AT5405U1 - Solarkollektor aus kunststoffprofilen - Google Patents

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Abstract

Das Hauptprofilelement bildet zugleich das Gehäuse, den Absorber, die wärmedämmenden Hohlräume mit Distanzrippen, die Entwässerungsrinnen, die Gelenkprofile für Lamellen oder Parabolspiegel und die Einschubprofile für Befestigung der Phototvoltaikelemente. Die Abschlußprofile bilden den Verteilkanal, die Entwässerungsrinnen, die Aufnahmen zur Befestigung des Bimetallhebels und der Lichtlenkungssteuerung, alle Anschlüsse für Wärmetransportmedium, Strom, Luftabsaugung und für Befestigung des Temperaturfühlers und des Unterdruckfühlers. Durch das transparente Gehäuse kann der Absorber aus allen Richtungen Sonnenenergie aufnehmen. Die Einschubprofile für Photovoltaikelemente erleichtern den Bau von Hybrid-Kollektoren mit gleichzeitiger Gewinnung von Wärme und Strom. Die beweglichen Parabolspiegel steigern den Gesamtwirkungsgrad.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Stand der Technik: . Kollektormatte aus Kunststoff (Absorber ohne Wärmedämmung) für Freibäder. 



  . Luft- oder gasgefüllte flache Wärmekollektoren. Die notwendige Wärmedämmung wird an der vorderen lichtdurchlässigen Seite durch eine Gasschicht erreicht und an der 
Rückseite zusätzlich mit verschiedenen herkömmlichen Dämmstoffen (Mineralwolle, 
Hartschaum). Der Wärmeabsorber besteht aus einem Metallblech mit aufgebrachtem
Metallrohr. 



  . Vakuumglasrohr mit zentral situiertem länglichem Metallabsorber und einem Reflektor, der das Licht auf den Absorber bündelt. Ein flacher Vakuumkollektor entsteht durch nebeneinander gereihte gleiche Vakuumglasröhren. 



  . Photovoltaikkollektoren verschiedener Bauart mit selbsttragender Konstruktion. 
 EMI1.1 
 
Ckonstruktion eines Solarkollektors, der aus wenigen leichten vorgefertigten Elementen besteht und dadurch kostengünstig herstellbar ist und aufgrund des geringen 
Gewichtes und des vorhandenen überhitzungschutzes auch auf bestehenden 
Dächern grossflächig anwndear ist, konstruktion eines kostengünstigen 
Solarkollektors, der gleichzeitig Wärme- und Stromgewinnung ermöglicht. 



  Die   Erfindung   transparente   Kunststoffprofilelemente,   die alle notwendigen Komponenten bilden. Das 
Hauptprofilelement bildet zugleich das Gehäuse, den in schmale Fliesskanäle geteilten 
Absorber, die wärmedämmenden Hohlräumen mit Distanzrippen, die 
Entwässerungsrinnen, die Gelenkprofile für Lamellen oder Parabolspiegel und die 
Einschubprofile für die Befestigung der Photovoltaikelemente. Das   Stimprofil   bildet den 
Hauptprofilabschluss, den Verteilkanal, die Entwässerungsrinnen und die Aufnahmen zur Befestigung des Bimetallhebels und der Lichtlenkungssteuerung. Das Eckelement bildet den Eckabschluss, die Entwässerungsrinnen und alle Anschlüsse für 
Wärmetransportmedium, Strom, Luftabsaugung und für die Befestigung des 
Temperaturfühlers und des Unterdruckfühlers.

   Durch das transparente Gehäuse kann der Kollektor freistehend aus allen Richtungen Sonnenenergie aufnehmen. Der wärmedämmende Unterdruck wird von einem Vakuumschalter überwacht und über einen Vakuumschlauch von einer Vakuumpumpe dauernd gehalten. Die 
Einschubprofile für Photovoltaikelemente erleichtern den Bau der Hybrid-Kollerktor mit gleichzeitiger Gewinnung von Wärme und Strom bei gesteigertem 
Gesamtwirkungsgrad. 

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  Figurenübersicht: - Fig. 1. HAUPTPROFIL MIT DOPPELKAMMERISOLIERUNG UND ZWEI 
STIRNPROFILE IN AXONOMETRISCHER DARSTELLUNG - Fig. 2. HAUPTPROFIL MIT EINKAMMERISOLIERUNG UND ZWEI 
STIRNPROFILE IN AXONOMETRISCHER DARSTELLUNG - Fig. 3. PROFILE FÜR FREISTEHENDENKOLLEKTOR - 
QUERSCHNITT UND LÄNSSCHNITT - Fig. 4. PROFILE FÜR KOLLETKTOR MIT FREMDEM ABSORBER - 
QUERSCHNITT UND   LANSSCHNITT   - Fig. 5. PROFILE FÜR KOLLETKTOR MIT DOPPELKAMMERISOLIERUNG UND 
MIT FREMDEM ABSORBER - QUERSCHNITT UND   LANSSCHNITT   - Fig. 6. PROFILE FÜR FREISTEHENDEN KOLLETKTOR MIT BEIDSEITIGEN 
PHOTOVOLTAIKSTREIFFEN - QUERSCHNITT UND LÄNSSCHNITT - Fig. 7. PROFILE FÜR EINSEITIGEN KOLLETKTOR MIT 
PHOTOVOLTAIKSTREIFFEN - QUERSCHNITT UND   LÄNSSCHNITT   - Fig. 8.

   PROFILE FÜR EINSEITIGEN KOLLETKTOR MIT SCHWENKBAREN 
LAMELLEN UND BIMETALLREGELUNG - QUERSCHNITT UND LÄNSSCHNITT - Fig. 9. ECKPROFIL - SCHNITT IN ACHSE X - Fig. 10. ECKPROFIL - SCHNITT IN ACHSE IX - Fig. 11. PROFIL FÜR DREHBARE PARABOLSPIEGEL - QUERSCHNITT - 
LICHTLENKUNG UND BÜNDELUNG - Fig. 12.

   PROFIL FÜR DREHBARE PARABOLSPIEGEL - QUERSCHNITT - 
STEUERUNG DER PARABOLSPIEGEL 

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 Das längliche transparente Hauptprofilelement (1) bildet zu gleich das stabile Gehäuse mit seinen Oberflächen, den in schmale Fliesskanäle (5) geteilten Absorber (4), die wenigstens an der lichteinfallender Seite wärmedämmenden Hohlräume (2) (die mit Luft, Gas oder Schaumstoff ausgefühlt werden könen) mit Distanzrippen (3), die Entwässerungsrinnen (18), Einschubprofile (26) für die gelenkige Befestigung der Lamellen (11) oder der Parabolspiegel (12) und Einschubprofile (34) für Fixierung der Photovoltaikelemente (17). 

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  Die offenen Stimseiten des Hauptprofilelementes (1) werden entsprechend ausgefräst' und mit Stimprofilelementen (8) geschlossen (z. B. durch Kleben oder Schweissen). Das   Stirnprofilelement   (8) bildet den Verteilkanal (10) für das flüssige Wärmetransportmedium (6),   Entwässerungsrinnen   (18) und Einschubnischen für Befestigung des Bimetallhebels (15) und der Lichtlenkungssteuerung (14)(33). An den Ecken werden das Hauptprofilelement (1) und das Stimprofilelement (8) entsprechend gefräst und mit Eckelementen (9) verschlossen (z. B. durch Kleben oder Schweissen). Das Eckelement (9) bildet Entwässerungsrinnen (18) und alle Anschlüsse für Wärmetransportmedium (19), Strom (20), für die Luftabsaugung (21) und zur Befestigung des Temperaturfühlers (22) und des Unterdruckfühlers (23).

   Die Entwässerungsrinnen (18) dienen auch der Befestigung des Kollektors und übemehmen die Rolle der Halter für die Heltebügel (24) und Abdeckprofile (25), die die einzelnen Kollektoren miteinander verbinden. 



  Das Hauptprofil (1) bzw. die Distanzrippen (3) werden so ausgefräst, dass das Stimprofil (8) eingeschoben werden kann. In Parabolspiegelvariante werden in den geschlossenen Verteilkanälen (10) der Stimprofile (8) die Löcher für die Absorberröhrchen (13) gebohrt. 



  Bevor das Hauptprofil (1) mit den Stimprofilen (8) verschlossen wird, werden die Lamellen (11) oder die Parabolspiegel (12) in die Gelenkrillen (26) eingeschoben, die Steuerungselemente montiert, die Photovoltaikelemente (17) eingeschoben und an das Kabel angeschlossen. Die offenen Seiten der   Stirnprofilelemente   werden so ausgefräst, dass die Eckelemente (9) eingeschoben werden können. Bevor das Eckelement eingeschoben und geklebt oder verschweisst wird, werden die internen Photovoltaikkabel an die Schnittstelle angeschlossen. Zur Befestigung des Kolektors werden Bügel (24) an die Rinnen (18) geschraubt. Der Spalt zwischen den Kollektoren wird mit Abdeckprofilen (25) geschlossen, die an den Rinnen befestigt werden. 



  Bei der Lamellenvariante (Fig. 8) bzw. Parabolspiegelvariante (Fig. 11 und 12) werden die Lamellen (11) bzw. die Parabolspiegel (12) in die Gelenkrillen (26) eingeschoben und untereinander mittels Seilen (27) oder Drähten und gelenkigen Nippeln (28) zusammen gehalten. Die Ausgangsposition wird durch die Federn (29) gehalten. Der Bimetallhebel (15) wird am Verteilkanal befestigt und bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur mittels der Steuerungsseile (30) die Lamellen bzw. Parabolspiegel flach drehen, um das Licht vom Absorber weg zu lenken. 



  Der Lenkwinkel der Parabolspiegel wird vom Bändermechanismus gesteuert. Die lichtabsorbierenden Bänder (14) laufen parallel an beiden Seiten des Absorberkanals (13). An einem Ende werden sie mit der Distanzrippe fix verbunden, am anderen Ende über Steuerungsfedem (31) und Rollen (32) mit dem Steuerungshebel (33). Das fehlgelenkte und konzentrierte Licht fällt neben dem Absorber auf eines der beiden 
Bänder und erwärmt es stärker. Die entstehenden Längenunterschiede verursachen die 
Drehung des Steuerungshebels (33) und damit die Drehung aller Spiegel. Die Spiegel werden zirka so weit gedreht, dass das Licht zwischen die Bänder auf den Absorber (13) bzw. Photovoltaikstreifen (17) gebündelt wird. 



   Die Wärmedämmung der Hohlräume (2) kann durch die Verwendung eines Edelgases, 
Schaumstoffes und durch Erzeugung von Unterdruck verbessert werden. Druckverluste durch Undichtheiten (auch schleichende) werden von dem innerhalb des dichten 
Vakuumraumes befestigten Vakuumschalter überwacht und über ein Einwegventil (16) und Vakuumschlauch von einer Vakuumpumpe nach Bedarf regelmässig ausgeglichen. 



   Für eine Anlage aus mehreren Kollektoren reicht eine Pumpe kleiner Leistung, da nur eventuelle geringe Verluste ausgeglichen werden müssen.

Claims (12)

  1. ANSPRÜCHE : 1. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen, dadurch gekennzeichnet, dass die transparenten Kunststoffprofile ein geschlossenes Gehäuse mit Hohlräumen (2) und Distanzrippen (3) rund um den Wärmeabsorber (4) bilden und der Absorber aus lichtabsorbierendem Material gemacht wird oder aus transparentem Kunststoffprofil wobei Licht- Wärmeumwandlung entweder durch gezielte örtliche Färbung des Absorberbereiches oder durch Färbung des flüssigen Mediums (6) oder durch Beschichtung des Absorbers oder eine lichtabsorbierende Einlage (7) erreicht wird.
  2. 2. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffprofil (1) zugleich das Gehäuse und den Wärmeabsorber (4) mit der Absorberfliesskanälen (5) und die wenigstens an der lichteinfallender Seite Zwischen der Aussenfläche und dem Absorber aneinander gereihten wärmedämmenden und von den Fliesskanälen grösseren Hohlräume (2) mit Distanzrippen (3) bildet.
  3. 3. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Stimseiten des Kunststoffhauptprofils (1) mit Abschlussprofilen (8) verschlossen werden, die die Verteilkanäle (10) und alle andere Anschlüsse bilden.
  4. 4. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Stirnseiten des Kunststoffhauptprofils (1) mit Abschlussprofilen (8) (9) verschlossen werden, die die Verteilkanäle (10) und alle andere Anschlüsse bilden.
  5. 5. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffprofile die Entwässerungs- und Befestigungsrinnen (18) bilden.
  6. 6. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses lichtreflektierende Lamellen (11 ) schwenkbar befestigt sind.
  7. 7. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses längliche Parabolspiegel (12) schwenkbar befestigt sind, die das Sonnenlicht auf die Absorberkanäle (13) bündeln.
  8. 8. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht von einem Parabolspiegel (12) auf zwei lichtabsorbierende parallele Bänder (14) gebündelt wird und die Temperatur- bzw. daraus resultierenden Längenunterschiede zwecks Steuerung auf die Parabolspiegel übertragen werden.
  9. 9. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtreflektierenden schwenkbaren hochgestellten Lamellen (11) oder die länglichen Parabolspiegel (12), mittels eines am Absorber befestigten Thermobimetalhebels (15) bei bestimmter Temperatur so gedreht werden, dass das einfallende Licht vom Absorber weg gelenkt wird.
  10. 10. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den wärmedämmenden Hohlräumen (2) ein Unterdruck erzeugt wird. <Desc/Clms Page number 6>
  11. 11. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck über Einwegventil (16) von einer Vakuumpumpe erzeugt und gehalten wird.
  12. 12. Solarkollektor aus Kunststoffprofilen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Wärmeabsorber (5)(13) Photovoltaikelemente (17) aufgebracht werden, so dass die in den Photovoltaikelementen entstehende Wärme vom flüssigen Medium abtransportiert werden kann.
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