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 finish

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Abstract

The transparent heat barrier layer consists of honeycombed transparent film. The honeycomb walls have areas which are surfaced to provide a mirror and/or diffuse reflecting function. These surfaces are vapour-coated with aluminium, silver, varnished or glued with corresponding foil. The reflective end diffusing surface can be placed on opposite sides of the openings. USE/ADVANTAGE - Solar and daylight recovery systems. Barrier layer guards against dazzle effect and summer sun using honeycomb structure for low thermal conductivity.

Description

Die Erfindung betrifft eine transparente Wärmedämmschicht (TWD), die aus einer Wabenstruktur aus transparenter Folie besteht.The invention relates to a transparent thermal barrier coating (TWD), which consists of a honeycomb structure made of transparent film consists.

Stand der TechnikState of the art

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).Transparent thermal insulation material with honeycomb structure is next to use as a cover for thermal solar collectors because of its excellent heat transfer coefficient increasingly used for daylight extraction (not through visible windows). Because of the scattering characteristics, it happens however often to glare, as in critical Be range of the beam angle of the in DIN 5035, Part 1, Paragraph 4.4.2.2. specified luminance limit value of 500 cd / m² is exceeded (see Fig. 1). In addition, there are mostly suns protection devices to shade the summer direct Radiation desirable and in the case of horizontal alignment (as a skylight) even necessary (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. The object of the invention is the glare for a to eliminate such a TWD layer. He will do this solved according to the invention by a TWD layer according to claim 1. Advantageous embodiments are in claims 2-12 specified.  

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.The TWD layer according to the invention gains glare-free Ta visible with simultaneous summer sun protection and has a very high due to the honeycomb structure low heat transfer coefficient.

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.According to claim 1, the invention is characterized in that that the honeycomb walls have areas that reflect and / or diffusely reflecting surface are formed. This causes, as will be shown later, that e.g. B. in use only a certain percentage of the direct radiation passes through the skylight, at the same time Irradiation of a high proportion of the diffuse sky beam 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.According to claim 2, it is advantageous to z. B. with Design aluminum foil to be reflective. This measure is particularly easy and cheap to carry out. The same goes for for the measures according to claim 3 for the training of diffuse reflective surface.

Gem. Anspruch 4 ist es vorteilhaft, daß die Bereiche an den jeweils offenen Teilen der TWD-Schicht angeordnet sind.According to claim 4, it is advantageous that the areas on the open parts of the TWD layer are arranged.

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.According to claim 8, it is sufficient if the areas about 0.2-4 cm reach deep into the honeycomb so that not the whole honeycomb must be trained with the reflective covering.

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.It may be beneficial not to use the honeycomb throughout Ver window size with the surface according to the invention see, but the honeycomb structure in the form of strips or Arrange honeycomb bundles and only the front or To provide the surface of the back of the bundle. The Radiation then happens e.g. B. three or four honeycombs then on the reflective surface into the  Reflected inside the honeycomb structure. In this way is it possible e.g. B. invented only every third to fifth honeycomb to train appropriately, which again costs significantly will lower.

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.The inclined position results in the same Frame length a narrower thickness of the entire element what can also be advantageous for use in construction. The heat transfer coefficient is only marginal worsened.

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.According to claims 11 and 12, it is particularly advantageous the TWD layer in a specific orientation to the sun radiation, e.g. B. the reflecting surface to the south organize.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments a) Element als Oberlicht in horizontaler Lage gem. Abb. 2a) Element as a skylight in a horizontal position acc. Fig. 2

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.The honeycomb structure is inserted between two glass panes that serve as a protective cover and holding element. On the outer edges of the material, a diffusely reflective layer is applied to the south-facing surface, which partly scatters the incident direct rays inwards or partly reflects them back outwards. The winter loss of direct radiation weighs less heavily here than the summer sun and glare protection effect. The north-facing surfaces have a reflective coating, which enables the sky light coming from the northern zenith to pass through the TWD layer almost unhindered. The inner edges of the honeycomb structure facing the inside of the room are provided on both sides of the film with a diffusely reflecting and possibly colored layer, which effectively shields the critical area of the beam angle according to Fig. 1. Here the effect occurs similar to the lampshade. Due to the partial absorption of the scattered light on the coating, the material heats up at this point, but mainly emits the heat to the interior, which leads to a comfortable surface temperature of the inner glass pane.

b) Element als Seitenfenster in vertikaler Lageb) Element as a side window in a vertical position

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. The winter direct radiation gains play here a much larger role and should therefore be so little be hindered as possible. Also a high diffuser Radiation gain possible due to reflecting snow surfaces make it usable and usable. It is therefore the horizontal running outer edges of the honeycomb structure on both sides Gelnd coated. In this way, the deepest Winter sun pass through the TWD layer, taking it to a maximum is once reflected on the reflective layer. The high summer sun, on the other hand, is caused by multiple reflection weakened, the resulting heat is greatly dissipated to the outside, since the heat flow through the wider Rest of the TWD layer is blocked inside. Advantageous continues to affect that much of the flat one falling direct radiation in winter upwards, i.e. to the Ceiling, is reflected, what the lighting ratio nisse significantly improved in the room. The vertically blue The inner edges of the honeycomb structure become diffuse reflections tieren, possibly also colored, trained to one of the Side observer looking at the window from glare protect.  

c) Schräge Anordnung der TWD-Schichtc) Oblique arrangement of the TWD layer

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.A particularly simple and therefore cheap way of Coating the surface with a reflective or diffuse reflective layer is Strip material or honeycomb bundles between the Arrange glass cover plates at an angle and then only the Exposed back or front with the coating to provide. The strips can e.g. B. 10 cm wide and 1.5 cm be thick and then have z. B. between 3-10 Honeycomb layers. Such layers are also with one light coloring or fluorescent color pigments adjustable. The coating can e.g. B. by means of self-adhesive Silver foil with a reflection efficiency of 95% ver will see. The secondary heat emission is then about 5%. The light transmission occurring in the angular range ϕ <120 ° sion is due to reflection on the inside of the top glass to explain disc. The light transmission for the diffuse Celestial radiation is approximately 31%, which for lighting is completely sufficient.

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.Glare can practically be ruled out because only little direct solar radiation is scattered in the honeycomb. The passing about 10-20% cause the observer in the room can still see the course of the sun and thus the Contact with the course of the sun is mediated. The one from the Range ϕ = <30 ° coming portion of the sky radiation goes unscattered through the honeycomb structure, so offers also a high information value. The other ge scattered parts then cause the diffuse basic lighting.

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.The configuration of the TWD layer according to the invention results excellent opportunities to improve the quality of light  influence. It can e.g. B. already suffice, only the inside side areas of the TWD layer to coat a to cause diffuse scattering of light in the room.

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.1. Transparent heat insulation layer, which consists of a honeycomb structure made of transparent film, characterized in that the honeycomb walls have areas which are formed with a mirror-reflecting and / or diffusely reflecting surface. 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. 2. Transparent thermal barrier coating according to claim 1, characterized, that this surface by vapor deposition, e.g. B. with aluminum minium or silver, painting or gluing with ent speaking film is formed mirror.   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.3. Transparent thermal barrier coating according to claim 1, characterized, that this surface by vapor deposition or pasting Foil (e.g. aluminum or silver) diffusely reflective is trained. 4. Transparente Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche an den jeweils offenen Teilen der TWD- Schicht angeordnet sind.4. Transparent thermal insulation layer according to one of claims 1-3, characterized, that the areas on the open parts of the TWD Layer are arranged. 5. Transparente Wärmedämmschicht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnde und die diffus reflektierende Ober­ fläche an entgegengesetzten offenen Seiten angeordnet wird.5. Transparent thermal barrier coating according to claim 4, characterized, that the reflective and the diffusely reflective upper arranged on opposite open sides becomes. 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. 6. Transparent thermal barrier coating according to one of claims 1-5, characterized, that the areas are only on one wall side or the opposite wall sides z. B. square or hexagonal structure specular or diffuse reflection are trained.   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.7. Transparent thermal insulation layer according to one of claims 1-6, characterized, that the specular and diffusely reflective surface located on the opposite side of the honeycomb wall the. 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.8. Transparent thermal barrier coating according to one of claims 1-7, characterized, that the areas are each about 0.2-4 cm deep in the Honeycombs are enough. 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.9. Transparent thermal insulation layer according to one of claims 1-8, characterized, that the honeycomb structure in the form of strips or honeycombs bundle is constructed, which is offset and / or inclined are against each other. 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. 10. Transparent thermal insulation layer according to one of claims 1-8, characterized, that the honeycomb structure in the form of strips or honeycombs bundle is built up, the different lengths forms and only the longer strips or bundles are coated outside on the protruding areas.   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.11. Transparent thermal barrier coating according to one of claims 1-10, characterized, that the transparent thermal insulation layer is mounted in such a way is that the reflective structure outside and the diffuse reflective surface of the building or the dam the opposite part. 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.12. Transparent thermal insulation layer according to one of claims 1-11, characterized, that the reflecting wall surface faces south and the diffuse reflective facing north.
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