DE10000856C2 - Sonnenkollektor in Flachbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor in Flachbauweise nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Bei bekannten Sonnenkollektoren (Patent der Fa. Solvis, Braunschweig, DE 40 02 892 C2, oder von Hans-Jürgen Runge, Kisdorf, DE 32 24 962 C2) ist das Gehäuse, in dem sich der Absorber und die Isolierschicht des Absorbers befinden, als einstückiger zum Absorber hin offener Kasten mit seitlichen Wandungen ausgebildet. Dieser offene Kasten wird mit ei­ ner strahlendurchlässigen Abdeckung abgedeckt, welche durch ein Pressprofil auf dem Ka­ sten gehalten wird. Zwischen der Abdeckung und dem einseitig offenen Kasten befindet sich eine Dichtung.

Durch Temperaturschwankungen verursacht bildet sich im Kollektorgehäuse Kondens­ wasser, welches sich in der Isolierschicht anreichert und bei Erwärmung durch Sonnenbe­ scheinung wieder in das Kollektorgehäuse verdampft. Auch die Isolierschicht, verursacht durch Bindemittelverflüchtigung, dampft bei Erwärmung Gase aus. Diese Niederschläge sind als milchig trübe Ablagerung an der strahlendurchlässigen Abdeckung anhaftend, und vermindern den Wirkungsgrad des Sonnenkollektors. Nun wird mit teuren Gehäusekon­ struktionen versucht, die Luftfeuchtigkeit aus dem Kollektorgehäuse fernzuhalten. Dies ge­ lingt nur bedingt, da die verwendeten Materialien der Dichtung mit zunehmendem Alter po­ rös werden. Dadurch können Luftfeuchtigkeit und sogar Niederschlag in das Gehäuse ein­ dringen. Auch werden Glasfasermatten als Isolierschicht verwendet, welche ohne Binde­ mittel teuer hergestellt werden.

Hier zeigt sich, daß mit dem herkömmlichen Gehäuseaufbau das Problem der milchig trüben Ablagerung an der Glasinnenseite, verursacht durch Gase aus der Isolierschicht, in einem einstückigen Kastengehäuse nur mit sehr hohem materiellen Aufwand gelöst werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sonnenkollektor der gattungsgemäßen Art so aus­ zubilden, daß die Einsickerung des Kondenswassers in die Isolierschicht und die Ausga­ sung der Bindemittel der Isolierschicht in den Kollektorinnenraum durch einfache konstruk­ tive Mittel verhindert wird und somit eine kostengünstige Produktion von Sonnenkollektoren ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im Anspruch 1 herausge­ stellten Merkmale.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung ist in den beiden Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht und nach­ stehend im einzelnen an Hand der Zeichnungen beschrieben in Fig. 1, die einen Querschnitt durch den Randbereich eines Sonnenkollektors in Flachbauweise zeigt, und zwar im Querschnitt durch die den Wärmeträger führenden Rohre des plattenförmigen Absorbers und in Ansicht 2 um 90 Grad gedreht zur Fig. 1 im Querschnitt durch den Randbereich.

Der in der Zeichnung dargestellte Kollektor weist einen Rahmen auf, welcher aus drei einzelnen Blechprofilrahmen besteht. Der Rahmen 1 für die Isolierschicht besteht im we­ sentlichen aus einem U-förmigen Blechprofil, welches an den zwei horizontalen Schenkeln 2 und 3 senkrecht zueinander, in den Ecken auf Gehrung ausgeschnitten ist, um dann am vertikalen Blechsteg so umgebogen zu werden, daß ein viereckiger Rahmen entsteht, der an seinen zwei Enden überlappend miteinander verbunden wird, beispielsweise durch Nieten.

Ein erster Schenkel 2 des Rahmens 1 bildet eine Auflage für eine untere selbsttragende Rückwand 4, für die vorzugsweise ein Aluminiumblech vorgesehen ist. Dieses Aluminium­ blech wird mit dem ersten unteren Schenkel mechanisch verbunden, beispielsweise durch Nieten 5.

Oberhalb der Rückwand ist die Isolierschicht 6 angeordnet, welche vorzugsweise aus einer temperaturbeständigen Mineralfaserwolle besteht.

Ein zweiter Schenkel 3 des Rahmens 1 bildet eine Auflage für ein thermisch trennendes Klebeband 7, auf das eine Reflexionsschicht 8, vorzugsweise Aluminiumfolie, aufgeklebt wird, welche gleichzeitig den Boden einer Aufnahmekammer 9 für einen plattenförmigen Absorber 10 und eine Dampfsperre zwischen der Isolierschicht 6 und der Aufnahmekam­ mer 9 des Absorbers 10 bildet. Die Reflexionsschicht ist an den Rändern so ausgebildet, daß sie keinen Überstand über die Klebebänder 7 und 11 hinaus nach außen hin aufweist.

Ein zweites thermisch trennendes Klebeband 11, befestigt auf der Reflexionsschicht 8 vertikal über dem zweiten Schenkel 3 des unteren Rahmens, bildet die Auflage für den zweiten U-förmigen Blechprofilrahmen 12, welcher gleichzeitig als Wandung für die Auf­ nahmekammer 9 des plattenförmigen Absorbers 10 und als einseitig offene Nut 13 für die Aufnahme der Randisolierung 14 des Absorbers 10 dient.

Durch das thermisch trennende Klebeband 7 und 11 wird zwischen der Reflexions­ schicht 8 und den angrenzenden Blechprofilen 1 und 12 eine Wärmeübertragung verhin­ dert.

Dieser zweite U-förmige Rahmen 12, gebildet aus vier, verschieden langen, Blechprofi­ len, wird mit dem unteren Schenkel 15 auf dem zweiten thermisch trennenden Klebeband 11 so befestigt, daß der Rahmen in jeder Gehäuseecke einen Durchgang 16 für die Sam­ melrohre 17 des Absorbers 10 aufweist.

Der obere Schenkel 18 des zweiten U-förmigen Blechprofilrahmens 12 ist als Auflage­ fläche für das Vorlegeband 19 der transparenten Abdeckung 20 ausgebildet. Das einseitig selbstklebende Vorlegeband 19 wird an die darauf aufliegende transparente Abdeckung 20 durch Ankleben befestigt.

Den oberen Halte- bzw. Abdeckrahmen 21 über der transparenten Abdeckung 20 bildet ein drittes ungleichschenkliges Blechprofil, welches am horizontalen Schenkel 22 in den Ecken auf Gehrung ausgeschnitten und dann am vertikalen Blechsteg so umgebogen wird, daß ein viereckiger Rahmen entsteht, der an seinen zwei Enden überlappend miteinander verbunden wird, beispielsweise durch Nieten. Die transparente Abdeckung 20 wird mit dem horizontalen Steg 22 des Kollektorabdeckrahmens 21 nach oben hin verbunden, vorzugs­ weise durch Kleben mit Silikonmasse 23. Der horizontale Schenkel 22 am Blechprofil 21 eckt die Klebemasse 23 vor der direkten Sonnenbestrahlung ab, diese ist somit länger haltbar.

Dieser dritte Blechprofilrahmen 21, welcher mit der Glasscheibe 20 zusammengeklebt die obere Kollektorabdeckung und gleichzeitig auch die mechanische Halterung des Absor­ bers 10 in der Aufnahmekammer 9 bildet, bestehend aus einem Dichtungsring 33, welcher zwischen der im äußeren Abdeckrahmen befindlichen Bohrung 24 und dem Verteilerrohr 17 eingeklemmt wird, wird nun über die zwei darunterliegenden Rahmen 1 und 12 so ange­ ordnet, daß diese gleichzeitig an ihrem Umfang abgedeckt und die Klebebänder 7 und 11 gegen Witterungseinflüsse geschützt werden.

Um den Kollektor auf einem darunterliegenden Gestell 25 so befestigen zu können, daß er der Wärmeausdehnung in horizontaler Richtung und auch der Druck- und Windsogbela­ stung in vertikaler Richtung 26 den jeweiligen Anforderungen entspricht, wird er mit Halte­ haken 27, die zwischen dem äußeren Abdeckrahmen 21 und dem inneren Isolier­ schichtrahmen 1 verschraubt sind, gehalten. Hierzu werden in den Isolierschichtrahmen 1 mehrere Gewindemuttern 28 in gewissen Abständen zueinander, vorzugsweise Blindniet­ muttern, angeordnet. In den Haltehaken 27 und im äußeren Abdeckrahmen 21 befinden sich, in horizontaler Richtung mit gleichen Abständen zueinander wie die Gewindemuttern 28, Bohrungen 29, welche ein Durchstecken der Schrauben 30 ermöglichen. Durch das Zusammenschrauben der verschiedenen Teile des Kollektors entsteht ein robustes, den jeweiligen Anforderungen angepaßtes, Kollektorgehäuse.

Der plattenförmige Absorber 10 weist reflexionsarm beschichtete Absorberbleche 31 auf, die in bekannter Weise in gut wärmeleitender Verbindung mit den Wärmeträger füh­ renden Rohren 32 stehen, von denen jeweils eine Mehrzahl parallel zueinander angeordnet ist. Die Rohre sind an ihren Enden jeweils mit einem Verteilerrohr 17 verbunden, das den Vor- bzw. Rücklauf des Absorbers 10 bildet. Diese Verteilerrohre 17 sind durch die Rah­ menprofile 12 und 21 nach außen geführt und im Rahmenprofil 21 mittels Dichtungsringen 33, welche vorzugsweise aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen, gehaltert. Hierdurch wird eine Wärmeübertragung auf das Aluminium-Rahmenprofil 21 verhin­ dert.

Bei Absorberplatten 10 mit großer Erstreckung zwischen den Verteilerrohren 17 kann es zweckmäßig oder notwendig sein, Zwischenabstützungen 34, beispielsweise in der Mitte zwischen den Verteilerrohren 17, vorzusehen. Dies kann beispielsweise ein Mineralwoll­ streifen sein, der mit Silikonklebemasse 35 auf die Reflexionsschicht 8 zwischen den ein­ ander gegenüberliegenden Randisolierungen 14 aufgeklebt wird.

Claims (6)

1. Sonnenkollektor in Flachbauweise, mit einem Gehäuse, das eine Aufnahmekammer für einen plattenförmigen Absorber und eine Aufnahmekammer für eine Isolierschicht, die von einem Blechprofilrahmen umschlossen sind, aufweist, wobei eine Reflexions­ schicht zwischen dem Absorber und der Isolierschicht angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, dass jede Aufnahmekammer (1, 4, 8, 9) einen eigenen Blechprofilrah­ men (1, 12) aufweist, dass die Blechprofilrahmen (1, 12) thermisch voneinander ge­ trennt sind, dass die Aufnahmekammer (1, 4, 8) für die Isolierschicht (6) geschlossen ist, dass das Gehäuse einen Abdeckrahmen (21) aufweist, der eine transparente Ab­ deckung (20) der Aufnahmekammer (9) des Absorbers hält und dass das Gehäuse Haltehaken (27) zur Befestigung des Sonnenkollektors auf einem darunter liegenden Gestell (25) aufweist.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme­ kammer (9) für den Absorber (10) durch den Absorber (10) am Umfang umschließen­ de, U-förmige Blechprofile (12) gebildet ist, die zur Aufnahme einer Randisolierung (14) des Absorbers (10) und als Auflagefläche (18) für die transparente Abdeckung (20) dienen.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein ther­ misch isolierendes Klebeband (7, 11) zwischen der Reflexionsschicht (8) und den an­ grenzenden Blechprofilen (1, 12) angeordnet ist, das eine Wärmeübertragung verhin­ dert.

4. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass der Abdeckrahmen (21) als Blechprofil ausgebildet ist, das die transparente Abdeckung mit einem horizontalen Steg (22) übergreift.

5. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass der Abdeckrahmen (21) eine mechanische Halterung des Absorbers (10) im Gehäuse des Sonnenkollektors bildet, und dass der Abdeckrahmen (21) die Blechpro­ filrahmen (1, 12) der Aufnahmekammern (1, 4, 8, 9) an ihrem Umfang abdeckt und die thermisch isolierenden Klebebänder (7, 11) gegen Witterungseinflüsse schützt.

6. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Haltehaken (27) zwischen dem Abdeckrahmen (21) und dem Blechprofil­ rahmen (1) der Aufnahmekammer (1, 4, 8) für die Isolierschicht (6) verschraubt sind.