DE102011112974B3 - Solar thermal collector - Google Patents

Solar thermal collector Download PDF

Info

Publication number
DE102011112974B3
DE102011112974B3 DE102011112974A DE102011112974A DE102011112974B3 DE 102011112974 B3 DE102011112974 B3 DE 102011112974B3 DE 102011112974 A DE102011112974 A DE 102011112974A DE 102011112974 A DE102011112974 A DE 102011112974A DE 102011112974 B3 DE102011112974 B3 DE 102011112974B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solar thermal
collector
thermal collector
sorbent
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102011112974A
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Martin Henning
Patrick Dupeyrat
Tomas Nunez
Stefan Henninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102011112974A priority Critical patent/DE102011112974B3/en
Priority to EP12775150.1A priority patent/EP2753885A2/en
Priority to PCT/EP2012/067313 priority patent/WO2013034593A2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102011112974B3 publication Critical patent/DE102011112974B3/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00—Details of absorbing elements
    • F24S70/60—Details of absorbing elements characterised by the structure or construction
    • F24S70/65—Combinations of two or more absorbing elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
    • F24S80/54—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings using evacuated elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
    • F24S2080/501—Special shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen solarthermischen Kollektor mit einem Kollektorgehäuse, das zumindest bereichsweise für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparent ist, und einem im Kollektorgehäuse angeordneten Absorber zur Umwandlung von Sonnenlicht in thermische Energie sowie einer Wärmeübertragungsvorrichtung für den Abtransport der nutzbaren Wärme.The present invention relates to a solar thermal collector having a collector housing which is at least partially or completely transparent to radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum, and an absorber arranged in the collector housing for converting sunlight into thermal energy and a heat transfer device for the removal of the usable heat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen solarthermischen Kollektor mit einem Kollektorgehäuse, das zumindest bereichsweise für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparent ist, und einem im Kollektorgehäuse angeordneten Absorber zur Umwandlung von Sonnenlicht in thermische Energie sowie einer Wärmeübertragungsvorrichtung für den Abtransport der nutzbaren Wärme.The present invention relates to a solar thermal collector having a collector housing which is at least partially or completely transparent to radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum, and an absorber arranged in the collector housing for converting sunlight into thermal energy and a heat transfer device for the removal of the usable heat.

Solarthermische Kollektoren erreichen eine Betriebstemperatur, die in erster Linie von der auftreffenden Solarstrahlung und der abgeführten Wärme abhängt. Übliche Betriebstemperaturen für Anwendungen in Gebäuden liegen bei 50 bis 100°C. Bei diesen Betriebstemperaturen sollen die Kollektoren hohe Wirkungsgrade aufweisen, also möglichst geringe Wärmeverluste haben. Bei hoher Einstrahlung (z. B. 800 W/m2 und darüber) und geringer oder ausbleibender Wärmeabfuhr stellt sich ein Arbeitspunkt mit sehr hoher Betriebstemperatur ein. Diese Temperatur kann für heute marktgängige Kollektoren im Stagnationsfall – also bei Ausbleiben jeglicher Wärmeabfuhr – 200°C erreichen oder auch noch deutlich darüber liegen. Ein Ausbleiben der Wärmeabfuhr kann einerseits erfolgen, wenn keine Wärmesenke zur Verfügung steht, beispielsweise weil der Wärmespeicher vollständig beladen ist, oder im Schadensfall, z. B. bei Ausfall der Pumpe im Solarkreis. Solarthermische Kollektoren und Anlagen müssen so ausgelegt sein, dass sie diesen Stagnationsfall schadlos überstehen. Dadurch ist jedoch die Auswahl von Herstellungsmaterialien und Konstruktions- und Ausführungsformen deutlich beschränkt. Beispielsweise bestehen enge Grenzen für den Einsatz von kostengünstigen Polymermaterialien, da diese keine derart hohen Temperaturen dauerhaft überleben. Auch innovative Ausführungsformen, wie z. B. thermischphotovoltaische Kollektoren, die zugleich Strom und Wärme bereitstellen, bedürfen einer Temperaturbegrenzung, da die Auflamination der Solarzellen auf den thermischen Absorber nicht hochtemperaturstabil herstellbar ist.Solar thermal collectors reach an operating temperature that depends primarily on the impinging solar radiation and the dissipated heat. Typical operating temperatures for indoor applications are 50 to 100 ° C. At these operating temperatures, the collectors should have high efficiencies, ie have the lowest possible heat losses. At high irradiation (eg 800 W / m 2 and above) and low or no heat dissipation, an operating point with a very high operating temperature is established. In the case of stagnation - that is, if there is no heat dissipation - this temperature can reach or even exceed 200 ° C for today's collectors. A lack of heat dissipation can be done on the one hand, if no heat sink is available, for example, because the heat storage is completely loaded, or in case of damage, z. B. in case of failure of the pump in the solar circuit. Solar thermal collectors and systems must be designed so that they survive this stagnation case without damage. As a result, however, the selection of manufacturing materials and construction and embodiments is significantly limited. For example, there are narrow limits for the use of low-cost polymer materials, as they survive such high temperatures permanently. Also innovative embodiments, such. B. thermal photovoltaic panels that provide electricity and heat at the same time, require a temperature limit, since the Auflamination of the solar cells on the thermal absorber can not be produced high temperature stable.

Zielführend sind insofern Verfahren, die es ermöglichen, den Wärmeverlust des Kollektors temperaturabhängig zu schalten. Dies kann grundsätzlich über die Kollektoroberseite oder durch die Kollektorrückseite erfolgen.In this respect, methods that make it possible to switch the heat loss of the collector in a temperature-dependent manner are leading. This can basically be done via the collector top or the back of the collector.

In der Vergangenheit wurden bereits vielfältige Wege untersucht, um die Temperatur von solarthermischen Kollektoren bei hoher Einstrahlung und unzureichender oder nicht vorhandener Wärmeabfuhr zu begrenzen. Dazu wurden bislang folgende Wege beschritten: In the past, a variety of ways have already been investigated to limit the temperature of solar thermal collectors under high insolation and inadequate or nonexistent heat dissipation. For this purpose, the following paths have been followed:

1) Schaltung der Transmission:1) Circuit of transmission:

Es wurden Systeme untersucht und versucht zu entwickeln, bei denen die Transmission der äußeren, oberen Abdeckung eines solarthermischen Kollektors oberhalb einer Schalttemperatur abnimmt und damit der Energieeintrag, der den Absorber erreicht, begrenzt wird ( DE 20 2005 007 474 U1 ). Eine Ausführungsform einer solchen Lösung waren sog. thermotrope Schichten. Es wurde allerdings keine technische Machbarkeit erreicht.Systems have been studied and tried to develop in which the transmission of the outer, upper cover of a solar thermal collector above a switching temperature decreases and thus the energy input that reaches the absorber is limited ( DE 20 2005 007 474 U1 ). One embodiment of such a solution were so-called thermotropic layers. However, no technical feasibility was achieved.

2) Schaltung der Emission der Oberflächenschicht des Absorbers im infraroten Bereich des Strahlungsspektrums:2) switching of the emission of the surface layer of the absorber in the infrared range of the radiation spectrum:

Es wurde versucht, Schichten zu entwickeln, die eine gezielte Erhöhung der Strahlungsemission im Bereich der Wärmestrahlung ermöglichen ( DE 10 2008 038 795 A1 ). Bislang war aber auch dieser Ansatz technisch nicht umsetzbar.An attempt was made to develop layers that allow a targeted increase in radiation emission in the area of heat radiation ( DE 10 2008 038 795 A1 ). So far, however, this approach was not technically feasible.

3) Schaltung der Wärmeleitung im Gasraum zwischen Absorber und Glasabdeckung:3) Switching of the heat conduction in the gas space between the absorber and the glass cover:

Eine Möglichkeit, den Wärmetransport zwischen Absorber und Glasabdeckung gezielt zu beeinflussen, besteht in der Einstellung des Gasdrucks in diesem Zwischenraum (z. B. wie vorgestellt auf der Website der Firma UNIKOLL – www.unikoll.eu/beschreibung_unikoll.html). Dies bedingt eine Schaltung der Wärmeleitung. Allerdings muss ein erheblicher Unterdruck erreicht werden, um einen sichtbaren Schalthub zu erreichen. Entsprechend sind wesentliche Maßnahmen zu treffen, um den Druck auf die Glasabdeckung im evakuierten Zustand abzufangen. Dies ist grundsätzlich möglich, es gibt Vakuum-Flachkollektoren, die entsprechende Stützen aufweisen, um den Druck auf die Glasabdeckung abzufangen. Allerdings sind bislang keine technischen Umsetzungen bekannt, in denen ein solcher Lösungsansatz in Kombination mit einer gezielten Änderung des Gasdrucks im Kollektorinnenraum zur Schaltung des Wärmeverlusts erfolgreich war.One way to specifically influence the heat transfer between absorber and glass cover is to adjust the gas pressure in this space (eg as presented on the website of UNIKOLL - www.unikoll.eu/description_unikoll.html). This requires a circuit of heat conduction. However, a significant negative pressure must be achieved in order to achieve a visible switching stroke. Accordingly, essential measures must be taken to absorb the pressure on the glass cover in the evacuated state. This is possible in principle, there are vacuum flat-plate collectors, which have corresponding supports to absorb the pressure on the glass cover. However, so far no technical implementations are known in which such a solution was successful in combination with a targeted change in the gas pressure in the collector interior for switching the heat loss.

1) Regelbare Belüftung des Zwischenraums zwischen Absorber und Glasabdeckung:1) Adjustable ventilation of the space between the absorber and the glass cover:

Durch eine gezielte schließbare Öffnung des Zwischenraums zwischen Absorber und Glasabdeckung kann der Wärmeverlust auf der Oberseite vergrößert werden ( WO 2004/070289 A1 ). Nachteil ist die Erfordernis eines mechanischen Bauteils und die Gefahr der Verschmutzung des Innenraums. Bislang ist keine Umsetzung bekannt, die auf einem solchen Lösungsansatz basiert.By a specific closable opening of the gap between absorber and glass cover, the heat loss on the top can be increased ( WO 2004/070289 A1 ). Disadvantage is the requirement of a mechanical component and the risk of contamination of the interior. So far, no implementation is known that is based on such an approach.

Die DE 100 37 088 A1 beschreibt einen Kollektor zur thermischen Nutzung der Sonnenenergie. Der Kollektor ist als Vakuumisolationspanel in Sandwich-Bauweise ausgeführt. Zwischen vorderseitiger transparenter und rückseitiger Folie werden granulares Aerogel, Absorber, Rohrleitungen und rückseitiges Dämmmaterial eingeschlossen und luftdicht versiegelt.The DE 100 37 088 A1 describes a collector for the thermal utilization of solar energy. The collector is used as a vacuum insulation panel in Sandwich construction executed. Between front-side transparent and backside foil, granular airgel, absorber, piping and backside insulation material are enclosed and sealed airtight.

Bislang ist kein Lösungsweg bekannt, der das Ziel einer Absenkung der Stagnationstemperatur durch gezielte Einstellung der thermischen Kollektorverluste erreicht und eine technische Machbarkeit bewiesen hat. Insofern werden heute ausschließlich Materialien und Konstruktionen verwendet, die den erreichten Stagnationstemperaturen ausreichend standhalten.So far, no solution is known, which has achieved the goal of lowering the stagnation temperature by targeted adjustment of the thermal collector losses and has proven a technical feasibility. In this respect, today only materials and constructions are used that sufficiently withstand the stagnation temperatures achieved.

Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen solarthermischen Kollektor bereitzustellen, mit dem der Wärmeverlust des Kollektors temperaturabhängig geschaltet werden kann.Based on this, it was an object of the present invention to provide a solar thermal collector with which the heat loss of the collector can be switched depending on the temperature.

Diese Aufgabe wird durch den solarthermischen Kollektor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weiteren abhängigen Patentansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf. In den Ansprüchen 13 bis 15 werden erfindungsgemäße Verwendungen angegeben.This object is achieved by the solar thermal collector with the features of claim 1. The other dependent claims show advantageous developments. In claims 13 to 15 uses according to the invention are given.

Erfindungsgemäß wird ein solarthermischer Kollektor mit einem Kollektorgehäuse bereitgestellt, das zumindest bereichsweise für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparent ist, und einem im Kollektorgehäuse angeordneten Absorber zur Umwandlung von Sonnenlicht in thermische Energie sowie mindestens einer Wärmeübertragungsvorrichtung für den Abtransport der nutzbaren Wärme.According to the invention, a solar thermal collector is provided with a collector housing which is at least partially or completely transparent for radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum, and an absorber arranged in the collector housing for converting sunlight into thermal energy and at least one heat transfer device for the removal of the usable heat.

Der erfindungsgemäße solarthermische Kollektor ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kollektorgehäuses mindestens ein Arbeitsmittel und mindestens ein Sorbens für das Arbeitsmittel enthalten sind, wobei das Sorbens und das Arbeitsmittel so aufeinander abgestimmt sind, dass eine Erhöhung der Temperatur des solarthermischen Kollektors zu einer Desorption des Arbeitsmittels aus dem Sorbens und eine Erniedrigung der Temperatur des solarthermischen Kollektors zu einer Sorption des Arbeitsmittels durch das Sorbens führt.The solar thermal collector according to the invention is characterized in that contained within the collector housing at least one working fluid and at least one sorbent for the working fluid, wherein the sorbent and the working fluid are coordinated so that an increase in the temperature of the solar thermal collector to a desorption of the working fluid the sorbent and a lowering of the temperature of the solar thermal collector leads to a sorption of the working fluid by the sorbent.

Eine erste erfindungsgemäße Variante des solarthermischen Kollektors sieht vor, dass dieser ein Flachkollektor ist, der, ausgehend von der der einfallenden Strahlung ausgesetzten Kollektoroberseite hin zur Kollektorrückseite, folgenden Aufbau aufweist:

  • a) die für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparente Abdeckung,
  • b) Gasraum,
  • c) Absorber,
  • d) einer Wärmeübertragungsvorrichtung, die einen Abtransport der nutzbaren Wärme ermöglicht, sowie
  • e) mindestens ein thermisches Isolationspaneel, insbesondere ein Vakuum-Isolations-Paneel, sowie
  • f) eine rückseitige Abdeckung, die den solarthermischen Kollektor auf der der transparenten Abdeckung gegenüberliegenden Seite begrenzt,
wobei das Sorbens im thermischen Isolationspaneel auf der dem Absorber zugewandten Seite des thermischen Isolationspaneels als Schicht oder punktuell abgeschieden integriert ist oder wobei das Sorbens in einem separatem Kompartiment, das mit dem thermischen Isolationspaneel in Verbindung steht, integriert ist.A first variant of the solar thermal collector according to the invention provides that this is a flat collector, which, starting from the collector upper side exposed to the incident radiation towards the collector rear side, has the following structure:
  • a) the coverage that is at least partially or completely transparent to radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum;
  • b) gas space,
  • c) absorber,
  • d) a heat transfer device, which allows a removal of the usable heat, as well as
  • e) at least one thermal insulation panel, in particular a vacuum insulation panel, and
  • f) a back cover which bounds the solar thermal collector on the opposite side of the transparent cover,
wherein the sorbent is integrated in the thermal insulation panel on the side of the thermal insulation panel facing the absorber as a layer or selectively deposited, or wherein the sorbent is integrated in a separate compartment which is in communication with the thermal insulation panel.

In einer weiteren bevorzugten Variante weist der solarthermische Kollektor im Zwischenraum zwischen der für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparenten Abdeckung und dem Absorber eine transparente Wärmedämmung auf.In a further preferred variant, the solar thermal collector in the space between the at least partially or completely transparent cover for radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum and the absorber on a transparent thermal insulation.

Eine weitere erfindungsgemäße Variante sieht vor, dass der solarthermische Kollektor ein evakuierter Flachkollektor mit einer für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparenten Abdeckung ist, wobei das Sorbens an beliebiger Position im Kollektorgehäuse integriert ist. Eine vorteilhafte Anordnung des Sorbens erfolgt auf der vom Gasraum abgewandten Seite des Absorbers und in einem engen thermischen Kontakt mit dem Absorber.A further variant according to the invention provides that the solar thermal collector is an evacuated flat collector with a cover which is at least partially or completely transparent to radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum, the sorbent being integrated at any position in the collector housing. An advantageous arrangement of the sorbent takes place on the side facing away from the gas space side of the absorber and in close thermal contact with the absorber.

Eine dritte erfindungsgemäße Variante sieht vor, dass der solarthermische Kollektor ein evakuierter Röhrenkollektor ist, wobei die Röhre aus einem für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparenten Material, insbesondere Glas und/oder einem Polymerwerkstoff, besteht und im Inneren der Röhre der Absorber angeordnet ist, wobei das Sorbens an beliebiger Position in der Röhre angeordnet ist und bei einer Erhöhung der Temperatur des Kollektors das Sorbens das Arbeitsmittel in das Innere der Röhre freisetzt. Eine vorteilhafte Anbringung des Sorbens erfolgt auf der vom Gasraum abgewandten Seite des Absorbers und in einem engen thermischen Kontakt mit dem Absorber.A third variant according to the invention provides that the solar thermal collector is an evacuated tube collector, the tube consisting of a material which is at least partially or completely transparent to radiation in the infrared and / or visible range of the electromagnetic spectrum, and in particular glass and / or a polymer material the absorber is arranged inside the tube, wherein the sorbent is arranged at any position in the tube and when the temperature of the collector is raised, the sorbent releases the working medium into the interior of the tube. An advantageous attachment of the sorbent takes place on the side facing away from the gas chamber side of the absorber and in close thermal contact with the absorber.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sorbens um ein Adsorptions- und/oder Absorptionsmaterial. Dieses ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zeolithen, zeolithartigen Materialien, Aluminophosphaten, Silica-Aluminophosphaten, Metall-Aluminophosphaten (MeAPOs), zeolithischen Imidazolat-Gerüsten (Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZiFs)), metallorganischen Gerüst- und Netzwerkverbindungen, porösen Koordinationspolymeren (porous coordination polymers (PCP)), mesoporösen Alumino- und Siliziumverbindungen, Aktivkohlen, Kohlenstoffmolekularsieben, Kohlenstoffnanotubes, Silikagelen, Hexacyanometallaten und/oder Kombinationen hieraus. Preferably, the sorbent is an adsorption and / or absorption material. This is preferably selected from the group consisting of zeolites, zeolitic materials, aluminophosphates, silica aluminophosphates, metal aluminophosphates (MeAPOs), zeolitic imidazolate frameworks (ZiFs), organometallic framework and network compounds, porous coordination polymers (porous coordination polymers (PCP)), mesoporous alumino and silicon compounds, activated carbons, carbon molecular sieves, carbon nanotubes, silica gels, hexacyanometallates, and / or combinations thereof.

Die Zeolithe sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zeolith A, Zeolith 4A, Zeolith 5A, Zeolithen X (Faujasite), insbesondere Zeolith 13X, Zeolithen Y, Zeolithen der vorgenannten Gruppen mit Ausgleichskationen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra und/oder den Kationen der Seltenen Erden, insbesondere La, und die Lanthanoiden sowie Actinium und die Gruppe der Actinoide.The zeolites are preferably selected from the group consisting of zeolite A, zeolite 4A, zeolite 5A, zeolites X (faujasites), in particular zeolite 13X, zeolites Y, zeolites of the abovementioned groups with balancing cations selected from the group consisting of H, Li, Na , K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra and / or the rare earth cations, in particular La, and the lanthanides and actinium and the group of actinides.

Die Aluminophosphate sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AlPO-4, AlPO-14, AlPO-18, AlPO-5, AlPO-11 oder Mischungen hiervon.The aluminophosphates are preferably selected from the group consisting of AlPO-4, AlPO-14, AlPO-18, AlPO-5, AlPO-11, or mixtures thereof.

Die Metall-Aluminophosphate (MeAPOs) sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus FAPO-5 (Eisen-AlPO-5), MeAPO-11 oder Mischungen hiervon.The metal aluminophosphates (MeAPOs) are preferably selected from the group consisting of FAPO-5 (iron-AlPO-5), MeAPO-11 or mixtures thereof.

Die Silica-Aluminophosphate sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SAPO-34, SAPO-44, SAPO-18, SAPO-5, SAPO-11 oder Mischungen hiervon.The silica aluminophosphates are preferably selected from the group consisting of SAPO-34, SAPO-44, SAPO-18, SAPO-5, SAPO-11, or mixtures thereof.

Das zeolithische Imidazolat-Gerüst (Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZiF)) ist vorzugsweise ZiF-8.The zeolitic imidazolate framework (ZiF) is preferably ZiF-8.

Die metallorganischen Gerüst- und Netzwerkverbindungen bzw. die porösen Koordinationspolymere (porous coordination polymers (PCP)) sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ZMOFs (zeolite like MOFs), insbesondere HKUST-1 und/oder der Gruppe der Matériaux de l'Institut Lavoisier (MILs), insbesondere MIL-53, MIL-100, MIL-110 und/oder MIL-101 sowie die Gruppe der Materialien DUT (Dresden University of Technology) insbesondere DUT-6 und die Gruppe der Materialien UiO (University of Oslo), insbesondere UiO-66 sowie ISE-1 oder Mischungen hiervon.The organometallic framework and network compounds or porous coordination polymers (PCPs) are preferably selected from the group consisting of ZMOFs (zeolite-like MOFs), in particular HKUST-1 and / or the group of Matériaux de l'Institut Lavoisier (MILs), in particular MIL-53, MIL-100, MIL-110 and / or MIL-101 and the group of materials DUT (Dresden University of Technology) in particular DUT-6 and the group of materials UiO (University of Oslo), in particular UiO-66 and ISE-1 or mixtures thereof.

Vorzugsweise ist das Arbeitsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Ozon, Lachgas, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Edelgasen sowie bei Temperaturen von oberhalb 80°C bei Normalbedingungen gasförmigen Kohlenwasserstoffen oder Alkoholen, insbesondere Methan, Ethan, Methanol oder Ethanol sowie Kombinationen oder Mischungen hieraus.Preferably, the working fluid is selected from the group consisting of water, ozone, nitrous oxide, carbon dioxide, carbon monoxide, noble gases and at temperatures above 80 ° C under normal conditions gaseous hydrocarbons or alcohols, in particular methane, ethane, methanol or ethanol, and combinations or mixtures thereof.

In einer weiteren bevorzugten Variante weist der solarthermische Kollektor mindestens eine Solarzelle auf der Oberfläche des Absorbers auf. Die Solarzellen können dabei abgeschieden, beschichtet oder geklebt sein.In a further preferred variant, the solar thermal collector has at least one solar cell on the surface of the absorber. The solar cells can be deposited, coated or glued.

Verwendung finden die erfindungsgemäßen solarthermischen Kollektoren insbesondere als Fassadenkollektoren oder Dachkollektoren. Sie können dabei zur Erzeugung von Warmwasser und/oder Warmluft eingesetzt werden. Weitere mögliche Anwendungsgebiete sind die Gebäudeheizung, Gebäudetrocknung, Bereitstellung von Prozesswärme, z. B. für Bäckereien, Galvanikbetriebe, Wäschereien oder Lackierereien sowie die Trocknung von Lebensmitteln, chemischen Produkten, Holz oder Pellets. Ebenso können die Kollektoren zum Betreiben von thermisch angetriebenen Kältemaschinen, bevorzugt sorptionsgestützte Kältemaschinen eingesetzt werden.The solar thermal collectors according to the invention are used in particular as facade collectors or roof collectors. They can be used to generate hot water and / or warm air. Further possible areas of application are building heating, building drying, provision of process heat, eg. B. for bakeries, electroplating plants, laundries or paint shops and the drying of food, chemical products, wood or pellets. Likewise, the collectors for operating thermally driven chillers, preferably sorption-supported chillers can be used.

Anhand der nachfolgenden Figuren und Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einzuschränken.Reference to the following figures and examples, the subject invention is to be explained in more detail, without limiting this to the specific embodiments shown here.

In 1 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kollektors mit Vakuumisolationspaneel dargestellt.In 1 is a cross section of a solar thermal collector according to the invention with vacuum insulation panel shown.

In 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Variante des solarthermischen Kollektors als Flachkollektor mit Vakuumisolationspaneel im Querschnitt dargestellt.In 2 a further variant of the solar thermal collector according to the invention as a flat collector with vacuum insulation panel is shown in cross section.

3 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Variante eines solarthermischen Kollektors als evakuierter Flachkollektor. 3 shows a cross section of a variant of a solar thermal collector according to the invention as an evacuated flat collector.

4 zeigt eine weitere Variante eines solarthermischen Kollektors als evakuierter Flachkollektor im Querschnitt. 4 shows a further variant of a solar thermal collector as evacuated flat collector in cross section.

5 zeigt eine Variante eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kollektors als evakuiertem Röhrenkollektor anhand einer Schnittdarstellung. 5 shows a variant of a solar thermal collector according to the invention as an evacuated tube collector based on a sectional view.

6 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kollektors als evakuierter Röhrenkollektor anhand einer Schnittdarstellung. 6 shows a further variant of a solar thermal collector according to the invention as an evacuated tube collector based on a sectional view.

7 zeigt eine Variante eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kollektors als Flachkollektor mit Vakuumisolationspaneel im Querschnitt, der auf der Oberseite des Absorbers photovoltaische Zellen enthält. 7 shows a variant of a solar thermal collector according to the invention as a flat collector with Vakuumisolationspaneel in cross-section, which contains photovoltaic cells on the top of the absorber.

8 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kollektors als Flachkollektors mit Vakuumisolationspaneel im Querschnitt, der eine transparente Wärmedämmung enthält. 8th shows a further variant of a solar thermal collector according to the invention as a flat collector with Vakuumisolationspaneel in cross-section, which contains a transparent thermal insulation.

9 zeigt anhand eines Diagramms die Kennlinien eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kollektors im Vergleich zu einem aus dem Stand der Technik bekannten solarthermischen Kollektor. 9 shows a diagram of the characteristics of a solar thermal collector according to the invention in comparison to a known from the prior art solar thermal collector.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen solarthermischen Flachkollektor 1, der einen Absorber 2 aufweist, in den Wärmetauscherrohre 7 integriert sind. Weiterhin weist der Flachkollektor eine transparente Abdeckung 3 auf, die durch einen Gasraum 4 vom Absorber 2 beabstandet ist. Der Flachkollektor weist weiterhin ein Vakuumisolationspaneel 8 auf, in dem auf der dem Absorber 2 zugewandten Seite flächig ein Sorbens 5 angeordnet ist. Der Flachkollektor weist weiterhin eine rückseitige Abdeckung 9 auf. 1 shows a solar thermal flat collector according to the invention 1 who is an absorber 2 has, in the heat exchanger tubes 7 are integrated. Furthermore, the flat collector has a transparent cover 3 on, passing through a gas room 4 from the absorber 2 is spaced. The flat collector also has a vacuum insulation panel 8th in which on the the absorber 2 facing side a sorbent 5 is arranged. The flat collector also has a back cover 9 on.

Die Ausführungsform gemäß 2 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform von 1, wobei hier jedoch das Sorbens 5 punktuell auf der dem Absorber 2 zugewandten Seite im Vakuumisolationspaneel 8 angeordnet ist.The embodiment according to 2 corresponds substantially to the embodiment of 1 , but here is the sorbent 5 punctually on the absorber 2 facing side in Vakuumisolationspaneel 8th is arranged.

In 3 ist eine erfindungsgemäße Variante eines evakuierten solarthermischen Kollektors 1 dargestellt. Der evakuierte Flachkollektor 1 weist einen Absorber 2 mit integrierten Wärmetauscherröhren 7 auf. Gleichzeitig besitzt der Kollektor eine transparente Abdeckung 3, die durch einen Gasraum 4 vom Absorber 2 beabstandet ist. In diesem erfindungsgemäßen evakuierten Flachkollektor ist das Sorbens 5 auf der dem Gasraum 4 abgewandten Seite des Absorbers 2 angeordnet. Der Flachkollektor 1 weist ebenso eine rückseitige Abdeckung 9 auf.In 3 is a variant of an evacuated solar thermal collector according to the invention 1 shown. The evacuated flat collector 1 has an absorber 2 with integrated heat exchanger tubes 7 on. At the same time, the collector has a transparent cover 3 passing through a gas space 4 from the absorber 2 is spaced. In this evacuated flat collector according to the invention is the sorbent 5 on the gas space 4 opposite side of the absorber 2 arranged. The flat collector 1 also has a back cover 9 on.

Die Ausführungsform gemäß 4 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 3, wobei hier jedoch das Sorbens 5 punktuell auf der Rückseite des Absorbers 2 angeordnet ist.The embodiment according to 4 corresponds substantially to the embodiment according to 3 , but here is the sorbent 5 punctually on the back of the absorber 2 is arranged.

In 5 ist eine weitere erfindungsgemäße Variante in Form eines evakuierten Röhrenkollektors 11 als Schnittzeichnung dargestellt. Der Kollektor 11 weist eine Röhrenwand 16 auf, die einen Absorber 12 sowie Wärmetauscherrohre 17 einschließt. Das Sorbens 15 ist gemäß dieser Ausführungsform auf der Rückseite des Absorbers 12 zwischen den Wärmetauscherrohren 17 angeordnet.In 5 is another variant of the invention in the form of an evacuated tube collector 11 shown as a sectional drawing. The collector 11 has a tube wall 16 on that an absorber 12 and heat exchanger tubes 17 includes. The sorbent 15 is according to this embodiment on the back of the absorber 12 between the heat exchanger tubes 17 arranged.

In 6 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines evakuierten Röhrenkollektors 11 dargestellt. Der Röhrenkollektor 11 weist dabei eine äußere Röhrenwand 16 sowie eine innere Röhrenwand 13 auf. Im Bereich zwischen der inneren Röhrenwand 13 und der äußeren Röhrenwand 16 herrscht ein Vakuum. Der durch die innere Röhrenwand eingeschlossene Raum ist hingegen nicht evakuiert. In diesem ist ein zylindrischer Absorber 12 angeordnet, mit dem Wärmetauscherrohre 17 verbunden sind. Das Sorbens 15 ist im vorliegenden Fall im evakuierten Bereich zwischen der inneren Röhrenwand 13 und der äußeren Röhrenwand 16 angeordnet.In 6 is another embodiment of an evacuated tube collector according to the invention 11 shown. The tube collector 11 has an outer tube wall 16 as well as an inner tube wall 13 on. In the area between the inner tube wall 13 and the outer tube wall 16 there is a vacuum. The enclosed by the inner tube wall space, however, is not evacuated. In this is a cylindrical absorber 12 arranged with the heat exchanger tubes 17 are connected. The sorbent 15 is in the present case in the evacuated area between the inner tube wall 13 and the outer tube wall 16 arranged.

In 7 ist eine weitere erfindungsgemäße Variante eines Flachkollektors 1 dargestellt, der eine Weiterbildung gegenüber dem in 1 dargestellten Flachkollektor darstellt. Zusätzlich zu diesem weist der Flachkollektor 1 gemäß 7 Solarzellen 10 auf, die auf der dem Gasraum 4 zugewandten Seite des Absorbers 2 angeordnet sind.In 7 is a further variant of a flat collector according to the invention 1 presented, which is a development opposite to in 1 represents illustrated flat collector. In addition to this, the flat plate collector 1 according to 7 solar cells 10 on top of the gas space 4 facing side of the absorber 2 are arranged.

In 8 ist eine weitere erfindungsgemäße Variante eines Flachkollektors 1 mit Vakuumisolationspaneel 8 dargestellt, das ebenfalls eine Weiterbildung gegenüber dem Flachkollektor gemäß 1 darstellt. Hierbei weist der Flachkollektor 1 eine transparente Wärmedämmung 11 zwischen dem Absorber 2 und der transparenten Abdeckung 3 auf.In 8th is a further variant of a flat collector according to the invention 1 with vacuum insulation panel 8th shown, which is also a development compared to the flat collector according to 1 represents. Here, the flat collector 1 a transparent thermal insulation 11 between the absorber 2 and the transparent cover 3 on.

In 9 sind die Kennlinien eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kollektors und eines solarthermischen Kollektors gemäß dem Stand der Technik, der keine schaltbare Wärmedämmung aufweist, dargestellt. Die Darstellung zeigt den Verlauf des Wirkungsgrads eines solarthermischen Kollektors in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur. Der Schnittpunkt mit der Abszisse zeigt die maximale Betriebstemperatur (Stagnationstemperatur), die ein solarthermischer Kollektor erreichen kann, wenn keinerlei Nutzwärme abgeführt wird und die gesamte am Absorber erzeugte Wärme in Form thermischer Verluste an die Umgebung abgeführt wird. Die Darstellung zeigt, dass ein üblicher solarthermischer Kollektor eine hohe Stagnationstemperatur über 200°C erreichen kann. Ein erfindungsgemäßer Kollektor erreicht demgegenüber eine deutlich niedrigere Stagnationstemperatur, ohne im Bereich niedriger Betriebstemperaturen einen niedrigeren Wirkungsgrad als ein üblicher solarthermischer Kollektor aufzuweisen. Diese Absenkungen der Stagnationstemperatur wird durch die erfindungsgemäße Einbringung eines Sorbens und eines Arbeitsmittels erreicht, die bei ausreichend hoher Temperatur zu einer Desorption des Arbeitsmittels führen und damit zu einem Druckanstieg und einem korrespondierenden Anstieg der thermischen Verluste.In 9 are the characteristics of a solar thermal collector according to the invention and a solar thermal collector according to the prior art, which has no switchable thermal insulation shown. The illustration shows the course of the efficiency of a solar thermal collector as a function of the operating temperature. The point of intersection with the abscissa shows the maximum operating temperature (stagnation temperature), which can reach a solar thermal collector, if no useful heat is dissipated and all the heat generated at the absorber is dissipated in the form of thermal losses to the environment. The illustration shows that a conventional solar thermal collector can reach a high stagnation temperature over 200 ° C. In contrast, a collector according to the invention achieves a significantly lower stagnation temperature without having a lower efficiency than a conventional solar thermal collector in the range of low operating temperatures. This lowering of the stagnation temperature is achieved by the inventive introduction of a sorbent and a working fluid, which lead at a sufficiently high temperature to a desorption of the working fluid and thus to a pressure increase and a corresponding increase in the thermal losses.

Claims (15)

Solarthermischer Kollektor (1) mit einem Kollektorgehäuse, das zumindest bereichsweise für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparent ist, und einem im Inneren des Kollektorgehäuses angeordneten Absorber (2) zur Umwandlung von Sonnenlicht in thermische Energie sowie mindestens einer Wärmeübertragungsvorrichtung (7) für den Abtransport der nutzbaren Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Kollektorgehäuses mindestens ein Arbeitsmittel und mindestens ein Sorbens (5) für das Arbeitsmittel enthalten ist, wobei das Sorbens (5) und das Arbeitsmittel so aufeinander abgestimmt sind, dass eine Erhöhung der Temperatur des solarthermischen Kollektors zu einer Desorption des Arbeitsmittels aus dem Sorbens (5) und eine Erniedrigung der Temperatur des solarthermischen Kollektors zu einer Sorption des Arbeitsmittels durch das Sorbens (5) führt.Solar thermal collector ( 1 ) with a collector housing which is at least partially or completely transparent at least in regions for radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum, and an absorber arranged in the interior of the collector housing (US Pat. 2 ) for converting sunlight into thermal energy and at least one heat transfer device ( 7 ) for the removal of the usable heat, characterized in that in the interior of the collector housing at least one working medium and at least one sorbent ( 5 ) for the working fluid, the sorbent ( 5 ) and the working medium are coordinated so that an increase in the temperature of the solar thermal collector to a desorption of the working fluid from the sorbent ( 5 ) and a lowering of the temperature of the solar thermal collector to a sorption of the working fluid by the sorbent ( 5 ) leads. Solarthermischer Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der solarthermische Kollektor (1) ein Flachkollektor ist, der, ausgehend von der der einfallenden Strahlung ausgesetzten Kollektoroberseite hin zur Kollektorrückseite, folgenden Aufbau aufweist: a) die für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparente Abdeckung (3), b) Gasraum (4), c) Absorber (2), d) die Wärmeübertragungsvorrichtung (7) sowie e) mindestens ein thermisches Isolationspaneel (8), insbesondere ein Vakuum-Isolations-Paneel, sowie f) eine rückseitige Abdeckung (9), die den solarthermischen Kollektor (1) auf der der transparenten Abdeckung (3) gegenüberliegenden Seite begrenzt, wobei das Sorbens (5) im thermischen Isolationspaneel auf der dem Absorber (2) zugewandten Seite des thermischen Isolationspaneels (8) als Schicht oder punktuell abgeschieden integriert ist oder wobei das Sorbens in einem separatem Kompartiment, das mit dem thermischen Isolationspaneel in Verbindung steht, integriert ist.Solar thermal collector according to claim 1, characterized in that the solar thermal collector ( 1 ) is a flat collector, which, starting from the collector upper side exposed to the incident radiation toward the collector back side, has the following structure: a) the cover (at least partially or completely transparent to radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum ( 3 ), b) gas space ( 4 ), c) absorbers ( 2 ), d) the heat transfer device ( 7 ) and e) at least one thermal insulation panel ( 8th ), in particular a vacuum insulation panel, as well as f) a back cover ( 9 ), the solar thermal collector ( 1 ) on the transparent cover ( 3 ) opposite side, wherein the sorbent ( 5 ) in the thermal insulation panel on the absorber ( 2 ) facing side of the thermal insulation panel ( 8th ) is integrated as a layer or selectively deposited, or wherein the sorbent is integrated in a separate compartment in communication with the thermal insulation panel. Solarthermischer Kollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der solarthermische Kollektor (1) im Zwischenraum zwischen der für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparenten Abdeckung (3) und dem Absorber (2) eine transparente Wärmedämmung (11) enthält.Solar thermal collector according to claim 2, characterized in that the solar thermal collector ( 1 ) in the space between the at least partially or completely transparent cover for radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum ( 3 ) and the absorber ( 2 ) a transparent thermal insulation ( 11 ) contains. Solarthermischer Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der solarthermische Kollektor (1) ein evakuierter Flachkollektor mit einer für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparenten Abdeckung (3) ist, wobei das Sorbens (5) an beliebiger Position im Kollektorgehäuse integriert ist.Solar thermal collector according to claim 1, characterized in that the solar thermal collector ( 1 ) an evacuated flat-plate collector with a cover which is at least partially or completely transparent to radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum ( 3 ), the sorbent ( 5 ) is integrated at any position in the collector housing. Solarthermischer Kollektor nach Ansprüchen 1 und 3 oder nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sorbens (5) auf der vom Gasraum (4) abgewandten Seite des Absorbers (2) angeordnet ist.Solar thermal collector according to claims 1 and 3 or according to claims 1 and 4, characterized in that the sorbent ( 5 ) on the gas space ( 4 ) facing away from the absorber ( 2 ) is arranged. Solarthermischer Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der solarthermische Kollektor (1) ein evakuierter Röhrenkollektor ist, wobei eine Röhre (16) aus einem für Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise oder vollständig transparenten Material, insbesondere Glas und/oder einem Polymerwerkstoff, besteht und im Inneren der Röhre (16) der Absorber (2) angeordnet ist, wobei das Sorbens (5) an beliebiger Position in der Röhre (16) angeordnet ist und bei einer Erhöhung der Temperatur des Kollektors das Sorbens (5) das Arbeitsmittel in das Innere der Röhre freisetzt.Solar thermal collector according to claim 1, characterized in that the solar thermal collector ( 1 ) is an evacuated tube collector, wherein a tube ( 16 ) consists of a material which is at least partially or completely transparent to radiation in the infrared and / or visible region of the electromagnetic spectrum, in particular glass and / or a polymer material, and in the interior of the tube ( 16 ) the absorber ( 2 ), wherein the sorbent ( 5 ) at any position in the tube ( 16 ) and when the temperature of the collector is raised, the sorbent ( 5 ) releases the working fluid into the interior of the tube. Solarthermischer Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sorbens (5) aus einem Adsorptions- und/oder Absorptionsmaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zeolithen, zeolithartigen Materialien, Aluminophosphaten, Silica-Aluminophosphaten, Metall-Aluminophosphaten (MeAPOs), zeolithischen Imidazolat-Gerüsten (Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZiFs)), metallorganischen Gerüst- und Netzwerkverbindungen, porösen Koordinationspolymeren (porous coordination polymers (PCP)), mesoporösen Alumino- und Siliziumverbindungen, Aktivkohlen, Kohlenstoffmolekularsieben, Kohlenstoffnanotubes, Silikagelen, Hexacyanometallaten und/oder Kombinationen hieraus besteht oder diese im Wesentlichen enthält.Solar thermal collector according to one of the preceding claims, characterized in that the sorbent ( 5 ) of an adsorption and / or absorption material selected from the group consisting of zeolites, zeolite-like materials, aluminophosphates, silica aluminophosphates, metal aluminophosphates (MeAPOs), zeolitic imidazolate frameworks (ZiFs), organometallic frameworks and Network Compounds, porous coordination polymers (PCPs), mesoporous alumino and silicon compounds, activated carbons, carbon molecular sieves, carbon nanotubes, silica gels, hexacyanometallates, and / or combinations thereof, or containing substantially thereof. Solarthermischer Kollektor nach dem vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Zeolithe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zeolith A, Zeolith 4A, Zeolith 5A, Zeolithen X (Faujasite), insbesondere Zeolith 13X, Zeolithen Y, Zeolithen der vorgenannten Gruppen mit Ausgleichskationen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra und/oder den Kationen der Seltenen Erden, insbesondere La und die Lanthanoiden sowie Actinium und die Gruppe der Actinoide oder Mischungen hiervon, b) die Aluminophosphate ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus AlPO-4, AlPO-14, AlPO-18, AlPO-5, AlPO-11 oder Mischungen hiervon, c) die Metall-Aluminophosphate (MeAPOs) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus FAPO-5 (Eisen-AlPO-5), MeAPO-11 oder Mischungen hiervon, d) die Silica-Aluminophosphate ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus SAPO-34, SAPO-38, SAPO-44, SAPO-18, SAPO-5, SAPO-41 oder Mischungen hiervon, e) das zeolithische Imidazolat-Gerüst (Zeolitic Imidazolate Framework (ZiF)) ZiF-8 ist, f) die metallorganischen Gerüst- und Netzwerkverbindungen bzw. die porösen Koordinationspolymere (porous coordination polymers (PCP)) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus ZMOFs (zeolite like MOFs), insbesondere HKUST-1 und/oder der Gruppe der Matériaux de l'Institut Lavoisier (MILs), insbesondere MIL-53, MIL-100, MIL-110 und/oder MIL-101 sowie die Gruppe der Materialien DUT (Dresden University of Technology) insbesondere DUT-6 und die Gruppe der Materialien UiO (University of Oslo), insbesondere UiO-66 sowie ISE-1, oder Mischungen hiervon.Solar thermal collector according to the preceding claim, characterized in that a) the zeolites are selected from the group consisting of zeolite A, zeolite 4A, zeolite 5A, zeolites X (faujasites), in particular zeolite 13X, zeolites Y, zeolites of the aforementioned groups with compensating cations selected from the group consisting of H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra and / or the rare earth cations, especially La and the lanthanides, and actinium and the group the actinides or mixtures thereof, b) the aluminophosphates are selected from the group consisting of AlPO-4, AlPO-14, AlPO-18, AlPO-5, AlPO-11 or mixtures thereof, c) the metal aluminophosphates (MeAPOs) are selected from the group consisting of FAPO-5 (iron-AlPO-5), MeAPO-11 or mixtures thereof, d) the silica aluminophosphates are selected from the group consisting of SAPO-34 , SAPO-38, SAPO-44, SAPO-18, SAPO-5, SAPO-41 or mixtures thereof, e) the zeolitic imidazolate framework (ZiF) ZiF-8, f) the organometallic framework and network compounds or porous coordination polymers (PCPs) are selected from the group consisting of ZMOFs (zeolite like MOFs), in particular HKUST-1 and / or the group of Matériaux de l'Institut Lavoisier (MILs), in particular MIL-53, MIL-100, MIL-110 and / or MIL-101 and the group of materials DUT (Dresden University of Technology) in particular DUT-6 and the group of materials UiO (University of Oslo), in particular UiO-66 as well ISE-1, or mixtures thereof. Solarthermischer Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Ozon, Lachgas, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Edelgasen sowie bei Temperaturen von oberhalb 80°C bei Normalbedingungen gasförmigen Kohlenwasserstoffen oder Alkoholen, insbesondere Methan, Ethan, Methanol oder Ethanol sowie Kombinationen oder Mischungen hieraus.Solar thermal collector according to one of the preceding claims, characterized in that the working fluid is selected from the group consisting of water, ozone, nitrous oxide, carbon dioxide, carbon monoxide, noble gases and at temperatures above 80 ° C under normal conditions gaseous hydrocarbons or alcohols, in particular methane, Ethane, methanol or ethanol and combinations or mixtures thereof. Solarthermischer Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsvorrichtung einen flüssigen Wärmeträger oder mindestens ein Wärmerohr aufweist.Solar thermal collector according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer device comprises a liquid heat carrier or at least one heat pipe. Solarthermischer Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der solarthermische Kollektor (1) mindestens eine Solarzelle (10) auf der Oberfläche des Absorbers (2) aufweist.Solar thermal collector according to one of the preceding claims, characterized in that the solar thermal collector ( 1 ) at least one solar cell ( 10 ) on the surface of the absorber ( 2 ) having. Solarthermischer Kollektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Solarzelle (10) auf dem Absorber (2) abgeschieden, beschichtet oder geklebt sind.Solar thermal collector according to claim 11, characterized in that the at least one solar cell ( 10 ) on the absorber ( 2 ) are deposited, coated or glued. Verwendung eines solarthermischen Kollektors nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Fasadenkollektor und/oder Dachkollektor.Use of a solar thermal collector according to one of the preceding claims as Fasadenkollektor and / or roof collector. Verwendung eines solarthermischen Kollektors nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erzeugung von Warmwasser oder zur Erwärmung einer anderen Flüssigkeit und/oder Warmluft.Use of a solar thermal collector according to one of the preceding claims for producing hot water or for heating another liquid and / or warm air. Verwendung eines Kollektors nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Gebäudeheizung, Gebäudetrocknung, Bereitstellung von Prozesswärme, z. B. für Bäckereien, Galvanikbetrieben, Wäschereien oder Lackierereien, Trocknung von Lebensmitteln, chemischen Produkten, Holz und/oder Pellets, zum Betreiben von thermisch angetriebenen Kältemaschinen, bevorzugt sorptionsgestützte Kältemaschinen.Use of a collector according to one of the preceding claims for building heating, building drying, provision of process heat, z. As for bakeries, electroplating plants, laundries or paint shops, drying of food, chemical products, wood and / or pellets, for operating thermally driven chillers, preferably sorption-based chillers.
DE102011112974A 2011-09-09 2011-09-09 Solar thermal collector Expired - Fee Related DE102011112974B3 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011112974A DE102011112974B3 (en) 2011-09-09 2011-09-09 Solar thermal collector
EP12775150.1A EP2753885A2 (en) 2011-09-09 2012-09-05 Solar-thermal collector
PCT/EP2012/067313 WO2013034593A2 (en) 2011-09-09 2012-09-05 Solar-thermal collector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011112974A DE102011112974B3 (en) 2011-09-09 2011-09-09 Solar thermal collector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011112974B3 true DE102011112974B3 (en) 2013-01-24

Family

ID=47046525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011112974A Expired - Fee Related DE102011112974B3 (en) 2011-09-09 2011-09-09 Solar thermal collector

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2753885A2 (en)
DE (1) DE102011112974B3 (en)
WO (1) WO2013034593A2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103556740A (en) * 2013-10-13 2014-02-05 许庆华 Unburned attapulgite foam sound-absorbing board
US9480967B2 (en) 2014-02-27 2016-11-01 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Metal organic framework adsorbent for solar adsorption refrigeration
CN116784098A (en) * 2023-08-29 2023-09-22 山西农业大学 Red date harvester

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013108601A1 (en) * 2013-08-08 2015-02-12 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Heat exchanger
CN112086522B (en) * 2020-09-09 2022-02-01 浙江大学 Radiation refrigeration solar cell module

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10037088A1 (en) * 2000-07-27 2002-02-21 Joerg Ortjohann Foil solar collector with transparent thermal insulation
WO2004070289A1 (en) * 2003-02-07 2004-08-19 Queen's University At Kingston Method and apparatus for solar collector with integral stagnation temperature control
DE202005007474U1 (en) * 2005-05-11 2006-09-21 Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) Solar collector for converting solar radiation into heat, has film with reversibly alterable transmissivity to allow normal operation and overheating prevention
DE102008038795A1 (en) * 2008-08-13 2010-03-04 Robert Bosch Gmbh Solar collector base plate for e.g. flat plate collector, has static absorber overheat protection device for preventing overheating of absorber, where protection device is formed as selective reflective coating at absorber cover plate

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3048018A1 (en) * 1975-12-06 1982-07-15 Erno Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen Solar collector absorber temp. limiting - uses absorbent medium emitting or absorbing gas when heated or cooled respectively
DE59606471D1 (en) * 1995-09-07 2001-03-29 Holger Horn THERMAL SOLAR COLLECTOR WITH TUBES
DE19623728A1 (en) * 1996-06-14 1997-12-18 Andreas Gassel Self-evacuating solar collector
DE19633106C2 (en) * 1996-08-16 2000-12-07 Frank Thalmann Flat solar collector with absorber liquid
DE19812006A1 (en) * 1998-03-19 1999-09-23 Wilfried Rosendahl Modular solar power collector in kit form
DE20320220U1 (en) * 2003-12-29 2004-03-18 Industrial Technology Research Institute, Chutung Solar energy collector, has low thermal conductivity gas provided between heat collection device and casing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10037088A1 (en) * 2000-07-27 2002-02-21 Joerg Ortjohann Foil solar collector with transparent thermal insulation
WO2004070289A1 (en) * 2003-02-07 2004-08-19 Queen's University At Kingston Method and apparatus for solar collector with integral stagnation temperature control
DE202005007474U1 (en) * 2005-05-11 2006-09-21 Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) Solar collector for converting solar radiation into heat, has film with reversibly alterable transmissivity to allow normal operation and overheating prevention
DE102008038795A1 (en) * 2008-08-13 2010-03-04 Robert Bosch Gmbh Solar collector base plate for e.g. flat plate collector, has static absorber overheat protection device for preventing overheating of absorber, where protection device is formed as selective reflective coating at absorber cover plate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
UNIKOLL:Beschreibung UNIKOLL.URL: http.//www.unikoll.eu/beschreibung_unikoll.html[recherchiert am 5.7.2012] *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103556740A (en) * 2013-10-13 2014-02-05 许庆华 Unburned attapulgite foam sound-absorbing board
CN103556740B (en) * 2013-10-13 2016-06-08 许庆华 Baking-free attapulgite foaming acoustic panel
US9480967B2 (en) 2014-02-27 2016-11-01 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Metal organic framework adsorbent for solar adsorption refrigeration
CN116784098A (en) * 2023-08-29 2023-09-22 山西农业大学 Red date harvester
CN116784098B (en) * 2023-08-29 2023-11-07 山西农业大学 Red date harvester

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013034593A2 (en) 2013-03-14
EP2753885A2 (en) 2014-07-16
WO2013034593A3 (en) 2013-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011112974B3 (en) Solar thermal collector
EP0247098A1 (en) Heat-insulating construction and/or lighting element.
DE102007030486A1 (en) Collector for generating electrical and thermal energy
EP0121800B1 (en) Solar collector with a layer fixed on the outer side
DE102014011705A1 (en) Photovoltaic (PV) facade systems with phase change materials (PCM) - PV-PCM facades
DE102012012920A1 (en) Insulating glass disc comprises two discs which are arranged at a distance from one another, hermetically sealed intermediate space between two discs, and circulating spacer or vacuum-compatible edge termination
DE19726330C2 (en) Vacuum insulation panel, process for producing such a panel and a process for regulating the heat flows
DE19647567C2 (en) Vacuum thermal insulation panel
DE19716418C2 (en) Device for solar useful heat generation and air conditioning for glass roof constructions
DE4219728C2 (en) Thermally active device
DE102011008138B4 (en) Solar thermal flat collector
DE102009022932A1 (en) Solar collector has absorber which is surrounded by housing, where absorber is made of metallic or metallized, netted three-dimensional structure, where three-dimensional structure is open-pored metal foam and closed-pored metal foam
DE4232395C2 (en) Evacuated insulation element for facade components
DE102013000135A1 (en) Self-supporting facade or roof element of facade or roof cladding system, has heat exchanger element that is arranged on side of front plate, such that heat is transferred between front plate and heat exchange element
WO2011085875A1 (en) Solar collector, facade element and method for operating a solar system
DE102015007085A1 (en) Switchable vacuum insulation element
WO2011045086A1 (en) Energy converter device for use as a solar collector or a radiator
DE102014013583A1 (en) Solar collector with device for keeping air dry
DE102009043515A1 (en) Solar thermally driven adsorption refrigeration machine for e.g. space air conditioning process, has housing hermetically and gas-tightly locked to environment, where adsorbent within machine is exposed to direct or indirect solar radiation
DE102014001085A1 (en) Regenerative, Reversible Vacuum Insulation Volume Elements (RRVIVE)
DE4217060A1 (en) Solar energy collector - has circulating fluid in pipe embedded in absorber plate contained hermetically between transparent faceplate and backplate
DE4121670A1 (en) Building panel solar heat collector - incorporates fluid containing glass pipes with coating of varying translucency
DE102013100294A1 (en) Sorption storage heater for storage and release of heat, has storage module, in which absorbate is enclosed, where storage module has multiple areas, and storage module has storage box with lower-sided lattice for filling of absorbents
DE202013100153U1 (en) Sorptionsspeicherheizung
DE202007005302U1 (en) Collector e.g. hybrid collector, for generating electrical and thermal energy from solar energy, has photovoltaic module and solar thermal module arranged in common housing, where insulation space is arranged between two modules

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20130425

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F24J0002040000

Ipc: F24S0010000000