CH713943A1

CH713943A1 - Hybridkollektor.

Info

Publication number: CH713943A1
Application number: CH00790/17A
Authority: CH
Inventors: Ramani Dritan
Original assignee: Bluesolar Ag
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2018-12-28
Also published as: WO2018232537A1; CH713943B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybridkollektor (11) zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht mit wenigstens einer Photovoltaik-Zelle (13), welche an wenigstens einer Trägerplatte (15a,15b) angeordnet ist, wodurch ein Trägersubstrat (17) definiert ist, und einer an der Rückseite des Trägersubstrats (17) angeordneten, beabstandeten Rückwand (19), um einen von einem Wärmeträger durchströmbaren Wärmetauscherraum (21) zu bilden. Ferner umfasst der Hybridkollektor (11) eine von der Seite des Trägersubstrats (17) beabstandete Scheibe (27), welche auf der dem Sonnenlicht zugewandten Seite des Trägersubstrats (17) angeordnet ist, wodurch zwischen der Scheibe (27) und dem Trägersubstrat (17) ein Treibhausraum (29) definiert ist und eine von der Seite des Trägersubstrats (17) beabstandete Isolierplatte (31), welche auf der dem Sonnenlicht abgewandten Seite des Trägersubstrats (17) abgeordnet ist, wodurch ein Isolierraum (33) definiert ist. In dem Isolierraum (33) ist eine Isolierung (35) aufgenommen. Eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln (43) greift an der Scheibe (27) und der Rückwand (19) an und zieht die Scheibe (27) und die Rückwand (19) aneinander, wodurch der Wärmetauscherraum (21) und der Treibhausraum (29) abgedichtet sind.

Description

Beschreibung

Gebiet der Erfindung [0001] Die Erfindung betrifft einen Hybridkollektor zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht gemäss Oberbegriff der Ansprüche 1 und 15.

Stand der Technik [0002] Aus dem Stand der Technik sind Hybridkollektoren bekannt, welche das Sonnenlicht effizienter nutzen, als ein Photovoltaikmodul oder ein thermischen Solarkollektor (auch als Sonnenkollektor oder Flachkollektor bezeichnet) alleine. Bei Photovoltaikmodulen (PV-Modulen) gilt generell, dass deren Leistung mit steigender Temperatur abnimmt. Es wird daher versucht die Temperatur der PV-Module möglichst niedrig zu halten. Der synergistische Effekt bei Hybridkollektoren besteht nun darin, dass bei diesen Kollektoren Wärmetauscher vorgesehen sind, welche die PV-Module kühlen. Die über den Wärmeträger abgeführte Wärme kann beispielsweise für Warmwasserzwecke, Heizungsunterstützung oder Wärmepumpenunterstützung verwendet werden. Der Gesamtwirkungsgrad von Hybridkollektoren ist demnach höher als die Wirkungsgrade eines PV-Moduls oder eines Solarkollektors alleine.

[0003] Der Hybridkollektor ist in einen Heizkreislauf integriert, indem ein Wärmeträgermedium ständig zirkuliert. In den Heizkreislauf sind weiterhin ein Pufferspeicher und eine Pumpe eingebunden.

[0004] Ein Hybridkollektor entsprechend dem Stand der Technik umfasst zur Optimierung mehrere Schichten. Das PV-Modul kann auf dem thermischen Solarkollektor aufgeklebt sein oder die Solarzellen werden auf den thermischen Solarkollektor mit einer Folie direkt laminiert. An der freien Seite des thermischen Solarkollektors ist eine Isolierung in einem Isolationsraum angeordnet. Oberhalb des PV-Moduls ist ein Treibhausraum realisiert, indem eine Glasabdeckung von dem PV-Modul beabstandet angeordnet ist. Der Treibhausraum ist bevorzugt ein Luftspalt.

[0005] Die Schichten müssen einzeln aufgebaut werden, wodurch sich der Aufbau dieser Hybridkollektoren als aufwendig gestaltet. Auch ist der Isolationsraum von dem Treibhausraum nicht getrennt und die Isolation kann den Treibhausraum deshalb verunreinigen.

Aufgabe der Erfindung [0006] Aus den Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert die die vorliegende Erfindung initiierende Aufgabe einen gattungsgemässen Hybridkollektor derart zu verbessern, dass er mit vergleichsweise geringem Aufwand aufgebaut werden kann und gleichzeitig die einzelnen Räume voneinander abgetrennt sind.

Beschreibung [0007] Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Hybridkollektor dadurch, dass eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln an der Scheibe und der Rückwand angreifen und die Scheibe und die Rückwand aneinander ziehen, wodurch der Wärmetauscherraum und der Treibhausraum abgedichtet sind. Die Befestigungsmittel haben den Vorteil, dass sie im Zusammenspiel mit der Dichtung den Wärmetauscherraum und den Treibhausraum gleichzeitig abdichten, indem sie festgezogen werden oder anderwärtig die Scheibe und die Isolierplatte aneinander ziehen. An dem Trägersubstrat greifen die Befestigungsmittel jedoch nicht an. Dies ist von Vorteil, da ein handelsübliches Trägersubstrat verwendet werden kann, welches nicht weiter bearbeitet werden muss, um in den erfindungsgemässen Hybridkollektor integriert werden zu können. Das Trägersubstrat ist zumeist spröde und kann durch mechanische Belastung springen. Auch deshalb ist es von Vorteil, wenn die Befestigungsmittel an dem Trägersubstrat nicht angreifen.

[0008] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greifen die Mehrzahl von Befestigungsmitteln an der Scheibe und anstatt der Rückwand an der Isolierplatte an und ziehen die Scheibe und die Isolierplatte aneinander, wodurch der Wärmetauscherraum, der Treibhausraum und der Isolierraum abgedichtet sind. Obwohl die Befestigungsmittel lediglich an der Scheibe und der Isolierplatte angreifen, lassen sich alle drei Räume, nämlich der Treibhausraum, der Wärmetauscherraum und der Isolierraum gleichzeitig abdichten. An dem Trägersubstrat greifen die Befestigungsmittel hingegen nicht an. Die Befestigungsmittel müssen mit einer Dichtung Zusammenwirken.

[0009] Die Erfindung zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass die Mehrzahl von Befestigungsmittel mit einer einzelnen randständigen und umlaufenden Dichtung Zusammenwirken, welche Dichtung wenigstens den Wärmetauscherraum und den Treibhausraum gegenüber der Umgebung und dem jeweils anderen Raum abdichtet. Durch die einzelne Dichtung kann auf zwei unterschiedliche Dichtungen, welche den Wärmetauscherraum und den Treibhausraum separat abdichten, verzichtet werden. Die Scheibe, das Trägersubstrat und die Rückwand müssen auch nicht separat untereinander in ihrer Lage justiert werden, sondern werden durch die einzelne Dichtung in ihrer Lage zueinander justiert. Die einzelne Dichtung dichtet die oben erwähnten Räume untereinander ab und dichtet diese Räume auch gegenüber der Umgebung ab.

[0010] In einerweiteren besonders bevorzugten Ausführungsform dichtet die einzelne Dichtung den Wärmetauscherraum, den Treibhausraum und den Isolierraum gegenüber der Umgebung und den jeweils anderen Räumen ab. Durch die einzelne Dichtung kann auf drei unterschiedliche Dichtungen, welche den Wärmetauscherraum, den Treibhausraum und den Isolierraum separat abdichten, verzichtet werden, wenngleich dies denkbar wäre. Die Scheibe, das Trägersubstrat, die Rückwand und die Isolierplatte müssen auch nicht separat untereinander in ihrer Lage justiert werden, sondern werden durch die einzelne Dichtung in ihrer Lage zueinander justiert. Die einzelne Dichtung dichtet die oben erwähnten Räume untereinander ab und dichtet diese Räume auch gegenüber der Umgebung ab. Eine Verschmutzung des Treibhausraumes durch die Isolierung, welche den Wirkungsgrad des Hybridkollektors schmälert, ist durch die einzelne Dichtung verhindert, da die Dichtung den Isolierraum von dem Treibhausraum trennt und abdichtet. Die Verschmutzung des Treibhausraumes erfolgt beim Stand der Technik insbesondere durch die Ausgasung der Isolierung.

[0011] Die Erfindung zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass an der Dichtung eine erste Nut und eine optionale zweite Nut vorgesehen ist, in welche Nuten das Trägersubstrat und die Rückwand aufgenommen sind. Die Nuten ermöglichen es, dass das Trägersubstrat und die Rückwand zueinander in der Höhe und der Länge zueinander durch Einsetzen in die Nuten automatisch justiert werden. Dadurch, dass die Nuten gegenüber der Umgebung abgeschlossen sind, werden der Wärmeträgerraum und der sich darin befindliche Wärmeträger zuverlässig abgedichtet.

[0012] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung derart bemasst, dass die Dichtung die Höhe des Treibhausraumes, des Wärmetauscherraumes und des Isolierraumes definiert, indem sie die Scheibe von dem Träger Substrat, das Trägersubstrat von der Rückwand und die Rückwand von der Isolierplatte in einem bestimmten Abstand voneinander beabstandet. Die Dimensionierung bzw. die Form der einzelnen Dichtung ermöglicht, dass alle drei Räume gleichzeitig abgedichtet sind und gleichzeitig den raschen Aufbau des Hybridkollektors mit vorbestimmten Grössen des Wärmetauscherraumes, des Treibhausraumes und des Isolierraums. Der Treibhausraumbesitzt bevorzugt eine Höhe von 5-20 mm, der Wärmetauscherraum besitzt bevorzugt eine Höhe von 2-20 mm und der Isolierraum besitzt bevorzugt eine Höhe zwischen 10-50 mm.

[0013] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Scheibe und die Isolierplatte an den gegenüberliegenden Stirnseiten der Dichtung auf. Dadurch wird durch den Abstand der Nuten zu den Stirnseiten der Dichtung automatisch die Höhe der einzelnen Räume vorbestimmt. Dies ermöglicht einen raschen und präzisen Aufbau des Hybridkollektors und eine Abdichtung der Räume mit mir einer einzigen Dichtung.

[0014] Als zweckdienlich hat es sich erwiesen, wenn die die Dichtung aus einem komprimierbaren Material hergestellt ist. Das komprimierbare Material ermöglicht es, dass die Dichtung bei einem geringen Anpressdruck die Räume abdichtet. Das Material der Dichtung kann ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) sein.

[0015] Zweckmässigerweise wirkt die Dichtung flüssigkeitsdichtend mit dem Trägersubstrat und der Rückwand zusammen. Die Dichtung ermöglicht es, dass aus dem Wärmetauscherraum die Flüssigkeit in die anderen Räume nicht austritt, auch wenn der Wärmeträger eine hohe Temperatur aufweist.

[0016] Von Vorteil ist es, wenn das Befestigungsmittel eine Schraube, eine Klammer oder eine Zwinge ist. Eine Schraube oder eine Zwinge können angezogen werden. Der Anpressdruck auf die Dichtung ist daher fein dosierbar. Zu Wartungszwecken können die Schrauben oder Zwingen nach einer bestimmten Betriebszeit des Hybridkollektors nachgezogen werden, um die Abdichtung der Räume weiterhin aufrecht zu erhalten, auch dann, wenn die Dichtung nach einer bestimmten Zeit zum Schrumpfen neigt. Denkbar ist es, dass das Befestigungsmittel eine Klemme ist. Die Klemmen sind vorgespannt und lassen sich rasch auf den Hybridkollektor aufsetzen.

[0017] Zweckmässigerweise überragen die Scheibe und die Rückwand oder die Isolierplatte die Dichtung mit einem ersten bzw. mit einem zweiten Überstand. Dadurch kann eine Schraube durch die Scheibe und die Rückwand und die Isolierplatte geführt werden, ohne dass die Schraube das Trägersubstrat durchdringen muss. Durch das Zusammenziehen der Scheibe und der Rückwand oder der Isolierplatte können alle zwei oder drei dazwischenliegenden Räume abgedichtet werden.

[0018] Als vorteilhaft erweist es sich, wenn in dem ersten und zweiten Überstand jeweils ein Paar fluchtender, an der Scheibe und der Isolierplatte vorgesehene Durchgangsöffnungen vorgesehen sind, durch welche die Schrauben hindurchgeführt sind. Der Treibhausraum der Wärmetauscherraum und der Isolierraum lassen sich daher nach der Art einer Flanschverbindung abdichten, indem die einzelne Dichtung komprimiert wird.

[0019] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Zwinge die Gestalt eines U’s mit einem ersten und zweiten Schenkel, wobei der erste Schenkel auf der Scheibe aufliegt und der zweite Schenkel auf der Rückwand oder der Isolierplatte aufliegt. Diese Ausführungsform kommt ohne fluchtende Durchgangsöffnungen an der Scheibe und der Isolierplatte aus. Allerdings muss zur Komprimierung der Dichtung im Bereich des ersten oder zweiten Schenkels ein punktueller Druck auf die Scheibe, die Rückwand oder die Isolierplatte ausgeübt werden, ohne dass diese zu Bruch gehen. [0020] Als vorteilhaft erweist es sich, wenn in den ersten Schenkel eine Stellschraube eingeschraubt ist, welche einen Anpressdruck auf die Scheibe ermöglicht Durch Anziehen der Stellschraube lässt sich der Anpressdruck auf die Scheibe und damit verbunden auf die Dichtung stufenlos und dementsprechend fein dosieren. Denkbar ist es auch, dass die Stellschraube an dem zweiten Schenkel eingeschraubt ist und auf die Isolierplatte drückt. Dann ist diese allerdings weniger gut zugänglich, ist jedoch andererseits besser geschützt.

[0021] Dadurch, dass der zweite Schenkel bevorzugt an der Rückwand oder der Isolierplatte befestigt ist, ist die Zwinge an dem Hybridkollektor unbewegbar befestigt und kann sich von diesem nicht lösen.

[0022] Bevorzugt ist die Scheibe ein transparentes Glas oder ein transparenter Kunststoff. Dadurch kann das Sonnenlicht ohne Verluste auf das Trägersubstrat gelangen. Die Scheibe zeichnet sich durch einen hohen Transmissionsgrad für den kurzwelligen Spektralbereich aus. Gleichzeitig gelangt nur wenig der Wärmeabstrahlung des Trägersubstrats durch die Scheibe hindurch, um den Treibhauseffekt zu realisieren. Ferner verhindert die Scheibe den Wärmeentzug von dem Trägersubstrat durch vorbeistreichende kältere Luft. Auch schützt die Scheibe das Trägersubstrat vor Witterungseinflüssen und Verschmutzungen.

[0023] Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Befestigungsmittel mit ihrem der Scheibe abgewandten Ende in eine Betonwand eingegossen oder eingeschraubt sind. Dadurch lässt sich der Hybridkollektor mit den Befestigungsmitteln gleichzeitig Zusammenhalten, abdichten und an einer Betonwand befestigen. Dadurch lässt sich der Hybridkollektor besonders rasch an seinem Einsatzort aufbauen.

[0024] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Hybridkollektor bei dem eine einzelne randständige und umlaufende Dichtung den Wärmetauscherraum und den Treibhausraum gegenüber der Umgebung und dem jeweils anderen Raum abdichtet. Die einzelne Dichtung muss zwangsläufig mit einer Mehrzahl von Befestigungsmittel gemäss einem Ste-cker-Buchsen-System Zusammenwirken. Die Mehrzahl von Befestigungsmittel und die einzelne Dichtung sind daher Gegenstände, welche miteinander in Beziehung stehen und Zusammenwirken. Die Dichtung ermöglicht es, wie weiter oben bereits ausgeführt, die Scheibe, das Trägersubstrat und die Rückwand zusammenzuhalten, in einem definierten Abstand zu beabstanden und abzudichten.

[0025] In einerweiteren besonders bevorzugten Ausführungsform dichtet die einzelne Dichtung den Wärmetauscherraum, den Treibhausraum und den Isolierraum gegenüber der Umgebung und den jeweils anderen Räumen ab. Die Dichtung ermöglicht es die Scheibe, das Trägersubstrat, die Rückwand und die Isolierplatte zusammenzuhalten, in einem definierten Abstand zu beabstanden und abzudichten. Diese Ausführungsform der Dichtung hat den Vorteil gegenüber der Variante im voranstehenden Absatz, dass sie alle Räume des Hybridkollektors abdichtet und alle Bauteile zueinander beabstandet.

[0026] Die Erfindung zeichnet sich auch bevorzugt dadurch aus, dass eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln an der Scheibe und der Rückwand oder der Isolierplatte angreifen und die Scheibe und die Rückwand oder die Isolierplatte aneinander ziehen, wodurch der Wärmetauscherraum, der Treibhausraum und optional der Isolierraum abgedichtet sind. Die Befestigungsmittel haben den Vorteil, dass sie im Zusammenspiel mit der Dichtung den Wärmetauscherraum, den Treibhausraum und den Isolierraum gleichzeitig abdichten, indem sie festgezogen werden oder anderwärtig die Scheibe und die Isolierplatte aneinander ziehen.

[0027] Die Erfindung zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass an der Dichtung eine erste Nut und eine optionale zweite Nut vorgesehen ist, in welche Nuten das Trägersubstrat und die Rückwand aufgenommen sind. Die Nuten ermöglichen es, dass das Trägersubstrat und die Rückwand zueinander in der Höhe und der Länge zueinander durch Einsetzen in die Nuten automatisch justiert werden. Dadurch, dass die Nuten gegenüber der Umgebung abgeschlossen sind, werden der Wärmeträgerraum und der sich darin befindliche Wärmeträger zuverlässig abgedichtet. Ist die einzelne Dichtung lediglich zwischen der Scheibe und der Rückwand angeordnet so ist an der einzelnen Dichtung eine Nut vorgesehen, in welcher das Trägersubstrat aufgenommen ist. Bei dieser Variante kann die Isolierplatte mit einem zusätzlichen Dicht- und/oder Klebstoff an der Rückwand befestigt sein, um den Isolierraum abzudichten.

[0028] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung derart bemasst, dass die Dichtung die Höhe des Treibhausraumes, des Wärmetauscherraumes und des Isolierraumes definiert, indem sie die Scheibe von dem Trägersubstrat, das Trägersubstrat von der Rückwand und die Rückwand von der Isolierplatte in einem bestimmten Abstand voneinander beabstandet. Die Dimensionierung bzw. die Form der einzelnen Dichtung ermöglicht, dass alle drei Räume abgedichtet sind und gleichzeitig den raschen Aufbau des Hybridkollektors mit vorbestimmten Grössen des Wärmetauscherraumes, des Treibhausraumes und des Isolierraums.

[0029] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Scheibe und die Isolierplatte an den gegenüberliegenden Stirnseiten der Dichtung auf. Dadurch wird durch den Abstand der Muten zu den Stirnseiten der Dichtung automatisch die Höhe der einzelnen Räume vorbestimmt. Dies ermöglicht einen raschen und präzisen Aufbau des Hybridkollektors und eine Abdichtung der Räume mit nur einer einzigen Dichtung. Bei der Variante, bei der die Dichtung lediglich zwischen der Scheibe und der Rückwand angeordnet ist, liegen die Scheibe und die Rückwand an den gegenüberliegenden Stirnseiten der Dichtung auf.

[0030] Als zweckdienlich hat es sich erwiesen, wenn die die Dichtung aus einem komprimierbaren Material hergestellt ist. Das komprimierbare Material ermöglicht es, dass die Dichtung bei einem geringen Anpressdruck die Räume abdichtet.

[0031] Zweckmässigerweise wirkt die Dichtung flüssigkeitsdichtend mit dem Trägersubstrat und der Rückwand zusammen. Die Dichtung ermöglicht es, dass aus dem Wärmetauscherraum die Flüssigkeit in die anderen Räume nicht austritt, auch wenn der Wärmeträger eine hohe Temperatur aufweist.

[0032] Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen. Es zeigt in nicht massstabsgetreuer Darstellung;

Fig. 1: eine Draufsicht auf einen Hybridkollektor;

Fig. 2: einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Hybridkollektors

Fig. 3: einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Hybridkollektors.

Fig. 4: einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hybridkollektors und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hybridkollektors.

[0033] In den Fig. 1 bis 5 ist ein Hybridkollektor gezeigt, welcher gesamthaft mit dem Bezugszeichen 11 beziffert ist. Der Hybridkollektor 11 umfasst eine Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen (kurz PV-Zellen) 13 zur Herstellung von elektrischem Strom aus Sonnenstrahlung. Die Photovoltaik-Zellen 13 sind zwischen einer ersten und zweiten Trägerplatte 15a, 15b aufgenommen. Wenigstens die erste Trägerplatte 15a ist transparent und kann aus Glas oder einem anderen stabilen Werkstoff gefertigt sein. Die Trägerplatten 15a, 15b geben den folienartigen PV-Zellen 13 Stabilität. Zusammen mit den PV-Zellen 13 bilden die Trägerplatten 15a, 15b ein Trägersubstrat 17, welches Druck aufnehmen kann.

[0034] Unterhalb des Trägersubstrats 17 ist eine Rückwand 19 in einem bestimmten Abstand von dem Trägersubstrat 17 beabstandet. Dadurch ist ein Wärmetauscherraum 21 zwischen dem Trägersubstrat 17 und der Rückwand 19 gebildet. Der Wärmetauscherraum 21 ist durch einen Wärmeträger, bevorzugt Wasser, durchströmbar. Der Wärmeträger kann über einen Einlass 23 in den Wärmetauscherraum 21 hinein fliessen und über einen Auslass 25 diesen aufgewärmt verlassen.

[0035] Oberhalb des Trägersubstrats 17, also an der Seite des Trägersubstrats 17, welche der Sonne zugewandt ist, ist eine Scheibe 27 in einem Abstand zu dem Trägersubstrat 17 angeordnet. Die Scheibe 27 ist transparent und kann eine Sicherheitsglas- oder eine Kunststoffscheibe sein. Bevorzugt ist die Scheibe 27 beidseitig mit einer Antireflex-Beschichtung versehen, um die Transmission zu erhöhen. Zwischen der Scheibe 27 und dem Trägersubstrat 17 ist ein Treibhausraum 29 gebildet. Der Treibhausraum 29 ist als ein Luftspalt ausgebildet. Dadurch gelangt nur ein geringer Anteil der Wärmeabstrahlung des Trägersubstrats 17 durch die Scheibe 17 hindurch. Die Scheibe 27 dient auch dem Schutz des Trägersubstrats 17 vor Witterungseinflüssen.

[0036] Unterhalb der Rückwand 19, also an der Seite des Trägersubstrats 17, welche der Sonne abgewandt ist, ist eine Isolierplatte 31 in einem Abstand zu der Rückwand 19 angeordnet. Durch den Abstand ist zwischen der Rückwand 19 und der Isolierplatte 31 ein Isolierraum 33 definiert. In dem Isolierraum 33 ist eine Isolierung 35 bzw. ein Wärmedämmung aufgenommen. Durch die Isolierung 35 werden Wärmeverluste durch Wärmeleitung vermindert. Als Isolierung werden bevorzugt Polyurethan-Schaum oder Mineralwolle eingesetzt.

[0037] Der Wärmetauscherraum 21, der Treibhausraum 29 und der Isolierraum 33 werden durch eine einzelne Dichtung 37 gegenüber der Umgebung und gegenüber den jeweils übrigen Räumen abgedichtet. Die einzelne Dichtung 37 ermöglicht es, dass die einzelnen Räume 21, 29, 33 gleichzeitig abgedichtet werden und nicht jeder Raum mit einer separaten Dichtung abgedichtet werden muss. Dadurch lässt sich der Hybridkollektor 11 viel rascher als ein Kollektor des Stands der Technik aufbauen. Auch beabstandet die Dichtung 37 die Scheibe 27, das Trägersubstrat 17, die Rückwand 19 und die Isolierplatte 31 voneinander und hält alle Bauteile in einem definierten Abstand zusammen. Die Dichtung 37 ist am Rand der Bauteile 17,19, 27 und 31 angeordnet und ist zweckmässigerweise umlaufend.

[0038] Zur Beabstandung und Halterung des Trägersubstrats 17 und der Rückwand 19 sind an der Dichtung 37 eine erste und eine zweite Nut 39a, 39b vorgesehen. Da der Wärmetauscherraum 21 zwischen den Nuten 39a und 39b liegt, hat der Wärmetauscherraum 21 keinen direkten Zugang zur Umgebung und ist daher besonders gut abgedichtet.

[0039] Die Scheibe 27 und die Isolierplatte 31 liegen an den gegenüberliegenden Stirnseiten 41a, 41b der Dichtung 37 auf. Die Dichtung 37 ist bevorzugt aus EPDM. Dieses Material ermöglicht es, dass die Dichtung 37 bei Komprimierung die einzelnen Räume 21, 29 und 33 zuverlässig auch bei Drücken bis zu 6 bar abdichtet. Das Problem bei Solarkollektoren des Stands der Technik, dass das ausgasende Bindemittel der Isolierung 35 den Treibhausraum 29, das Trägersubstrat 17 und die Scheibe 27 verschmutzt, ist durch das Vorsehen der Dichtung 37 verhindert. Der Isolierraum 33 ist durch die Dichtung 37 von der Isolierung 35 abgetrennt.

[0040] Zur Abdichtung des Wärmetauscherraums 21, des Treibhausraumes 29 und des Isolierraumes 33 muss die Dichtung 37 komprimiert werden. Dies geschieht durch eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln, welche an der Scheibe 27 und der Isolierplatte 31 angreifen und die Scheibe 27 und die Isolierplatte zusammenziehen.

[0041] In der Ausführungsform der Erfindung gemäss Fig. 2 sind die Befestigungsmittel durch Zwingen 43 realisiert. Die Zwinge 43 besitzt eine U-förmige Gestalt mit einem ersten und einem zweiten Schenkel 45,47. An dem ersten Schenkel 45 ist eine Stellschraube in eine Haltebohrung 51 mit Innengewinde eingeschraubt. Wird die Stellschraube angezogen, so übt sie einen Anpressdruck auf die Scheibe 27 aus, wodurch der zweite Schenkel 47 an die Isolierplatte gedrückt wird. Die Scheibe 27 und die Isolierplatte könne durch die Stellschraube fein dosiert aneinander gezogen werden. Die Dichtung 37 kann demnach stufenlos komprimiert werden, um die einzelnen Räume 21, 29 und 33 abzudichten. Die Zwinge 43 kann auch zur Nachjustierung des Anpressdruckes auf die Dichtung 37 benutzt werden, indem die Stellschraube nach bestimmten Zeitintervallen nachgezogen wird.

[0042] Die Zwinge 43 kann an der Isolierplatte 31 befestigt sein, um sich nicht ungewollt von dem Hybridkollektor 11 lösen zu können. Die Zwinge 43 kann beispielsweise an ihrem zweiten Schenkel 47 mit einer Niete 53 an der Isolierplatte 31 angenietet sein.

[0043] In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäss der Fig. 3 werden die Scheibe 27 und die Isolierplatte 31 durch Schrauben 55 aneinander gezogen. Dazu ist die Dichtung 37 weiter innerhalb der Scheibe 27 und der Isolierplatte 31 angeordnet, wodurch ein erster Überstand 57 an der Scheibe 27 und ein zweiter Überstand 59 an der Isolierplatte gebildet ist. An den Überständen 57, 59 sind jeweils ein Paar fluchtender Durchführungen bzw. Durchgangsöffnungen 61a, 61b vorgesehen, durch welche die Schraube 55 hindurchgeführt ist. Die Schraube 55 lässt sich durch eine Mutter oder eine Gewindemuffe anziehen. Wie bei der ersten Ausführungsform weiter oben bereits beschrieben, lässt sich auch durch die Schraube 55 ein Anpressdruck fein dosiert auf die Dichtung 37 herstellen.

[0044] In einer dritten Ausführungsform der Erfindung gemäss der Fig. 4 ist die Dichtung 37b zwischen der Scheibe 27 und der Rückwand 19 angeordnet. In dieser Ausführungsform der Dichtung 37b ist lediglich eine Nute 39a vorgesehen, in welcher das Trägersubstrat 17 aufgenommen ist.

[0045] Die Schraube 55 ist durch die Durchgangsöffnung 61a, welche an der Scheibe 27 vorgesehen ist, und durch eine Durchgangsöffnung 61c, welche an der Rückwand 19 vorgesehen ist, hindurchgeführt. Dazu ist anstatt an der Isolierplatte 31 an der Rückwand ein dritter Überstand Durch Festziehen der Schraube 55, beispielsweise mit einer Mutter 63 oder einer Gewindemuffe, lassen sich die Scheibe 27 und die Rückwand 19 aneinander ziehen und komprimieren die Dichtung 37b. Der Isolierraum 33 wird durch diese Ausführungsform der Dichtung 37b nicht abgedichtet. Allerdings ist diese Dichtung 37b mit nur einer Nute 39a günstiger herstellbar als die Dichtung 37a mit zwei Nuten 39a, 39b.

[0046] Anstatt einer Isolierplatte 31 ist ein Isoliergehäuse 65 mit Durchgangsöffnungen 61 b vorgesehen. Durch die Durchgangsöffnungen 61b sind ebenfalls die Schrauben 55 hindurchgeführt, um das Isoliergehäuse 65 an der Rückwand 19 zu halten. Der Isolierraum 33 kann in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Dicht- oder Klebstoff 65 oder einer weiteren Dichtung gegenüber der Umgebung abgedichtet sein.

[0047] In der Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei welcher der Hybridkollektor 11 an einer Betonwand 67 oder einem anderen Mauerwerk gehalten ist. Dazu sind die Schrauben 55 in der Betonwand 67 verankert. Beispielsweise sind die Schrauben 55 in der Betonwand 67 eingegossen, eingeklebt oder eingeschraubt. In der Betonwand ist bevorzugt ein Hohlraum vorgesehen, welcher als Isolierraum 33 dient. Der Isolierraum 33 kann durch Klebstoff 65, welcher zwischen der Betonwand 67 und der Rückwand 19 aufgetragen ist, gegenüber der Umgebung abgedichtet sein.

[0048] Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Schrauben 55 zwei Aufgaben erfüllen. Einerseits werden die Scheibe 27 und die Rückwand 19 aneinander gezogen. Wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Dichtung 37 zwischen der Scheibe 27 und der Rückwand 19 komprimiert. Andererseits wird der Hybridkollektor 11 durch Festziehen der Schrauben 55 an der Betonwand 67 gehalten. Es bedarf daher keiner weiteren Befestigungsvorkehrungen, um den Hybridkollektor 11 an der Betonwand zu befestigen.

[0049] Wird die Schraube 55 in die Betonwand 67 eingeschraubt, so muss ein Dübel vorgesehen sein oder die Schraube 55 besitzt ein Betonschneidgewinde. Auch kann in die Betonwand 67 eine Gewindestange eingeklebt sein. Die Gewindestange wird in diesem Fall an ihrem freien Ende mit einer Mutter mit der Scheibe 27 verschraubt.

Legende: [0050] 11 Hybridkollektor 13 Photovoltaik-Zellen 15a, 15b Erste und zweite Trägerplatte 17 Trägersubstrat 19 Rückwand 21 Wärmetauscherraum 23 Einlass 25 Auslass 27 Scheibe 29 Treibhausraum 31 Isolierplatte 33 Isolierraum 35 Isolierung 37a, 37b Dichtung 39a, 39b Nuten 41a, 41b Stirnseiten der Dichtung 43 Zwinge 45 Erster Schenkel der Zwinge 47 Zweiter Schenkel der Zwinge 51 Haltebohrung 53 Niete 55 Schraube 57 Erster Überstand an der Scheibe 59 Zweiter Überstand an der Isolierplatte 61a, 61b, 61c Durchführungen, Durchgangsöffnungen 62 Dritter Überstand an der Rückwand 63 Mutter 65 Klebstoff 67 Betonwand

Claims

Patentansprüche

1. Hybridkollektor (11) zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht mit - wenigstens einer Photovoltaik-Zelle (13), welche an wenigstens einer Trägerplatte (15a,15b) angeordnet ist, wodurch ein Trägersubstrat (17) definiert ist, -einer an der Rückseite des Trägersubstrats (17) angeordneten, beabstandeten Rückwand (19), um einen von einem Wärmeträger durchströmbaren Wärmetauscherraum (21) zu bilden, - einer von der Seite des Trägersubstrats (17) beabstandete Scheibe (27), welche auf der dem Sonnenlicht zugewandten Seite des Trägersubstrats (17) angeordnet ist, wodurch zwischen der Scheibe (27) und dem Trägersubstrat (17) ein Treibhausraum (29) definiert ist, - einer von der Seite des Trägersubstrats (17) beabstandete Isolierplatte (31), welche auf der dem Sonnenlicht abgewandten Seite des Trägersubstrats (17) abgeordnet ist, wodurch ein Isolierraum (33) definiert ist und - einer in dem Isolierraum (33) aufgenommenen Isolierung (35), dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln (43,55) an der Scheibe (27) und der Rückwand (19) angreifen und die Scheibe (27) und die Rückwand (19) aneinander ziehen, wodurch der Wärmetauscherraum (21) und der Treibhausraum (29) abgedichtet sind.

2. Hybridkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Befestigungsmitteln (43,55) an der Scheibe (27) und anstatt der Rückwand (19) an der Isolierplatte (31) angreifen und die Scheibe (27) und die Isolierplatte (31) aneinander ziehen, wodurch der Wärmetauscherraum (21), der Treibhausraum (29) und der Isolierraum (33) abgedichtet sind.

3. Hybridkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Befestigungsmittel (43,55) mit einer einzelnen randständigen und umlaufenden Dichtung (37) Zusammenwirken, welche Dichtung (37) wenigstens den Wärmetauscherraum (21) und den Treibhausraum (29) gegenüber der Umgebung und dem jeweils anderen Raum (21,29) abdichtet.

4. Hybridkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass die einzelne Dichtung (37) den Wärmetauscherraum (21), den Treibhausraum (29) und den Isolierraum (33) gegenüber der Umgebung und den jeweils anderen Räumen (21,29, 33) abdichtet.

5. Hybridkollektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Dichtung (37) eine erste Nut (39a) und eine optionale zweite Nut (39b) vorgesehen ist, in welche Nuten (39a, 39b) das Trägersubstrat (17) und die Rückwand (19) aufgenommen sind.

6. Hybridkollektor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (37) derart bemasst ist, dass die Dichtung (37) die Höhe des Treibhausraumes (29), des Wärmetauscherraumes (21) und des Isolierraumes (33) definiert, indem sie die Scheibe (27) von dem Trägersubstrat (17), das Trägersubstrat (17) von der Rückwand (19) und die Rückwand (19) von der Isolierplatte (31) in einem bestimmten Abstand voneinander beabstandet.

7. Hybridkollektor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (27) und die Isolierplatte (31) an den gegenüberliegenden Stirnseiten (41a, 41b) der Dichtung (37) aufliegen.

8. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel eine Schraube (55), eine Klammer oder eine Zwinge (43) ist.

9. Hybridkollektor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (27) und die Rückwand (19) oder die Isolierplatte (31) die Dichtung (37) mit einem ersten bzw. mit einem zweiten Überstand (57,59) überragen.

10. Hybridkollektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten und zweiten Überstand (57,59) jeweils ein Paar fluchtender, an der Scheibe (27) und der Rückwand (19) oder der Isolierplatte (31) vorgesehene Durchgangsöffnungen (61a,61b) vorgesehen sind, durchweiche die Schrauben (55) hindurchgeführt sind.

11. Hybridkollektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwinge (43) die Gestalt eines U’s mit einem ersten und zweiten Schenkel (45,47) besitzt, wobei der erste Schenkel (45) auf der Scheibe (27) aufliegt und der zweite Schenkel (47) auf der Rückwand (19) oder der Isolierplatte (31) aufliegt.

12. Hybridkollektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten Schenkel (45) eine Stellschraube eingeschraubt ist, welche einen Anpressdruck auf die Scheibe (27) ermöglicht.

13. Hybridkollektor nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schenkel (47) an der Rückwand (19) oder der Isolierplatte (31) befestigt ist.

14. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel mit ihrem der Scheibe abgewandten Ende in eine Betonwand eingegossen oder eingeschraubt sind.

15. Hybridkollektor (11) zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht mit - wenigstens einer Photovoltaik-Zelle (13), welche an wenigstens einer Trägerplatte (15a,15b) angeordnet ist, wodurch ein Trägersubstrat Q definiert ist, -einer an der Rückseite des Trägersubstrats (17) angeordneten, beabstandeten Rückwand (19), um einen von einem Wärmeträger durchströmbaren Wärmetauscherraum (21) zu bilden, - einer von der Seite des Trägersubstrats (17) beabstandete Scheibe (27), welche auf der dem Sonnenlicht zugewandten Seite des Trägersubstrats (17) angeordnet ist, wodurch zwischen der Scheibe (27) und dem Trägersubstrat (17) ein Treibhausraum (29) definiert ist, - einer von der Seite des Trägersubstrat (17) beabstandete Isolierplatte (31), welche auf der dem Sonnenlicht abgewandten Seite des Trägersubstrats (17) abgeordnet ist, wodurch ein Isolierraum (33) definiert ist und - einer in dem Isolierraum (33) aufgenommenen Isolierung, weiter gekennzeichnet, durch eine einzelne randständige und umlaufende Dichtung (37), welche den Wärmetauscherraum (21) und den Treibhausraum (29) gegenüber der Umgebung und dem jeweils anderen Raum (21,29, 33) abdichtet.

16. Hybridkollektor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Dichtung (37) den Wärmetauscherraum (21), den Treibhausraum (29) und den Isolierraum (33) gegenüber der Umgebung und den jeweils anderen Räumen (21,29, 33) abdichtet.

17. Hybridkollektor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln (43,55) an der Scheibe (27) und der Rückwand (19) oder der Isolierplatte (31) angreifen und die Scheibe (27) und die Rückwand (19) oder die Isolierplatte (31) aneinander ziehen, wodurch der Wärmetauscherraum (21), der Treibhausraum (29) und optional der Isolierraum (33) abgedichtet sind.

18. Hybridkollektor nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an der Dichtung (37) eine erste Nut (39a) und eine optionale zweite Nut (39b) vorgesehen sind, in welche Nuten (39a, 39b) das Trägersubstrat (17) und die Rückwand (19) aufgenommen sind.

19. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (37) derart bemasst ist, dass die Dichtung (37) die Höhe des Treibhausraumes (29), des Wärmetauscherraumes (21) und des Isolierraumes (33) definiert, indem sie die Scheibe (27) von dem Trägersubstrat (17), das Trägersubstrat (17) von der Rückwand (19) und die Rückwand (19) von der Isolierplatte (31) in einem bestimmten Abstand voneinander beabstandet.

20. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (27) und die Isolierplatte (31) an den gegenüberliegenden Stirnseiten (41a, 41b) der Dichtung (37) aufliegen.

21. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (37) aus einem komprimierbaren Material hergestellt ist.

22. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (37) flüssigkeitsdichtend mit dem Trägersubstrat (17) und der Rückwand (19) zusammenwirkt.