AT509724B1 - FAÇADE ELEMENT FOR A SOLAR FAÇADE - Google Patents
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Description
österreichisches Patentamt AT509 724B1 2011-11-15Austrian Patent Office AT509 724B1 2011-11-15
Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fassadenelement für eine Solarfassade mit einer Absorberlamelle, einem Rohr zur Führung eines Wärmeträgermediums und mit einem Wärmeübertragungsblech, das mit dem Rohr verbunden ist und zumindest teilweise flächig an der Absorberlamelle anliegt anliegt und klemmend an der Absorberlamelle befestigt ist.The present invention relates to a facade element for a solar façade with an absorber blade, a tube for guiding a heat transfer medium and a heat transfer sheet, which is connected to the tube and at least partially rests flat against the absorber blade and is clamped to the absorber blade ,
[0002] Um die Sonneinstrahlung thermisch zu nutzen, werden vielfach abgedeckte Sonnenkollektoren eingesetzt. Diese besitzen bei selektiver Beschichtung einen hohen Wirkungsgrad, da die Abstrahlverluste aufgrund der Abdeckung relativ gering sind. Nachteilig bei dieser Art von Sonnenkollektoren ist, dass wirtschaftlich nur rechteckige Einzelkollektoren hergestellt werden können, die beispielsweise am Dach von Gebäuden angeordnet werden. Die architektonische Eingliederung solcher Kollektoren ist in vielen Fällen schwierig. Außerdem kann stets nur ein Teil der verfügbaren Fläche sinnvoll ausgenützt werden, da bei gegebenen Standardabmessungen steht in Randbereichen ungenützte Teile von Dächern oder Fassaden verbleiben.To use the sunshine thermally, often covered solar panels are used. These have a high efficiency in selective coating, since the radiation losses due to the cover are relatively low. A disadvantage of this type of solar panels is that economically only rectangular single panels can be made, which are arranged for example on the roof of buildings. The architectural integration of such collectors is difficult in many cases. In addition, only a portion of the available space can always be usefully used, because given standard dimensions remains in peripheral areas unused parts of roofs or facades remain.
[0003] Um diese Nachteile zu vermeiden, sind sogenannte Solarfassaden entwickelt worden. Dabei handelt es sich um Gebäudehüllen, die aus Fassadenelementen zusammengesetzt sind, die die Funktion eines Sonnenkollektors übernehmen. In der Regel handelt es sich dabei um längliche Elemente, die in Längsrichtung weitgehend beliebig zuschneidbar sind und mit denen eine geeignete Gebäudeaußenfläche vollständig oder weitgehend vollständig abgedeckt werden kann.To avoid these disadvantages, so-called solar facades have been developed. These are building envelopes that are composed of façade elements that assume the function of a solar collector. As a rule, these are elongated elements which can be largely cut to length in the longitudinal direction and with which a suitable external building surface can be completely or largely completely covered.
[0004] Obgleich mit einem Fassadenelement im Sinn der vorliegenden Erfindung primär eine Abdeckung für eine senkrechte Gebäudewand gemeint ist, ist das erfindungsgemäße Fassadenelement auch grundsätzlich für schräge Flächen wie etwa Dächer einsetzbar.Although with a facade element in the context of the present invention primarily a cover for a vertical building wall is meant, the facade element according to the invention is also basically used for sloping surfaces such as roofs.
[0005] In der DE 198 59 308 A ist ein Fassadenelement beschrieben, das eine Absorberlamelle aufweist, die die äußere Gebäudehülle darstellt. Innen ist an dieser Absorberlamelle durch Klebung ein Wärmeübertragungsblech befestigt, an das ein Rohr angeschweißt ist, über das ein Wärmeträgermedium die Wärme abführt. Abgleich als Kleber ein Werkstoff mit relativ gutem Wärmeübertragungsverhalten verwendet wird, ist der Wirkungsgrad solcher Fassadenelemente sehr bescheiden.In DE 198 59 308 A, a facade element is described which has an absorber blade, which represents the outer shell of the building. Inside is attached to this absorber lamella by gluing a heat transfer sheet to which a tube is welded, via which a heat transfer medium dissipates the heat. Balance as an adhesive a material with relatively good heat transfer behavior is used, the efficiency of such facade elements is very modest.
[0006] Außerdem kommt es aufgrund der relativ starken Temperaturunterschiede in verschiedenen Vertriebspunkten zu sehr unterschiedlicher Wärmedehnung der einzelnen Bauteile, so dass sich die Verklebung im Zeitablauf zumindest teilweise löst, was eine weitere gravierende Verschlechterung der Wärmeübertragung zur Folge hat.In addition, it is due to the relatively strong temperature differences in different distribution points to very different thermal expansion of the individual components, so that the bond dissolves over time, at least partially, which has a further serious deterioration of heat transfer result.
[0007] Eine weitere bekannte Lösung mit einem sehr schlechten Wärmeübertragungsverhalten zwischen der Absorberlamelle und dem Rohr ist in der DE 196 15 228 C beschrieben. Das Rohr wird dabei lediglich lokal auf Halterungen gelagert, so dass nur minimaler Berührungskontakt zwischen den Bauteilen gegeben ist.Another known solution with a very poor heat transfer behavior between the absorber blade and the tube is described in DE 196 15 228 C. The tube is only stored locally on brackets, so that only minimal contact between the components is given.
[0008] Aus der EP 0 036 041 A und der DE 29 49 221 A sind Absorberlamellen bekannt, die ein Wärmeübertragungsblech aufweisen, das an einer Absorberlamelle anliegt und durch eine Klemmverbindung befestigbar ist. Diese Lösungen weisen jedoch einen komplexen Aufbau auf, der eine schwierige und aufwändige Montage bedingt.From EP 0 036 041 A and DE 29 49 221 A absorber blades are known which have a heat transfer sheet, which bears against an absorber blade and can be fastened by a clamping connection. However, these solutions have a complex structure, which requires a difficult and expensive installation.
[0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es diese Nachteile zu vermeiden und ein Fassadenelement zu schaffen, das einen hohen Wirkungsgrad aufweist, der den mit abgedeckten Solarkollektoren erzielbaren Wirkungsgraden nahe kommt. Jedenfalls soll der Wirkungsgrad deutlich über den bekannter Absorbersystemen liegen. Darüber hinaus soll der Aufbau einfach und die Montage unkompliziert sein.Object of the present invention is to avoid these disadvantages and to provide a facade element, which has a high efficiency, which comes close to the achievable with covered solar panels efficiencies. In any case, the efficiency should be well above the known absorber systems. In addition, the structure should be simple and easy installation.
[0010] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Absorberlamelle einen Befestigungsabschnitt aufweist, der dazu bestimmt ist, die Absorberlamelle an einem Unterbau zu befestigen, darüber eine nach unten offene Nut aufweist, um eine darunter angeordnete weitere Absorberlamelle zu halten, wobei die Nut nach außen hin durch einen Vorsprung begrenzt ist, der in weiterer Folge 1 /6 österreichisches Patentamt AT509 724B1 2011-11-15 in eine Sichtfläche übergeht, die an ihrer Oberseite eine Haltenase aufweist.According to the invention it is provided that the absorber blade has a mounting portion which is intended to attach the absorber blade to a substructure, above has a downwardly open groove to hold a further arranged underneath absorber blade, wherein the groove towards the outside is limited by a projection, which subsequently merges into a visible surface, which has a retaining lug on its upper side AT509 724B1 2011-11-15.
[0011] Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass auch bei sehr starken unterschiedlichen Wärmedehnungen der einzelnen Bauteile der Kontakt zwischen Absorberlamelle und Wärmeübertragungsblech erhalten bleibt. Diese beiden Bauteile können sich in Längsrichtung gegeneinander verschieben, so dass auch unzulässige Spannungen vermieden werden. Das Wärmeübertragungsblech umgibt das Rohr über etwas mehr als die Hälfte seines Umfangs und hält dieses klemmend mit innigem Kontakt. Vom Rohr weg erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen zwei streifartige Vorsprünge, die im Wesentlichen vollflächig an der Absorberlamelle anliegen. Dadurch wird eine großflächige effiziente Wärmeübertragung gewährleistet. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann darüber hinaus die Montage der Absorberlamellen effizient von oben nach unten erfolgen.It is essential to the present invention that even with very different thermal expansions of the individual components of the contact between absorber blade and heat transfer sheet is maintained. These two components can move in the longitudinal direction against each other, so that unacceptable stresses are avoided. The heat transfer sheet surrounds the pipe over a little more than half its circumference and holds this clamped with intimate contact. Away from the tube, two strip-like projections extend in opposite directions, which abut essentially on the entire surface of the absorber lamella. This ensures a large-scale efficient heat transfer. The inventive solution beyond the assembly of the absorber blades can be done efficiently from top to bottom.
[0012] Es hat sich herausgestellt, dass bei der erfindungsgemäßen Ausführung eine optimale Wärmeausnutzung gegeben ist, wenn man das Wärmeübertragungsblech im unteren Bereich der Absorberlamelle befestigt ist. Der in Einbaulage untere Bereich der Absorberlamelle erreicht in der Regel die höchsten Temperaturen, so dass hier entsprechend hohe Wirkungsgrade erzielbar sind.It has been found that in the embodiment according to the invention optimum heat utilization is given when the heat transfer sheet is fixed in the lower region of the absorber blade. The installation area in the lower region of the absorber blade usually reaches the highest temperatures, so that here correspondingly high efficiencies can be achieved.
[0013] Als besonders günstig hat sich herausgestellt, wenn das Wärmeübertragungsblech von Klemmen zwischen dem Vorsprung der Absorberlamelle und einem Haltevorsprung gehalten ist. Der Haltevorsprung ragt von der Innenseite der Absorberlamelle vor und begrenzt die Bewegung des Wärmeübertragungsblechs nach oben. Der Vorsprung kann beispielsweise durch Einprägungen des Absorberblechs gebildet sein, es ist aber auch möglich den Vorsprung durch Kleben oder Schweißen aufzubringen.To be particularly favorable has been found when the heat transfer sheet is held by clamps between the projection of the absorber blade and a retaining projection. The retaining projection protrudes from the inside of the absorber blade and limits the movement of the heat transfer sheet upwards. The projection may be formed for example by impressions of the absorber sheet, but it is also possible to apply the projection by gluing or welding.
[0014] Besonders bevorzugt wird das Rohr unmittelbar oberhalb des die Unterkante der Absorberlamelle bildenden Vorsprungs angeordnet, um die hier vorherrschende Temperatur optimal auszunützen.Particularly preferably, the tube is arranged directly above the lower edge of the absorber lamella-forming projection to optimally exploit the prevailing temperature here.
[0015] Die Klemmverbindung kann insbesondere dadurch besonders begünstigt werden, dass das Rohr unmittelbar im Bereich eines nach außen konvexen Längsknicks der Absorberlamelle angeordnet ist.In particular, the clamping connection can be particularly favored in that the tube is arranged directly in the region of an outwardly convex longitudinal nick of the absorber lamella.
[0016] Eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrads wird dadurch erreicht, dass das Rohr und zumindest ein Abschnitt des Wärmeübertragungsblechs von einem in der Absorberlamelle aufgenommenen Isolierelement umgeben ist. Besonders vorteilhaft ist es in weiterer Folge wenn, das Wärmeübertragungsblech über einen Abschnitt der Absorberlamelle anliegt, dessen Länge I zwischen 20% und 40% der Gesamthöhe h der Absorberlamelle beträgt. Die Abstrahlverluste zu verringern kann auch ein Abdeckelement vorgesehen sein, dass die Absorberlamelle zumindest teilweise abdeckt. Dieses Abdeckelement kann beispielsweise als Lochblech ausgebildet sein.A further increase in the efficiency is achieved in that the tube and at least a portion of the heat transfer sheet is surrounded by a recorded in the absorber blade insulating. It is particularly advantageous subsequently when the heat transfer sheet rests over a portion of the absorber blade whose length I is between 20% and 40% of the total height h of the absorber blade. To reduce the radiation losses can also be provided a cover that covers the absorber blade at least partially. This cover may be formed, for example, as a perforated plate.
[0017] In weitere Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsvarianten näher erläutert.In further consequence, the present invention will be explained in more detail with reference to the embodiments shown in the figures.
[0018] Es zeigen: [0019] Fig. 1 und Fig. 2 jeweils einen Schnitt durch eine Ausführungsvariante der vorliegenden1 and 2 each show a section through an embodiment variant of the present invention. [0019] FIG
Erfindung.Invention.
[0020] Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines an einer Gebäudewand befestigten Fassadenelements. An einem Mauerwerk 1 ist eine Dämmschicht 2 angebracht, die zur Gebäudeaußenseite hin von einem hinterlüfteten Abdeckelement 3 abgedeckt ist. Auf diesem Abdeckelement 3 werden die erfindungsgemäßen Fassadenelemente 4 angeschraubt. Das Fassadenelement 4 besteht aus einer Absorberlamelle 5 und aus einem Wärmeübertragungsblech 6, das auf der Innenseite klemmend an der Absorberlamelle 5 anliegt. Das Wärmeübertragungsblech 6 umschließt klemmend ein Rohr 7, das die Wärme über ein Wärmeübertragungsmedium wie etwa Wasser abführt. Im Inneren der Absorberlamelle 5 ist ein als Formteil ausgebildetes Isolierelement 8 angeordnet, das insbesondere das Rohr 7 umschließt. 2/6 österreichisches Patentamt AT509 724B1 2011-11-15 [0021] Die Absorberlamelle 5 besitzt einen Befestigungsabschnitt 9, der in Einbaulage den untersten Teil der Absorberlamelle 5 darstellt. Hier ist die Absorberlamelle 5 mit Schrauben 10 am Unterbau befestigt. Darüber befindet sich eine nach unten offene Nut 11, die dazu vorgesehen ist, eine weitere darunter befindliche Absorberlamelle 5 zu halten. Außen ist diese Nut 11 durch einen Vorsprung 12 begrenzt, der den unteren Abschnitt der äußere Sichtfläche 13 der Absorberlamelle 5 darstellt. In ihrem oberen Abschnitt besitzt die Absorberlamelle 5 eine Haltenase 14 die in der Nut 11 der darüber liegenden Absorberlamelle 5 aufgenommen ist. Innen ist im unteren Abschnitt der Absorberlamelle 5 ein Wärmeübertragungsblech 6 klemmend angeordnet, das sich nach unten am Vorsprung 12 abstützt und nach oben hin von einem Haltevorsprung 15 gehalten wird. Der Haltevorsprung 15 kann beispielsweise durch Einstanzungen gebildet sein, die bei der Herstellung der Absorberlamelle 5 von außen her eingeprägt werden und nach innen hin vorstehen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Es ist aber alternativ in gleicher Weise möglich, diesen Haltevorsprung 15 durch Aufkleben oder Aufschweißen eines entsprechenden Blechstücks herzustellen.Fig. 1 shows schematically the structure of a wall element attached to a facade element. On a masonry 1, an insulating layer 2 is attached, which is covered to the outside of the building by a ventilated cover 3. On this cover 3, the facade elements 4 according to the invention are screwed. The facade element 4 consists of an absorber blade 5 and a heat transfer plate 6, which rests on the inside of the absorber plate 5 by clamping. The heat transfer plate 6 clampingly encloses a tube 7 which dissipates the heat via a heat transfer medium such as water. In the interior of the absorber lamella 5, a formed as a molded part insulating 8 is arranged, which surrounds in particular the tube 7. The absorber lamella 5 has a fastening section 9 which, in the installed position, represents the lowermost part of the absorber lamella 5. Here the absorber blade 5 is fastened with screws 10 on the substructure. Above is a downwardly open groove 11, which is intended to hold another absorber lamella 5 located underneath. On the outside, this groove 11 is delimited by a projection 12, which represents the lower section of the outer visible surface 13 of the absorber lamella 5. In its upper portion, the absorber blade 5 has a retaining lug 14 which is received in the groove 11 of the overlying absorber blade 5. Inside, a heat transfer plate 6 is arranged by clamping in the lower portion of the absorber blade 5, which is supported at the bottom of the projection 12 and is held at the top by a retaining projection 15. The retaining projection 15 may be formed, for example, by stampings, which are impressed from the outside during the production of the absorber blade 5 and project inwardly, as shown in Fig. 1. However, it is alternatively possible in the same way to produce this retaining projection 15 by gluing or welding a corresponding piece of sheet metal.
[0022] Das Wärmeübertragungsblech 6 besteht aus einer oberen Rippe 16 und einer unteren Rippe 17 und einem zwischen diesen Rippen 16, 17 angeordneten Ω-förmigen Bereich 18, der das Rohr 7 umschließt. Die Länge I des Abschnitts der Absorberlamelle 5 an dem das Wärmeübertragungsblech 6 anliegt, beträgt etwa 30% der Gesamthöhe h der Absorberlamelle 5, und kann vorzugsweise in einem Bereich zwischen 20% und 40% liegen.The heat transfer plate 6 consists of an upper rib 16 and a lower rib 17 and a between these ribs 16, 17 arranged Ω-shaped portion 18 which surrounds the tube 7. The length I of the portion of the absorber blade 5 against which the heat transfer sheet 6 rests is about 30% of the total height h of the absorber blade 5, and may preferably be in a range between 20% and 40%.
[0023] Die Sichtfläche 13 der Absorberlamelle 5 besitzt in Längsrichtung einen nach außen konvexen Längsknick 19 der etwa im Bereich des Rohrs 7 vorgesehen ist. In Einbaulage begrenzt dieser Längsknicks 19 einen näherungsweise senkrechten unteren Abschnitt 20 der Sichtfläche 13 gegenüber einem schräg nach oben geneigten oberen Abschnitt 21 der Sichtfläche 13. In Entsprechung zu diesem stumpfen Winkel zwischen den Abschnitten 20 und 21 sind auch die Rippen 16, 17 des Wärmeübertragungsblechs 6 geneigt, um dicht an der Absorberlamelle 5 anzuliegen.The visible surface 13 of the absorber blade 5 has in the longitudinal direction an outwardly convex longitudinal crease 19 which is provided approximately in the region of the tube 7. In installation position this Längsknicks 19 limits an approximately vertical lower portion 20 of the visible surface 13 against an obliquely upwardly inclined upper portion 21 of the viewing surface 13. In correspondence to this obtuse angle between the sections 20 and 21 are also the ribs 16, 17 of the heat transfer sheet. 6 inclined to lie close to the absorber blade 5.
[0024] Die Absorberlamelle 5 und das Wärmeübertragungsblech 6 sind aus Aluminium hergestellt, wobei die Absorberlamelle 5 außen eine selektive Beschichtung aufweist, die in an sich bekannter Weise dahingehend optimiert ist, ein Maximum an Strahlung aufzunehmen und gleichzeitig die Abstrahlverluste zu minimieren. Außen sind die Absorberlamellen 5 durch eine Abdeckung aus einem Lochblech 22 abgedeckt, das einerseits aus ästhetischen Gründen angebracht ist und andererseits zusätzlich die Abstrahlverluste verringert.The absorber blade 5 and the heat transfer plate 6 are made of aluminum, wherein the absorber blade 5 outside a selective coating which is optimized in a conventional manner to absorb a maximum of radiation while minimizing the radiation losses. Outside the absorber lamellae 5 are covered by a cover made of a perforated plate 22, which is attached on the one hand for aesthetic reasons and on the other hand additionally reduces the radiation losses.
[0025] Die Ausführungsvariante von Fig. 2 unterscheidet sich von der von Fig. 1 dadurch, dass das Lochblech 22 hier nicht ausgeführt ist und dass das Wärmeübertragungsblech 6 klemmend in Vorsprung 12 gehalten ist.The embodiment of Fig. 2 differs from that of Fig. 1 in that the perforated plate 22 is not carried out here and that the heat transfer plate 6 is clamped in projection 12 is held.
[0026] Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Solarfassaden darzustellen, die hohe Wirkungsgrade aufweisen, formschön sind und entsprechend der Architektur des Gebäudes in weiten Grenzen anpassbar sind. 3/6The present invention makes it possible to represent solar façades, which have high efficiencies, are shapely and according to the architecture of the building are adaptable within wide limits. 3.6
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