AT398839B - Sonnenkollektor - Google Patents

Description

ΑΤ 398 839 Β

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor, dessen parallel geschaltete, flüssigkeitsführende, an einer Unterlage gehalterte Wärmetauschleitungen ovalen Querschnitt aufweisen und mit einem Ende an eine Flüssigkeitszuleitung sowie mit dem anderen Ende an eine Flüssigkeitsabableitung angeschlossen sind, der Sonneneinstrahlung direkt ausgesetzt und aus weichelastischem Material gefertigt sind.

Bei bekannten Ausbildungen dieser Art sind die flüssigkeitsführenden Leitungen entlang einer Erzeugenden der Mantelfläche verbunden, wodurch sich großflächige plattenartige Einheiten bilden. Diese Ausbildung hat den Nachteil, daß zufolge der Elastizität des Materials bzw. des Weichwerdens des Materials aufgrund der Sonneneinstrahlung bei Druckbeaufschlagung die flüssigkeitsführenden Leitungen vom ovalen Querschnitt zu einem etwa runden Querschnitt verformt werden, wobei bei höherliegenden Sonnenkollektoren auf Grund des Gewichtes der Wassersäule im abwärtsführenden Flüssigkeitrstrang bei Abschalten der Wasserzufuhr ein Unterdrück in dem Sonnenkollektor entsteht, wodurch die flüssigkeitsführenden Leitungen zusammengequetscht werden, u.zw. auch im Betrieb, dann, wenn der Sog durch die abwärtsführende Flüssigkeitssäule größer ist als der Druck durch die Wasserzuleitung. Dies führt dazu, daß die großflächigen Einheiten ihre Ausdehnung quer zur Längsachse der flüssigkeitsführenden Leitungen je nach Druckbeaufschlagung oder nach Unterdruckbeaufschlagung verändern, so daß es zu erheblichen Beanspruchungen der Befestigungen der Kollektoren führt. Sind nämlich, wie bei der bekannten Ausbildung, die Schläuche zu Verbänden zusammengefaßt, u.zw. entweder über Stege oder durch direkte Verbindung entlang der Erzeugenden der Schläuche, dann sind diese einzelnen Schläuche nicht frei und gezielt verformbar, da sich die Schläuche bei ihrer Verformung untereinander sehr stark beeinflussen, wozu noch kommt, daß bei Verformung der in unbeaufschlagtem Zustand ovalen Schläuche eine Querverschiebung der Schläuche parallel zur Unterlage erfolgt, u.zw. deshalb, weil aufgrund der Verformung der Schläuche bei Druckwechsel die parallel zur Unterlage gemessene Ausdehnung der Schläuche verändert wird. Dies bringt dann eine Querbewegung der Schläuche mit sich, wodurch sich die Schläuche von der Unterlage lösen können. Da man heute immer mehr dazu übergeht, die Schläuche an den Unterlagen anzukleben, wobei üblicherweise Bitumenkleber eingesetzt werden, ist die Gefahr sehr groß, daß sich die Verklebungen im Zuge des Betriebes lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem trotz Einsatzes von Leitungen aus weichelastischem Material diese Querbeanspruchung der Befestigung der flüssigkeitsführenden Leitungen vermieden ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die ovalen Querschnitt aufweisenden Wärmetauschleitungen durch voneinander getrennte Schläuche gebildet sind, die einzeln an der Außenseite der Unterlage gehaltert sind. Dadurch wird erreicht, daß sich die einzelnen Leitungen verformen können, ohne daß benachbarte Leitungen dadurch in irgendeiner Weise beeinflußt werden. Es wird dabei also bei Verformung des Schlauches zu einem runden Querschnitt der gegenseitige Abstand zwischen den einzelnen gesonderten Schläuchen größer, bei Zusammenfallen der Leitungen bei Unterdrück hingegen werden sich die Leitungen mit ihren benachbarten Kanten aneinanderlegen. Außerdem wird durch die Vorformung der Leitungen mit ovalem Querschnitt erreicht, daß ein gezieltes Zusammenziehen der Leitungen bei Auftreten eines Unterdruckes erfolgt, wodurch gleichfalls die Befestigungselemente, z.B. Klebungen der Leitungen an der Unterlage, nicht belastet werden, womit die Möglichkeit gegeben ist, die Schläuche mit der Unterlage zu verkleben, was eine besonders einfache Befestigungsart darstellt.

Vorteilhafterweise kann die Schlauchwandung im Bereich der stärkeren Krümmung des Ovals eine höhere Steifigkeit aufweisen als im Bereich der schwächeren Krümmung. Dadurch wird eine in bezug auf die Verformung der Schläuche besonders günstige Ausführung geschaffen, nämlich dahingehend, daß jener Bereich, welcher sich im Zuge der Druckveränderung verformen kann, durch die Bereiche höherer Steifigkeit begrenzt ist. Für eine besonders einfache Ausführung kann die höhere Steifigkeit der Schlauchwandung durch eine höhere Wandstärke erzielt sein.

Zur Festlegung der Schläuche können diese über Verbindungsstege mit der plattenförmig ausgebildeten Unterlage fest verbunden sein, wobei sich die Unterlage gegebenenfalls nur über Teilabschnitte der Gesamtlänge der Schläuche erstreckt. Bei dieser Ausführung ist es möglich, die Schläuche zusammen mit den Verbindungsstegen und der plattenförmigen Unterlage einstückig zu extrudieren bzw. zu spritzen, wobei dann der so erzielte Sonnenkollektor ganzfiächig an eine tragende Unterlage geklebt oder sonst wie befestigt werden kann. Auch können in 'Längsrichtung der Schläuche gegebenenfalls zu einer durchgehenden Rippe zusammengeschlossene Rastvorsprünge vorgesehen sein, die mit Kopfbereichen in im Querschnitt im wesentlichen schwalbenschwanzförmige Nuten der leistenförmig ausgebildeten Unterlage einrasten. Dadurch ist eine einfache Befestigungsmöglichkeit der Schläuche an der Unterlage gegeben, wobei die Schläuche einerseits einfach zu montieren und demontieren sind, und anderseits die Festlegung der Schläuche an der Unterlage durch die Bewegung bei der Verformung nicht belastet ist. 2

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Es können schließlich an der Unterlage im wesentlichen quer zur Längsrichtung der Schläuche verlaufende Rippen angeordnet sein, in deren Querrichtung dem Schlauchquerschnitt entsprechende, die Schläuche aufnehmende Nuten vorgesehen sind. Dadurch ist es möglich, Schläuche ohne spezielle Anformungen zu verwenden, da die Festlegung der Schläuche in diesen entsprechenden Halterippen erfolgen kann.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Sonnenkollektors. Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II -II der Fig. 1. Fig. 3 gibt den Querschnitt einer anderen Ausführungsvariante der flüssigkeitsführenden Leitung wieder. Fig. 4 ist ein der Fig. 3 analoger Schnitt, zeigt jedoch die Verformung des Schlauches bei Auftreten von Unterdrück in der flüssigkeitsführenden Leitung. Fig. 5 gibt gleichfalls einen der Fig. 3 analogen Schnitt wieder, jedoch bei druckbeaufschlagtem Schlauch, wie er z.B. im Betrieb vorliegt. Fig. 6 veranschaulicht eine andere Ausführungsvariante in einem der Fig. 2 analogen Schnitt. Die Fig. 7 bis 9 zeigen eine vierte Ausführungsvariante in größerem Maßstab, u.zw. Fig. 7 in unbeaufschlagtem Zustand, Fig. 8 bei Auftreten von Unterdrück in den flüssigkeitsführenden Leitungen und Fig. 9 bei Druckbeaufschlagung während des Betriebes.

An eine Verteilungsleitung 1 sind über Anschlußstutzen 2 flüssigkeitsführende Leitungen 3 angeschlossen, wobei die dichte Verbindung zwischen den Enden der flüssigkeitsführenden Leitungen 3 und den Anschlußstutzen 2 z.B. über Klebung, Verschweißung, über Klemmringe u.dgl. erfolgen kann. Die flüssigkeitsführenden Leitungen sind durch gesonderte Schläuche 3 gebildet, welche in unbeaufschlagtem Zustand ovalen Querschnitt aufweisen.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind die Schläuche 3 mittels quer zu ihrer Längsrichtung verlaufende Rippen 4 gehaltert, wobei die Rippen 4 Ausnehmungen 5 aufweisen, deren Querschnittsform jener der Außenform der unbeaufschlagten Schläuche entspricht. Die Rippen 4 sind an einer tragenden Unterkonstruktion 6 befestigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Wandstärke der Schläuche 3 im Bereich der stärkeren Krümmung größer als im Bereich der schwächeren Krümmung, wodurch die Schläuche 3 im Bereich der stärkeren Krümmung eine höhere Steifigkeit aufweisen.

In Fig. 3 ist ein Schlauch mit ovalem Querschnitt wiedergegeben, der über seinen gesamten Querschnittverlauf gleiche Wandstärke aufweist. In den Fig. 4 und 5 ist wiedergegeben, wie sich der Schlauch bei Auftreten von Unterdrück bzw. bei Druckbeaufschlagung verformt. Die Rückformung auf den ursprünglichen Zustand erfolgt durch die ursprüngliche Formgebung des Schlauches beim Extrudieren.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die gesonderten Schläuche 3 über Stege 7 einstückig mit einer plattenförmigen Unterlage 8 geformt, d.h. daß die Schläuche mit dieser plattenförmigen Unterlage über diese Stege fest verbunden sind. Zur Anbringung des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors braucht daher lediglich die plattenförmige Unterlage mit einem Untergund fest verbunden, z.B. verklebt, zu werden.

Die Ausführungsvariante gemäß Fig. 7 bis 9 zeigt die Schläuche 3 mit einer anderen Befestigungseinrichtung, wobei der Bereich höherer Steifigkeit, also der Bereich der stärkeren Krümmung, mit 3' und der Bereich der schwächeren Krümmung mit 3" bezeichnet ist. Die Schläuche 3 sind mit Rastvorsprüngen 9 versehen, welche gegebenenfalls zu einer durchgehenden Rippe zusammengeschlossen sein können. Dies wird sich insbesondere dann als angezeigt erweisen, wenn die Schläuche durch eine Extrudiermaschine ausgepreßt werden, wobei die Rastvorsprünge 9 direkt mitgespritzt werden. Die Rastvorsprünge 9 weisen dabei an ihrem den Schlauch 3 abgewandten Ende einen im Querschnitt etwa dreieckigen Kopfbereich 9' auf, dessen äußere Begrenzungen seitlich über den Steg 9" der Rastvorsprünge 9 vorspringen. Der Kopf 9' greift in Ausnehmungen 10 einer Befestigungsleiste 11 ein, welche etwa schwalbenschwanzartigen Querschnitt aufweisen kann, wodurch eine besonders gute Festlegung gegeben ist. Die Befestigungsleiste 11 kann auf jede beliebige Weise mit dem Untergrund verbunden werden.

Es könnte an Stelle der Ausrichtung der Schläuche mit der längeren Achse des Ovals etwa parallel zur Unterlage auch eine Ausrichtung vorgesehen sein, bei welcher die kürzere Achse etwa parallel liegt. Es ist dabei dann darauf Bedacht zu nehmen, daß die Mittelpunkte der Schläuche so weit voneinander entfernt sind, daß bei Aufweiten der Schläuche durch Druckbeaufschlagung maximal ein druckloses Aneinanderliegen der Schlauchflanken erfolgen wird.

Wird die in Fig. 1 wiedergegebene Anordnung mit Druck beaufschlagt, d.h. also mit Wasser beschickt, dann werden sich die Schläuche durch den Innendruck etwa auf die in Fig. 5 bzw. Fig. 9 wiedergegebene Form verformen, wobei bei einer Befestigungsanordnung, wie sie in den Fig. 1 und 2 wiedergegeben ist, die Schläuche mit ihrem oberen Bereich teilweise aus den Ausnehmungen 5 heraustreten werden. Wird die Druckbeaufschlagung abgeschaltet und ist der Sonnenkollektor an einer erhöhten Stelle befestigt, also z.B. auf dem Dach eines Gebäudes angebracht, dann tritt durch die in der Flüssigkeitsableitung stehende Wassersäule ein Unterdrück im Sonnenkollektor auf, wodurch die gesonderten Schläuche dann etwa in eine in Fig. 4 und 8 wiedergegebene Form zusammengezogen sind. Durch die Formgebung der Schläuche als 3

Claims (6)

1. AT 398 839 B ovale Schläuche, erfolgt immer ein gerichtetes Zusammenziehen der Schläuche beim Auftritt eines Unterdruckes, so daß die Schläuche z.B. auf einem Dach oder einer sonstigen Unterlage immer geordnet liegen und nicht unförmig zusammengezogen werden. Außerdem wird vermieden, daß es zu einem Verwinden und möglicherweise auch zu einem stellenweisen Abbiegen der Schläuche kommt, was sich 5 beim Wiederbefüllen der Schläuche unangenehm auswirken könnte. Patentansprüche 1. Sonnenkollektor, dessen parallel geschaltete, flüssigkeitsführende, an einer Unterlage gehalterte Wär- io metauschleitungen ovalen Querschnitt aufweisen und mit einem Ende an eine Flüssigkeitszuleitung sowie mit dem anderen Ende an eine Flüssigkeitsableitung angeschlossen, der Sonneneinstrahlung direkt ausgesetzt und aus weichelastischem Material gefertigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ovalen Querschnitt aufweisenden Wärmetauschleitungen durch voneinander getrennte Schläuche (3) gebildet sind, die einzeln an der Außenseite der Unterlage (6; 8; 11) gehaltert sind. 15
2. 2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchwandung im Bereich (3') der stärkeren Krümmung des Ovals eine höhere Steifigkeit aufweist, als im Bereich (3") der schwächeren Krümmung.
3. 3. Sonnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Steifigkeit der Schlauchwandung durch eine höhere Wandstärke erzielt ist.
4. 4. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (3) über Verbindungsstege (7) mit der plattenförmig ausgebildeten Unterlage (8) fest verbunden sind, 25 wobei sich die Unterlage (8) gegebenenfalls nur über Teilabschnitte der Gesamtlänge der Schläuche (3) erstreckt (Fig. 6).
5. 5. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung der Schläuche (3) gegebenenfalls zu einer durchgehenden Rippe zusammengeschlossene Rastvor- 30 spränge (9) vorgesehen sind, die mit Kopfbereichen (9') in im Querschnitt im wesentlichen schwalbenschwanzförmige Nuten (10) der leistenförmig ausgebildeten Unterlage (11) einrasten (Fig. 7 - 9).
6. 6. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterlage (6) im wesentlichen quer zur Längsrichtung der Schläuche (3) verlaufende Rippen (4) angeordnet sind, in deren 35 Querrichtung dem Schlauchquerschnitt entsprechende, die Schläuche (3) aufnehmende Nuten (5) vorgesehen sind (Fig. 1, 2). Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 40 45 50 4 55