DE2901921A1

DE2901921A1 - Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE2901921A1
Application number: DE19792901921
Authority: DE
Inventors: John Richard Brookes; Day Chahroudi
Original assignee: Heat Mirror Associates
Current assignee: Heat Mirror Associates
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1979-01-18
Publication date: 1979-07-19
Also published as: GB2012943B; JPS54123043A; GB2012943A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sonnenkollektoren als Gebäudeelemente, die einen solchen energetischen Wirkungsgrad haben, daß sie für sichtbare oder andere solare Strahlung im wesentlichen durchlässig sind, jedoch einen wesentlichen Anteil der gesamten auftreffenden langwelligen (thermischen) Infrarotstrahlung reflektieren.

Übliche Kollektoren von Sonnenwärme weisen eine dunkle Absorptionsfläche auf, die das Sonnenlicht in Wärme umwandelt, und eine für sichtbares Licht transparente Abdeckung für diese Fläche, um zu verhindern, daß die Wärme austritt. Durch Erhöhen des thermischen Widerstandes der transparenten Abdeckung, um den Wärmeaustritt niedrig zu halten, ohne ihre Durchlässigkeit für den Eintritt von Sonnenenergie wesentlich zu verringern, kann der Wirkungsgrad und/oder die Betriebstemperatur eines Sonnenwärmekollektors erheblich verbessert werden.

Eine Gebäudestruktur kann als Wärmekollektor wirken, wobei der Eintritt von Sonnenenergie hauptsächlich durch ihre Fenster erfolgt. Es wird geschätzt, daß typischerweise das Zwei- oder Dreifache der Energie, die beim Heizen eines gut isolierten Gebäudes verbraucht wird, auf seine Oberfläche in Form von Sonnenlicht fällt. Die Verwendung von Gebäudeelementen, die für Solarstrahlung durchlässig sind, wenn die Sonne scheint, ermöglicht es somit, den Eintritt von Sonnenenergie für den größten Teil der Heizung einer Gebäudestruktur in den meisten Gebieten der USA zu nutzen, wenn die Gebäudeelemente gegen Wärmeverlust ausreichend isoliert sind und die Struktur mit einem Wärmespeichersystem für wolkiges Wetter und bei Nacht gekoppelt ist. Zusätzlich verringert ein gegen Wärmeübertragung gut isoliertes Fenster die Notwendigkeit einer Klimaanlage

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(Kühlung an warmen Tagen).

Die Sonnenenergie ist hauptsächlich auf die Wellenlängenbereiche von 0,4 bis 2,5 Mikron konzentriert, einschließlich des sichtbaren Spektrums von 0,4 bis 0,7 Mikron und des nahen Infrarotspektrumsvon 0,7 bis 2,5 Mikron. Wenn Sonnenenergie auf ein Objekt wie das Innere eines Gebäudes oder einen Sonnenkollektor trifft, wird sie im allgemeinen als Wärmeenergie zurückgestrahlt, die auf das Langwelleninfrarotspektrum von etwa 2,5 bis 50 Mikron konzentriert ist. Um daher Sonnenenergie in der Struktur wirksam einzufangen, ist es wesentlich, daß die Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 0,4 bis 2,5 Mikron in die Struktur im wesentlichen unbehindert eintreten kann, daß jedoch verhindert wird/ daß die Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 2,5 bis 50 Mikron austritt.

Es wurden bereits zahlreiche Arten von Verbindungen und Strukturen entwickelt, die für Strahlung im Sonnenspektrum durchlässig sind, jedoch Strahlung im langwelligen Infrarotstrahlungsspektrum reflektieren. Alle diese Materialien erfordern im allgemeinen das Aufbringen auf Glas oder ein dickes inflexibles Acrylsubstrat. Solche derzeit in Verwendung befindliche Verbindungen erfordern typischerweise eine große Wärme oder Lösungsmittel beim Aufbringen und können auf dünne, flexible Kunststoffmaterialien nicht aufgebracht werden. Daher sind diese Materialien sehr teuer, schwierig in der Verarbeitung, und es ist sehr schwer, vorhandene Strukturen damit nachzurüsten.

Durch die Erfindung wird ein Sonnenkollektor als Gebäudeelement geschaffen, der einen guten Energiewirkungsgräd hat. Der Kollektor umfaßt ein flexibles Kunststoffsubstrat mit einer Dicke zwischen etwa 0,5 bis 20 Mil (1 Mil = 0,001 Zoll). Eine Langwelleninfrarotstrahlungs-

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reflexionssubstanz, die wenigstens 70 % der gesamten langwelligen Infrarotstrahlung reflektiert, die auftrifft, ist auf das Substrat aufgebracht. Die reflektierende Substanz und das Substrat zusammen haben für sichtbare und für übrige Solarstrahlung eine Durchlässigkeit von wenigstens 75 %.

Der Sonnenkollektor kann leicht in einer Gebäudekonstruktion und dergleichen verwendet werden; er wird im allgemeinen mit einem Solarsteuergerät verwendet, wie es in der US-PS 3 953 110 beschrieben ist. In solchen Anwendungsfällen kann der Kollektor leicht und wirksam für die Nachrüstung verwendet werden. Die Kosten des Materials sind wesentlich geringer als von Materialien auf Glas- oder schweren KunststoffSubstraten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 "bis 14 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Querschnitt eines Teils einer ersten Ausführungsform in Sandwichbauweise,

Figur 2 und 3 eine Aufsicht bzw. einen Querschnitt eines Teils einer zweiten Ausführungsform unter Verwendung einer Gitterstruktur,

Figur 4 eine Aufsicht eines dritten Teils einer Ausführungsform mit einem zufallsverteilten Gitter,

Figur 5 einen Querschnitt eines Teils einer vierten Ausführungsform unter Verwendung eines zweischichtigen Gitters,

Figur 6 einen Querschnitt eines Teils einer fünften Ausführungsform unter Verwendung eines dünnen Films,

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Figur 7 einen Querschnitt eines Teils einer sechsten Ausführungsform unter Verwendung eingebetteter Flocken,

Figur 8 einen Querschnitt eines Teils einer siebten Ausführungsform unter Verwendung von Flocken in einem selbsttragenden Filter,

Figur 9 bis 12 Querschnittsdarstellungen von Teilen von möglichen Substratanordnungen,

Figur 13 einen Querschnitt eines Anwendungsfalls einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Figur 14 einen Querschnitt ähnlich Fig. 13 eines Anwendungsfalls einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

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Die Fig. 1 bis 8 zeigen verschiedene Formen von Langwelleninfrarot-Reflexionsmaterialien. Die Fig. 1 und 4 bis B sind stark vergrößerte Teilschnittdarstellungen solch eines Materials. Die Fig. 2 und 3 sind stark vergrößerte Aufsichten dieses Materials.

Fig. 1 zeigt ein Langwelleninfrarot-Reflexionsfolienmaterial 160. Das Folienmaterial 160 hat ein Kunststoff substrat 162, das eine Dicke von etwa 0,5 bis 20 MiL hat, so daß das Substrat flexible ist. Eine aufgebrachte Metallschicht 164, die eine Dicke zwischen 50 und 2000 S hat, ist über dem Substrat 162 angeordnet. Eine Metallschicht 164 bes'teht typischerweise aus im Vakuumverfahren oder chemisch aufgebrachtem Silber, Gold, Kupfer, Nickel oder Aluminium; diese Metalle haben eine niedrige optische Absorption im sichtbaren Bereich, reflektieren jedoch langwellige Infrarotstrahlung. Das Metall wird vorzugsweise durch Ionenplattierung aufgebracht, jedoch können ebensogut andere Ablagerungstechniken angewandt werden. Vorzugsweise wird dieses Material mit einem r material wie Indium, Aluminium, Tantal oder Hafnium gemischt, um den Widerstand der Metallschicht gegen chemischen Angriff, insbesondere gegen Oxidation, zu erhöhen.

Obwohl Aluminium schlechtere thermooptische Eigenschaften als Silber und Gold hat, wurde Aluminium als ein für die Erfindung geeignetes Material festgestellt. Eine AIuminiumbeschichtung hat eine gleichmäßigere elektrische Leitfähigkeit in einem großen Bereich von Beschichtungszuständen als Silber. Mit einer etwas dickeren Schicht dielektrischen Materials auf jeder Seite des Aluminiumfilms wurde eine 80 %ige Solarenergiedurchlässig-keit und eine integrierte Langwelleninfrarotreflexion von 85 % erreicht.

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Das Kunststoffsubstrat 162 besteht aus einem Polymerfilm, der ausreichend dünn ist, um flexibel zu sein, wie oben erläutert wurde. Einer von zahlreichen im Handel erhältlichen Polymerfilmen wie Mylar, Tedlar, dünnes Acrylharz und dergleichen kann verwendet werden. Un die Anwendung der Infrarotstrahlungsreflexionselemente des Materials zu erleichtern, ist der Kunststoffilm in irgendeiner Art durchsetzt.

Ein Verfahren, das Kunststoffsubstrat 162 gH besteht darin, eine harte Oberflächenbeschichtung wie Epoxyharz, Trimethylol^-Trimethacrylat und Kieselerde-Polymergemische ohne Beschränkung hierauf aufzubringen. Die Beschichtung hat die doppelte Funktion, eine harte Oberfläche zu schaffen, um einem Brechen des durch Vakuum aufgebrachten dünnen Films bei Abnutzung oder beim Biegen entgegenzuwirken. Die aridere Funktion der harten Polymerbeschichtung besteht darin, als Adhäsionsschicht zu wirken, die eine Kernbildung bewirkt und den durch Vakuum aufgebrachten dünnen Film an dem Polymersubstrat bindet. Eine bessere Adhäsion des Dünnfilmmaterials begünstigt die Abriebfestigkeit des dünnen Films, da die dünne Beschichtung bei Abnutzungsbeanspruchungen nicht abgezogen werden..kann.

Eine andere Vorbehandlungstechnik für die Adhäsion umfaßt die Anwendung von Ionenbombardment des Polymerfilms vor und während der Beschichtung. Dieses Bombardement wird typischerweise in einem Q^äsisfesi4ke?rjh:uckbereich von 0,1 bis 100 Mikrondurchgeführt, bereitet die Oberfläche vor und treibt die Beschichtungsmolekule fest in den Film. Die Ionenquellen haben Gitter, die mit Abstand an der Beschichtungsseite angeordnet und auf eine hohe Spannung geladen werden. Solche Gitter können Gitter mit Magnetfeldern sein, die die Elektronen und Ionen auf das Kunststoffmaterial fokussieren, Heiz-

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fadenquellen mit Extraktionsgittern und von Gittern oder Platten hinter oder vor dem Film emittierte HF-Felder.

Die resultierenden Wärmereflexionsfilme sind adhäsiv und hart im Gegensatz zu den bekannten Beschichtungen; sie können gebogen, geschliffen und gefaltet werden, wie dies zur Verarbeitung, zum Versand und zur Bildung von Kunststoffilmrollen notwendig ist. Die obigen Vorbehandlungsmethoden können nicht nur auf die Ausführungsform der Fig. 1, sondern ebensogut auf die anderen Ausführungsformen der Erfindung angewandt werden.

Vakuumbeschichtungstechniken zur Bildung der Metallschicht 164 und von Halbleiterschichten (oder dielektrischen Schichten) 165 und 166 sind bekannt. Es wurden jedoch bestimmte chemische Beschichtungstechniken im Zusammenhang mit der Erfindung entwickelt. So können organischer Ester von Titan oder Silizium oder Titantetrachlorid bei Vorhandensein von Wasserdampf und Wärme hydrolisiert werden, um einen dünnen Film 166 eines dielektrischen Oxyds auf dem Substrat 162 zu bilden (die Adhäsionsschicht 168 ist nicht wesentlich, kann jedoch verwendet werden, wenn diese Beschichtungstechnik angewandt wird). Ein Metall wie Silber, Gold, Kupfer oder Nickel kann stromlos auf die Oberseite des dielektrischen Oxyds aufgebracht werden, um die Metallschicht 164 zu bilden. Eine zweite dielektrische Schicht 165 wird dann auf der Metallschicht 164 in der gleichen Weise wie bei der Bildung der Schicht 166 hergestellt. Die dielektrischen Schichten haben höhere Brechungsindizes, wenn diese Technik angewandt wird, um die optische Anpassung und damit die Solarenergiedurchlässigkeit zu verbessern. Außerdem sind die dielektrischen Schichten 165, 166, die durch diese Technik ge-

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bildet werden, stärker oxidiert, um die Solarenergieabsorption gering zu halten. Auch können die physikalischen Eigenschaften der Metallschicht 164 leichter und genauer kontrolliert werden.

Die Metallschicht 164 ist zwischen den beiden Schichten 165, 166 aus dielektrischem Material oder Halbleitermaterial (im allgemeinen nicht metallisch) wie Zinnoxyd oder Wolframtrioxyd angeordnet. Die Schichten 165, 166 haben eine Dicke von 100 bis 10.000 A, jedoch wird eine Dicke von etwa 200 S vorgezogen. Bei der Beschichtung von Glas oder anderen dicken, starren Substraten ist es bekannt, in diesem Anwendungsfall dielektrische Materialien zu benutzen, jedoch können Halbleitermaterialien vorzugsweise verwendet werden, da die Austrittsarbeit bei der Elektronenbewegung solcher Materialien ähnlich der der Metallschicht ist. Daher wird ein Durchtunnelungseffekt bei der Infrarotbestrahlung durch die Halbleiterschicht 165 oder 166 zur Erhöhung der Reflexion erreicht. Es können jedoch übliche Langwelleninfrarotreflexionsmaterialien wie Zinnoxyd, Indiumoxyd oder dielektrische Metallfilter anstelle der Schichten 164-166 verwendet werden.

Im Zusammenhang mit der Erfindung wurde die Verwendung von dielektrischen Materialien oder Halbleitermaterialien aus Nitriden, Boriden und Suiziden von Titan, Molybden, Hafnium, Tantal und Vanadium als zweckmäßig festgestellt. Diese Verbindungen beschränken die Diffusion von Silber und anderen Materialien aus der dünnen Zwischenschicht. Diese Verbindungen können leicht aufgebracht werden und haben die optischen Eigenschaften, die für die Erfindung erforderlich sind. Schließlich sind die erwähnten Materialien hart, korrosionshemmend und adhäsiv.

Die Schichten 165, 166 wirken als Antireflexionsschichten für die Metallschicht 164 oder Luft oder das Kunst-

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stoffsubstrat. Die Schichten 165_f 166 wirken daher als solare Antireflexionsschicht für eine normalerweise reflektierende Metallschicht. Daher kann eine ausgezeichnete optische Durchlässigkeit durch die Metallschicht 164 erreicht werden.

Bestimmte Materialien, die für die äußeren Sandwichschichten verwendet werden, haben für die Beschichtung im Zusammenhang mit der Erfindung erforderliche Eigenschaften; so zerstäuben die Oxyde von Zinn* . Wolfram, Cer und Vanadium schnell und brauchen weniger Leistung als andere Materialien. Die obigen Metalle können in Gegenwart eines Gases wie Sauerstoff durch Gleichstrommagnetisierung zerstäubt werden, umeine Schicht mit hohem Brechungsindex für den Strahlungsreflexions-DünnfiImstape1 zu schaffen. Zinn ist zweckmäßig, da dieses Material rasch aufgebracht werden kann und die elektrooptischen Anforderungen der Erfindung erfüllt. Cer ist zweckmäßig, da es CeO₂-Pilme hoher Qualität bei niedrigen Partialdrücken von Sauerstoff bildet und Solarultravioletlicht absorbiert. Dies ermöglicht es, Cer in Verbindung mit sauerstoffempfindlichen dünnen Schichten wie leitenden Metallen zu verwenden.

Ein Bindemittel 168 kann vorgesehen werden, um die Schicht 166 an dem Substrat 162 zu befestigen. Das Kunststoffsubstrat 162 kann durch Pfropfpolymerisation mit Methyacrylsäure, Metallsalzen, oxidiert oder beschichtet mit einem monomeren oder polymeren Kupplungsmittel, behandelt werden, um die Haftung der dielektrischen oder Halbleiterschicht 166 an dem Substrat 162 zu erleichtern. Keimbildungsmittel wie Chrom für die Schicht 164 kann zwischen der Schicht 164 und den Schichten 165, 166 vorgesehen werden.

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Die bindende Schicht 168 kann irgendeine Dicke im Bereich von 5 S bis 20 Mikron haben. Eine dicke bindende Schicht im Bereich von 2 bis 20 Mikron hat sich als zweckmäßig erwiesen, um als Träger für darauf aufgebrachte dünne Filme zu wirken. Die dünnen Filme 164, 165, 166 haben verbesserte Abrieb-, Korrosions- und optische bzw. Infraroteigenschaften, wenn sie auf eine bindende Schicht von 2 bis 20 Mikron Dicke aufgebracht werden. Ein Beispiel eines geeigneten Materials ist eine Titanat- oder Silanderivatschicht, wie sie in der US-PS 3 451 838 beschrieben ist. Dieser Aspekt der Erfindung kann für Filmsysteme entscheidend sein, die Abrieb-, Korrosions- oder Wüterungseinflüssen ausgesetzt sind.

Obwohl die bindende Schicht durch irgendeine der bekannten Methoden aufgebracht werden kann, werden im Zusammenhang mit der Erfindung bestimmte Vakuumbeschichtung smethoden vorgezogen. Die Glühkathodenzerstäubung ist ein geeignetes Verfahren, da diese Technik Ladungen auf nicht leitenden Substraten wie Kunststoffen und Glas neutralisiert, und wird daher für dünne Filme vorzugsweise angewandt, die in dieser Anmeldung erläutert werden.

Ein weiteres Mittel zur Verbesserung der Abrieb- und Korrosionsfestigkeit besteht darin, eine Schicht aus einer wasserabstoßenden Substanz auf die Oberseiteder Schicht 163 der Fig. 1 aufzubringen. Die Substanz darf in der verwendeten Dicke, d.h. 0,1 bis 40 Mikron, Infrarotlicht nicht absorbieren. Die Substanz kann durch Sprühen, Eintauchen, Reprogravur oder irgendeines der bekannten Verfahren aufgebracht werden. Die Substanz dringt in die Poren der dünnen Filme 164, 165, 166, 168 (Fig. 1) ein und verbessert die Korrosions- und

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Abriebfestigkeit erheblich. Gute Materialien sind parafine Schmieröle (Mobil DVE Vakuumpumpenöl), olefine Wachse und Fette, verdampftes PTFE, plasmapolymerisierte Monomere, Fluorkohlenstofföle und ungesättigte Monomere. Die Monomere können vernetzt sein, um den Strukturaufbau weiter zu festigen. Bei dem System der Fig. 14 z.B. bestehen die Schichten 165, 166 jeweils aus 200 S. CeO und die Schicht 164 besteht aus 120 8. Silber. Eine Lösung einer 0,001 molaren Schwefelsäure verschlechtert die Infrarotreflexion in 10 Minuten um 60 %. Wenn die gleiche Schicht mit 10 mm Mobil DIE-Öl eingerieben wird, wird die Infrarotreflexion selbst nach 4 Stunden in der gleichen Lösung nicht verschlechtert. Außerdem zeigte ein Abriebtest mit einem beladenen Gummiabriebelastomer eine zehnmal bessere Abriebfestigkeit.

Die dielektrische Mehrfachschicht bekannter Langwelleninfrarotreflektoren, die der Reihe nach aus einer dielektrischen Schicht, einer Metallschicht, einer dielektrischen Schicht statt einer Halbleiterschicht, einer Metallschicht, Halbleiterschichten 165, 164, 166 des Folienmaterials 160 bestehen, wurden als Teil der Erfindung verbessert. Die dielektrischen Schichten können abgestimmt werden, um die Dispersion in dem komplexen Brechungsindex des Metalls zu kompensieren. Auf diese Weise kann die dünne Metallschicht, die bläuliches oder rotbraunes Licht (für das Auge) überträgt, auf eine neutrale dichte Farbe gebracht werden. Aluminium oder andere Metalle, die auf einen Kunststoffilm aufgeschichtet sind, können so durch Beseitigung unerwünschter Farbeffekte für das Auge angenehmer gemacht werden.

Eine weitere Abwandlung des Reflektors aus Dielektrikum-Metall-Dielektrikum besteht darin, Dielektrika

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zu verwenden, die ultraviolettes Licht im Bereich von 300 bis 400 Millimikron Wellenlänge absorbieren. Dieses ultraviolette Licht ist der Anteil des Solarspektrums, der für das Altern und Zersetzen organischer und anorganischer Substanzen verantwortlich ist. Die dielektrischen Schichten der Bindung können ultraviolettes Licht sperren, jedoch kann auch eine ultraviolettes Licht absorbierende Schicht zugeführt werden. Beispiele ultraviolettes Licht absorbierender dielektrischer Materialien umfassen CiO», TiO_, CeF₃ und SiO_x- Diese absorbierenden Dielektrika sind vorzugsweise auf eine solche Dicke abgestellt, daß sie unter 400 Millimikron maximal absorbieren. Beispiele zusätzlicher ultraviolettes Licht absorbierender Schichten umfassen dünne Schichten aus Si-SiO und organischen Absorptionsmaterialien. Auf diese Weise wird die Zerstörung des polymeren Films und der Metallschicht wesentlich verringert, um eine höhere Lebensdauer zu erreichen.

Eineweitere Verbesserung des dielektrischen Dielektrikum-Metall-Dielektrikum-Reflektors besteht darin, eine weitere Schicht auf der Außenseite (abgewandt vom Substrat) des Mehrschichtstapels aufzubringen. Diese Schicht sollte einen Brechungsindex von weniger als 1,6 haben und gegen eine chemische Durchdringung widerstandsfest sein. Diese Schicht ermöglicht eine sicherere Reinigung des Reflektorstapels durch Abstoß von Wasser und Schmutz, unterstützt die Abschirmung von Ozon und chemischen Verunreinigungen und erhöht den optischen Aufnahmewinkel des Mehrschichtstapels. Der Vorteil eines breiten Aufnahmewinkels besteht darin, daß Lichtenergie, die streifend einfällt, eher übertragen und gesammelt wird. Beispiele von Schichten umfassen Polytetrafluorethylen, FEP, Viton, Polyvinylakenfluorid und Mägnesiumfluorid.

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Der Langwelleninfrarotreflektor, der auf ein Substrat aufgeschichtet ist, kann zu einer vorhandenen Verglasung nachgerüstet (zugefügt) werden. In diesem Anwendungsfall befestigt eine Klebstoffschicht, die durch ein Lösungsmittel oder eine abziehbare Schicht aktiviert wird, die Innenseite des Films an der jeweiligen Verglasungsoberflache wie einem Sturmfenster. Ein Nachteil der vorherigen Klebstoffe besteht darin, daß sie polymere oder andere Substanzen enthalten, die altern oder durch ultraviolettes Licht zersetzt werden.

Bei der Erfindung werden UV-widerstandsfähige Polymere wie Polymethylsiloxan, Polyvinyalkohol mit Spurenmengen von Titan und Borionen, Fluorpolymerkautschuk und Methacrylpolymere verwendet. Ein weiteres alterungsbeständiges Klebstoffmaterial ist ein Klebstoffpolymer mit dazugemischten ÜV-absorbierenden Partikeln. Diese Partikel können im Brechungsindex an das polymere Bindemittel angepaßt sein. Ein Beispiel ist MgF - CeO₉ -Legierungspartikel, die in ein Polyäthylen-Bindemittel gemischt sind. Dieses erzeugt eine UV-beständige Klebstoffschicht, die transparent ist. Ein Vorteil der Verwendung anorganischer absorbierender Partikel besteht darin, daß im Gegensatz zu organischen Absorptionsmitteln diese anorganischen Materialien nicht zersetzt werden.

Ein weiteres Langwelleninfrarot-Reflexionsfolienmaterial 170 ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Ein Folienmaterial 170 hat ein Kunststoffsubstrat 172, das entweder ein Langwelleninfrarotabsorptionsmaterial oder ein transparentes Material sein kann. Das Substrat 172 hat eine Dicke von etwa 0,5 bis 20 Mil, so daß es flexibel ist. Ein Metallgitter (nicht notwendigerweise ein quadratisches Gitter) 174 ist auf das Substrat 172 aufgelegt. Das Metallgitter 174 ist mit einem Oxydmaterial 176 imprägniert, das für sichtbare Strahlung transparent ist.

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Die Größe des Metallgitters 174 ist derart, daß die öffnungen Querabmessungen a haben, die kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts ist. Üblicherweise wird die grüne Linie (etwa 5400 R) als Bezugsmaß für die Wellenlänge des Lichts verwendet. Aufgrund der öffnungen ist das Metallgitter 174 tatsächlich für sichtbare Strahlung transparent.

Die Wellenlänge der Langwelleninfrarotstrahlung ist größer als die der sichtbaren Strahlung, und die Metallschicht 174 ist bezüglich dieser Strahlung stark reflektierend. Tatsächlich wurde festgestellt, daß das Material 174 nahezu 95 % der gesamten einfallenden langwelligen Infrarotstrahlung reflektiert, während es nicht mehr als 10 bis 15 % der Solarstrahlung absorbiert und reflektiert.

Eine zu der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 abgewandelte Ausführungsform ist in Fig. 4 gezeigt. Statt eines regelmäßigen Metallgitters 174 hat das Langwelleninfrarot-Reflexionsfolienmaterial 180 der Fig. 4 mehrere kleine unregelmäßige öffnungen 182 in einem metallischen Material 184. Die öffnungen 182 sind mit einer für sichtbares und langwelliges Infrarotlicht durchlässigen Substanz mit einem Brechungsindex imprägniert, der in Anpassung an das Metall 182 gewählt ist. Die öffnungen 182 können durch Maskierung unter Verwendung kleiner Flocken wie Micachipskristallen in Sardinenschuppenform und dergleichen hergestellt werden, die später entfernt werden. Das Folienmaterial 180 wird ähnlich dem Folienmaterial 170 und reflektiert langwelliges Infrarotlicht, während es eine extrem niedrige Absorption und Reflexion für sichtbares Licht hat.

Die Eigenschaften des Langwelleninfrarot-Reflexionsmaterials 170 der Fig. 2 und 3 kann durch Verwendung

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eines Doppelschichtgitters wie in dem Folienmaterial 190 in Fig. 5 verbessert werden. Wiederum wird ein dünnes, flexibles Kunststoffsubstrat 192 verwendet. Zwei Metallgitter 193, 194 sind auf das Substrat 192 und übereinander gelegt. Die Gitter 193, 194 sind durch ein für sichtbares und langwelliges Infrarotlicht transparentes Material 196 getrennt, das eine optische Dicke von etwa einem Viertel der Wellenlänge des Lichts hat. Beide Gitter 193 und 194 sind mit einer optisch transparenten Substanz 198 imprägniert.

Im sichtbaren Spektrum beseitigt, obwohl die Reflexion, die durch das Gitter 193 oder 194 verursacht wird, relativ gering ist, wie oben erläutert wurde, die Verwendung von zwei Gittern, die um eine Strecke von einem Viertel der mittleren Solarwellenlänge getrennt sind, den größten Anteil der verbleibenden Solarreflexion. Daher ist das Material 190 extrem transparent für Solarstrahlung. Ein extrem hoher Prozentsatz der Langwelleninfrarotstrahlung wird jedoch wegen der Verwendung der beiden Gitter reflektiert.

Eine weitere Art eines Langwelleninfrarot-Reflexionsfolienmaterials 200 ist in Fig. 6 gezeigt. Ein Kunststoff substrat 202 ist verwendet, das eine Dicke etwa gleich oder größer als 1/2 Mil (0,001 Zoll), wegen der Flexibilität jedoch nicht mehr als 20 Mil hat. Das Substrat 202 ist mit einer 5 bis 50 Mikron dicken Schicht eines mit dem Reststrahlungseffekt arbeitenden Reflexionsmaterials 204 bedeckt. Das Reststrahlungsmaterial 204 besteht aus einem Material, dessen physikalische Eigenschaften derart sind, daß langwellige Infrarotstrahlung in den Atomen des Materials statt in den Elektronen wie bei anderen Arten von Infrarotreflexionsmaterial zu einer Resonanz führt. Reststrahiungsmaterialien, die im Band von 2,5 bis 40 Mikron

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(langwelliges Infrarotlicht) reflektieren, umfassen Titandioxid, ein Gemisch von Siliziumdioxyd und Titandioxid oder Bornitrid. Das Siliziumdioxyd-Titandioxyd-Gemisch wird gegenüber Titandioxyd allein vorzugsweise verwendet, da Titandioxyd selbst langwellige Infrarotstrahlung unter etwa 10 Mikron nicht reflektiert und das Siliziumdioxyd die Lücke zwischen 2,5 und 10 Mikron ausfüllt. Eine Antireflexionsbeschichtung kann zugefügt werden, um die Durchlässigkeitseigenschaften des Reststrahlungsmaterials für sichtbare Strahlung zu verbessern.

Ein weiteres Langwelleninfrarotreflexionsfolienmaterial 206 ist in Fig. 7 gezeigt. Das Folienmaterial 206 verwendet wiederum ein dünnes, flexibles Kunststoffsubstrat 208, wie gezeigt ist, obwohl in diesem Falle ein Glassubstrat oder ein dickes Acrylsubstrat verwendet werden könnten. Ein für Infrarotlicht transparentes polymeres Bindemittel 210 ist auf das Substrat 208 aufgebracht. Solche Bindemittel sind im allgemeinen für langwelliges Infrarotlicht bei der verwendeten Dicke transparent.

In dem Bindemittel 210 sind relativ kleine Flocken oder Partikel 212 eingebettet. Die Flocken 212 können aus Micaflocken bestehen, die der Reihe nach Schichten aus Titandioxyd, aufgebrachten Metall und Titandioxyd haben. Die Flocken 212 können Reflektoren aus n Klumpen wie Indiumzinnoxydflocken oder Partikeln sein, deren Antireflexionseigenschaft dem strahlungstransparenten Bindemittel angepaßt ist. Die Flocken 212 können ebenfalls aus jna£teö Reststrahlungsreflexionsverbindungen oder anderen Verbindungen bestehen, deren Brechungsindex im sichtbaren Spektrum dem Bindemittel bei Solarfrequenzen angepaßt ist, nicht jedoch bei langwelligen Infrarotfrequenzen. Die Infrarotstrahlung wird an der Grenzschicht zwischen 212 und 210 reflektiert. Es wurde

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festgestellt, daß solche Materialien eine Langwelleninfrarotref lexion von etwa 40 bis 90 % haben, während die Durchlässigkeit sichtbarer Strahlung zwischen 70 bis 9 5 % aufrecht erhalten wird. Außerdem kann das Bindemittel 210 mit eingebetteten Flocken 212 leicht in vorhandene Systeme durch Anstreichen an Ort und Stelle installiert werden.

Fig. 8 zeigt einen selbsttragenden Film eines strahlungstransparenten Polymers 214, das Partikel einer stra-hlunosreflektierenden Substanz 216 enthält. Ein Beispiel ist die Extrusion von Polyäthylen, gefüllt mit Indiumzinnoxydflocken, die einzeln Strahlungsenergie im Wellenlängenbereich von 2,5 bis 10 Mikron reflektieren.

Die verschiedenen Arten, in der die unterschiedlichen Substratanordnungen in den Langewelieninfrarotreflexionsfolienmaterialien 170, 180, 190, 200, 206 verwendet werden können, zeigen die Fig. 9 bis 12. In Fig. 9 ist eine Langwelleninfrarotreflexionsschicht 220 auf dem dünnen, flexiblen Kunststoffsubstrat 222 befestigt, das Langwelleninfrarotstrahlung absorbiert. Eine einfallende Langwelleninfrarotstrahlung 224 von Quellen auf der Seite der reflektiven Schicht 220 wird direkt reflektiert, wie gezeigt ist. Einfallende Infrarotstrahlung 226 von der Seite des Substrats 222 jedoch wird wenigstens teilweise in dem Substrat absorbiert. Die Infrarotunterdrückungseigenschaften sind somit nicht symmetrisch.

Dagegen ist in Fig. 10 ein dünnes, flexibles Kunststoffsubstrat 228 verwendet, das für langwellige Infrarotstrahlung im wesentlichen transparent ist. Von der Seite der Substrats einfallende Infrarotstrahlung 226' gelangt daher direkt durch das Substrat und wird wie zuvor reflektiert. Die Substratanordnung der Fig. 10 schafft eine symmetrische Reflexion auf beiden Seiten des Materials.

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Die verwendeten Substrate sollten vorzugsweise vom polymeren Typ sein, der eine lange Lebensdauer, Festigkeit gegen chemischen Angriff und Fotozersetzung und eine gute Reißfestigkeit hat. Beispiele sind stabilisiertes Polyäthylen und Polypropylen, DuPont PFA, TEFZEL, TEDLAR und FEP.Diese Polymere können z.B. durch Ionenbestrahlung behandelt werden, um die Polymerketten zu vernetzen und die Eigenschaften zu verbessern. Gegen Alterung normalerweise nichtbeständige Polymere können ausreichend verbessert werden, um sie für die Erfindung zu verwenden, wie z.B. stark vernetztes Polyäthylen oder Athylenvinylchloridcopolymer.

Außerdem können bestimmte Arten als für infrarotes Licht transparente Substrate wirken. Der Vorteil der Verwendung eines für infrarotes Licht transparenten Substrats besteht darin, daß die Schicht von beiden Seiten auftreffendes Infrarotlicht reflektieren kann. Wenn der Film mit einem Luftspalt auf beiden Seiten aufgehängt wird, bietet er einen größeren thermischen Widerstand als ein Infrarotreflektor auf einem absorbierenden Substrat, da die Strahlungsübertragung auf beiden Seiten unterdrückt wird. Wenn der Film flach auf einen absorbierenden Träger wie Glas gelegt wird, kann das Substrat nach außen angeordnet werden, um als schützende infrarotes Licht übertragende Barriere zu wirken. Beispiele solch; eines Schutzmaterials umfassen vernetztes Polyäthylen, TEFZEL, Polyvinyltrin, Fluorid, FEP oder dünnes Polyvinylchlorid.

In Fig. 11 ist eine Langwelleninfrarotreflexionsschicht 232 zwischen für infrarotes Licht transparenten Substratschichten 233, 234 angeordnet. Daher gelangt eine auftreffende Infrarotstrahlung 235, 236 von beiden Seiten durch die Substratschichten und wird an der Schicht 232 reflektiert. Die Schwierigkeit bei der Anordnung der Fig. 11 besteht darin, daß das Substrat 232, 234 der

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Korrosion stark ausgesetzt ist. Der Vorteil besteht darin, daß die reflektierende Schicht 232 gegen eine physikalische Beschädigung geschützt ist.

In Fig. 12 ist das Substrat 242 zwischen Langwelleninfrarotreflexionsschichten 240, 2 41 angeordnet. Auftreffende Langwelleninfrarotstrahlung 243, 244 wird von den Reflexionsschichten 240, 2 41 direkt reflektiert und gelangt nicht durch das Substratsmaterial 242. In dieser Anordnung liegen die Reflexionsschichten 240, 241 frei, jedoch ist das Substrat 242 gegen Korrosion geschützt und muß nicht transparent sein.

Eine weitere Art transparenter Isolierung und ihre mögliche Anwendung ist in Fig. 13 gezeigt. Die Schicht

251 ist ein selektives Absorptionsmaterial mit einer hohen Absorption (90 %) im Solarspektrum und einer niedrigen Emission (15 %) in dem Infrarotbereich über 3 Mikron. 253 ist eine Abdeckung aus Kunststoff, die für infrarotes Licht ebenso wie für solare Wellenlängen im wesentlichen transparent ist. Die übertragung ist größer als 70 % für eine Infrarotstrahlung von 3 bis 30 Mikron. Beispiele umfassen Polyäthylen, stark vernetztes Polyäthylen, Polypropylen und FEP mit einer Dicke von weniger als 0,5 Mil (1 Mil = 0,001 Zoll).

252 ist eine Schicht mit einer niedrigen Strahlungsemission wie eine Aluminiumfolie. 254 ist der mechanische Träger für den Kollektor und umfaßt Kästen, die mit einem Isoliermaterial verkleidet sind, in den Boden gegrabene Gräben, die mit einem Isoliermaterial verkleidet sind oder Wasserbecken mit einer transparenten Abdeckung, die auf der Oberseite schwimmt. 256 ist irgendeine Einrichtung, um die Wärme von der Oberfläche 253 abzuleiten, wie gepumptes Wasser oder Luft oder ein Wärmespeicher wie Wasser oder Phasenumwandlungsmaterialien.

Die Ausführungsform der Fig. 14 ist im wesentlichen gleich der der Fig. 12, mit der Ausnahme, daß 2 bis

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strahlungstransparente Abdeckungen 262 vorhanden sein können. Eine gegen Witterungseinflüsse schützende Schicht 263 ist eine Abdeckung, die der strahlungstransparenten Abdeckung 262 einen mechanischen Schutz verleiht. Sie kann auch die UV-Strahlung und Ozon ausfiltern, so daß für 262 billige Polyolefinpolymere verwendet werden können. Die Flächen 264 haben eine geringe Emission.

Obwohl zahlreiche Materialien zuvor erläutert wurden, umfassen alle diese Materialien ein dünnes flexibles Kunststoffsubstrat in Kombination mit einem Langwelleninfrarotreflexionsmaterial, das daran haftet oder im Falle der Ausführungsform der Fig. 8 das Kunststoffmaterial selbst zusammen mit einem Füllstoff bildet. Alle zuvor erwähnten Materialien haben eine hohe Durchlässigkeit für Solarenergie, wenigstens 75 %, reflektieren jedoch wenigstens 70 % der gesaraten einfallenden langwelligen Infrarotstrahlung. Solche Materialien bewirken eine wirksame Reflexion der langwelligen Infrarotstrahlung in Form einer relativ dünnen Folie, ohne die Notwendigkeit schwerer, starrer Substrate wie Glas und Acry!material, wie dies früher der Fall war.

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Claims

PATENTANWÄLTE e. R. SPLANEMANN dipu-chem. dr. B. REiTZNER

SL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES QCFORE EPO · MANDATAIRES AGREES PRES L¹OEB

2301921

HEAT MIRROR ASSOCIATES, INC. βοοο munchen a 18. Januar 1979

TnI 13

Tamei Vista Boulevard. τ.=:^ ic&s>) 220207/220209

Suite 506 Tu •-•jrcmme. Invent,us München

Telex; 523413 inlus a

Corte Madera, CaI., USA

Unsere Akte: 2547"I" 1 O .

Ihr Zeichen:

Patentanmeldung

Sonnenkollektor

Ansprüche

■ A

ySonnenkollektor zur Beeinflussung des energetischen Wirkungsgrades von Gebäuden, gekennzeichnet durch ein flexibles Kunststoffsubstrat mit einer Dicke zwischen etwa 0,5 bis 20 Mil (1 Mil = 0,001 Zoll) und eine Langwelleninfrarotstrahlungsreflexionseinrichtung, die wenigstens 70 % der gesamten auftreffenden langwelligen Infrarotstrahlung reflektiert, wobei die Reflexionseinrichtungen und das Substrat zusaranen für sichtbare und die übrige Solarstrahlung zu wenigstens 75 % durchlässig sind.
2. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Schicht für sichtbare Strahlung wenigstens 75 % durchlässig sind, um ein visuell attraktives und funktionelles Fensterelement zu schaffen.
3. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Langwelleninfrarot-

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strahlungsreflexionseinrichtung nur auf einer Seite des Substrats angeordnet ist.
4. Kollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffsubstrat für langwellige Infrarotstrahlung im wesentlichen transparent ist, so daß die erste Schicht symmetrische Langwelleninfrarotreflexionseigenschaften hat.
5. Kollektor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine für langwelliges Infrarotlicht transparente Schutzschicht auf der freiligenden Oberfläche des reflektierenden Substrats, um das Substrat physikalisch zu schützen und seinen opitischen Aufnahmewinkel zu erhöhen.
6. Kollektor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Klebstoffsubstanz, die auf der Seite des Substrats abgewandt von den langewlliges Infrarotlicht reflektierenden Substanz angeordnet ist, um das Substrat an einer Trägerfläche zu befestigen.
7. Kollektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffsubstanz ein UV-Licht absorbierendes Material aufweist, das für Solarstrahlung durchlässig ist.
8. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kunststoffsubstrat aus einem Kunststoffmaterial besteht, das alterungsbeständige Eigenschaften hat und aus Polymethylmetacrylat, Fluorkohlenstoffpolymeren, von denen wenigstens 10 % aller Stellungen durch Fluor substituiert sind, und/oder Polyvinalalkohol besteht.

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9. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Langwelleninfrarotreflexionseinrichtung auf jeder Seite des Substrats angeordnet ist, um eine Doppelreflexionseinrichtung auf jeder Seite des Substrats zu bilden.
10. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffsubstrat zur Erhöhung der Adhäsion der Reflexionseinrichtung präpariert ist.
11. Vorrichtung zur Bildung einer transparenten thermischen Isolierung, bestehend aus einer Langewelleninfrarotreflexionsfolie, g e k e η η ζ eli c h η e t durch ein für sichtbares Licht durchlässiges flexibles Kunststoffsubstrat mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 20 Mil, eine Schicht aus aufgebrachtem Metall mit einer Dicke im Bereich von 50 bis 300 S, wobei die Metallschicht eine geringe Absorption sichtbarer Strahlung hat, jedoch langwelliges Infrarotlicht reflektiert, und zwei Schichten aus nichtmetallischem Material, die auf den jeweiligen Seiten der Schicht aufgebrachten Metalls angeordnet sind, um die Metallschicht dazwischen zu umfassen, wobei die eine nichtmetallische Schicht an dem Substrat befestigt ist, wobei die nichtmetallischen Schichten eine für sichtbare Strahlung antireflexive Beschichtung für die Metallschicht auf deren beiden Seiten bilden, um die Durchlässigkeit für sichtbare Strahlung durch die Metallschicht zu erhöhen und der größere Anteil der einfallenden langwelligen Infrarotstrahlung eine der Halbleiterschichten durchdringt, um von der Metallschicht zur Seite der Quelle reflektiert zu werden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat für langwellige Infrarotstrahlung durchlässig ist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat für langwellige Infrarotstrahlung im wesentlichen undurchlässig ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht des aufgebrachten Metalls ein Vakuumröhrenmetall ist, um den Widerstand der Metallschicht gegen chemischen Angriff zu erhöhen .
15. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Bindemittel, das zwischen der nichtmetallischen Schicht, die an dem Substrat befestigt ist, und dem Substrat angeordnet ist, um die Haftung der nichtmetallischen Schicht an dem Substrat zu erhöhen .
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittel aus einer Ti tan ¹^ oder einer Silanderivatschicht besteht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Material _u aus Nitriden, Boriden und Suiziden von Titan, Molybdän, Hafnium, Tantal und/oder Vanadium besteht.
18. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Material aus Oxyden von Zinn, Wolfram, Cer und/oder Vanadium ausgewählt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennze ichn e t durch eine Schicht aus einer wasserabstoßenden Substanz, die auf der freiliegenden Schicht aus stoßfestem nichtmetallischen Material abgewandt von dem Substrat aufliegt.

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20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserabstoßende Substanz aus Parafinschmierölen, Olefinwachsen und Fetten, verdampf tem PTFE , fluorierten Ölen, Polymeren und/oder ungesättigten Monomeren besteht.
21. Vorrichtung zur Bildung eines transparenten thermischen Isolierung, gekennzeichnet durch ein für sichtbares Licht durchlässiges flexibles Kunststoffsubstrat mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 20 Mil, eine Schicht aufgebrachten Metalls mit einer Dicke im Bereich von 50 bis 300 Ä, die eine geringe Absorption für sichtbare Strahlung hat, jedoch langwellige Infrarotstrahlung reflektiert, und zwei Schichten aus anorganischem Verbindungsmaterial, die auf den jeweiligen Seiten der Schicht aufgebrachten Metalls angeordnet sind, um die Metallschicht zu umfassen, wobei eine der anorganischen Verbindungen optisch so abgestimmt ist, daß sie die optische Dispersion der Metallschicht kompensiert und die sichtbare Farbe auf eine bestimmte Schattierung einstellt, die anorganischen Verbindungen außerdem einen Brechungsindex größer als 1,6 haben, um eine für sichtbare Strahlung antireflexive Beschichtung für die Metallschicht auf deren beiden Seiten zu bilden und die Durchlässigkeit für sichtbare Strahlung durch die Metallschicht zu erhöhen, und der größere Teil der einfallenden langwelligen Infrarotstrahlung eine der anorganischen Verbindungsschichten durchläuft, um von der Metallschicht zur Seite der Quelle reflektiert zu werden.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat für langwellige Infrarotstrahlung durchlässig ist.

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ORiGiNAL INSPECTED
23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet/ daß das Substrat für langwellige Infrarotstrahlung im wesentlichen undurchlässig ist.
24. Vorrichtung zur Bildung einer transparenten thermischen Isolierung/ gekenn zeichnet durch ein für sichtbares Licht durchlässiges flexibles Kunststoffsubstrat mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 20 Mil, eine Schicht aufgebrachten Metalls mit einer Dicke im Bereich von 50 bis 300 S, die eine geringe Absorption für sichtbare Strahlung hat, jedoch langwellige Infrarotstrahlung reflektiert, und zwei Schichten aus anorganischem Verbindungsmaterial, die auf den jeweiligen Seiten der Schicht des aufgebrachten Metalls angeordnet sind, um die Metallschicht zu umfassen, wobei eine der anorganischen Verbindungs-

. schichten an dem Substrat befestigt ist, die anorganischen Verbindungsschichten geeignet sind, die UV-Strahlung abzuschirmen und das Substrat und die Schichten zu schützen, die anorganischen Verbindungsschichten außerdem einen Brechungsindex größer als 1,6 haben, um eine für sichtbare Strahlung antireflexive Beschichtung für die Metallschicht auf den beiden Seiten zu bilden und die Durchlässigkeit der sichtbaren Strahlung durch die Metallschicht zu erhöhen, und der größere Teil der einfallenden langv/elligen Infrarotstrahlung eine der anorganischen Verbindungsschichten durchläuft, um von der Metallschicht zur Seite der Quelle reflektiert zu werden.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat für langwellige Infrarotstrahlung durchlässig ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat für langwellige Infrarotstrahlung im wesentlichen undurchlässig ist.

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27. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Verbindung aus Cer, Titan, Eisen und/oder Zinn ausgewählt ist.
28. Vorrichtung zur Bildung einer transparenten thermischen Isolierung, gekennzeichnetdurch ein für sichtbares Licht flexibles Kunststoffsubstrat mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 20 Mil, eine Schicht stromlos aufgebrachten Metalls mit einer Dicke im Bereich von 15 bis 300 8, die eine geringe Absorption für sichtbare Strahlung hat, jedoch langwellige Infrarotstrahlung reflektiert, und zwei Schichten chemisch aufgebrachten anorganischen Verbindungsmaterials, das auf den jeweiligen Seiten der Schicht aufgebrachten Metalls angeordnet ist, um die Metallschicht zu umfassen, wobei eine der organischen Verbindungsschichten aus einer hydrolisierten Verbindung besteht, die ausgezeichnete optische Eigenschaften hat, die anorganischen Verbindungsmaterialien außerdem einen Brechungsindex größer als 1,6 haben, um eine für sichtbare Strahlung antireflexive Beschichtung für die Metallschicht auf deren beiden Seiten zu bilden und die Durchlässigkeit der sichtbaren Strahlung durch die Metallschicht zu erhöhen, und der größere Teil der einfallenden langwelligen Infrarotstrahlung eine der anorganischen Verbindungsschichten durchläuft, um von der Metallschicht zurück zur Seite der Quelle reflektiert zu werden.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat für langwellige Infrarotstrahlung durchlässig ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat für langwellige Infrarotstrahlung im wesentlichen undurchlässig ist.

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31. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrolisierte Verbindung aus einer hydrolisierten Titanverbindung besteht.
32. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrolisierte Verbindung aus einer hydrolisierten Siliziumverbindung besteht.
33. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgebrachte Metall aus
Silber besteht.
34. Vorrichtung zur Bildung einer transparenten thermischen Isolierung, gekennzeichnet durch ein für sichtbares Licht durchlässiges flexibles
Kunststoffsubstrat mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 20 Mil und eine perforierte Metallschicht mit
einer Dicke im Bereich von etwa 50 bis 2000 Ä, die
auf der einen Seite des Substrats angeordnet ist,
wobei die Perforationen in dieser Schicht Querabmessungen etwa gleich der Wellenlänge des Lichts haben, so daß diese Schicht für Infrarotstrahlung allgemein reflektierend, jedoch für Licht allgemein durchlässig ist.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß die perforierte Metallschicht
aus einem Metallgitter besteht.
36. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Metallschicht aus mehreren zufallsverteilten Öffnungen besteht, die durch eine Maskierung gebildet sind.
37. Vorrichtung nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch ein für sichtbares Licht antireflexives Material, das die Metallschicht imprägniert und um-

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38. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das antireflexive Material aus einem Oxyd besteht.
39. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das antireflexive Material aus einem Halbleiter besteht.
40. Vorrichtung nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch eine zweite perforierte Metallschicht, die von der ersten entfernt ist, und ein für sichtbares Licht durchlässiges Material, das zwischen den perforierten Metallschichten angeordnet ist, wobei die Schicht durchlässigen Materials eine Dicke von etwa einem Viertel der Wellenlänge der sichtbaren Strahlung hat.
41. Vorrichtung zur Unterdrückung der Übertragung von Wärmeenergie, bestehend aus einer Infrarotreflexionsfolie, gekennzeichnet durch ein flexibles Kunststoffsubstrat mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 20 Mil und eine Schicht aus einem Reststrahlungsreflexionsmaterial, das auf dem Kunststoffsubstrat angeordnet ist, eine Dicke von etwa 5 bis 1000 Mikron hat und für sichtbare Strahlung allgemein durchlässig ist, langwellige Infrarotstrahlung jedoch reflektiert.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t , daß das Reststrahlungsreflexionsmaterial aus einem Gemisch aus Siliziumdioxyd und Titandioxyd besteht.
43. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Reststrahlungsreflexionsmaterial aus Titandioxyd besteht.
44. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Reststrahlungsreflexionsmaterial aus Bornitrid besteht.

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45. Vorrichtung nach Anspruch 41, gekennzeich net durch zwei für sichtbares Licht antireflexive Schichten, die auf beiden Seiten der Schicht aus Reststrahlungsreflexionsmaterial angeordnet sind, um das Reflexionsmaterial zu umfassen und die Durchlässigkeit für sichtbare Strahlung zu erhöhen.
46. Vorrichtung zur Bildung'einer transparenten thermischen Isolierung, gekennzeichnet durch ein flexibles Kunststoffsubstrat mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 20 Mil und eine auf dem Substrat angeordnete Schicht aus einem polymeren Bindemittelmaterial, das für langwellige Infrarot- und sichtbare Strahlung allgemein durchlässig ist, und für langwelliges Infrarotlicht reflektierende Flocken, die in dem Bindemittelmaterial suspendiert sind, um die Durchlässigkeit langwelliger Infrarotstrahlung durch das Bindemittelmaterial zu sperren, wobei die Flocken für sichtbares Licht einen Brechungsindex haben, der etwa dem des Bindemittelmaterials angepaßt ist, so daß das Bindemittelmaterial für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässig ist.
47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet , daß die Flocken aus Flocken mit einer Beschichtung der Reihe nach aus Titandioxyd-, Metall- und Titandioxydschichten bestehen, die aus einer Lösung chemisch aufgebracht sind.
48. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch g e k e η η

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zeichnet, daß die Flocken aus einem Reststrahlungsreflexionsmaterial bestehen.
49. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch g e k e η η - zeichnet, daß die Flocken aus Verbindungen

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mit einem Brechungsindex bestehen, der dem Bindemittelmaterial bezüglich der sichtbaren Strahlung angepaßt ist, nicht jedoch bezüglich der langwelligen Infrarotstrahlung.
50. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Flocken aus einem transparenten Leiter mit einer für langwellige Infrarotstrahlung reflexiven Material wie Indium-Zinnoxyd-Flocken besteht.
51. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die reflexiven Flocken UV-Strah*- lung in dem Wellenlängenbereich von 300 bis 400 Millimikron sperren, um das Bindemittelmaterial gegen Alterung zu schützen.
52. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittelmaterial aus Polyäthylen und zusätzlich einem Mittel in dem Bindemittelmaterial besteht, um den Durchtritt von UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 300 bis 400 Millimikron zu sperren und das Polyäthylen gegen Alterung zu schützen.
53. Vorrichtung nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch UV-Strahlung absorbierende Flocken, die in dem Bindemittelmaterial zusätzlich zu den Infrarotlicht reflektierenden Flocken suspendiert sind.

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