DE2639354A1 - Solar energy collector - with sensitive plate in evacuated space between two protective shields and in point contact with them - Google Patents
Solar energy collector - with sensitive plate in evacuated space between two protective shields and in point contact with themInfo
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Abstract
Description
Ebener Sonnenenergiesammler Zusatz zu Patent ... Flat solar energy collector Addition to patent ...
(Patentanmeldung P 25 55 015.6) Die Erfindung betrifft einen ebenen Sonnenenergiesammler mit einer strahlungsabsorbierenden Fläche, die mit einem Kanal- oder Rohrleitungssystem für ein Wärme transportmittel ausgerüstet und im Innern eines von zwei Deckscheiben gebildeten evakuierten Raumes angeordnet ist, nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 55 015.6). (Patent application P 25 55 015.6) The invention relates to a flat Solar energy collector with a radiation-absorbing surface that is connected to a duct or piping system equipped for a heat transport medium and inside an evacuated space formed by two cover plates is arranged, according to the patent ... (patent application P 25 55 015.6).
In der Patentschrift ... (Patentanmeldung P 25 55 015.6) ist ein ebener Sonnenenergiesammler beschrieben, bei dem die strahlungsabsorbierende Fläche von der den Sammler abdeckenden transparenten Scheibe durch einen evakuierten Zwischenraum getrennt ist. In einer besonderen Ausführungsform befindet sich die strahlungsabsorbierende Fläche dabei im Innern eines von zwei Deckscheiben gebildeten Hohlraumes der evakuiert ist, wobei die Absorberfläche beiderseits durch Abstandshalter gegenüber den Scheiben abgestützt ist. Diese Sttzsysteme übernehmen dabei die vom Atmosphärendruck außerhalb des Systems herrührenden kräfte0 Um möglichst geringe Verluste durch Wärmeleitung zu erhalten, ist in der Patentschrift davon die Rede daß die Stützsysteme sowohl die Absorberfläche uie auch die Deckscheiben möglichst nur punkt- oder linienförmig berühren. Diese Ausbildung gewährleistet zwar geringstmögliche Leitungsverlustet verursacht aber andererseits hohe Spannungsspitzen an den Berührungspunkten bzw. -linien mit den Deckscheibec.In the patent ... (patent application P 25 55 015.6) is a flat Solar energy collector described in which the radiation-absorbing area from the transparent pane covering the collector through an evacuated space is separated. In a special embodiment there is the radiation-absorbing one Area in the interior of a cavity formed by two cover disks, which evacuates is, the absorber surface on both sides by spacers opposite the panes is supported. These support systems take over from the atmospheric pressure outside forces resulting from the system0 In order to minimize losses through heat conduction to get, is in the patent that the support systems both the absorber surface and also the cover disks, if possible, only point-like or linear touch. This training ensures the lowest possible loss of power but on the other hand causes high voltage peaks at the contact points or lines with the cover disc.
Diese Spannungsspitzen bringen die Gefahr mit sich, daß bei gleichzeitig eintretenden Wärmedehnungen die Deckscheiben zerbrechen können.These voltage peaks bring with it the risk that at the same time occurring thermal expansions can break the cover plates.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vermeiden der Spannungsspitzen als Folge von punktförmigen Berührungsflächen, eine Zelç störung der Sonnenenergiesammier zu verhindern und gleichzeitig die Wärmeleitungsverluste zwischen Absorber und Deckscheiben zu verringern.The object of the present invention is to avoid the voltage peaks as a result of punctiform contact surfaces, a Zelç disturbance of the solar energy collection to prevent and at the same time the heat conduction losses between absorber and cover plates to reduce.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Deckscheiben gegeneinander durch Stützsysteme, die die Scheiben flächenhaft berühren, abgestützt sind, und daß die strahlungsabsorbierende Fläche derart im Innern des evakuierten Raumes angeordnet ist, daß gegenüber den Deckscheiben und/oder den abstützenden Systemen nur nahezu punktförmige Berührungsflächen bestehen, die von atmosphärischen Kräften unabhängig sind. Die strahlungsabsorbierende Fläche kann beidseitig mit Noppen versehen seint durch die die Fläche gegenüber den Deckscheiben abgestützt ist, wobei die Fläche selbst mit Bohrungen versehen ist, durch die die die Deckscheiben abstützenden Systeme berührungsfrei hindurchgeführt sind. Diese Bohrungen in der strahlungsabsorbierenden Fläche sind hinsichtlich ihrer Größe und ihres Abstandes voneinander so gewählt, daß auch bei größtmöglicher thermischer Ausdehnung der Absorberfläche keine Berührung mit den Stützsystemen auftritt.This object is achieved according to the invention in that the two Cover panes against each other by support systems that touch the panes over a large area, are supported, and that the radiation-absorbing surface so inside the evacuated space is arranged that opposite the cover plates and / or the supporting Systems only consist of almost punctiform contact surfaces, those of atmospheric Forces are independent. The radiation-absorbing surface can be used on both sides Knobs be provided by which the surface is supported against the cover disks is, the surface itself provided with holes is through which the systems supporting the cover disks are guided through without contact. These holes in the radiation-absorbing surface are different in terms of their size and their distance from each other chosen so that even with the greatest possible thermal Expansion of the absorber surface, there is no contact with the support systems.
Die strahlungsabsorbierende Fläche kann aber auch an einigen der Stützsysteme lose befestigt sein.However, the radiation-absorbing surface can also be attached to some of the support systems be loosely attached.
Durch die flächenhafte Berührung zwischen den Deckscheiben einerseits und den dieselben gegeneinander abstützenden Systeme andererseits werden die durch den atmosphärischen Druck auftretenden Kräfte auf größere Flächen übertragen und damit die Druckspannungsspitzen abgebaut ohne daß dadurch größere Wärmeleitungsverluste auftreten, wenn dafür gesorgt wird, daß entweder zwischen den Stützsystemen und der Absorberfläche keinerlei Berührung auftritt oder nur an einigen der Stützsysteme nahezu punkt- oder linienförmige Berührungen stattfinden.On the one hand, through the extensive contact between the cover plates and the systems supporting them against one another, on the other hand, are made by The forces occurring at atmospheric pressure are transferred to larger areas and so that the compressive stress peaks are reduced without causing greater heat conduction losses occur when care is taken that either between the support systems and there is no contact whatsoever on the absorber surface or only on some of the support systems almost point or line contacts take place.
Dafür können in letzterem Falle die unmittelbaren Berührungen zwischen der Absorberfläche und den Deckscheiben mittels der oben beschriebenen Noppen vermieden werden. Da lediglich das Gewicht der Absorberplatte aufzufangen istg kann man mit nur sehr wenigen Abstützungen auskommen, so daß auch aus diesem Grunde die Verluste durch Wärmeleitung herabgesetzt werden.In the latter case, the direct contacts between the absorber surface and the cover plates avoided by means of the knobs described above will. Since only the weight of the absorber plate has to be absorbed, one can use only very few supports get by, so that for this reason, too, the losses be reduced by conduction.
Ein gewisser Nachteil der großen Berührungsflächen zwischen den abstützenden Systemen und der der Sonne zugewandten Deckscheibe ist darin zu sehen, daß diese Berührungsflächen wie Wärmesenken wirken. Dieser Nachteil kann jedoch dadurch vermieden werden, daß die Berührungsflächen selbst eingefärbt werden und durch die damit erhöhte Absorption für Sonnenstrahlung eine erhöhte Wärme zufuhr erfolgt, oder daß die abstützenden Systeme eine Form erhalten, die einen geringen Wärmefluß zwischen hinterer und vorderer Deckscheibe garantiert. Damit kann eine gleichmäßige Temperatur in der ganzen der Sonne zugewandten Deckscheibe be erreicht werden.A certain disadvantage of the large contact surfaces between the supporting Systems and the cover plate facing the sun can be seen in the fact that this Contact surfaces act like heat sinks. However, this can avoid this disadvantage be that the contact surfaces are colored themselves and thus increased Absorption for solar radiation is an increased supply of heat, or that the supporting Systems Get a shape that has a low heat flow between the rear and front Cover pane guaranteed. This allows a uniform temperature throughout the whole of the Sun facing cover disk can be achieved.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung eines ebenen Sonnenenergiesammlers ist darin zu sehen, daß bei der serienmäßigen Herstellung der Sammler eine Vereinfachung im Herstellungsverfahren erreicht werden kann. Dazu werden die beiden Deckscheiben im Randbereich zunächst an drei Seiten miteinander vakuumdicht verbunden. Dann wird die mit den Abstützsystemen versehene Absorberplatte zwischen die Deckscheiben eingeschoben, wobei sich die Abstützsysteme wegen der Reibung an den Deckscheiben an den - in Einschubrichtung gesehen - hinteren Kanten der flurchführungsbohrungen anlegen. Befinden sich die Absützsysteme schließlich in ihrer endgültigen Lage, dann werden die Deckscheiben aneinandergedrückt, um die Abstützsysteme in ihrer Lage zu fixieren. Darauf kann die Absorberfläche so weit zurückgezogen werden, bis die Abstützsysteme und die Durchführungsbohrungen konzentrisch zueinander liegen. Abschließend werden dann die Absorberflächen fixiert, die beiden Deckscheiben an der vierten Seite vakuumdicht verbunden und das Gesamtsystem evakuiert.Another advantage of the inventive design of a flat Solar energy collector can be seen in the fact that in series production the collector a simplification in the manufacturing process can be achieved. In addition the two cover disks in the edge area are initially connected to one another on three sides connected vacuum-tight. Then the absorber plate provided with the support systems inserted between the cover disks, the support systems because of the Friction on the cover disks at the rear edges - seen in the direction of insertion create the guide bores. Are the protective systems finally in their final position, then the cover disks are pressed against each other to the To fix support systems in their position. The absorber surface can then go so far be withdrawn until the support systems and the through-holes are concentric lie to each other. Finally, the absorber surfaces are then fixed, both of them Cover plates connected vacuum-tight on the fourth side and the entire system evacuated.
FUr den Fall, daß die Deckscheiben auf ihrer Innenseite beschichtet sind - z.B. mit Interferenzspiegeln - ist das beschriebene Verfahren so weit abzuändern, daß während des Einschiebens der Absorberfläche mit den Abstützsystemen keine Berührung zwischen den Scheiben und den Abstützsystemen eintritt. Das kann z.B. dadurch erfolgen, daß die Absorberfläche vertikal zwischen die an drei Seiten miteinander verbundenen Deckscheiben eingebracht wird, wobei die Deckscheiben selbst während dieses Vorgangs geringfügig auseinandergezogen werden. Dabei werden die Abstützsysteme sich infolge ihres Gewichtes an den - in Einschubrichtung gesehen - vorderen Kanten der Durchführungsbohrungen anlegen.In the event that the cover plates are coated on their inside are - e.g. with interference mirrors - the procedure described is to be modified to such an extent that that there is no contact with the support systems while the absorber surface is being pushed in occurs between the discs and the support systems. This can be done, for example, by that the absorber surface vertically between the interconnected on three sides Cover disks is introduced, the cover disks themselves during this process be pulled apart slightly. The support systems are as a result their weight at the - seen in the direction of insertion - front edges of the feed-through bores invest.
In den beigefügten Zeichnungen sind schematisch einige Beispiele für einen ebenen Sonnenenergiesammler nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: Figur 1 einen Sonnenenergiesammier, bei dem die Absorberfläche mittels Noppen gegenüber den Deckscheiben abgestützt ist und die Figuren 2a einen Sonnenenergiesammler, dessen Absorberfläche an und 2 b einigen der Abstützsysteme befestigt ist.In the accompanying drawings are some examples of schematically a planar solar energy collector according to the invention shown, namely show: Figure 1 shows a solar energy collector, in which the absorber surface by means of knobs opposite the cover disks is supported and Figures 2a a solar energy collector, its Absorber surface on and 2 b is attached to some of the support systems.
Die beiden Deckscheiben 1 und 2 sind gegeneinander durch Abstützsysteme 4 mit relativ großen Berührungsflächen 12 abgestützt. Diese Abstützsysteme 4 nehmen die atmosphärischen Druckkräfte auf, wenn der Raum zwischen den Deckscheiben 1 und 2 evakuiert ist. Zwischen den beiden Deckscheiben 1 und 2 ist die Absorberfläche 3 angeordnet, die gegenüber den Deckscheiben 1 bzw. 2 mittels der Noppen 5 abgestützt ist. In der Absorberfläche 3 sind Kanäle 6 für ein die Wärme abführendes Medium vorgesehen. Ferner weist die Absorberfläche 3 Bohrungen 9 auf, durch die die Abstützsysteme 4 hindurchgeführt sind.The two cover disks 1 and 2 are against each other by support systems 4 supported with relatively large contact surfaces 12. Take these support systems 4 the atmospheric pressure forces when the space between the cover plates 1 and 2 is evacuated. The absorber surface is between the two cover disks 1 and 2 3 arranged, which are supported with respect to the cover disks 1 and 2 by means of the knobs 5 is. In the absorber surface 3 there are channels 6 for a medium that dissipates the heat intended. Furthermore, the absorber surface 3 has holes 9 through which the support systems 4 are passed through.
Die Berührungsflächen 12 zwischen dem Abstützsystem 4 und der vorderen, der Sonnenstrahlung 13 zugewandten Deckscheibe 1 sind eingefärbt um eine örtliche Temperaturabsenkung in der Deckscheibe zu vermeiden.The contact surfaces 12 between the support system 4 and the front, the solar radiation 13 facing cover plate 1 are colored around a local To avoid a drop in temperature in the cover disk.
Bei dem Sonnenenergiesammler nach den Figuren 2a und 2b ist die Absorberfläche 3 durch Drahtstifte 11 an einigen der Stützsysteme 10 gehalert. Damit entfallen die Noppen 5, die in der Anordnung nach Figur 1 dargestellt sind. Zwischen den Stiften 11 und der Absorberfläche 3 treten nur kurze linienförmige Berührungen auf, so daß Wärmeverluste durch Leitung auch in diesem Falle sehr gering bleiben.In the solar energy collector according to FIGS. 2a and 2b, the absorber surface is 3 held by wire pins 11 on some of the support systems 10. This does not apply the knobs 5, which are shown in the arrangement according to FIG. Between the pens 11 and the absorber surface 3 occur only short linear contacts, so that In this case, too, heat losses through conduction remain very low.
- Ansprüche - L e e r s e i t e - Expectations - L e r s e i t e
Claims (7)
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Applications Claiming Priority (1)
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