziegelbreite ausgeführt ist. Auf diese leise kann der Sonnenkollektor einfach in bestehende Dachkonstruktionen eingesetzt werden, bzw. bei neuen anlagen geplant werden. bie Fixierung bzw. Distanzierung des Grundkörpers 2a erfolgt über Stäbe 7. An den Stoßstellen nebeneinande:liegender Kollektoren wird erfindungsgemäß als Übergangsdichtung 8 ein thermoplastisches Material verwendet, welches in eine U-förmige Verbindungsschiene 9 samt den abgewinkelten sonden 3b der aufeinanderstoßenden .bdeckungen 3 eingebettet ist. Die aufeinanderstoßenden Grundkörper 2a benachbarter Kollektoren sind mit einem geeigneten Kleber verbunden, sodaß eine ausreichende Dichtung und Isolierung gewährleistet wird.understand from metal oxide or a metal semiconductor oxide layer 3a is. The rays of the sun falling through the cover 3 are not direct impinge on the flat tube 1, of the substantially parabolic shaped Mirror 2 is reflected on the tube 1. The one Share of info red radiation, which strikes the inside of the cover 3, is through the reflective layer 3a according to the invention on the tube 1 or on the mirror 2 reflected back. At the ends of the pipe 1 are the inlet and outlet connections, via which the heat transfer medium, e.g. water, is supplied and discharged. the The tube 1 is fastened to the bottom of the mirror 2 by means of screw bolts 5. The supporting base body 2a of the mirror 2 rests directly on the roof girders 6, wherein the width of the base body 2a, e.g. preferably in the width of the roof tile is. In this way, the solar collector can easily be integrated into existing roof structures can be used or planned for new systems. for fixation or distancing of the base body 2a takes place via rods 7. At the joints next to one another: lying According to the invention, a thermoplastic material is used as a transition seal 8 for collectors used, which in a U-shaped connecting rail 9 together with the angled 3b probes of the abutting .bdeckungen 3 is embedded. The clashing ones Base 2a of adjacent collectors are connected with a suitable adhesive, so that sufficient sealing and insulation is ensured.

Durch die Anordnung des flachen Rohres 1 im Spiegel 2 unter der nach einer reflektierenden Abdeckung 3 aus Profilglas wird eine Reduktion des W-Faktors (WärmedurchgangskoeffizEent) um 30 bis 40 % erreicht. By arranging the flat tube 1 in the mirror 2 under the after a reflective cover 3 made of profiled glass is a reduction in the W factor (Heat transfer coefficient) reached by 30 to 40%.

Zweckmäßigerweise besteht das Rohr 2 z.B. aus einem flachgedrückten Aluminiumrohr, dessen Oberflache sandgestrahlt und mattschwarz eloxiert ist.-Das Medium kann im Betrieb Temperaturen von 130 bis 1800C erreichen. Die Verwendung eines Hartschaum-Kunststoffes als Material für den Grundkörper 2a bietet gleichzeitig einen iedealen Wärmeschutz. The tube 2 expediently consists, for example, of a flattened one Aluminum tube, the surface of which is sandblasted and anodized in matt black medium can reach temperatures of 130 to 1800C during operation. The use of a hard foam plastic as the material for the base body 2a at the same time offers excellent thermal protection.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Sonnenkollektor, bestehend aus mindestens einem, von einem die Sonnenwärme aufnehmenden und wieder abgebenden Medium, duchströmten, flach ausgebildeten Rohr aus metall, dessen Breitseite senkrecht zur Montageebene ausgerichtet ist, un einem zur Rohrachse parallel liegenden Spiegel, dadurch gekennzeichnet, daß eine, das flache Rohr (1) und den im wesentlichen parabolisch geformten, vorzugsweise aus einem Grundkörper (2a) aus Hartschaumstoff, z.B. Polyurethan bestehenden spiegel (2), umgebende Abdeckung (3) aus Profilglas vorgesehen ist, welche auf der dem ohr (1) zugewandten @eite init einer reflektierenden Schichte (3a) aus Metalloxyd oder Metalloxydhalbleiter versehen ist, wobei bei Aneinanderreihung mehrerer Kollektoren jeweils eine Verbindungsschiene (9) mit U-förmigem Querschnicht den Abdeckungen (3) gemeinsam ist. Claims: 1. Solar collector, consisting of at least one, from a medium that absorbs and releases the sun's heat, flowed through, Flat tube made of metal, the broad side of which is perpendicular to the mounting plane is aligned, in a mirror lying parallel to the pipe axis, characterized in that that one, the flat tube (1) and the substantially parabolic shaped, preferably mirror consisting of a base body (2a) made of rigid foam, e.g. polyurethane (2), surrounding cover (3) made of profiled glass is provided, which on the ear (1) facing side with a reflective layer (3a) made of metal oxide or Metal oxide semiconductor is provided, with several collectors lined up in each case a connecting rail (9) with a U-shaped cross-section of the covers (3) is common. 2. Sonnenkollektor nach Anpsruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (3) aus Lrofilglas einen C-förmigen Querschnitt aufweist, deren abgewinkelte Enden (3b) bei Aneinanderreihung mehrerer Kollektoren in an sich bekannter Weise mittels einer übergangsdichtung (8) verbunden sind, wobei die abgewinkelten inden (3b) mit der Übergangsdichtung (8) in die Verbindungsschiene (9) eingebettet sind. 2. Solar collector according to claim 1, characterized in that the Cover (3) made of Lrofilglas has a C-shaped cross section, the angled Ends (3b) when several collectors are lined up in a manner known per se are connected by means of a transition seal (8), the angled indene (3b) with the transition seal (8) are embedded in the connecting rail (9). 3. Sonnenkollektor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aneinanderreihung mehrerer Kollektoren die Verbindungsschiene (9) jeweils an den seitlichen oberen @nden des Grundkörpers (2a) zweier benachbarter Kollektoren befestigt ist, wobei die der Abdeckung (3) zugewandte Seite des Grundkörpers (3a) mit einer hochglanzpoliepten Schichte aus Metall, vorzugsweise Aluminium, versehen ist. 3. Solar collector according to claims 1 and 2, characterized in that that when several Collectors the connecting rail (9) each at the lateral upper ends of the base body (2a) of two adjacent ones Collectors is attached, the cover (3) facing side of the base body (3a) provided with a high-gloss polished layer made of metal, preferably aluminum is.
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