WO2012142632A1 - Sonnenkollektor - Google Patents

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Leopold Mader
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/50—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
    • F24S10/501—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates having conduits of plastic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/61—Passive solar heat collectors, e.g. operated without external energy source
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/50—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
    • F24S10/502—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates having conduits formed by paired plates and internal partition means
    • 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
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    • 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
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the invention relates to a solar collector with the features of the introductory part of claim 1.
  • Conventional solar panels serve to convert the light energy of the sun into heat and this to a solar collector flowing through the heat transfer medium
  • Solar panels can be present in various embodiments. For example, as a flat plate with a
  • a solar collector of the type mentioned is known from DE 195 28 361 Cl.
  • This known solar collector is intended to produce heated air or heated water, primarily plastics and films to be used.
  • Fig. 2 DE 195 28 361 Cl shows that inside the collector Lucasleitstege polystyrene can be provided which result in a meandering flow of the medium to be heated by the solar collector.
  • the object of the invention is to develop solar panels of the aforementioned type so that they have a
  • the interior is subdivided by this dividing webs so that the
  • the webs between the upper and lower boundary walls of the solar collector according to the invention may be plastic webs or webs made of plastic with strips, for example strips of glass, metal or plastic.
  • plastic webs or webs made of plastic with strips for example strips of glass, metal or plastic.
  • a serpentine or meandering chamber for the flow of the solar collector flowing through
  • Heat transfer medium is divided, it is preferable if the webs strips, in particular of metal, having plastic strands with the inside of the plates of the
  • the webs are formed in the solar collector according to the invention by strips which are connected by strands of plastic with the inner sides of the two boundary walls. If the webs are plastic webs, they can be in one piece or two, each about midway between the
  • Consist of plates of the collector strands which are connected by pressing together.
  • Boundary walls in particular glass plates, which is formed by the webs, not only results in an advantageous
  • one of the two boundary walls as a solar module for the recovery of electric power
  • the inventive design of the solar collector also allows the advantage that flow to the collector and return from the collector, for example, to a memory or to a
  • Solar collector can be arranged. This results in advantages when installing the collector and the connection of the same to the lines for flow and return.
  • the interior of the solar collector outwardly limiting webs strip for example, metal strips having plastic strands with the inside of the plates of the
  • Fig. 3 shows a second embodiment
  • Solar irradiation facing plate 2 is designed permeable to sunlight at least for the infrared portion, whereas the lower in the use position, away from sunlight plate 3 dark, especially blackened, may be formed.
  • the interior 4 of the solar collector 1 according to the invention is divided by webs 5 so that a flow 6th
  • Solar collector 1 for example, serpentine or
  • the webs divide the interior 4 of the solar collector 1 according to the invention so that the
  • Heat transfer medium flows through the interior 4 serpentine or meandering.
  • the Webs 5 alternately from each other
  • Silicone plastic with the plates 2, 3 of the solar collector 1 are connected.
  • the webs 5 are formed exclusively of plastic strands, wherein in the in Fig. 2
  • Plates 2, 3 of the solar collector 1 according to the invention is mounted and the strands 13 are then connected by approximating the plates 2, 3 of the solar collector.
  • Photovoltaic module for the production of electricity from sunlight.
  • An advantage of this embodiment is that the temperature of the solar module can be kept in the temperature range lying for its optimum efficiency, since the solar module can be cooled by the heat transfer medium flowing through the solar collector 1, wherein the extent of cooling by regulating the flow rate depending
  • a solar collector 1 consists of two plates 2, 3, of which at least one plate 2 may be formed as a solar module, the plates 2, 3 with each other by webs 5, which are distributed over the surface of the solar collector 1 with each other
  • the webs 5 between the plates 2, 3 of the solar collector 1 are arranged so that the interior space 4 is divided to form a flow path, which can be achieved in that the webs. 5
  • the webs 5 are strips which are connected by plastic strands 12 with the inner surfaces of the plates 2 and 3.

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Abstract

Ein Sonnenkollektor (1) besteht aus zwei Platten (2, 3), von welchen wenigstens eine Platte (2) als Solarmodul ausgebildet sein kann, wobei die Platten (2, 3) miteinander durch Stege (5), die über die Fläche des Sonnenkollektors (1) verteilt sind, miteinander verbunden und auf Abstand gehalten werden. Die Stege (5) zwischen den Platten (2, 3) des Sonnenkollektors (1) sind so angeordnet, dass der Innenraum (4) unter Ausbilden eines Strömungsweges unterteilt wird, was dadurch erreicht werden kann, dass die Stege (5) abwechselnd vom einen Rand (9, 10) des Sonnenkollektors (1) ausgehen und vom gegenüberliegenden Rand (10, 9) Abstand aufweisen. Die Stege (5) sind Streifen, die über Kunststoffstränge (12) mit den Innenflächen der Platten (2 und 3) verbunden sind.

Description

Sonnenkollektor
Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor mit den Merkmalen des einleitenden Teils von Anspruch 1.
Herkömmliche Sonnenkollektoren (auch Solarkollektoren) dienen dazu, die Lichtenergie der Sonne in Wärme umzuwandeln und diese an einen den Sonnenkollektor durchfließenden Wärmeträger
abzugeben. Mit Hilfe des Wärmeträgers wird die Wärme
üblicherweise aus dem Sonnenkollektor abgeführt und anschließend entweder direkt verwendet oder gespeichert.
Sonnenkollektoren können in verschiedenen Ausführungsformen vorliegen. Beispielsweise als Flachkollektoren mit einem
herkömmlichen Dämmmaterial, oder auch als Vakuum- Flachkollektoren, die sich durch eine flache Bauform und ein gutes Brutto/Netto-Flächenverhältnis und eine Vakuumdämmung auszeichnen.
Ein Sonnenkollektor der eingangs genannten Gattung ist aus der DE 195 28 361 Cl bekannt. Dieser bekannte Sonnenkollektor ist zum Erzeugen erwärmter Luft oder erwärmten Wassers bestimmt, wobei vornehmlich Kunststoffe und Folien eingesetzt werden sollen. Die Fig. 2 der DE 195 28 361 Cl zeigt, dass im Inneren des Kollektors Luftleitstege aus Polystyrol vorgesehen sein können, die eine mäanderförmige Strömung des zu erwärmenden Mediums durch den Sonnenkollektor ergeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, Sonnenkollektoren der eingangs genannten Gattung so weiter zu entwickeln, dass sie einen
besseren Wirkungsgrad als herkömmliche Sonnenkollektoren
aufweisen .
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Sonnenkollektoren der eingangs genannten Gattung so weiter zu entwickeln, dass ihre Stege einfach aufgebaut und besser als bei herkömmlichen
Sonnenkollektoren an die jeweiligen Anforderungen anpassbar sind. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem
Sonnenkollektor, welcher die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Da bei dem erfindungsgemäßen Sonnenkollektor, der bevorzugt als : (Vakuum) -Flachkollektor ausgebildet ist, der Innenraum durch diesen unterteilende Stege so unterteilt ist, dass der
Wärmeträger mäanderförmig (schlangenlinienförmig) durch den
Sonnenkollektor strömt, ergibt sich nicht nur ein besserer
Wirkungsgrad, sondern auch eine größere Stabilität des
erfindungsgemäßen Sonnenkollektors . Dies insbesondere, wenn der Sonnenkollektor als (Vakuum) -Flachkollektor ausgebildet ist, da durch die über die Fläche des Sonnenkollektors verteilten Stege, zwischen der oberen und der unteren Begrenzungswand diese
abgestützt und voneinander auf Distanz gehalten werden.
Die Stege zwischen der oberen und der unteren Begrenzungswand des Sonnenkollektors gemäß der Erfindung können KunststoffStege oder Stege aus Kunststoff mit Streifen, beispielsweise Streifen aus Glas, Metall oder Kunststoff, sein. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors mit zwei dessen Innenraum begrenzenden Platten und Stegen, welche die Platten in Abstand voneinander halten, wobei der Innenraum des Sonnenkollektors durch die Stege unter Ausbilden eines Strömungsweges,
beispielsweise einer schlangen- oder mäanderförmigen Kammer für die Strömung, des den Sonnenkollektor durchströmenden
Wärmeträgermedium unterteilt ist, ist es bevor-zugt, wenn die Stege Streifen, insbesondere aus Metall, aufweisen, die über Kunststoffstränge mit der Innenseite der Platten des
Sonnenkollektors verbunden sind.
Bevorzugt ist somit eine Ausführungsform, bei welcher die Stege im erfindungsgemäßen Sonnenkollektor durch Streifen gebildet sind, die über Stränge aus Kunststoff mit den Innenseiten der beiden Begrenzungswände verbunden sind. Wenn die Stege Kunststoffstege sind, können sie einstückig sein oder aus zwei, sich jeweils etwa in der Mitte zwischen den
Platten des Kollektors treffenden Strängen bestehen, die durch Verpressen miteinander verbunden werden.
Durch das Unterteilen des Innenraumes zu einer, beispielsweise mäander- oder schlangenlinienförmigen, Kammer zwischen den
Begrenzungswänden (insbesondere Glasplatten), die von den Stegen gebildet wird, ergibt sich nicht nur eine vorteilhafte
Unterteilung der Kammer, sondern auch eine statische Abstützung der beiden Begrenzungswände, was insbesondere von Bedeutung ist, wenn diese Begrenzungswände Platten, insbesondere Glasplatten oder Fotovoltaikelemente, sind.
Durch die große Stabilität des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors besteht auch die Möglichkeit, eine der beiden Begrenzungswände als Solarmodul für das Gewinnen von elektrischem Strom aus
Sonnenlicht in Fotovoltaikanlagen auszubilden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sonnenkollektors erlaubt auch den Vorteil, dass Vorlauf zum Kollektor und Rücklauf aus dem Kollektor, beispielsweise zu einem Speicher oder zu einer
Verbrauchsstelle, an dem selben Rand des erfindungsgemäßen
Sonnenkollektors angeordnet sein können. Dies ergibt Vorteile beim Einbau des Kollektors und dem Anschließen desselben an die Leitungen für Vorlauf und Rücklauf.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die den Innenraum des Sonnenkollektors nach außen begrenzenden Stege Streifen, beispielsweise Metallstreifen aufweisen, die über Kunststoffstränge mit der Innenseite der Platten des
Sonnenkollektors verbunden sind.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigt: Fig. 1 in Draufsicht schematisiert einen erfindungsgemäßen Sonnenkollektor,
Fig. 2 in einem Teilschnitt eine erste Ausführungsform,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform und
Fig. 4 im Schnitt eine dritte Ausführungsform für die die im
Kollektor vorgesehene Kammer begrenzenden/
unterteilenden Stege.
Ein erfindungsgemäßer, im Beispiel als Flachkollektor
ausgebildeter Sonnenkollektor besteht in der bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform aus zwei zueinander parallelen und mit Abstand voneinander verbundenen
Begrenzungswänden in Form von Platten 2, 3, die beispielsweise beide Glasplatten sind. Die in Gebrauchlage obere, der
Sonneneinstrahlung zugekehrte Platte 2 ist wenigstens für den Infrarotanteil von Sonnenlicht durchlässig ausgebildet, wogegen die in Gebrauchslage untere, vom Sonnenlicht abgekehrte Platte 3 dunkel, insbesondere geschwärzt, ausgebildet sein kann.
Der Innenraum 4 des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors 1 ist durch Stege 5 so unterteilt, dass über einen Vorlauf 6
zugeführtes Wärmeträgermedium den Innenraum 4 des
Sonnenkollektors 1, beispielsweise Schlangenlinien- oder
mäanderförmig (vgl. die Pfeile in Fig. 1), durchströmt, um zum Rücklauf 7 zu gelangen.
Die den Innenraum 4 des Sonnenkollektors 1 nach außen
begrenzenden Stege 8 können so wie weiter unten für die Stege 5 (Fig. 2) beschrieben ausgebildet sein und umfassen beispielsweise Streifen, die über Kunststoffstränge 12 mit den Platten 2 und 3 verbunden sind, oder es handelt sich um Stege, die wie in Fig. 3 oder in Fig. 4 gezeigt ausgebildet sind.
Im Ausführungsbeispiel unterteilen die Stege den Innenraum 4 des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors 1 so, dass das
Wärmeträgermedium den Innenraum 4 schlangenlinienförmig oder mäanderförmig durchströmt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Stege 5 abwechselnd von einander gegenüberliegenden
(Längs-) Rändern 9, 10 ausgehend und an diese anschließend
ausgebildet und enden mit Abstand von dem gegenüberliegenden Rand 9, 10, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. So ergibt sich der gute Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors 1.
Die die Kammer 4 unterteilenden Stege 5 können, wie in Fig. 2 gezeigt, Streifen 11 aus Metall, Glas oder Kunststoff sein, die über Kunststoffstränge 12, insbesondere Stränge aus
Silikonkunststoff, mit den Platten 2, 3 des Sonnenkollektors 1 verbunden sind.
In einer anderen Ausführungsform sind die Stege 5 ausschließlich aus Kunststoffsträngen gebildet, wobei bei der in Fig. 2
gezeigten Ausführungsform zwei Kunststoffstränge 13 vorgesehen sind, von welchen jeder auf der Innenseite einer der beiden
Platten 2, 3 des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors 1 angebracht wird und die Stränge 13 dann durch Annähern der Platten 2, 3 des Sonnenkollektors miteinander verbunden werden.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind die Stege 5 durch einen einstückigen, sich über die gesamte Höhe des
Innenraumes 4 zwischen den Platten 2, 3 erstreckenden Strang aus Kunststoff, insbesondere Silikon, gebildet.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform erlaubt es, die dem
Sonnenlicht zugekehrte Platte 2 und gegebenenfalls auch die vom Sonnenlicht abgekehrte Platte 3 als Solarmodul
("Fotovoltaikmodul") für die Gewinnung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht auszubilden. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist es, dass die Temperatur des Solarmoduls in dem für dessen optimalen Wirkungsgrad liegenden Temperaturbereich gehalten werden kann, da das Solarmodul durch das den Sonnenkollektor 1 durchströmende Wärmeträgermedium gekühlt werden kann, wobei das Ausmaß der Kühlung durch Regeln der Durchflussmenge je
Zeiteinheit auf den jeweils. gewünschten (vorteilhaften) Wert eingestellt werden kann. Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschrieben werden:
Ein Sonnenkollektor 1 besteht aus zwei Platten 2, 3, von welchen wenigstens eine Platte 2 als Solarmodul ausgebildet sein kann, wobei die Platten 2, 3 miteinander durch Stege 5, die über die Fläche des Sonnenkollektors 1 verteilt sind, miteinander
verbunden und auf Abstand gehalten werden. Die Stege 5 zwischen den Platten 2, 3 des Sonnenkollektors 1 sind so angeordnet, dass der Innenraum 4 unter Ausbilden eines Strömungsweges unterteilt wird, was dadurch erreicht werden kann, dass die Stege 5
abwechselnd vom einen Rand 9, 10 des Sonnenkollektors 1 ausgehen und vom gegenüberliegenden Rand 10, 9 Abstand aufweisen. Die Stege 5 sind Streifen, die über Kunststoffstränge 12 mit den Innenflächen der Platten 2 und 3 verbunden sind.

Claims

Ansprüche :
1. Sonnenkollektor (1) mit zwei dessen Innenraum (4)
begrenzenden Platten (2, 3) und Stegen (5), welche die
Platten (2, 3) in Abstand voneinander halten, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (4) des Sonnenkollektors (1) durch die Stege (5) unter Ausbilden einer Kammer für die Strömung des den Sonnenkollektor (1) durchströmenden
Wärmeträgermedium unterteilt ist.
2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) über die Fläche des Sonnenkollektors (1) im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.
3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Stege (5) abwechselnd an einem Rand (9, 10) anschließen und vom gegenüberliegenden Rand (10, 9) Abstand aufweisen.
4. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Vorlauf (6) und Rücklauf (7) für das Wärmeträgermedium am selben Seitenrand (9) des
Sonnenkollektors (1) vorgesehen sind.
5. .Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) Streifen (11) aufweisen, die über Kunststoffstränge (12) mit der Innenseite der Platten (2, 3) des Sonnenkollektors (1) verbunden sind.
6. Sonnenkollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (11) aus Metall, Glas oder Kunststoff bestehen.
7. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) Kunststoffstränge sind.
8. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) aus zwei
Kunststoffsträngen (13) gebildet sind, die auf den Innenseiten der einander gegenüberliegenden Platten (2, 3) vorgesehen sind und deren freie Enden miteinander verbunden sind.
9. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Platten (2, 3) als Solarmodul ausgebildet ist.
10. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Innenraum (4) des
Sonnenkollektors (1) nach außen begrenzenden Stege (8) Streifen (5) aufweisen, die über Kunststoffstränge (12) mit der Innenseite der Platten (2, 3) des Sonnenkollektors (1) verbunden sind.
11. Sonnenkollektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (5) aus Metall, Glas oder Kunststoff bestehen.
12. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Innenraum (4) des
Sonnenkollektors (1) nach außen begrenzenden Stege (8) Kunststoffstränge sind.
13. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Innenraum (4) des
Sonnenkollektors (1) nach außen begrenzenden Stege (8) aus zwei Kunststoffsträngen (13) gebildet sind, die auf den Innenseiten der einander gegenüberliegenden Platten (2, 3) vorgesehen sind und deren freie Enden miteinander verbunden sind.
14. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) den Innenraum (4) des Sonnenkollektors (1) unter Ausbilden einer schlangen- oder mäanderförmigen Kammer unterteilen.
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