DE2700916C2

DE2700916C2 -

Info

Publication number: DE2700916C2
Application number: DE2700916A
Authority: DE
Inventors: Daniel Carouge Ch Gross; Pierre Genf Ch Genequand
Original assignee: Battelle Development Corp
Current assignee: Battelle Development Corp
Priority date: 1976-01-08
Filing date: 1977-01-07
Publication date: 1988-04-07
Also published as: DE2700916A1; LU76529A1; NL182908B; NL7700076A; FR2337858A1; DK152630B; IE44559B1; JPS5952339B2; JPS52105340A; IT1078360B; DK152630C; GB1533206A; US4117829A; CA1063464A; DK4477A; IE44559L; NL182908C; BE850206A; CH611405A5; FR2337858B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Absorber eines Solarkollektors der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem derartigen, aus der US 33 79 394 bekannten Absorber sind die Fasern zu einer Vielzahl von Bündeln zusammengefaßt und in ein wärmeenergieabsorbierendes Material implantiert. Da die Fasern innerhalb eines Bündels so eng zueinander angeordnet sind, daß sie sich berühren, sind Konvektionsverluste nicht vermeidbar. Weitere Verluste treten bei diesem bekannten Absorber in Form von Strahlung auf, die über die Faseroberflächen emittiert wird.

Bei dem aus der US 29 98 006 bekannten Absorber eines Sonnenkollektors ist die Absorberoberfläche mit Fasermatten belegt, deren Fasern weder gleichmäßig voneinander beabstandet noch parallel untereinander ausgerichtet sind und nicht über die profilierte Absorberoberfläche hinausragen. Auch bei diesem bekannten Absorber treten starke Verluste durch Konvektion und Wärmestrahlung auf.

Aus der DE-AS 25 45 224 ist es bekannt, Wandmaterial für Zellstrukturen zur Unterdrückung der frontseitigen Wärmeverluste bei Solarkollektoren aus dünnen, aneinanderliegenden Fasern aufzubauen, die transparent für Sonnenstrahlung und für langwellige Infrarotstrahlung stark absorbierend sind, wobei die Achsen der Fasern senkrecht auf der Schnittlinie zwischen Faserwandebene und Absorbtionsebene stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Absorber für einen Solarkollektor mit hohem Absorbtionsvermögen zu schaffen, bei dem die Verluste auf der Einstrahlungsseite durch Strahlung sowie Wärmeleitung und Konvektion auf ein ganz geringes Maß beschränkt sind, so daß auf wirtschaftliche Weise Lichtenergie mit erhöhtem Gewinn in thermische Energie umgewandelt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach besteht die Erfindung darin, daß Energie zur absorbierenden Absorberoberfläche einerseits durch Leitung im Faserinnern und andererseits durch starke Reflexion auf der Faseroberfläche befördert wird. Durch die erfindungsgemäß gewählte Faserart, Faserlänge und Faseranordnung werden Verluste durch Strahlung, Wärmeleitung und Konvektion weitgehend vermieden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in dieser zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Absorbers eines Sonnenkollektors;

Fig. 2a eine Teilansicht der Fig. 1 von oben in vergrößertem Maßstab, die den Weg eines quer durch die Vorderseite des Absorbers einfallenden Lichtstrahls veranschaulicht;

Fig. 2b eine schematische, teilweise Längsschnittansicht der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, die ebenfalls den Weg des einfallenden Lichtstrahls veranschaulicht;

Fig. 2c eine Schnittansicht entsprechend der der Fig. 2b, jedoch in weiter vergrößertem Maßstab, die den Weg der thermischen Infrarot-Strahlung veranschaulicht, die gegen die Vorderseite des Absorbers zurückgestrahlt wird;

Fig. 3a eine teilweise Längsschnittansicht einer ersten Abwandlung des erfindungsgemäßen Absorbers, die in einen flachen Solarkollektor eingebaut ist;

Fig. 3b eine eine Einzelheit der Fig. 3a veranschaulichende Ansicht in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3c ein Diagramm bezüglich der Energieumwandlungsleistung des Solarkollektors der Fig. 3a und 3b;

Fig. 4 einen Längsschnitt einer zweiten Abwandlung des erfindungsgemäßen Absorbers, eingebaut in ein System mit Doppelbelichtung;

Fig. 5 einen Längsschnitt einer dritten Abwandlung des erfindungsgemäßen Absorbers, eingebaut in eine Vorrichtung zum Erhitzen einer Ladung;

Fig. 6a eine Teildraufsicht entsprechend der der Fig. 2, die eine vierte Abwandlung veranschaulicht;

Fig. 6b eine Ansicht entsprechend der der Fig. 6a, die eine fünfte Abwandlung veranschaulicht;

Fig. 6c einen Längsschnitt entsprechend dem der Fig. 2b, die eine sechste Abwandlung veranschaulicht;

Fig. 7 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Absorbers;

Fig. 8a eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 8b einen Längsschnitt einer Phase des Herstellungsverfahrens zur Realisierung dieser Ausführungsform;

Fig. 9a eine Ansicht einer ersten Abwandlung entsprechend der der Fig. 8a;

Fig. 9b eine Ansicht entsprechend der der Fig. 8b, aber bezogen auf diese Abwandlung;

Fig. 10a einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab entlang der Achse Xa-Xa der Fig. 9b;

Fig. 10b einen Querschnitt in ebenfalls vergrößertem Maßstab entlang der Achse Xb-Xb der Fig. 9b;

Fig. 11 einen Längsschnitt einer zweiten Abwandlung;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform;

Fig. 13 einen Längsschnitt eines konventionellen Solarkollektors, in den die Ausführungsform des Kollektors von Fig. 12 eingebaut ist; und

Fig. 14 einen Längsschnitt einer vierten Ausführungsform.

Der in Fig. 1 teilweise dargestellte Absorber weist eine metallische Grundplatte 1 auf, dessen Oberfläche mit einer Schicht aus einem mit starker Absorptionskraft für einfallende Lichtstrahlung versehenen Material bedeckt ist, auf der ein dichtes Fasernetz 3 befestigt ist, das sich im wesentlichen über die gesamte Oberfläche der Grundplatte 1 erstreckt. Dieses Fasernetz 3 besteht aus einer Vielzahl von durchsichtigen Fasern 4 mit im wesentlichen gleicher Länge und mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, die einzeln mit einem ihrer Enden in der Schicht auf der Oberfläche 2 befestigt und sämtlich senkrecht zur Grundplatte 1 ausgerichtet sind, wobei sie im wesentlichen im gleichen Abstand zueinander stehen.

Das Fasernetz 3 soll verschiedenartige, im folgenden beschriebene Funktionen erfüllen. Um diese Funktionen erfüllen zu können, muß dieses Fasernetz 3 zwei ganz genau bestimmten Gruppen von Eigenschaften genügen, von denen sich die eine auf das Material bezieht, aus dem die Fasern bestehen, und die andere auf die geometrischen Abmessungen des Fasernetzes.

So muß jede der Fasern 4 aus einem Material bestehen, das gleichzeitig durchscheinend (d. h. nicht-absorbierend) und im Hinblick auf einfallende Strahlung nicht streuend ist, sowie lichtundurchlässig (d. h. stark absorbierend und in alle Richtungen abstrahlend) gegenüber der thermischen Infrarotstrahlung (wobei das Absorptionsvermögen und damit die Strahlkraft für mittlere Wellenlängen entsprechend der Betriebstemperatur des Absorbers eingestellt werden kann).

Ein solches Material muß in vorteilhafter Weise auch eine schwache thermische Leitfähigkeit besitzen und chemisch und strukturell stabil bei der Betriebstemperatur des Absorbers sein und sogar auch, wenn möglich, bis zur "Temperatur mit Fluß Null" des Absorbers. Dieses Material muß schließlich mechanische Eigenschaften haben, derart daß die Fasern eine ausreichende Starrheit besitzen, damit sie nicht unter ihrem eigenen Gewicht zusammenfallen.

Als Material zur Bildung dieser Fasern kann man in besonders vorteilhafter Weise anorganische Materialien wie Glas, Silizium und eventuell Gips oder organische Materialien wie z. B. Polyesterfasern verwenden.

Ebenso müssen die geometrischen Abmessungen des Fasernetzes 3, damit dieses Fasernetz 3 die oben erwähnten Funktionen ausüben kann, innerhalb des folgenden Bereiches liegen: Jede der konstitutiven Fasern 4 des Netzes muß eine verbleibende Länge aufweisen, die zwischen 1 und 10 cm liegt, und einen Durchmesser zwischen 25 und 500 µm, wobei das Fasernetz 3 zwischen den Fasern 4 einen Abstand von zwischen 100 und 5000 µm und eine Faserdichte (Anzahl der Fasern pro Oberflächeneinheit der Grundplatte) zwischen 4 und 10 000 Fasern pro cm² aufweisen muß. Es ist besonders vorteilhaft, ein Fasernetz 3 zu verwenden, das aus Fasern 4 besteht, die eine Länge in der Größenordnung von 5 cm haben und einen Durchmesser in der Größenordnung von 70 µm, die in einer solchen Weise voneinander entfernt angebracht sind, daß sie eine Dichte in der Größenordnung von 500 Fasern 4 pro cm² und eine Volumendichte oder einen Füllungsprozentsatz (proportional zum Quotienten der Summe der Faserschnitte pro Gesamtoberfläche der Grundplatte) haben, der unter 2% liegt.

Der beschriebene Absorber arbeitet, wenn er der einfallenden Lichtstrahlung ausgesetzt wird, in folgender Weise: die Lichtstrahlung, die auf die absorbierende Schicht der Absorberoberfläche 2 auftrifft, nachdem sie das durchscheinende Fasernetz 3 durchquert hat, wird in kontinuierlicher Weise durch diese Schicht absorbiert, derart daß die Grundplatte 1 sich unter Einwirkung dieser Absorption progressiv erwärmt, bis sie ihre Betriebstemperatur erreicht, die aufgrund der geringen thermischen Masse der Fasern 4 schnell erreicht wird. Die derart erhaltene Wärme kann dann auf eine bestimmte Ladung oder einen bestimmten Wärmeträger entsprechend den verschiedenen Anwendungen übertragen werden.

Aufgabe des Fasernetzes 3 ist es, die thermischen Verluste gegen die Vorderseite des Absorbers, die unausweichliche Folge der Erwärmung der absorbierenden Platte sind, maximal zu verringern, wobei die bestmögliche Durchdringung der einfallenden Lichtstrahlung bis zu dieser absorbierenden Platte durch Verkleinerung der optischen Verluste bei der Durchdringung, ermöglicht wird. Diese verschiedenen Ergebnisse werden dank der verschiedenen, durch das Fasernetz 3 erfüllten Funktionen erreicht, das gleichzeitig als Lichtführung für die einfallende Strahlung wirkt, als thermische Schranke für die zurückgestrahlte thermische Infrarot-Strahlung und als Sperre für die Bewegungen konvektiver Gase.

Im folgenden werden diese verschiedenen Funktionen sowie die Art und Weise mehr im einzelnen untersucht, in der sie auf die verschiedenen optischen und thermischen Verluste übertragen werden.

Die Durchdringung der einfallenden Lichtstrahlung bis auf die absorbierende Grundplatte 1 kann sich in zwei optischen Verlustarten äußern: Verluste, die auf dem Vorhandensein des Fasernetzes 3 (Möglichkeit von Rückstreuung eines Teils der die Fasern durchquerenden Strahlung nach außen) beruhen und Verluste, die auf der unvollständigen Absorption der absorbierenden Grundplatte 1 beruhen.

Die Fig. 2a und 2b veranschaulichen den Weg eines einfallenden Strahlenbündels "a" quer durch das Fasernetz 3 aus durchscheinenden Fasern 4. Diese Figuren zeigen, daß das einfallende Strahlenbündel "a" beim Auftreffen auf die Fasern 4 an einer bestimmten Anzahl von Punkten "b" eine Vielzahl von Reflexionen und Brechungen erfährt, so daß es in einer Vielzahl von Sekundär-Bündeln "c" reflektiert wird, die sämtlich die absorbierende Oberfläche 2 der Grundplatte 1 des Absorbers erreichen. Alle diese abgelenkten Sekundär- Bündel "c" sind tatsächlich notwendigerweise auf Kegeln lokalisiert, deren Symmetrieachse aus den Fasern 4 besteht, wobei die Kegel alle die absorbierende Schicht der Absorberoberfläche 2 durchschneiden. Der Teil der einfallenden Strahlung, der im Inneren der einzelnen Fasern 4 durch Totalreflexion gefangen wird, erreicht ebenfalls zwangsläufig den Boden dieser Fasern. Die einzelnen Fasern 4 sowie die zwischen diesen vorhandenen kleinen Zwischenräume wirken daher als Lichtführung für die einfallende Strahlung, wie auch immer die Richtung dieser letzteren in bezug auf die Platte 1 verlaufen mag, wobei fast die gesamte Strahlung zusammengezogen wird, die auf die absorbierende Oberfläche 2 der Grundplatte 1 des Absorbers aufgetroffen ist.

Die einzigen wahrnehmbaren optischen Verluste, die sich bei der Durchquerung des Fasernetzes 3 bemerkbar machen können, sind Verluste, die Folge von Absorptions- oder Diffusionsvorgängen durch die Fasern 4 sein können (Absorption, wenn die Fasern nicht völlig durchscheinend sind). Dabei handelt es sich um eine Diffusion, wenn die Fasern eine vom optischen Gesichtspunkt aus nicht völlig glatte Oberfläche bilden oder wenn sie Diffusionszentren im Inneren ihres Volumens bilden. Es ist außerdem festzustellen, daß nur maximal die Hälfte der derart absorbierten oder zerstreuten Strahlung wirksam nach außen austritt und sich so durch einen wirklichen optischen Verlust durch Rückstreuung nach außen äußert, wobei zumindest die andere Hälfte dieser Strahlung tatsächlich bis zu der absorbierenden Grundplatte 1 gelangt. Im übrigen stellt man fest, daß diese optischen Verluste durch Rückstreuung mit dem Einfallswinkel der einfallenden Lichtstrahlung ansteigen, also mit dem Strahlungswinkel in bezug auf die Normale auf der absorbierenden Platte, aber daß sie immer klein bleiben, ganz gleich, wie der Einfallswinkel beschaffen sein mag. Beispielsweise hat man festgestellt, daß man bei einem Fasernetz 3 aus Glasfasern von 5 cm Höhe, mit 60 µm Durchmesser und mit 5 Fasern pro mm², erhalten durch Ziehen von "Glas E", einen Übertragungsfaktor der einfallenden Lichtstrahlung durch dieses Fasernetz 3 erhielt, der etwa 99% bei einem Einfallswinkel Null, ungefähr 97% bei einem Einfallswinkel von 45° und ungefähr 95% bei einem Einfallswinkel von 60° betrug.

Zu diesen optischen Verlusten bei der Durchquerung des Fasernetzes 3 kommen die optischen Verluste aufgrund einer unvollkommenen Absorption der absorbierenden Grundplatte 1. Diese optischen Verluste hängen, wie bekannt, im wesentlichen von der Art des strukturellen Materials der Schicht und von dem Zustand der Oberfläche dieser Schicht (rauh oder ganz glatt) ab. Beispielsweise hat man auf diese Art feststellen können, daß man einen Absorptionsfaktor in der Größenordnung von 95% bei einer absorbierenden Schicht aus einer aus Kleber Scotch No 582 und Rußschwarz zusammengesetzten Mischung erhielt. Unter Berücksichtigung der weiter oben genannten optischen Verluste kann man auf diese Weise eine optische Gesamt- Absorptionsleistung, also das Produkt des Übertragungsfaktors durch das Fasernetz 3 zum Absorptionsfaktor der absorbierenden Grundplatte 1 in der Größenordnung von 94% erhalten. Diese optische Umwandlungsleistung ist unabhängig von der von dem Absorber erreichbaren Temperatur.

Die Erwärmung der absorbierenden Grundplatte 1 des Absorbers äußert sich in bezug auf diesen auf nur zwei thermische Verlustarten zum Vorderteil des Umwandlers hin: Verluste durch thermische Infrarotstrahlung zur Vorderseite und Verluste durch thermische Leitung gleichzeitig entlang den Fasern 4 und in der zwischen den Fasern 4 stehenden unbeweglichen Luft. Eine der wesentlichen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Absorbers beruht auf der Tatsache, daß das Vorhandensein des Fasernetzes 3 jegliche Bildung von konvektiver Luftbewegung zwischen den Fasern 4 verhindert und so ermöglicht, die Verluste aufgrund von Konvektion völlig auszuschließen.

Die völlige Vermeidung von Verlusten durch Konvektion dank des Vorhandenseins des Fasernetzes 3 konnte experimentell aufgezeigt werden, indem man Vergleichsmessungen von Verlusten unter Vakuum und vergleichsweise an der Luft bei atmosphärischem Druck durchführte, nämlich unter Verwendung von Temperaturen, die die normale Betriebstemperatur des Absorbers, d. h. Temperaturen in der Größenordnung von 80° bis 300°C, nicht überschritten. Der erhaltene Unterschied zwischen den beiden Fällen entspricht tatsächlich im wesentlichen den Verlusten durch thermische Leitung in der Luft. Dabei handelt es sich um Verluste, deren Werte bekannt sind und häufig in der Literatur erwähnt sind, was klar aufzeigt, daß die Verluste durch Konvektion gleich Null sind.

Diese Vermeidung von Verlusten durch Konvektion erklärt sich durch die Geometrie und die Ausmaße des Fasernetzes 3, die sich durch eine erhöhte Grenzfläche äußern, die zu erheblichen Kapillarreibungs- Koeffizienten führen, die praktisch jede Bewegung konvektiver Luft bei normalen Temperaturbedingungen verbieten. Es soll versucht werden, nachstehend eine vereinfachte Theorie aufzuzeigen, um diese Vermeidung von Konvektion als Funktion der Geometrie des Fasernetzes 3 und der verwendeten Temperaturen zu erklären.

In dem einfachen Fall von zwei voneinander in Abstand stehenden Platten, die einem Temperaturgradienten Δ T unterworfen und in Luft bei atmosphärischem Druck angeordnet sind, besteht eine ganz bekannte Theorie, die es erlaubt, den Temperaturgradienten ( Δ T) _s zu berechnen, aus dem die Konvektion zwischen den Platten als Funktion des Zwischenraums δ zwischen diesen Platten entstehen kann. Dieser Temperaturgradient ( Δ T) _s drückt sich entsprechend dieser Theorie durch folgende Gleichung aus:

( Δ T) _s = 48,2×δ ^-3,

worin δ in cm ausgedrückt ist und 48,2 eine Konstante darstellt. (Diese Beziehung zeigt, daß die Konvektion für einen Temperaturgradienten zu entstehen beginnt, der gleich 0,4°C für einen Zwischenraum δ von 5 cm, 6°C für einen Zwischenraum von 2 cm, 48°C für einen Zwischenraum von 1 cm, 386°C für einen Zwischenraum von 0,5 cm und ungefähr 3000°C für einen Zwischenraum von 0,25 cm beträgt). Man kann aufzeigen, daß diese Theorie auch im Fall der vorliegenden Erfindung unter der Voraussetzung gültig bleibt, daß in der oben genannten Gleichung der reelle Zwischenraum δ durch ein "Äquivalenz-Intervall δ _eq" ersetzt ist, wie z. B.

worin d _f, h _f und n _f jeweils den Durchmesser, die Höhe und die Dichte der Fasern 4 bezeichnen, d. h. die Faseranzahl pro Oberflächeneinheit der Grundplatte 1. Die dieses Äquivalenz-Intervall δ _eq bestimmende Beziehung kann sich durch Errichtung einer Äquivalenz zwischen dem Begriff der "für die freie Zirkulation der Luft vorhandenen Höhe" in dem einfachen Fall zweier in Abstand angebrachter Platten berechnen (in diesem Fall gleich der Hälfte des Zwischenraums w ) und dem erfindungsgemäßen Fall, wobei von der Hypothese ausgegangen wird, daß im erfindungsgemäßen Fall dieser Wert durch die Höhe definiert wird, auf der die in den Fasern zirkulierende Luft eine Reibung "erkennen" würde, die derjenigen ähnlich wäre, die von der in der Nähe der in der Mitte liegenden, unbeweglichen Schicht in dem einfachen Fall mit zwei Platten zirkulierenden Luft erkannt wird. Die nachstehende Tabelle gibt die Werte w _eq, die für verschiedene Abmessungen des Fasernetzes erhalten werden, sowie die Werte, die genommen werden können als Funktion der gleichen Abmessungen durch den Übertragungsfaktor e _f des Fasernetzes, der wie folgt bestimmt wird:

Diese Tabelle zeigt deutlich, daß der Wert des Äquivalenz-Zwischenraums δ _eq für Fasern 4 mit einem Durchmesser unter 500 µm und einer Dichte über 4 Fasern/cm², d. h. einem Fasernetz 3, das den weiter oben geforderten Abmessungen entspricht, weit unter dem Wert des Auftretens der Konvektion bleibt, und zwar bei Temperaturgradienten, die im wesentlichen mit denen identisch sind, die bei einem bei normaler Temperatur arbeitenden Absorber auftreten würden. Die gleiche Tabelle zeigt auch auf, daß es überhaupt nicht zutrifft auf "zylindrische Elemente", die im Gegensatz dazu einen über 500 µm liegenden Durchmesser haben und eine Dichte unter 4 Fasern/cm², also für Elemente mit Abmessungen, die über den oben geforderten Abmessungen liegen und die nicht mehr mit dem Ausdruck "Faser" bezeichnet werden können. Der Äquivalenz-Zwischenraum δ _eq wird tatsächlich für diese Elemente weitaus höher sein als der Wert des Auftretens der Konvektion, so daß solche Elemente völlig unwirksam dafür werden, die Konvektion zu unterdrücken.

Da die Verluste durch Konvektion auf diese Weise im erfindungsgemäßen Absorber völlig unterdrückt werden, reduzieren sich die thermischen Verluste zur Vorderseite des Absorbers einfach auf die Verluste durch thermische Infrarot-Strahlung und auf die Verluste durch Leitung entlang den Fasern 4 und in der zwischen den Fasern 4 stehenden unbeweglichen Luft.

Das Fasernetz 3 wirkt gegenüber der thermischen Infrarot-Strahlung, die von der Grundplatte 1 zurückgestrahlt werden kann, wie ein mikroporöser thermischer Isolator entsprechend einem Mechanismus, der dem von Glaswolle gleicht. Die zurückgestrahlte Infrarot-Strahlung kann im wesentlichen die Außenseite des Fasernetzes 3 nur durch ein Verfahren radiativer Streuung erreichen. Fig. 2c zeigt ein solches Diffusionsverfahren, wobei zur Vereinfachung in der Zeichnung nur zwei Fasern dargestellt sind und nur einige thermische Strahlenbündel, die von diesen beiden Fasern abgestrahlt oder absorbiert werden. Die Gesamtzahl aller seitlichen Oberflächen der Fasern 4, entsprechend dem Zwischenraum Fasern/Gas, ist um viele Male größer als die entsprechende Oberfläche der Grundplatte 1, wobei nur ein relativ kleiner Teil "e" der thermischen Infrarotstrahlung "d", die von der absorbierenden Oberfläche 2 abgestrahlt wird, d. h. der Teil, der im wesentlichen parallel zu den Fasern 4 abgestrahlt wird, in der Lage ist, unmittelbar aus dem Fasernetz 3 zu entweichen. Die quer abgestrahlte thermische Infrarotstrahlung wird dagegen von den Fasern 4 absorbiert; daraus ergibt sich eine indirekte Rückstrahlung, die von seiten der entsprechenden Faserabschnitte schwächer ist. Ein Teil dieser Rückstrahlung läuft zum oberen Teil des Fasernetzes 3, nämlich dem in der Zeichnung mit "f" bezeichneten Teil, ein Teil nach unten und ein Teil quer durch das Netz. Unter der Wirkung dieses Mechanismus erreichen die Fasern 4 ein thermisches Gleichgewicht, wobei ihre Temperatur sowie die von ihnen ausgestrahlte thermische Strahlung sich von ihrem Boden bis zu ihrer Spitze verringern. Auf statistischer Basis handelt es sich bei diesem Prozeß von thermischer Infrarotstrahlung-Absorption-Rückstrahlung um einen Streuungsprozeß. Ein solcher Prozeß, der zwischen einen thermischen Gradienten aufweisenden Fasern auftritt, hat den Vorteil, weniger radiative Energie zur Außenseite des Absorbers abzustrahlen als ein nicht diffuser, unmittelbarer radiativer Austausch von der absorbierenden Oberfläche aus.

Die Funktion als thermische Schranke, die auf diese Weise vom Fasernetz 3 gegenüber der von der Grundplatte 1 zurückgestrahlten thermischen Infrarot-Strahlung ausgeübt wird, konnte experimentell bestimmt werden durch vergleichende Verlustmessungen auf einer mit einem Fasernetz 3 versehenen Grundplatte 1 bzw. einer kein solches Netz aufweisenden Platte. Auf diese Weise konnte festgestellt werden, daß die Verringerung der Verluste durch Strahlung in der gleichen Größenordnung lag wie die, die man mit den Strukturen "in Bienenwabenform" erhielt, die vom Stand der Technik her bekannt sind. Das Fasernetz 3 hat jedoch gegenüber den Strukturen "in Bienenwabenform" den außerordentlichen Vorteil, daß es bei gleicher Verringerung der Verluste durch Strahlung eine beträchtlich geringere, ungefähr um eine Größenordnung geringere Menge an Material, wie Glas oder Kunststoff, benötigt, was sich nicht nur durch ein viel geringeres Gewicht und wesentlich geringere Kosten äußert, sondern auch durch eine wesentlich verringerte thermische Trägheit. Nachfolgend soll versucht werden, eine andere vereinfachte Theorie darzulegen, die es erlaubt, diese Verringerung der Verluste durch Strahlung als Funktion der Geometrie des Fasernetzes 3 und der angelegten Temperaturen zu erklären.

Für den einfachen Fall zweier voneinander in Abstand angebrachter und zwei genauen Temperaturen T₀ und T ausgesetzter Platten gibt es eine weitere, sehr bekannte Theorie, durch die der Austausch unmittelbarer Strahlungswärme δ zwischen den beiden Platten als Funktion der Temperaturen T₀ und T berechnet werden kann. Dieser unmittelbare Strahlungswärmeaustausch S wird entsprechend dieser Theorie durch die folgende Beziehung gegeben:

S = ε _e σ (T⁴ - T₀⁴),

worin ε _e die Ausstrahlung der warmen Platte mit der Temperatur T, wobei die Ausstrahlung der kalten Platte im übrigen als gleich der Einheit angenommen wird, und σ die Universalkonstante von Boltzmann ist.

Wenn man zwischen die Platten eine antiradiative Struktur irgendeiner Art einsetzt (wie die Struktur in Bienenwabenform entsprechend dem Stand der Technik oder das Fasernetz 3 entsprechend der Erfindung), dann findet kein unmittelbarer Strahlungsaustausch mehr zwischen den Platten statt, sondern nur ein indirekter Strahlungsaustausch mit Hilfe der seitlichen Oberfläche dieser Struktur. Man kann beweisen, daß die genannte Theorie unter der Bedingung gültig bleibt, daß der obigen Beziehung ein Koeffizient ε _f zugefügt wird, der den Faktor der thermischen Infrarot-Übertragung quer durch die Struktur hindurch bezeichnet. Man kann beweisen, daß dieser Übertragungsfaktor ε _f proportional dem Quotienten aus der Oberfläche der Platten zur seitlichen Oberfläche der Struktur oder auch proportional einem Aufrichtfaktor h _r ist, der für eine bestimmte Struktur charakteristisch ist. Es kann so bewiesen werden, daß bei einer Struktur in Bienenwabenform der Übertragungsfaktor ε _f durch die Beziehung ε _f = 0,68×e/h gegeben wird, wobei e den Durchmesser der Zellen und h ihre Höhe angibt. Ebenso kann man beweisen, daß bei einem Fasernetz der Übertragungsfaktor ε _f durch die Beziehung

berechnet werden kann, worin d _f, h _f und n _f jeweils den Durchmesser, die Höhe und die Dichte (Anzahl pro Oberflächeneinheit) der Fasern 4 darstellen.

Die weiter oben erwähnte Tabelle gibt ebenfalls die Werte des Übertragungskoeffizienten ε _f für verschiedene Abmessungen des Fasernetzes 3. Diese Tabelle zeigt deutlich, daß der Transmissionsfaktor ε _f für Fasern 4 mit einem Durchmesser unter 500 µm und einer Dichte über 4 Fasern/cm², d. h. bei einem Fasernetz, das den weiter oben geforderten Abmessungen entspricht, schwach bleibt, aber Bedeutung gewinnt für Fasern oder auch "zylindrische Elemente", die jenseits dieser Abmessungen liegen, so daß das Fasernetz 3 aufhört, als thermische Schranke zu wirken, wenn es sich von den geforderten Abmessungen entfernt.

Schließlich werden die Verluste durch Leitung entlang den Fasern oder in der stehenden Luft verringert. Die Verluste durch Leitung in stehender Luft (die häufig als thermischer Isolator verwendet wird) sind bekanntlich sehr gering.

Was die Verluste durch Leitung entlang den Fasern 4 betrifft, so können diese verringert werden, indem man bei einem bestimmten Abstand zwischen den Fasern 4 und einem bestimmten Zwischenraum zwischen Fasern 4 und Luft ausreichend lange und dünne Fasern 4 verwendet. In vorteilhafter Weise wählt man daher für die Fasern 4 ein Material mit einer ausreichend schwachen thermischen Leitfähigkeit, einem Vorteil von Glas gegenüber kristallinischen Materialien.

Wenn er der Solarstrahlung ausgesetzt ist, entwickelt der erfindungsgemäße Absorber zwischen den unteren und den oberen Enden seiner Fasern 4, sowohl was die Fasern selbst betrifft als auch die zwischen den Fasern und der zwischen ihnen ausgestrahlten thermischen Strahlung liegende Luft, einen inneren, homogenen Temperaturgradienten, der annähernd linear dem Wert Δ T ist, der eine thermische Leitung bestimmt, die offensichtlich der der üblichen mikroporösen, thermischen Isolatoren, wie Glaswolle, Kork usw. vergleichbar ist.

Diese offensichtliche thermische Leitfähigkeit stellt die Summe der thermischen Verlustprozesse durch Strahlung, durch Leitung im Gas und durch Leitung in den Fasern 4 dar. Die thermische Isolierung ist daher umso besser, je länger die Fasern sind.

Da die thermischen Gesamtverluste gering sind, kann der erfindungsgemäße Absorber vorteilhaft in einem konventionellen, flachen Solarkollektor verwendet werden, der mit einem einzigen Deckelglas versehen und einfach mit Luft gefüllt ist, wobei das Deckelglas gleichzeitig als Schutz gegen Staub, Bruch der Fasern usw. dient. Um die Verluste durch thermische Leitung in dem Gas noch weiter zu verringern, kann man auch in diesem flachen Kollektor die Luft durch ein anderes Gas wie CO₂ oder Freon ersetzen. Der erfindungsgemäße Absorber kann ebenso in nicht flache Kollektoren eingebaut werden, beispielsweise in röhrenförmige, die mit Solarkonzentratoren verwendet werden, wie etwa Spiegeln, Fresnel-Linsen. Der erfindungsgemäße Absorber kann auch in den Boden und/oder die Seitenwände eines dichten Behälters eingebaut werden, der beispielsweise als chemischer Reaktor, als thermostatischer Behälter oder auch als Behälter, beispielsweise einem Tiegel für zu wärmende Nahrungsmittel dienen soll, wobei die Vorderseite dieses dichten Behälters außerdem aus einer durchsichtigen Platte besteht.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen einige der vorerwähnten Anwendungsarten. So zeigen die Fig. 3a und 3b den erfindungsgemäßen Absorber eingebaut in einen konvektionellen Solarkollektor flacher Bauart. Der in diesen Figuren dargestellte Kollektor umfaßt eine metallische Grundplatte 1 im Inneren eines Behälters, dessen Vorderseite aus einer durchscheinenden Glaswand 6 besteht.

Auf der Hinterseite der Grundplatte 1 ist eine Vielzahl von Wärmeaustauschleitungen 7 aufgeschweißt, die ein Wärmeträger 8 wie Wasser, Öl oder Gas durchströmt. Die Grundplatte 1 ist von der hinteren Platte 9 des Kollektors in bekannter Weise durch ein Isoliermaterial 10 wie Glaswolle oder Glasstein thermisch isoliert, in das parallel zur Grundplatte 1 Metallfolien 11 eingefügt sein können, die die Rolle eines Schirms gegen die zur Hinterseite des Kollektors rückgestrahlte thermische Strahlung spielen. Die vordere Seite der Grundplatte 1 ist von einer absorbierenden Schicht auf der Oberfläche 2 bedeckt, die ihrerseits mit einer Haftschicht 12 bedeckt ist, in die ein Fasernetz 14 eingesetzt worden ist (Fig. 3b zeigt im einzelnen, wie die einzelnen Fasern 14 in der Schicht 12 haften). Die Haftschicht 12 kann beispielsweise aus einem natürlichen Klebematerial oder einem thermoadhäsiven Material bestehen. In vorteilhafter Weise kann man vorsehen, Glasfasern zu verwenden, die in eine dünne Glasverbundschicht eingelassen sind (Glaslot). Eine solche Struktur hat den Vorteil, ihre thermische Stabilität bis zu Temperaturen in der Größenordnung von 300°C beizubehalten; im übrigen haben die Glasfasern nicht nur eine sehr geringe thermische Leitfähigkeit, sondern besitzen auch in hohem Maße alle erforderlichen optischen Eigenschaften.

Der Raum 15 zwischen dem Fasernetz 14 und der vorderen Glaswand 6 ist in vorteilhafter Weise mit einem Gas wie Luft, CO₂ oder Freon angefüllt. Dieser Raum 15 aus Gas dient zur weiteren Verringerung der thermischen Verluste des Sammlers. Es ist im übrigen wichtig, daß das Fasernetz 14 völlig trocken bleibt, da ein Auftreten eines Verdampfungs-Kondensations-Kreislaufs im Inneren dieses Fasernetzes die Gefahr mit sich brächte, als thermischer Kurzschluß zu wirken. In dem Fall eines in Berührung mit der Atmosphäre stehenden, nicht dichten Sammlers, der in schräger oder vertikaler Lage verwendet wird, könnte man einen inneren Sammel- und Drainagekanal für Wassertropfen einrichten, die sich auf dem inneren kältesten Teil des Sammlers, d. h. der Glaswand 6 niederschlagen könnten. Man würde auf diese Weise vermeiden, daß das Fasernetz 14 feucht wird.

Um die Strahlungsverluste so weit wie möglich zu verringern, kann man auch in bekannter Weise die Innenseite der durchscheinenden Glaswand 6 mit einer durchscheinenden Schicht 16 aus einem Material wie Indiumoxid In₂O₃ beschichten, das mit Zinnoxid SnO₂ gedopt ist, was die Wirkung hat, die restliche thermische Infrarotstrahlung zur reflektieren, die an der Spitze der Fasern 14 austritt. Die Hinzufügung dieser zusätzlichen Schicht 16 hat jedoch den Nachteil, daß sich die Verluste durch Reflexion der einfallenden Strahlung erhöhen. Es ist daher in bestimmten Fällen vorteilhaft, die durchscheinende Glaswand 6 mit anti-reflektierenden Schichten zu bedecken.

Um deutlich zu zeigen, daß der erfindungsgemäße Absorber es ermöglicht, die Gesamtheit der optischen und thermischen Verluste zu verringern, wird nachstehend versucht, die Gesamt-Konversionsleistung Γ des flachen Kollektors entsprechend den Fig. 3a und 3b als Funktion des Quotienten aus der Erhöhung der Temperatur Δ T der Grundplatte zur Intensität der Solarstrahlung H _h zu bewerten, und dann die derart erhaltene Leistung mit denen zu vergleichen, die in entsprechenden nach dem Stand der Technik bekannten Kollektoren erhalten werden können.

Diese Gesamt-Konversionsleistung Γ läßt sich als Funktion der einfallenden Solar-Intensität H _h und der verschiedenen Verluste durch die folgende Beziehung darstellen:

Γ = cos Φ Γ _c Γ _f Γ _e - (S _b + S _f )/H _h,

worin Γ die Gesamt-Konversionsleistung bezeichnet, bestimmt als der Quotient der thermischen Kraft, die pro Oberflächeneinheit in bezug auf die solare Belichtung H _h dimensionslos erforderlich ist: Dabei bezeichnet

H _h die Solar-Belichtung (Wm^-2), Φ den Einfallswinkel der Solarstrahlung in bezug auf die Normale auf der Grundplatte, Γ _c den Transmissionsfaktor der Solarstrahlung durch das Deckglas (dimensionslos), Γ _f den Transmissionsfaktor der Solarstrahlung durch das Fasernetz (dimensionslos), Γ _e den Absorptionsfaktor der Solarstrahlung im Inneren der absorbierenden Platte (dimensionslos), S _b die thermischen Verluste zur Rückseite des Absorbers (Wm^-2) und S _f die thermischen Verluste zur Vorderseite des Absorbers (Wm^-2).

Die thermischen Verluste S _b und S _f können als Funktion von Δ T (wobei Δ T den Temperaturunterschied zwischen der Grundplatte des Absorbers und der Umgebung bezeichnet) durch die folgenden Beziehungen ausgedrückt werden:

worin λ _b die Leitfähigkeit des Isoliermaterials, das die Rückseite des Absorbers bedeckt (Wm^-1 (°K)^-1) bezeichnet und h _b die Dicke dieses Isoliermaterials (m) bezeichnet, sowie

worin

λ _airdie Leitfähigkeit der Luft bezeichnet,λ _fdie thermische Leitfähigkeit der Fasern,h _fdie Länge der Fasern (m),dden Durchmesser der Fasern (m),eden Raum zwischen den Fasern (m),e _edie Infrarotausstrahlung der absorbierenden Platte dimensionslos,ε _fden Infrarot-Transmissionsfaktor durch das Fasernetz dimensionslos,σdie Boltzmann-Konstante = 5.67.10^-8Wm^-2(°K)^-4,Tdie Temperatur der absorbierenden Platte (°K) undT₀die Umgebungstemperatur (°K).

Um den Gradienten der zusätzlichen Temperatur zwischen dem Fasernetz und dem Deckglas zu berücksichtigen, ist Δ T durch Δ T/1,2 im ersten Ausdruck von S _f ersetzt worden.

Angenommen, die Solarstrahlung fällt unter normalem Einfallswinkel ein (cos Φ = 1) und der flache Kollektor hat die folgenden Ausmaße (Glasfasernetz):

h _b= 8×10^-2 mh _f= variabler Parameterd= 0,6×10^-4 me= 0,4×10^-3 mT₀= 273°K

und unter Zugrundelegung der folgenden Werte für die anderen Koeffizienten:

Γ _c = 0,92 (durch die Literatur gegebener Wert) Γ _f = 0,99 (weiter oben bestimmter Wert) Γ _e = 0,95 (weiter oben bestimmter Wert) λ _b = 4×10^-2 (durch die Literatur bestimmter Wert) λ _air = 3×10^-2 (durch die Literatur gegebener Wert) λ _f = 1 (in der Literatur für Glas genannter Wert) ε _e = 0,90 (experimentell gefundener Wert) H _h = 950 Wm^-2 (Literatur) σ = 5,6×10^-8 ε _f = 1,8 e²/(h/d) (weiter oben bestimmter Wert)

erhält man schließlich den folgenden Ausdruck für den Faktor der Gesamt-Konversion Γ:

Auf dem Diagramm der Fig. 3c sind verschiedene Kurven (A bis D) dargestellt, die für die Veränderung des Koeffizienten Γ als Funktion des Verhältnisses ( Δ T/H _h ) für Kollektor verschiedener Typen repräsentativ sind. Die Kurven A und B beziehen sich auf den Solarsammler der Fig. 3a und 3b, der mit dem erfindungsgemäßen, mit Glasfasern versehenen Absorber ausgestattet ist, die eine Höhe von 3 cm (Kurve A) bzw. eine Höhe von 5 cm (Kurve B) haben. Man kann auf diese Weise feststellen, daß ein solcher Kollektor eine Betriebstemperatur von 100 bis 200°C erreichen kann (die Temperatur kann bis auf 300°C ansteigen (auf "Fluß Null"). Die Kurven C und D ihrerseits beziehen sich auf einen konventionellen Kollektor vom flachen Typ, der mit einer einzigen Glasdecke (Kurve C) bzw. mit zwei Glasdecken (Kurve D) ausgestattet ist. Man kann auf diesem Diagramm deutlich feststellen, daß der mit dem Absorber entsprechend der Erfindung versehene Kollektor eine Gesamt-Konversionsleistung Γ aufweist, die wesentlich höher als die konventioneller Kollektoren ist.

Fig. 4 veranschaulicht eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Absorbers, bei dem gleichzeitig die Vorderseite und die Hinterseite als absorbierende Flächen verwendet werden, wobei der Absorber in ein System mit Doppelbelichtung eingesetzt ist. Der in dieser Fig. 4 dargestellte Absorber 80 hat eine auf ihren beiden Seiten mit einer absorbierenden Schicht 82 versehene Grundplatte 81, wobei in jede dieser Seiten ein den früher beschriebenen entsprechendes Fasernetz 83 eingesetzt ist. In der Grundplatte 81 ist eine Vielzahl von Leitungen 84 angebracht, die einen Wärmeträger befördern sollen. Der beschriebene Absorber 80 ist im Inneren eines Reflektorsystems 85 angebracht, das im wesentlichen aus einem sphärischen, durch einen planen Reflektor 87 verlängerten Reflektor 86 besteht. Das Reflektorsystem 85 ist zur Vorderseite hin durch ein durchscheinendes Deckelglas 88 geschlossen, das die einfallende Solarstrahlung a durchlassen soll. Das Reflektorsystem 85 hat die Funktion, die unmittelbare oder diffuse Solarstrahlung gegen die Hinterseite des Absorbers zu leiten, dessen Vorderseite ebenfalls dieser Strahlung ausgesetzt ist. Die Bahn der Strahlen ist in der Zeichnung schematisiert. Die derart realisierte Doppelbelichtung hat den Vorteil, die Gesamtleistung des Systems zu steigern, wobei sogar ermöglicht wird, die gewöhnlich für die Rückseite erforderliche Isolierung wegzulassen.

Fig. 5 veranschaulicht eine andere Abwandlung des erfindungsgemäßen Absorbers, der in einen doppelwandigen Behälter 100 mit Luft eingefügt ist und die Erwärmung einer Ladung gewährleisten soll. Der in dieser Figur dargestellte doppelwandige Behälter 100 besteht aus einer metallischen Innenwand 91, deren Außenseite mit einer absorbierenden Schicht 92 bedeckt ist, in die ein Fasernetz 93 eingelassen ist, und aus einer durchscheinenden Außenwand 94. Nahe dem Behälter 100 ist ein Reflektorsystem 95 angebracht, das beispielsweise einfach aus zwei ebenen, in geeigneter Weise ausgerichteten Spiegeln 96 bestehen kann, das dazu bestimmt ist, die einfallende Solarstrahlung a auf die Wände des eine Ladung 98 enthaltenden Behälters 100 zu leiten. Diese Ladung 98 erwärmt sich nach und nach unter Einwirkung der unmittelbaren und der reflektierenden Solarstrahlung bis auf die gewünschte Temperatur, beispielsweise in der Größenordnung von 300°C. Die derart erreichte Temperatur kann während eines relativ langen Zeitraums nach Anhalten der einfallenden Strahlung aufgrund der guten thermischen Isolierung des Behälters 100 aufrechterhalten werden, so daß ein solcher Behälter auch in vorteilhafter Weise dazu benutzt werden kann, eine zeitweilige Speicherung der Wärme vor der nachfolgenden Verwendung zu gewährleisten.

In den verschiedenen Abwandlungen des bisher beschriebenen Absorbers ist festgestellt worden, daß die das Netz begründenden Fasern einen im wesentlichen runden Querschnitt haben. Eine solche Anordnung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, und der Querschnitt der Fasern kann auch eine andere Gestalt haben, beispielsweise elliptisch oder abgeplattet sein, ohne daß das derart erhaltene Fasernetz seine antiradiativen und antikonvektiven Eigenschaften verliert.

In Fig. 6a ist ein solches Netz in Ansicht von oben dargestellt, das aus Fasern 89 mit abgeplattetem Querschnitt besteht, die in im wesentlichen gleichmäßigem Abstand voneinander und in im wesentlichen zufälliger Weise verteilt angeordnet sind. Ein solches Netz muß, um seine antiradiativen und antikonvektiven Funktionen zu erfüllen, Ausmaße haben, die in den folgenden Bereichen liegen: Faserhöhe zwischen 1 und 10 cm; Querschnitt, dessen größtes Ausmaß zwischen 25 µm und 5 mm und dessen kleinstes Ausmaß zwischen 15 µm und 500 µm liegt; und schließlich Zwischenraum zwischen den Fasern zwischen 100 µm und 5000 µm. Die Verwendung der genannten abgeplatteten Form hat den Hauptvorteil, daß diese den Fasern eine bessere Steifigkeit verleiht.

Die das Netz bildenden Fasern können auch hohl statt voll sein. Eine solche Anordnung ist in Fig. 6b in Ansicht von oben dargestellt, wo man ein Netz aus hohlen Fasern 90 sehen kann, die in im wesentlichen zufälliger Weise und in gleichem Abstand voneinander verteilt sind. Ein solches Netz muß, um seine antiradiativen und antikonvektiven Funktionen zu erfüllen, Ausmaße haben, die in den folgenden Bereichen liegen: Faserhöhe zwischen 1 und 10 cm; Außendurchmesser zwischen 25 µm und 5 mm mit einer Wanddicke zwischen 10 µm und 500 µm; und Zwischenraum zwischen den Fasern 90 zwischen 100 µm und 10 mm. Eine solche Anordnung hat den beträchtlichen Vorteil, daß Fasern mit einem relativ großen Querschnitt verwendet werden können, was sich auch durch eine bessere Steifigkeit der Fasern ausdrückt. Diese ist besonders wichtig, wenn man Fasern aus einem Kunststoffmaterial verwendet wie aus Polycarbonat, Epoxy, Methyl-Polymethacrylat, Polyester, Polyimid, Methylpenten, Polymer, Polyamid-Imid, PTE, FEP, Vinyl-Polyfluorur, ETFE, E-CTFE, Phenol-Formol-Dehyd, Polysulfon, Silikon, Polystyrol-Äthylen- Butylen usw.

Entsprechend den obigen Ausführungen waren die Fasern stets senkrecht in die Grundplatte 1 eingesetzt. Eine solche Anordnung ist jedoch nicht zwingend; und für bestimmte Verwendungsformen, insbesondere für Solarsammler, die auf Oberflächen von vertikalen, aber auch horizontalen Bauwerken verwendet werden sollen, ist es oft vorteilhaft, ein in bezug auf die Normale auf der Grundplatte schräges Fasernetz zu verwenden, so daß dieses Fasernetz sich annähernd in der solaren Einfallsebene (Fig. 6c) befindet. Wesentlich ist dabei in dem erfindungsgemäßen Absorber, daß die Fasern untereinander im wesentlichen parallel bleiben, ob sie nun senkrecht oder schräg auf der Grundplatte 1 angebracht sind, wobei die Abweichung in bezug auf die mittlere Faserrichtung in vorteilhafter Weise unter 5°, vorzugsweise unter 2°, bleiben soll.

Das Fasernetz kann auf der Grundplatte in zufälliger Weise, wie in den Fig. 6a und 6b, oder auch in gleichmäßiger Weise, wie in Fig. 1 verteilt sein. Dieser letztere Fall kann für einen Solar- Kollektor vorteilhaft sein. Man richtet die Reihen der Fasern so aus, daß die direkte Solarstrahlung im Durchschnitt der verschiedenen Sonnenstellungen während des Verwendungszeitraumes nur ein Minimum an Reflexionen erleidet. Dies erlaubt, Fasern zu verwenden, deren optische Eigenschaften keineswegs optimal sind.

Statt daß die Grundplatte 1 aus Metall, beispielsweise aus Eisen, Aluminium oder Kupfer besteht, kann sie auch aus einem anderen Material wie beispielsweise Glas, keramischem Material oder auch aus Kunststoff sein.

Die Befestigung des Fasernetzes auf der mit ihrer absorbierenden Schicht bedeckten Grundplatte kann auf verschiedene Arten realisiert werden: Durch Einsetzung auf mechanischem Wege oder durch elektrostatische Beflockung; durch Ziehverfahren verschiedenartiger Fasern unmittelbar aus einer geeigneten Absorberplatte heraus; durch Web-, Strick- oder Tufting-Techniken, d. h. Einsetzen zusätzlicher Fasern in ein Gewebe, die denen entsprechen, die für die Herstellung von Velours oder Teppichen verwendet werden; durch Befestigung entsprechend der Art, die für bestimmte Bürsten verwendet wird; durch Wachstum feiner Kristalle in Form langer Nadeln, beispielsweise Gips; durch Extrudieren von Fasern durch in die gleiche Oberfläche des Sammlers eingelassene Löcher usw.

Die Fig. 7 bis 14 veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Absorbers, in Einzeldarstellung oder in einen Solarkollektor eingebaut usw., die entsprechend irgendwelchen der oben beschriebenen Techniken hergestellt wurden.

Die Techniken der Einsetzung, Implantation, auf mechanischem oder elektrostatischem Wege erfordern das Vorhandensein einer Haftschicht auf der absorbierenden Platte, die dazu bestimmt ist, die Fasern festzuhalten. Hierfür kann man vorsehen, auf der Grundplatte eine Doppelbeschichtung (Fig. 3a und 3b) mit einer ersten absorbierenden Schicht vorzunehmen, auf die eine zweite haftende Schicht folgt, oder umgekehrt; oder man kann eine einzige Beschichtung mit den kombinierten Absorptions- und Hafteigenschaften vornehmen. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise vorsehen, natürliche absorbierende Kleber wie Schwarzkleber oder schwarzes Glaslot oder auch Kleber zu verwenden, die durch Einbringung von Elementen wie Schwarzkohle, Übergangsmetalle, Selen usw. absorbierend gemacht werden.

Als mögliche Haftmaterialien kann man solche Materialien verwenden, die von Natur aus haftend sind, Materialien, die mit Hilfe der Wirkung eines Katalysators oder durch Hinzufügen einer zweiten Komponente an der Luft polymerisieren, oder auch Epoxyharze und insbesondere ein Bindematerial, das im Handel unter der Bezeichnung Scotch 582 bekannt ist. Um Fasern aus Glas zu befestigen, verwendet man vorzugsweise als Haftmittel ein Glaslot oder ein Emaille mit einer geeigneten Schmelztemperatur.

Die Implantationstechnik auf mechanischem Wege besteht im wesentlichen darin, die Fasern mit irgendeinem geeigneten mechanischen Mittel in eine Haftschicht hineinzustecken, wobei man im Bedarfsfall ein Gitter mit feinen Maschen oder irgendeine Trennvorrichtung verwendet, die den gewünschten Abstand zwischen den Fasern während ihres Einsetzens aufrechterhalten soll.

Die Implantationstechnik durch elektrostatische Beflockung stellt ein sehr bekanntes industrielles Verfahren dar, das gekennzeichnet ist durch das gerichtete Spritzen von Fasern in Richtung auf eine Aufprallplatte, auf der sie sich implantieren sollen. Die Ausrichtung der Fasern wird durch die elektrostatischen Kräfte hervorgerufen, die sich aus dem Aufbau eines kontinuierlichen erhöhten elektrischen Kraftfeldes ergeben. Da die einzelnen Fasern sich während ihres Durchlaufes bis zur Aufprallplatte parallel in Feldlinien ausrichten, ist es auf diese Weise möglich, ihre Winkelstellung bei ihrem Auftreffen auf diese Platte zu steuern, indem man beispielsweise die Geschwindigkeit des Vorbeilaufs der Platte vor dem Strom der beflockten Fasern anpaßt.

Fig. 7 veranschaulicht schematisch eine Einrichtung zur Herstellung von erfindungsgemäßen Strukturen durch elektrostatische Beflockung mit einer erhöhten Herstellungsgeschwindigkeit (mehrere m/min). Die in dieser Figur gezeigte Einrichtung umfaßt eine Mitnahmevorrichtung, die aus einer Vielzahl von seitlichen Trägerrollen 18 besteht, die so angebracht sind, daß sie eine mit einer geschwärzten Schicht 20 versehene Metallfolie 19, oder ein Band, an folgenden Elementen vorbeilaufen lassen: Die Folie 19 läuft nach rechts an einer Pulverisiervorrichtung 21 vorbei, die aus einem mit einer wäßrigen, selbstklebenden Pulverlösung aus Glaslot gefüllten Behälter 22 besteht, der mit pneumatischen oder elektrostatischen Pulverisiermitteln 23 versehen ist. Die Funktion dieser Pulverisiervorrichtung besteht darin, auf der geschwärzten Seite der Folie 19 einen aus der Lösung bestehenden Überzug 24 aufzubringen. In einer Abwandlung kann das Glaslot selbst geschwärzt werden. Die auf diese Weise überzogene Folie 19 läuft dann durch einen ersten Ofen 25, der so angeordnet ist, daß er nacheinander trocknet, erhitzt und dann das Einbrennen des Glaspulvers auf der Folie 19 hervorruft, bevor es senkrecht zu einer elektrostatischen, im Inneren eines zweiten Ofens 27 angeordneten Beflockungsvorrichtung 26 ankommt.

Diese Beflockungsvorrichtung 26 umfaßt ein Metallgitter 28, auf dessen oberstem Rand ein Ausgabeorgan 31 für Glasfasern mündet. Die Speisung dieses Organs mit Fasern, die pneumatisch geschehen kann, ist in der Zeichnung schematisch durch den Pfeil 31 a dargestellt. Unterhalb des Gitters 28 ist ein mit komprimierter Luft gespeister Trichter 32 angeordnet. Die Speisung ist in der Zeichnung schematisch durch den Pfeil 32 a angedeutet. Aufgabe dieser Zufuhr von komprimierter Luft ist es, über dem Gitter ein Fluidbett aus Fasern zu erzeugen. An das Gitter 28 ist im übrigen eine Metallplatte 29 angesetzt, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Ofens 27 erstreckt, parallel zu der geschwärzten Folie 19. Die Platte 29 und das Gitter 28 sind elektrisch mit einer Hochspannungsquelle 30 verbunden, während die geschwärzte Folie 19 mit Hilfe der Rollen 18 geerdet ist, so daß zwischen der Gesamtheit Gitter 28/Platte 29 und der Folie 19 ein im wesentlichen senkrecht zur Folie 19 verlaufendes starkes elektrostatisches Feld gebildet wird.

Unter Einwirkung des elektrostatischen Feldes und bei geringer Vorlaufgeschwindigkeit der Folie 19 beginnen sich einzelne Fasern in den in formbarem Zustand gehaltenen Überzug 24 einzupflanzen, und zwar senkrecht zu diesem. Der zweite Ofen 27 wird so betrieben, daß er einerseits in seinem ersten, neben der Beflockungsvorrichtung 26 liegenden Teil eine Temperatur aufweist, die ausreicht, um den Überzug 24 aus Glaslot während des Beflockungsvorganges in formbarem Zustand zu halten, andererseits in seinem zweiten, neben dem Ausgang liegenden Teil eine stufenweise abnehmende Temperatur aufweist, was die Erstarrung des mit Fasern versehenen Glaslotes nach sich zieht. Die derart mit einem dichten Netz von Fasern überzogene Folie 19 schiebt sich dann in dem Ofen 27 bis zu dessen Ausgang vor, während der Überzug 24 erstarrt, indem er langsam erkaltet.

Die Fig. 8 bis 11 veranschaulichen die Schaffung eines Netzes von auf einer Grundplatte durch ein Ziehverfahren implantierten Fasern, das unmittelbar von dieser Grundplatte aus aufgebracht wird. Dieses Ziehverfahren besteht darin, gleichzeitig eine große Anzahl von Fasern aus einer Schicht eines thermoplastischen oder chemisch aufweichbaren Materials, wie Weichglas, organisches Material usw., zu ziehen, das die Grundplatte bedeckt. Ein solches Verfahren hat den Vorteil, genau parallele Fasern zu ergeben, selbst wenn diese lang sind und dicht aneinandergerückt sind.

Um ein Netz von Grundpunkten zu schaffen, die das Anbringen der zu ziehenden Fasern ermöglichen, verwendet man eine mit einem geeigneten Netz feiner Ausstülpungen, beispielsweise in Pyramiden- oder Prismenform versehene Grundplatte. Eine solche Grundplatte kann entsprechend bekannten Verfahren einfach hergestellt werden, beispielsweise durch ein Prägeverfahren. Diese Grundplatte wird dann mit einer dünnen Schwarzschicht versehen, d. h. einer etwa durch elektrochemische Schwärzung Strahlung absorbierende Schicht, die durch die weiteren Herstellungsphasen unverändert bleibt. Dann bringt man auf die derart geschwärzte Grundplatte eine zweite, dickere Schicht eines durchscheinenden Materials auf, das in bezug auf die einfallende Strahlung nicht diffundiert, das thermisch oder chemisch aufweichbar ist, wie etwa Glaslot, Haft- oder thermoplastische Substanz. Diese Ablagerung wird so vorgenommen, daß die aufweichbare Schicht sich mit dem Relief der Grundplatte vereinigt, so daß eine Vielzahl von vorstehenden Punkten entsteht, die als Markierung für die Bildung der Fasern dienen. Eine Hilfsplatte, oder ein Zylinder, mit geeigneten Abmessungen gegebenenfalls erhitzt, wird dann gegen die derart überzogene Grundplatte gepreßt oder gerollt, so daß jeder der vorspringenden Punkte der aufweichbaren Schicht an der Hilfsplatte haften bleibt.

Durch Abheben oder Drehen dieser Hilfsplatte von der Grundplatte mit einer geeigneten Geschwindigkeit erhält man ein Netz feiner Fasern, das dann von der Hilfsplatte getrennt werden kann, indem man die Oberfläche dieser letzteren von der Grundplatte trennt.

Die Fig. 8a und 8b zeigen eine Ausführungsform dieses Verfahrens, bei der man eine Grundplatte 35 verwendet, die mit einem Netz von pyramidenförmigen Ausstülpungen 36 versehen ist (perspektivisch dargestellt in Fig. 8a).

Die Fig. 8b zeigt das Ziehverfahren der Fasern zu Beginn der Abhebbewegung (schematisch dargestellt durch den Pfeil 40) der Hilfsplatte 39, die vorher auf die Grundplatte 35 aufgedrückt worden war, die nacheinander mit einer ersten dünnen absorbierenden Schicht 37 und dann mit einer zweiten dicken Schicht eines durchscheinenden und aufweichbaren Materials 38 bedeckt ist. Man unterscheidet in dieser Fig. 8b die Fasern 41 während ihres Entstehens senkrecht zu den pyramidenförmigen Ausstülpungen 36. Das Bezugszeichen 42 bezeichnet den Abzugspunkt dieser Fasern am Ende des Streckziehens. Durch geeignete Wahl der Temperaturen der Grundplatte und der Hilfsplatte ist es möglich, Fasern zu erhalten, die ein nahezu kontrolliertes Dickenprofil haben. Beispielsweise kann die Grundplatte 35 eine Kupferplatte sein, die absorbierende Schicht 37 eine Schicht aus Kupferoxid, die aufweichbare Schicht 38 eine Schicht aus Glaslot und die Hilfsschicht eine Glasplatte.

Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen eine erste Abwandlung dieses Ziehverfahrens, bei dem man eine mit einem Netz von Ausstülpungen 46 in prismatischer Form versehene Grundplatte 45 verwendet (perspektivisch veranschaulicht in Fig. 9a). Fig. 9b zeigt das Ziehverfahren zu Beginn der Abhebbewegung der Hilfsplatte 39 (Fig. 9b stellt einen Schnitt entlang der Achse der oberen Haltepunkte der prismatischen Ausstülpungen dar). Was die Form der Ausstülpungen 46 angeht, so haben die gezogenen Teile die Form dünner Lamellen 47, deren oberes Ende nach der Trennung der beiden Platten einen Schnitt aufweisen kann, der dem einer gewöhnlichen Faser nahekommt. Die Längsschnitte der Fig. 10a und 10b zeigen Querschnitte dieser Lamellen 47 in zwei verschiedenen Ebenen.

Für die Verwendung in einem flachen Solarkollektor wird der auf diese Weise mit Lamellen versehene Absorber vorteilhafterweise derart angeordnet, daß die Lamellen nahezu auf den Südpunkt des Himmelsäquators zeigen, wobei die "Schnitt"-Seiten dieser Lamellen im wesentlichen in Ost-West-Richtung angeordnet sind. Eine solche Anordnung erlaubt es, aufs beste die Führung der einfallenden Solarstrahlung bis zu der absorbierenden Schicht zu gewährleisten.

Fig. 11 veranschaulicht eine zweite Abwandlung, in der man eine durchscheinende Hilfsplatte 49 verwendet, die an den Enden der Fasern 50 nach Ausziehen dieser letzteren von einer Grundplatte 51 aus, auf deren Hinterseite beispielsweise durch Schweißung Wärmeaustauschrohre 52 befestigt sind, verbunden bleibt. Wie man in dieser Figur feststellen kann, stellt die entstehende "Sandwich"- Formierung nach thermischer Isolation 53 der Rückwände und der Seitenwände 54 bereits einen flachen Solarsammler dar, der voll arbeitsfähig ist. Der ursprüngliche Vorteil einer solchen Abwandlung beruht auf ihrer großen Widerstandskraft gegen mechanische Stöße, etwa Zerstörungswut, Hagel usw.. Da die Hilfsplatte 49 tatsächlich von den Fasern 50 in quasi optimaler Weise getragen wird, ist sie wirksam gegen jeden Bruch geschützt; dieses Ergebnis ist vor allem in dem Fall interessant, wo diese Platte 49 aus Glas besteht.

In einer Abwandlung können die Platten 49 und 51 ebenso wie die Rohre 52 aus einem biegsamen Kunststoff bestehen. In einem solchen Fall ist es möglich, einen biegsamen Solarkollektor zu realisieren, insbesondere in Querrichtung zu den Rohren 52. Man kann auf diese Weise Bänder von Solarkollektoren verwirklichen, die in Form von Rollen hergestellt und transportiert werden können. Diese Abwandlung erlaubt vor allem einen schnellen Aufbau großer Solarkollektor- Oberflächen. Eine solche Abwandlung des Absorbers ist auch gut geeignet für die Anwendung nicht-solarer Strahlungsheizung. Die Grundplatte 51, die Fasern 50 und die durchscheinende Platte 49 bilden die Wand, oder den Boden eines chemischen Reaktors, eines thermostatischen Behälters oder einer Kasserolle. Die Ladung wird durch thermische Leitung quer durch die Platte 51 hindurch erwärmt.

Die Fig. 12 und 13 zeigen einen erfindungsgemäßen Absorber, der durch Web- oder Tufting-Verfahren erhalten wird. Es ist bekannt, daß diejenigen Webverfahren, wie sie für die Herstellung von Velours verwendet werden, den systematischen Schnitt eines Teiles des Schußfadens oder auch des Kettfadens ermöglichen. Bei der Mehrzahl der Fäden krümmen sich die abgeschnittenen Teile nach oben, so daß es auf diese Weise möglich ist, eine gewebte Struktur zu erhalten, die den Erfordernissen eines erfindungsgemäßen Absorbers entspricht. Durch das ebenfalls gut bekannte Tufting-Verfahren kann man Netze aus Fäden erhalten, die länger sind als die, die man durch das Weben erhalten kann.

Im Idealfall soll eine Textilstruktur, die als Absorber dienen kann, aus schwarzen Kettfäden, d. h. solchen, die die einfallende Strahlung absorbieren und die widerstandsfähig gegen Hitze sind, und durchscheinenden Schußfäden oder Fäden, die durch Tufting eingeführt werden, bestehen, die nicht diffundieren und ebenfalls hitzebeständig sind. Da die entstehenden Textilstrukturen im allgemeinen nicht fluiddicht sind, sind sie besonders gut geeignet zum Einsetzen in Solarkollektoren, die ein Gas als Wärmeaustauschmedium enthalten.

Fig. 12 zeigt eine solche Textilstruktur, die aus einer schwarzen Kette 57, aus nicht geschnittenen, vorzugsweise ebenfalls schwarzen Schußfäden 58 und aus geschnittenen Schußfäden 59 besteht, die durchscheinend und nach oben abgebogen sind. Die Bezugszeichen 60 bzw. 61 zeigen jeweils die Richtung der einfallenden Strahlung und die Richtung des Gasstroms in bezug auf diese Struktur an.

Die Fig. 13 zeigt einen Solarkollektor, der beispielsweise mit zwei Textilstrukturen 63 und 64 versehen ist, die als Luft-Wärmeaustauscher arbeiten. Dieser Solarkollektor umfaßt einen, etwa nach Süden geneigten Behälter 65, dessen Vorderseite aus einer durchscheinenden Deckplatte 66 besteht und dessen hintere und seitliche Innenwände in üblicher Weise mit einem porösen, thermischen Isolierer 67 aus Glas- oder Kieselwolle, Wolle aus einer organischen Faser, Kork usw. versehen sind. Diese thermische Isolier-Ausstattung 67 ist vorteilhaft innen mit einer Metallfolie 68 mit geringer Strahlungskraft, beispielsweise Nickel, Aluminium usw. versehen. Die beiden textilen Strukturen 63 und 64 sind untereinander im Inneren des Behälters 65 zwischen der durchscheinenden Deckplatte 66 und der Metallfolie 68 angeordnet, um quasi die gesamte einfallende Strahlung zu absorbieren. Der Behälter 65 ist schließlich mit einer Eingangsöffnung 69 für Kaltluft versehen, die in der unteren Seitenwand nahe der Deckplatte 66 angeordnet ist, und einer Ausgangsöffnung 70 für Warmluft, die in der oberen Seitenwand hinter den beiden Textilstrukturen 63 und 64 angeordnet ist.

Ein solcher Solarkollektor arbeitet besonders einfach. Die Kaltluft dringt durch die Eingangsöffnung 69 in den Kollektor ein, wird durch die textilen Strukturen 63 und 64 geblasen, in denen sie sich erwärmt, und verläßt den Kollektor schließlich durch die Ausgangsöffnung 70. Die durch die Luft genommene Bahn ist in der Zeichnung durch Pfeile 71 schematisch dargestellt.

In einer solchen Vorrichtung ist es nicht unbedingt erforderlich, daß das Material, aus dem die Textilstrukturen bestehen, eine erhöhte thermische Ausstrahlungskraft für alle Infrarot-Wellenlängen hat. Es genügt, daß die vertikalen Fasern, die Schußfäden, und die in der Ebene der gewebten Strukturen liegenden Fasern, Kette und nicht geschnittener Schuß, Absorptionsbereiche und spektrale Transmissionsbereiche haben, die im Inneren des Wellenlängenbereiches des thermischen Infrarot identisch sind.

Während des Betriebs spielt der Luftraum zwischen der Metallfolie 68 und den Strukturen 63 und 64 nur die Rolle eines Schwarzkörper- Hohlraums bei der Temperatur des Umwandlers für solche Infrarot- Wellenlängenbereiche, für die das Textilmaterial, aus dem der Sammler besteht, absorbierend wirkt. Für alle anderen Bereiche der thermischen Infrarot-Wellenlängen nähert sich die Strahlungstemperatur im Inneren des Sammlers der niedrigeren Temperatur der Deckplatte 66, wenn diese letztere im thermischen Infrarot lichtundurchlässig ist.

Es ist auch möglich, durch Wirken erhaltene Solarkollektoren zu verwirklichen. In diesem Fall tränkt man den Boden des Gewebes vor dem Abschneiden der gewirkten Fäden, die als Fasern dienen sollen, mit einem Material wie beispielsweise geschwärztem, thermohärtbaren Harz. Dieses Verfahren erlaubt es, die Struktur der Fasern unmittelbar auf einer Grundplatte zu befestigen, die Leitungen für ein Wärmeaustauschfluid aufweist. Das Harz ermöglicht es gleichzeitig eine bessere Stabilität und Parallelität der Fasern untereinander zu erhalten. Außerdem dient es als absorbierende Schicht.

Fig. 14 zeigt einen photothermischen erfindungsgemäßen Absorber, der durch Verfahren erhalten wird, wie sie analog bei der Herstellung von Bürsten angewandt werden. Die Strukturen der Bürsten sind gekennzeichnet durch die Befestigung von Faserbündeln auf einem festen Träger, wobei die Befestigung entweder mechanisch stattfindet, etwa Einklemmen von Fasern in ein Netz von Löchern und Schlitzen oder mit Hilfe eines Haftmittels. Die Bürstenstrukturen haben den Vorteil eines einfachen mechanischen Befestigungsverfahrens, kombiniert mit einer praktisch unbegrenzten Auswahl in bezug auf das Material der Fasern sowie ihre Geometrie, im Gegensatz zu den Web- und Beflockungstechniken. Es wird daher beispielsweise möglich, längere Fasern zu verwenden als die bei der Beflockung verwendbaren, woraus sich eine noch verbesserte thermische Isolation des Sammlers ergibt.

Die Struktur des in Fig. 14 gezeigten Solar-Absorbers hat eine zylindrische Geometrie entsprechend der, die mit den zylindrisch- parabolischen Konzentratoren oder mit festen Konzentratoren verwendet werden, die mit einem beweglichen, zylindrischen Umwandler ausgestattet sind, der dem Solarherd folgt. Eine Vielzahl von Faserbündeln 74 wird radial an ihrem unteren Ende zwischen einer Vielzahl von Unterlegscheiben oder Muttern 75 eingeklemmt, die immer die eine auf die andere folgend auf einem Wärmeaustauschrohr 76 aufgereiht sind, und die beispielsweise durch eine Kompressionsschraube 77 eine gegen die andere gepreßt gehalten werden. Die einzelnen Fasern der Bündel 74, die mehrere Zentimeter lang sind, sind vorzugsweise aus einem feuerfesten Material wie Silizium oder Glas. Die Oberfläche der vorzugsweise V-förmigen Unterlegscheiben 75 wird in geeigneter Weise, beispielsweise durch Oxidation, geschwärzt, so daß der größtmögliche Teil der auf den Absorber gebündelten Solarstrahlung absorbiert werden kann. In dem Rohr 76 zirkuliert ein geeigneter Wärmeträger 78, beispielsweise Druckwasser, flüssiges Polyphenyl oder ein Gas wie CO₂.

Diese Solarabsorberstruktur kann in vorteilhafter Weise im Inneren eines koaxialen (nicht in der Zeichnung dargestellten) Glasrohrs angeordnet sein, das im allgemeinen nicht luftleer gemacht zu werden braucht.

Der Vorteil eines solchen Absorbers in Bürstenform liegt darin, daß die Fasern relativ lang sein können und daher sehr wirksam als thermische Isolierung dienen können. Im übrigen bestehen die Fasern ebenso wie die absorbierende Oberfläche aus Oxiden, die in einer Umgebung von Heißluft, daher oxidierend, auf lange Sicht eine ausgezeichnete Stabilität aufweisen. Ein solcher Absorber ist auch besonders gut geeignet, Strahlungsintensitäten und infolgedessen sehr hoch liegende Betriebstemperaturen zu ertragen, ohne irgendeine Veränderung zu erleiden.

Der photothermische erfindungsgemäße Absorber hat eine gewisse Anzahl von Vorteilen. Dank der Ausschaltung der Konvektion besitzt er in erster Linie eine erhöhte Konversionsleistung, insbesondere für die wesentlichen Temperaturunterschiede zwischen Absorber und Umgebung. Seine Leistung ist vergleichbar mit der bekannter luftleerer photothermischer Absorber. Im Vergleich zu den dünnen Schichten für selektive spektrale Absorption der bekannten photothermischen Absorber bietet er außerdem ein sehr günstiges Verhältnis zwischen Leistungen und Kosten, und er kann in großer Serie billig hergestellt werden. Schließlich hat er einen Absorptionskoeffizienten für Solarstrahlung, der viel höher liegt als der, der mit den Schichten für bekannte selektive Spektralabsorption erhalten werden kann.

Claims

1. Absorber eines Solarkollektors mit einer Oberfläche, von der mindestens eine der Seiten, die für die Bestrahlung durch einfallende Lichtstrahlung bestimmt ist, stark absorbierend in bezug auf derartige Strahlung ist, wobei eine Vielzahl von vorstehenden Fasern auf dieser Seite vorgesehen ist, die sich im wesentlichen parallel zueinander und in gleichmäßigem Abstand voneinander erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß jede Faser (4, 41, 50, 89, 90) aus einem Material besteht, das sowohl für die Lichtstrahlung durchlässig als auch zumindest teilweise für Infrarot-Wärmestrahlung undurchlässig ist, die von der Oberfläche (2) des Absorbers zurückgestrahlt werden kann, und daß die Fasern (4, 41, 50, 89, 90) eine Länge zwischen 1 und 10 cm und einen Durchmesser zwischen 25 und 500 µm aufweisen, wobei der durchschnittliche Abstand zwischen den Fasern (4, 41, 50, 89, 90) zwischen 100 und 5000 µm liegt.

2. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) einen kreisförmigen Querschnitt haben.

3. Absorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) eine Höhe in der Größenordnung von 5 cm und einen Durchmesser in der Größenordnung von 70 µm haben, wobei die Dichte der Fasern (4) auf der Oberfläche in der Größenordnung von 500 Fasern (4) pro cm² liegt.

4. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) senkrecht zu der Oberfläche (2) angeordnet sind.

5. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) schräg zu der Oberfläche (2) angeordnet sind.

6. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (89) einen abgeflachten Querschnitt haben.

7. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (90) hohl sind.

8. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) Glasfasern sind.

9. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) Kunststoff-Fasern sind.

10. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) mechanisch in die Oberfläche (2) implementiert sind.

11. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (4) elektrostatisch in die Oberfläche (2) implementiert sind.

12. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (41) durch Ziehen aus einer dicken Schicht (38) geformt sind.

13. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierende Oberfläche (2) aus einem gewebten Material besteht, aus dem eine Vielzahl von Fasern (4) vorsteht.

14. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in einen Solarkollektor flachen Typs eingebaut ist.

15. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in einen Solarkollektor vom Konzentratortyp eingebaut ist.

16. Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er die Innenwand (91) eines Behälters (100) mit Doppelwand in Kombination mit einer Außenwand (94) bildet, die aus einem für einfallende Lichtstrahlung durchlässigen Werkstoff besteht, wobei die Wände einen Behälter bilden, der eine erwärmbare Ladung (98) aufnimmt, indem der Behälter (100) der Strahlung ausgesetzt ist.