WO2016087413A1 - Wärmeüberträger und vorrichtung zur umwandlung von strahlungsenergie in nutzbare energie - Google Patents

Wärmeüberträger und vorrichtung zur umwandlung von strahlungsenergie in nutzbare energie Download PDF

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WO2016087413A1
WO2016087413A1 PCT/EP2015/078151 EP2015078151W WO2016087413A1 WO 2016087413 A1 WO2016087413 A1 WO 2016087413A1 EP 2015078151 W EP2015078151 W EP 2015078151W WO 2016087413 A1 WO2016087413 A1 WO 2016087413A1
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heat
absorption
solar
radiation
line
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PCT/EP2015/078151
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Alexander Friedrich
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3F Solar Technologies GmbH
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40Thermal components
    • H02S40/44Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60Thermal-PV hybrids

Definitions

  • the invention relates to a device for converting radiant energy into usable energy, in particular into electrical and thermal energy, comprising an absorption arrangement for absorbing and converting the radiant energy, the absorption arrangement having a front side and a rear side, the front side being arranged for alignment in the direction of the radiation source , and wherein the absorption arrangement forms, upon irradiation by the radiation energy of the radiation source, a heat source whose heat is transferred from a heat exchanger to a heat transfer medium.
  • the invention particularly relates to a device which is designed as a solar collector, solar panel and / or hybrid collector.
  • solar panels are known in which solar cells, in particular
  • Photovoltaic cells are provided. These solar cells convert the light that hits them directly into electrical energy. Due to the solar radiation, the solar cells heat up in practice, which reduces the efficiency of the solar cells. For this reason, solar panels are known in which the solar cells are cooled. This technology is particularly effective if the heat dissipated to cool the solar cells is used as useful heat, for example for domestic heat in a household.
  • the adhesives used become brittle after some time - on the other hand, due to different thermal expansion coefficients of the lines and the solar modules to tensions, which then leads to a detachment of the components. As a result, there is an air gap between the pipes and the solar module, whereby the heat transfer is greatly reduced.
  • the object of the invention is now, in particular, to solve this conflict of goals. This includes, for example, the task of ensuring a permanent good heat transfer between the solar module and the heat exchanger.
  • the invention relates to a heat exchanger for transferring heat from a heat source to a heat transfer medium, comprising: a first conduit for transporting a heat transfer medium, which is designed in particular as a pipe or harp pipe through which the heat transfer medium flows; a first conduit for transporting a heat transfer medium, which is designed in particular as a pipe or harp pipe through which the heat transfer medium flows; a first conduit for transporting a heat transfer medium, which is designed in particular as a pipe or harp pipe through which the heat transfer medium flows; a
  • the thermally conductive in contact with the heat source; wherein the banksleitan extract comprises heat consumer, along one of the first line in a substantially strip-shaped heat transfer subsequent heat transfer areas form, wherein the heat transfer for transmitting heat from the heat source to the
  • Heat transfer medium heat-conducting contact with the heat source in contact; and / or wherein the heat transfer points along the heat transfer area in
  • Heat transfer area are distributed flat.
  • Heat consumers are positively, frictionally or materially connected to the first line, and / or that the plantetan extract and / or the heat consumers along the course of the first line to the first line are welded.
  • the heat consumers protrude finger-shaped from the first line, and / or that the heat consumers protrude finger-shaped on both sides of the first line.
  • the heat consumers are or include elastically deformable, heat-conducting platelets, which are elastically deformed and heat-pressed to transfer heat from the heat source to the heat transfer medium and pressed against the heat source.
  • At least one second line is provided, which is designed in particular as a manifold that several side by side
  • Heat transfer medium in the second conduit is conductive, and / or that in each case a sauceleitan angel is arranged on the first lines, so that a sheet-like heat transfer medium is formed.
  • the invention relates to a device for the conversion of
  • Radiant energy into usable energy in particular a solar panel, comprising an absorption arrangement for absorbing and converting the radiant energy, the absorption arrangement having a front side and a rear side, the front side being arranged for alignment in the direction of the radiation source, and the absorption arrangement being irradiated by the radiant energy of the radiation source
  • Radiation source forms a heat source, wherein the device has a
  • Heat exchanger includes, whose heat consumer with the back of as
  • Absorbing arrangement formed heat source in heat-conducting contact.
  • the absorption arrangement comprises a solar array, that the solar array radiation of the radiation source in electrical energy converting solar cell or more solar cells connected to a solar cell includes, and / or that the solar cell or the solar module is formed flat and along its surface extension of one side one or both sides of each covered by a solar protective layer.
  • the absorption arrangement comprises a solar array, that the solar array comprises a radiation of the radiation source in solar cell converting electrical energy or more solar cells connected to a solar module that the solar cell or the solar module is flat and along its surface extension on one side or on both sides is covered by a respective solar protective layer, and / or that the solar array for a part of the convertible by the device radiation of the radiation source
  • Heat exchanger is provided an absorption layer which is formed flat or film-like and which covers the solar array at least partially, preferably completely on the side facing away from the radiation source flat side, and that the
  • the absorption layer is formed by passing radiation into heat energy absorbing layer, wherein the absorption layer is formed in particular as a dark, such as dark gray or black layer or foil and preferably as a dark gray or black plastic layer or plastic film.
  • a metal coating as a copper coating, as a metal foil and / or as a metal coating with a thickness of less than 0.5 mm, with a thickness of less than 0.1 mm, with a thickness of less than 0.05 mm , is formed with a thickness of more than 0.01 mm and / or with a thickness of about 0.035 mm.
  • a radiation-permeable cover layer such as in particular a radiation-permeable plate, a glass plate or a double glass pane is provided.
  • a trough-shaped housing is provided, which is covered by one or the radiation-permeable cover layer, and that in the housing, in particular between the housing and the cover layer, the absorption arrangement is provided.
  • the absorption arrangement is constructed in layers and from the front to the back comprises the following layers: one or the solar array for converting radiation into usable electrical energy, one or the absorption layer for converting radiation into usable heat energy, and a heat conducting layer for transmitting the usable heat energy to theticianleitan woman.
  • the heat consumers lie directly against the back of the absorption arrangement, and / or that the heat consumers with respect to the absorption arrangement along the surface extension of the back of the
  • Absorbing arrangement have at least one degree of freedom, so that the
  • the invention relates to an absorption arrangement for the conversion of radiant energy into usable energy, in particular electrical and thermal energy, wherein the absorption arrangement has a front and a back, wherein the front is arranged for alignment direction of radiation source, wherein the absorption arrangement upon irradiation by the radiant energy the radiation source forms a heat source for a heat exchanger which may be in contact with the rear side of the absorption arrangement, wherein the
  • Absorption arrangement comprises a flat solar array comprising at least one solar cell or more solar cells connected to a solar module, wherein the solar array has a solar cell or the solar module along the surface extension at least partially covering solar protection layer, and / or wherein the solar array for a part of the contraption
  • one or more solar cells of the Solar arrangement is radiation-transmissive to a part of the radiation of the radiation source that can be converted by the absorption arrangement.
  • Solar arrangement is radiation-transmissive for at least a portion of the infrared spectrum of the radiation of the radiation source.
  • At least a portion of one or more solar cells of the solar array is free of radiopaque components such as electrical conductors.
  • Solar arrangement are bilaterally acting, bifacial solar cells, which convert radiation falling on the front and on the back of the solar array into electrical energy.
  • the solar array comprises two solar protective layers which completely cover the solar cell or the solar module along the surface extension on both sides, and that the two solar protective layers are transparent to at least a portion of the radiation of the radiation source.
  • an absorption layer is provided between the solar array and the back of the absorption arrangement or between the solar cell and the back of the absorption arrangement, which is designed as a sheet-like coating or film-like and the solar array at least partially, preferably completely on the side facing away from the radiation source flat side covers, and / or that the absorption layer as at least a part of the radiation passing through the solar array into heat energy converting
  • Absorption layer is formed.
  • the absorption layer as a dark layer or film, in particular as a dark gray or black plastic layer or
  • Plastic film is formed.
  • it is provided that at the back, so on the
  • a metal coating as a copper coating, as a metal foil and / or as a metal coating with a thickness of less than 0.5 mm, with a thickness of less than 0.1 mm, with a thickness of less than 0.05 mm , is formed with a thickness of more than 0.01 mm and / or with a thickness of about 0.035 mm.
  • the absorption arrangement is constructed in layers and from the front to the back comprises the following layers: the solar array for converting radiation into usable electrical energy, the absorption layer for converting radiation into usable
  • the invention relates to a device for the conversion of
  • Heat exchanger for transferring heat from a heat source to a
  • a heat transfer medium comprising: a first conduit for transporting a
  • Heat transfer medium in particular as of the heat transfer medium
  • perfused tube or harp tube is formed; a bathleitan extract which is thermally conductively connected to the first conduit and which is in heat-conducting for transmitting heat from the heat source to the heat transfer medium in contact with the heat source; wherein the heat source is an absorption assembly.
  • outer, radiation-permeable cover layer such as in particular a plate, a glass plate or a double glass pane is provided.
  • a trough-shaped housing is provided, which is covered or closed by one or by the radiation-permeable cover layer, and / or that in the housing, in particular between the
  • the absorption arrangement is provided.
  • the heat consumers lie directly against the back of the absorption arrangement, and / or that the heat consumers with respect to the absorption arrangement along the surface extension of the back of the
  • Absorbing arrangement has at least one degree of freedom, so that the
  • the heat consumers protrude differently on one or both sides of the first line from the first line and in particular that two heat receivers arranged side by side on one side of the first line protrude differently far from the first line.
  • the device according to the invention preferably comprises an absorption arrangement and a heat exchanger.
  • the absorption arrangement is adapted to the radiant energy of
  • Radiation source for example, the solar radiation of the sun to convert into usable energy. This transformation happens in particular to two different forms of energy.
  • solar cells in particular solar cells assembled to form solar cells, can radiate energy into electrical energy
  • the resulting heat and that radiation component of the radiation source which is not converted by the solar cells, can be converted into thermal energy.
  • This heat energy is preferably transferred to a heat transfer medium.
  • the heat transfer medium is passed through lines that open in all embodiments, for example in a heating system of a building or connected to such a heating system.
  • the heat transfer medium via heat exchanger, the heat transferred to a buffer memory or to another heat transfer medium.
  • the heat exchanger comprises at least a first line through which the heat transfer medium flows during normal operation. With this line a sauleitan onion is thermally conductively connected.
  • the sauleitan onion includes heat consumers, which abut heat transfer points to the heat source. The heat consumers can
  • these fingers or strips are of different lengths or project these fingers or strips at different distances from the first line.
  • a strip-shaped heat transfer area is formed along the first line.
  • the heat pipes are irregular or regularly distributed. The distribution is not only along the length of the line given, but also in the transverse direction, so that at different distances to the line heat conduction are formed.
  • the density of heat conductors is higher in certain areas than in other areas. Since the heat transfer is best, especially at high temperature gradients, ie at high temperature efficiency, the areal distribution also causes a planar reduction and thereby a uniform reduction of the temperature difference.
  • a two-dimensional distribution of heat conduction points along a heat transfer area is defined as areally distributed.
  • the heat transfer area is preferably a surface area on the rear side of the heat source.
  • a plurality of first lines are provided side by side, which open into a second line.
  • this arrangement is configured such that a sheet-like heat transfer medium is formed.
  • the sheet-like heat exchanger comprises a plurality of heat consumers whose heat conducting points lie substantially in one surface and / or in one plane. For even heat sources, a flat heat exchanger is an advantage. For slightly curved or curved heat sources, a sheet-like heat exchanger following this form may be advantageous.
  • the heat conduction arrangement preferably comprises heat consumers. These heat consumers and in particular the réelleanssen can for example from a
  • thermally conductive material preferably made of metal, an aluminum alloy and / or a copper alloy.
  • first line and / or the second line may be formed of metal, an aluminum alloy and / or a copper alloy.
  • the sauceleitan extract is formed of a material which is welded or soldered to the first line.
  • Heat exchanger for example, a conduit can be provided which extends substantially straight. Subsequently, the line can be provided at predetermined locations, in particular away from the lateral ends of the conduit with a U-shaped bend or be. Nevertheless, runs
  • the main extension direction of the first conduit is preferably substantially linear.
  • the offset serves, for example, the inclusion of
  • Thermal expansions can be dispensed with a cranking of the line.
  • the heat conduction arrangement is formed from a flat band, in particular from a flat metal band.
  • a flat metal band For this example, individual elements can be punched or cut away from the flat band, so that a plurality of finger-shaped heat consumers are formed.
  • the semifinished product for producing the heat conduction arrangement is preferably a flat metal strip,
  • this band in particular a copper band or an aluminum band.
  • the thickness of this band and thus also the heat consumer can be for example between 0.1 and 1 mm, optionally up to 3 mm.
  • the neutron-senor apparatus can be connected to the first line.
  • This connection is preferably cohesive, in particular by welding.
  • either one or both throats between the banksleitan whatsoever and the first line can be provided with a fillet weld.
  • a welding of the back of the politiciansleitan instrument effected with the line become.
  • the welds can be punctiform, sections or continuous.
  • the laterally projecting ends of the heat conducting arrangement or the heat consumer are preferably at different distances from the first line in order to achieve in particular the effect according to the invention.
  • the device comprises a special absorption arrangement.
  • This absorption arrangement comprises a
  • the solar module is preferably flat and covered along its surface extension on one side or on both sides by a respective solar protection layer.
  • the solar protective layer is preferably formed as an EVA film, ethylene vinyl acetate film or ethylene vinyl acetate / EVA layer.
  • the solar protective layer is preferably configured to
  • the at least one solar protection layer is radiation-transmissive for at least a portion of the radiation, so that, for example, infrared radiation can be used efficiently to utilize the heat.
  • an absorption layer is provided, which is an efficient conversion of
  • Absorption layer can be in all embodiments, for example, a layer which absorbs the solar radiation and which is preferably laminated with a metal foil, such as copper, aluminum or other metal. This allows the absorbed solar radiation to flow to the heat consumers.
  • a metal foil such as copper, aluminum or other metal.
  • Solar radiation includes in particular infrared radiation, which is converted into heat on the absorption layer and beyond the heat loss, in the
  • the absorption layer may be, for example, a dark layer, such as a black plastic film.
  • the absorption layer is part of the solar protective layer.
  • the absorption layer facing away from the radiation source at the Side of the solar array, the absorption layer applied as a separate layer or adhesively bonded or welded.
  • This heat conductive layer may be, for example, a metal coating of the absorption layer.
  • the heat consumers are in regular operation in direct contact with the
  • Warmeleit Mrs as own layers also omitted.
  • the heat consumers are directly on the solar array, on the absorption layer or on the planteleit Mrs.
  • the device comprises, according to a preferred embodiment, a housing in which the absorption arrangement can be provided.
  • the housing preferably comprises one or two openings for the supply and discharge of the heat transfer medium.
  • the housing also includes an opening for passage of a
  • the device preferably comprises a cover layer, in particular as a plastic plate, glass plate or as
  • Double glass pane can be formed.
  • the housing is preferably closed.
  • the covering layer is preferably permeable to radiation, so that the radiation of the radiation source can hit the absorption arrangement provided behind the covering layer unhindered.
  • Fig. 1 shows a possible embodiment of a heat exchanger in a schematic view.
  • Figures 2a, 2b and 2c show details of a possible heat exchanger.
  • Fig. 3 shows a plan view of a possible embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 4 shows a sectional view of a possible embodiment of a
  • FIG. 5 shows a detail of a device according to the invention, in particular the detail R from FIG. 4.
  • heat exchanger 1 heat source 2
  • heat transfer medium 3 first line 4
  • heat conducting arrangement 5 heat consumer 6
  • heat transfer area 7 heat conducting point 8
  • second line 9 absorption arrangement 10, front side
  • Absorption arrangement 1 1, rear side (of the absorption arrangement) 12, radiation source 13, solar arrangement 14, solar cell 15, solar protection layer 16, absorption layer 17, heat conducting layer 18, covering layer 19, housing 20, crank 21, electrical line 22.
  • the heat exchanger 1 shows a plan view of a possible embodiment of a heat exchanger 1.
  • the heat exchanger 1 comprises at least a first line 4. At this first line 4, at least one perennialleitan extract 5 is provided.
  • Heat transfer region 7 heat-conducting with an absorption assembly (not shown) in heat-conducting contact.
  • One of the heat transfer areas 7 is shown schematically in the present representation as a dashed line.
  • the heat transfer region 7 essentially follows the strip shape of the first line 4.
  • the width is defined in particular by the extension of the heat taker 6 viewed transversely to the first line 4.
  • the length of the heat transfer area 7 is defined in particular by the length of the heat conduction arrangement 5 along the first line 4.
  • the heat transfer region 7 thus essentially follows the first line 4 in the form of a strip.
  • the first line 4 optionally comprises one or more cranks 21.
  • first lines 4 are provided.
  • all the first lines 4 comprise a heat conducting arrangement 5.
  • the first lines 4 open into a second line 9 in the present embodiment.
  • two second lines 9 are provided. One can be used to supply the
  • Another second line 9 may be arranged for the removal of the heat transfer medium 3.
  • the heat transfer medium 3 may be formed, for example, as a liquid, in particular as a water-containing liquid, as a water solution, as a coolant, as a mixture of water with an antifreeze or as a similar conventional heat transfer medium for solar thermal systems.
  • Heat receivers 6 protrude from the first lines 4 in each case.
  • the heat consumers 6 preferably protrude differently from the first line 4. In the present embodiment, this results in a serrated or crenellated profile or a serrated or crenellated contour.
  • Heat consumers 6 different lengths provided. If appropriate, the heat receivers 6 protrude therefrom substantially normal to the longitudinal extension direction of the first conduit 4.
  • heat conducting 8 are formed.
  • the first lines 4 and their heat conduction arrangements 5 are preferably arranged along a surface, in particular along a plane, so that a flat or planar heat source 2 can be brought into contact with the heat exchanger 1 in a planar manner.
  • FIG. 2 a shows a schematic sectional illustration of a heat exchanger 1 according to the invention, wherein the sectional plane is essentially a normal plane of the longitudinal extension of the first lines 4.
  • the first lines 4 each have a heat conducting 5 is provided.
  • the perennialleitan extract 5 includes
  • Heat taker 6 The heat consumers 6 are from the first line 4 from.
  • the heat consumers 6 protrude differently far from the first line
  • the heat consumers 6 are at least partially inclined or bent in the direction of the heat source, so that when in contact with a heat source 2, not shown, the heat consumers 6 elastically deformed and / or biased to the heat source 2 can be pressed.
  • the different dieleitan notesen are at least partially inclined or bent in the direction of the heat source, so that when in contact with a heat source 2, not shown, the heat consumers 6 elastically deformed and / or biased to the heat source 2 can be pressed.
  • a flat or planar heat source 2 can be brought into contact with the heat conducting arrangements 5 at the same time.
  • the first lines 4 preferably open into at least one second line 9, which is designed in particular as a manifold.
  • the first lines 4 optionally comprise a crank 21 at the transition to the second conduit 9, the
  • the heat conducting 8 are flat along the
  • Heat transfer area 7 distributed. This means that the heat conduction sites 8 are not arranged along straight lines, but are distributed along a two-dimensional pattern or randomly along the heat transfer area 7. This causes an improvement in efficiency and heat transfer. It is noted that to improve the clarity of the presentation the
  • Heat conductors 8 are located on only a few heat consumers 6. In principle, however, each heat consumer 6 generally forms at least one heat-conducting point 8. 3 shows a plan view of the front side 1 1 of an absorption arrangement 10. This side is designed to be aligned in the direction of the radiation source.
  • the absorption arrangement 10 comprises a plurality of solar cells 15 in the present embodiment.
  • the solar cells 15 are joined together to form a solar arrangement 14.
  • the solar array 14 comprises at least one solar protection layer 1 6, which connects and protects the individual solar cells 15 with each other.
  • the individual solar cells 15 are also connected to each other by electrical conductors, so that the generated electrical energy can be dissipated via a common electrical line 22.
  • a plurality of electrical lines 22 are provided in order to use the electricity generated.
  • heat transfer regions 7 are provided.
  • the heat transfer regions 7 substantially follow the rectangularly arrayed solar cells 15.
  • the width of the heat transfer regions 7 in all embodiments may substantially or approximately correspond to the widths of the solar cells 15. Also the width of the
  • leitan angelen 5 may correspond in all embodiments substantially the width of the heat transfer region 7.
  • the leitan angelen 5 may correspond in all embodiments substantially the width of the heat transfer region 7.
  • Heat transfer area 7 essentially by the distribution of
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a device comprising an absorption assembly 10 and a heat transfer device 1.
  • a housing 20 is provided in which the heat exchanger 1 and the absorption assembly 10 can be arranged.
  • a cover layer 19 may be provided, which may be formed for example as a glass plate or as a radiation-transmissive plate.
  • a substantially closed housing is formed, which, however, if necessary, by electrical cables 22 or the second line 9 is broken, so that the energy gained by the device can be dissipated and used.
  • Fig. 4 shows a schematic sectional view of a device.
  • the device comprises a heat exchanger 1, and an absorption assembly 10.
  • the two Components are arranged in a housing 20.
  • the housing 20 is covered by a cover layer 19 and largely or completely closed.
  • a plurality of cover layers 19 are provided.
  • the covering layer 19 is designed as an insulating glass pane or as a double-glazed pane.
  • the absorption assembly 10 is optionally applied or attached with its front side 1 1 directly to the cover layer 19. Optionally, however, a gap between the cover layer 19 and the front side 1 1 of the absorption assembly 10 is provided. At the back 12 of the absorption assembly of the heat exchanger 1 is applied. In particular, the heat exchanger 1 is in heat-conducting contact with the rear side 12 of the absorption arrangement 10.
  • the heat exchanger 1 comprises a first line 4 with a heat transfer medium 3 provided therein
  • the heat consumers 6 are flat or biased against the back 12 of the absorbent assembly 10. Although the back 12 and the heat collector 6 are formed substantially contiguous to each other, it may occur in practice that
  • Manufacturing tolerances is given only a point or a line contact of the two elements.
  • the first lines 4 open in the present embodiment in a second line 9. Also in the second line 9, the heat transfer medium 3 is provided.
  • the absorption arrangement 10 preferably comprises a solar array 14 and optionally also an absorption layer 17.
  • the absorption arrangement 10 acts on irradiation by the radiation source 13 preferably as a heat source 2, whose heat is transferred to the heat transfer medium 3 via the heat transfer medium 1.
  • the absorption arrangement 10 has a layered construction, comprising in particular a solar arrangement 14.
  • the solar arrangement 14 comprises at least one solar cell 15. Preferably, several are used Solar cells 15.
  • the solar cells 15 are optionally to a Solar module interconnected.
  • the solar cell 15 is at least covered by a solar protection layer 1 6.
  • the solar protective layer 16 preferably extends on the front side of the solar array 14 along the surface extension of
  • a solar protective layer 1 6 is provided on the back of the solar array 14. If necessary, in all
  • the solar cell 15 be covered on both sides of solar protection layers 1 6.
  • the solar cells 15 in the solar protective layers 1 are covered on both sides of solar protection layers 1 6.
  • the solar protective layer 1 6 is preferably formed in all embodiments as EVA film. According to a preferred embodiment, the
  • Solar protection layer 1 6 a radiation-permeable layer.
  • both solar protection layers 1 6 radiation-permeable layers.
  • the absorption arrangement 10 comprises an absorption layer 17.
  • This absorption layer 17 is provided between the solar cells 15 and the heat transfer medium 1 and / or between the solar cells 15 and the rear side of the absorption arrangement 10.
  • the absorption layer 17 is a film, preferably a layer which is suitable for converting radiation incident on the layer into heat radiation. For example, offers for the
  • Absorbent layer of a dark film such as a dark gray or black film on.
  • the absorption layer is a dark one
  • a heat-conducting layer 18 is provided on the rear side of the absorption arrangement 10, that is to say on the rear side of the absorption layer 17.
  • This heat-conducting layer 18 is formed, for example, as a metal coating or as a metal foil.
  • the absorption layer 17 is to form a
  • Heat exchanger 1 can be improved.
  • the heat-conducting layer 18 is preferably in direct contact with the heat exchanger 1.
  • the layers are preferably solar protection layer 16, absorption layer 17 and
  • the individual layers solar protection layer 1 6, absorption layer 17 and heat conducting layer 18 individual films.
  • the individual layers are coatings of the respective preceding layer.
  • the heat exchanger 1 comprises a first line 4, in which a heat transfer medium 3 is provided. On the first line 4 a heat conducting 5 is provided thermally conductive.
  • the heat conduction arrangement 5 comprises heat consumers 6, which, as in the preceding embodiments, protrude differently far from the first conduit 4.
  • the heat-conducting arrangement 5 or the heat consumers 6 are materially and thermally conductively connected to the first line 4.
  • the throat between the heat conduction assembly 5 and the first conduit 4 is provided with a weld.
  • the heat-conducting arrangement 5 is preferably placed on the first line 4. Subsequently, the heat conducting arrangement 5 is welded to the first line 4 along the line of contact between the heat conducting arrangement 5 and the first line 4 via a conventional ultrasonic welding process from above through the heat conducting arrangement 5. This welding can be done, for example, sections, punctiform or linear.
  • the heat consumers 6 are made substantially the same length.
  • the heat consumers 6 are substantially equidistant from the first line 4. Nevertheless, the heat conductors 8 of the heat consumer 6 along the
  • Heat transfer region 7 may be arranged at different distances from the first line 4.
  • the heat conductors are also in
  • Heat receivers 6 are formed such that the exemption is wider at the outer end and acute or angularly converges towards the first line 4.
  • the section of two heat consumers 4 in the outdoor report is thus greater than the distance between two heat consumers in the line.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in nutzbare Energie, insbesondere in elektrische und in thermische Energie, umfassend eine Absorptionsanordnung zur Absorption und Umwandlung der Strahlungsenergie, wobei die Absorptionsanordnung eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite zur Ausrichtung Richtung Strahlungsquelle eingerichtet ist, und wobei die Absorptionsanordnung bei einer Bestrahlung durch die Strahlungsenergie der Strahlungsquelle eine Wärmequelle bildet, deren Wärme von einem Wärmeüberträger auf ein Wärmeträgermedium übertragen wird.

Description

Wärmeüberträger und Vorrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in nutzbare Energie
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in nutzbare Energie, insbesondere in elektrische und in thermische Energie, umfassend eine Absorptionsanordnung zur Absorption und Umwandlung der Strahlungsenergie, wobei die Absorptionsanordnung eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite zur Ausrichtung Richtung Strahlungsquelle eingerichtet ist, und wobei die Absorptionsanordnung bei einer Bestrahlung durch die Strahlungsenergie der Strahlungsquelle eine Wärmequelle bildet, deren Wärme von einem Wärmeüberträger auf ein Wärmeträgermedium übertragen wird. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die als Solarkollektor, Solarpaneel und/oder Hybridkollektor ausgebildet ist.
Zur Umwandlung von Strahlungsenergie, insbesondere Sonnenstrahlung, sind unterschiedliche Vorrichtungen bekannt und publiziert.
Beispielsweise sind Solarpaneele bekannt, in denen Solarzellen, insbesondere
Photovoltaikzellen, vorgesehen sind. Diese Solarzellen wandeln das auf sie treffende Licht direkt in elektrische Energie um. Durch die Sonneneinstrahlung erwärmen sich die Solarzellen in der Praxis, was den Wirkungsgrad der Solarzellen vermindert. Aus diesem Grund sind Solarpaneele bekannt, bei denen die Solarzellen gekühlt werden. Besonders effektiv ist diese Technologie, wenn die zur Kühlung der Solarzellen abgeführte Wärme als Nutzwärme, beispielsweise für Brauchwärme in einem Haushalt, Verwendung findet.
Gemäß Stand der Technik werden zur Übertragung der Wärme der Solarzellen auf ein Wärmeträgermedium Metallleitungen direkt oder über Verbindungsplatten an die Rückseite der Solarzellen bzw. an die Rückseite der Solarmodule geklebt. Durch die Klebung mit einem wärmeleitenden Kleber wird gemäß Stand der Technik eine
Wärmeübertragung von den Solarmodulen auf die Leitungen bewirkt.
In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass es bei längeren Standzeiten der Solarpaneele zu einem Ablösen der Leitungen von den Solarmodulen kommt.
Einerseits werden die verwendeten Kleber nach einiger Zeit spröde - andererseits kommt es aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der Leitungen und der Solarmodule zu Spannungen, die dann zu einem Ablösen der Komponenten führt. In weiterer Folge befindet sich ein Luftspalt zwischen den Leitungen und dem Solarmodul, wodurch der Wärmeübergang stark verringert ist.
Von einer direkten Anlage von wärmeleitenden Plättchen an den Solarmodulen ohne Wärmeleitpasten oder Wärmeleitkleber wird gemäß einem Vorurteil der Fachwelt abgesehen. Aufgrund der Vorgabe geringer Produktionskosten sind die Formtoleranzen der einzelnen Komponenten relativ groß, was dazu führt, dass es zwischen zwei ungenau gefertigten Flächen oft nur zu einer Punkt- oder Linienberührung kommt, wodurch der Wärmeübergang herabgesetzt ist.
Somit besteht ein Zielkonflikt zwischen
- dauerhaft gleichbleibendem Wärmeübergang zwischen Solarmodul und
Wärmeträgermedium,
- hohem bzw. effizientem Wärmeübergang zwischen Solarmodul und
Wärmeträgermedium,
- und günstigen bzw. marktverträglichen Herstellungskosten derartiger Vorrichtungen. Aufgabe der Erfindung ist es nun, insbesondere diesen Zielkonflikt zu lösen. Dies umfasst beispielsweise die Aufgabe, eine dauerhafte gute Wärmeübertragung zwischen dem Solarmodul und dem Wärmeüberträger zu gewährleisten.
Dies umfasst insbesondere auch, dass die gesamte Vorrichtung kosteneffizient hergestellt werden kann.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der
unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Gegebenenfalls betrifft die Erfindung einen Wärmeüberträger zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle auf ein Wärmeträgermedium, umfassend: eine erste Leitung zum Transport eines Wärmeträgermediums, die insbesondere als von dem Wärmeträgermedium durchströmtes Rohr oder Harfenrohr ausgebildet ist; eine
Wärmeleitanordnung, die wärmeleitend mit der ersten Leitung verbunden ist und die zur Übertragung von Wärme von der Wärmequelle auf das Wärmeträgermedium
wärmeleitend mit der Wärmequelle in Kontakt steht; wobei die Wärmeleitanordnung Wärmeabnehmer umfasst, die entlang einem der ersten Leitung im Wesentlichen streifenförmig folgenden Wärmeübertragungsbereich Wärmeleitstellen bilden, wobei die Wärmeleitstellen zur Übertragung von Wärme von der Wärmequelle auf das
Wärmeträgermedium wärmeleitend mit der Wärmequelle in Kontakt stehen; und/oder wobei die Wärmeleitstellen entlang dem Wärmeübertragungsbereich in
unterschiedlichen Abständen zur ersten Leitung oder zur Haupterstreckungsrichtung der ersten Leitung angeordnet sind, sodass die Wärmeleitstellen im
Wärmeübertragungsbereich flächig verteilt sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Wärmeleitanordnung und/oder die
Wärmeabnehmer kraftschlüssig, reibschlüssig oder stoffschlüssig mit der ersten Leitung verbunden sind, und/oder dass die Wärmeleitanordnung und/oder die Wärmeabnehmer entlang des Verlaufs der ersten Leitung mit der ersten Leitung verschweißt sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Wärmeabnehmer fingerförmig von der ersten Leitung abstehen, und/oder dass die Wärmeabnehmer fingerförmig beidseitig von der ersten Leitung abstehen. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Wärmeabnehmer elastisch verformbare, wärmeleitende Plättchen sind oder umfassen, die zur Übertragung von Wärme von der Wärmequelle auf das Wärmeträgermedium elastisch verformt und vorgespannt an die Wärmequelle anpressbar oder angepresst sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die erste Leitung und/oder die
Wärmeleitanordnung aus Metall, aus einem festen wärmeleitenden Metall, aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Kupferlegierung gebildet sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zumindest eine zweite Leitung vorgesehen ist, die insbesondere als Sammelrohr ausgebildet ist, dass mehrere nebeneinander
angeordnete erste Leitungen entlang des Verlaufs der zweiten Leitung in die zweite Leitung einmünden, sodass das die ersten Leitungen durchströmende
Wärmeträgermedium in die zweite Leitung leitbar ist, und/oder dass an den ersten Leitungen jeweils eine Wärmeleitanordnung angeordnet ist, sodass ein flächenförmiger Wärmeüberträger gebildet ist.
Gegebenenfalls betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Umwandlung von
Strahlungsenergie in nutzbare Energie, insbesondere Solarpaneel, umfassend eine Absorptionsanordnung zur Absorption und Umwandlung der Strahlungsenergie, wobei die Absorptionsanordnung eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite zur Ausrichtung Richtung Strahlungsquelle eingerichtet ist, und wobei die Absorptionsanordnung bei einer Bestrahlung durch die Strahlungsenergie der
Strahlungsquelle eine Wärmequelle bildet, wobei die Vorrichtung einen
Wärmeüberträger umfasst, dessen Wärmeabnehmer mit der Rückseite der als
Absorptionsanordnung ausgebildeten Wärmequelle wärmeleitend in Kontakt stehen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Absorptionsanordnung eine Solaranordnung umfasst, dass die Solaranordnung eine Strahlung der Strahlungsquelle in elektrische Energie umwandelnde Solarzelle oder mehrere zu einem Solarmodul verbundenen Solarzellen umfasst, und/oder dass die Solarzelle oder das Solarmodul flächig ausgebildet ist und entlang seiner Flächenerstreckung einseitig von einer oder beidseitig von je einer Solarschutzschicht abgedeckt ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Absorptionsanordnung eine Solaranordnung umfasst, dass die Solaranordnung eine Strahlung der Strahlungsquelle in elektrische Energie umwandelnde Solarzelle oder mehrere zu einem Solarmodul verbundene Solarzellen umfasst, dass die Solarzelle oder das Solarmodul flächig ausgebildet ist und entlang seiner Flächenerstreckung einseitig von einer oder beidseitig von je einer Solarschutzschicht abgedeckt ist, und/oder dass die Solaranordnung für einen Teil der durch die Vorrichtung umwandelbaren Strahlung der Strahlungsquelle
strahlungsdurchlässig ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zwischen der Solaranordnung und dem
Wärmeüberträger eine Absorptionsschicht vorgesehen ist, die flächig oder folienartig ausgebildet ist und die die Solaranordnung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig an der der Strahlungsquelle abgewandten Flachseite abdeckt, und dass die
Absorptionsschicht als zumindest einen Teil der durch die Solaranordnung
durchtretenden Strahlung in Wärmeenergie umwandelnde Absorptionsschicht ausgebildet ist, wobei die Absorptionsschicht insbesondere als dunkle, beispielsweise dunkelgraue oder schwarze Schicht oder Folie und bevorzugt als dunkelgraue oder schwarze Kunststoffschicht oder Kunststofffolie ausgebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass an der Rückseite, also an der dem
Wärmeüberträger zugewandten Flachseite der Absorptionsanordnung, eine
Wärmeleitschicht vorgesehen ist, die als Metallbeschichtung, als Kupferbeschichtung, als Metallfolie und/oder als Metallbeschichtung mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm, mit einer Dicke von weniger als 0,1 mm, mit einer Dicke von weniger als 0,05 mm, mit einer Dicke von mehr als 0,01 mm und/oder mit einer Dicke von etwa 0,035 mm ausgebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass an der Vorderseite, also an der der
Strahlungsquelle zugewandten Flachseite der Absorptionsanordnung eine
außenliegende, strahlungsdurchlässige Abdeckschicht wie insbesondere eine strahlungsdurchlässige Platte, eine Glasplatte oder eine Doppelglasscheibe vorgesehen ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass ein wannenförmiges Gehäuse vorgesehen ist, das von einer oder der strahlungsdurchlässigen Abdeckschicht abgedeckt ist, und dass in dem Gehäuse, insbesondere zwischen dem Gehäuse und der Abdeckschicht die Absorptionsanordnung vorgesehen ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Absorptionsanordnung schichtförmig aufgebaut ist und ausgehend von der Vorderseite bis zur Rückseite folgende Schichten umfasst: eine oder die Solaranordnung zur Umwandlung von Strahlung in nutzbare elektrische Energie, eine oder die Absorptionsschicht zur Umwandlung von Strahlung in nutzbare Wärmeenergie, und eine Wärmeleitschicht zur Übertragung der nutzbaren Wärmeenergie an die Wärmeleitanordnung.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Wärmeabnehmer direkt an der Rückseite der Absorptionsanordnung anliegen, und/oder dass die Wärmeabnehmer gegenüber der Absorptionsanordnung entlang der Flächenerstreckung der Rückseite der
Absorptionsanordnung mindestens einen Freiheitsgrad aufweisen, sodass der
Wärmeüberträger gegenüber der Absorptionsanordnung zur Ermöglichung
unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Wärmeüberträgers und der
Absorptionsanordnung entkoppelt ist.
Gegebenenfalls betrifft die Erfindung eine Absorptionsanordnung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in nutzbare Energie, insbesondere in elektrische und thermische Energie, wobei die Absorptionsanordnung eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite zur Ausrichtung Richtung Strahlungsquelle eingerichtet ist, wobei die Absorptionsanordnung bei einer Bestrahlung durch die Strahlungsenergie der Strahlungsquelle eine Wärmequelle für einen gegebenenfalls mit der Rückseite der Absorptionsanordnung in Kontakt stehenden Wärmeüberträger bildet, wobei die
Absorptionsanordnung eine flächig ausgebildete Solaranordnung umfasst, die zumindest eine Solarzelle oder mehrere zu einem Solarmodul verbundene Solarzellen umfasst, wobei die Solaranordnung eine die Solarzelle oder das Solarmodul entlang der Flächenerstreckung zumindest teilweise abdeckende Solarschutzschicht aufweist, und/oder wobei die Solaranordnung für einen Teil der durch die Vorrichtung
umwandelbaren Strahlung der Strahlungsquelle strahlungsdurchlässig ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine oder mehrere Solarzellen der Solaranordnung für einen Teil der durch die Absorptionsanordnung umwandelbaren Strahlung der Strahlungsquelle strahlungsdurchlässig ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine oder mehrere Solarzellen der
Solaranordnung für zumindest einen Teil des Infrarot-Spektrums der Strahlung der Strahlungsquelle strahlungsdurchlässig ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zumindest ein Teilbereich einer oder mehrerer Solarzellen der Solaranordnung frei von strahlungsundurchlässigen Komponenten wie beispielsweise elektrischen Leitern ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine oder mehrere Solarzellen der
Solaranordnung beidseitig wirkende, bifaciale Solarzellen sind, die auf die Vorderseite und auf die Rückseite der Solaranordnung fallende Strahlung in elektrische Energie umwandeln.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Solaranordnung zwei Solarschutzschichten umfasst, die die Solarzelle oder das Solarmodul entlang der Flächenerstreckung vollständig beidseitig abdecken, und dass die beiden Solarschutzschichten für zumindest einen Teil der Strahlung der Strahlungsquelle durchlässig sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zwischen der Solaranordnung und der Rückseite der Absorptionsanordnung oder zwischen der Solarzelle und der Rückseite der Absorptionsanordnung eine Absorptionsschicht vorgesehen ist, die als flächige Beschichtung oder folienartig ausgebildet ist und die die Solaranordnung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig an der der Strahlungsquelle abgewandten Flachseite abdeckt, und/oder dass die Absorptionsschicht als zumindest einen Teil der durch die Solaranordnung durchtretenden Strahlung in Wärmeenergie umwandelnde
Absorptionsschicht ausgebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Absorptionsschicht als dunkle Schicht oder Folie, insbesondere als dunkelgraue oder schwarze Kunststoffschicht oder
Kunststofffolie ausgebildet ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass an der Rückseite, also an der dem
Wärmeüberträger zugewandten Flachseite der Absorptionsanordnung, eine
Wärmeleitschicht vorgesehen ist, die als Metallbeschichtung, als Kupferbeschichtung, als Metallfolie und/oder als Metallbeschichtung mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm, mit einer Dicke von weniger als 0,1 mm, mit einer Dicke von weniger als 0,05 mm, mit einer Dicke von mehr als 0,01 mm und/oder mit einer Dicke von etwa 0,035 mm ausgebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Absorptionsanordnung schichtförmig aufgebaut ist und ausgehend von der Vorderseite bis zur Rückseite folgende Schichten umfasst: die Solaranordnung zur Umwandlung von Strahlung in nutzbare elektrische Energie, die Absorptionsschicht zur Umwandlung von Strahlung in nutzbare
Wärmeenergie, und die Wärmeleitschicht zur Übertragung der nutzbaren
Wärmeenergie an die Wärmeleitanordnung.
Gegebenenfalls betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Umwandlung von
Strahlungsenergie in nutzbare Energie, insbesondere Solarpaneel, mit einem
Wärmeüberträger zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle auf ein
Wärmeträgermedium, umfassend: eine erste Leitung zum Transport eines
Wärmeträgermediums, die insbesondere als von dem Wärmeträgermedium
durchströmtes Rohr oder Harfenrohr ausgebildet ist; eine Wärmeleitanordnung, die wärmeleitend mit der ersten Leitung verbunden ist und die zur Übertragung von Wärme von der Wärmequelle auf das Wärmeträgermedium wärmeleitend mit der Wärmequelle in Kontakt steht; wobei die Wärmequelle eine Absorptionsanordnung ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass an der Vorderseite, also an der der
Strahlungsquelle zugewandten Flachseite der Absorptionsanordnung eine
außenliegende, strahlungsdurchlässige Abdeckschicht wie insbesondere eine Platte, eine Glasplatte oder eine Doppelglasscheibe vorgesehen ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass ein wannenförmiges Gehäuse vorgesehen ist, das von einer oder von der strahlungsdurchlässigen Abdeckschicht abgedeckt oder verschlossen ist, und/oder dass in dem Gehäuse, insbesondere zwischen dem
Gehäuse und der Abdeckschicht die Absorptionsanordnung vorgesehen ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Wärmeabnehmer direkt an der Rückseite der Absorptionsanordnung anliegen, und/oder dass die Wärmeabnehmer gegenüber der Absorptionsanordnung entlang der Flächenerstreckung der Rückseite der
Absorptionsanordnung mindestens einen Freiheitsgrad aufweist, sodass der
Wärmeüberträger gegenüber der Absorptionsanordnung zur Ermöglichung
unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Wärmeüberträgers und der
Absorptionsanordnung entkoppelt ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Wärmeabnehmer auf einer oder auf beiden Seiten der ersten Leitung unterschiedlich weit von der ersten Leitung abstehen und insbesondere dass zwei auf einer Seite der ersten Leitung nebeneinander angeordnete Wärmeabnehmer unterschiedlich weit von der ersten Leitung abstehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst bevorzugt eine Absorptionsanordnung und einen Wärmeüberträger.
Die Absorptionsanordnung ist dazu eingerichtet, die Strahlungsenergie der
Strahlungsquelle, beispielsweise die Sonnenstrahlung der Sonne, in nutzbare Energie umzuwandeln. Diese Umwandlung geschieht insbesondere zu zwei verschiedenen Energieformen. Einerseits kann über Solarzellen, insbesondere über zu Solarmodulen zusammengefügte Solarzellen, die Strahlungsenergie in elektrische Energie
umgewandelt werden. Andererseits kann die dabei entstehende Wärme und jener Strahlungsanteil der Strahlungsquelle, der von den Solarzellen nicht umgesetzt wird, in Wärmeenergie umgewandelt werden. Diese Wärmeenergie wird bevorzugt auf ein Wärmeträgermedium übertragen. Das Wärmeträgermedium ist durch Leitungen geleitet, die in allen Ausführungsformen, beispielsweise in ein Heizungssystem eines Gebäudes münden oder an ein derartiges Heizungssystem angeschlossen sind.
Beispielsweise kann das Wärmeträgermedium über Wärmetauscher die geführte Wärme an einen Pufferspeicher oder an ein weiteres Wärmeträgermedium übertragen.
Durch die erfindungsgemäße Konfiguration wird einerseits die entstehende Wärme energieeffizient genützt und übertragen. Darüber hinaus wird auch die Effizienz der Solarzellen verbessert. Der Wärmeüberträger umfasst zumindest eine erste Leitung, durch die im Regelbetrieb das Wärmeträgermedium strömt. Mit dieser Leitung ist eine Wärmeleitanordnung wärmeleitend verbunden. Die Wärmeleitanordnung umfasst Wärmeabnehmer, die an Wärmeleitstellen an der Wärmequelle anliegen. Die Wärmeabnehmer können
beispielsweise fingerförmig oder streifenförmig ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Finger oder Streifen unterschiedlich lang bzw. ragen diese Finger oder Streifen unterschiedlich weit von der ersten Leitung ab. Dies hat den Effekt, dass die Wärmeleitstellen entlang einem Wärmeübertragungsbereich der Vorrichtung an einer Vielzahl an Stellen flächig bzw. zweidimensional verteilter sind. Insbesondere wird angenommen, dass entlang der ersten Leitung ein streifenförmiger Wärmeübertragungsbereich gebildet wird. Entlang diesem Wärmeübertragungsbereich sind die Wärmeleitstellen unregelmäßig oder regelmäßig verteilt. Die Verteilung ist nicht nur entlang der Längserstreckung der Leitung gegeben, sondern auch in Querrichtung, sodass in unterschiedlichen Abständen zur Leitung Wärmeleitstellen gebildet sind.
Durch diese Anordnung ist eine effiziente Wärmeübertragung bewirkt. Bei rein streifenförmiger (linearer) Aneinanderreihung von Wärmeleitstellen ist die Dichte an Wärmeleitstellen in gewissen Bereichen höher als in anderen Bereichen. Da der Wärmeübergang insbesondere bei hohen Temperaturgradienten, also bei hoher Temperatureffizienz am besten ist, ist durch die flächige Verteilung auch eine flächige Reduktion und dadurch eine gleichmäßige Herabsetzung des Temperaturunterschiedes bewirkt. Als flächig verteilt wird somit im Sinne dieser Erfindung eine zweidimensionale Verteilung von Wärmeleitstellen entlang eines Wärmeübertragungsbereichs definiert. Der Wärmeübertragungsbereich ist bevorzugt ein Flächenbereich auf der Rückseite der Wärmequelle.
Bevorzugt sind nebeneinander mehrere erste Leitungen vorgesehen, die in eine zweite Leitung einmünden. Bevorzugt ist diese Anordnung derart ausgestaltet, sodass ein flächenförmiger Wärmeüberträger gebildet ist. Der flächenförmige Wärmeüberträger umfasst mehrere Wärmeabnehmer, deren Wärmeleitstellen im Wesentlichen in einer Fläche und/oder in einer Ebene liegen. Bei ebenen Wärmequellen ist ein ebener Wärmeüberträger von Vorteil. Bei leicht gekrümmten oder gebogenen Wärmequellen kann ein dieser Form folgender flächenförmiger Wärmeüberträger vorteilhaft sein. Die Wärmeleitanordnung umfasst bevorzugt Wärmeabnehmer. Diese Wärmeabnehmer und insbesondere die Wärmeleitanordnung können beispielsweise aus einem
wärmeleitenden Material, bevorzugt aus Metall, einer Aluminiumlegierung und/oder einer Kupferlegierung gebildet sein. Auch die erste Leitung und/oder die zweite Leitung können aus Metall, einer Aluminiumlegierung und/oder einer Kupferlegierung gebildet sein. Bevorzugt ist die Wärmeleitanordnung aus einem Material gebildet, das mit der ersten Leitung verschweißbar oder verlötbar ist. Zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Wärmeüberträgers kann beispielsweise eine Leitung bereitgestellt werden, die im Wesentlichen gerade verläuft. In weiterer Folge kann die Leitung an vorherbestimmten Stellen, insbesondere entfernt von den seitlichen Enden der Leitung mit einer U-förmigen Kröpfung versehen werden oder sein. Dennoch verläuft
definitionsgemäß die Haupterstreckungsrichtung der ersten Leitung bevorzugt im Wesentlichen linear. Die Kröpfung dient beispielsweise der Aufnahme von
Längsspannungen, beispielsweise durch Fertigungstoleranzen oder auch durch
Wärmeausdehnungen. Gegebenenfalls kann auf eine Kröpfung der Leitung jedoch auch verzichtet werden.
In einem weiteren Schritt wird aus einem flachen Band, insbesondere aus einem flachen Metallband die Wärmeleitanordnung gebildet. Dazu können beispielsweise aus dem flachen Band einzelne Elemente ausgestanzt oder weggeschnitten werden, sodass mehrere fingerförmige Wärmeabnehmer gebildet sind. Bevorzugt ist das Halbzeug zur Herstellung der Wärmeleitanordnung ein flaches Metallband,
insbesondere ein Kupferband oder ein Aluminiumband. Die Dicke dieses Bandes und somit auch der Wärmeabnehmer kann beispielsweise zwischen 0,1 und 1 mm, gegebenenfalls bis zu 3 mm betragen.
In einem weiteren Schritt kann die Wärmeleitanordnung mit der ersten Leitung verbunden werden. Diese Verbindung geschieht bevorzugt stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen. Dabei können entweder eine oder beide Kehlen zwischen der Wärmeleitanordnung und der ersten Leitung mit einer Kehlschweißnaht versehen werden. Gegebenenfalls kann auch durch Ultraschallschweißen durch die Vorderseite der Wärmeleitanordnung, also durch jene Seite, die der ersten Leitung abgewandt ist, ein Verschweißen der Rückseite der Wärmeleitanordnung mit der Leitung bewirkt werden. Die Schweißstellen können punktförmig, abschnittsweise oder durchgängig ausgebildet sein.
Die seitlich auskragenden Enden der Wärmeleitanordnung bzw. der Wärmeabnehmer stehen bevorzugt unterschiedlich weit von der ersten Leitung ab, um insbesondere den erfindungsgemäßen Effekt zu erzielen.
Zur Verbesserung der Effizienz des Gesamtsystems umfasst die Vorrichtung eine spezielle Absorptionsanordnung. Diese Absorptionsanordnung umfasst eine
Solaranordnung, bei der bevorzugt mehrere Solarzellen zu einem Solarmodul zusammengeführt sind. Das Solarmodul ist bevorzugt flächig ausgebildet und entlang seiner Flächenerstreckung einseitig oder beidseitig von je einer Solarschutzschicht abgedeckt. Bevorzugt sind die Solarzellen der Solaranordnung in die
Solarschutzschicht oder in die Solarschutzschichten eingebettet. Die Solarschutzschicht ist bevorzugt als EVA-Folie, Ethylenvinylacetat Folie oder Ethylenvinylacetat / Eva- Schicht ausgebildet. Die Solarschutzschicht ist bevorzugt dazu eingerichtet die
Solarzellen gegen Umwelteinflüsse zu schützen.
Bevorzugter ist die zumindest eine Solarschutzschicht für zumindest einen Teil der Strahlung strahlungsdurchlässig ausgebildet, sodass beispielsweise Infrarotstrahlung effizient zur Nutzung der Wärme eingesetzt werden kann. Dazu ist insbesondere auch eine Absorptionsschicht vorgesehen, die eine effiziente Umwandlung der
Infrarotstrahlung und/oder der Abwärme der Solaranordnung ermöglicht. Die
Absorptionsschicht kann in allen Ausführungsformen beispielsweise eine Schicht sein, die die Solarstrahlung absorbiert und die bevorzugt mit einer Metallfolie, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder einem sonstigen Metall kaschiert ist. Dadurch kann die absorbierte Solarstrahlung zu den Wärmeabnehmern strömen. Die absorbierte
Solarstrahlung umfasst insbesondere Infrarotstrahlung, die auf der Absorptionsschicht in Wärme umgewandelt wird und darüber hinaus die Verlustwärme, die bei der
Umwandlung von Solarenergie in Strom in den PV Zellen auftritt.
Die Absorptionsschicht kann beispielsweise eine dunkle Schicht, wie beispielsweise eine schwarze Kunststofffolie sein. Gegebenenfalls ist die Absorptionsschicht ein Teil der Solarschutzschicht. Gegebenenfalls ist an der der Strahlungsquelle abgewandten Seite der Solaranordnung die Absorptionsschicht als eigene Schicht aufgetragen bzw. mit dieser verklebt oder verschweißt.
Zur weiteren Verbesserung der Effizienz kann an der Rückseite der
Absorptionsanordnung eine Warmeleitschicht vorgesehen sein. Diese Warmeleitschicht kann beispielsweise eine Metallbeschichtung der Absorptionsschicht sein.
Bevorzugt sind die Wärmeabnehmer im Regelbetrieb in direkter Anlage mit der
Warmeleitschicht.
In allen Ausführungsformen können die Absorptionsschichten und/oder die
Warmeleitschicht als eigene Schichten auch entfallen. Gegebenenfalls liegen die Wärmeabnehmer direkt an der Solaranordnung, an der Absorptionsschicht oder an der Wärmeleitschicht an.
Die Vorrichtung umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Gehäuse, in dem die Absorptionsanordnung vorgesehen sein kann. Das Gehäuse umfasst bevorzugt eine oder zwei Öffnungen zur Zu- und Ableitung des Wärmeträgermediums. Bevorzugt umfasst das Gehäuse auch eine Öffnung zur Durchführung eines
elektrischen Kabels zur Abführung der elektrischen Energie.
Zum Schutz und zur Abdeckung der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung bevorzugt eine Abdeckschicht, die insbesondere als Kunststoffplatte, Glasplatte oder als
Doppelglasscheibe ausgebildet sein kann. Mit dieser Abdeckschicht wird bevorzugt das Gehäuse verschlossen. Die Abdeckschicht ist bevorzugt strahlungsdurchlässig, sodass die Strahlung der Strahlungsquelle ungehindert auf die hinter der Abdeckschicht vorgesehene Absorptionsanordnung treffen kann.
In weiterer Folge wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen weiter beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Wärmeüberträgers in einer schematischen Ansicht.
Die Figuren 2a, 2b und 2c zeigen Details eines möglichen Wärmeüberträgers. Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung einer möglichen Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 5 zeigt ein Detail einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere das Detail R aus Fig. 4.
Wenn nicht anders angegeben entsprechen die angeführten Bezugszeichen folgenden Komponenten: Wärmeüberträger 1 , Wärmequelle 2, Wärmeträgermedium 3, erste Leitung 4, Wärmeleitanordnung 5, Wärmeabnehmer 6, Wärmeübertragungsbereich 7, Wärmeleitstelle 8, zweite Leitung 9, Absorptionsanordnung 10, Vorderseite (der
Absorptionsanordnung) 1 1 , Rückseite (der Absorptionsanordnung) 12, Strahlungsquelle 13, Solaranordnung 14, Solarzelle 15, Solarschutzschicht 16, Absorptionsschicht 17, Wärmeleitschicht 18, Abdeckschicht 19, Gehäuse 20, Kröpfung 21 , elektrische Leitung 22.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine mögliche Ausführungsform eines Wärmeüberträgers 1 . Der Wärmeüberträger 1 umfasst zumindest eine erste Leitung 4. An dieser ersten Leitung 4 ist zumindest eine Wärmeleitanordnung 5 vorgesehen. Die
Wärmeleitanordnung 5 umfasst mehrere Wärmeabnehmer 6, die in einem
Wärmeübertragungsbereich 7 wärmeleitend mit einer Absorptionsanordnung (nicht dargestellt) wärmeleitend in Kontakt stehen. Einer der Wärmeübertragungsbereiche 7 ist in der vorliegenden Darstellung schematisch als gestrichelte Linie eingezeichnet. Der Wärmeübertragungsbereich 7 folgt im Wesentlichen streifenförmig der ersten Leitung 4. Die Breite ist insbesondere durch die quer zur ersten Leitung 4 betrachtete Ausdehnung der Wärmeabnehmer 6 definiert. Die Länge des Wärmeübertragungsbereichs 7 ist insbesondere durch die Länge der Wärmeleitanordnung 5 entlang der ersten Leitung 4 definiert. Der Wärmeübertragungsbereich 7 folgt somit im Wesentlichen streifenförmig der ersten Leitung 4. Die erste Leitung 4 umfasst gegebenenfalls eine oder mehrere Kröpfungen 21 . Diese U-förmigen Auskröpfungen dienen insbesondere einer
Verringerung der Steifigkeit der Leitung 4 entlang ihrer Längserstreckung. So weisen mögliche Ausführungsformen der Leitung 4, beispielsweise Kupferleitungen,
Metallleitungen, Aluminiumleitungen, etc. entlang ihrer geraden Längserstreckung eine relativ hohe Steifigkeit auf, wobei sie quer zur Längserstreckung, insbesondere auf Biegung belastet, eine geringere Steifigkeit aufweisen. Durch die Kröpfungen 21 wird diese physikalische Eigenschaft ausgenutzt, um beispielsweise Längenanpassungen der Leitungen 4 oder elastische Verformungen leichter bewirken zu können. In der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere erste Leitungen 4 vorgesehen. Bevorzugt umfassen alle ersten Leitungen 4 eine Wärmeleitanordnung 5. Die ersten Leitungen 4 münden in der vorliegenden Ausführungsform in eine zweite Leitung 9. Insbesondere sind zwei zweite Leitungen 9 vorgesehen. Eine kann zur Zuführung des
Wärmeträgermediums 3 vorgesehen sein. Eine weitere zweite Leitung 9 kann zum Abtransport des Wärmeträgermediums 3 eingerichtet sein.
In allen Ausführungsformen kann das Wärmeträgermedium 3 beispielsweise als Flüssigkeit, insbesondere als Wasser enthaltende Flüssigkeit, als Wasserlösung, als Kühlmittel, als eine Mischung von Wasser mit einem Frostschutzmittel oder als ähnliches herkömmliches Wärmeträgermedium für Solarthermieanlagen ausgebildet sein.
Von den ersten Leitungen 4 ragen jeweils Wärmeabnehmer 6. Die Wärmeabnehmer 6 ragen bevorzugt unterschiedlich weit von der ersten Leitung 4. In der vorliegenden Ausführungsform ergibt sich dadurch ein zackenförmiges oder zinnenförmiges Profil bzw. eine zackenförmige oder zinnenförmige Kontur. Abwechselnd sind
Wärmeabnehmer 6 unterschiedlicher Länge vorgesehen. Die Wärmeabnehmer 6 ragen gegebenenfalls im Wesentlichen normal zur Längserstreckungsrichtung der ersten Leitung 4 von dieser ab.
An jenen Bereichen, an denen die Wärmeabnehmer 6 an einer nicht dargestellten Wärmequelle 2 anliegen, sind Wärmeleitstellen 8 gebildet.
Die ersten Leitungen 4 und deren Wärmeleitanordnungen 5 sind bevorzugt entlang einer Fläche, insbesondere entlang einer Ebene angeordnet, sodass eine flächige oder ebene Wärmequelle 2 mit dem Wärmeüberträger 1 flächig in Kontakt gebracht werden kann.
Die Figuren 2a, 2b und 2c zeigen eine Ausführungsform des Wärmeüberträgers in drei Ansichten. Fig. 2a zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Wärmeüberträgers 1 , wobei die Schnittebene im Wesentlichen eine Normalebene der Längserstreckung der ersten Leitungen 4 ist. An den ersten Leitungen 4 ist jeweils eine Wärmeleitanordnung 5 vorgesehen. Die Wärmeleitanordnung 5 umfasst
Wärmeabnehmer 6. Die Wärmeabnehmer 6 stehen von der ersten Leitung 4 ab.
Insbesondere ragen die Wärmeabnehmer 6 unterschiedlich weit von der ersten Leitung
4 ab. Bevorzugt sind die Wärmeabnehmer 6 zumindest teilweise schräg gestellt oder Richtung Wärmequelle aufgebogen, sodass bei Kontakt mit einer nicht dargestellten Wärmequelle 2 die Wärmeabnehmer 6 elastisch verformt und/oder vorgespannt an die Wärmequelle 2 gedrückt werden können. Die unterschiedlichen Wärmeleitanordnungen
5 liegen im Wesentlichen in einer Ebene oder entlang einer Fläche, sodass
gegebenenfalls eine nicht dargestellte flächige oder ebene Wärmequelle 2 mit den Wärmeleitanordnungen 5 gleichzeitig in Kontakt gebracht werden kann.
Durch die Wärmeabnehmer 6 sind an den Kontaktstellen zur nicht dargestellten
Wärmequelle 2 Wärmeleitstellen 8 gebildet.
Die ersten Leitungen 4 münden bevorzugt in zumindest eine zweite Leitung 9, die insbesondere als Sammelrohr ausgebildet ist. Die ersten Leitungen 4 umfassen gegebenenfalls eine Kröpfung 21 am Übergang zu der zweiten Leitung 9, die
beispielsweise zur elastischen Verformung und insbesondere zum Ausgleich von Wärmeausdehnungsspannungen geeignet ist, wie in Fig.2c dargestellt.
Wie in Fig. 2b dargestellt, sind die Wärmeleitstellen 8 flächig entlang des
Wärmeübertragungsbereichs 7 verteilt. Dies bedeutet, dass die Wärmeleitstellen 8 nicht entlang von Geraden angeordnet sind, sondern entlang einem zweidimensionalen Muster oder zufällig entlang des Wärmeübertragungsbereichs 7 verteilt sind. Dadurch wird eine Verbesserung der Effizienz und des Wärmeübergangs bewirkt. Es wird angemerkt, dass zur Verbesserung der Übersichtlichkeit der Darstellung die
Wärmeleitstellen 8 nur an einigen wenigen Wärmeabnehmern 6 eingezeichnet sind. Grundsätzlich bildet jedoch in der Regel jeder Wärmeabnehmer 6 zumindest eine Wärmeleitstelle 8. Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Vorderseite 1 1 einer Absorptionsanordnung 10. Diese Seite ist dazu eingerichtet, Richtung Strahlungsquelle ausgerichtet zu werden.
Insbesondere ist diese Seite dazu eingerichtet, Richtung Sonne ausgerichtet zu werden, sodass der Strahlungsertrag optimiert wird. Die Absorptionsanordnung 10 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Solarzellen 15. Gegebenfalls sind die Solarzellen 15 zu einer Solaranordnung 14 zusammengefügt. Insbesondere umfasst die Solaranordnung 14 zumindest eine Solarschutzschicht 1 6, die die einzelnen Solarzellen 15 miteinander verbindet und schützt. Darüber hinaus sind die einzelnen Solarzellen 15 auch durch elektrische Leiter miteinander verbunden, sodass die erzeugte elektrische Energie über eine gemeinsame elektrische Leitung 22 abgeführt werden kann. Gegebenenfalls sind auch mehrere elektrische Leitungen 22 vorgesehen, um die erzeugte Elektrizität nutzen zu können.
Entlang der Absorptionsanordnung 10 sind Wärmeübertragungsbereiche 7 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform folgen die Wärmeübertragungsbereiche 7 im Wesentlichen den rechteckig aneinandergereihten Solarzellen 15. Die Breite der Wärmeübertragungsbereiche 7 kann in allen Ausführungsformen im Wesentlichen oder ungefähr den Breiten der Solarzellen 15 entsprechen. Auch die Breite der
Wärmeleitanordnungen 5 kann in allen Ausführungsformen im Wesentlichen der Breite des Wärmeübertragungsbereichs 7 entsprechen. Insbesondere ist der
Wärmeübertragungsbereich 7 im Wesentlichen durch die Verteilung der
Wärmeleitstellen 8 einer Wärmeleitanordnung 5 definiert. Fig. 3 ist insbesondere eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung, die eine Absorptionsanordnung 10 und einen Wärmeüberträger 1 umfasst. Dazu ist auch ein Gehäuse 20 vorgesehen, in dem der Wärmeüberträger 1 und die Absorptionsanordnung 10 angeordnet werden können. Zur Abdeckung und zum Schutz der beiden Komponenten kann eine Abdeckschicht 19 vorgesehen sein, die beispielsweise als Glasplatte oder als strahlungsdurchlässige Platte ausgebildet sein kann. Durch das Gehäuse 20 und die Abdeckschicht 19 ist ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse gebildet, das jedoch gegebenenfalls durch elektrische Kabel 22 oder die zweite Leitung 9 durchbrochen ist, sodass die durch die Vorrichtung gewonnene Energie abgeführt und genutzt werden kann.
Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst einen Wärmeüberträger 1 , sowie eine Absorptionsanordnung 10. Die beiden Komponenten sind in einem Gehäuse 20 angeordnet. Das Gehäuse 20 ist von einer Abdeckschicht 19 abgedeckt und größtenteils oder vollständig verschlossen.
Gegebenenfalls sind mehrere Abdeckschichten 19 vorgesehen. Gegebenfalls ist die Abdeckschicht 19 als Isolierglasscheibe oder als Doppelglasscheibe ausgeführt.
Die Absorptionsanordnung 10 ist mit ihrer Vorderseite 1 1 gegebenenfalls direkt an die Abdeckschicht 19 angelegt oder angebracht. Gegebenenfalls ist jedoch auch ein Spalt zwischen Abdeckschicht 19 und der Vorderseite 1 1 der Absorptionsanordnung 10 vorgesehen. An der Rückseite 12 der Absorptionsanordnung ist der Wärmeüberträger 1 angelegt. Insbesondere steht der Wärmeüberträger 1 wärmeleitend in Kontakt mit der Rückseite 12 der Absorptionsanordnung 10. Der Wärmeüberträger 1 umfasst eine erste Leitung 4 mit einem darin vorgesehenen Wärmeträgermedium 3, eine
Wärmeleitanordnung 5 mit Wärmeabnehmern 6, die im Wärmeübertragungsbereich 7 Wärmeleitstellen 8 an den Kontaktstellen mit der Absorptionsanordnung 10 bilden. In der vorliegenden Ausführung sind die Wärmeabnehmer 6 flach oder vorgespannt an die Rückseite 12 der Absorptionsanordnung 10 angelegt. Obwohl die Rückseite 12 und die Wärmeabnehmer 6 im Wesentlichen einander folgend bzw. flächig aneinander anliegend ausgebildet sind, kann es in der Praxis vorkommen, dass durch
Fertigungstoleranzen lediglich eine Punkt- oder eine Linienberührung der beiden Elemente gegeben ist.
Die ersten Leitungen 4 münden in der vorliegenden Ausführungsform in eine zweite Leitung 9. Auch in der zweiten Leitung 9 ist das Wärmeträgermedium 3 vorgesehen.
Die Absorptionsanordnung 10 umfasst bevorzugt eine Solaranordnung 14 und gegebenenfalls auch eine Absorptionsschicht 17. Die Absorptionsanordnung 10 wirkt bei Bestrahlung durch die Strahlungsquelle 13 bevorzugt als Wärmequelle 2, deren Wärme über den Wärmeüberträger 1 auf das Wärmeträgermedium 3 übertragen wird.
Fig. 5 zeigt das Detail„R" der Vorrichtung aus Fig. 4. Die Absorptionsanordnung 10 ist gemäß dieser Ausführungsform und gegebenenfalls in allen Ausführungsformen schichtförmig aufgebaut. Sie umfasst insbesondere eine Solaranordnung 14. Die Solaranordnung 14 umfasst zumindest eine Solarzelle 15. Bevorzugt sind mehrere Solarzellen 15 vorgesehen. Die Solarzellen 15 sind gegebenenfalls zu einem Solarmodul zusammengeschalten. Die Solarzelle 15 ist zumindest von einer Solarschutzschicht 1 6 abgedeckt. Die Solarschutzschicht 16 verläuft bevorzugt an der vorderen Seite der Solaranordnung 14 entlang der Flächenerstreckung der
Solaranordnung 14. Gegebenenfalls ist auch auf der Rückseite der Solaranordnung 14 eine Solarschutzschicht 1 6 vorgesehen. Gegebenenfalls kann in allen
Ausführungsformen die Solarzelle 15 beidseitig von Solarschutzschichten 1 6 abgedeckt sein. Gegebenenfalls sind die Solarzellen 15 in die Solarschutzschichten 1 6
eingebettet. Die Solarschutzschicht 1 6 ist in allen Ausführungsformen bevorzugt als EVA-Folie ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Solarschutzschicht 1 6 eine strahlungsdurchlässige Schicht. Gegebenenfalls sind beide Solarschutzschichten 1 6 strahlungsdurchlässige Schichten.
Ferner umfasst die Absorptionsanordnung 10 in der vorliegenden Ausführungsform eine Absorptionsschicht 17. Diese Absorptionsschicht 17 ist zwischen den Solarzellen 15 und dem Wärmeüberträger 1 und/oder zwischen den Solarzellen 15 und der Rückseite der Absorptionsanordnung 10 vorgesehen. Gegebenenfalls ist die Absorptionsschicht 17 eine Folie, bevorzugt eine Schicht, die dazu geeignet ist, auf die Schicht fallende Strahlung in Wärmestrahlung umzuwandeln. Beispielsweise bietet sich für die
Absorptionsschicht eine dunkle Folie, wie beispielsweise eine dunkelgraue oder schwarze Folie, an. Gegebenenfalls ist die Absorptionsschicht eine dunkle
Beschichtung.
Gegebenenfalls ist an der Rückseite der Absorptionsanordnung 10, also an der rückwärtigen Seite der Absorptionsschicht 17 eine Wärmeleitschicht 18 vorgesehen. Diese Wärmeleitschicht 18 ist beispielsweise als Metallbeschichtung oder als Metallfolie ausgebildet. Gegebenenfalls ist die Absorptionsschicht 17 zur Bildung einer
Wärmeleitschicht 18 an ihrer Rückseite mit einem Metall, beispielsweise mit Kupfer oder mit Aluminium bedampft. Durch diese Wärmeleitschicht 18 kann in allen
Ausführungsformen die Wärmeleitung und die Wärmeverteilung entlang der
Flächenerstreckung der Absorptionsanordnung 10 verbessert werden. Durch diese Wärmeleitschicht 18 kann auch gegebenenfalls der Wärmeübergang zu dem
Wärmeüberträger 1 verbessert werden. Bevorzugt ist die Wärmeleitschicht 18 in direktem Kontakt mit dem Wärmeüberträger 1 . Bevorzugt sind die Schichten Solarschutzschicht 16, Absorptionsschicht 17 und
Wärmeleitschicht 18 fest miteinander verbunden. Gegebenenfalls sind die einzelnen Schichten Solarschutzschicht 1 6, Absorptionsschicht 17 und Wärmeleitschicht 18 einzelne Folien. Gegebenenfalls sind die einzelnen Schichten Beschichtungen der jeweils vorangegangenen Schicht.
Der Wärmeüberträger 1 umfasst eine erste Leitung 4, in der ein Wärmeträgermedium 3 vorgesehen ist. An der ersten Leitung 4 ist wärmeleitend eine Wärmeleitanordnung 5 vorgesehen. Die Wärmeleitanordnung 5 umfasst Wärmeabnehmer 6, die, wie in den vorangegangenen Ausführungsformen, unterschiedlich weit von der ersten Leitung 4 auskragen. Bevorzugt ist die Wärmeleitanordnung 5 bzw. sind die Wärmeabnehmer 6 stoffschlüssig und wärmeleitend mit der ersten Leitung 4 verbunden. In der
vorliegenden Ausführungsform ist die Kehle zwischen der Wärmeleitanordnung 5 und der ersten Leitung 4 mit einer Schweißnaht versehen.
Bevorzugt wird zur Herstellung der Verbindung zwischen der Wärmeleitanordnung 5 und der ersten Leitung 4 die Wärmeleitanordnung 5 auf der ersten Leitung 4 platziert. In weiterer Folge wird über ein herkömmliches Ultraschallschweißverfahren von oben durch die Wärmeleitanordnung 5 die Wärmeleitanordnung 5 mit der ersten Leitung 4 entlang der Berührlinie zwischen der Wärmeleitanordnung 5 und der ersten Leitung 4 verschweißt. Diese Verschweißung kann beispielsweise abschnittsweise, punktuell oder linienförmig erfolgen.
Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung, sind die Wärmeabnehmer 6 im Wesentlichen gleich lang ausgeführt. Insbesondere stehen die Wärmeabnehmer 6 im Wesentlichen gleich weit von der ersten Leitung 4 ab. Dennoch können die Wärmeleitstellen 8 der Wärmeabnehmer 6 entlang dem
Wärmeübertragungsbereich 7 in unterschiedlichen Abständen zur ersten Leitung 4 angeordnet sein. Gegebenenfalls sind die Wärmeleitstellen jedoch auch im
Wesentlichen linienförmig im selben Abstand zur ersten Leitung 4 angeordnet. Die Wärmeabnehmer 6 sind entlang des Verlaufs der ersten Leitung 4 voneinander freigestellt. So sind zwischen den insbesondere fingerförmig ausgestalteten
Wärmeabnehmern 6 Freistellungen vorgesehen. Diese Freistellungen erstrecken sich im Wesentlichen entlang dem Verlauf des auskragenden Teils der Wärmeabnehmer 6 von der Außenkante Richtung erster Leitung 4. Diese Freistellungen können, wie beispielsweise in Fig. 2b oder in Fig. 1 gezeigt, im Wesentlichen geradlinig verlaufen. Gegebenenfalls können diese Freistellungen jedoch auch v-förmig ausgebildet sein, sodass beispielsweise ein Verhaken der Wärmeabnehmer 6 gegenübereinander verhindert wird. Dabei ist ein v-förmiger Einschnitt zwischen jeweils zwei
Wärmeabnehmern 6 derart ausgebildet, dass die Freistellung am äußeren Ende breiter ist und spitz bzw. winkelig Richtung erste Leitung 4 zusammenläuft. Der Abschnitt zweier Wärmeabnehmer 4 im Außenbericht ist dadurch größer als der Abstand zweier Wärmeabnehmer im Bereich der Leitung.

Claims

Patentansprüche
1 . Wärmeüberträger (1 ) zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle (2) auf ein Wärmeträgermedium (3), umfassend:
- eine erste Leitung (4) zum Transport eines Wärmeträgermediums (3), die insbesondere als von dem Wärmeträgermedium durchströmtes Rohr oder Harfenrohr ausgebildet ist;
- eine Wärmeleitanordnung (5), die wärmeleitend mit der ersten Leitung (4) verbunden ist und die zur Übertragung von Wärme von der Wärmequelle (2) auf das Wärmeträgermedium (3) wärmeleitend mit der Wärmequelle (2) in Kontakt steht;
dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitanordnung (5) Wärmeabnehmer (6) umfasst, die entlang einem der ersten Leitung (4) im Wesentlichen streifenförmig folgenden Wärmeübertragungsbereich (7) Wärmeleitstellen (8) bilden, wobei die Wärmeleitstellen (8) zur Übertragung von Wärme von der Wärmequelle (2) auf das Wärmeträgermedium (3) wärmeleitend mit der Wärmequelle (2) in Kontakt stehen.
2. Wärmeüberträger (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Wärmeleitstellen (8) entlang dem Wärmeübertragungsbereich (7) in
unterschiedlichen Abständen zur ersten Leitung (4) oder zur
Haupterstreckungsrichtung der ersten Leitung (4) angeordnet sind, sodass die Wärmeleitstellen (8) im Wärmeübertragungsbereich (7) flächig verteilt sind.
3. Wärmeüberträger (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitanordnung (5) und/oder die Wärmeabnehmer (6) kraftschlüssig, reibschlüssig oder stoffschlüssig mit der ersten Leitung (4) verbunden sind, und/oder dass die Wärmeleitanordnung (5) und/oder die Wärmeabnehmer (6) entlang des Verlaufs der ersten Leitung (4) mit der ersten Leitung (4)
verschweißt sind.
4. Wärmeüberträger (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Wärmeabnehmer (6) fingerförmig von der ersten Leitung (4) abstehen, und/oder dass die Wärmeabnehmer (6) fingerförmig beidseitig von der ersten Leitung (4) abstehen.
5. Wärmeüberträger (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Wärmeabnehmer (6) elastisch verformbare, wärmeleitende Plättchen sind oder umfassen, die zur Übertragung von Wärme von der Wärmequelle (2) auf das Wärmeträgermedium (3) elastisch verformt und vorgespannt an die Wärmequelle (2) anpressbar oder angepresst sind.
6. Wärmeüberträger (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Leitung (4) und/oder die Wärmeleitanordnung (5) aus Metall, aus einem festen wärmeleitenden Metall, aus einer
Aluminiumlegierung oder aus einer Kupferlegierung gebildet sind.
7. Wärmeüberträger (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Leitung (9) vorgesehen ist, die insbesondere als Sammelrohr ausgebildet ist,
dass mehrere nebeneinander angeordnete erste Leitungen (4) entlang des Verlaufs der zweiten Leitung (9) in die zweite Leitung (9) einmünden, sodass das die ersten Leitungen (4) durchströmende Wärmeträgermedium (3) in die zweite Leitung (9) leitbar ist,
und dass an den ersten Leitungen (4) jeweils eine Wärmeleitanordnung angeordnet ist, sodass ein flächenförmiger Wärmeüberträger (1 ) gebildet ist.
8. Vorrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in nutzbare Energie,
insbesondere Solarpaneel, umfassend eine Absorptionsanordnung (10) zur Absorption und Umwandlung der Strahlungsenergie, wobei die
Absorptionsanordnung (10) eine Vorderseite (1 1 ) und eine Rückseite (12) aufweist, wobei die Vorderseite (1 1 ) zur Ausrichtung Richtung Strahlungsquelle (13) eingerichtet ist, und wobei die Absorptionsanordnung (10) bei einer
Bestrahlung durch die Strahlungsenergie der Strahlungsquelle (13) eine
Wärmequelle (2) bildet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Wärmeüberträger (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst, dessen Wärmeabnehmer (6) mit der Rückseite (12) der als Absorptionsanordnung (10) ausgebildeten
Wärmequelle (2) wärmeleitend in Kontakt stehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Absorptionsanordnung (10) eine Solaranordnung (14) umfasst, dass die
Solaranordnung (14) eine Strahlung der Strahlungsquelle (13) in elektrische Energie umwandelnde Solarzelle (15) oder mehrere zu einem Solarmodul verbundenen Solarzellen (15) umfasst, und dass die Solarzelle (15) oder das Solarmodul flächig ausgebildet ist und entlang seiner Flächenerstreckung einseitig von einer oder beidseitig von je einer Solarschutzschicht (1 6) abgedeckt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Absorptionsanordnung (10) eine Solaranordnung (14) umfasst, dass die
Solaranordnung (14) eine Strahlung der Strahlungsquelle (13) in elektrische Energie umwandelnde Solarzelle (15) oder mehrere zu einem Solarmodul verbundene Solarzellen (15) umfasst, dass die Solarzelle (15) oder das
Solarmodul flächig ausgebildet ist und entlang seiner Flächenerstreckung einseitig von einer oder beidseitig von je einer Solarschutzschicht (1 6) abgedeckt ist,
und dass die Solaranordnung (14) für einen Teil der durch die Vorrichtung umwandelbaren Strahlung der Strahlungsquelle (13) strahlungsdurchlässig ist.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Solaranordnung (14) und dem Wärmeüberträger (1 ) eine
Absorptionsschicht (17) vorgesehen ist, die flächig oder folienartig ausgebildet ist und die die Solaranordnung (14) zumindest teilweise, bevorzugt vollständig an der der Strahlungsquelle (13) abgewandten Flachseite abdeckt, und dass die Absorptionsschicht (17) als zumindest einen Teil der durch die Solaranordnung (14) durchtretenden Strahlung in Wärmeenergie umwandelnde
Absorptionsschicht (17) ausgebildet ist, wobei die Absorptionsschicht (17) insbesondere als dunkle, beispielsweise dunkelgraue oder schwarze
Schicht oder Folie und bevorzugt als dunkelgraue oder schwarze
Kunststoffschicht oder Kunststofffolie ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an der Rückseite (12), also an der dem Wärmeüberträger (1 ) zugewandten Flachseite der Absorptionsanordnung (10), eine Wärmeleitschicht (18) vorgesehen ist, die als Metallbeschichtung, als Kupferbeschichtung, als
Metallfolie und/oder Metallbeschichtung mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm, mit einer Dicke von weniger als 0,1 mm, mit einer Dicke von weniger als 0,05 mm, mit einer Dicke von mehr als 0,01 mm und/oder mit einer Dicke von etwa 0,035 mm ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorderseite (1 1 ), also an der der Strahlungsquelle (13) zugewandten Flachseite der Absorptionsanordnung (10) eine außenliegende,
strahlungsdurchlässige Abdeckschicht (19) wie insbesondere eine
strahlungsdurchlässige Platte, eine Glasplatte oder eine Doppelglasscheibe vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein wannenförmiges Gehäuse (20) vorgesehen ist, das von einer oder der strahlungsdurchlässigen Abdeckschicht (19) abgedeckt ist, und dass in dem Gehäuse (20), insbesondere zwischen dem Gehäuse (20) und der
Abdeckschicht (19) die Absorptionsanordnung (10) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsanordnung (10) schichtförmig aufgebaut ist und ausgehend von der Vorderseite (1 1 ) bis zur Rückseite (12) folgende Schichten umfasst:
- eine oder die Solaranordnung (14) zur Umwandlung von Strahlung in nutzbare elektrische Energie,
- eine oder die Absorptionsschicht (17) zur Umwandlung von Strahlung in nutzbare Wärmeenergie,
- und eine Wärmeleitschicht (18) zur Übertragung der nutzbaren Wärmeenergie an die Wärmeleitanordnung.
1 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabnehmer (6) direkt an der Rückseite (12) der Absorptionsanordnung (10) anliegen,
und dass die Wärmeabnehmer (6) gegenüber der Absorptionsanordnung (10) entlang der Flächenerstreckung der Rückseite (12) der Absorptionsanordnung (10) mindestens einen Freiheitsgrad aufweisen, sodass der Wärmeüberträger (1 ) gegenüber der Absorptionsanordnung (10) zur Ermöglichung unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Wärmeüberträgers (1 ) und der
Absorptionsanordnung (10) entkoppelt ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Verlaufs der Absorptionsanordnung (10) mehrere Wärmeüberträger (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche vorgesehen sind, und dass die die Wärmeüberträger (1 ) beabstandet voneinander mit der Rückseite (12) der als Absorptionsanordnung (10) ausgebildeten Wärmequelle (2) wärmeleitend in Kontakt stehen.
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