AT512837B1 - Solarkollektorsystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarkollektormodul (2) zur Anordnung an einer Unterkonstruktion (4), insbesondere auf dem Dach oder der Fassade eines Gebäudes, umfassend ein mit Solarstrahlung (5) beaufschlagbares Absorberelement (8) und eine von einem Wärmeleitelement (14) gebildete Schnittstelle (11) an der der Unterkonstruktion (4) zugewandten Rückseite (12) des Solarkollektormoduls (2) zur Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem Solarkollektormodul (2) und einem an der Unterkonstruktion (4) angeordneten oder einem die Unterkonstruktion (4) bildenden Wärmetransportsystem (3). Dabei umfasst die Schnittstelle (11) zumindest eine mit dem Wärmetransportsystem (3) in flächigen berührenden und lösbaren Kontakt bringbare Kontaktfläche (14) am Wärmeleitelement (14).

Description

fctemidtisches pitwiarot AT512 837 B1 2013-12-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Solarkollektormodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, ein Wärmetransportsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 16, ein Solarkollektorsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 21 sowie die Verwendung von erfindungsgemäßen Solarkollektormodulen und eines erfindungsgemäßen Wärmetransportsystems oder eines erfindungsgemäßen Solarkollektorsystems.

[0002] Für den Ersatz von fossilen Brennstoffen gibt es seit längerem sinnvolle und brauchbare Ansätze und Lösungen zur Nutzung von Solarenergie für die Energieversorgung von Gebäuden. So haben mittlerweile konzentrierende Kollektoren oder herkömmliche Flachkollektoren einen technischen Reifegrad erlangt, der auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten bereits nennenswerte Beiträge zur Einsparung von fossilen Wärmeträgern leistet.

[0003] Die am Markt gängigen Solarkollektoren werden vielfach bereits im Herstellwerk einbaufertig vorbereitet, sie besitzen jedoch in den meisten Fällen noch sehr große Abmessungen, weshalb derartige Solarkollektoren nur bei geeigneten Dachformen und Dachabmessungen mit vertretbarem Aufwand verbaut werden können und weiters auch der optische Eindruck eines mit derartigen Solarkollektoren ausgestatteten Gebäudes zumeist sehr stark verändert wird.

[0004] Zur Lösung dieser Problematik gibt es bereits verschiedene Ansätze, die Eindeckung einer Dachhaut so zu gestalten, dass dadurch die Funktion von Solarkollektoren erzielt wird. So ist beispielsweise aus DE 26 42 732 C2 ein Solardach bekannt, bei dem Dachpfannen als kleine Solarkollektoren mit Absorber und Wärmeträger ausgebildet sind und mittels Steckverbindungen an Leitungskanäle aufweisende Dachlatten dichtend verbunden sind. Derartige Dachpfannen in Form von kleinen Solarkollektoren sind baulich sehr aufwändig und es muss an jeder der vielen, verwendeten Dachpfannen eine zuverlässige, flüssigkeitsdichte Abdichtung der Schnittstelle zwischen Dachpfanne und Dachlatte gegeben sein, was in der Praxis eine Vielzahl von möglichen Fehlerquellen darstellt.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Solarkollektormodul bereitzustellen, das leicht zu montieren ist und mit geringem Aufwand herstellbar ist.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Solarkollektormodul mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, wonach die Schnittstelle zumindest eine mit dem Wärmetransportsystem in flächigen berührenden und lösbaren Kontakt bringbare Kontaktfläche an einem Wärmeleitelement umfasst. Der Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeleitelement des Solarkollektormoduls und dem Wärmetransportsystem basiert dabei auf Wärmeleitung und Wärmeübergang an der Schnittstelle, nicht jedoch auf einem Austausch eines Wärmeträgerfluids zwischen dem Solarkollektormodul und dem Wärmetransportsystem. Dadurch fällt eine mögliche Fehlerquelle durch Undichtigkeiten an der Schnittstelle weg, andererseits kann das Solarkollektormodul dadurch sehr einfach aufgebaut sein und mit geringen Stückkosten hergestellt werden. Ein aufgrund des einfachen Aufbaus möglicherweise geringerer Wirkungsgrad eines einzelnen Solarkollektormoduls kann durch eine Erhöhung der Anzahl an Modulen und eine dadurch vergrößerte Fläche für die Energieaufnahme ausgeglichen werden. Der Austausch von einzelnen Modulen erfordert keine Kenntnisse über Leitungsinstallation, da zwischen den Solarkollektormodulen und dem Wärmetransportsystem eine rein mechanische Kontaktierung ohne Stoffaustausch vorliegt. Für einen guten Wärmeaustausch besitzen die an der Schnittstelle zusammenwirkenden Kontaktflächen des Wärmeleitelements und des Wärmetransportsystems eine möglichst gute Wärmeleitfähigkeit.

[0007] Eine mögliche Ausführungsform des Solarkollektormoduls besteht darin, die Kontaktfläche eines Wärmeleitelements von der Rückseitenfläche des Absorberelements in Richtung der Dicke des Solarkollektormoduls um einen Abstand distanziert anzuordnen, wobei die Distanz dabei vorzugsweise ein Mehrfaches der Dicke des Absorberelements beträgt. Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitelements, das mit dem Wärmetransportsystem an der Unterkonstruktion in Kontakt steht, entsteht bei einem Temperaturunterschied zwischen Absorberelement und dem Wärmeträgerfluid des Wärmetransportsystems durch Wärmeleitung ein 1/25 österreichische;! pit«s tarnt AT512 837 B1 2013-12-15 starker Wärmetransport zum Wärmetransportsystem, auch wenn das Wärmeleitelement einen größeren Abstand zum Absorberelement aufweist. Durch die Art der Beabstandung in Richtung der Dicke des Solarkollektormoduls ist die Richtung der Wärmeleitung nicht in Verlängerung der Absorberfläche, sondern in Richtung zur Unterkonstruktion bzw. zum Gebäude hin orientiert und besteht dadurch eine größere Flexibilität bei der Ausführung des Solarkollektormoduls als auch bei der Anordnung und Ausführung des damit zusammenwirkenden Transportsystems.

[0008] Da das Solarkollektormodul, insbesondere das Absorberelement bei reduzierter oder fehlender Wärmeabfuhr durch das Wärmetransportsystem bei voller Sonneneinstrahlung sehr hohe Leerlauftemperaturen aufweisen kann, ist es von Vorteil, wenn das Absorberelement und/oder das Wärmeleitelement aus Metall, insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe umfassend zumindest Kupfer, Aluminium, Stahl, Edelstahl, Kunststoff und Kohlenstoffnanoröhren, besteht oder unter Verwendung eines solchen Materials hergestellt ist. Neben der guten Temperaturbeständigkeit von Metallen oder entsprechenden hochtemperaturbeständigen Kunststoffen weisen diese eine gute Wärmeleitfähigkeit, insbesondere größer als 15 W/mK, auf und bewirken dadurch eine hohe vom Absorberelement bzw. Wärmeleitelement an das Wärmetransportsystem und umgekehrt übertragbare Wärmeleistung. Neben diesen vorteilhaften thermischen Eigenschaften besitzt insbesondere ein Absorberelement aus Metall auch hohe mechanische Belastbarkeit und besitzt weiters eine hohe Witterungsbeständigkeit.

[0009] Zur Verbesserung des Wärmetransports zwischen dem Absorberelement an der Außenseite und dem Wärmeleitelement an der Rückseite des Solarkollektormoduls können diese einstückig miteinander verbunden sein oder mittels eines Verbindungselements aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von zumindest 15 W/mK, insbesondere Metall, das als eigener Bauteil ausgebildet sein kann, oder durch zumindest einen Teilabschnitt des Absorberelements und/oder des Wärmeleitelements gebildet ist, verbunden sein. In allen drei genannten Varianten ist durch die gut wärmeleitende Verbindung zwischen dem Absorberelement und dem Wärmeleitelement eine hohe Wärmeabgabe vom Solarkollektormodul an das Wärmetransportsystem möglich.

[0010] Wenn das Absorberelement und/oder das Wärmeleitelement aus Metallblech hergestellt sind, ist es auch möglich, das Verbindungselement etwa durch Umformen eines der beiden Elemente zu bilden, zum Beispiel durch einen Abkantvorgang an einer Biegepresse. Selbstverständlich ist auch eine Herstellung des Absorberelements, des Wärmeleitelements oder des Verbindungselements jeweils als eigene Bauteile durch Abkantvorgänge oder sonstige Umformvorgänge aus Metallblech wirtschaftlich vorteilhaft.

[0011] Eine Möglichkeit ein Absorberelement mit innenliegenden Fluidkanälen herzustellen, besteht darin, dieses mittels eines so genannten Roll-Bond-Verfahrens herzustellen, bei dem zwei Bleche, vorzugsweise Aluminiumbleche, mit großem Druck flächig aufeinandergewalzt werden, wobei zwischen den Blechen vor dem Walzen Bereiche oder Zonen hergestellt werden, in denen durch den Walzvorgang keine Verbindung zwischen den Blechen erfolgt und diese Zonen nach dem Walzen durch einen kontrollierten Aufblasvorgang zu Kanälen im Inneren zwischen den verbundenen Blechen erweitert werden. Die Bleche werden im Bereich der späteren Kanäle dazu vor dem Zusammenfügen mit lokalen Aussparungen versehen oder mit Trennmittel vorbehandelt. Der Aufblasvorgang erfolgt insbesondere in speziellen Formen, in denen die Oberfläche der Bleche im Bereich der Kanäle eine vordefinierte Form erhält. Dieses Herstellverfahren wird für Verdampfer von Kühlschränken sehr häufig eingesetzt und kann auch vorteilhaft für die Herstellung von Absorberelementen für die Solarkollektormodule angewendet werden. Die Kanäle können dabei insbesondere im Absorberelement so angeordnet sein, dass ein darin enthaltenes Wärmeträgerfluid aufgrund lokaler Erwärmungszonen an der bestrahlten Oberfläche des Absorberelements und lokaler Abkühlungszonen im Bereich des Wärmeleitelements, ähnlich wie in einem Thermosiphon, aufgrund von Dichteunterschieden natürliche Umwälzbewegungen ausführt. Dabei strömt das erwärmte und dadurch leichtere Wärmeträgerfluid in den Kanälen nach oben, während das durch das Wärmeleitelement abgekühlte, schwerere Wärmeträgerfluid in den Kanälen nach unten absinkt und dadurch der Erwärmungszone zugeführt wird. Wärmeleitelement und auch ein evtl, vorgesehenes Verbindungselement können 2/25

esteiwiciiisise: pstentarnt AT512 837 B1 2013-12-15 auch bei dieser Ausführung des Absorberelements einstückig mit diesem verbunden sein.

[0012] Das Verbindungselement dient somit zur Wärmeleitung zwischen dem Absorberelement und dem Wärmeleitelement. Der metallische Querschnitt des Verbindungselements in Richtung der Wärmeleitung soll daher nicht so klein ausgelegt werden, dass am Absorberelement quasi ein Wärmestau auftritt, durch den dessen Temperatur unnötig hoch ansteigt, obwohl vom Wärmetransportsystem aufgrund der Temperaturunterschiede noch Wärme aufgenommen werden könnte.

[0013] Eine alternative Ausführungsform des Solarkollektormoduls kann darin bestehen, dass das Absorberelement und das Wärmeleitelement an einen sich zwischen diesen erstreckenden und im Inneren des Solarkollektormoduls ausgebildeten mit einem Wärmeträgerfluid gefüllten Hohlraum angrenzen. In diesem Fall erfolgt die Wärmeübertragung zwischen Absorberelement und Wärmeleitelement nicht mittels eines metallischen Verbindungselements sondern über das im Hohlraum enthaltene und sowohl an das Absorberelement als auch an das Wärmeleitelement angrenzende Wärmeträgerfluid. Die Wärmeübertragung erfolgt dabei sowohl durch Wärmeleitvorgänge innerhalb des Wärmeträgerfluids als auch durch Konvektion des Wärmeträgerfluids innerhalb des Hohlraumes. Als Wärmeträgerfluid kommt beispielsweise ein Wasser-Frostschutz-Gemisch zum Einsatz, das sich durch hohe Temperaturbeständigkeit, einen hohen Siedepunkt, einen tiefen Gefrierpunkt, hohe chemische Stabilität usw. besonders eignet. Die an den Hohlraum angrenzenden Innenflächen des Absorberelements und des Wärmeleitelements sind, um eine möglichst hohe Wärmeübertragungsleistung zu erzielen, möglichst groß gewählt und können dazu durch Rippen oder ähnliches eine vergrößerte Oberfläche aufweisen. Die Konvektion des Wärmeträgerfluids innerhalb des Hohlraums ist aufgrund des durch Dichteunterschiede innerhalb des Wärmeträgerfluids bewirkten Thermosiphoneffekts bei einem Hohlraum mit größerer vertikaler Erstreckung stärker, demnach empfiehlt sich diese Ausführungsform des Solarkollektormoduls eher für geneigte und vertikale Anbringung und weniger für horizontale Anbringung. Ein derart ausgeführtes Solarkollektormodul ähnelt einem zuvor beschriebenen, mittels eines Roll-Bond-Verfahrens hergestellten Absorberelement und es stellen beide Varianten Solarkollektormodule mit in sich abgeschlossenen Wärmeträgerfluid-Kreisläu-fen dar, mit denen große Wärmemengen innerhalb des Solarkollektormoduls transportiert werden können.

[0014] Um Wärmeverluste bei der Übertragung von Wärme zwischen dem Absorberelement und dem Wärmeleitelement zu minimieren, ist es von Vorteil, wenn das Absorberelement an seiner nicht von Solarstrahlung bestrahlten Rückseite und das Wärmeleitelement außerhalb der das Wärmetransportsystem kontaktierenden Wärmeleitfläche sowie das Verbindungselement bzw. der Hohlraum von einem Wärmedämmmaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von max. 0,1 W/mK umgeben oder umhüllt sind. Dadurch wird gewissermaßen die im Absorberelement von der Solarstrahlung generierte Wärme gezwungen, sich durch das Verbindungselement bzw. den Hohlraum mit dem Wärmeträgerfluid bis zum Wärmeleitelement auszubreiten und mögliche Wärmeverluste an der Rückseite bzw. Unterseite des Solarkollektormoduls durch Konvektion oder Abstrahlung werden reduziert. Die Temperatur des Wärmeleitelements wird durch diese und weitere Maßnahmen auf möglichst hohem Niveau gehalten, wodurch auch bei relativ kleinen Abmessungen der das Wärmetransportsystem kontaktierenden Wärmeleitfläche eine hohe Wärmeleistung übertragbar ist.

[0015] Als Wärmedämmmaterial kommen dabei sämtliche gängigen Wärmedämmmaterialien in Frage, die in dem zu erwartenden Temperaturbereich eine ausreichende Beständigkeit aufweisen und wirtschaftlich herstellbar sowie am Solarkollektormodul anbringbar sind. Wenn das Wärmedämmmaterial diese Bauteile umgibt, kann zwischen den Bauteilen und dem Wärmedämmmaterial ein kleiner Abstand vorhanden sein, der etwa durch Luft gefüllt ist, aber gering genug ist, um konvektiven Wärmeübergang in das Wärmedämmmaterial zu vermeiden. Bei einem die Bauteile Absorberelement, Wärmeleitelement und, falls vorhanden, Verbindungselement umhüllenden Wärmedämmmaterial, grenzt dieses unmittelbar an deren nicht für die Wärmeübertragung vorgesehene Oberfläche an und kann entweder durch diese selbst gestützt werden oder umgekehrt für diese eine Stützfunktion ausüben. Dies ist insbesondere von Vorteil, 3/25

Merreöiise-ts pitesSäsnt AT512 837B1 2013-12-15 wenn Absorberelement, Verbindungselement bzw. Umgrenzungsflächen des Hohlraums und das Wärmeleitelement aus dünnem, wenig biegesteifem Material hergestellt sind und das Wärmedämmmaterial eine gewisse Eigensteifigkeit besitzt.

[0016] Damit bei fehlender Wärmeabfuhr vom Solarkollektormodul und dadurch bewirkten hohen Leerlauftemperaturen keine nachteiligen Veränderungen am Wärmedämmmaterial auf-treten, ist es von Vorteil, wenn dieses mineralische Fasern und/oder mineralischen Schaum umfasst bzw. vollständig aus solchen Materialien hergestellt ist. So können als Wärmedämmmaterial etwa Glaswolle oder Steinwolle dienen, welche als Beispiele für weiche Wärmedämmmaterialien genannt sind, die vom Absorberelement, dem Verbindungselement und dem Wärmeleitelement gestützt werden. Als Beispiel für ein mechanisch stabileres Wärmedämmmaterial, das für Absorberelement, Verbindungselement und Wärmeleitelement eine Stützfunktion bewirkt sei hier ein Mineraldämmstoff aus geschäumtem Kalziumsilikathydrat (Handelsname: Multipor ®) genannt. Die genannten Wärmedämmmaterialien sind beständig gegenüber Temperaturen jenseits von 300°C und daher für diesen Zweck gut geeignet. Solarkollektormodule, bei denen die Absorberelemente keine so hohen Leerlauftemperaturen erreichen, können auch mit Wärmedämmmaterial auf Polymerbasis oder Naturstoffbasis versehen sein, etwa mit hochtemperaturbeständigen Kunststoffschäumen oder Holzfasermaterialien oder Kunststoff-Holz-Verbundmaterialien.

[0017] Um das Absorberelement und das Wärmeleitelement relativ dünn und damit auch leicht ausführen zu können, ist es vorteilhaft, möglichst das Absorberelement und das Wärmeleitelement an einem stützenden Grundkörper anzuordnen, der eine Wärmeleitfähigkeit von max. 1 W/mK aufweist. Dieser erhöht die mechanische Belastbarkeit des Solarkollektormoduls, verhindert oder reduziert aber aufgrund seiner relativ niedrigen Wärmeleitfähigkeit den unerwünschten Abfluss von Wärme an die Umgebung.

[0018] Um sicherzustellen, dass der Großteil der vom Absorberelement aufgenommenen Solarenergie dem Wärmetransportsystem zugeführt wird, ist das Solarkollektormodul vorteilhaft so ausgeführt, dass die Wärmeleitfähigkeit des Absorberelements und des Wärmeleitelements zumindest 10-fach höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers, insbesondere größer ist 40 W/mK. Die Wärmeleitfähigkeit des den Grundkörper aufbauenden Materials ist insbesondere kleiner ist als 1,0 W/mK. Zusammen mit den für die Wärmeleitung relevanten Querschnitten von Wärmeleitelement, Absorberelement, gegebenenfalls auch des diese beiden verbindenden Verbindungselements, und des Grundkörpers ergeben sich Wärmeleitwiderstände der einzelnen Komponenten, wobei auch die Querschnitte so gewählt sind, dass der Wärmeleitwiderstand für die Wärmeleitung vom Absorberelement durch den Grundkörper an die Umgebung deutlich größer ist, als der Wärmeleitwiderstand für die Wärmeleitung vom Absorberelement zum Wärmeleitelement. Als Material für den Grundkörper kommen dabei mineralische Werkstoffe wie etwa Leichtbeton, Tonmaterialien, usw. als auch Naturwerkstoffe wie etwa Holz, Holzwerkstoffe oder Kunststoffe wie etwa Duroplaste, hochtemperaturbeständige Thermoplaste, ABS, PVC, Kunststoffschäume, mineralische Schäume, polymergebundene Holzfasermaterialien sowie Verbundmaterialien aus den vorgenannten in Frage, die zumeist eine Wärmeleitfähigkeit kleiner als 1,0 W/mK aufweisen und die am Solarkollektormodul auftretenden Witterungseinflüsse als auch Temperatureinflüsse ohne nachteilige Veränderungen ertragen können.

[0019] Eine rationelle und wirtschaftliche Herstellung des Solarkollektormoduls ist auch möglich, wenn der Grundkörper mit einem Urformverfahren, insbesondere einem Spritzgießverfahren oder einem Extrasionsverfahren hergestellt ist, wobei das bevorzugt einsetzbare Verfahren wesentlich von der Geometrie des Grundkörpers abhängt. So kann beispielsweise ein Grundkörper aus Kunststoffmaterial in einem Spritzgießverfahren hergestellt werden, wobei eine hohe Gestaltungsfreiheit bezüglich der Form besteht und der Grundkörper in einem einzigen Verfahrensschritt im Wesentlichen seine fertige Form erhält, während ein Extrusionsverfahren zur wirtschaftlichen Herstellung einer großen Menge an Halbfertigteilen geeignet ist, aus denen durch Zuschnitt und gegebenenfalls weiterer Vervollständigung Grundkörper für Solarkollektormodule hergestellt werden. 4/25

8steTOd»5c!!«S AT512 837 B1 2013-12-15 [0020] Für die wirtschaftliche Herstellung des flächigen Absorberelements und/oder des Wärmeleitelements aus Metall kommen vorzugsweise Umformverfahren zum Einsatz, mit denen aus Metallblechzuschnitten speziell geformte Bauteile für das Solarkollektormodul hergestellt werden. Als Umformverfahren können dabei Zug-Druck-Umformverfahren oder Biege-Umform-verfahren eingesetzt werden, die auch für die Herstellung von Verbindungselementen zwischen Absorberelement und Wärmeleitelement dienen können.

[0021] Wenn das Absorberelement an der Außenseite des Solarkollektormoduls mit einem für Solarstrahlung zumindest teilweise transparenten Abdeckelement abgedeckt ist, kann eine unerwünschte konvektive Wärmeabgabe an die Außenumgebung reduziert werden, wodurch das Absorberelement eine höhere Leistung an das Wärmetransportsystem abgeben kann, indem sich bei gleicher Solarstrahlungsleistung auf eine höhere Ausgangstemperatur erwärmt wird und dementsprechend mehr Wärmeenergie an das Wärmetransportsystem übertragen wird. Als Abdeckelement kann beispielsweise ein transparentes Glas oder ein transparenter Kunststoff entsprechender Dicke und mechanischer Beständigkeit zum Einsatz. Ein derartiges Abdeckelement lässt den Großteil der Solarstrahlung zum Absorberelement gelangen, hemmt jedoch die Abgabe von Wärme an die Außenumgebung auf dem Wege der Konvektion bzw. Wärmestrahlung. Das Abdeckelement ist zumindest teilweise transparent, was in diesem Zusammenhang so aufzufassen ist, dass es so ausgebildet sein kann, dass es im Normalbetrieb ein Maximum der Solarstrahlungsenergie bis zum Absorberelement durchlässt, jedoch auch, dass in bestimmten Betriebszuständen die Durchlässigkeit für Solarstrahlung zeitlich und intensitätsmäßig eingeschränkt sein kann. Dies ist etwa durch eine Ausführung des Abdeckelements mit veränderbarer oder regelbarer Lichtdurchlässigkeit möglich.

[0022] Neben der Umwandlung von Solarenergie in Wärmeenergie, die einem Wärmetransportsystem zugeführt wird, kann das Solarkollektormodul zusätzlich eine photovoltaisch aktive Solarzellenanordnung umfassen, mit der eine Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie möglich ist. Dies kann von Vorteil sein, wenn der Bedarf an Wärmeenergie des Gebäudes gedeckt ist, jedoch Solarenergie für die Erzeugung von elektrischer Energie ausreichend zur Verfügung steht. Die Anordnung der Solarzellenanordnung kann dabei neben dem Absorberelement sein, sodass die Solarstrahlung jeweils gleichzeitig das Absorberelement als auch die Solarzellenanordnung bestrahlen kann, alternativ jedoch auch so, dass die Solarzellenanordnung außerhalb des Absorberelements angeordnet ist und auf das Absorberelement nur der der Anteil an Solarstrahlung trifft, der nicht von der Solarzellenanordnung aufgenommen wird. Insbesondere kann die Solarzellenanordnung auch Bestandteil des transparenten Abdeckelements sein oder als ein solches fungieren.

[0023] Durch eine transparente Ausbildung des zuvor beschriebenen Abdeckelements bzw der Solarzellenanordnung mit variabler Lichtdurchlässigkeit kann dadurch auch die Menge an der auf das Absorberelement auftreffenden Solarstrahlung aktiv beeinflusst werden, beispielsweise um die Leerlauftemperatur des Absorberelements abzusenken, indem im Gegenzug die Leerlauftemperatur des darüberliegenden Abdeckelements bzw. der Solarzellenanordnung angehoben wird.

[0024] In einer weiteren Ausführungsform kann im Hohlraum zur Wärmeübertragung an das Wärmeleitelement ein Wärmerohr, das auch als Heat-Pipe bezeichnet wird, angeordnet sein, bei dem eine Flüssigkeit im Bereich des wärmeren Absorberelements verdampft wird und durch Kondensation im Bereich des kühleren Wärmeleitelement beträchtliche Wärmemengen an dieses übertragen werden können. Die kondensierte Flüssigkeit wird danach wieder zur Verdampfungszone beim Absorberelement zurückgeführt, wozu insbesondere Schwerkraftwirkung oder Kapillarwirkung eingesetzt werden können. Als Flüssigkeit kann dabei beispielsweise Wasser, Alkohol oder jede sonstige Flüssigkeit verwendet werden, die eine Verwendung bei der gegebenen Temperaturspreizung zwischen Absorberelement und Wärmeleitelement ermöglicht. Dazu sind insbesondere Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt vorzugsweise zwischen etwa 20°C und 100°C einsetzbar.

[0025] Die Erfindung betrifft weiters ein Wärmetransportsystem nach Oberbegriff des Patentan- 5/25

&te^id»scHg ρ®ίκηΕδίϊϊί AT512 837 B1 2013-12-15

Spruches 16 für die Übertragung von Wärme von oder zu Solarkollektormodulen, insbesondere erfindungsgemäßen Solarkollektormodulen. Erfindungsgemäß ist die Schnittstelle zum Wärmetransport durch zumindest eine in flächigen berührenden und lösbaren Kontakt mit zumindest einem Solarkollektormodul (2) bringbare und an einem geraden Rohrleitungsabschnitt (26) angeordnete Wärmesammelfläche (15) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von zumindest 15 W/mK, insbesondere aus Metall, gebildet. Der Wärmeaustausch zwischen dem Solarkollektormodul und dem Wärmetransportsystem basiert dabei wiederum auf Wärmeleitung und Wärmeübergang an der Schnittstelle, nicht jedoch auf einem Austausch eines Wärmeträgerfluids zwischen dem Solarkollektormodul und dem Wärmetransportsystem. Dadurch fällt eine mögliche Fehlerquelle durch Undichtigkeiten an der Schnittstelle weg, und das Wärmetransportsystem kann dadurch sehr einfach und kostengünstig aufgebaut sein.

[0026] Zur Verringerung von Energieverlusten kann die Rohrleitung des Wärmetransportsystems an ihrem Außenumfang eine Wärmedämmschicht aufweisen, die im Bereich der Wärmesammelfläche unterbrochen ist. Dadurch wird weitgehend verhindert, dass vom Solarkollektormodul übertragene Wärmeenergie von der Rohrleitung als Verlustwärme an die Umgebung abgegeben werden kann. Die Wärmedämmung der Rohrleitung ist insbesondere auch von Vorteil, wenn das Wärmetransportsystem als Teil eines Wärmepumpensystems fungiert, mit dem über die Solarkollektormodule bzw. deren Absorberelemente Umweltwärme gesammelt werden sollte, die über das Absorberelement und das Wärmeleitelement an ein Wärmeträgerfluid mit tieferer Temperatur übertragen wird.

[0027] Um pro Längeneinheit des Wärmetransportsystems möglichst viel Wärmeenergie übertragen zu können, ist es von Vorteil, wenn sich jeweils die Wärmesammelfläche über einen Großteil der Länge eines geraden Rohrleitungsabschnitts erstreckt. Dadurch ist es auch möglich, Solarkollektormodule an beliebigen Positionen entlang des geraden Rohrleitungsabschnittes anzubringen und erhält man dadurch eine höhere Flexibilität bei der Verlegung der Kol-lektormodule. So ist es möglich, die geraden Rohrleitungsabschnitte des Wärmetransportsystems, wie Dachlatten einer Dachkonstruktion oder an einer Fassadenkonstruktion, vorzumontieren und beispielsweise durch Schlauchverbindungen zu einem mäanderförmigen Wärmetransportsystem zu ergänzen, und im Anschluss daran die Solarkollektormodule an beliebigen Positionen entlang der geraden Rohrleitungsabschnitte zu montieren. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Wärmetransportsystems besteht darin, dass ein mit einer Wärmesammelfläche versehener, gerader Rohrleitungsabschnitt durch ein Metallrohr gebildet ist, an dem die Wärmedämmschicht durch ein Extrusionsverfahren angebracht ist. Die Herstellung von solchen Rohrleitungsabschnitten in Form von Meterware kann sehr wirtschaftlich erfolgen und können aus den Halbfabrikaten je nach den Erfordernissen des Anbringungsorts gerade Rohrleitungsabschnitte mit der benötigten Länge zugeschnitten werden. Das Metallrohr besitzt dabei eine hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch ein guter Wärmedurchsatz an das darin befindliche Wärmeträgerfluid gegeben ist, während die außen angebrachte Wärmedämmschicht den Wärmeaustausch im Wesentlichen auf die vom Wärmeleitelement kontaktierten Wärmesammelflächen begrenzt. Als Wärmedämmschicht kommen dabei hauptsächlich Polymerschäume oder extrudierbare Holzfaser-Polymerschäume in Frage.

[0028] Eine alternative Ausführung des Wärmetransportsystems besteht darin, dass ein gerader Rohrleitungsabschnitt jeweils durch ein extrudiertes Kunststoffrohr mit Wärmesammelflächen auf eigenen Einsatzelementen aus gut wärmeleitendem Material gebildet ist. Durch die Verwendung eines Kunststoffrohres für den geraden Rohrleitungsabschnitt wird wiederum die Wärmeabgabe vom Wärmetransportsystem an die Umgebung reduziert und kann durch diese Ausführung gegebenenfalls auf eine äußere Wärmedämmschicht verzichtet werden. Um trotzdem einen guten Wärmeaustausch mit den Solarkollektormodulen zu ermöglichen, weist das Kunststoffrohr eine oder mehrere Einsatzelemente aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von zumindest 15 W/mK insbesondere aus Metall, auf, die als in Kontakt mit den Wärmeleitelementen bringbare Wärmesammelflächen dienen und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

[0029] Die Erfindung betrifft weiters ein Solarkollektorsystem nach dem Oberbegriff des Pa- 6/25

Ssterreicbisdses pstwiarot AT512 837 B1 2013-12-15 tentanspruches 21, umfassend ein Wärmetransportsystem mit einem Wärmeträgerfluid, mehreren Solarkollektormodulen mit einem Absorberelement und einer Schnittstelle zur Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem Wärmetransportsystem und den Solarkollektormodulen. Erfindungsgemäß sind dabei die Solarkollektormodule entsprechend der vorigen Ausführungen ausgebildet und das Wärmetransportsystem ebenfalls nach den vorigen Ausführungen ausgebildet und stehen die Wärmeleitelemente der Solarkollektormodule flächig berührend und lösbar in Kontakt mit den Wärmesammelflächen des Wärmetransportsystems. Ein derartiges Solarkollektorsystems zeichnet sich dadurch aus, dass nach Anbringung des Wärmetransportsystems nur mehr die einfache Montage der Solarkollektormodule ohne Installationsarbeiten durchzuführen ist und aufgrund des einfachen Aufbaus auch große Dachflächen oder Fassadenflächen zur Sammlung von Solarenergie oder Umweltenergie oder aber auch als Wärmetauschersystem für eine Klimaanlage eingesetzt werden kann.

[0030] Für den Einsatz des Solarkollektorsystems an Dächern oder Fassaden kann das Wärmetransportsystem eine Anordnung von parallelen und in, vorzugsweise regelmäßigem Abstand zueinander verlaufenden, horizontalen Rohrleitungsabschnitten umfassen, wobei jedes Solarkollektormodul an zumindest einem dieser Rohrleitungsabschnitte mit einem Wärmeleitelement flächig berührend und lösbar die Wärmesammelfläche kontaktiert. Das Wärmetransportsystem ist damit gewissermaßen als Rohrregister ausgebildet, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Rohrleitungsabschnitten an die Abmessungen der Solarkollektormodule angepasst ist.

[0031] Wenn die Rohrleitungsabschnitte statisch tragfähig ausgeführt sind, und die Solarkollektormodule an ihrer Rückseite Einhängevorsprünge zur Aufhängung an den Rohrleitungsabschnitten aufweisen, kann auf zusätzliche Unterkonstruktionen in Form von Latten oder ähnlichem an der Dachfläche bzw. Fassadenfläche verzichtet werden. Insbesondere können die Wärmeleitelemente an den Einhängevorsprüngen der Solarkollektormodule angeordnet sein, wodurch die Kontaktierung mit den Wärmesammelflächen an den Rohrleitungsabschnitten durch das Eigengewicht der Solarkollektormodule unterstützt wird.

[0032] Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Solarkollektorsystems besteht darin, dass das Wärmetransportsystem als eine Anordnung von in Falllinie an einer Dachkonstruktion oder Fassadenkonstruktion geneigten oder Senkrechten parallelen und vorzugsweise in regelmäßigem Abstand zueinander verlaufenden Rohrleitungsabschnitten ausgeführt ist und die Solarkollektormodule einen horizontalen Abstand zwischen zwei benachbarten Rohrleitungsabschnitten überbrücken und mit zwei in horizontaler Richtung distanzierten Wärmeleitelementen an zwei benachbarten Rohrleitungsabschnitten in flächigem, berührendem und lösbarem Kontakt mit deren Wärmesammelflächen stehen. In dieser Ausführungsform des Solarkollektorsystems können die geraden Rohrleitungsabschnitte, insbesondere die Funktion von vertikalen Ständern an einer Fassadenkonstruktion oder von geneigten Sparren einer Dachkonstruktion übernehmen, an denen die Solarkollektormodule, wie Fassaden platten bzw. Dachziegelelemente, angeordnet sind.

[0033] Falls das Wärmetransportsystem bzw. dessen gerade Rohrleitungsabschnitte nicht für statische Belastungen ausgelegt sind, können die Solarkollektormodule an herkömmlichen Unterkonstruktionen, wie Dachlatten oder sonstigen Lattenunterkonstruktionen, angeordnet sein.

[0034] Wenn entlang einem geraden Rohrleitungsabschnitt mehrere Solarkollektormodule aneinandergrenzend oder überlappend angeordnet sind und dabei die Wärmeleitelemente der Solarkollektormodule zumindest annähernd die gesamte Wärmesammelfläche an diesem Rohrleitungsabschnitt bedecken, steht in Summe eine große Kontaktfläche für den Wärmeaustausch zwischen den Solarkollektormodulen und dem Wärmetransportsystem zur Verfügung, wodurch alleine durch Wärmeleitungsvorgänge eine große Wärmeleistung übertragen werden kann. Die streifenförmige Wärmesammelfläche an den Rohrleitungsabschnitten wird in diesem Fall möglichst vollflächig von den einzelnen, streifenförmigen Wärmeleitelementen der Solarkollektormodule kontaktiert. 7/25 österpeichiscfses (»isfiiawt AT512 837 B1 2013-12-15 [0035] Die Wärmeleitfläche des Wärmeleitelements und die Wärmesammelfläche des Wärmetransportsystems können als ebene Kontaktflächen ausgeführt sein, wodurch auch bei geringfügigen Relatiwerschiebungen zwischen Solarkollektormodulen und Wärmetransportsystem ein guter Kontakt und dadurch ein guter Wärmeübergang sichergestellt sind. Gleichzeitig sind ebene Kontaktflächen leicht herzustellen und können die zusammenwirkenden Kontaktflächen zusätzlich mit Wärmeleitpaste versehen werden, wodurch auch Luftspalte zwischen den zusammenwirkenden Kontaktflächen, die den Wärmeübergang hemmen, verhindert werden.

[0036] Bei einem Wärmetransportsystem mit hoher Leitungsabschnitten aus Metallrohren, kann das Wärmeleitelement vorteilhaft auch eine zylinderabschnittförmige Kontaktfläche aufweisen, die vollflächig am Außenmantel eines metallischen Rohrleitungsabschnittes anliegt, wodurch das Anbringen oder Herstellen von eigenen Wärmesammelflächen an den Rohrleitungsabschnitten entfallen kann, da diese durch den Außenmantel der Rohrleitungsabschnitte gebildet sind.

[0037] Zur Vermeidung von unerwünschtem Wärmeaustausch mit der Umgebung ist es von Vorteil, wenn die miteinander in Kontakt stehenden Wärmeleitelemente der Solarkollektormodu-le und die Wärmesammelflächen des Wärmetransportsystems aufgenommen bei den Verbindungen zu den Solarkollektorelement bzw. zum Rohrleitungsabschnitt durch eine Wärmedämmschicht umhüllt sind. Diese wärmedämmende Umhüllung der Schnittstelle kann insbesondere so gestaltet sein, dass eine in der Wärmedämmschicht des Wärmetransportsystems vorhandene Ausnehmung im Bereich der Wärmesammelfläche bei montiertem Solarkollektormodul durch ein Wärmedämmelement am Solarkollektormodul weitgehend verschlossen wird. In dieser Ausführungsform wird dieses Wärmedämmelement lediglich von dem Verbindungselement durchragt, an dessen Ende das Wärmeleitelement angeordnet ist.

[0038] Für eine gute Wärmedämmung an der Schnittstelle zwischen Solarkollektormodul und Wärmetransportsystem ist es weiters von Vorteil, wenn bei montiertem Solarkollektormodul ein das Wärmeleitelement umgebendes Wärmedämmmaterial oder Wärmedämmelement gegen die Wärmedämmschicht des Wärmetransportsystems gepresst ist. Die Nachgiebigkeit von aneinanderstoßenden Wärmedämmmaterialien ist dabei so gewählt, dass der berührende Kontakt zwischen Wärmeleitelement und Wärmesammelfläche dadurch nicht nennenswert reduziert wird.

[0039] Der mechanische Kontakt zwischen Wärmeleitelementen und den Wärmesammelflächen kann zuverlässig auch dadurch sichergestellt werden, dass an den Wärmeleitelementen oder an den Wärmesammelflächen Haken, Zungen, Zapfen oder ähnliche Befestigungsfortsätze ausgebildet sind, die im montierten Zustand formschlüssig in Öffnungen an den Wärmesammelflächen bzw. den Wärmeleitelementen eingreifen. Derart eingehakte Solarkollektormo-dule bleiben zuverlässig in wärmeleitendem Kontakt am Wärmetransportsystem fixiert, können jedoch durch eine geeignete Relativverschiebung eventuell auch werkzeuglos montiert bzw. demontiert werden.

[0040] Die montierten Solarkollektormodule bilden vorzugsweise auch eine dachziegelartige Eindeckung eines Daches oder eine flächige Fassadenaußenhaut, wodurch die Kosten für eine herkömmliche Dachhaut bzw. Fassade entfallen können.

[0041] Das erfindungsgemäße Solarkollektormodul und das erfindungsgemäße Wärmetransportsystem bzw. das erfindungsgemäße Solarkollektorsystem können wie bereits erläutert, vorteilhaft für die Aufnahme von Solarenergie und Umgebungswärme und Zuführung in einen Wärmekreislauf dienen oder für die Abgabe von Wärme aus einem Kühlkreislauf an die Umgebung eingesetzt werden. Die Erfindung ist demnach zu Heiz- und Erwärmungszwecken aber auch zu Kühlzwecken einsetzbar.

[0042] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. 8/25

&*»«id>ische JBfSKSitffit [0043] [0044] [0045] [0046] [0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] AT512 837B1 2013-12-15

Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Solarkollektorsystem mit einem ein Wärmetransportsystem kontaktierenden Solarkollektormodul;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein modulares Solarkollektorsystem in einer weiteren Ausführungsform als das Dacheindeckung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Solarkollektorsystems mit einem Wärmeträgerfluid im Solarkollektormodul;

Fig. 4 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines Solarkollektorsystems, verwendet als Fassade an einem Gebäude;

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V durch das Solarkollektorsystem gemäß Fig. 4;

Fig. 6 ein Schnitt gemäß Linie VI - VI durch das Solarkollektorsystem gemäß Fig. 4;

Fig. 7 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Solarkollektorsystems im Bereich der Schnittstelle zur Wärmeübertragung zwischen Solarkollektormodul und Wärmetransportsystem;

Fig. 8 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Solarkollektorsystems im Bereich der Schnittstelle zur Wärmeübertragung zwischen Solarkollektormodul und Wärmetransportsystem und

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Solarkollektorsystems mit Verwendung eines Wärmerohrs im Solarkollektormodul und einem Abdeckelement oberhalb des Absorberelements.

[0053] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.

[0054] Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Solarkollektorsystems 1, umfassend ein Solarkollektormodul 2 und ein Wärmetransportsystem 3, das an einer nicht näher dargestellten Unterkonstruktion 4, etwa einem Gebäude oder einem eigenen Gestell angeordnet ist. Das Solarkollektormodul 2 dient dazu, durch strichlierte Pfeile angedeutete Solarstrahlung 5 zu absorbieren und in Form von Wärme dem Wärmetransportsystem 3 zuführen. Das Wärmetransportsystem 3 ist dabei Bestandteil eines Wärmekreislaufes und umfasst eine von einem Wärmeträgerfluid 6 durchströmte Rohrleitung 7. Das Solarkollektormodul 2 umfasst zumindest ein Absorberelement 8, das an der der Solarstrahlung 5 ausgesetzten Außenseite 9 des Solarkollektormoduls 2 angeordnet ist und durch Aufnahme von Solarstrahlung 5 eine Wärmezufuhr erfährt. Das Absorberelement 8 ist vorzugsweise aus Metall mit einer Dicke von wenigen Millimetern gebildet und kann zur Reduktion von Wärmeabstrahlung, die mit Temperaturerhöhung des Absorberelements 8 stark zunimmt, eine selektive Beschichtung 10 aufweisen, die an dieser Stelle nicht näher erläutert wird.

[0055] Die vom Solarkollektormodul 2 aufgenommene Wärmeenergie wird über eine Schnittstelle 11 im Bereich der der Unterkonstruktion 4 zugewandten Rückseite 12 des Solarkollektorelements 2 an das Wärmetransportsystem 3 übertragen.

[0056] Die Schnittstelle 11 wird durch ein an der Rückseite 12 des Solarkollektormoduls 2 angeordnetes Wärmeleitelement 13 das mit einer Kontaktfläche 14 in flächigem, berührendem und lösbarem Kontakt mit einer Wärmesammelfläche 15 an der Rohrleitung 7 steht, gebildet. 9/25 [0057] Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kontaktfläche 14 einen Abstand 16 von einer Rückseitenfläche 17 in Richtung der Dicke 18 des Solarkollektormoduls 2 auf. Der Abstand 16 entspricht dabei vorzugsweise einem mehrfachen der Dicke des Absorberelements 8.

[0058] Das Absorberelement 8 und/oder das Wärmeleitelement 13 sind aus Gründen der guten Wärmeleitfähigkeit und der guten Temperaturbeständigkeit vorzugsweise aus Metall hergestellt, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium, Stahl oder Edelstahl. Weiters kann das Absorberelement auch unter Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren mit extrem hoher Absorbtionsfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein. Auch hochtemperaturbeständige Kunststoffe können dabei zum Einsatz kommen.

[0059] Die Wärmeübertragung vom Absorberelement 8 zum Wärmetransportsystem 3 erfolgt durch diesen Abstand 16, also im Wesentlichen durch Wärmeleitung in Richtung der Dicke 18 des Solarkollektormoduls 2.

[0060] Um eine gute Wärmeleitung zwischen dem Absorberelement 8 und dem Wärmeleitelement 13 zu erzielen, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen diesen beiden zumindest ein Verbindungselement 19 vorgesehen, das im Wesentlichen aus Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von zumindest 15 W/mK besteht, wodurch bei einem Temperaturunterschied zwischen Absorberelement 8 und Wärmeleitelement 13 die übertragene Wärme zu einem wesentlichen Anteil über das Verbindungselement 19 übertragen wird. Das Verbindungselement 19 kann dabei wie in Fig. 1 dargestellt, als eigener Bauteil ausgebildet sein, der mit beiden Enden flächig am Absorberelement 18 bzw. dem Wärmeleitelement 13 befestigt ist oder durch zumindest einen Teilabschnitt des Absorberelements 8 und/oder des Wärmeleitelements 13 gebildet sein, wenn diese derartige Fortsätze, die als Verbindungselement 19 dienen können, aufweisen.

[0061] Das Solarkollektormodul 2 gemäß Fig. 1 umfasst neben den die Wärmeleitung bewirkenden Bauteilen Absorberelement 8, Verbindungselement 19 und Wärmeleitelement 13, einen Grundkörper 20, der zusätzlich zu den anderen Bauteilen für die erforderliche Festigkeit des Solarkollektormoduls 2 sorgt, und vorzugsweise eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt, wodurch der Grundkörper 20 an Wärmeübertragungsvorgängen des Solarkollektormoduls 2 nur in relativ geringem Ausmaß beteiligt ist und vom Absorberelement 8 aufgenommene Wärmeenergie hauptsächlich zum Wärmeleitelement 13 übertragen wird, solange zwischen diesen beiden ein Temperaturunterschied besteht.

[0062] Der Grundkörper 20 kann insbesondere aus einem Wärmedämmmaterial 21 mit einer Wärmeleitfähigkeit von maximal 0,1 W/mK bestehen, wodurch das Absorberelement 8 aus der Solarstrahlung 5 aufgenommene Wärmeenergie im Wesentlichen nur durch Wärmeabstrahlung und Konvektion an der Außenseite 9 sowie durch Wärmeleitung zum Wärmeleitelement 13 abgeben kann. Falls die Temperatur des Wärmeträgerfluids 6 des Wärmetransportsystems 3 bereits nahe an der Temperatur des Absorberelements 8 liegt, wird über die Schnittstelle 11 nur mehr sehr wenig Wärmeleistung übertragen, und steigt dementsprechend wieder die Temperatur des Absorberelements 8 weiter an, bis sich wieder eine ausgeglichene Wärmebilanz einstellt. Da das Absorberelement 8 des Solarkollektormoduls 2 bei starker Solarstrahlung 5 und reduzierter Wärmeabfuhr an das Wärmetransportsystem 3 sehr hohe Temperaturen annimmt, kann das Wärmedämmmaterial 21 vorzugsweise mineralische Fasern und/oder mineralische Schäume umfassen. Als Beispiele werden hier etwa Glaswolle, Steinwolle, Porenbeton, poro-sierter Ziegel usw. genannt.

[0063] Um Wärmeverluste durch das Wärmetransportsystem 3 zu reduzieren, ist die Rohrleitung 7 an ihrem Außenumfang selbst wärmedämmend ausgeführt oder mit einer Wärmedämmung versehen, wobei die Wärmesammelfläche 15 von außen für die Kontaktfläche 14 des Solarkollektormoduls 2 zugänglich ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Rohrleitung 7 im Bereich des Solarkollektormoduls 2 durch ein Metallrohr 22 gebildet, das an seinem Außenumfang von einer Wärmedämmschicht 23 umschlossen ist. Diese Wärmedämmschicht 23 besteht, ähnlich wie der Grundkörper 20 vorzugsweise aus Wärmedämmmaterial mit einer möglichst geringen Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise kleiner als 0,1 W/mK. Die Wärmedämm-

&te^id»scHg ρ®ίκηΕδίϊϊί AT512 837 B1 2013-12-15

Schicht 23 besitzt lediglich im Bereich der Wärmesammelfläche 15 eine Ausnehmung, durch die diese in Kontakt mit dem Solarkollektormodul 2 treten kann.

[0064] Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Wärmedämmschicht 23 bis zum Grundkörper 20 bzw. zum Wärmedämmmaterial 21 des Solarkollektormoduls 2 reichen, wodurch die Schnittstelle 11 zumindest annähernd vollständig von schlecht wärmeleitendem Material umgeben ist und dadurch unerwünschte Wärmeverluste weitgehend vermieden sind.

[0065] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Solarkollektorsystems 1 in Form einer Dacheindeckung 24, bei der die Solarkollektormodule 2 die Funktion von Dachziegeln oder Dachpfannen übernehmen und das Wärmetransportsystem 3 die Funktion von Dachlatten. Das Wärmetransportsystem 3 umfasst dabei eine Anordnung von parallelen und in regelmäßigem Abstand 25 zueinander verlaufenden, horizontalen Rohrleitungsabschnitten 26, an denen die einzelnen Solarkollektormodule 2 befestigt sind. Die Solarkollektormodule 2 weisen an ihrer Außenseite 9 wieder jeweils ein Absorberelement 8 auf, das vorzugsweise durch ein Metallblech gebildet ist und bei einem Temperaturunterschied zwischen dem Absorberelement 8 und dem Wärmeträgerfluid 6 in den Rohrleitungsabschnitten 26 durch Wärmeleitung über die Schnittstelle 11 Wärmeenergie an das Wärmetransportsystem 3 überträgt.

[0066] Die Schnittstelle 11 umfasst dabei auf Seite des Solarkollektormoduls 2 ein Wärmeleitelement 13 aus Metall, das über ein Verbindungselement 19 wärmeleitend mit dem Absorberelement 8 verbunden ist. Dieses Wärmeleitelement 13 berührt mit einer Kontaktfläche 14 eine Wärmesammelfläche 15 am Rohrleitungsabschnitt 26 und ist dadurch die Schnittstelle 11 zur Wärmeübertragung 11 gebildet. Der Rohrleitungsabschnitt 26 umfasst ein Metallrohr 22, an dem die Wärmesammelfläche 15 aus Metall angeordnet ist und das an seinem Außenumfang von seiner Wärmedämmschicht 23 umgeben ist, ausgenommen im Bereich der Wärmesammelfläche 15. Metallrohr 22 und die dieses umgebende Wärmedämmschicht 23 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem U-förmigem Trägerprofil 27 aufgenommen, das die erforderliche Annäherung der Kontaktfläche 14 des Solarkollektormoduls 2 an die Wärmesammelfläche 15 des Rohrleitungsabschnittes 26 zulässt. Das Trägerprofil 27 kann, wie in Fig. 2 angedeutet, auch die statisch tragende Funktion einer Dachlatte übernehmen, die das Solarkollektormodul 2 unterstützt. Das Solarkollektormodul 2 weist vorzugsweise wieder einen Grundkörper 20 mit einem Wärmedämmmaterial 21 an der Rückseitenfläche 17 des Absorberelements auf, wodurch eine mögliche Wärmeabstrahlung in Richtung zur Unterkonstruktion 4 weitgehend unterbunden wird und sich dadurch die Temperatur des Absorberelements 8 auf höherem Niveau einstellt, wodurch die Wärmeübertragung an das Wärmetransportsystem 3 verstärkt wird.

[0067] In Fig. 2 ist das Verbindungselement 19 an einem Endabschnitt 28 des Absorberelements 8 einstückig angeformt, beispielsweise durch einen Abkantvorgang und ist von beiden Seiten mit Wärmedämmmaterial 21 umhüllt, wodurch Wärmeverluste bei der Wärmeübertragung zur Kontaktfläche 14 weitgehend unterbunden sind. Zusätzlich wäre es möglich, dass durch einen weiteren Abkantvorgang am Verbindungselement 19 auch das Wärmeleitelement 13 hergestellt wird und somit das Absorberelement 8, das Verbindungselement 19 und das Wärmeleitelement 13 mit der Kontaktfläche 14 aus einem Metallblechzuschnitt hergestellt sind.

[0068] Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Solarkollektorsystems 1, das als Fassadensystem oder, wie dargestellt, als Dacheindeckung 24 eingesetzt werden kann. Das Solarkollektormodul 2 mit dem außen liegenden Absorberelement 8 und der von diesem um den Abstand 16 distanzierten Kontaktfläche 14 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel einen Grundkörper 20, indem ein Hohlraum 29 ausgebildet ist, der sowohl an die Rückseitenfläche 17 des Absorberelements 8 als auch an das Wärmeleitelement 13 angrenzt und mit einem Wärmeträgerfluid 30 gefüllt ist. Die Wärmeleitung vom Absorberelement 8 zum Wärmeleitelement 13 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel somit durch das Wärmeträgerfluid 30 und zwar durch Wärmeleitungsvorgänge und Konvektionsvorgänge innerhalb des Wärmeträgerfluids 30 im Hohlraum 29. Je nach der Ausführung des Hohlraums 29 und des enthaltenen Wärmeträgerfluids 30 kann dabei der Anteil der Konvektion oder der Wärmeleitung überwiegen. 11/25 ästerreidBsd!« pitwiarot AT512 837 B1 2013-12-15 [0069] Wie in Figur 3 in strichlierten Linien angedeutet, kann zusätzlich zur Wärmeleitung über das Wärmeträgerfluid 30 ein zusätzliches Verbindungselement 19 vorgesehen sein, das zusätzlich an der Wärmeübertragung zwischen Absorberelement 8 und Kontaktfläche 14 beteiligt sein kann.

[0070] Die Solarkollektorelemente 2 sind auch in diesem Ausführungsbeispiel an geraden Rohrleitungsabschnitten 26 des Wärmetransportsystems 3 angeordnet. Die Rohrleitung 7 ist hierbei wiederum durch ein Metallrohr 22 gebildet, das an seinem Außenumfang mit einer Wärmedämmschicht 23 versehen ist. Die mechanische Abstützung des Solarkollektormoduls 2 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel wieder durch ein Trägerprofil 27, das hierbei beispielhaft durch einen Winkelstahl 31 gebildet ist und mit geeigneten Befestigungsmitteln an der Dachunterkonstruktion befestigt ist. Zur mechanischen Verbindung zwischen Solarkollektormodul 2 und dem Trägerprofil 27 weist - wie auch in Figur 2 - das Solarkollektormodul 2 einen Einhängevorsprung 32 auf, mit dem das Solarkollektormodul 2 an dem Rohrleitungsabschnitt 26 wie an einer Dachlatte eingehängt werden kann.

[0071] Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist das Wärmeleitelement 13 an der Rückseite 12 des Solarkollektormoduls 2 angeordnet, während es beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 am Einhängevorsprung 32 angeordnet ist. Die Rohrleitung 7 mit der Wärmesammelfläche 15 kann durch die Wärmedämmschicht 23 in geringfügigem Maße elastisch nachgiebig gelagert sein, wodurch im montierten Zustand des Solarkollektormoduls 2 vorteilhaft ein Anpressdruck zwischen dem Wärmeleitelement 13 und der Wärmesammelfläche 15 herrschen kann, der die Wärmeübertragung zwischen diesen beiden Elementen sicherstellt.

[0072] In den Figuren 4, 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Solarkollektorsystems 1 angeordnet an einer Unterkonstruktion 4, etwa einer Fassade eines Gebäudes dargestellt. Das am Gebäude angeordnete Wärmetransportsystem 3 umfasst dabei eine Anordnung von senkrechten parallelen und vorzugsweise in einem regelmäßigen Abstand 33 zueinander verlaufenden, geraden Rohrleitungsabschnitten 26. Die Rohrleitungsabschnitte 26 umfassen dabei wieder eine Rohrleitung 7, die an ihrem Außenumfang eine Wärmedämmschicht 23 aufweist. Diese Wärmedämmschicht 23 ist im Bereich von Wärmesammelflächen 15 unterbrochen, wodurch diese für die Kontaktflächen 14 der Solarkollektorelemente 2 zugänglich sind. In Figur 4 ist eine derartige Ausnehmung 34, die schlitzähnlich der Rohrleitung 7 entlang verläuft, dargestellt. An den Abschnitten der Wärmesammelfläche 15, die nicht mit einem Solarkollektorelement 2 in Kontakt stehen, ist vorgesehen, dass durch entsprechende Dämmelemente innerhalb der Ausnehmung 34 die Wärmedämmschicht 23 ergänzt wird, um Wärmeverluste an diesen Stellen zu vermeiden.

[0073] In Figur 4 ist der Einfachheit halber lediglich ein Solarkollektormodul 2 in montiertem Zustand dargestellt, wobei erkennbar ist, dass ein Solarkollektormodul 2 jeweils den Abstand 33 zwischen zwei benachbarten Rohrleitungsabschnitten 26 überbrückt und streifenförmig ausgebildet ist und an beiden Enden des Streifens jeweils eine Wärmeleitfläche 14 aufweist, die die Wärmesammelfläche 15 eines Rohrleitungsabschnitts 26 flächig und lösbar kontaktiert.

[0074] Dabei besitzt die Ausnehmung 34 eines Rohrleitungsabschnittes 26 eine Breite, die ermöglicht nebeneinander zwei Kontaktflächen 14 von zwei an ihren Stirnenden zueinander in Längsrichtung benachbarten Solarkollektormodulen 2 aufzunehmen. Dies ist insbesondere in Figur 5, die einen Querschnitt entlang der Linie V - V in Figur 4 zeigt, erkennbar. Der abgewinkelte und in Richtung zum Wärmetransportsystem 3 weisende Teil eines Solarkollektormoduls erfüllt dabei etwa die Hälfte der Ausnehmung 34 in der Wärmedämmschicht 23 des geraden Rohrleitungsabschnittes 26 und wird die zweite Hälfte von einem benachbarten, nicht dargestellten Solarkollektormodul 2 ausgefüllt.

[0075] In Figur 4 sind die streifenförmigen Kontaktflächen 14, die die Wärmesammelfläche 15 fast vollständig bedecken, in strichlierten Linien angedeutet. Bei der Ausführung gemäß Figur 4 erfolgt bei einem Temperaturunterschied zwischen dem Absorberelement 8 und den Wärmesammelflächen 15 die Ableitung von Wärme nach beiden Seiten, angedeutet durch die Pfeile 35. Die geraden Rohrleitungsabschnitte 26 können beispielsweise herstellt werden, indem an 12/25

Merreöiise-t: pitesSäsnt AT512 837B1 2013-12-15 einem Metallrohr 22 durch ein Extrusionsverfahren eine äußere Wärmedämmschicht 23, beispielsweise aus einem Kunststoffhartschaum oder einem mineralischen Schaum angebracht ist. Die geraden Rohrleitungsabschnitte 26 werden aus derartigem Halbmaterial in der benötigten Länge zugeschnitten; die Verbindung an Stoßstellen 36 zwischen zwei zu verbindenden Stirnenden von geraden Rohrleitungsabschnitten 26 erfolgt vorzugsweise mittels eines Steckverbindungselements 37, das beispielsweise ein kurzes Rohrstück umfasst, das in die beiden zu verbindenden Stirnenden von Rohrleitungen 7 eingesteckt wird. Vorzugsweise ist auch ein derartiges Steckverbindungselement 37 mit einer Wärmedämmschicht 38 versehen.

[0076] In Figur 5 ist in strichlierten Linien ein Wärmedämmelement 39 dargestellt, mit dem Bereiche der Wärmesammelfläche 15 eines Rohrleitungsabschnittes 16, die nicht von einer Kontaktfläche 14 eines Solarkollektormoduls 2 bedeckt werden, wärmedämmend verschlossen werden können. Um eine möglichst verlustarme Wärmeleitung vom Absorberelement 8 zum Wärmeleiterelement 13 bzw. dessen Kontaktfläche 14 sicherzustellen, ist auch in diesem Ausführungsbeispiel die Rückseitenfläche 17 des Absorberelements, das Wärmeleitelement 13, als auch das diese beiden verbindende Verbindungselement 19 in einem Stützkörper 20 mit schlechter Wärmeleitfähigkeit, insbesondere also einem Wärmedämmmaterial 21 eingeschlossen.

[0077] Die Wärmesammelfläche 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein flaches U-Profil 40 realisiert, wobei dessen Basis an der Außenseite des Profilquerschnittes die Wärmesammelfläche 15 darstellt, während die von der Basis aufragenden Schenkel wärmeleitend mit der Rohrleitung 7 in Form eines Metallrohres 22 verbunden sind. In einer alternativen Ausführung wäre es möglich, dass die Wärmesammelfläche 15 durch eine Abflachung an einem Metallrohr 22 gebildet wird.

[0078] Die im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 und 6 dargestellte Ausführung der Wärmesammelfläche 15 ergibt zwischen der Basis des U-Profils 40 und dem Metallrohr 22 einen Hohlraum 41, der wie folgt verwendet werden kann: [0079] Am Wärmeleitelement 13 sind in Richtung der Rohrleitungsachse verteilt mehrere Befestigungsfortsätze 42 angeordnet, die durch Öffnungen 43 in den dahinter liegenden Hohlraum 41 ragen und nach Relativverschiebung des Solarkollektormoduls 2 die Öffnungen 43 hintergreifen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsfortsatz 42 durch einen Pilzzapfen gebildet, dessen verdicktes Ende das U-Profil 40 neben der Öffnung 43 hintergreift. Alternativ dazu kann anstatt eines Pilzzapfens auch ein Haken, eine Zunge oder ein sonstiger Befestigungsfortsatz 42 vorgesehen sein, der eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Wärmeleitelement 13 bzw. dessen Kontaktfläche 14 und der Wärmesammelfläche 15 sicherstellt.

[0080] Um eine möglichst gute Wärmeleitung von Absorberelement 8 zur Wärmesammelfläche 15 zu bewirken, ist die Länge der streifenförmigen Kontaktfläche 14 zumindest annähernd gleich groß der Breite 44 eines derartigen Solarkollektormoduls 2. Weiters ist von Vorteil, wenn die für die Wärmeleitung vorgesehenen Querschnitte der Verbindungselemente 19 gleich oder größer dem wirksamen Querschnitt des Absorberelements 8 sind, und insbesondere auch die Wärmeleitwiderstände ausgehend vom Absorberelement 8 bis zur Rohrleitung 7 des Wärmetransportsystems 3 möglichst nicht zunehmen, sondern vorzugsweise abnehmen und dadurch die Temperatur der Absorberelemente 8 niedrig gehalten werden kann und damit einhergehend Verluste durch Wärmeabstrahlung reduziert sind. Um möglichst große Wärmeleistungen zwischen Solarkollektormodulen 2 und dem Wärmetransportsystem 3 übertragen zu können, erstreckt sich die Wärmesammelfläche 15 möglichst über einen großen Anteil der Länge eines geraden Rohrleitungsabschnitts 26.

[0081] Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Schnittstelle 11 zwischen einem Solarkollektormodul 2 und einem Wärmetransportsystem 3 mit einer Rohrleitung 7, die vorzugsweise wieder durch ein Metallrohr 22 gebildet ist und an ihrem Außenumfang mit einer Wärmedämmschicht 23 versehen ist. Bei dieser Ausführungsform des Wärmetransportsystems 3 ist die Wärmesammelfläche 15 durch die Außenfläche der Rohrleitung 7 gebildet und demnach nicht wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen durch eine ebene Fläche gebildet 13/25

&te^id»scHg ρ®ίκηΕδίϊϊί AT512 837 B1 2013-12-15 sondern besitzt die Form eines Zylinderabschnitts. Dadurch entfällt die Herstellung einer eigenen gesonderten Wärmesammelfläche 15 durch eine Abflachung oder die Anbringung eines geeigneten Profils. Durch die Ausnehmung 34 in der Wärmedämmschicht 23 kann das Wärmeleitelement 13 des Solarkollektormoduls 2 mit seiner Kontaktfläche 14 in berührenden und lösbaren Kontakt mit der Wärmesammelfläche 15 gebracht werden. Die wärmeleitende Verbindung des Wärmeleitelements 13 zum nicht dargestellten Absorberelement 8 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel wieder mittels eines Verbindungselements 19 aus Metall. Die der Kontaktfläche 14 gegenüberliegende Rückseite des Wärmeleitelements 13 sowie das Verbindungselement 19 sind zur Vermeidung von Wärmeverlusten wieder in einem Grundkörper 20 mit schlechter Wärmeleitfähigkeit eingebettet oder direkt mit Wärmedämmmaterial 21 umhüllt. Die Form des Grundkörpers 20 bzw. des Wärmedämmmaterials 21 ist in diesem Bereich komplementär zur Ausnehmung 34 in der Wärmedämmschicht 23, wodurch sich bei montiertem Solarkollektormodul 2 eine durchgängige Wärmedämmung für die Schnittstelle 11 ergibt. Die Kontaktfläche 14 des Wärmeleitelements ist, um einen guten Wärmeübergang zur Rohrleitung 7 zu gewährleisten, ebenfalls zylinderabschnittförmig und mit gleichem Krümmungsradius wie die Wärmesammelfläche 15 an der Außenfläche der Rohrleitung 7 ausgebildet.

[0082] Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Schnittstelle 11 zwischen einem Solarkollektormodul 2 und einem Wärmetransportsystem 3. Ein gerader Rohrleitungsabschnitt 26 des Wärmetransportsystems 3 ist hier durch eine Rohrleitung in Form eines Kunststoffrohrs 45 gebildet, das aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes selbst die Wärmedämmschicht 23 der Rohrleitung 7 darstellt. Das Kunststoffrohr ist mit einem Extrusionsverfahren hergestellt und kann, wie in Figur 8 dargestellt, etwa rechteckigen Querschnitt besitzen und zur einfacheren Montage flanschartige Befestigungsfortsätze 46 aufweisen. Die Wärmesammelfläche 15 ist in dieser Ausführungsform durch ein oder mehrere Einsatzelemente 47 aus Metall gebildet, dessen Außenflächen gegenüber dem Kunststoffrohr 45 geringfügig außen vorragen und deren Innenseiten an das Wärmeträgerfluid 6 grenzt. Das metallische Einsatzelement 47 besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit, wodurch von der Kontaktfläche 14 ein guter Wärmeübergang auf das Wärmeträgerfluid 6 stattfinden kann. Das Einsatzelement 47 kann sich streifenförmig in Längsrichtung des Kunststoffrohres 45 erstrecken oder aber auch durch eine Vielzahl von relativ kurzen rechteckigen oder runden Metallplättchen gebildet sein. Das oder die Einsatzelemente 47 können dabei im Zuge eines Extrusionsverfahrens eingebracht sein oder aber auch nachträglich in entsprechende Öffnungen im Kunststoffrohr 45 eingesetzt werden. Bezüglich der Ausführung des Solarkollektormoduls wird an dieser Stelle auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwiesen. Durch die Ausformung des Grundkörpers 20 mit schlecht wärmeleitfähigem Material bzw. der Verwendung von Wärmedämmmaterial 21 ist die Schnittstelle 11 auch in diesem Ausführungsbeispiel mit Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit umhüllt, wodurch Wärmeverluste weitgehend vermieden sind. Die Ausführung der Einsatzelemente 47 in der Form, das deren Wärmesammelflächen 15 gegenüber der Außenfläche des Kunststoffrohrs 45 vorragen, reduziert auch die thermische Belastung des Kunststoffrohres 45, weshalb hierfür auch Materialien mit niedrigeren Gebrauchstemperaturen eingesetzt werden können.

[0083] Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Solarkollektorsystems 1 mit Verwendung eines Wärmerohrs 48, häufig auch als Heat-Pipe bezeichnet, im Solarkollektormodul 2. Der Aufbau ist dabei ähnlich der Ausführung gemäß Fig. 3, wobei in einem Hohlraum 29 im Solarkollektormodul 2 ein Wärmerohr 48 angeordnet ist, das in seinem Inneren eine Flüssigkeit enthält und sich von einer zum Absorberelement 8 benachbarten Verdampfungszone 49 zu einer zum Wärmeleitelement 13 benachbarten Kondensationszone 50 erstreckt. Die im Wärmerohr 48 enthaltene Flüssigkeit wird im Bereich der Verdampfungszone 49 durch das heiße Absorberelement 8 verdampft und kondensiert unter Wärmeabgabe an das Wärmeleitelement 13 in der Kondensationszone 50. Die kondensierte Flüssigkeit wird anschließend wieder zur Verdampfungszone zurückgeführt, etwa durch Schwerkraft. Das Wärmerohr 48 dient somit wie das Verbindungselement zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen dem Absorberelement 8 und dem Wärmeleitelement 13. 14/25

Mirrek'hise-ts pi!er:is«t AT512 837B1 2013-12-15 [0084] Fig. 9 zeigt weiters, dass das Solarkollektormodul 2 auch ein transparentes Abdeckelement 51 umfassen kann, das an der der Solarstrahlung zugewandten Außenseite das Absorberelement 8 abdeckt und dadurch dessen Wärmeabgabe an die Außenumgebung deutlich reduzieren kann, wodurch die aufgenommene und an das Wärmetransportsystem 3 abgebbare Wärmeenergie wesentlich erhöht werden kann. Das Abdeckelement 51 kann beispielsweise durch eine Glastafel 52 gebildet sein und vom Grundkörper 20 oder aber auch von einem Gehäuse 53 des Solarkollektormoduls 2 gehalten sein.

[0085] Ein derartiges Abdeckelement 51 kann selbstverständlich auch bei den anhand der weiteren Figuren beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein.

[0086] Das Solarkollektormodul 2 kann neben der Gewinnung von thermischer Energie gleichzeitig oder alternativ auch für die photovoltaische Gewinnung elektrischer Energie eingesetzt werden, wenn es auch eine Solarzellenanordnung 51 umfasst, die zum Beispiel wie in der Ausführung gemäß Fig. 9 Bestandteil des Abdeckelements 51 ist.

[0087] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Solarkollektorsystems dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

[0088] Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

[0089] Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3; 4, 5, 6; 7; 8; 9 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Solarkollektorsystem 22 Metallrohr 2 Solarkollektormodel 23 Wärmedämmschicht 3 Wä rm etra n sportsystem 24 Dacheindeckung 4 Unterkonstruktion 25 Abstand 5 Solarstrahlung 26 Rohrleitungsabschnitt 6 Wärmeträgerfluid 27 T rägerprofil 7 Rohrleitung 28 Endabschnitt 8 Absorberelement 29 Hohlraum 9 Außenseite 30 Wärmeträgerfluid 10 Selektive Beschichtung 31 Winkelstrahl 11 Schnittstelle 32 Einhängevorsprung 12 Rückseite 33 Abstand 13 Wärmeleitelement 34 Ausnehmung 14 Kontaktfläche 35 Pfeil 15 Wärmesammelfläche 36 Stoßstelle 16 Abstand 37 Steckverbindungselement 17 Rückseitenfläche 38 Wärmedämmschicht 18 Dicke 39 Wärmedämmelement 19 Verbindungselement 40 U-Profil 20 Grundkörper 41 Hohlraum 21 Wärmedämmmaterial 42 Befestigungsfortsatz 15/25

AT512 837 B1 2013-12-15 43 Öffnung 44 Breite 45 Kunststoffrohr 46 Befestigungsfortsätze 47 Einsatzelement 48 Wärmerohr 49 Verdampfungszone 50 Kondensationszone 51 Abdeckelement 52 Glastafel 53 Gehäuse 54 Solarzellenanordnung 16/25

Claims (33)

1. (sterrecNsches pitesiasfit AT512 837B1 2013-12-15 Patentansprüche 1. Solarkollektormodul (2) zur Anordnung an einer Unterkonstruktion (4), insbesondere auf dem Dach oder der Fassade eines Gebäudes, umfassend ein mit Solarstrahlung (5) beaufschlagbares Absorberelement (8) und eine von einem Wärmeleitelement (14) gebildete Schnittstelle (11) an der der Unterkonstruktion (4) zugewandten Rückseite (12) des Solarkollektormoduls (2) zur Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem Solarkollektormodul (2) und einem an der Unterkonstruktion (4) angeordneten oder einem die Unterkonstruktion (4) bildenden Wärmetransportsystem (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (11) zumindest eine mit dem Wärmetransportsystem (3) in flächigen berührenden und lösbaren Kontakt bringbare Kontaktfläche (14) am Wärmeleitelement (14) umfasst.
2. 2. Solarkollektormodul (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (14) von der Rückseitenfläche (17) des Absorberelements (8) in Richtung der Dicke (18) des Solarkollektormoduls (2), insbesondere um einen Abstand (16), der einem Mehrfachen der Dicke des Absorberelements (8) entspricht, distanziert angeordnet ist.
3. 3. Solarkollektormodul (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberelement (8) und/oder das Wärmeleitelement (13) zum überwiegenden Teil aus einem Material oder einer Materialkombination ausgewählt aus einer Gruppe umfassend zumindest Kupfer, Aluminium, Stahl, Edelstahl, Kunststoff, Kohlenstoffnanoröhren besteht.
4. 4. Solarkollektormodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberelement (8) und das Wärmeleitelement (13) einstückig oder mit einem Verbindungselement (19) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von zumindest 15 W/mK, insbesondere aus Metall, verbunden sind und das Verbindungselement (19) als eigener Bauteil ausgebildet oder durch zumindest einen Teilabschnitt des Absorberelements (8) und/oder des Wärmeleitelements (13) gebildet ist.
5. 5. Solarkollektormodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberelement (8) und das Wärmeleitelement (13) an einen sich zwischen diesen erstreckenden, im Inneren des Solarkollektormoduls (2) ausgebildeten und mit einem Wärmeträgerfluid (30) gefüllten Hohlraum (29) angrenzen.
6. 6. Solarkollektormodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberelement (8) an seiner nicht von Solarstrahlung (5) bestrahlten Rückseite (17) und das Wärmeleitelement (13) außerhalb der das Wärmetransportsystem (3) berührenden Kontaktfläche (14) von einem Wärmedämmmaterial (21) mit einer Wärmeleitfähigkeit von maximal 0,1 W/mK umgeben oder umhüllt sind.
7. 7. Solarkollektormodul (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (19) bzw. der Hohlraum von einem Wärmedämmmaterial (21) mit einer Wärmeleitfähigkeit von maximal 0,1 W/mK umgeben oder umhüllt sind.
8. 8. Solarkollektormodul (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmedämmmaterial (21) mineralische Fasern und/oder mineralischen Schaum umfasst.
9. 9. Solarkollektormodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberelement (8) und das Wärmeleitelement (13) an einem stützenden Grundkörper (20) aus Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von maximal 1,5 W/mK angeordnet sind.
10. 10. Solarkollektormodul (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit des Absorberelements (8) und des Wärmeleitelements (13) zumindest zehnfach höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers (20), wobei insbesondere die Wärmeleitfähigkeit des Absorberelements (8) und des Wärmeleitelements (13) größer als 40 W/mK ist und die Wärmeleitfähigkeit des den Grundkörper (20) aufbauenden Materials kleiner als 1 W/mK ist. 17/25 SsSerreidtisciKS fstosilmt AT512 837 B1 2013-12-15
11. 11. Solarkollektormodul (2) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) mit einem Urformverfahren, insbesondere einem Spritzgießverfahren o-der einem Extrasionsverfahren hergestellt ist.
12. 12. Solarkollektormodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberelement (8) und/oder das Wärmeleitelement (13) mit einem Umformverfahren, insbesondere Zugdruckumformverfahren oder einem Biegeumformver-fahren, oder einem Roll-Bond-Verfahren, aus Metallblechzuschnitten hergestellt sind.
13. 13. Solarkollektormodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberelement (8) an der Außenseite des Solarkollektormoduls (2) mit einem für Solarstrahlung (5) zumindest teilweise transparenten Abdeckelement (51) abgedeckt ist.
14. 14. Solarkollektormodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarkollektormodul (2) eine photovoltaisch aktive Solarzellenanordnung (54) umfasst.
15. 15. Solarkollektormodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberelement (8) und das Wärmeleitelement (13) mit einem Wärmerohr (48) verbunden sind.
16. 16. Wärmetransportsystem (3) für die Übertragung von Wärme von oder zu Solarkollektormodulen (2), umfassend eine von einem Wärmeträgerfluid (6) durchströmte, zumindest abschnittsweise gerade verlaufende Rohrleitung (7) mit zumindest einer Schnittstelle (11) zur Wärmeübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (11) durch zumindest eine in flächigen berührenden und lösbaren Kontakt mit zumindest einem Solarkollektormodul (2) bringbare und an einem geraden Rohrleitungsabschnitt (26) angeordnete Wärmesammelfläche (15) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von zumindest 15 W/mK, insbesondere aus Metall, gebildet ist
17. 17. Wärmetransportsystem (3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (7) an ihrem Außenumfang eine Wärmedämmschicht (23) aufweist, die im Bereich der Wärmesammelfläche (15) unterbrochen ist.
18. 18. Wärmetransportsystem (3) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wärmesammelfläche (15) über einen Großteil der Länge eines geraden Rohrleitungsabschnitts (26) erstreckt.
19. 19. Wärmetransportsystem (3) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einer Wärmesammelfläche (15) versehener gerader Rohrleitungsabschnitt (26) durch ein Metallrohr (22) gebildet ist, an dem eine Wärmedämmschicht (23) durch ein Extrusionsverfahren angebracht ist.
20. 20. Wärmetransportsystem (3) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der gerade Rohrleitungsabschnitt (26) durch ein extrudiertes Kunststoffrohr (45) mit zumindest einer Wärmesammelfläche (15) an einem Einsatzelement (47) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von zumindest 15 W/mK, insbesondere aus Metall, gebildet ist.
21. 21. Solarkollektorsystem (1) umfassend ein Wärmetransportsystem (3) mit einem Wärmeträgerfluid (6), mehrere Solarkollektormodule (2) mit jeweils einem Absorberelement (8) und einer Schnittstelle (11) zur Übertragung von Wärmeenergie zwischen den Solarkollektormodulen (2) und dem Wärmetransportsystem (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Solarkollektormodule (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet sind, das Wärmetransportsystem (3) nach einem der Ansprüche 16 bis 20 ausgebildet ist und die Wärmeleitelemente (13) flächig berührend und lösbar in Kontakt mit den Wärmesammelflächen (15) stehen. 18/25
22. 22. Solarkollektorsystem (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportsystem (3) eine Anordnung von parallelen und in, vorzugsweise regelmäßigem, Abstand (25) zueinander verlaufenden, horizontalen Rohrleitungsabschnitten (26) umfasst und jedes Solarkollektormodul (2) an zumindest einem dieser Rohrleitungsabschnitte (26) mit einem Wärmeleitelement (13) flächig berührend und lösbar die Wärmesammelfläche (15) kontaktiert.
23. 23. Solarkollektorsystem (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungsabschnitte (26) statisch tragfähig ausgeführt sind und die Solarkollektormodule (2) an ihrer Rückseite (12) Einhängevorsprünge (32) zur Aufhängung an den Rohrleitungsabschnitten (26) aufweisen.
24. 24. Solarkollektorsystem (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitelemente (13) an den Einhängevorsprüngen (32) der Solarkollektormodule (2) angeordnet sind.
25. 25. Solarkollektorsystem (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportsystem (3) eine Anordnung von in Falllinie an einer Dachkonstruktion oder Fassadenkonstruktion geneigten oder senkrechten parallelen und vorzugsweise in regelmäßigem Abstand (33) zueinander verlaufenden Rohrleitungsabschnitten (26) umfasst und die Solarkollektormodule (2) den horizontalen Abstand (33) zwischen zwei benachbarten Rohrleitungsabschnitten (26) überbrücken und mit zwei in horizontaler Richtung distanzierten Wärmeleitflächen (14) an zwei benachbarten Rohrleitungsabschnitten (26) in flächigem berührenden und lösbarem Kontakt mit deren Wärmesammelflächen (15) stehen.
26. 26. Solarkollektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass entlang einem geraden Rohrleitungsabschnitt (26) mehrere Solarkollektormodule (2) aneinandergrenzend oder überlappend angeordnet sind, wobei die Wärmeleitelemente (13) der Solarkollektormodule (2) zumindest annähernd die gesamte Wärmesammelfläche (15) an diesem Rohrleitungsabschnitt (26) bedecken.
27. 27. Solarkollektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitflächen (14) der Wärmeleitelemente (13) und die Wärmesammelfläche (15) des Wärmetransportsystems (3) als ebene Flächen ausgeführt sind.
28. 28. Solarkollektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (13) eine zylinderabschnittförmige Kontaktfläche (14) aufweist.
29. 29. Solarkollektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander in Kontakt stehenden Wärmeleitelemente (13) der Solarkollektormodule (2) und die Wärmesammelflächen (15) des Wärmetransportsystems (3) ausgenommen bei den Verbindungen zum Solarkollektorelement (2) bzw. zum Rohrleitungsabschnitt (26) durch Wärmedämmmaterial (21) oder eine Wärmedämmschicht (23) umhüllt sind.
30. 30. Solarkollektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem an dem Wärmetransportsystem (3) montierten Solarkollektormodul (2) ein das Wärmeleitelement (13) umgebendes Wärmedämmmaterial (21) gegen die Wärmedämmschicht (23) des Wärmetransportsystems (3) gepresst ist.
31. 31. Solarkollektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass an den Wärmeleitelementen (13) oder an den Wärmesammelflächen (15) Befestigungsfortsätze (42) in Form von Haken, Zungen, Zapfen oder ähnlichem ausgebildet sind, die im montierten Zustand formschlüssig in Öffnungen (43) an den Wärmesammelflächen (15) bzw. an den Wärmeleitelementen (13) eingreifen.
32. 32. Solarkollektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die montierten Solarkollektormodule (2) eine dachziegelartige Eindeckung eines Dachs oder eine flächige Fassadenaußenhaut bilden.

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33. 33. Verwendung eines Solarkollektormoduls (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und eines Wärmetransportsystems (3) nach einem der Ansprüche 16 bis 20 oder eines Solarkollektorsystems (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 32 für die Aufnahme von Solarenergie und Umgebungswärme und Zuführung in einen Wärmekreislauf oder die Abgabe von Wärme aus einem Kühlkreislauf an die Umgebung. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 20/25