DE29918781U1 - Solar-Flachkollektor, mit Vakuumisolierung zur Absorption von Globalstrahlung - Google Patents

Solar-Flachkollektor, mit Vakuumisolierung zur Absorption von Globalstrahlung

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Claims (51)

1. Solar-Flachkollektor mit strahlungsabsorbierender Wärmeträgerflüssigkeit (1) zur Absorption der Globalstrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber gleichzeitig die Wärmeträgerflüssigkeit ist, der Kollektor aus einer Kollektorbodenwanne (2) besteht die von einer Doppelscheibenanordnung (7), welche gleichzeitig die Teilvakuum-, Vakuum- oder Gasisolation darstellt, dicht abgedeckt ist, und der Kollektor mindestens eine Einlass- (5) und eine Auslassöffnung (6) für die Wärmeträgerflüssigkeit besitzt.
2. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionskoeffizient der Absorptionsflüssigkeit für Strahlung im Wellenlängenbereich 300 nm bis 3000 nm möglichst hoch ist, die Fließeigenschaften ähnlich denen von Wasser sind und die Absorptionsflüssigkeit ein Frostschutzmittel enthalten kann.
3. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsflüssigkeit eine kolloide Dispersion ist und eine starke Absorption im Spektralbereich 300 nm bis 3000 nm aufweist.
4. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsflüssigkeit Zusätze von Bispersionen aus Tonen, Graphit oder Schwermetallsulfiden enthält.
5. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorbodenwanne aus Metall, Kunststoff, Verbundwerkstoff, Kohlefaser oder Glas besteht.
6. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorbodenwanne mit einem Profil aus Stegen und Kanälen (4) versehen ist, wobei das Profil vorzugsweise so zu wählen ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Absorptionsflüssigkeit in jedem Kanalquerschnittsmittelpunkt die gleiche ist.
7. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Kanäle bzw. Höhe der Stege mindestens so groß ist, dass der Lichtstrom auf der Oberfläche der Kollektorbodenwanne höchstens noch 36,8% (1/e) des die Absorptionsflüssigkeit erreichenden Ausgangslichtstromes beträgt.
8. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Absorptionsflüssigkeit zugewandte Seite der Kollektorbodenwanne mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht, einer strahlungsreflektierenden Schicht (12) oder unbeschichtet ausgeführt werden kann.
9. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kollektorbodenwanne abdeckende Doppelscheibenanordnung auf der lichteinfallenden Seite vorzugsweise mit reflexionsmindernden Beschichtungen (11) versehen ist und auf der gegenüberliegenden Seite vorzugsweise mit reflektierenden Schichten (12) für den ultravioletten, sichtbaren (VIS) und den infraroten Wellenlängenbereich (IR) versehen ist.
10. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (9.1)(9.2) der Doppelscheibenanordnung aus Kunststoff oder Glas bestehen.
11. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben der Doppelscheibenanordnung aus, für den Spektralbereich 300 nm bis 1000 nm, transparentem Material bestehen.
12. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 3, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (10) zwischen den zwei Scheiben der Doppelscheibenanordnung abgedichtet ist und dass sich in diesem Raum ein wärmeisolierendes Vakuum oder Teilvakuum evakuieren lässt, oder sich ein wärmeisolierendes Gas befindet.
13. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Über- oder Unterschreitung des zulässigen Arbeitstemperaturbereiches die Wärmeträgerflüssigkeit in einen externen Behälter (14) geleitet werden kann.
14. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit bei Über- oder Unterschreitung des zulässigen Arbeitstemperaturbereiches in einen externen Behälter gepumpt wird, wobei die Schalt-Zustände der Ventile (18) und der Betriebszustand der Pumpe (17) über Temperaturfühler (16) und eine Regelung (15) gesteuert werden.
15. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit im Kollektor bei Überschreitung des zulässigen Arbeitstemperaturbereiches zu sieden beginnt und der dabei entstehende Überdruck die Absorberflüssigkeit in einen externen Behälter pumpt, bzw. bei erreichen der zulässigen Arbeitstemperatur sich das Gas der Absorberflüssigkeit im Kollektor selbst verflüssigt und der Kollektor aus dem externen Behälter selbst wieder gefüllt wird.
16. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtabgewandte Seite der Kollektorbodenwanne und die schmalen Seiten des Kollektors mit einer Wärmedämmung (19) versehen sind.
17. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor eine beliebige zweidimensionale Form aufweisen kann, wobei auch leichte dreidimensionale Formgebungen möglich sind.
18. Solar-Flachkollektor mit strahlungsabsorbierender Beschichtung (20) zur Absorption der Globalstrahlung, dadurch gekennzeichnet, der Kollektor aus einer Kollektorbodenwanne (2) besteht, die von einer Doppelscheibenanordnung (7), welche gleichzeitig die Teilvakuum-, Vakuum- oder Gasisolation darstellt, dicht abgedeckt ist, und der Kollektor mindestens eine Einlass- (5) und eine Auslassöffnung (6) für die Wärmeträgerflüssigkeit (1.1) besitzt.
19. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließeigenschaften der Wärmeträgerflüssigkeit ähnlich denen von Wasser sind und die Wärmeträgerflüssigkeit ein Frostschutzmittel enthalten kann.
20. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorbodenwanne aus Metall, Kunststoff, Verbundwerkstoff, Kohiefasern oder Glas besteht.
21. Solar-Flachkoflektor nach Schutzanspruch 1 S. 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorbodenwanne mit einem Profil aus Stegen und Kanälen (4) versehen ist, wobei das Profil vorzugsweise so zu wählen ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Absorptionsflüssigkeit in jedem Kanalmittelpunkt die gleiche ist.
22. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die der Wärmeträgerflüssigkeit zugewandte Seite der Kollektorbodenwanne mit einer für Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht oder unbeschichtet ausgeführt werden kann.
23. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kollektorbodenwanne abdeckende Doppelscheibenanordnung auf der lichteinfallenden Seite vorzugsweise mit reflexionsmindernden Beschichtungen (11) versehen ist und auf der unteren Seite der oberen Scheibe (9.1) vorzugsweise mit reflektierenden Schichten für den ultravioletten (UV), sichtbaren (VIS) und den infraroten (IR) Wellenlängenbereich versehen ist.
24. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21, 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben der Doppelscheibenanordnung aus Kunststoff oder Glas bestehen.
25. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21, 22, 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben der Doppelscheibenanordnung aus, für den Spektralbereich 300 nm bis 1000 nm, transparentem Material bestehen.
26. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (10) zwischen den zwei Scheiben der Doppelscheibenanordnung abgedichtet ist, und das sich in diesem Raum ein wärmeisolierendes Vakuum oder Teilvakuum evakuieren lässt, oder sich ein wärmeisolierendes Gas befindet.
27. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste, der Wärmeträgerflüssigkeit zugewandte Scheibe der Doppelscheibenanordnung, beidseitig oder einseitig mit einer lichtabsorbierenden Schicht (20) versehen ist.
28. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei Über- oder Unterschreitung des zulässigen Arbeitstemperaturbereiches die Wärmeträgerflüssigkeit in einen externen Behälter (14) geleitet werden kann.
29. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit bei Über- oder Unterschreitung des zulässigen Arbeitstemperaturbereiches in einen externen Behälter gepumpt wird, wobei die Schalt-Zustände der Ventile (18) und der Betriebszustand der Pumpe (17) über Temperaturfühler (16) und eine Regelung (15) gesteuert werden.
30. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit im Kollektor bei Überschreitung des zulässigen Arbeitstemperaturbereiches zu sieden beginnt und der dabei entstehende Überdruck die Wärmeträgerflüssigkeit in einen externen Behälter pumpt, bzw. bei erreichen der zulässigen Arbeitstemperatur sich das Gas der Wärmeträgerflüssigkeit im Kollektor selbst verflüssigt und der Kollektor aus dem externen Behälter selbst wieder gefüllt wird.
31. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtabgewandte Seite der Kollektorbodenwanne und die schmalen Seiten des Kollektors mit einer Wärmedämmung (19) versehen sind.
32. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor eine beliebige zweidimensionale Form aufweisen kann, wobei auch leichte dreidimensionale Formgebungen möglich sind.
33. Solar-Flachkollektor mit strahlungsabsorbierender Beschichtung (21) und strahlungsabsorbierender Wärmeträgerflüssigkeit (1.1) zur Absorption der Globalstrahlung, dadurch gekennzeichnet, der Kotlektor aus einer Kollektorbodenwanne (2) besteht, die von einer Doppelscheibenanordnung (7), welche gleichzeitig die Teilvakuum-, Vakuum- oder Gasisolation darstellt, dicht abgedeckt ist und der Kotlektor mindestens eine Einlass- (5) und eine Auslassöffnung (6) für die Wärmeträgerflüssigkeit besitzt 34 Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionskoeffizient der Absorptionsflüssigkeit für Strahlung im Wellenlängenbereich 300 nm bis 3000 nm möglichst hoch ist, die Fließeigenschaften ähnlich denen von Wasser sind und die Absorptionsflüssigkeit ein Frostschutzmittel enthalten kann.
35. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33 und 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsflüssigkeit eine kolloide Dispersion ist und eine starke Absorption im Spektralbereich 300 nm bis 3000 nm aufweist.
36. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34 und 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsflüssigkeit Zusätze von Dispersionen aus Tonen, Graphit oder Schwermetallsulfiden enthält.
37. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorbodenwanne aus Metall, Kunststoff, Verbundwerkstoff, Kohlefasern oder Glas besteht.
38. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36 und 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorbodenwanne mit einem Profil aus Stegen und Kanälen (4) versehen ist, wobei das Profil vorzugsweise so zu wählen ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Absorptionsflüssigkeit in jedem Kanalmittelpunkt die gleiche ist.
39. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37 und 38, dadurch gekennzeichnet, dass die der Wärmeträgerflüssigkeit zugewandte Seite der Kollektorbodenwanne mit einer für UV-, VIS- und Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht oder unbeschichtet ausgeführt werden kann.
40. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38 und 39, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kollektorbodenwanne abdeckende Doppelscheibenanordnung auf der lichteinfallenden Seite vorzugsweise mit reflexionsmindernden Beschichtungen (11) versehen ist und auf der gegenüberliegenden Seite vorzugsweise mit reflektierenden Schichten für den ultravioletten (UV), sichtbaren (VIS) und den Infrarotbereich (IR) versehen ist.
41. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 und 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben der Doppelscheibenanordnung aus Kunststoff oder Glas bestehen.
42. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 und 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben der Doppelscheibenanordnung aus, für den Spektralbereich 300 nm bis 1000 nm, transparentem Material bestehen.
43. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 und 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen den zwei Scheiben der Doppelscheibenanordnung abgedichtet ist und das sich in diesem Raum (10) ein wärmeisolierendes Vakuum oder Teilvakuum evakuieren lässt oder sich ein wärmeisolierendes Gas befindet.
44. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 und 43, dadurch gekennzeichnet, dass die untere, der Wärmeträgerflüssigkeit zugewandte Scheibe der Doppelscheibenanordnung, einseitig oder beidseitig mit einer lichtabsorbierenden Schicht (21) versehen ist.
45. Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 und 44, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtabsorbierende Schicht ein Filter ist und nur bestimmte Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche des Sonnenspektrums absorbiert.
46. Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, und 45, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtabsorbierende Schicht ein Filter ist und für bestimmte Wellenlängen und Wellenlängenbereiche des Sonnenspektrums transparent ist.
47. Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,41, 42, 43 und 44, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtabsorbierende Schicht ein Breitbandfilter ist und alle Wellenlängen des Sonnenspektrums teilweise absorbiert, aber für einen Teil des einfallenden Sonnenlichtes Transparent ist.
48. Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 und 47, dadurch gekennzeichnet, dass bei Über- oder Unterschreitung des zulässigen Arbeitstemperaturbereiches die Wärmeträgerflüssigkeit in einen externen Behälter (14) geleitet werden kann.
49. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 und 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit bei Über- oder Unterschreitung des zulässigen Arbeitstemperaturbereiches in einen externen Behälter gepumpt wird, wobei die Schalt-Zustände der Ventile (18) und der Betriebszustand der Pumpe (17) über Temperaturfühler (16) und eine Regelung (15) gesteuert werden.
50. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 und 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit im Kollektor bei Überschreitung des zulässigen Arbeitstemperaturbereiches zu sieden beginnt und der dabei entstehende Überdruck die Wärmeträgerflüssigkeit in einen externen Behälter pumpt, bzw. bei erreichen der zulässigen Arbeitstemperatur sich das Gas der Wärmeträgerflüssigkeit im Kollektor selbst verflüssigt und der Kollektor aus dem externen Behälter selbst wieder gefüllt wird.
51. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 und 51, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtabgewandte Seite der Kollektorbodenwanne und die schmalen Seiten des Kollektors mit einer Wärmedämmung (19) versehen sind.
52. Solar-Flachkollektor nach Schutzanspruch 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 und 50, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor eine beliebige zweidimensionale Farm aufweisen kann, wobei auch leichte dreidimensionale Formgebungen möglich sind.
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