DE4012333C1 - Solar collector heat barrier - has honeycombed walls with areas having mirror surface finish - Google Patents
Solar collector heat barrier - has honeycombed walls with areas having mirror surface finishInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine transparente Wärmedämmschicht
(TWD), die aus einer Wabenstruktur aus transparenter Folie
besteht.
Transparentes Wärmedämmaterial mit Wabenstruktur wird neben
der Anwendung als Abdeckung thermischer Solarkollektoren
wegen seines hervorragenden Wärmedurchgangskoeffizienten
zunehmend zur Tageslichtgewinnung eingesetzt (nicht durch
sichtige Fenster). Aufgrund der Streucharakteristik kommt es
jedoch häufig zu Blenderscheinungen, da im kritischen Be
reich des Ausstrahlungswinkels der in der DIN 5035, Teil 1,
Abs. 4.4.2.2. angegebene Leuchtdichtegrenzwert von 500 cd/m²
überschritten wird (s. Abb. 1). Zudem sind meistens Sonnen
schutzvorrichtungen zur Abschattung der sommerlichen Direkt
strahlung erwünscht und im Fall horizontaler Ausrichtung
(als Oberlicht) sogar notwendig (DE 32 30 639 C2).
Aufgabe der Erfindung ist es, die Blenderscheinung für eine
derartige TWD-Schicht zu beseitigen. Diese Aufgabe wird er
findungsgemäß durch eine TWD-Schicht nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2-12
angegeben.
Die TWD-Schicht nach der Erfindung gewinnt blendfreies Ta
geslicht bei gleichzeitigem sommerlichen Sonnenschutz und
verfügt dabei aufgrund der Wabenstruktur über einen sehr
niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten.
Gem. Anspruch 1 ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß die Wabenwände Bereiche aufweisen, die mit spiegelnder
und/oder diffus reflektierender Oberfläche ausgebildet sind.
Dies bewirkt, wie später gezeigt wird, daß z. B. bei Verwen
dung als Oberlicht nur ein gewisser Prozentsatz der Direkt
strahlung durch das Oberlicht gelangt, bei gleichzeitiger
Einstrahlung eines hohen Anteils der diffusen Himmelsstrah
lung.
Gem. Anspruch 2 ist es vorteilhaft, diese Bereiche z. B. mit
Aluminiumfolie spiegelnd auszubilden. Diese Maßnahme ist
besonders einfach und billig durchzuführen. Das gleiche gilt
für die Maßnahmen nach Anspruch 3 für die Ausbildung der
diffus reflektierenden Oberfläche.
Gem. Anspruch 4 ist es vorteilhaft, daß die Bereiche an den
jeweils offenen Teilen der TWD-Schicht angeordnet sind.
Gem. Anspruch 8 genügt es, wenn die Bereiche etwa 0,2-4 cm
tief in die Wabe hineinreichen, so daß nicht die ganze Wabe
mit dem reflektierenden Belag ausgebildet werden muß.
Es kann vorteilhaft sein, nicht die Wabe in der gesamten
Fenstergröße mit der erfindungsgemäßen Oberfläche zu ver
sehen, sondern die Wabenstruktur in Form von Streifen oder
Wabenbündeln anzuordnen und jeweils nur die Vorder- oder
Rückseite des Bündels mit der Oberfläche zu versehen. Die
Strahlung passiert dann z. B. drei oder vier Waben und wird
dann an der reflektierend ausgebildeten Oberfläche in das
Innere der Wabenstruktur hineinreflektiert. Auf diese Weise
ist es möglich, z. B. nur jede dritte bis fünfte Wabe erfin
dungsgemäß auszubilden, was die Kosten noch einmal erheblich
senken wird.
Durch die geneigte Stellung ergibt sich bei gleichbleibender
Rahmenlänge eine schmalere Dicke des gesamten Elementes, was
für die Verwendung im Bau ebenfalls von Vorteil sein kann.
Der Wärmedurchgangskoeffizient wird dadurch nur geringfügig
verschlechtert.
Gem. den Ansprüchen 11 und 12 ist es besonders vorteilhaft,
die TWD-Schicht in einer bestimmten Ausrichtung zur Sonnen
strahlung, z. B. die spiegelnde Oberfläche nach Süden, anzu
ordnen.
Die Wabenstruktur ist zwischen zwei Glasscheiben, die als
Schutzabdeckung und haltendes Element dienen, eingelegt. An
den Außenkanten des Materials ist auf der nach Süden ausge
richteten Fläche eine diffus reflektierende Schicht aufge
bracht, welche die einfallenden Direktstrahlen teilweise
nach innen streut bzw. teilweise nach außen zurückreflek
tiert. Der winterliche Verlust an Direktstrahlung wiegt hier
weniger schwer als die sommerliche Sonnen- und Blendschutz
wirkung. Die nach Norden ausgerichteten Flächen besitzen
eine spiegelnde Beschichtung, welche dem vom nördlichen
Zenith kommenden Himmelslicht einen fast ungehinderten
Durchgang durch die TWD-Schicht ermöglicht. Die zur Innen
seite des Raumes zugekehrten Innenkanten der Wabenstruktur,
sind dabei auf beiden Seiten der Folie mit einer diffus
reflektierenden evtl. auch farbigen Schicht versehen, welche
den kritischen Bereich des Ausstrahlungswinkels nach Abb. 1
wirksam abschirmt. Hier tritt der Effekt ähnlich dem Lampen
schirm auf. Durch die teilweise Absorption des Streulichts
an der Beschichtung erwärmt sich zwar das Material an dieser
Stelle, gibt jedoch die Wärme hauptsächlich an den Innenraum
ab, was zu einer behaglichen Oberflächentemperatur der inne
ren Glasscheibe führt.
Die winterlichen Direktstrahlungsgewinne spielen hierbei
eine wesentlich größere Rolle und sollen deshalb so wenig
wie möglich behindert werden. Ebenso ist ein hoher diffuser
Strahlungsgewinn aufgrund reflektierender Schneeflächen mög
lich und nutzbar zu machen. Es werden deshalb die horizontal
verlaufenden Außenkanten der Wabenstruktur beidseitig spie
gelnd beschichtet. Auf diese Weise kann so die tiefstehende
Wintersonne die TWD-Schicht passieren, wobei sie maximal
einmal an der spiegelnden Schicht reflektiert wird. Die
hochstehende Sommersonne wird dagegen über Mehrfachreflexion
geschwächt, die entstehende Wärme wird dabei in hohem Maße
nach außen abgeführt, da der Wärmefluß durch den breiteren
Rest der TWD-Schicht nach innen gehindert ist. Vorteilhaft
wirkt sich weiterhin aus, daß ein Großteil der flach ein
fallenden Direktstrahlung im Winter nach oben, also an die
Raumdecke, reflektiert wird, was die Beleuchtungsverhält
nisse im Raum wesentlich verbessert. Die vertikal verlau
fenden Innenkanten der Wabenstruktur werden diffus reflek
tierend, evtl. auch farbig, ausgebildet, um einen von der
Seite auf das Fenster blickenden Beobachter vor Blendung zu
schützen.
Eine besonders einfache und daher billige Weise der
Beschichtung der Oberfläche mit einer spiegelnden oder
diffus reflektierenden Schicht besteht darin,
Streifenmaterial oder Wabenbündel zwischen den
Glasabdeckplatten schräg anzuordnen und dann nur die
freiliegende Rückseite bzw. Vorderseite mit der Beschichtung
zu versehen. Die Streifen können z. B. 10 cm breit und 1,5 cm
dick sein und weisen dann z. B. zwischen 3-10
Wabenschichten auf. Solche Schichten sind auch mit einer
leichten Einfärbung oder fluoreszierenden Farbpigmenten her
stellbar. Die Beschichtung kann z. B. mittels selbstklebender
Silberfolie mit einem Reflexionswirkungsgrad von 95% ver
sehen werden. Die sekundäre Wärmeabgabe beträgt dann etwa 5%.
Die im Winkelbereich ϕ < 120° auftretende Lichttransmis
sion ist durch Reflexion an der Innenseite der oberen Glas
scheibe zu erklären. Die Lichttransmission für die diffuse
Himmelsstrahlung beträgt ca. 31%, was für die Beleuchtung
vollkommen ausreichend ist.
Eine Blendung kann praktisch ausgeschlossen werden, da nur
wenig direkte Sonnenstrahlung in den Waben gestreut wird.
Die passierenden etwa 10-20% bewirken, daß der Beobachter
im Raum den Lauf der Sonne noch erkennen kann und somit der
Kontakt zum Lauf der Sonne vermittelt wird. Der aus dem
Bereich ϕ = < 30° kommende Anteil der Himmelsstrahlung geht
ungestreut durch die Wabenstruktur hindurch, bietet also
ebenfalls einen hohen Informationswert. Die anderen ge
streuten Anteile bewirken dann die diffuse Grundbeleuchtung.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der TWD-Schicht ergibt
hervorragende Möglichkeiten, die Lichtqualität positiv zu
beeinflussen. Es kann z. B. bereits genügen, nur die innen
seitigen Bereiche der TWD-Schicht zu beschichten, um eine
diffuse Streuung des Lichtes im Raum zu bewirken.
Claims (12)
1. Transparente Wärmedämmschicht, die aus einer Waben
struktur aus transparenter Folie besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wabenwände Bereiche aufweisen, die mit spie
gelnder und/oder diffus reflektierender Oberfläche aus
gebildet sind.
2. Transparente Wärmedämmschicht nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese Oberfläche durch Bedampfen, z. B. mit Alu
minium oder Silber, Lackieren oder Bekleben mit ent
sprechender Folie spiegelnd ausgebildet ist.
3. Transparente Wärmedämmschicht nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese Oberfläche durch Bedampfen oder Bekleben mit
Folie (z. B. Aluminium oder Silber) diffus reflektierend
ausgebildet ist.
4. Transparente Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bereiche an den jeweils offenen Teilen der TWD-
Schicht angeordnet sind.
5. Transparente Wärmedämmschicht nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die spiegelnde und die diffus reflektierende Ober
fläche an entgegengesetzten offenen Seiten angeordnet
wird.
6. Transparente Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bereiche nur auf einer Wandseite oder den sich
gegenüberliegenden Wandseiten z. B. viereckiger oder
sechseckiger Struktur spiegelnd oder diffus reflektie
rend ausgebildet sind.
7. Transparente Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die spiegelnde und diffus reflektierende Oberfläche
sich auf gegenüberliegender Wandseite der Waben befin
den.
8. Transparente Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüchen 1-7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bereiche jeweils etwa 0,2-4 cm tief in die
Waben reichen.
9. Transparente Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wabenstruktur in Form von Streifen oder Waben
bündeln aufgebaut ist, welche versetzt und/oder geneigt
gegeneinander sind.
10. Transparente Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wabenstruktur in Form von Streifen oder Waben
bündeln aufgebaut ist, die unterschiedlich lang ausge
bildet sind und nur die längeren Streifen bzw. Bündel
an den überstehenden Bereichen außen beschichtet sind.
11. Transparente Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die transparente Wärmedämmschicht derart montiert
wird, daß die spiegelnde Struktur außen und die diffus
reflektierende Oberfläche dem Gebäude oder dem zu däm
menden Teil zugekehrt ist.
12. Transparente Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüche 1-11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die spiegelnde Wandfläche nach Süden und die diffus
reflektierende nach Norden ausgerichtet wird.
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Publications (1)
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| DE4012333C1 true DE4012333C1 (en) | 1991-06-20 |
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| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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