DE7620549U1 - SOLAR RADIATION COLLECTOR COOLED WITH A GAS MEDIUM - Google Patents

SOLAR RADIATION COLLECTOR COOLED WITH A GAS MEDIUM

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DE7620549U1
DE7620549U1 DE19767620549U DE7620549U DE7620549U1 DE 7620549 U1 DE7620549 U1 DE 7620549U1 DE 19767620549 U DE19767620549 U DE 19767620549U DE 7620549 U DE7620549 U DE 7620549U DE 7620549 U1 DE7620549 U1 DE 7620549U1
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/80Solar heat collectors using working fluids comprising porous material or permeable masses directly contacting the working fluids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Description

Interliz Anstalt, Vaduz (Liechtenstein)Interliz Anstalt, Vaduz (Liechtenstein)

Mit einem gasförmigen Medium gekühlter SonnenstrahlungakollektorSolar radiation collector cooled with a gaseous medium

Die Erfindung betrifft einen mit einem gasförmigen Medium gekühlten Sonnenstrahlungskollektor, bestehend aus einem Sonnenstrahlen absorbierenden Körper, einer aonnenseitig vor diesem Körper angeordneten lichtdurchlässigen Abdeckplatte und einer hinter dem Körper angeordneten Rückseitenplatte. The invention relates to one with a gaseous medium Cooled solar radiation collector, consisting of a body absorbing sun rays, one on the sun side arranged in front of this body transparent cover plate and a rear side plate arranged behind the body.

Luftgekühlte oder mit einem anderen gasförmigen Medium gekühlte Sonnenstrahlungskollektoren besitzen gegenüber flüssigkeitsgekühlten Kollektoren die Vorzüge, daß ihre thermische Trägheit geringer ist, daß sie eine verringerte Korrosionsanfälligkeit haben und daß sie leichter und billiger gebaut und leichter installiert werden können. Ferner ist eine einfacherere ästhetisch ansprechende Gestaltung möglich und können sie deshalb besser und leichter als flüssigkeitsgekühlte Kollektoren bei Neubauten; oder auch bei Altbauten als Dach- oder Passadenelement integriert werden.Sun radiation collectors that are air-cooled or cooled with another gaseous medium have opposite liquid-cooled collectors have the advantages that their thermal inertia is lower that they have a reduced susceptibility to corrosion and that they are lighter and cheaper to build and easier to install. Furthermore, a simpler one is more aesthetically pleasing Design possible and can therefore do it better and more easily than liquid-cooled collectors in new buildings; or can be integrated into old buildings as a roof or passage element.

Die bekannten luftgekühlten Sonnenstrahlungakollektoren | bestehen aus einem flachen Kasten, der sonnenseitig mit einer oder mehreren lichtdurchl issi^en Platten abgedeckt ist. Die durch diese lichtdurchl'iaui/ro AbdecKun^ in den Kasten eintretende Sonnenstrahlung wird an der in ver-The well-known air-cooled solar radiation collectors | consist of a flat box, which is covered on the sunny side with one or more translucent plates. The solar radiation entering the box through this translucent cover is

— 2 — 3Ö23
21.6.1976 /Ga
- 2 - 3Ö23
June 21, 1976 / Ga

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Γ\ schiedenartiger Form vorkommenden Oberfluche eines Γ \ a surface curse that occurs in the form of a divider

absorbierenden festen Körpers, beispielsweise an der geschwärzten Oberflache einer Blechplatte, absorbiert und in Warme umgesetzt, und die an der Oberfläche dieses Körpers entstehende Wärme wird durch eine Luftströmung abgeführt, die entlang der Oberfläche des absorbierenden ; Körpers durch einen spaltförmigen Raum zwischen der lichtdurchlässigen Abdeckung und der Oberfläche des ab- : sorbierenden Körpers strömt. Neben diesen längsdurch- ; strömten Kollektoren sind auch querdurchströmte luftgekühlte Kollektoren bekannt, bei denen die in den vorgenannten. 9paltförmigen Raum hinter der lichtdurchlässigen Abdeckung eintretende Luft durch einen gelöcherten Körper geleitet wird und aus einem spaltförmigen Raum hinter diesem Körper abströmt. In gleichartiger Weise wie bei den längsdurchströmten Kollektoren absorbiert auch bei diesen querdurchströmten Kollektoren der gelöcherte Körper die ' Sonnenstrahlung an seiner der Sonne zugekehrten Seite, und die durchlöcherte Ausbildung des Körpers soll dazu ; dienen, um eine Querdurchströmbarkeit des Körpers zu erhalten und um dadurch gegenüber der reinen Oberflächenströmung entlang der Plattenoberflache der längsdurchströmten Kollektoren die Übertragung der durch die Strahlungsabsorption an der sonnenseitigen Oberfläche des Körpers erzeugten Wärme an die Luftströmung zu erhöhen.absorbent solid body, for example on the blackened surface of a sheet metal plate, absorbed and converted into heat, and the heat generated on the surface of this body is dissipated by an air flow that runs along the surface of the absorbent; Body flows through a gap-shaped space between the translucent cover and the surface of the absorbent body. In addition to these longitudinally ; Flow collectors are also cross-flow air-cooled collectors known, in which the in the aforementioned. Air entering a gap-shaped space behind the translucent cover is passed through a perforated body and flows out of a gap-shaped space behind this body. In the same way as with the collectors with longitudinal flow, the perforated body absorbs the solar radiation on the side facing the sun in these transverse flow collectors, and the perforated formation of the body is intended to do this; serve to obtain a transverse flow through the body and to thereby increase the transfer of the heat generated by the radiation absorption on the sun-side surface of the body to the air flow compared to the pure surface flow along the plate surface of the collectors through which there is longitudinal flow.

Die erfindungsgemUlie Ausbildung eines luft- oder gasgekühlten Sonnenstrahlungskollektors ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß der absorbierende Körper aus einerThe inventive design of an air or gas-cooled Solar radiation collector is primarily because of this characterized in that the absorbent body consists of a

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ι · ιι · ι

( "\ Absorberschicht besteht, in deren Inneres die Sonnenstrahlen einzudringen vermögen und deren Zone der Energie- · ; aufnahme durch Absorption der Strahlen beim Durchgang("\ Absorber layer, inside of which the sun's rays able to penetrate and their zone of energy ·; absorption by absorption of the rays as they pass through

durch die Absorberschicht sich im wesentlichen über die 1through the absorber layer extends essentially over the 1st

gesamte Schichtdicke der Absorberschicht erstreckt und die . für das gasförmige Medium permeabel ist und deren Zone der ! ' Wärmeabgabe an das gasförmige Medium sich im wesentlichenentire layer thickness of the absorber layer and the . is permeable to the gaseous medium and its zone the ! 'Heat dissipation to the gaseous medium is essentially

über die gesamte Schichtdicke erstreckt. Bei diesem Sonnen-iextends over the entire layer thickness. With this solar i

Strahlungskollektor findet also sowohl die Energieaufnahme · durch Strahlungsabsorption als auch die Wärmeabgabe an das j gasförmige Medium nicht nur an der der Sonne zugekehrten
Seite beziehungsweise Oberfläche eines absorbierenden . Körpers sondern im Innern und praktisch über die gesamte : Schichtdicke der Absorberschicht statt, die mehrere
The radiation collector thus finds both the absorption of energy through absorption of radiation and the release of heat to the gaseous medium not only at the one facing the sun
Side or surface of an absorbent. Body but inside and practically over the entire : layer thickness of the absorber layer instead of the several

Zentimeter betragen kann. Pur die Ausbildung der Absorberschicht ist also bezeichnend und zu beachten, daß der
Strahlungsanteil, der in der jeweiligen Tiefe der Schicht ■ nicht absorbiert wird, transmittiert wird und nicht etwa
reflektiert wird. Die Absorberschicht kann beispielsweise :
Can be centimeters. Purely the formation of the absorber layer is significant and it should be noted that the
Radiation portion that is not absorbed in the respective depth of the layer ■ is transmitted and not, for example
is reflected. The absorber layer can, for example :

! 20 aus einem Gewebe aus Glas-, Kunststoff-, Metall- oder ! TextiLfasern bestehen oder aus übereinandergestapelten ! 20. e i nem fabrics made of glass, plastic, metal or! Textile fibers consist of or stacked one on top of the other

; Gittern aus Glas-, Kunststoff- oder Metalldraht aufgebaut
sein oder aus einer Füllung von Füllkörpern, zum Beispiel
Glaskugeln, bestehen. Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung
des Kollektors werden dreierlei wesentliche Vorteile er-
; Grids made of glass, plastic or metal wire
be or from a filling of random packings, for example
Glass spheres. With the training according to the invention
The collector has three main advantages

II.

· reicht. Die Wärmeübertragung an das Kühlmedium verteilt sich '; , über eine wesentlich größere Flache, da die für den Wärme-· suffices. The heat transfer to the cooling medium is distributed '; , over a much larger area, since the

übergang effektive Oberfläche der porösen Absorberschichttransition effective surface of the porous absorber layer

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größer ist als die Wärrneaus taus choberf lache einer gleich I großen Platte, so daß sich für die Wärmeübertragung an das -'is greater than the heat exchange surface one is equal to I. large plate, so that the heat transfer to the - '

kühlende Medium günstigere Verhältnisse ergeben. Beim Auftreffen der Strömung des kühlenden Mediums auf die
einzelnen Porenwände beziehungsweise auf die einzelnen ; Gewebefasern oder Füllkörper, aus denen die permeable j Absorberschicht besteht, bildet sich jedesmal die
cooling medium result in more favorable conditions. When the flow of the cooling medium hits the
individual pore walls or on the individual; Tissue fibers or fillers that make up the permeable absorber layer are formed every time

thermische Grenzschicht von neuem, was zu einer Erhöhung jthermal boundary layer anew, resulting in an increase j

! der lokalen Wärmeübergangszahl gegenüber der Wärraeüber- ! ! the local heat transfer coefficient compared to the heat transfer !

gangszahl in der Grenzschichtströmung entlang einer j Platte führt. Durch das Eindringen der Strahlungsenergie
in das Innere der Absorberschicht wirken deren äußere · Zonen isolierend bezüglich der Wärmeleitung und der Wärmestrahlung derjenigen Wärme nach außen, die beim Durchgang
speed number leads in the boundary layer flow along a j plate. Through the penetration of the radiant energy
in the interior of the absorber layer, its outer zones have an insulating effect with regard to heat conduction and the heat radiation of that heat to the outside that occurs during passage

durch die Absorberschicht in deren Kern entsteht, wodurch ' der Anteil der Wärme, der für die Übertragung an das
kühlende Medium verlorengeht, das heißt die Wärmeverluste ; des Kollektors vermindert werden. :
is created by the absorber layer in its core, whereby 'the part of the heat that is necessary for the transfer to the
cooling medium is lost, that is, the heat losses; of the collector are reduced. :

; Mit besonderem Vorteil kann die Absorberschicht sogar so ; ausgebildet 3ein, daß statt konstanter Absorptionsverhältnisse über die Schichtdicke ihr Absorptionsvermögen
; von der der Abdeckplatte zugekehrten Oberfläche zum Innern
; der Absorberschicht mit zunehmender Eindringtiefe der
ι Sonnenstrahlen ansteigt, vorzugsweise in der Mitte der
,25 Schichtdicke der Absorberschicht am '-roßten ist. Dies hat
; With particular advantage, the absorber layer can even be so ; designed 3ein that instead of constant absorption ratios over the layer thickness their absorption capacity
; from the surface facing the cover plate to the interior
; the absorber layer with increasing depth of penetration
ι sun rays rise, preferably in the middle of the
.25 layer thickness of the absorber layer is the largest. this has

den t/roßen Vorteil, daß «emch.· un der sonnense itigen
Oben lach« der Absorbernuhi oh fc eine ger.i i\.■:<■.<\-'.' J trahlunga-
the great advantage that «emch. · un der sunny itigen
Above laughs «the Absorbernuhi oh fc a ger.i i \. ■: <■. <\ - '.' J trahlunga-

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Il I · I I I I ■Il I · I I I I ■

I II· · It II II It I

I 111'I 111 '

,11' 11 ti, 11 '11 ti

- 5 - j- 5 - j

ι absorption und Wärmeerzeugung eintritt und hierdurch die ·ι absorption and heat generation occurs and thereby the ·

j Wärmeverluste der Absorberschicht respektive des { ! Kollektors an die Umgebung noch weiter herabgesetzt werden*j heat loss of the absorber layer or the { ! Collector can be further reduced to the environment *

! DieseB besondere Absorptionsprofil über die Schichtdicke! This special absorption profile across the layer thickness

mit höherer Absorption in der Mitte der Schichtdicke als
in den Oberflächenzonen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß für die der Sonne zugewandte Oberflächenzone ungefärbte lichttransparente Fasern zum
with higher absorption in the middle of the layer thickness than
in the surface zones can be achieved, for example, that uncolored, light-transparent fibers for the surface zone facing the sun

Beispiel aus Glas verwendet werden und mit zunehmender jExample made of glass can be used and with increasing j

I Eindringtiefe der Sonnenstrahlen diese ungefärbten Fasern 'I depth of penetration of the sun's rays these undyed fibers'

zunehmend mit gefärbten Fasern vermischt werden oder die \ Farbe aller Fasern zunehmend dunkler gemacht wird. Ahnlich · kann bei Verwendung zum Beispiel von Glaskugeln als j Absorberschichtmaterial der sonnenseitige Rand der
Absorberschicht aus lichtdurchlässigen Kugeln bestehen und.
are increasingly mixed with colored fibers or \ color of all fibers is made increasingly darker. Similarly, when using, for example, glass spheres as the absorber layer material, the edge on the sun side can
The absorber layer consists of translucent spheres and.

zur Mitte der Schichtdicke hin ein zunehmender Anteil von ;towards the middle of the layer thickness an increasing proportion of;

ι farbigen oder schwarzen Kugeln zugemischt oder die Farbe j aller Kugeln zunehmend dunkler gemacht sein. Ferner kann ; der gewünschte Verlauf des Absorptionsprofils über die 'ι colored or black balls mixed in or the color j of all spheres must be made increasingly darker. Furthermore can; the desired course of the absorption profile over the '

•'20 Schichtdicke der Absorherschicht auch durch Veränderung :• '20 layer thickness of the absorber layer also by changing:

der Maschenweite des Gewebes beziehungsweise der überein- ; andergeschichteten Gitter erzielt werden, indem diethe mesh size of the fabric or the match ; other stratified grids can be achieved by the

Maschenweite vom sonnenseitigen Rand gegen das Innere der 'Mesh size from the sun-side edge towards the inside of the '

Absorberschicht zunehmend verkleinert wird. Es können auch iThe absorber layer is increasingly being reduced in size. It can also i

I ■2 5 die beiden Maßnahmen der Farbveränderung und der Maschen- !I ■ 2 5 the two measures of color change and mesh!

Weitenveränderung kombiniert angewendet werden. : Changes in width can be applied in combination. :

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j Bei Ausbildung des Kollektors ala längsdurchstrb'mter Ϊ Kollektor, bei dem die Absorberschicht mit ihrer sonnen- ! seitigen und mit ihrer rückseitigen Oberfläche an der Abdeckplatte beziehungsweise an der Rückseitenplatte an-j When the collector is designed as a longitudinal flow Ϊ Collector in which the absorber layer with its solar ! side and with their rear surface on the cover plate or on the rear plate

II.

liegt, kann die Absorberschicht weiterhin mit großem jis, the absorber layer can continue with a capital j

I Vorteil so ausgebildet sein, daß nicht nur das Absorptions·^ vermögen von der Oberfläche zum Innern der Absorberschicht hin zunimmt, Bondern außerdem auch die Permeabilität der Absorberschicht für das gasförmige Medium von der Oberfläche zum Innern der Absorberschicht hin zunimmt, soI advantage be designed so that not only the absorption · ^ capacity increases from the surface to the inside of the absorber layer, and also the permeability of the bonders The absorber layer for the gaseous medium increases from the surface to the interior of the absorber layer, so

daß vorzugsweise im Bereich des größten Absorptionsvermögens der Strömungswiderstand am geringsten iat. Auf ; diese Weise wird erreicht, daß dort, wo im Innern der ! AbBorberschicht mehr Strahlung absorbiert und mehr Wärme .15 erzeugt wird, auch mehr kühlendes Medium durchströmt und : stärker Warnte abgeführt wird, so daß das Strömungsprofil ; über die Schichtdicke dem Absorptionsprofil angeglichen wird und eine Vergleichmäßigung der Temperatur der Strömung eintritt. Die Veränderung der Permeabilität für die Strömung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Absorberschicht aus mehreren Gewebe- oder Grittereinzelschichten aufgebaut wird und die Einzelschichten quer zu der Strömungsrichtung stehende Platten enthalten, die den Strömungswiderstand der Einzelschicht vergrößern, wobei, die Anzahl der Platten pro Längeneinheit der betreffenden Einzelschicht von der Oberfläche zum Innern der Absorberschicht abnimmt. Vorzugsweise sind diesethat preferably in the region of the greatest absorption capacity the flow resistance is the lowest iat. On ; in this way it is achieved that where inside the ! AbBorerschicht absorbs more radiation and generates more heat .15, also more cooling medium flows through and : stronger warned is dissipated, so that the flow profile ; is adjusted over the layer thickness of the absorption profile and an equalization of the temperature of the Flow enters. The change in permeability for the flow can be achieved, for example, by that the absorber layer is built up from several individual tissue or grid layers and the individual layers contain plates perpendicular to the direction of flow, which increase the flow resistance of the individual layer, where, the number of plates per unit length of the individual layer in question from the surface to the interior the absorber layer decreases. Preferably these are

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Il m Il m · 1 Il· 1 Il

III» «IIIII »« II

(I in» I « » I I III · I*(I in "I" "I. I III I *

I I 1111I I 1111

>«<ltl Il Il> «<Ltl Il Il

11·11 ·

Platten möglichst dünn und strahlungstransparent, beispielsweise aus Glas bestehend, um das Eindringen der Strahlung :Panels as thin as possible and transparent to radiation, for example made of glass, to prevent radiation from penetrating:

in das Innere der Absorberschicht möglichst wenig zu behindern. Bei Verwendung von beispielsweise Glaskugeln | für die Absorberschicht kann die Permeabilität dadurch j verändert werden, daß für die Randzonen kleinere Glaskugeln verwendet werden als für das Innere der Absorberschicht.as little as possible into the interior of the absorber layer hinder. When using, for example, glass balls | for the absorber layer, the permeability can thereby be j be changed so that smaller glass spheres are used for the edge zones than for the interior of the absorber layer.

Je nach der Ausführung der Absorberschicht kann ein Teil der Strahlung durch die Absorberschicht hindurchgehen undDepending on the design of the absorber layer, some of the radiation can pass through the absorber layer and

i tk\t i tk \ t

;1O auf die Rückseitenplatte auftreffen. In vorteilhafter ?i; 1O hit the back plate. In advantageous? I

'' I ΦΦ I ΦΦ

! Weise kann die Rückseitenplatte Sonnenstrahlerireflektierenä: ■·"! Way, the back panel can reflect sunbeamersä: ■ · "

1 ausgebildet sein. Damit wird erreicht, daß der durch die 1 be trained. This ensures that the

1 Absorberschicht hindurchgehende Strahlungsanteil zwecks 1 absorber layer for the purpose of penetrating radiation component

! ι! ι

·; Absorption in die Absorberschicht zurückreflektiert wird,·; Absorption is reflected back into the absorber layer,

|15 so daß der zweimalige Strahlungsdurchgang zu einer höheren| 15 so that the two-fold radiation passage leads to a higher

i Gesamtabsοrption und damit zu einer besseren Nutzung deri total abs οrption and thus a better use of the

j Sonnenstrahlung führt. Gemäß einer anderen vorteilhaftenj solar radiation leads. According to another advantageous

i Ausgestaltungsform kann die Rückseitenplatte lichtdurch-i In the embodiment, the rear panel can be translucent

Ί lässig ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der nichtΊ be casually trained. That way he can't

j 20 von der Absorberschicht beim Durchgang absorbiertej 20 absorbed by the absorber layer during passage

! Strahlungsanteil zu Beleuchtungszwecken hinter dem! Radiation component for lighting purposes behind the

j Kollektor ausgenutzt werden, was bei der Verwendung desj collector is used, which is what happens when using the

i Kollektors als Dach- oder Passadenelement von Bedeutung undi Collector as a roof or passage element of importance and

j großem Nutzen sein kann.j can be of great use.

|25 Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Sonnenstrahlungskollektors' besteht auch noch darin, daß die aus Gewebe, übereinander- j| 25 An advantage of the solar radiation collector according to the invention also consists in the fact that the fabric, one on top of the other, j

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ι imι in

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geschlohteten Gittern oder Kllllcörpern bestehende poröse
Absorberschicht gleichzeitig eine WtlrmeiBolierschleht
bildet und der Kollektor damit Wärmegewinnung mit Wärmeschutz vereinigt, was bei der Verwendung des Kollektors
als Daoh- oder Fassadeneleraent von Bedeutung ist und den
Kollektor auch bei schwacher oder fehlender Sonneneinstrahlung nützlich macht.
porous grids or spherical bodies
Absorbent layer at the same time a heat insulating loop
forms and the collector thus combines heat recovery with thermal protection, which is what happens when the collector is used
as a Daoh or facade element is important and the
Makes collector useful even in weak or no solar radiation.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele
eines 'Sonnenstrahlungskollektors nach der Erfindung
schematisch dargestellt, und zwar zeigen
Fig· 1 "einen Schnitt durch einen längs durchströmt en
Various exemplary embodiments are shown in the drawing
a 'solar radiation collector according to the invention
shown schematically, namely show
Fig. 1 "shows a section through a longitudinal flow

Kollektor;
Fig. 2 bis Fig. 4 drei Beispiele eines querdurchströmten
Collector;
FIGS. 2 to 4 three examples of a transverse flow

Kollektors im Schnitt;
Fig. 5 eine vergrößerte schematische Darstellung des
Collector in section;
Fig. 5 is an enlarged schematic representation of the

Aufbaues eines längsdurchströmten Kollektors imStructure of a collector with longitudinal flow in

Schnitt.Cut.

! Alle dargestellten Ausführungsbeispiele besitzen auf der '■. ! All illustrated embodiments have on the '■.

! der Sonne zugekehrten Seite des Kollektors eine lichtdurch-l! the side of the collector facing the sun a translucent l

! 20 lässige Abdeckplatte 1 und eine Rückseitenplatte 3» ί! 20 casual cover plate 1 and a back plate 3 »ί

j zwischen denen eine Absorberschicht 2. angeordnet ist. Unter'j between which an absorber layer 2 is arranged. Under'

S Verwendung der als Beispiele genannten Materialien ist die >S Use of the materials given as examples is>

j Absorberschicht 2 derart porös beschaffen und ausgebildet, ; j absorber layer 2 of such a porous nature and design ;

ii

j daß die durch die Abdeckplatte 1 hindurchtretenden Sonnen- jj that the suns passing through the cover plate 1 j

J 25 strahlen nicht an der der Abdeckplatte 1 zugekehrten Ober- ■. IJ 25 do not radiate on the upper ■ facing the cover plate 1. I.

ι fläche der Absorberschicht 2 absorbiert werden, sondern in ! ι surface of the absorber layer 2 are absorbed, but in !

ι ;ι;

■ - 9 - ■■ - 9 - ■

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das Innere der Absorberschicht 2 eindringen und sich die j Absorption der Sonnenstrahlung möglichst über die gesamte j Schichtdicke der Absorberschicht 2 erstreckt. Der (in einer! jeweiligen Tiefe der Schichtdicke noch nicht absorbiertepenetrate the interior of the absorber layer 2 and the j absorption of solar radiation extends as far as possible over the entire j layer thickness of the absorber layer 2. The ( not yet absorbed at a! Respective depth of the layer thickness

Strahlungsanteil wird also nicht reflektiert, sondernPart of the radiation is therefore not reflected, but

t transmittiert, so daß dieser Strahlungsanteil noch tiefer S in die Schicht eindringen kann, um dann fortschreitend
absorbiert zu werden. Hierzu eignen sich in besonders
günstiger Weise Fasergewebe oder geschichtete Gitter oder
Kugelkörperfüllungen aus Glas, welches entsprechend der
t is transmitted, so that this radiation component can penetrate even deeper S into the layer and then progressively
to be absorbed. For this purpose are particularly suitable
Conveniently fiber fabric or layered grids or
Spherical fillings made of glass, which according to the

gewünschten Absorptionsverhältnisse über die Schichtdicke j der AbBorberschicht eingefärbt werden kann. Gleichzeitig ! ist die Absorberschicht 2 aufgrund der porösen Beschaffen-; heit und Ausbildung über ihre gesamte Schichtdicke für das· gasförmige Medium permeabel, so daß in allen Tiefen derdesired absorption ratios over the layer thickness j the absorber layer can be colored. Simultaneously ! is the absorber layer 2 due to the porous nature; ness and training over their entire layer thickness for the permeable gaseous medium, so that in all depths of the

Schichtdicke der dort jeweils absorbierte Strahlungsanteil' in Form von Wärme bei hoher Wärmeübergangszahl an das gas- !Layer thickness of the radiation component absorbed there ' in the form of heat with a high heat transfer coefficient to the gas!

I ; förmige Medium übertragen wird und von dem Medium abgeführt I ; shaped medium is transferred and discharged from the medium

' wird. Aufgrund sowohl der S trahlungs absorption als auch dexf |20 Wärmeübertragung an das gasförmige Medium über die gesamte! '. Schichtdicke der Absorberschicht wird mit verhältnismäßig' will. Due to both radiation absorption and dexf | 20 heat transfer to the gaseous medium over the entire! '. The layer thickness of the absorber layer is proportionate

kleinen Dimensionen des Kollektors eine sehr hohe Gesamt« Ismall dimensions of the collector a very high total «I

ι Jι J

absorption und Nutzung der einfallenden Sonnenstrahlung j J möglich, wobei durch die Absorption im Innern der Absorber-] ;25 schicht außerdem Wärmeverluste durch Abstrahlung oder Ab- t ' ιabsorption and use of incident solar radiation j J possible, whereby the absorption inside the absorber layer also causes heat losses through radiation or radiation 'ι

leitung durch die Abdeckplatte 1 an die Umgebung sehr gerinjgline through the cover plate 1 to the environment very little

. gehalten sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 liegt die Absorberschicht 2 mit ihrer sonnenseitigen und rück- \ . are held. In the embodiment of Fig. 1, the absorber layer 2 is located with its sun-side and back \

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( χ seitigen Oberfläche an der Abdeckplatte 1 beziehungsweise ; an der Rückseitenplatte 3 an und wird die Absorberschicht 2 in ihrer Längsrichtung von dem gasförmigen Medium durch-( χ side surface on the cover plate 1 or; on the rear side plate 3 and the absorber layer 2 is traversed by the gaseous medium in its longitudinal direction.

strömt. Die Fig. 5 zeigt zu diesem längsdurchströmten jflows. FIG. 5 shows this j through which there is longitudinal flow

Kollektor in vergrößerter schematischer Darstellung eineCollector in an enlarged schematic representation

Absorberschicht 2, die aus mehreren ubereinandergeschich— jAbsorber layer 2, which is made up of several overlaying layers

teten Gewebe- bzw. Gritterschichten aufgebaut ist. j Beispielsweise durch unterschiedliches Einfärben der ί Einzelschichten, wobei die an die Abdeckplatte 1 an- ί grenzende Einzelschicht stark lichtdurchlässig ist und die' darunter liegenden Einzelschichten eine zunehmend dunkler fTeten tissue or grid layers is built up. j For example, by coloring the ί differently Individual layers, the individual layer adjoining the cover plate 1 being highly translucent and the ' underlying individual layers an increasingly darker f

werdende Farbe erhalten, kann erreicht werden, daß das ; Absorptionsvermögen der gesamten Absorberschicht von der ! an die Abdeckplatte 1 angrenzenden Oberfläche zum Innerngetting color can be achieved that; Absorption capacity of the entire absorber layer from the! to the surface adjacent to the cover plate 1 to the inside

der Absorberschicht hin ansteigt, so daß im Innern derthe absorber layer rises so that inside the

Absorberschicht mehr Strahlung absorbiert und mehr WärmeAbsorbent layer absorbs more radiation and more heat

ί erzeugt wird als im Bereich der Oberfläche der Absorber- Jί is generated than in the area of the surface of the absorber J

schicht 2. Um zu erreichen, daß dementsprechend auch derlayer 2. To achieve that, accordingly, the

Massenfluß des gasförmigen Mediums von der Oberfläche zum ; Innern der Absorberschicht hin stärker wird, sind bei dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 5 die Einzelschichten mit
quer zur Strömungsrichtung gerichteten Platten 7 versehen,
wobei die Anzahl der Platten pro Längeneinheit von der
Mass flow of the gaseous medium from the surface to the ; The inside of the absorber layer becomes stronger
Embodiment of FIG. 5 with the individual layers
plates 7 directed transversely to the direction of flow,
where the number of plates per unit length of the

, obersten Einzelschicht zum Innern der Absorberschicht 2 hin! abnimmt, so daß dementsprechend der mit den Platten 7 j erzeugte künstliche Strömungswiderstand von der obersten ! Einzelschicht zu den tiefer liegenden Einzelschichten, top single layer towards the inside of the absorber layer 2! decreases, so that accordingly the artificial flow resistance generated with the plates 7 j from the top ! Single layer to the deeper lying single layers

kleiner wird.gets smaller.

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7620549 22,12.777620549 22.12.77

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Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 befinden sich zwischen der Abdeckplatte 1 und der Absorberschicht 2 einerseits sowie zwischen der Absorberschicht 2 und der Rückseitenplatte 3 andererseits verschiedenartig ausgebildete Luftspalte. Die Absorberschicht 2 wird in beiden Fällen mit einheitlicher Strömungsrichtung quer von dem jIn the embodiments of FIGS. 2 and 3 are located between the cover plate 1 and the absorber layer 2 on the one hand and between the absorber layer 2 and the Rear side plate 3, on the other hand, differently designed air gaps. The absorber layer 2 is in both Cases with a uniform direction of flow across the j

i gasförmigen Medium durchströmt. Bei dem Ausführungs- ji gaseous medium flows through it. In the case of the j

beispiel der Fig. 4 ist der Kollektor durch Schotten 6 j unterteilt, so daß die Absorberschicht 2 in wechselnden j Strömungsrichtungen von dem gasförmigen Medium quer durch- j strömt wird. !The example of FIG. 4 is the collector through bulkheads 6 j subdivided so that the absorber layer 2 in alternating j directions of flow of the gaseous medium across j is flowing. !

Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen kann die ·; In all of the illustrated embodiments, the · ;

: Rückseitenplatte 3 in drei verschiedenen Varianten ausge- ! : Rear panel 3 available in three different versions!

führt sein. Die Rückseitenplatte 3 kann ein hohes 'be leading. The back plate 3 can have a high '

Absorptionsvermögen für Sonnenstrahlung aufweisen, so daß 'Have absorption capacity for solar radiation, so that '

der Strahlungsanteil, der durch die Absorberschicht 2 jthe portion of radiation that passes through the absorber layer 2 j

gegebenenfalls ganz hindurchgeht, an der Rucksei.ten- : platte 3 absorbiert und in Wärme umgewandelt wird, die '.· {·if necessary goes right through it, on the back: plate 3 is absorbed and converted into heat, which '. · {·

, durch Wärmeleitung an das die Absorberschicht 2 durch- J, by heat conduction to the absorber layer 2 through J

strömende Medium übergeht. Die Rückseitenplatte 3 kann !· vorteilhafterweise so ausgebildet sein, daß sie ein hohes . \ Reflexionsvermögen für Sonnenstrahlung besitzt. Dadurch wirftflowing medium passes over. The back plate 3 can advantageously be designed so that it has a high. \ Has reflectivity for solar radiation. This throws

der Anteil der Strahlung, der gegebenenfalls durch die Absorberschicht im ersten Strahlendurchgang hindurchgeht, j . 25 von der Rückseitenplatte 3 zur Absorberschicht reflektiert , und in einem zweiten Strahlengang im Innern der Absorber- ι schicht 2 absorbiert. Auf diese Weise kann bei verhältnis-the proportion of the radiation that may pass through the absorber layer in the first radiation passage, j . 25 reflected from the back plate 3 to the absorber layer, and absorbed in a second beam path in the interior of the absorber layer 2. In this way, in the case of

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I ! I !

1 ' mäßig geringer Schichtdicke der Absorberschicht eine hohe :1 'moderately small layer thickness of the absorber layer a high:

\ G-esamtabsorption erreicht werden. Als dritte Möglichkeit ! \ Total absorption can be achieved. As a third option !

1 : · kann die Rückseitenplatte 3 lichtdurchlässig ausgebildet ; 1: · the back plate 3 can be made translucent ;

i 'i '

} sein. Diese Ausbildung eignet sich beispielsweise besonders } be. This training is particularly suitable, for example

k 5 bei Verwendung des Kollektors als Dachelement, um den k 5 when using the collector as a roof element to the

4 I4 I.

] Strahlungsanteil, der je nach der Ausbildung der Absorber-( ] Radiation component that, depending on the design of the absorber (

I schicht ganz durch die Absorberschicht hindurchgeht, durch!I layer goes right through the absorber layer!

ί die Rückseitenplatte 3 austreten zu lassen und hinter dem jί to let the back plate 3 emerge and behind the j

j ij i

; Kollektor für Beleuchtungszwecke auszunutzen. Insbesondere;; To use the collector for lighting purposes. In particular;

10 auch in diesem Fall hat der erfindungsgeraäße Kollektor den' Vorteil, daß die poröse Absorberschicht 2 eine Wärmedämm- ? schicht bildet, die zusätzlich zur Wärmegewinnung durch : Strahlungsabsorption auch Verluste an Raumwärme vermindert j und einen Wärmeschutz darstellt. :10 also in this case the collector according to the invention has the ' Advantage that the porous absorber layer 2 is a thermal insulation? forms a layer which, in addition to heat recovery, through: Radiation absorption also reduces room heat losses and provides thermal protection. :

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Claims (1)

hH ...... tt %% 11 II.
II.
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t It I
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• I• I
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I -(HI - (H CC. UU ■ i· »W■ i · »W ................ , ,..,, .. ff 1313th UU SS. ηη SS. rr CC. hH
Mit einem gasförmigen Medium gekühlter Sonnenstrahlungskollektor, bestehend aus einem Sonnenstrahlen absorbierenden Körper, einer sonnenseitig vor diesem Körper angeordneten lichtdurchlässigen Abdeckplatte und einer hinter dem Körper angeordneten Rückseitenplatte, dadurch gekennzeichnet, daß der absorbierende Körper aus einer Absorberschicht (2) besteht, in deren Inneres die Sonnenstrahlen einzudringen vermögen und deren Zone der Energie-! aufnahme, durch Absorption der Strahlen beim Durchgang durch' die Absorberschicht sich im wesentlichen über die gesamte ;Solar radiation collector cooled with a gaseous medium, Consists of a body that absorbs the sun's rays, one in front of this body facing the sun translucent cover plate and a rear side plate arranged behind the body, characterized in that that the absorbent body consists of an absorber layer (2), in the interior of which the sun's rays able to penetrate and their zone of energy! absorption, by absorption of the rays as they pass through ' the absorber layer extends essentially over the entire; i Schichtdicke der Abaorberschicht erstreckt und die für das <i layer thickness of the absorber layer and that for the < i gasförmige Medium permeabel ist und deren Zone der Wärme- 'i gaseous medium is permeable and its zone of heat ' abgabe an das gasförmige Medium sich im wesentlichen über jrelease to the gaseous medium is essentially via j i die gesamte Schichtdicke erstreckt. !i extends the entire layer thickness. ! Sonnenstrahlungskollektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn- jSolar radiation collector according to claim 1, characterized in that j zeichnet, daß die Absorberschicht so ausgebildet ist, daß Jshows that the absorber layer is formed so that J ihr Absorptionsvermögen von der der Abdeckplatte züge- jtheir absorption capacity from that of the cover plate tensile j kehrten Oberfläche zum Innern der Absorberschicht mit ireturned surface to the inside of the absorber layer with i zunehmender Eindringtiefe der Sonnenstrahlen ansteigt, \ increasing penetration depth of the sun's rays, \ vorzugsweise in der Mitte der Schichtdicke der Absorber- ■preferably in the middle of the layer thickness of the absorber ■ schicht am größten ist. jlayer is the largest. j 3. Sonnenstrahlungskollektor nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ' zeichnet, daß die Absorberschicht mit ihrer sonnenseitigen :3. Solar radiation collector according to claim 2, characterized in that ' shows that the absorber layer with its sun-side: 7620549 22.12.777620549 12/22/77 Γ » » » "ItHIMfMΓ »» »" ItHIMfM I · « · · f «III · «· · f« II • Mir· Γ· ·> * '• Me · Γ · ·> * ' : und rückseitigen Oberfläche an der Abdeckplatte und an der : and rear surface on the cover plate and on the Rückseitenplatte anliegt und in ihrer Längsrichtung von
- dem gasförmigen Medium durchströmt ist und daß die
\ ] Permeabilität der Absorberschicht für das gasförmige
;j - ' Medium von der an die Abdeckplatte angrenzenden Oberfläche
Back plate rests and in its longitudinal direction of
- The gaseous medium flows through and that the
\] Permeability of the absorber layer for the gaseous
; j - 'medium from the surface adjacent to the cover plate
: der Absorberschicht zum mittleren Bereich der Schichtdicke: the absorber layer to the middle area of the layer thickness zunimmt, vorzugsweise im Bereich des größten Absorptionsvermögens der Strömungswiderstand am geringsten ist.increases, preferably in the area of the greatest absorption capacity, the flow resistance is lowest. 4. Sonnenstrahlungskollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3^4. Solar radiation collector according to one of claims 1 to 3 ^ ί dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseitenplatte (3) |ί characterized in that the back plate (3) | Sonnenstrahlen reflektierend ausgebildet ist. ] Is designed to reflect the sun's rays. ] '■ ι '■ ι 5· Sonnenstrahlungskollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3»' dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseitenplatte (3) ! lichtdurchlässig ausgebildet ist. j5 · Solar radiation collector according to one of Claims 1 to 3 »' characterized in that the back plate (3)! is designed to be translucent. j 7620549 22.12.777620549 12/22/77
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19532348A1 (en) * 1995-09-01 1997-03-06 Erwin Machner Solar absorber for heating air and other gases
DE19820156A1 (en) * 1998-05-06 1999-11-25 Univ Karlsruhe Solar energy collector for heating air has closed air circuit and has transparent front window, air space and perforated solar energy collector grid through which air can flow
WO2010080075A3 (en) * 2009-01-12 2010-11-11 Isik Tarakcioglu Textile based air heater solar collector
DE102009022932B4 (en) * 2009-05-27 2013-09-12 Dieter Girlich solar collector

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