DE2852185A1 - Roof or facade collector for energy of sun - has fluid circulating pipes embedded in screened wall structure - Google Patents

Abstract

A layout in which fluid circulation tubes are installed behind a roof or facade cladding on the back of which a multi-layered skin with an infrared reflector is provided, is modified. The tubes of the collector element are embedded in a single or multi-layered wall structure, in concrete, in joints between plates or in wall facings the outer surfaces of which have a sawtooth contour. The facade cladding projects outwards and its angle can be adjusted to suit the lowest angle of the radiation of the sun. Arrangement makes the collector system independent of the radiation determined by the weather, and the energy can be withdrawn from that stored in the wall. No additional fluid store s necessary and in summer the wall can be cooled so that heat can be extracted from inside the building.

Description

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SOMEMOLLEKTORFASSADESOMEMOLECTOR FACADE

Die Erfindung betrifft eine Zusatzanmeldung zur Hauptanmeldung
mit dem amtlichen Aktenzeichen P 28 40 022.8. Die Zusatzanmeldung stellt Weiterentwicklungen bezüglich der Anordnung der flüssigkeit* führenden Rohre und der Passadenverkleidung dar.The invention relates to a supplementary application to the main application
with the official file number P 28 40 022.8. The additional application represents further developments with regard to the arrangement of the pipes carrying liquid * and the passageway cladding.

In der Hauptanmeldung wird der Vorschlag gemacht, die flüssigkeits« führenden Rohre auf der Fassade zu verlegen. Dadurch läßt sich mit den Rohren nur bei Strahlungseinfall ein Energiegewinn erzielen.
Die erfindungsgemäße Speicherausbildung der Wand wird damit nicht für das flüssigkeitsbetriebene Energiegewinnungssystem nutzbar ge= ma~dit ·In the main application the proposal is made to lay the pipes carrying the liquid on the facade. As a result, an energy gain can only be achieved with the pipes when radiation is incident.
The storage configuration of the wall according to the invention is therefore not usable for the liquid-operated energy generation system.

Die Zusatzanmeldung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, die Rohre so anzuordnen, daß das flüssigkeitsbetriebene Kollektorsystem von den witterungsbedingten Einstrahlungsparametern weitgehend unabhän» gig wird und die Wärmeenergie aus der in der Wand gespeicherten
Energie beziehbar ist.The additional application has therefore set itself the task of arranging the pipes in such a way that the liquid-operated collector system is largely independent of the weather-related irradiation parameters and the thermal energy from that stored in the wall
Energy is obtainable.

Diese Aufgabe -vird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Speichel Kollektorelement eine ein- oder mehrschichtige Wandkonstruktion is1 in der flüssigkeitsführende Rohre verlegt sind.According to the invention, this object is achieved in that the saliva Collector element a single or multi-layer wall construction is1 in which liquid-carrying pipes are laid.

Diese Anordnung bringt folgende Vorteile:This arrangement has the following advantages:

- Die Außenwand dient als Speicher für ein Niedertemperatur-Kollekt torsystem. Eb ist kein Zusatz-Flüssigkeitsspeicher erforderlich.- The outer wall serves as a storage tank for a low-temperature collector gate system. Eb no additional liquid storage is required.

- Im Sommer ist eine Kühlung der Wand möglich. Das Rollo bleibt un* ten, so daß von außen keine Wärmeeinstmhlung erfolgt. Damit fint det ein Wärmeentzug des Innenraumes statt.- The wall can be cooled in summer. The blind stays un * so that no heat treatment takes place from the outside. So that fint det a heat extraction of the interior takes place.

Die Rohre werden in der Schalung vor betonieren der Wand oder bei Mauerwerkskonstruktionen in den Mörtelfugen oder in Vorsatzplatten verlegt, die mit rohrförmigen Querschnitten versehen sind. Derartig Vorsatzplatten sind Vorteilhafterweiee mit einer sägezahnähnlichen Oberfläche auszubilden, die in einer Vielzahl aneinandergereihter trichterförmiger Querschnitte besteht. Der Vorteil einer derartigei Ausbildung ist ein erhöhtes Absorbtionsvermögen, da der nichtabsor« bierte Strahlungsanteil auf die gegenübergelegene TrichterwandungThe pipes are in the formwork before concreting the wall or at Masonry constructions laid in the mortar joints or in facing panels that are provided with tubular cross-sections. Such Front panels are advantageously with a sawtooth-like Form a surface that consists of a large number of juxtaposed funnel-shaped cross-sections. The advantage of such a Training is an increased absorption capacity, since the non-absor " bated portion of radiation on the opposite wall of the funnel

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reflektiert und dort absorbiert wird. Durch diese Ausbildung wird i Absorbtionskoeffizient erzielt, der höher als der Absorbtionsko= f effizient der verwendeten Oberflächen/beschichtung ist. (Pig. 1)is reflected and absorbed there. Through this training i Achieved absorption coefficient that is higher than the absorption coefficient = f the surface / coating used is efficient. (Pig. 1)

Eine besondere Ausgestaltung des in der Hauptanmeldung dargestel
ten Erfindungsgedankens bezieht sich auf ein Brüstungsei erne" nt, d
in Fußbodenhöhe mit einem Ansaugquerschnitt und unterhalb des Pe:
sters mit einem Abluftquerschnitt versehen ist, so daß auf Grund
des natürlichen Auftriebs kühle Luft auf Fußbodenhöhe angesaugt
und als Warmluft nach oben abgegeben wird. Die Steuerung des "Luf? kollektors" erfolgt entsprechend der anfallenden Strahlungsener= I gie automatisch und unabhängig von der Temperatur und den Konvek=| tionsströmungen eines vor dem Brüstungselement befindlichen Heiz=| körpers. (Fig. 2) $fA special embodiment of the Dargestel in the main application
The th concept of the invention relates to a balustrade iron "nt, d
at floor level with an intake cross-section and below the Pe:
sters is provided with an exhaust air cross-section, so that due
natural buoyancy draws in cool air at floor level
and is released upwards as warm air. The "air collector" is controlled automatically in accordance with the radiation energy generated and independent of the temperature and the convection tion flows of a heating located in front of the parapet element = | body. (Fig. 2) $ f

Eine vorteilhafte Ausführungsart der strahlungsdurchlässigen Ver=|An advantageous embodiment of the radiation-permeable Ver = |

kleidung sieht vor, daß diese vor die Fassade auskragt und aus | einem Reflektorteil und einem das Reflektorteil überdachendem strl lungsdurchlässigem Teil besteht, wobei der Reflektorteil eine aus| kragende Fläche bildet. (Fig. 4 bis 5) Die Reflektorfläche kann | drehbar angeordnet verden, so daß der Neigungswinkel derselben ent| sprechend dem Einstrahlungswinkel veränderbar ist. Bei ortsfester| Anordnung der Reflektorfläche sollte der Neigungswinkel nicht I größer als der niedrigste Einstrahlungswinkel der Sonne sein, um $ eine Verschattung der Absorberfläche durch die Reflektorfläche zu| verhindern. |clothing provides that this protrudes in front of the facade and from | a reflector part and a strl roofing over the reflector part Breathable part consists, wherein the reflector part consists of | cantilever surface forms. (Fig. 4 to 5) The reflector surface can be | verden rotatably arranged so that the angle of inclination of the same ent | is changeable according to the angle of incidence. With stationary | Arrangement of the reflector surface, the angle of inclination should not be I. must be greater than the lowest angle of incidence of the sun in order to prevent shading of the absorber surface from the reflector surface | impede. |

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ^ entsprechend der Hauptanmeldung sieht vor, zwischen strahlungs= p durchlässiger Fassadenverkleidung und dem zum Strahlungseinfall | reflektierend ausgebildeten Rollo Absorberrohre vorzusehen. Dadurql sind einerseits bei diffuser Strahlung, die zu schwach ist, um eiiij Erwärmung der V/and zu bewirken, durch das aus I sol at ions gründen | vor der \7and ausgebreitete Rollo durch Strnhlungsreflexion an diftjj sem, erhöhte Energie- und Temperaturgewinne in den Rohren erzielbcd Andererseits sind auch im Sommer, wenn das Rollo zur KUhlhaltung i der V/and herabgelassen ist,hohe Temperaturen zu erreichen, so daß f| auf eine zusätzliche Wärmepumpe o.a. verziohtet werden kann» | A further advantageous embodiment of the inventive concept according to the main application provides between the radiation = p-permeable facade cladding and that for incidence of radiation | Provide reflective roller blind absorber tubes. Dadurql are on the one hand with diffuse radiation, which is too weak to cause eiiij warming of the V / and, due to isolation reasons | In front of the roller blind, which is spread out in front of the curtain, increased energy and temperature gains can be achieved in the pipes through radiation reflection on the diffusers an additional heat pump or similar can be dispensed with »|

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Die Absorberrohre sind im einfachsten Fall bei.strahlungsdurchläs= sigen Stegplatten in den Hohlräumen anzuordnen, so daß eine geson= derte Halterung derselben entfällt und durch die Hohlräume gleich= zeitig eine Wärmeisolation gegeben ist. (Fig. 1.1)In the simplest case, the absorber pipes are at.strahlungsdurchläs = sigen multi-skin sheets to be arranged in the cavities, so that a total = Derte holder of the same is omitted and the same through the cavities = thermal insulation is provided in good time. (Fig. 1.1)

Im Fall der auskragenden Reflektorfläche sind die Absorberrohre auf derselben , vorteilhafterweise mit Abstand anzuordnen. Die in einem spitzen Winkel zueinander angeordneten Reflektoren (Auskra= gung und Rollo) dienen damit als Konzentrationseinrichtung für dif= fuse Strahlungsenergie.In the case of the projecting reflector surface, the absorber pipes are to be arranged on the same, advantageously at a distance. In the Reflectors arranged at an acute angle to one another (projection and roller blind) thus serve as a concentration device for dif = fuse radiant energy.

Die Figurendarstellungen dienen dor näheren Erläuterung des Erfln dungsgegenstandes. Es zeigen:The figure representations serve to explain the Erfln in more detail subject matter. Show it:

Fig. 1 den Vertikalschnitt durch eine Außenwand Fig. 1.1 eine Ausschnittvergrößerung des V/andaufbaues mit in denFig. 1 shows the vertical section through an outer wall

Fugen angeordneter Rohrloitungsführung Fig. 2 den Vertikalschnitt durch ein Brüstungselement mit einemJoints arranged pipe routing FIG. 2 shows the vertical section through a parapet element with a

SoDarluftkollektor und Radiator auf der Rauminnenoeite Fig, 3 den Vertikalschnitt durch eine Fassadenverkleidung mitSoDar air collector and radiator on the inside of the room Fig, 3 with the vertical section through a facade cladding

auskragender Reflektorfläche
Fig. 3.1wie Figur 3 jedoch mit auf der auskragenden Reflektorflächeprotruding reflector surface
FIG. 3.1 as in FIG. 3, however, with the protruding reflector surface

angeordneten Absorberrohren.
Fig. 4 die Ansicht der Fassadenverkleidung Fig. 5 den Horizontalschnitt durch die Fassadenverkleidungarranged absorber tubes.
4 shows the view of the facade cladding; FIG. 5 shows the horizontal section through the facade cladding

ft. Figur 1 stellt einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße ft. Figure 1 shows a vertical section through an inventive

?. So.nnenkollektoraußenwand dar. Diese bentitz außen eine zweischalige?. So.nnenkollektoraußenwand. This needs a double shell on the outside

;> strahlungsdurchlässige Verkleidung 11 hinter der eine zweischichti =;> Radiation-permeable cladding 11 behind which a two-layer =

'f- ge FaItjalousie angeordnet ist. Ira Fußboden und Deckenbereich sind 'f- ge blind is arranged. Ira floor and ceiling areas are

C Zu- und Abluftkanäle 13» 14 vorgesehen. Figur 1.1 zeigt einen de=C Supply and exhaust air ducts 13 »14 provided. Figure 1.1 shows a de =

;; tailausschnitt der Wandk'onstruktion. Der statische Teil der Wand;; tail section of the wall construction. The static part of the wall

■■ ist aus Beton oder Mauerwerk hergestellt. Vor dem statischen Kern■■ is made of concrete or masonry. Before the static core

ι; 1 ηι; 1 η

sind Vorsatzplatten/angeordnet, die durch die zick-zack-förmige Obei flächengestaltung einen besonders günstigen Absorbtionskoeffizienteiare facing plates / arranged by the zig-zag-shaped obei surface design a particularly favorable absorption coefficient

Β erhalten. Diese Vorsatzplatton sind beispielsweise auB Beton gegos«= sen und v/eisen rückseitir. Aussparungen 17 auf, in denen die Rohre 18 verlegt sind. Diese worden mit Rohrschellen vor Montage der Plat ten auf die Wand 15 aufgebracht und im Mörtelbett verlegt, ro daß ein guter Wärmeübergang sichergestellt ist.Β received. These facing plates are cast in concrete, for example sen and iron on the back. Recesses 17 in which the tubes 18 are relocated. This was done with pipe clamps before assembling the plat th applied to the wall 15 and laid in the mortar bed, ro that a good heat transfer is ensured.

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Weiterhin sind in den rechteckrohrförmigen Hohlquerschnitten der strahlungsdurchlässigen Verkleidung Rohre 19 angeordnet, die infol ge der Direkteinstrahlunp und dem zusätzlichen Reflexionsanteil ar an dxm reflektierenden Rollo 12 eine hohe Temperatur ermöglichen. Diese Rohre 19 können mit den Rohren 18 in der Wand zu einem Wärme kreislauf verbunden werden, so daß die Rohre 18 nicht nur zur Enei giegewinnung sondern auch aur Beheizung der Wand verwendbar sind. Andererseits können die Rohre 19 durch eine Umkehrung des Kreislau fes im Sommer, nachts zur Kühlung verwendet werden.Furthermore, in the rectangular tubular hollow cross-sections Radiation-permeable cladding tubes 19 arranged, the infol ge the direct irradiation and the additional reflection component ar on dxm reflective roller blind 12 allow a high temperature. These tubes 19 can be connected to the tubes 18 in the wall to form a heat circuit, so that the tubes 18 not only for Enei energy generation but can also be used to heat the wall. On the other hand, the tubes 19 can be used for cooling at night by reversing the circuit in summer.

Figur 2 zeigt den Vertikalschnitt durch ein Brüstungselement. Ie Innenraumluft wird auf Pußbodenhöhe über einen Öffnungsquer= schnitt 20 angesaugt und über eine variable Querschnittsöffnung 21 an den Innenraum regulierbar abgegeben. In dem Brustungselement sind wiederum Rohre 18 angeordnet, die zur Brauchwassererwärmung im Zusammenhang mit einer Wärmepumpe dienen. An Schlechtwettertage wenn '.eine Erwärmung des Brüstungselementes durch Solarenergie nie erfolgt, tritt ein Energieverli it durch Wärmeabstrahlung des Radia tors 23 auf. Die Wärme entweicht durch das Brüstungselement un<? wird in den Rohren 18 zurückgewonnen.Figure 2 shows the vertical section through a parapet element. Ie indoor air is at floor level via an opening cross = cut 20 sucked in and through a variable cross-sectional opening 21 adjustable to the interior. In the breast element are in turn arranged pipes 18, which for domestic water heating in connection with a heat pump. On bad weather days when the parapet element is never heated by solar energy occurs, there is a loss of energy due to the radiation of heat from the Radia gate 23. The heat escapes through the parapet element and <? is recovered in the tubes 18.

Ein besonderer,erfindun^swesentlicher Vorteil der Enorcieein- und Energieabstrahlungnschutshaut int, wie bereits in der He.uptanmol= dung dargestellt, daß im Sommer boi unerwünschter Wermeenergieein= strahlung infolge der ]iäierf,ioreflexion eine HinterlUftung der stm lunftsdurchlM.anif.on Paanncionverlcloiclimr, sur Kühlung eier V.'nnci nicht forderlich ist. Dies stellt eine wesentliche technische Vereinfr" chung dar. Es entfallen Zu- und Abluftöffnungen bzw. -Kanäle und Pumpen zur Luftumwälzung. Dio otrrhlungsclurchläDsige Verkleidung kann luftdicht auf die Außemvand gesetzt werden. Dies zeigt Firur Die Verkleidung^wird durch Profile 25 mit einer Dichtungen™?Gse ?6 auf die Außenwand gedrückt. Die Verkelidung 24 setzt sich aus einei strahlunrsdurchlässicQin Teil 27 und einorn reflektierenden Teil 2ΠA special, inventive advantage of the energy input and Energy radiation protection skin int, as already in the He.uptanmol = It is shown that in summer there is no undesirable heat energy in = Radiation as a result of the] iäierf, ioreflexion a ventilation of the stm lunftsdurchlM.anif.on Paanncionverlcloiclimr, sur cooling eggs V.'nnci not is required. This represents an essential technical association There are no supply and exhaust air openings or ducts and Pumps for air circulation. Dio-radiant panel can be placed airtight on the outer wall. Firur shows this The cladding ^ is supported by profiles 25 with a seal ™ "Gse" 6 pressed on the outer wall. The cladding 24 is composed of one Radiation-impermeable in part 27 and a reflective part 2Π

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zusammen. Zur Verbesserung der Isolationfähigkeit und sur Verhin=
derung von Konvektionsströmungen in dem Hohlraum 3o wird dicht vor der Wand eine Folie 29 gespannt. Es ist gestrichelt das Rollo 31
eingezeichnet, das als Wärmeschutzmaßnahme vor der Außenwand auszut breiten ist. Der Vorteil der reflektierenden und auskragenden PlHa ehe liegt in einer erhöhten Energieeinstrahlung auf die Empfänger» fläche. Es wird insbesondere von oben und in einem flachen Azimut=* winkel einfallende Strahlung aufgefangen und in die EmpfKngerflächf reflektiert. ■ together. To improve the ability to isolate and to prevent =
In the event of convection currents in the cavity 3o, a film 29 is stretched close in front of the wall. The roller blind 31 is shown in dashed lines
drawn, which is to be spread out as a heat protection measure in front of the outer wall. The advantage of the reflective and cantilevered PlHa is in the increased energy irradiation on the receiver surface. In particular, radiation incident from above and at a flat azimuth angle is picked up and reflected into the receiver surface. ■

Figur 4 zeigt die Ansicht eines Faosadenelementes mit konisch ge=
formten Seitenteilen 32, die auch in Figur 5 zu sehen sind. Figur \ macht deutlich, daß schräg einfallende Strahlung 33 in einem gUn=
stigen Winkel in den Empfängerquerschnitt reflektiert wird.Figure 4 shows the view of a facade element with conical ge =
molded side parts 32, which can also be seen in FIG. Figure \ makes it clear that obliquely incident radiation 33 in a gUn =
stigen angle is reflected in the receiver cross-section.

Figur 3*1 stellt dna oich bei ausgefahrenem Rollo 31 ausbildende R< flexionssystem dnr. Mit Abstand von der auskrngenden ReflektorflH=» ehe 28 sind Absorberrohro 34 angeordnet» Durch diese Ausbildung is1 ein hoher Konzentrationsfaktor f-'ir diffuse Strahlungsenergie mög
lieh, so daß sich auch bei schwacher Ittierf.ieeinstrahlung hohe Tem=· peraturen im Absorber erzielen lansen. Die Absorberrohre 34 sind
wie bei zylindrischen Parabolkollektoren auszubilden.FIG. 3 * 1 also shows the flexion system dnr. When the roller blind 31 is extended. At a distance from the protruding reflector surface, before 28, absorber pipes 34 are arranged. This design enables a high concentration factor for diffuse radiant energy
lent, so that high temperatures can be achieved in the absorber even with weak radiation. The absorber tubes 34 are
as with cylindrical parabolic collectors.

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Claims (10)

SONNENKOLLEKTORFASSADESOLAR PANEL FACADE PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: Gewinnung von Sonnenenergie hinter einer strahlungsdurchlässige Dach- oder Passadenverkleidung mit einer hinter der strahlungs= durchlässigen Verkleidung angeordneten ein- oder mehrschichtige wandelbaren Haut, die auf der Schattenseite infrarot-reflektie= rend ausgebildet ist und mit einem hinter der wandelbaren Haut gelegenem Speicher und/oder Kollektorelement, dadurch gekenn= zeichnet, daß das Speicher und/oder Kollektorelement eine ein- oder mehrschichtige Wandkonstruktion ist, in der flüssigkeits= führende Rohre verlegt sind. (Fig. 1)Generation of solar energy behind a radiation-permeable roof or arcade cladding with a single or multi-layer convertible skin arranged behind the radiation-permeable cladding, which is infrared-reflective on the shadow side and with a storage and / or collector element located behind the changeable skin , characterized in that the storage and / or collector element is a single or multi-layer wall construction in which pipes carrying liquids are laid. (Fig. 1) 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre ii Beton, in Fugen oder in Vormauersteinen oder -Platten verlegt sind.2. Installation according to claim 1, characterized in that the pipes ii are laid in concrete, in joints or in facing bricks or slabs. 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormau erung im Querschnitt eine sägeζahnähnliche Oberflächengestaltung besitzt. (Fig. 1.1)3. Installation according to claim 2, characterized in that the facing has a saw-tooth-like surface design in cross section. (Fig. 1.1) 4. Speicher- und/oder Kollektorelement, dadurch gekennzeichnet, da dieses hinter einem verglasten Brüstungselement mit einem auf Fußbodenhöhe gelegenem Ansaugquerschnitt und einem unterhalb de Fensters gelegenem Abluft querschnitt angeordnet ist.4. Storage and / or collector element, characterized in that this is arranged cross-section behind a glazed parapet element with an intake cross-section located at floor level and an exhaust air located below the window. 5. Strahlungsdurchlässige Fassadenverkleidung, dadurch gekennzeich 5. Radiation-permeable facade cladding, marked thereby net« daß diese vor die Fassade auskragt und aus einem Reflekto teil und einem das Reflektorteil überdachendem strahlungsdurch= lässigem Teil besteht, wobei der Reflektorteil eine auskragende Fläche bildet. (Fig. 3 bis 5) net «that this protrudes in front of the facade and consists of a reflector part and a radiation-permeable part covering the reflector part, the reflector part forming a cantilevered surface. (Fig. 3 to 5) 6, Anlage nach Anspruch 5» dadurch p;ekennzeichnet, daß der Neigung winkel der reflektierenden Fläche variierbar oder zur Horizon= talen ungefähr gleich dem niedrigsten Sonneneinstrahlungswin= kel an der Fassade ist.6, system according to claim 5 » characterized in that the angle of inclination of the reflecting surface can be varied or is approximately equal to the lowest angle of solar radiation on the facade with respect to the horizontal plane. 030024/0306030024/0306 7. Gewinnung von Sonnenenergie hinter einer strahlungsdurchlässi= gen Verkleidung, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der strah= lungsdurchlässigen Passadenverkleidung und vor der wandelbaren zum Strahlungseinfall reflektierend ausgebildeten Heut Absorbe rohre angeordnet sind.7. Extraction of solar energy behind a radiation- permeable cladding, characterized in that behind the radiation-permeable passage cladding and in front of the convertible hay absorber tubes, which are designed to reflect the incidence of radiation, are arranged. 8. Anlage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß diese ab= sorbierenden Rohre in den rechteckrohrförmigen Querschnitten einer strahlungsdurchlässigen Stegplatte verlegt sind· (Fig. 18. Plant according to claim 7 » characterized in that these ab = sorbing tubes are laid in the rectangular tube-shaped cross-sections of a radiation-permeable web plate · (Fig. 1 9.. Anlage nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre auf bzw. mit Abstand ve - der auskragenden Reflektorflä= ehe angeordnet sind. (Pig. 3.1)9 .. System according to claim 5 and 7, characterized in that the tubes on or at a distance ve - the cantilevered reflector surface = before are arranged. (Pig. 3.1) 10. Reflektoren bzw. die dafür erforderlichen Folien, dadurch Ke= kennzeichnet, daß diese durch metallische Bedempfung mit einer silber- bzw. goldspiegelartigen Oberfläche versehen sind.10. reflectors or the foils required for this, characterized in that Ke = indicates that they are provided with a silver or gold mirror-like surface by means of metallic coating. 030024/0306030024/0306