WO2012093062A2 - Thermal solar flat collector - Google Patents

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WO2012093062A2
WO2012093062A2 PCT/EP2011/074172 EP2011074172W WO2012093062A2 WO 2012093062 A2 WO2012093062 A2 WO 2012093062A2 EP 2011074172 W EP2011074172 W EP 2011074172W WO 2012093062 A2 WO2012093062 A2 WO 2012093062A2
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Heiko Hessenkemper
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Definitions

  • the invention relates to a solar thermal flat collector which finds application in thermal solar plants.
  • Flat plate collectors consist of the components absorber, transparent cover, housing and thermal insulation. At the same time, only little of the heat radiation from the absorber passes through the glass cover, which is achieved by double-glazing and optionally by a selective infrared-reflective coating of the cover glass can (greenhouse effect).
  • the transparent cover prevents the removal of heat from the absorber by passing colder air (convection). Finally, together with the housing, it protects the absorber from the effects of the weather.
  • Typical housing materials are aluminum and galvanized sheet steel, sometimes glass-reinforced plastic is also used.
  • the thermal insulation on the back of the absorber and on the side walls heat losses are reduced by heat conduction.
  • the preferred insulating materials are polyurethane foam and mineral wool, in rare cases also mineral fiber insulating materials such as glass wool, rock wool, glass fiber or fiberglass.
  • the core of a solar collector is the absorber, which usually consists of several narrow metal strips.
  • the heat transfer medium is passed through a connected to the absorber strip heat transfer tube. In a plate absorber two plates are welded together, between which the heat transfer medium can flow.
  • Typical absorber materials are copper and aluminum.
  • Flat plate collectors are characterized by a favorable price-performance ratio, as well as by a wide range of mounting options
  • DE 10 2008 007 799 A1 proposes the construction of a collector in which the collector liquid is in direct contact with the absorber plate and does not circulate through pipelines.
  • a collector is considered in which the collector liquid is above the bottom plate, which is self-absorbent or provided with an absorber layer.
  • This bottom plate can be made of plastic or aluminum and must be protected by a common insulation against heat loss.
  • valuable substances such as copper, in conventional collectors for the absorber plate and pipes) and titanium (as a basis for highly selective coatings) are saved.
  • DE 10 2008 045 324 A1 relates to a flat collector for absorbing and transmitting electromagnetic energy from solar radiation to a fluid as heat transfer medium, in which a vacuum insulating glass unit is provided for insulating the absorber on the side facing the solar radiation and on the rear side. Between the vacuum insulation glass units there is an environmentally sealed cavity having a hydraulic structure through which a heat-adsorbing fluid flows through a fluid inlet and a fluid outlet opening and comprises a channel network in the form of a serpentine, a pad or a harp absorber. As a variant, it is provided in this publication, form a glass plate made of colored glass with a hydraulic structure as an absorber element. A disadvantage of this flat collector is that the very good efficiency is associated with increased manufacturing costs.
  • the object of the invention is to develop a solar collector, the production costs are at only a slightly lower degree of rotation compared to standard flat plate collectors at about one-third.
  • a solar flat collector consisting of a sealed with a watertight edge, provided with inlet and outlet heat transfer medium pipe system with at least two facing the sun, spaced glass panes, with a sun-facing heat insulation layer and a collector floor, said Collector bottom, the bottom wall of the heat transfer medium conduit system and the innermost of the sun facing glass panes form the upper wall of the heat transfer medium pipe system, and wherein inventively the collector bottom in the form of black glass and the sun remote from the heat insulation layer is in the form of foam glass with closed porosity.
  • the insulation layer facing away from the sun in the form of black glass foam glass also forms the collector bottom in one structural unit.
  • the collector according to the invention is most inexpensively made of foam glass.
  • the essence of the idea is that the whole collector of a foam glass block is easily and inexpensively mechanically expediaillebar, as a black body has optimal absorber properties, the foam glass at the same time optimal insulation, while the cover plates and the water inlet and drain with building-standard adhesives safely can be introduced.
  • the insulation towards the irradiation side can, as described, optionally be made in different qualities as required.
  • the collector impresses with a very low weight and with square meter prices of less than 50 € the price can be undercut the current normal collectors with significantly improved overall characteristics.
  • FIG. 1 shows the side view and the top view
  • FIG. 2 shows the sectional view A-A and the detailed view F.
  • Example 1 The invention will be explained in more detail in the following two embodiments: Example 1
  • the collector consists of a glass plate of mineral raw materials, which serves as an absorber, two glass panes as a cover and foam glass as a thermal insulation material. Possible compositions of the glass plate made of mineral raw materials and the foam glass are exemplified in Table 1 and given in DE 10 2009 022 575 A1.
  • Table 1 Composition and properties (expansion coefficient a, transformation temperature TG, density p, and liquidus temperature T Liq of possible insert glasses
  • Example 2 The absorber plate used in Example 1 is saved and the foam glass itself serves not only for thermal insulation but also as an absorber.
  • the flood channels are milled directly into the easily processed foam glass. ( Figure 4)

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Abstract

The invention relates to a thermal solar flat collector, consisting of a heat transfer medium conduction system which is sealed in a water-proof manner at the edges and provided with an inlet and an outlet and which has at least two glass panes, which face the sun and are arranged spaced apart from each other, comprising a heat insulation layer facing away from the sun and a collector bottom, wherein the collector bottom forms the lower wall of the heat transfer medium conduction system and the innermost of the glass panes facing the sun forms the upper wall of the heat transfer medium conduction system, wherein the collector bottom is designed in the form of black glass and the heat insulation layer facing away from the sun is designed in the form of foam glass having closed porosity, having thermal expansion coefficients that are adapted to each other.

Description

Thermischer solarer Flachkollektor  Solar thermal flat collector
Die Erfindung betrifft einen thermischen solaren Flachkollektor, der in thermischen Sola- räniagen Anwendung findet. The invention relates to a solar thermal flat collector which finds application in thermal solar plants.
Flachkollektoren bestehen aus den Bauteilen Absorber, transparente Abdeckung, Gehäuse und Wärmedämmung. Als transparente Abdeckung kommt meistens eisenarmes Solarsicherheitsglas zum Einsatz, das sich durch einen hohen Transmissionsgrad für den kurzwelligen Spektralbereich auszeichnet Gleichzeitig gelangt nur wenig der Wärmeab- strahlung vom Absorber durch die Glasabdeckung, was durch eine Doppelverglasung und optional durch eine selektive Infrarot reflektierende Beschichtung des Abdeckungsglases erreicht werden kann (Treibhauseffekt). Dabei verhindert die transparente Abde- ckung den Wärmeentzug vom Absorber durch vorbeistreichende kältere Luft (Konvekti- on). Gemeinsam mit dem Gehäuse schließlich schützt sie den Absorber vor Witterungseinflüssen. Typische Gehäusematerialien sind Aluminium und verzinktes Stahlblech, manchmal wird auch glasverstärkter Kunststoff verarbeitet. Flat plate collectors consist of the components absorber, transparent cover, housing and thermal insulation. At the same time, only little of the heat radiation from the absorber passes through the glass cover, which is achieved by double-glazing and optionally by a selective infrared-reflective coating of the cover glass can (greenhouse effect). The transparent cover prevents the removal of heat from the absorber by passing colder air (convection). Finally, together with the housing, it protects the absorber from the effects of the weather. Typical housing materials are aluminum and galvanized sheet steel, sometimes glass-reinforced plastic is also used.
Durch die Wärmedämmung auf der Rückseite des Absorbers und an den Seitenwänden werden Wärmeverluste durch Wärmeleitung vermindert. Als Dämmmaterialien werden hauptsächlich Polyurethan-Schaum und Mineralwolle bevorzugt, in seltenen Fällen auch Mineralfaser-Dämmstoffe wie Glaswolle, Steinwolle, Glasfaser oder Fiberglas. Kernstück eines Sonnenkollektors ist der Absorber, der meistens aus mehreren schmalen Metallstreifen besteht. Das Wärmeträgermedium wird durch ein mit dem Absorberstreifen verbundenes Wärmeträgerrohr geleitet. Bei einem Plattenabsorber werden zwei Platten miteinander verschweißt, zwischen denen das Wärmeträgermedium strömen kann. Typische Absorbermaterialien sind Kupfer und Aluminium. The thermal insulation on the back of the absorber and on the side walls heat losses are reduced by heat conduction. The preferred insulating materials are polyurethane foam and mineral wool, in rare cases also mineral fiber insulating materials such as glass wool, rock wool, glass fiber or fiberglass. The core of a solar collector is the absorber, which usually consists of several narrow metal strips. The heat transfer medium is passed through a connected to the absorber strip heat transfer tube. In a plate absorber two plates are welded together, between which the heat transfer medium can flow. Typical absorber materials are copper and aluminum.
Flachkollektoren zeichnen sich durch ein günstiges Preis-Leistungsverhältnis aus, sowie durch eine breite Palette an Montagemöglichkeiten Flat plate collectors are characterized by a favorable price-performance ratio, as well as by a wide range of mounting options
(http://www.solarserver.de/wissen/basiswissen/kollektoren.html). (Http://www.solarserver.de/wissen/basiswissen/kollektoren.html).
DE 10 2008 007 799 A1 schlägt die Konstruktion eines Kollektors vor, bei dem sich die Kollektorflüssigkeit in direktem Kontakt zur Absorberplatte befindet und nicht durch Rohrleitungen zirkuliert. Als besonders vorteilhaft wird ein Kollektor angesehen, bei dem sich über der Bodenplatte, welche selbst absorbierend ist oder mit einer Absorberschicht versehen ist, die Kollektorflüssigkeit befindet. Diese Bodenplatte kann aus Kunststoff oder Aluminium bestehen und muss durch eine geläufige Dämmung gegen Wärmeverlust geschützt werden. Bei diesem Kollektor werden werthaltige Stoffe wie Kupfer, bei herkömmlichen Kollektoren für die Absorberplatte und Rohrleitungen) und Titan (als Basis für hochselektive Beschichtungen) eingespart. DE 10 2008 007 799 A1 proposes the construction of a collector in which the collector liquid is in direct contact with the absorber plate and does not circulate through pipelines. Particularly advantageous is a collector is considered in which the collector liquid is above the bottom plate, which is self-absorbent or provided with an absorber layer. This bottom plate can be made of plastic or aluminum and must be protected by a common insulation against heat loss. In this collector valuable substances such as copper, in conventional collectors for the absorber plate and pipes) and titanium (as a basis for highly selective coatings) are saved.
DE 26 1 1 108 C2 beansprucht einen flachen, nach Art eines Mehrscheibensicherheitsglases aufgebauten Sonnenkollektor mit einem randseitig wasserdicht abgeschlossenen, mit Zu- und Ablauf versehenen Wärmeträgermediumleitungssystem mit mindestens zwei der Sonne zugewandten, mit Abstand voneinander angeordneten Glasscheiben, mit einer der Sonne abgewandten Wärmeisolationsschicht und einem Kollektorboden, wobei der Kollektorboden die untere Wand des Wärmeträgermediumleitungssystems und die innerste der der Sonne zugewandten Glasscheiben die obere Wand des Wärmeträgerme- diumleitungssystems bilden und dadurch gekennzeichnet ist, dass auch der Kollektorboden von einer Glasscheibe gebildet ist, die an ihrer Außenfläche mit einer Schicht schwarzen Absorptionsmaterials versehen ist. DE 26 1 1 108 C2 claims a flat, designed in the manner of a multi-pane safety glass solar collector with a peripherally sealed watertight, provided with inlet and outlet heat transfer medium pipe system with at least two facing the sun, spaced glass panes, with a sun-facing heat insulation layer and a Collector floor, wherein the collector bottom, the bottom wall of the heat transfer medium duct system and the innermost of the sun-facing glass panes form the upper wall of the Wärmeträgermediumleitungssystems and is characterized in that the collector bottom is formed by a glass, which on its outer surface with a layer of black absorbent material is provided.
Bekannt sind nach DE 25 27 742 A1 auch Kollektoren gleicher Bauart, bei denen die Bodenwanne entweder aus schwarzem Material hergestellt oder wenigstens an ihrer Vorderseite, wo sie in Berührung mit dem Wasser steht, mit einer matten schwarzen Farbe bemalt oder mit einer matten schwarzen Deckschicht versehen ist. Als schwarzes Material zur Bildung der Wanne kann auch schwarzer Kunststoff verwendet werden. Dies stellt jedoch insofern einen Nachteil dar, als dann für den durch die Wanne gebildeten Kollektorboden ein anderes Material als für die davor angeordneten Scheiben zu verwenden ist. Known according to DE 25 27 742 A1 and collectors of the same type in which the bottom pan either made of black material or at least on its front, where it is in contact with the water, painted with a matte black color or provided with a matte black topcoat is. As black material for the formation of the tub and black plastic can be used. This However, this is a disadvantage in that then for the collector plate formed by the trough, a different material than for the previously arranged discs is to be used.
DE 10 2008 045 324 A1 betrifft einen Flachkollektor zur Absorption und Übertragung elektromagnetischer Energie aus der Sonnenstrahlung auf ein Fluid als Wärmeträgermedium, bei dem zur Isolierung des Absorbers auf der der Sonnenstrahlung zugewandten Seite und auf der rückwärtigen Seite jeweils eine Vakuumisolierglaseinheit vorgesehen ist. Zwischen den Vakuumisolierglaseinheiten befindet sich ein gegenüber der Umgebung abgedichteter Hohlraum mit einer hydraulischen Struktur, die von einem wärmeadsorbie- renden Fluid über eine Fluideintritts- und eine Fluidaustrittsöffnung durchströmt wird und ein Kanalnetz in Form eines Serpentinen-, eines Kissen- oder eines Harfenabsorbers umfasst. Als Variante ist in dieser Offenlegungsschrift vorgesehen, eine Glasplatte aus durchgefärbtem Glas mit einer hydraulischen Struktur als Absorberelement auszubilden. Nachteilig an diesem Flachkollektor ist, dass der sehr gute Wirkungsgrad mit einem erhöhten Herstellungsaufwand verbunden ist. DE 10 2008 045 324 A1 relates to a flat collector for absorbing and transmitting electromagnetic energy from solar radiation to a fluid as heat transfer medium, in which a vacuum insulating glass unit is provided for insulating the absorber on the side facing the solar radiation and on the rear side. Between the vacuum insulation glass units there is an environmentally sealed cavity having a hydraulic structure through which a heat-adsorbing fluid flows through a fluid inlet and a fluid outlet opening and comprises a channel network in the form of a serpentine, a pad or a harp absorber. As a variant, it is provided in this publication, form a glass plate made of colored glass with a hydraulic structure as an absorber element. A disadvantage of this flat collector is that the very good efficiency is associated with increased manufacturing costs.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Solarkollektor zu entwickeln, dessen Herstellungskosten bei einem nur geringfügig geringeren Wrkungsgrad gegenüber marktüblichen Flachkollektoren bei etwa einem Drittel liegen. The object of the invention is to develop a solar collector, the production costs are at only a slightly lower degree of rotation compared to standard flat plate collectors at about one-third.
Die Aufgabe wird durch einen solaren Flachkollektor gelöst, bestehend aus einer mit einem randseitig wasserdicht abgeschlossenen, mit Zu- und Ablauf versehenen Wärmeträgermediumleitungssystem mit mindesten zwei der Sonne zugewandten, mit Abstand voneinander angeordneten Glasscheiben, mit einer der Sonne abgewandten Wärmeisolationsschicht und einem Kollektorboden, wobei der Kollektorboden die untere Wand des Wärmeträgermediumleitungssystems und die innerste der der Sonne zugewandten Glasscheiben die obere Wand des Wärmeträgermediumleitungssystems bilden, und wobei erfindungsgemäß der Kollektorboden in Form von Schwarzglas und die der Sonne abgewandte Wärmeisolationsschicht in Form von Schaumglas mit geschlossener Porosität ausgebildet ist. Dabei bildet bevorzugt die der Sonne abgewandte Isolationsschicht in Form von Schaumglas aus Schwarzglas in einer Baueinheit zugleich den Kollektorboden. Der erfindungsgemäße Kollektor wird am kostengünstigsten aus Schaumglas hergestellt. Dabei kann aus einer einzelnen Platte von etwa 10 cm Dicke der Innenteil einfach mechanisch ausgearbeitet werden. An den Seiten und zum Boden besteht eine 6 cm dicke Isolierschicht, wobei die geometrischen Daten je nach Isolierungsbedürfnissen, Gewicht und mechanischen Eigenschaften variiert werden können. Ebenso ergeben sich in der Qualität des verwendeten Glasschaummaterials Variationsbreiten hinsichtlich Dichte und Porengrößenverteilung. Sinnvoll ist die Verwendung von dunklem Glas. Die zwei der Sonne zugewandten, mit Abstand von etwa 1 ,5 cm voneinander angeordneten Glasscheiben bestehen vorzugsweise aus thermisch gehärtetem Glas können aber auch ein Photovoltaikmodul sein. Diese Scheiben werden auf den Glasschaum aufgeklebt. Der Kleber muss Langzeit wasserfest sein und den auftretenden Temperaturwechseln widerstehen können. Dieser Zwischenraum dient als Isolierung, fällt aber bei Hybridmodulen in Kombination mit PV-Modulen fort. In diesem Zwischenraum können spezielle Gase wie bei Fensterscheiben beim Einkleben eingebracht werden, um den konvektiven Wärmetransport weiter zu reduzieren. Es ist auch möglich an der Unterseite der Deckscheibe infrarotreflektierende Schichten wie beim Fensterbau einzubringen. Zweckmäßig ist es auch z. B. in Form von Silikagel an den Randbereichen Feuchtigkeitssenken anzubrin- gen, um bei allen Witterungsbedingungen eine Taubildung zwischen diesen beiden Gläsern zu verhindern. Damit kann eine hohe Langzeittransmission gewährleistet werden, im eigentlichen Absorber selbst werden Strömungshindernisse aus dem vollem Schaumglas herausgearbeitet, deren Oberfläche gleichzeitig als Stütze und Klebefläche für das erste Deckglas dient. Hier sind Geometrien je nach Kollektorgröße optimierbar. Der Kern der Idee ist der, dass der ganze Kollektor aus einem Schaumglasblock einfach und kostengünstig mechanisch herausarbeitbar ist, als schwarzer Körper optimale Absorbereigenschaften besitzt, mit dem Schaumglas gleichzeitig eine optimale Isolierung vorliegt, während die Deckscheiben und der Wasserzufluss- sowie Abfluss mit bauüblichen Klebern sicher eingebracht werden können. Die Isolation zur Einstrahlungsseite hin kann wie beschrieben je nach Bedarf optional in verschiedenen Qualitäten ausgeführt werden. Dabei besticht der Kollektor durch ein sehr geringes Gewicht und wird mit Quadratmeterpreisen von unter 50€ die bisherigen normalen Kollektoren bei deutlich verbesserten Gesamteigenschaften preislich unterbieten können. The object is achieved by a solar flat collector, consisting of a sealed with a watertight edge, provided with inlet and outlet heat transfer medium pipe system with at least two facing the sun, spaced glass panes, with a sun-facing heat insulation layer and a collector floor, said Collector bottom, the bottom wall of the heat transfer medium conduit system and the innermost of the sun facing glass panes form the upper wall of the heat transfer medium pipe system, and wherein inventively the collector bottom in the form of black glass and the sun remote from the heat insulation layer is in the form of foam glass with closed porosity. In this case, preferably, the insulation layer facing away from the sun in the form of black glass foam glass also forms the collector bottom in one structural unit. The collector according to the invention is most inexpensively made of foam glass. It can be easily machined from a single plate of about 10 cm thickness of the inner part. There is a 6 cm thick on the sides and bottom Insulating layer, wherein the geometric data can be varied according to insulation needs, weight and mechanical properties. Likewise, the quality of the glass foam material used results in variations in terms of density and pore size distribution. It makes sense to use dark glass. The two facing the sun, with a distance of about 1, 5 cm apart glass panes are preferably made of thermally tempered glass but can also be a photovoltaic module. These discs are glued to the glass foam. The adhesive must be waterproof for a long time and be able to withstand the temperature changes that occur. This gap serves as insulation, but it continues with hybrid modules in combination with PV modules. In this space, special gases can be introduced as in window panes when gluing in order to further reduce the convective heat transport. It is also possible to introduce infrared-reflecting layers on the underside of the cover plate, as in window construction. Appropriately, it is also z. For example, in the form of silica gel, apply moisture soaps to the edge areas to prevent dew formation between these two glasses in all weather conditions. Thus, a high long-term transmission can be ensured, in the actual absorber itself flow obstacles are worked out of the full foam glass, the surface also serves as a support and adhesive surface for the first cover glass. Here, geometries can be optimized depending on the collector size. The essence of the idea is that the whole collector of a foam glass block is easily and inexpensively mechanically herausarbeitbar, as a black body has optimal absorber properties, the foam glass at the same time optimal insulation, while the cover plates and the water inlet and drain with building-standard adhesives safely can be introduced. The insulation towards the irradiation side can, as described, optionally be made in different qualities as required. The collector impresses with a very low weight and with square meter prices of less than 50 € the price can be undercut the current normal collectors with significantly improved overall characteristics.
Da bis gut ein Drittel der aufgewendeten Energie bei der Solarthermie für Umwälzpum- pen aufgewendet wird ist es notwendig, für die energetische pay-back Zeit die Strömungswiderstände gerade bei den porösen Glasoberflächen zu minimieren. Dies wird auch notwendig bei Hintereinanderschaltungen von Modulen. Ebenfalls kann es notwendig sein, einer Verbröselung des Materials von außen vorzubeugen. All dies kann durch eine Ansinterung der Glasoberflächen und die damit erzielte Glättung erreicht werden, was auch für den Formgebungsprozess eine Alternative darstellt. Dazu kann bei der Schaumglasherstellung in einer geschlossenen Form mit den benötigten Konturen bei speziellen Temperatur-Zeit Kurven der komplette Absorber mit verglasten Gesamtoberflächen gebildet werden, wobei im heißen Zustand eine thermische Nachbehandlung der Oberflächen zur Verglasung notwendig sein könnte. In diesem Prozess könnten feinporöse Formen notwendig werden. Since up to a third of the energy used in solar thermal energy is used for circulating pumps, it is necessary to minimize the flow resistances for the energetic pay-back time, especially for the porous glass surfaces. This is also necessary in series connections of modules. It may also be necessary to prevent the material from being externally crumbled. All of this can be achieved by sintering the glass surfaces and thus achieving smoothing, which is also an alternative for the molding process. For this purpose, in the production of foam glass in a closed mold with the required contours, at special temperature-time curves, the complete absorber with glazed overall surfaces can be formed, wherein thermal treatment of the surfaces for glazing could be necessary when hot. In this process, finely porous forms could be necessary.
Die Erfindung wird durch die Figuren 1 und 2 verdeutlicht. Figur 1 zeigt die Seitenansicht und die Draufsicht und Figur 2 die Schnittansicht A-A und die Detailansicht F. The invention is illustrated by the figures 1 and 2. FIG. 1 shows the side view and the top view, and FIG. 2 shows the sectional view A-A and the detailed view F.
Die Erfindung soll an nachfolgenden zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden: Beispiel 1 The invention will be explained in more detail in the following two embodiments: Example 1
Der Kollektor besteht aus einer Glasplatte aus mineralischen Rohstoffen, die als Absorber dient, zwei Glasscheiben als Abdeckung und Schaumglas als Wärmedämmstoff. Mögliche Zusammensetzungen der Glasplatte aus mineralischen Rohstoffen und des Schaumglases sind in der Tabelle 1 beispielhaft aufgeführt und in der DE 10 2009 022 575 A1 angegeben. The collector consists of a glass plate of mineral raw materials, which serves as an absorber, two glass panes as a cover and foam glass as a thermal insulation material. Possible compositions of the glass plate made of mineral raw materials and the foam glass are exemplified in Table 1 and given in DE 10 2009 022 575 A1.
Tabelle 1 : Zusammensetzung und Eigenschaften (Ausdehnungskoeffizient a, Transformationstemperatur TG. Dichte p, und Liquidustemperatur TLiq. möglicher Einsatzgläser Table 1: Composition and properties (expansion coefficient a, transformation temperature TG, density p, and liquidus temperature T Liq of possible insert glasses
Ma,% S1O2 ÄI2O3 CaÖ MgO Fe2Q3. Alkaa Te p Tim Ma,% S1O2 ÄI2O3 CaO MgO Fe 2 Q 3 . Alkaa T e p Tim
Glas lien °€ g/cnri3 °CGlass at 3 ° C
1 46 21 ,2 2 6 696 2,74 1232.1 46 21, 2 2 6 696 2,74 1232.
2 61 10 18 3 3 5 7,07 662 2,65 Ί 2302 61 10 18 3 3 5 7.07 662 2.65 Ί 230
3 44 23 22 2 2 ? 7, 12 888 2.74 1 1923 44 23 22 2 2? 7, 12 888 2.74 1 192
4 49 15 19 7 5 5 6,91 674 2,78 12364 49 15 19 7 5 5 6,91 674 2,78 1236
5 45 10 18 9 6 6 7, 14 662 2,83 12575 45 10 18 9 6 6 7, 14 662 2.83 1257
6 46 19 15 3 10 7 7,22 655 2,82 12.206 46 19 15 3 10 7 7.22 655 2.82 12.20
7 53 15 17 8 2 5 7,19 677 2,72 1249 Das Wärmeträgermedium fließt dabei zwischen Absorberplatte und der unteren Abdeckung. Fluidkanäle entstehen hierdurch eine Strukturierung der Absorberplatte während der Formgebung im Walzprozess. Figur 3 7 53 15 17 8 2 5 7,19 677 2,72 1249 The heat transfer medium flows between the absorber plate and the lower cover. Fluid channels thereby create a structuring of the absorber plate during shaping in the rolling process. FIG. 3
Beispiel 2 Die im Beispiel 1 eingesetzte Absorberplatte wird eingespart und das Schaumglas selbst dient nicht nur zur Wärmedämmung sondern auch als Absorber. Die Flutkanäle werden dabei direkt in das leicht zu bearbeitende Schaumglas eingefräst. (Figur 4) Example 2 The absorber plate used in Example 1 is saved and the foam glass itself serves not only for thermal insulation but also as an absorber. The flood channels are milled directly into the easily processed foam glass. (Figure 4)

Claims

Patentansprüche claims
1 . Thermischer solarer Flachkollektor, bestehend aus einer mit einem randseitig wasserdicht abgeschlossenen, mit Zu- und Ablauf versehenen Wärmeträgermediumleitungssystem mit mindestens zwei der Sonne zugewandten, mit Abstand voneinander angeordneten Glasscheiben, mit einer der Sonne abgewandten Wärmeisotationsschicht und einem Kollektorboden, wobei der Kollektorboden die untere Wand des Wärmeträgermediumleitungssystems und die innerste der der Sonne zugewandten Glasscheiben die obere Wand des Wärmeträgermediumleitungssystems bilden, gekennzeichnet dadurch, dass der Kollektorboden in Form von Schwarzglas und die der Sonne abgewandte Wärmeisolationsschicht in Form von Schaumglas mit geschlossener Porosität mit aufeinander abgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet ist. 1 . A solar thermal flat collector, comprising a heat-carrying medium duct system with at least two facing the sun, spaced apart from each other with a watertight edge, with a facing away from the sun Wärmeisotationsschicht and a collector bottom, the collector bottom, the bottom wall of the Heat transfer medium piping system and the innermost of the sun facing glass panes form the upper wall of the heat transfer medium piping system, characterized in that the collector bottom in the form of black glass and the solar heat insulating layer facing away from the sun in the form of foam glass with closed porosity with matched thermal expansion coefficients is formed.
2. Thermisch solarer Flachkollektor nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass die der Sonne abgewandte Isolationsschicht in Form von Schaumglas aus Schwarzglas in einer Baueinheit gleichzeitig den Kollektorboden bildet. 2. A solar thermal flat collector according to claim 1, characterized in that the insulating layer facing away from the sun in the form of black glass foam glass in one unit at the same time forms the collector bottom.
3. Thermisch solarer Flachkollektor nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass die der Sonne abgewandte Isolationsschicht in Form von Schaumglas aus Schwarzglas mit angesinterter Oberfläche in einer Baueinheit den Kollektorboden bildet. 3. A solar thermal flat collector according to claim 1 and 2, characterized in that the insulating layer facing away from the sun in the form of foam glass made of black glass with sintered surface in a structural unit forms the collector bottom.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014211936A1 (en) 2013-06-25 2015-01-08 Thomas Geffert Solar thermal flat collector
DE102014007805A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 WindplusSonne GmbH Solar absorber, process for its preparation and its use
DE102014013600A1 (en) 2014-09-13 2016-03-17 WindplusSonne GmbH Solar absorber, process for its preparation and its use

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014003258B4 (en) 2014-03-12 2020-12-03 Calsitherm Verwaltungs Gmbh Solar energy collector and molding device for the production of foam glass bodies

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2527742A1 (en) 1974-06-21 1976-01-08 Hastwell WALL ELEMENT FOR CONVERTING SOLAR ENERGY INTO HEAT FOR HEATING LIQUIDS
DE2611108C2 (en) 1976-03-16 1982-10-28 IG-Glas Spezialglasvertrieb GmbH & Co Isolierglasproduktion KG, 8059 Moosinning Solar collector
DE102008007799A1 (en) 2008-02-06 2009-08-13 Martin Lippmann Solar low-temperature flat-plate collector for industry and household applications, has absorber plate connected with aluminum frame, where collector water is in direct contact with absorber plate and is not guided in pipes
DE102008045324A1 (en) 2008-08-21 2010-04-01 Grimm, Friedrich, Prof. Dipl.-Ing. Solar thermal flat plate collector i.e. laminated glass body, for e.g. absorbing electromagnetic energy of solar radiation, has hydraulic structure staying in connection with absorber element that absorbs radiation
DE102009022575A1 (en) 2009-05-18 2010-11-25 Technische Universität Bergakademie Freiberg Use of aluminosilicate glasses as substrate glasses for photovoltaics

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7715639U1 (en) * 1977-05-17 1980-01-17 Maschinenfabrik Augsburg-Nuernberg Ag, 8000 Muenchen SOLAR FLAT COLLECTOR
DE2833241A1 (en) * 1978-07-28 1980-02-14 Dieter Franz Flat solar collector panel using sheet of water as heat trans. medium - is roughened black PVC or PMMA film or sheet over which water flows
DE3223918A1 (en) * 1982-06-26 1983-12-29 Wolfgang Dr.-Ing. 8740 Bad Neustadt Volkrodt Solar collector with foam material absorber
US4867133A (en) * 1986-03-26 1989-09-19 Charlton Sadler Solar collector method and apparatus
DE3629816A1 (en) * 1986-09-02 1988-03-10 Dietrich Dipl Phys Dr Bloch Solar collector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2527742A1 (en) 1974-06-21 1976-01-08 Hastwell WALL ELEMENT FOR CONVERTING SOLAR ENERGY INTO HEAT FOR HEATING LIQUIDS
DE2611108C2 (en) 1976-03-16 1982-10-28 IG-Glas Spezialglasvertrieb GmbH & Co Isolierglasproduktion KG, 8059 Moosinning Solar collector
DE102008007799A1 (en) 2008-02-06 2009-08-13 Martin Lippmann Solar low-temperature flat-plate collector for industry and household applications, has absorber plate connected with aluminum frame, where collector water is in direct contact with absorber plate and is not guided in pipes
DE102008045324A1 (en) 2008-08-21 2010-04-01 Grimm, Friedrich, Prof. Dipl.-Ing. Solar thermal flat plate collector i.e. laminated glass body, for e.g. absorbing electromagnetic energy of solar radiation, has hydraulic structure staying in connection with absorber element that absorbs radiation
DE102009022575A1 (en) 2009-05-18 2010-11-25 Technische Universität Bergakademie Freiberg Use of aluminosilicate glasses as substrate glasses for photovoltaics

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014211936A1 (en) 2013-06-25 2015-01-08 Thomas Geffert Solar thermal flat collector
DE102014007805A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 WindplusSonne GmbH Solar absorber, process for its preparation and its use
DE102014013600A1 (en) 2014-09-13 2016-03-17 WindplusSonne GmbH Solar absorber, process for its preparation and its use

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