WO2009143833A2 - Sonnenkollektor - Google Patents

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WO2009143833A2
WO2009143833A2 PCT/DE2009/000752 DE2009000752W WO2009143833A2 WO 2009143833 A2 WO2009143833 A2 WO 2009143833A2 DE 2009000752 W DE2009000752 W DE 2009000752W WO 2009143833 A2 WO2009143833 A2 WO 2009143833A2
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Sigurd Wenzler
Bernd Hafner
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Viessmann Werke Gmbh & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/60—Thermal insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the invention relates to a solar collector according to the preamble of patent claim 1.
  • a solar collector for the conversion of solar radiation into heat of the type mentioned is manufactured and sold by the applicant under the product name VITOSOL® 300-F (see also Figure 1).
  • Such a solar collector consists of a housing which is provided with a solar radiation permeable cover or cover plate, wherein in the housing behind the cover plate, a solar radiation absorber and behind this is arranged a consisting of melamine resin foam thermal insulation.
  • a similarly constructed solar collector is known from DE 20 2005 005 631 U1, although there are no further details on thermal insulation disclosed.
  • meltamine resin foam is on a so-called air collector revealing DE 33 11 152 Al noted, in which the black-colored foam, however, does not form the heat insulation, but the absorber itself.
  • the invention has for its object to reduce the material required for the production of a solar collector of the type mentioned material.
  • the heat insulation is formed, in particular on the surface side, at least partially curved and, owing to curvature, limits at least one cavity for receiving a gaseous medium, preferably air.
  • the thermal insulation is no longer completely parallelepiped-shaped, but rather a particularly corrugated insulation body must be provided, whose outer dimensions are identical to the original insulation body but whose surface is provided with exceptions or cavities, for example in waveform are.
  • the thermal insulation according to the invention thereby becomes a geometrically significantly complicated body, thanks to the cavities enclosing in particular air, the insulating effect is at least as good, and that although substantially less melamine resin foam or the like is required for the entire body.
  • the thermal insulation made of melamine resin foam is typically cut out of a solid block with a wire cutter. Due to the said and preferred waveform, it is possible to cut significantly more insulation body from a given total block, without any waste.
  • FIG. 1 shows in section the solar collector VITOSOL® 300-F according to the known prior art
  • FIG. 3 shows in perspective a second embodiment of the thermal insulation according to the invention
  • FIG. 4 is a plan view of the thermal insulation according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a side view of the thermal insulation according to FIGS. 3 and 4.
  • the solar collector shown in Figures 1 and 2 for converting solar radiation into heat in a known manner first of all from a housing 1, which is provided with a solar radiation permeable cover 2, wherein in the housing 1 behind the cover 2, a solar radiation absorber 3 and behind this one Heat insulation 4 is arranged. Furthermore, a copper pipe 6 is heat-insulated on the solar radiation absorber 3 (soldered), through which a liquid heat transfer medium flows to remove the absorbed heat. Furthermore, the housing 1 is provided at the edge with an edge insulation 7.
  • the thermal insulation 4 preferably made of foam, in particular melamine resin foam, serving as radiation protection is at least partially curved or serrated and thus (ie due to the curvature) at least one cavity 5 for receiving a gaseous medium, preferably air, limited.
  • the thermal insulation 4 is plate-shaped (similar to a mattress) with at least one-sided, preferably double-sided, waveform this waveform may be jagged (see Figure 2), but also rounded (see Figure 3 and 5) may be.
  • the heat insulation 4 is formed as a sectionkor.pus cut out of an overall carcass with respect to a low-loss production as possible, wherein the partial carcasses are preferably formed positively to one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme, umfassend ein Gehäuse (1), das mit einer sonnenstrahlungsdurchlässigen Abdeckung (2) versehen ist, wobei im Gehäuse (1) hinter der Abdeckung (2) ein Sonnenstrahlungsabsorber (3) und hinter diesem eine Wärmeisolierung (4) angeordnet ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmeisolierung (4) mindestens teilweise gekrümmt ausgebildet ist und krümmungsbedingt mindestens einen Hohlraum (5) zur Aufnahme eines gasförmigen Mediums, vorzugsweise Luft, begrenzt.

Description

Sonnenkollektor
Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Sonnenkollektor zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme der eingangs genannten Art wird von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung VITOSOL® 300-F hergestellt und verkauft (siehe auch Figur 1) . Ein solcher Sonnenkollektor besteht aus einem Gehäuse, das mit einer sonnenstrahlungsdurchlässigen Abdeckung bzw. Abdeckplatte versehen ist, wobei im Gehäuse hinter der Abdeckplatte ein Sonnenstrahlungsabsorber und hinter diesem eine aus Melamin-Harz-Schaumstoff bestehende Wärmeisolierung angeordnet ist.
Ein ähnlich aufgebauter Sonnenkollektor ist nach der DE 20 2005 005 631 Ul bekannt, wobei dort allerdings keine weiteren Angaben zur Wärmeisolierung offenbart sind.
Bezüglich des Isolationsmaterials "Melamin-Harz-Schaumstoff" wird auf die einen so genannten Luftkollektor offenbarende DE 33 11 152 Al hingewiesen, bei der der schwarz gefärbte Schaumstoff allerdings nicht die Wärmeisolierung, sondern den Absorber selbst bildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den für die Herstellung eines Sonnenkollektors der eingangs genannten Art erforderlichen Materialaufwand zu reduzieren.
BESTATIGUNGSKOPIE Diese Aufgabe ist mit einem Sonnenkollektor der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Wärmeisolierung insbesondere oberflächenseitig mindestens teilweise gekrümmt ausgebildet ist und krümmungsbedingt mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme eines gasförmigen Mediums, vorzugsweise Luft, begrenzt.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Wärmeisolierung nicht mehr vollständig quaderförmig auszubilden, sondern vielmehr einen insbesondere gewellten Isolationskörper bereit zu stellen, dessen äußere Abmaße zwar mit dem ursprünglichen Isolationskörper identisch, an dessen Oberfläche aber Ausnahmen bzw. Hohlräume zum Beispiel in Wellenform vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Wärmeisolierung wird dadurch zwar zu einem geometrisch deutlich komplizierten Körper, dank der insbesondere Luft einschließenden Hohlräume ist aber die Isolationswirkung mindestens genauso gut, und dass obwohl wesentlich weniger Melamin-Harz-Schaumstoff oder dergleichen für den Gesamtkorpus erforderlich ist.
Bezüglich der aufgabengemäß geforderten Materialeinsparung ist dabei zu beachten, dass die Wärmeisolierung aus Melamin-Harz- Schaum typischerweise aus einem Vollblock mit einem Draht - schneidegerät ausgeschnitten wird. Durch die besagte und bevorzugte Wellenform ist es dabei möglich, aus einem vorgegebenen Gesamtblock insgesamt deutlich mehr Isolationskörper auszuschneiden, und zwar ohne jeglichen Verschnitt.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Der Vollständigkeit halber wird noch auf die DE 30 27 996 Al hingewiesen. Der dort offenbarte, aus einem elastischen Schaumstoff bestehende Isolationskörper ist ebenfalls auf einer Seite gewellt ausgebildet. Allerdings ist bei dieser Lösung auch die den Absorber bildende Platte gewellt ausgebildet, d. h. dieser Isolationskörper weist nicht den erfindungsgemäßen Hohlraum für Luft auf, was sich auch daraus ergibt, dass der Isolationskörper gehäuseseitig (bodenseitig) ebenflächig und eben nicht gewellt ausgebildet ist.
Mit Bezug auf die vorgenannte DE 20 2005 005 631 Ul ist noch anzumerken, dass dort die Wärmeisolierung in Form einer Wellenlinie dargestellt ist. Dies ist aber einfach die typische Darstellung einer Isolation und hat nichts damit zu tun, dass die Wärmeisolierung tatsächlich gewellt ausgebildet ist, was sich auch daraus ergibt, dass typischerweise Steinwollmatten verwendet werden, die (schon wegen einer fehlenden Abstützung) natürlich nicht gewellt ins Gehäuse des Sonnenkollektor eingelegt werden. Aber auch die erfindungsgemäß vorgesehene, vorzugsweise aus Melamin-Harz-Schaumstoff bestehende Wärmeisolierung kann wegen ihre entsprechenden Steifigkeit nicht einfach gewellt ins Gehäuse eingelegt werden.
Der erfindungsgemäße Sonnenkollektor einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Schutzansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
Figur 1 im Schnitt den Sonnenkollektor VITOSOL® 300-F gemäß dem bekannten Stand der Technik; - A -
Figur 2 im Schnitt den erfindungsgemäßen Sonnenkollektor mit einer ersten Ausführungsform der Wärmeisolierung ;
Figur 3 perspektivisch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmeisolierung;
Figur 4 in Draufsicht die Wärmeisolierung gemäß Figur 3 ; und
Figur 5 in Seitenansicht die Wärmeisolierung gemäß Figur 3 und 4.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Sonnenkollektor zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme besteht in bekannter Weise zunächst einmal aus einem Gehäuse 1, das mit einer sonnenstrahlungsdurchlässigen Abdeckung 2 versehen ist, wobei im Gehäuse 1 hinter der Abdeckung 2 ein Sonnenstrahlungsabsorber 3 und hinter diesem eine Wärmeisolierung 4 angeordnet ist. Weiterhin ist am Sonnenstrahlungsabsorber 3 wärmeisolierungs- seitig ein Kupferrohr 6 befestigt (angelötet) , durch das ein flüssiges Wärmeträgermedium zum Abtransport der absorbierten Wärme strömt. Ferner ist das Gehäuse 1 randseitig mit einer Randisolation 7 versehen.
Mit Verweis auf Figur 2, die den erfindungsgemäßen Sonnenkollektor zeigt, ist für die Erfindung nun wesentlich, dass die vorzugsweise aus Schaumstoff, insbesondere Melamin-Harz- Schaumstoff, gebildete und als Strahlungsschutz dienende Wärmeisolierung 4 mindestens teilweise gekrümmt oder gezackt ausgebildet ist und dadurch (also krümmungsbedingt) mindestens einen Hohlraum 5 zur Aufnahme eines gasförmigen Mediums, vorzugsweise Luft, begrenzt. Insbesondere ist mit Verweis auf Figur 3 bis 5 vorgesehen, dass die Wärmeisolierung 4 plattenför- mig (ähnlich wie eine Matraze) mit mindestens einseitiger, vorzugsweise beidseitiger Wellenform ausgebildet ist, wobei diese Wellenform wahlweise gezackt (siehe Figur 2), aber auch gerundet (siehe Figur 3 und 5) sein kann.
Schließlich ist bezüglich einer möglichst verschnittarmen Herstellung vorgesehen, dass die Wärmeisolierung 4 als aus einem Gesamtkorpus herausgeschnittener Teilkor.pus ausgebildet ist, wobei die Teilkorpusse vorzugsweise formschlüssig zueinander ausgebildet sind.
( 20 669 )
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Abdeckung
3 Sonnenstrahlungsabsorber
4 Wärmeisolierung
5 Hohlraum
6 Kupferrohr
7 Randisolation

Claims

( 20 669 )Patentansprüche
1. Sonnenkollektor zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme, umfassend ein Gehäuse (1), das mit einer sonnenstrahlungsdurchlässigen Abdeckung (2) versehen ist, wobei im Gehäuse (1) hinter der Abdeckung (2) ein Sonnenstrahlungsabsorber (3) und hinter diesem eine Wärmeisolierung (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeisolierung (4) mindestens teilweise gekrümmt ausgebildet ist und krümmungsbedingt mindestens einen Hohlraum (5) zur Aufnahme eines gasförmigen Mediums, vorzugsweise Luft, begrenzt.
2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeisolierung (4) aus Melamin-Harz-Schaumstoff gebildet ist.
3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeisolierung (4) plattenförmig mit mindestens einseitiger Wellenform ausgebildet ist.
4. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeisolierung (4) als aus einem Gesamtkorpus herausgeschnittener Teilkorpus ausgebildet ist.
5. Sonnenkollektor nach Anspruch 4, da du rc h ge kenn z e i c hne t , dass die Teilkorpusse f ormschlüssig zueinander ausgebildet sind.
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