WO2010028807A1 - Hagelschutz für einen solarkollektor sowie solarkollektor mit hagelschutz - Google Patents

Hagelschutz für einen solarkollektor sowie solarkollektor mit hagelschutz Download PDF

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WO2010028807A1
WO2010028807A1 PCT/EP2009/006516 EP2009006516W WO2010028807A1 WO 2010028807 A1 WO2010028807 A1 WO 2010028807A1 EP 2009006516 W EP2009006516 W EP 2009006516W WO 2010028807 A1 WO2010028807 A1 WO 2010028807A1
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wires
threads
solar collector
hail protection
rail
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PCT/EP2009/006516
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Günter Riga
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Sola-Term Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/10—Protective covers or shrouds; Closure members, e.g. lids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the invention relates to hail protection for a solar collector and a solar collector with hail protection.
  • Hail impact can destroy or damage solar collectors, whether solar thermal collectors such as evacuated tube collectors, or solar electric collectors such as photovoltaic cells or photovoltaic modules composed of multiple photovoltaic cells. Hailstorms cause millions of dollars worth of damage to solar collectors every year, which must be borne by the owners, operators and insurers.
  • vacuum tube collectors are very susceptible to hailstorm, which is why owner, operator or prospective solar thermal collectors often refrain from this technique despite the higher performance of evacuated tube collectors compared to other solar thermal collectors.
  • the object of the invention is therefore to provide a hail protection for solar collectors and a solar collector with hail protection to eliminate the above-mentioned disadvantages.
  • the object is achieved by a hail protection for a solar collector, wherein the hail protection at least consists of a group of threads or wires, which can be arranged on the solar collector so that the threads or wires of the group hail grains falling, whose diameter has a certain critical Exceeds value, preventing it from striking the solar collector or any particular part of the solar collector that is susceptible to hailstones.
  • the threads or wires preferably run parallel to one another.
  • the threads or wires are under tension.
  • the tensile stress can originate in particular from live, connected to the threads or wires springs.
  • the vacuum tube is particularly susceptible to hailstorm.
  • hail protection can be arranged on the evacuated tube collector such that hailstones falling from the sky exceeding a certain size can not hit the vacuum tube of the collector because they are prevented from hail protection by the threads or wires.
  • the entire solar collector is protected by hail protection from the impact of hailstones exceeding a certain size.
  • the mutual spacing of the threads or wires is preferably chosen so that only such hailstones, which exceed a certain critical size and are thus potentially dangerous for the solar collector safely stopped by the hail protection, deflected, decelerated to an uncritical speed or destroyed. Smaller hailstones, which can not harm the solar collector due to their small size, can reach the solar collector between the threads or wires.
  • the mutual spacing of the threads or wires is therefore preferably selected to be slightly smaller than the critical size, i. smaller than the diameter of such hailstones, which can barely be dangerous to the solar collector.
  • hailstones When hailstones surpass the critical size, hailstones are either destroyed, ie broken down into small, harmless fragments which can then reach the solar collector without causing any damage, or these hailstones as a whole rebound from the hailstones or are distracted, without affecting the solar collector or slowed down so that they are safe for the solar collector.
  • the hail protection may additionally comprise a plurality of transverse threads or transverse wires which run transversely to the threads or wires and together with these form a grid or net.
  • the transverse threads or transverse wires can be firmly connected at the crossing points with the threads or wires, e.g. glued or soldered, be.
  • the wires may be made of stainless steel in particular.
  • the threads may in particular consist of plastic.
  • the threads can be very advantageous e.g. Made of Kevlar.
  • the wires can e.g. made of stainless steel or stainless steel.
  • the threads or wires have a diameter of 0.05 mm each.
  • the threads or wires have a mutual distance of 10mm.
  • mutual spacing of the threads or wires is adjustable and / or adjustable, for example by means of a spindle mechanism.
  • the threads or wires are resiliently suspended or suspended and are under external tension.
  • the threads or wires consist of a stretchable, elastic material and under its own tensile stress stand.
  • the hail protection has two opposing rails, namely a first rail and a second rail, between which the threads or wires are tensioned or tensioned.
  • the rails may be opposite legs of a frame, in particular a rigid frame or a resilient frame.
  • the rails or the frame are preferably made of stainless steel.
  • the threads or wires are fastened to the first rail at their respective one end region
  • the second rail consists of a retaining rail and a spring rail which fixes threads or wires to the spring rail at their other end region are
  • the spring rail is disposed on the side facing away from the first rail side of the support rail parallel thereto and at a distance therefrom, the spring rail is resiliently connected to the support rail, and the support rail and the first rail are both attached to the solar collector or fastened ,
  • the threads or wires can be formed by different areas of the same thread or wire, which meander-shaped or S-shaped or multi-S-shaped runs, ie the thread or wire can meander-shaped or S-shaped or multi-S -shaped, so that the threads through different sections of a single continuous thread or the wires are formed by through different sections of a single continuous wire.
  • the threads or wires all run in a common plane.
  • the threads or wires of the Hegalschutzes run in two or more than two levels.
  • the transverse threads or transverse wires can run in a separate plane.
  • the hail protection can be retrofitted to an existing solar collector.
  • the solar collector is preferably a photovoltaic solar collector or a solar thermal solar collector, e.g. a domestic water collector.
  • the solar collector may e.g. be a solar thermal flat collector.
  • a solar collector according to the invention may e.g. a vacuum tube solar collector, wherein the threads or wires are parallel to the tube of the evacuated tube collector.
  • the hail protection at least one support which is arranged between the threads or wires and the solar collector and is able, upon impact of a hailstone on the hail protection, the deflection or deflection of the struck thread or wire in the direction on the solar collector to reduce or limit to a maximum value.
  • the support is also capable of reducing the deflection or deflection of the threads or wires also transversely to the direction of flight of the hailstone on impact of a hailstone on the hail protection or limit it to a maximum value.
  • the deflection or deflection of the threads or wires which they suffer from the impact of a hailstone may be limited by the support or a plurality of such, spaced apart in the longitudinal direction of the threads or wires supports.
  • the threads or wires may extend in particular at a predetermined distance from the surface of the solar collector.
  • the hail protection is set up so that it can subsequently be arranged on existing solar collectors, that is can be retrofitted.
  • the invention provides a special hail protection with threads or wires to protect solar panels against hail, which run parallel to each other and prevent incoming hailstones before reaching the solar collector either from the solar collector , distract, slow down or destroy sufficiently.
  • solar collectors with extremely low investment can be made hail resistant, even such solar collectors on their installation hitherto because of their hailstorm sensitive construction of owners, operators and prospects of solar collectors, inter alia, and especially in those areas where often with hailstorms is calculated, was waived.
  • the threads or wires are stretched along the solar collector.
  • the distance between the threads or wires is preferably 5 mm to 50 mm, in particular 10 mm to 15 mm.
  • the distance between the mutually parallel threads or wires can be set or varied individually or in groups, for example, just so that only those hailstones are intercepted whose mass and thus their diameter is sufficiently large that damaged by them, the solar collector or could even be destroyed.
  • the threads or wires are resiliently tensioned and / or stored and / or fixed.
  • stresses occurring in the wire due to temperature changes and / or hailstorm can be absorbed and a uniform and reliable tension of the wire can be ensured over long periods of time.
  • the wires may, for example, be stainless steel wires, preferably seawater resistant V4A stainless steel.
  • other rigid or pliable materials are conceivable, for example, under a
  • Preload standing have sufficient resistance to decelerate from the sky falling hailstones to a harmless for the solar collector to be protected speed or to divert the hailstones or smash them.
  • the materials of which the threads or wires are made resistant to aging from other weather influences, such as Moisture, heat, cold and ultraviolet radiation, as well as against air pollutants.
  • filaments and wires are hereby generally understood to mean any kind of substantially unidirectionally extending, rigid or non-rigid fibrous materials, such as a metal wire, a wire rope, a rope, a fiber, a nylon thread. It is important that the threads or wires must withstand the impact of extremely large hailstones.
  • the threads or wires have a diameter of 0.05 mm.
  • the shading of the solar collector to be protected while keeping sufficient resistance of the threads or wires against hailstorm is kept small.
  • the hail protection preferably has two mutually parallel rails, between which the threads or wires are stretched.
  • the rails may be opposite legs of a frame within which the threads or wires are stretched.
  • the rails may for example be made of stainless steel, preferably seawater resistant V4A stainless steel.
  • the threads or wires can also be networked with transverse threads or transverse wires or arranged running net-shaped.
  • a wire mesh-like braided arrangement is conceivable.
  • a plurality of wires or a plurality of parallel tracks of a wire may be arranged to cut at right angles.
  • the solar collector according to the invention is particularly preferably at least one evacuated tube collector.
  • the hail protection according to the invention is preferably designed so that it can be subsequently arranged on each existing solar collector for its hail protection.
  • the inventive hail protection makes solar collectors hail resistant, even existing, already in operation solar collectors, especially for example in vacuum tube collectors their hailstones sensitive glass tubes.
  • the hail protection can already be provided during the manufacture or installation of one or more solar collectors, or be retrofitted to existing solar collectors.
  • the hail protection according to the invention can thus also be retrofitted to any existing solar collector for its hail protection.
  • a resilient suspension of the threads or wires is advantageous to cause stresses, e.g. due to hailstones and / or temperature changes, and to ensure a uniform tension of the wires regardless of the weather.
  • the threads or wires may consist of a stretchable, elastic material and be under tensile stress.
  • the distance between the wires running parallel to one another can be set individually or in groups, for example for adaptation to different geometries of solar collectors.
  • the wires can be made of stainless steel, for example of seawater resistant V4A stainless steel.
  • the rails may be made of stainless steel, for example of seawater resistant V4A stainless steel.
  • the solar collector may in particular be a vacuum tube collector.
  • a problem of solar collectors is the destruction caused by hailstorms. As a result, the insurance companies incur millions of euros each year in damages. Especially are Vacuum tube collectors are very vulnerable and this is a reason for not a few solar panel users to foresee this technique despite higher performance of the evacuated tube collectors.
  • This consists according to an embodiment of thin stainless steel wires of 0.05mm, which are stretched by a device parallel to the tubes at a distance of 10mm.
  • the distance can be set arbitrarily.
  • the wire strands are preferably tensioned on upper and lower rails which are resiliently supported at the top and bottom of the collector to absorb the stresses of temperature and hailstorm.
  • An inventive hail protection can be retrofitted to each collector.
  • the material is preferably made of stainless steel (V4A).
  • the collector is not or hardly shaded by the preferably extremely thin wires.
  • An inventive hail protection is preferably flexible.
  • a hail protection according to the invention is preferably characterized by a construction of stainless steel made of thin stainless steel wires, longitudinally tensioned and spring-mounted via an upper and lower rail made of stainless steel with variable distances.
  • FIG. 1 shows a first variant of a hail protection according to the invention in plan view from above, with wires running parallel between two rails for a solar collector, not shown
  • Figure 2 shows a second variant of a hail protection according to the invention in plan view from above, with parallel running between two rails in a frame wires for a solar collector, the hail protection has two spacers
  • Figure 3 shows the hail protection and the solar collector of Figure 2 in plan view from the front in those Viewing direction, which in Figure 2 corresponds to the direction from bottom to top,
  • FIG. 4 shows a cross section through the hail protection of FIGS. 2 and 3, the cross-sectional plane being transverse to the wires and being centered through one of the spacers,
  • FIG. 5 shows a third variant of a hail protection according to the invention in plan view from above, with wires extending in parallel between two rails in a frame,
  • Figure 6 shows a fourth variant of hail protection according to the invention in plan view from above, with parallel wires, which are formed by different sections of one and the same multi-S-shaped continuous wire and no solar collector, no
  • FIG 7 again the hail protection according to the invention of Figure 2 in plan view from above, but which here is additionally equipped with transverse wires, again no solar collector, no rails and no frame are shown.
  • FIG. 1 shows a first variant of a hail protection according to the invention for an array of solar collectors, not shown.
  • the hail protection consists of a
  • Group of parallel tensioned wires 2 which can be arranged on the solar collector so that incident hailstones, the diameter of which exceeds a certain critical value, are prevented by the group of wires 2 from hitting the solar collector or a specific hailstroke-sensitive part of the solar collector Solar collector apply.
  • the wires 2 are preferably made of stainless steel and preferably have a diameter of 0.05mm at a mutual distance of 10mm. All wires 2 are in a common plane.
  • the wires 2 are suspended resiliently.
  • the hail protection 1 has two opposing rails 3, 4, namely a first rail 3 and a second rail 4, between which the threads or wires 2 are stretched, the second rail 4 consisting of a retaining rail 6 and a spring rail 8 ,
  • the latter is arranged on the side facing away from the first rail 3 side of the support rail 6 at a distance from the support rail 6 of this opposite and parallel to this and connected via elastic elements 7 resiliently connected to the support rail 6.
  • the wires 2 are each fastened at their one end region by means of fasteners 9 on the spring rail 8, at its other end region by means of fasteners 10 on the first rail 3 and longitudinally displaceably guided by the retaining rail 6, without being attached thereto.
  • the wires 2 are thus fastened by means of the fasteners 9, 10 to the rails 3, 4, wherein the fasteners 10 are arranged on the relative to the retaining rail 6 by means of the elastic elements 7 resiliently supported reder rail 8.
  • the retaining rail 6 and the first rail 3 are fastened by means of tabs 5 on the solar collector so that all the wires 2 are under tension, which is exerted by the elastic elements 7.
  • all wires 2 are suspended resiliently.
  • the spring rail 8 thus approaches the retaining rail 6 under load of the elastic elements 7.
  • the wires 2 are divided into eight subgroups 11 to five wires 2.
  • the individual wires 2 within each subgroup 1 1 are suspended equidistant.
  • the free space between the subgroups 11 is greater than the mutual order of the wires within the subgroups 1 1.
  • This breakdown into Subgroups serves, in particular, to protect the tubes of a plurality of vacuum tube collectors arranged parallel to one another in a collector array from hailstones.
  • the tubes of vacuum tube solar collectors are particularly susceptible to hailstorm while the remaining parts of these solar collectors are less sensitive.
  • the subgroups 11 are therefore arranged so that they are able to specifically protect the tubes from hailstorm.
  • the mutual distance of the subgroups 11 corresponds to the mutual distance of the tubes of the individual vacuum tube collectors of the array.
  • the wires 2 in this case run parallel to the tubes, wherein the center of each subgroup 11 is located above the center of a tube.
  • the fasteners 9, 10 may be longitudinally displaceable individually or in groups on the rails 3, 4, i. be arranged transversely to the course of the wires 2, so that in this case the mutual decency of the wires 2 is individually or in groups adjustable.
  • FIG 2 shows a solar collector according to the invention K, R, which has a collector tube K and a reflector R and is protected by a second variant of a hail protection according to the invention from hailstorm.
  • the solar collector according to the invention K 1 R is thus with an inventive
  • the reflector R is parabolically shaped and arranged opposite to the collector tube K so that sunlight from the reflector R is reflected onto the collector tube K.
  • the hail protection of Figure 2 has fifteen parallel between two rails 3 ', 4' extending wires 2 '. Eight of these wires 2 'are fastened to the rail 3' at their respective one end region by means of fastenings 10 '. The respective other end region of these wires 2 'is connected to one end of a respective spring F. The other ends of these springs F are fastened by means of fasteners 9 'to the rail 4'.
  • the remaining seven wires 2 ' are attached to their respective one end portion by means of fasteners 9' to the rail 4 ', wherein the respective other end portion of these seven wires 2 'is also connected to one end of each spring F and the other ends of these springs F are fastened by means of fasteners 10' to the rail 3 '.
  • the rails 3 ', 4' together with two perpendicular to the rails 3 ', 4' extending longitudinal beams 14 ', 15' a rigid rectangular frame, within which the wires 2 'are stretched.
  • Each wire 2 ' is elastically suspended by means of one of the coil springs F and held under tension.
  • the frame 3 ', 4', 14 ', 15' is fixed to the solar collector K 1 R using holes 5 ', which receive fastening screws, not shown, and as a whole together with the wires 2' and the springs F of the solar collector K. 1 R removable.
  • the hail guard of Figure 2 further comprises two spaced apart from each other and of the rails 3 ', 4' spacers A, which serve as supports A and guide for the wires 2 'and which will be discussed in more detail with reference to Figure 4.
  • the hail protection of Figure 2 thus consists of the wires 2 ', the springs F, the fasteners 9 ⁇ 10', the frame 3 ', 4 1 , 14', 15 'and the spacers or supports A.
  • the solar collector K 1 R of Figure 2 is a vacuum tube collector and is usually placed so that the axis of its tube K is in a slope.
  • FIG. 2 does not completely protect the solar collector K 1 R, but essentially protects the collector pipe K which is particularly sensitive to hailstones.
  • FIG. 3 shows the hail protection and the solar collector of FIG. 2 in plan view from that in the viewing direction, which corresponds in FIG. 2 to the direction from bottom to top, so that the parabolic cross-sectional shape of the reflector R can be seen.
  • the reflector R is arranged on a substructure U.
  • the cylindrical collector tube K is closed by a front wall W.
  • the rail 3 'with the fasteners 10' in Figure 3 can be seen from the front.
  • the spacer or the support A is partially covered in Figure 3 by the rail 3 'and the mounting posts B.
  • FIG. 4 shows a cross section through the hail protection of FIG. 2, wherein the cross-sectional plane is perpendicular to the wires 2 'and extends centrally through the support A of FIG.
  • the viewing direction in FIG. 4 is the same as in FIG. 3.
  • a tube H runs concentrically inside the collector tube, namely a heat pipe H (or a two-phase thermosyphon), which is also known in the prior art as a "heat pipe”.
  • a heat pipe H or a two-phase thermosyphon
  • the heat pipe H is partially filled with a liquid and partly with vapor of this liquid, which is not shown in FIG.
  • the support A of Figures 2 and 3 can be seen in Figure 4 in cross section. It has at its top a series of upwardly open nicks or notches 17 of triangular cross-section, with one wire 2 'through one of the notches 17.
  • the number of notches 17 thus corresponds to the number of wires 2 '.
  • the support A is under the wires 2 ', that is arranged on the side facing away from the incident side of the hailstones side of the wires 2' and serves to impact a hailstone on the hail protection, the deflection or deflection of the struck wire 2 'in the direction of hailstone to reduce or limit to a maximum value.
  • the support A thus serves as a stop for an impact of a hailstone caused deflection of the wires 2 'down.
  • the support A is also able to reduce upon impact of a hailstone on the hail guard 1, the deflection or deflection of the struck wire 2 'also transversely to the direction of flight of the hailstone or limit to a maximum value. This is achieved by the notches 17, through which the wires 2 'are guided, so that the flanks of the notches 17 form stops against a lateral deflection of the wires 2'.
  • notches are e.g. with rectangular, trapezoidal, circular or elliptical cross section possible.
  • the maximum downward or laterally possible deflection of the wires 2 'upon impact of a Hageikoms can be reduced by adding more supports A.
  • FIG. 5 shows the solar collector K 1 R of FIG. 2 equipped with a third variant of a hail protection according to the invention.
  • This comprises two rails 3 ", 4", between which a multiplicity of wires 2 "are stretched in.
  • the hail protection of Figure 5 differs from that of Figure 2 essentially by a significantly larger number of wires.
  • the hail protection of FIG. 5 protects the entire solar collector K 1 R, that is to say also the edge regions of the reflector R Hailstorm. Therefore, the hail protection of Figure 5 has a correspondingly higher number of wires than the hail protection of Figure 2.
  • Protection of even the complete reflector R from hail may e.g. be desirable to protect the reflector R from the impact of large hailstones, which could bump the reflector R and thereby deteriorate its reflective properties.
  • a portion of the wires 2 "of the hail protection of Figure 5 are attached to each of its one end portion by means of fasteners 10" to the rail 3 ", wherein the respective other end portion of these wires 2" with one end each one
  • Spiral spring F is connected. The other ends of these springs F are with
  • Fasteners 9 "attached to the rail 4".
  • the remaining wires 2 are fastened to the rail 4" at their respective one end region by means of fasteners 9, the other end region of these wires 2 "likewise being connected to one end of a coil spring F and the other ends thereof
  • the wires 2 By means of the springs F, the wires 2 "are resiliently suspended and held under elastic tension.
  • the hail protection of Figure 5 further comprises two spaced apart from each other and of the rails 3 ", 4" spacer A ", which serve as supports A” and guide for the wires 2 "and limit their deflection upon impact of a hailstone in principle, as it 4, the supports A "are provided on their upper side, as well as the supports A of Figure 4, with notches through which the wires 2" are made, which is not shown in Figure 5.
  • Figure 6 shows a fourth variant of hail protection according to the invention, in plan view from above, with no solar collector and no frame, but only wires 2 '", two springs F and fasteners 9'',10'" are shown.
  • the wires 2 '''of the hail guard are constituted by various portions of one and the same meander-shaped or multi-S-shaped continuous wire which is suspended from opposite rails, not shown,
  • the wires 2''' are thus formed by a single continuous wire ,
  • of wires 2 '" is spoken in the plural, although different sections or tracks 2'" one and the same, between the rails in parallel paths back and forth wire are meant.
  • the rails can advantageously serve for deflecting the continuous wire.
  • each end of the multiple-S-shaped continuous wire is connected to one end of a respective coil spring F, the other ends of the springs F respectively by means of fasteners 9 '', 1O 1 "(which are not shown) on one of the rails is attached.
  • the wires 2 '" resiliently suspended and flexibly held under elastic tension.
  • FIG. 7 again shows the hail protection according to the invention of FIG. 2.
  • it is additionally equipped with transverse wires Q, in which case the springs F and the fastenings 9 ', 10', but no solar collector, no rails and no frame are shown.
  • the wires 2 'together with the cross wires Q form a wire mesh.
  • the wires 2 ' are fixedly connected to the cross wires Q at the points of intersection, e.g. soldered or welded.
  • the transverse wires Q are used for parallel guidance of the wires 2 'and to reduce the deflection or deflection of the wires 2' transversely to the direction of flight of the hailstone on impact of a hailstone or to limit to a maximum value.
  • the invention is particularly industrially applicable in the field of manufacturing, installation and operation of solar collectors. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hagelschutz (1) für einen Solarkollektor (K, R), wobei der Hagelschutz (1) mindestens aus einer Gruppe von Fäden oder Drähten (2, 2', 2' ', 2' ' ' ') besteht, welche an dem Solarkollektor so anordbar ist, dass die Fäden oder Drähte der Gruppe einfallende Hagelkörner, deren Durchmesser einen bestimmten kritischen Wert übertrifft, daran hindern, auf den Solarkollektor oder auf einen bestimmten, gegen Hagelschlag empfindlichen Teil des Solarkollektors auf zutreffen. Bevorzugt sind die Fäden oder Drähte parallel gespannt und federnd in einem von dem Solarkollektor abnehmbaren Rahmen aufgehängt. Die Erfindung betrifft ferner einen Solarkollektor, welcher einen erfindungsgemäßen Hagelschutz aufweist.

Description

Haqelschutz für einen Solarkollektor sowie Solarkollektor mit Haqelschutz
Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft einen Hagelschutz für einen Solarkollektor sowie einen Solarkollektor mit Hagelschutz.
Stand der Technik:
Hagelschlag kann Solarkollektoren zerstören oder beschädigen, unabhängig davon, ob es sich um solarthermische Kollektoren, wie beispielsweise Vakuumröhrenkollektoren, oder um solarelektrische Kollektoren, wie beispielsweise photovoltaische Zellen bzw. aus mehreren photovoltaischen Zellen zusammengesetzte Photovoltaikmodule handelt. Durch Hagelschlag entstehen an Solarkollektoren jährlich Schäden in Millionenhöhe, die von den Eigentümern, Betreibern und Versicherern getragen werden müssen.
Insbesondere sind Vakuumröhrenkollektoren sehr anfällig gegen Hagelschlag, weshalb Eigentümer, Betreiber oder Interessenten solarthermischer Kollektoren trotz der höheren Leistung von Vakuumröhrenkollektoren im Vergleich zu anderen solarthermischen Kollektoren von dieser Technik oftmals absehen.
Technische Aufgabe der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Hagelschutz für Solarkollektoren sowie einen Solarkollektor mit Hagelschutz zu schaffen, um die oben genannten Nachteile zu beseitigen.
Offenbarung der Erfindung und deren Vorteile:
[A1] Die Aufgabe wird gelöst durch einen Hagelschutz für einen Solarkollektor, wobei der Hagelschutz mindestens aus einer Gruppe von Fäden oder Drähten besteht, welche an dem Solarkollektor so anordbar ist, dass die Fäden oder Drähte der Gruppe einfallende Hagelkörner, deren Durchmesser einen bestimmten kritischen Wert übertrifft, daran hindern, auf den Solarkollektor oder auf einen bestimmten, gegen Hagelschlag empfindlichen Teil des Solarkollektors aufzutreffen. [A2] Bevorzugt verlaufen die Fäden oder Drähte parallel zueinander.
[A3] Bevorzugt stehen die Fäden oder Drähte unter Zugspannung. Die Zugspannung kann insbesondere von unter Spannung stehenden, mit den Fäden oder Drähten verbundenen Federn ausgehen.
Bei Vakuumröhrenkollektoren ist zum Beispiel die Vakuumröhre besonders empfindlich gegen Hagelschlag. Gemäß einer Variante der Erfindung ist daher der Hagelschutz so an dem Vakuumröhrenkollektor anordbar, dass vom Himmel fallende Hagelkörner, welche eine bestimmte Größe übersteigen, die Vakuumröhre des Kollektors nicht treffen können, weil sie von den Fäden oder Drähten des Hagelschutzes daran gehindert werden. Gemäß einer anderen Variante der Erfindung ist der gesamte Solarkollektor durch den Hagelschutz vor dem Auftreffen von Hagelkörnern, welche eine bestimmte Größe übersteigen, geschützt.
Der gegenseitige Abstand der Fäden oder Drähte ist vorzugsweise so gewählt, dass nur solche Hagelkörner, welche eine bestimmte kritische Größe übersteigen und somit für den Solarkollektor potentiell gefährlich sind, sicher von dem Hagelschutz aufgehalten, abgelenkt, auf eine unkritische Geschwindigkeit abgebremst oder zerstört werden. Kleinere Hagelkörner, welche dem Solarkollektor auf Grund ihrer Kleinheit nichts anhaben können, können zwischen den Fäden oder Drähten hindurch auf den Solarkollektor gelangen. Der gegenseitige Abstand der Fäden oder Drähte ist also vorzugsweise etwas kleiner gewählt als die kritische Größe, d.h. kleiner als der Durchmesser von solchen Hagelkörnern, welche dem Solarkollektor gerade noch gefährlich werden können.
Beim Aufschlagen von Hagelkörnern, welche die kritische Größe übertreffen, auf den Hagelschutz werden diese Hagelkörner entweder zerstört, d.h. in kleine, ungefährliche Bruchstücke zerlegt, welche dann auf den Solarkollektor gelangen können, ohne Schaden anzurichten, oder diese Hagelkörner prallen als Ganzes von dem Hagelschutz zurück bzw. werden abgelenkt, ohne auf den Solarkollektor zu gelangen, oder so weit abgebremst, dass sie für den Solarkollektor ungefährlich sind.
[A4] Der Hagelschutz kann zusätzlich eine Mehrzahl von Querfäden oder Querdrähten aufweisen, welche quer zu den Fäden oder Drähten verlaufen und mit diesen zusammen ein Gitter oder Netz bilden. Die Querfäden bzw. Querdrähte können an den Kreuzungspunkten mit den Fäden bzw. Drähten fest verbunden, z.B. verklebt oder verlötet, sein.
[A15] Die Aufgabe wird des weiteren gelöst durch einen Solarkollektor, welcher einen erfindungsgemäßen Hagelschutz, d.h. einen Hagelschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, aufweist.
[A5] Die Drähte können insbesondere aus Edelstahl bestehen. Ebenso können die Fäden insbesondere aus Kunststoff bestehen. Die Fäden können sehr vorteilhaft z.B. aus Kevlar bestehen. Die Drähte können z.B. aus Edelstahl oder rostfreiem Stahl bestehen.
[A6] Bevorzugt weisen die Fäden oder Drähte einen Durchmesser von jeweils 0,05mm auf. Bevorzugt weisen die Fäden oder Drähte einen gegenseitigen Abstand von 10mm auf.
Bei einem Durchmesser der Fäden oder Drähte von 0,05mm und einem gegenseitigen Abstand von 10mm ergibt sich eine Abschattung des Solarkollektors von lediglich 0,5%, was praktisch vernachlässigbar ist und keinen Nachteil von Bedeutung darstellt.
[A7] Bevorzugt ist gegenseitige Abstand der Fäden oder Drähte verstellbar und/oder einstellbar, beispielsweise mittels eines Spindelmechanismus.
[A8] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Fäden oder Drähte federnd aufgehängt oder aufhängbar und stehen unter äußerer Zugspannung. Alternativ oder zusätzlich können die Fäden oder Drähte aus einem dehnbaren, elastischen Material bestehen u nd unter Eigenzugspannung stehen.
[A9] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Hagelschutz zwei sich gegenüberliegende Schienen auf, nämlich eine erste Schiene und eine zweite Schiene, zwischen welchen die Fäden oder Drähte gespannt oder spannbar sind.
[A10] Die Schienen können sich gegenüberliegende Schenkel eines Rahmens sein, insbesondere eines starren Rahmens oder eines federnden Rahmens. Die Schienen bzw. der Rahmen bestehen vorzugsweise aus Edelstahl.
[A11] Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind die Fäden oder Drähte an jeweils ihrem einen Endbereich an der ersten Schiene befestigt, wobei die zweite Schiene aus einer Halteschiene und einer Federschiene besteht, die Fäden oder Drähte jeweils an ihrem anderen Endbereich an der Federschiene befestigt sind, die Federschiene auf der von der ersten Schiene abgewandten Seite der Halteschiene parallel zu dieser und in einem Abstand von dieser angeordnet ist, die Federschiene federnd mit der Halteschiene verbunden ist, und die Halteschiene und die erste Schiene beide an dem Solarkollektor befestigt oder befestigbar sind.
[A12] Die Fäden oder Drähte können durch verschiedene Bereiche ein- und desselben Fadens oder Drahtes gebildet sein, welcher mäanderförmig oder S- förmig oder mehrfach-S-förmig verläuft, d.h. der Faden oder Draht kann mäanderförmig oder S-förmig oder mehrfach-S-förmig verlaufen, so dass die Fäden durch verschiedene Abschnitte eines einzigen durchlaufenden Fadens bzw. die Drähte durch durch verschiedene Abschnitte eines einzigen durchlaufenden Drahtes gebildet sind. Hier wird also von Fäden bzw. Drähten im Plural gesprochen, obwohl verschiedene Abschnitte bzw. Bahnen ein- und desselben, hin- und herlaufenden Fadens bzw. Drahtes gemeint sind. [A13] Bevorzugt verlaufen die Fäden oder Drähte alle in einer gemeinsamen Ebene. Gemäß einer anderen Ausführungsform verlaufen die Fäden oder Drähte des Hegalschutzes in zwei oder mehr als zwei Ebenen. Beispielsweise können die Querfäden oder Querdrähte in einer separaten Ebene verlaufen.
[A14] Gemäß einer sehr vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Hagelschutz an einem bestehenden Solarkollektor nachrüstbar.
[A16] bevorzugt ist der Solarkollektor ein photovoltaischer Solarkollektor oder ein solarthermischer Solarkollektor, z.B. ein Brauchwasserkollektor. Der Solarkollektor kann z.B. ein solarthermischer Flachkollektor sein.
[A17] Ein erfindungsgemäßer Solarkollektor kann z.B. ein Vakuumröhren- Solarkollektor sein, wobei die Fäden oder Drähte parallel zu der Röhre des Vakuumröhrenkollektors verlaufen.
[A18] Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Hagelschutz wenigstens eine Stütze auf welche zwischen den Fäden oder Drähten und dem Solarkollektor angeordnet und imstande ist, bei Aufprall eines Hagelkorns auf den Hagelschutz die Auslenkung bzw. Durchbiegung des getroffenen Fadens oder Drahtes in Richtung auf den Solarkollektor zu verringern oder auf einen Maximalwert zu begrenzen.
Gemäß einer Variante ist die Stütze ferner imstande, bei Aufprall eines Hagelkorns auf den Hagelschutz die Auslenkung bzw. Durchbiegung der Fäden oder Drähte auch quer zur Flugrichtung des Hagelkorns zu verringern oder auf einen Maximalwert zu begrenzen.
Somit kann die Auslenkung oder Durchbiegung der Fäden oder Drähte, welche diese durch den Aufprall eines Hagelkorns erleiden, durch die Stütze oder eine Mehrzahl derartiger, voneinander in Längsrichtung der Fäden bzw. Drähte beabstandeter Stützen begrenzt sein. Bei einem erfindungsgemäßen Solarkollektor können die Fäden oder Drähte insbesondere in einem vorgegebenen Abstand von der Oberfläche des Solarkollektors verlaufen.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Hagelschutz so eingerichtet, dass er nachträglich an bestehenden Solarkollektoren anordbar, also nachrüstbar ist.
Um Solarkollektoren oder Teile davon, beispielsweise bei Vakuumröhrenkollektoren insbesondere deren Glasröhren, hagelresistent zu machen, sieht die Erfindung einen speziellen Hagelschutz mit Fäden oder Drähten zum Schutz von Solarkollektoren vor Hagelschlag vor, die parallel zueinander verlaufen und einfallende Hagelkörner vor Erreichen des Solarkollektors entweder vom Solarkollektor abhalten, ablenken, hinreichend abbremsen oder zerstören.
Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich beispielsweise dadurch, dass die Erfindung aufgrund ihrer einfachen Bauweise kostengünstig und schnell mit sehr geringem Aufwand verwirklicht werden kann und die zu schützenden Solarkollektoren kaum abschattet. Die Fäden bzw. Drähte können aus hochgradig reißfestem Material und extrem dünn ausgeführt werden.
Mittels der Erfindung können Solarkollektoren mit äußerst geringen Investitionen hagelresistent gemacht werden, auch solche Solarkollektoren, auf deren Installation bislang aufgrund ihrer gegen Hagelschlag empfindlichen Konstruktion von Eigentümern, Betreibern und Interessenten von Solarkollektoren unter anderem und gerade auch in solchen Gebieten, in denen häufig mit Hagelschlag zu rechnen ist, verzichtet wurde.
Beispielsweise können mit Hilfe der Erfindung gerade auch solche Solarkollektoren, die zwar eine hohe Ausbeute bzw. einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, aber die auch aufgrund ihrer Konstruktion sehr anfällig gegen Hagelschlag sind, nunmehr in Gebieten aufgestellt werden, in denen häufig mit Hagelschlag zu rechnen ist. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine Senkung der Versicherungsbeiträge für die mit ihr geschützten Solarkollektoren, da der Einsatz der Erfindung deren Zerstörung oder Beschädigung durch Hagelschlag wirkungsvoll verhindert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Fäden bzw. Drähte längs zu dem Solarkollektor gespannt.
Der Abstand zwischen den Fäden bzw. Drähten beträgt vorzugsweise 5mm bis 50 mm, insbesondere 10mm bis 15mm.
Vorzugsweise kann der Abstand zwischen den parallel zueinander verlaufenden Fäden oder Drähten einzeln oder in Gruppen eingestellt bzw. variiert werden, beispielsweise genau so, dass nur solche Hagelkörner abgefangen werden, deren Masse und damit deren Durchmesser hinreichend groß ist, dass durch sie der Solarkollektor beschädigt oder gar zerstört werden könnte.
Besonders bevorzugt sind die Fäden bzw. Drähte federnd gespannt und/oder gelagert und/oder befestigt. Dadurch können aufgrund von Temperatur- änderungen und/oder Hagelschlag auftretende Spannungen im Draht aufgefangen werden und eine gleichmäßige und zuverlässige Spannung des Drahts über lange Zeiträume sichergestellt werden.
Bei den Drähten kann es sich beispielsweise um Edelstahldrähte, vorzugsweise aus seewasserbeständigem V4A-Edelstahl handeln. Ebenso sind andere biegesteife oder biegeschlaffe Materialien denkbar, die beispielsweise unter einer
Vorspannung stehend genügend Widerstandsfähigkeit besitzen, um vom Himmel herabfallende Hagelkörner auf eine für den zu schützenden Solarkollektor unschädliche Geschwindigkeit abzubremsen bzw. die Hagelkörner abzulenken oder zu zertrümmern.
Vorzugsweise sind die Materialien, aus welchen die Fäden bzw. Drähte bestehen, alterungsbeständig gegen sonstige Witterungseinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Hitze, Kälte und ultraviolette Strahlung, sowie gegen Luftschadstoffe.
Die Begriffe Fäden und Drähte sind hierbei allgemein für jegliche Art von sich im Wesentlichen in einer Richtung ausdehnenden biegesteifen oder biegeschlaffen faserartigen Materialien, wie beispielsweise einem Metalldraht, einem Drahtseil, einem Seil, einer Faser, einem Nylonfaden zu verstehen. Wichtig ist hierbei, dass die Fäden bzw. Drähte dem Aufschlag auch extrem großer Hagelkörner standhalten müssen.
Vorzugsweise weisen die Fäden bzw. Drähte einen Durchmesser von 0,05 mm auf. Hierdurch wird die Verschattung des zu schützenden Solarkollektors bei gleichzeitig ausreichender Widerstandsfähigkeit der Fäden bzw. Drähte gegen Hagelschlag klein gehalten.
Der Hagelschutz weist vorzugsweise zwei parallel zueinander verlaufende Schienen auf, zwischen denen die Fäden bzw. Drähte gespannt sind. Die Schienen können gegenüberliegende Schenkel eines Rahmens sein, innerhalb dem die Fäden bzw. Drähte gespannt sind. Die Schienen können beispielsweise aus Edelstahl, vorzugsweise seewasserbeständigem V4A-Edelstahl hergestellt sein.
Die Fäden bzw. Drähte können darüber hinaus mit Querfäden bzw. Querdrähten vernetzt bzw. netzförmig verlaufend angeordnet sein. Ebenso ist eine maschendrahtähnlich geflochtene Anordnung denkbar. Beispielsweise können mehrere Drähte oder mehrere parallel verlaufende Bahnen eines Drahts rechtwinklig schneidend angeordnet sein.
Bei erfindungsgemäßen Solarkollektor handelt es sich besonders bevorzugt um mindestens einen Vakuumröhrenkollektor. Der erfindungsgemäße Hagelschutz ist vorzugsweise so gestaltet, dass er nachträglich an jedem bestehenden Solarkollektor zu dessen Hagelschutz angeordnet werden kann.
Der erfindungsgemäße Hagelschutz macht Solarkollektoren hagelresistent, auch bestehende, bereits in Betrieb befindliche Solarkollektoren, insbesondere beispielsweise bei Vakuumröhrenkollektoren deren gegen Hagelschlag empfindliche Glasröhren. Der Hagelschutz kann bereits bei der Herstellung oder Installation eines oder mehrerer Solarkollektoren vorgesehen werden, oder bei bestehenden Solarkollektoren nachgerüstet werden. Der erfindungsgemäße Hagelschutz kann so auch nachträglich an jedem bestehenden Solarkollektor zu dessen Hagelschutz angeordnet werden.
Eine federnde Aufhängung der Fäden oder Drähte ist vorteilhaft, um Spannungen verursacht z.B. durch Hagelschlag und/oder Temperaturänderungen ausgleichen zu können, und um eine gleichmäßige Spannung der Drähte unabhängig von Witterungseinflüssen sicherzustellen. Alternativ oder zusätzlich können die Fäden oder Drähte aus einem dehnbaren, elastischen Material bestehen und unter Eigenzugspannung stehen.
Bevorzugt kann der Abstand zwischen den parallel zueinander verlaufenden Drähten einzeln oder in Gruppen beliebig eingestellt werden, beispielsweise zur Anpassung an unterschiedliche Geometrien von Solarkollektoren.
Die Drähte können aus Edelstahl, beispielsweise aus seewasserbeständigem V4A-Edelstahl bestehen. Ebenso können die Schienen aus Edelstahl, beispielsweise aus seewasserbeständigem V4A-Edelstahl bestehen.
Bei dem Solarkollektor kann es sich insbesondere um einen Vakuumröhren- kollektor handeln.
Ein Problem von Solarkollektoren ist die Zerstörung durch Hagelschlag. Dadurch entsthen den Versicherungen jährlich Schäden in Milionenhöhe. Vor allem sind Vakuumröhrenkollektoren sehr anfällig und dies ist ein Grund für nicht wenige Solaraπlagenbenutzer von dieser Technik abzusehen, trotz höherer Leistung der Vakuumröhrenkollektoren.
Damit insbesondere diese Kollektoren bzw. deren Glasröhren (aber auch alle anderen Arten von Solarkollektoren) hagelresistent werden, wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein spezieller Hagelschutz entwickelt.
Dieser besteht gemäß einer Ausführungsform aus dünnen Edelstrahldrähten von 0,05mm, die durch eine Vorrichtung parallel zu den Röhren gespannt werden im Abstand von 10mm. Vorzugsweise kann der Abstand beliebig eingestellt werden. Die Drahtfaden werden vorzugsweise an eine obere und untere Schiene gespannt, die federnd gelagert ist am oberen und unteren Ende des kollektors um die Spannungen durch Temperatur und Hagelschlag abzufangen.
Ein erfindungsgemäßer Hagelschutz kann an jedem Kollektor nachträglich angebracht werden. Das Material besteht vorzugsweise aus nichtrostendem Edelstahl (V4A). Der Kollektor wird durch die vorzugsweise extrem dünnen Drähte nicht bzw. kaum verschattet. Ein erfindungsgemäßer Hagelschutz ist vorzugsweise flexibel.
Ein erfindungsgemäßer Hagelsschutz ist vorzugsweise charakterisiert durch eine Konstruktion aus Edelstahl aus dünnen Edelstahldrähten, längstgespannt und federnd gelagert über eine obere und untere Schiene aus Edelstahl mit variierbaren Abständen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung, in welcher anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung beispielhaft und schematisch zeigen:
Figur 1 eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Hagelschutzes in Draufsicht von oben, mit parallel zwischen zwei Schienen verlaufenden Drähten für einen nicht dargestellten Solarkollektor, Figur 2 eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Hagelschutzes in Draufsicht von oben, mit parallel zwischen zwei Schienen in einem Rahmen verlaufenden Drähten für einen Solarkollektor, wobei der Hagelschutz zwei Abstandshalter aufweist, Figur 3 den Hagelschutz und den Solarkollektor von Figur 2 in Draufsicht von vorn in derjenigen Blickrichtung, welche in Figur 2 der Richtung von unten nach oben entspricht,
Figur 4 einen Querschnitt durch den Hagelschutz der Figuren 2 und 3, wobei die Querschnittsebene quer zu den Drähten und mittig durch einen der Abstandshalter verläuft,
Figur 5 eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Hagelschutzes in Draufsicht von oben, mit parallel zwischen zwei Schienen in einem Rahmen verlaufenden Drähten,
Figur 6 eine vierte Variante erfindungsgemäßen Hagelschutzes in Draufsicht von oben, mit parallel verlaufenden Drähten, welche durch verschiedene Abschnitte ein- und desselben mehrfach-S-förmig durchlaufenden Drahtes gebildet sind und kein Solarkollektor, keine
Schienen und kein Rahmen dargestellt sind, und
Figur 7 nochmals den erfindungsgemäßen Hagelschutz von Figur 2 in Draufsicht von oben, welcher aber hier zusätzlich mit Querdrähten ausgestattet ist, wobei wiederum kein Solarkollektor, keine Schienen und kein Rahmen dargestellt sind.
Figur 1 zeigt eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Hagelschutzes für ein Array von nicht dargestellten Solarkollektoren. Der Hagelschutz besteht aus einer
Gruppe von parallelen gespannten Drähten 2, welche an dem Solarkollektor so anordbar ist, dass einfallende Hagelkörner, deren Durchmesser einen bestimmten kritischen Wert übertrifft, durch die Gruppe von Drähten 2 daran gehindert werden, auf den Solarkollektor oder auf einen bestimmten, gegen Hagelschlag empfindlichen Teil des Solarkollektors aufzutreffen. Die Drähte 2 bestehen bevorzugt aus Edelstahl und weisen bevorzugt einen Durchmesser von jeweils 0,05mm bei einem gegenseitigen Abstand von 10mm auf. Alle Drähte 2 liegen in einer gemeinsamen Ebene.
Die Drähte 2 sind federnd aufgehängt. Und zwar weist der Hagelschutz 1 zwei einander gegenüberliegende Schienen 3,4 auf, nämlich eine erste Schiene 3 und eine zweite Schiene 4, zwischen welchen die Fäden oder Drähte 2 gespannt sind, wobei die zweite Schiene 4 aus einer Halteschiene 6 und einer Federschiene 8 besteht. Die letztere ist auf der von der ersten schiene 3 abgewandten Seite der Halteschiene 6 in einem Abstand von der Halteschiene 6 dieser gegenüberliegend und parallel zu dieser angeordnet und über elastische Elemente 7 federnd mit der Halteschiene 6 verbunden. Die Drähte 2 sind jeweils an ihrem einen Endbereich mittels Befestigungen 9 an der Federschiene 8, an ihrem anderen Endbereich mittels Befestigungen 10 an der ersten Schiene 3 befestigt und durch die Halteschiene 6 längsverschiebbar durchgeführt, ohne an dieser befestigt zu sein.
Die Drähte 2 sind also mittels den Befestigungen 9, 10 an den Schienen 3, 4 befestigt, wobei die Befestigungen 10 an der gegenüber der Halteschiene 6 mittels der elastischen Elemente 7 federnd abgestützten rederschiene 8 angeordnet sind.
Die Halteschiene 6 und die erste Schiene 3 sind mittels Laschen 5 an dem Solarkollektor so befestigt, dass alle Drähte 2 unter Zugspannung stehen, welche von den elastischen Elementen 7 ausgeübt wird. Somit sind alle Drähte 2 federnd aufgehängt. Bei Erhöhung der Zugspannung in den Drähten 2 nähert sich somit die Federschiene 8 unter Belastung der elastischen Elemente 7 an die Halteschiene 6 an.
Die Drähte 2 sind in acht Untergruppen 11 zu je fünf Drähten 2 aufgegliedert. Die einzelnen Drähte 2 innerhalb jeder Untergruppe 1 1 sind äquidistant aufgehängt. Der freie Raum zwischen den Untergruppen 11 ist größer als der gegenseitige Anstand der Drähte innerhalb der Untergruppen 1 1. Diese Aufgliederung in Untergruppen dient dazu, insbesondere die Röhren mehrerer parallel nebeneinander zu einem Kollektor-Array angeordneten Vakuumröhren- Kollektoren vor Hagelschlag zu schützen.
Die Röhren von Vakuumröhren-Solarkollektoren sind besonders empfindlich gegen Hagelschlag, während die übrigen Teile dieser Solarkollektoren weniger empfindlich sind. Die Untergruppen 11 sind daher so angeordnet, dass sie imstande sind, speziell die Röhren vor Hagelschlag zu schützen. Der gegenseitige Abstand der Untergruppen 11 entspricht dem gegenseitigen Abstand der Röhren der einzelnen Vakuumröhren-Kollektoren des Arrays. Die Drähte 2 verlaufen hierbei parallel zu den Röhren, wobei die Mitte jeder Untergruppe 11 über der Mitte einer Röhre liegt.
Die Befestigungen 9, 10 können einzeln oder in Gruppen an den Schienen 3, 4 längsverschiebbar, d.h. quer zum Verlauf der Drähte 2, verschiebbar angeordnet sein, so dass in diesem Fall der gegenseitige Anstand der Drähte 2 einzeln oder in Gruppen verstellbar ist.
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Solarkollektor K, R, welcher eine Kollektorröhre K sowie einen Reflektor R aufweist und durch eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Hagelschutzes vor Hagelschlag geschützt ist. Der erfindungsgemäße Solarkollektor K1R ist also mit einem erfindungsgemäßen
Hagelschutz ausgerüstet. Der Reflektor R ist parabolisch geformt und gegenüber der Kollektorröhre K so angeordnet, dass Sonnenlicht vom Reflektor R auf die Kollektorröhre K reflektiert wird.
Der Hagelschutz von Figur 2 weist fünfzehn parallel zwischen zwei Schienen 3',4' verlaufende Drähte 2' auf. Acht dieser Drähte 2' sind an jeweils ihrem einen Endbereich mittels Befestigungen 10' an der Schiene 3' befestigt. Der jeweils andere Endbereich dieser Drähte 2' ist mit dem einen Ende je einer Feder F verbunden. Die anderen Enden dieser Federn F sind mittels Befestigungen 9' an der Schiene 4' befestigt. Die übrigen sieben Drähte 2' sind an jeweils ihrem einen Endbereich mittels Befestigungen 9' an der Schiene 4' befestigt, wobei der jeweils andere Endbereich dieser sieben Drähte 2' ebenfalls mit einem Ende je einer Feder F verbunden ist und die anderen Enden dieser Federn F mittels Befestigungen 10' an der Schiene 3' befestigt sind.
Die Schienen 3', 4' bilden zusammen mit zwei rechtwinklig zu den Schienen 3', 4' verlaufenden Längsträgern 14', 15' einen starren rechteckigen Rahmen, innerhalb welchem die Drähte 2' gespannt sind. Jeder Draht 2' ist mittels je einer der Spiralfedern F elastisch aufgehängt und unter Zugspannung gehalten. Der Rahmen 3',4',14',15' ist unter Verwendung von Bohrungen 5', welche nicht gezeigte Befestigungsschrauben aufnehmen, an dem Solarkollektor K1R befestigt und als Ganzes mitsamt den Drähten 2' und den Federn F von dem Solarkollektor K1R abnehmbar.
Die Drähte 2' verlaufen parallel zur Achse der Röhre K und verlaufen in einem Abstand von der Oberfläche des Solarkollektors K1R.
Der Hagelschutz von Figur 2 weist ferner zwei voneinander und von den Schienen 3', 4' beabstandete Abstandshalter A auf, welche als Stützen A und Führung für die Drähte 2' dienen und auf welche unter Bezug auf die Figur 4 noch näher eingegangen wird.
Der Hagelschutz von Figur 2 besteht also aus den Drähten 2', den Federn F, den Befestigungen 9\10', dem Rahmen 3', 41, 14', 15' und den Abstandshaltern bzw. Stützen A.
Der Solarkollektor K1R von Figur 2 ist ein Vakuumröhren-Kollektor und wird üblicherweise so aufgestellt, dass die Achse seines Rohres K in einem Gefälle liegt.
Der Hagelschutz von Figur 2 schützt den Solarkollektor K1R nicht vollständig, sondern er schützt im wesentlichen das gegen Hagelschlag besonders empfindliche Kollektorrohr K. Figur 3 zeigt den Hagelschutz und den Solarkollektor von Figur 2 in Draufsicht von vom in derjenigen Blickrichtung, welche in Figur 2 der Richtung von unten nach oben entspricht, so dass die parabolische Querschnittsform des Reflektors R zu sehen ist. Der Reflektor R ist auf einem Unterbau U angeordnet. Das zylindrische Kollektorrohr K ist durch eine Vorderwandung W verschlossen.
Auf Grund der Blickrichtung ist die Schiene 3' mit den Befestigungen 10' in Figur 3 von vorn zu sehen. Unterhalb der Bohrungen 5' befinden sich Befestigungsstützen B, durch welche der Rahmen 3', 4', 14', 15' von Figur 2 in einem bestimmten Abstand vom Reflektor R gehalten ist. Durch die Bohrungen 5' und die Befestigungsstützen B hindurch ragen von oben nach unten nicht gezeigte Befestigungsschrauben, mittels welchen der Rahmen 3',4',14', 1 O' mit dem Reflektor R verschraubt ist. Der Abstandshalter bzw. die Stütze A ist in Figur 3 durch die Schiene 3' und die Befestigungsstützen B teilweise verdeckt.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch den Hagelschutz der Figur 2, wobei die Querschnittsebene senkrecht zu den Drähten 2' und mittig durch die Stütze A von Figur 3 verläuft. Die Blickrichtung in Figur 4 ist die gleiche wie in Figur 3.
Man erkennt, dass im Inneren des Kollektorrohres konzentrisch eine Röhre H verläuft, nämlich eine Heatpipe H (bzw. ein Zweiphasen-Thermosiphon), wie sie im Stand der Technik auch als "Wärmerohr" bekannt ist. Zwischen der Heatpipe und der Außenwandung des Kollektorrohres K befindet sich ein wärmedämmendes Vakuum V. Die Heatpipe H ist teilweise mit einer Flüssigkeit und teilweise mit Dampf dieser Flüssigkeit gefüllt, was in Figur 4 nicht dargestellt ist.
Die Stütze A der Figuren 2 und 3 ist in Figur 4 im Querschnitt zu sehen. Sie weist an ihrer Oberseite eine Reihe von nach oben offene Scharten oder Kerben 17 mit dreieckigem Querschnitt auf, wobei je ein Draht 2' durch eine der Kerben 17 durchgeführt ist. Die Anzahl der Kerben 17 entspricht somit der Anzahl der Drähte 2'. Bezogen auf die Blickrichtung von Figur 4 fallen bei Hagel die Hagelkörner von oben ein. Die Stütze A ist unter den Drähten 2', also auf der von der Einfallsseite der Hagelkörner abgewandten Seite der Drähte 2' angeordnet und dient dazu, bei Aufprall eines Hagelkorns auf den Hagelschutz die Auslenkung bzw. Durchbiegung des getroffenen Drahtes 2' in Flugrichtung des Hagelkorns zu verringern oder auf einen Maximalwert zu begrenzen. Die Stütze A dient somit als Anschlag für eine durch Aufprall eines Hagelkorns bedingte Auslenkung der Drähte 2' nach unten.
Die Stütze A ist ferner imstande, bei Aufprall eines Hagelkorns auf den Hagelschutz 1 die Auslenkung bzw. Durchbiegung des getroffenen Drahtes 2' auch quer zur Flugrichtung des Hagelkorns zu verringern oder auf einen Maximalwert zu begrenzen. Dies wird erreicht durch die Kerben 17, durch welche die Drähte 2' geführt sind, so dass die Flanken der Kerben 17 Anschläge bilden gegen eine seitliche Auslenkung der Drähte 2'. Alternativ sind Kerben z.B. mit rechteckigem, trapezförmigem, kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt möglich.
Die maximal nach unten oder seitlich mögliche Auslenkung der Drähte 2' bei Aufprall eines Hageikoms kann durch Hinzufügen weiterer Stützen A verringert werden.
Figur 5 zeigt den Solarkollektor K1R von Figur 2 ausgestattet mit einer dritten Variante eines erfindungsgemäßen Hagelschutzes. Dieser umfasst zwei Schienen 3", 4", zwischen welchen eine Vielzahl von Drähten 2" gespannt sind. Die Schienen 3", 4" sind über Längsträger 14", 15" verbunden, wobei die Schienen 3",4" und die Längsträger 14", 15" zusammen einen starren rechteckigen Rahmen 3", 4", 14", 15" bilden, welcher mit Hilfe von Bohrungen 5" und nicht gezeigten Befestigungsschrauben an dem Solarkollektor K1R befestigbar ist. Der Hagelschutz von Figur 5 unterscheidet sich von demjenigen von Figur 2 im wesentlichen durch eine erheblich größere Anzahl von Drähten. Anders als der Hagelschutz von Figur 2 schützt der Hagelschutz von Figur 5 den gesamten Solarkollektor K1R, also auch die Randbereiche des Reflektors R, vor Hagelschlag. Daher weist der Hagelschutz von Figur 5 eine entsprechend höhere Zahl von Drähten auf als der Hagelschutz von Figur 2.
Ein Schutz auch des vollständigen Reflektors R vor Hagel kann z.B. wünschenswert sein, um den Reflektor R vor dem Einschlag von großen Hagelkörnern zu schützen, welche den Reflektor R verbeulen und dadurch seine Reflexionseigenschaften verschlechtern könnten.
Ein Teil der Drähte 2" des Hagelschutzes von Figur 5 sind an jeweils ihrem einen Endbereich mittels Befestigungen 10" an der Schiene 3" befestigt, wobei der jeweils andere Endbereich dieser Drähte 2" mit dem einen Ende je einer
Spiralfeder F verbunden ist. Die anderen Enden dieser Federn F sind mit
Befestigungen 9" an der Schiene 4" befestigt. Die restlichen Drähte 2" sind mit jeweils an ihrem einen Endbereich mittels Befestigungen 9" an der Schiene 4" befestigt, wobei der jeweils andere Endbereich dieser Drähte 2" ebenfalls mit einem Ende je einer Spiralfeder F verbunden ist und die anderen Enden dieser
Federn F mit Befestigungen 10" an der Schiene 3" befestigt sind.
Mittels der Federn F sind die Drähte 2" federnd aufgehängt und unter elastischer Zugspannung gehalten.
Der Hagelschutz von Figur 5 weist ferner zwei voneinander und von den Schienen 3", 4" beabstandete Abstandshalter A" auf, welche als Stützen A" und Führung für die Drähte 2" dienen und deren Auslenkung bei Aufprall eines Hagelkorns prinzipiell ebenso begrenzen, wie es unter Bezug auf Figur 4 bereits beschrieben wurde. Die Stützen A" sind an ihrer Oberseite ebenso wie die Stützen A von Figur 4 mit Kerben versehen, durch welche die Drähte 2" durchgeführt sind, was in Figur 5 nicht gezeigt ist.
Figur 6 zeigt eine vierte Variante erfindungsgemäßen Hagelschutzes, in Draufsicht von oben, wobei kein Solarkollektor und kein Rahmen, sondern nur Drähte 2'", zwei Federn F sowie Befestigungen 9'", 10'" dargestellt sind. Die Drähte 2'" des Hagelschutzes sind durch verschiedene Bereiche ein- und desselben mäanderförmig oder mehrfach-S-förmigen durchlaufenden Drahtes gebildet, welcher an nicht dargestellten, einander gegenüberliegenden Schienen aufgehängt ist. Die Drähte 2'" sind somit durch einen einzigen durchlaufenden Draht gebildet. Hier wird also von Drähten 2'" im Plural gesprochen, obwohl verschiedene Abschnitte bzw. Bahnen 2'" ein- und desselben, zwischen den Schienen in parallelen Bahnen hin- und herlaufenden Drahtes gemeint sind.
Bei dieser Ausführungsform können die Schienen vorteilhaft zur Umlenkung des durchlaufenden Drahtes dienen.
An jedem seiner Enden ist der mehrfach-S-förmig durchlaufende Draht mit dem einen Ende je einer Spiralfeder F verbunden, wobei die anderen Enden der Federn F jeweils mittels Befestigungen 9'", 1O1" an einer der Schienen (welche nicht dargestellt sind) befestigt ist. Mittels der Federn F sind die Drähte 2'" federnd aufgehängt und flexibel unter elastischer Zugspannung gehalten.
Figur 7 zeigt nochmals den erfindungsgemäßen Hagelschutz von Figur 2. Dieser ist aber in Figur 7 zusätzlich mit Querdrähten Q ausgestattet, wobei hier die Federn F und die Befestigungen 9', 10', aber kein Solarkollektor, keine Schienen und kein Rahmen dargestellt sind. Die Drähte 2' bilden zusammen mit den Querdrähten Q ein Drahtnetz. Vorzugsweise sind die Drähte 2' an den Kreuzungspunkten mit den Querdrähten Q fest verbunden, z.B. verlötet oder verschweißt. Die Querdrähte Q dienen zur Parallelführung der Drähte 2' sowie dazu, bei Aufprall eines Hagelkorns die Auslenkung bzw. Durchbiegung der Drähte 2' quer zur Flugrichtung des Hagelkorns zu verringern oder auf einen Maximalwert zu begrenzen.
Gewerbliche Anwendbarkeit: Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung, der Installation und dem Betrieb von Solarkollektoren gewerblich anwendbar. Bezugszeichenliste
1 Hagelschutz
2.21 ,2", 2'" Drähte
3,3" ,3" erste Schienen
4,4' ,4" zweite Schiene
5 Laschen
5',5 Bohrungen
6 Halteschiene von 4
7 elastisches Element
8 Federschiene von 4
9,9' Q" g... Befestigungen
10 , 10' ,10", 10'" Befestigungen
11 Untergruppe von Drähten
14', 14" Längsträger
15', 15" Längsträger
17 Kerben in A
A Abstandshalter
B Befestigungsstütze
F Spiralfedern
H Heatpipe
K Kollektorrohr
R Reflektor
U Unterbau
V Vakuum
W Vorderwandung von K

Claims

Patentansprüche:
1. Hagelschutz für einen Solarkollektor, dadurch gekennzeichnet, dass der Hagelschutz (1 ) mindestens aus einer Gruppe von Fäden oder Drähten (2, 2', 2", 2"') besteht, welche an dem Solarkollektor (K1R) so anordbar ist, dass die Fäden oder Drähte (2,2',2",2'") der Gruppe einfallende Hagelkörner, deren Durchmesser einen bestimmten kritischen Wert übertrifft, daran hindern, auf den Solarkollektor (K1 R) oder auf einen bestimmten, gegen Hagelschlag empfindlichen Teil (K) des Solarkollektors (K,R) aufzutreffen.
2. Hagelschutz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden oder Drähte (2, 2', 2") parallel zueinander verlaufen.
3. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden oder Drähte (2, 2', 2") unter Zugspannung stehen.
4. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hagelschutz zusätzlich eine Mehrzahl von Querfäden oder Querdrähten (Q) aufweist, welche quer zu den Fäden oder Drähten (2,2',2M) verlaufen und mit diesen zusammen ein Gitter oder Netz bilden.
5. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (2, 2', 2") aus Edelstahl oder die Fäden aus Kunststoff bestehen.
6. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden oder Drähte (212',2",2'") einen Durchmesser von jeweils 0,05mm aufweisen und/oder dass die Fäden oder Drähte (2,2',2",2'") einen gegenseitigen Abstand von 10mm aufweisen.
7. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenseitige Abstand der Fäden oder Drähte (2,2',2",2"1) verstellbar und/oder einstellbar ist.
8. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden oder Drähte (2, 2', 2", 2'") federnd aufgehängt oder aufhängbar sind und unter äußerer Zugspannung stehen und/oder die Fäden oder Drähte (2,2',2",2'") aus einem dehnbaren, elastischen Material bestehen und unter Eigenzugspannung stehen.
9. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hagelschutz zwei sich gegenüberliegende Schienen (3,4,3',4',3",4") aufweist, nämlich eine erste Schiene (3, 3', 3") und eine zweite Schiene (4, 4', 4"), zwischen welchen die Fäden oder Drähte (2, 2', 2", 2'") gespannt oder spannbar sind.
10. Hagelschutz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (3, 4,3', 4', 3", 4") sich gegenüberliegende Schenkel eines Rahmens sind.
11. Hagelschutz nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden oder Drähte (2) an jeweils ihrem einen Endbereich an der ersten Schiene (3) befestigt sind, und die zweite Schiene (4) aus einer Halteschiene (6) und einer Federschiene (8) besteht, wobei die Fäden oder Drähte (2) jeweils an ihrem anderen Endbereich an der
Federschiene (8) befestigt sind, die Federschiene (8) auf der von der ersten Schiene (3) abgewandten Seite der Halteschiene (6) parallel zu dieser und in einem Abstand von dieser angeordnet ist, die Federschiene (8) federnd mit der Halteschiene (6) verbunden ist, die Halteschiene (6) und die erste Schiene (3) beide an dem Solarkollektor
(K1R) befestigt oder befestigbar sind.
12. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden oder Drähte (2'") durch verschiedene Bereiche ein- und desselben Fadens oder Drahtes gebildet sind, welcher mäanderförmig oder S- förmig oder mehrfach-S-förmig verläuft.
13. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden oder Drähte (2, 2', 2", 2"') alle in einer gemeinsamen Ebene verlaufen.
14. Hagelschutz nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hagelschutz an einem bestehenden Solarkollektor nachrüstbar ist.
15. Solarkollektor (K1R), dadurch gekennzeichnet, dass derselbe einen Hagelschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
16. Solarkollektor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkollektor ein photovoltaischer Solarkollektor oder ein solarthermischer Solarkollektor (K, R), z.B. ein Brauchwasserkollektor, ist.
17. Solarkollektor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkollektor (K1R) ein Vakuumröhren-Solarkollektor (K1R) ist und die Fäden oder Drähte (2,21,2",2"') parallel zu der Röhre des Vakuumröhrenkollektors (R1K) verlaufen.
18. Solarkollerktor nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hagelschutz wenigstens eine Stütze (A1A1) aufweist, welche zwischen den Fäden oder Drähten (2,2', 2", 21") und dem Solarkollektor (K1R) angeordnet und imstande ist, bei Aufprall eines Hagelkorns auf den Hagelschutz (1) die Auslenkung bzw. Durchbiegung des getroffenen Fadens oder Drahtes (2, 2', 2", 2'") in Richtung auf den Solarkollektor (K,R) zu verringern oder auf einen Maximalwert zu begrenzen.
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