DE10114867A1

DE10114867A1 - Solarkollektor

Info

Publication number: DE10114867A1
Application number: DE10114867A
Authority: DE
Inventors: Christian Friedrich Engelhorn
Original assignee: SOLAR EN TECHNIK GmbH
Current assignee: PLAMBECK NEUE ENERGIEN SOLAR TECHNIK GMBH, 27472 C
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2003-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor (20, 30), insbesondere einen Flachkollektor für die Erwärmung einer Flüssigkeit durch Solarstrahlung, wobei die Flüssigkeit ein Leitungssystem eines in ein Kollektorgehäuse des Kollektors (20, 30) eingesetzten, bevorzugt einstückigen hochselektiven Absorbers (26), durchströmt, wobei das Kollektorgehäuse aus nebeneineander angeordneten quaderförmigen Kassettenmodulen (1, 1', 1'') gebildet ist, die mit ihren parallel benachbarten Randseiten (4, 4') schubsicher verbunden und in einer gemeinsamen den Absorber (26) tragenden Aufnahmeleiste (21) eingefasst sind, und an ihren sich linear zueinander erstreckenden benachbarten Randseiten (2, 3, 3') durch eine die Kassettenmodule (1, 1', 1'') übergreifende Verstärkungsleiste (15, 17) verbunden sind. DOLLAR A Der erfindungsgemäße Kollektor hat den Vorteil, dass eine relativ große Kollektorfläche mit nur wenigen modularartigen Gehäusekassetten bildbar ist, in die ein Absorber mit seinem Leitungssystem eingesetzt wird. Die Erfindung macht sich das Prinzip eines Baukastensystems zu nutze. Grundsätzlich sind mit nur zwei verschiedenen modulartigen Kassettentypen ein Kollektor mit nahezu beliebigen Abmessungen bildbar. Der erste Kassettentyp ist ein Randteil, das beidseits, also links und rechts, verwendbar ist. Je nach Bedarf werden so viele Mittelteile, dies sind die zweiten Kassettentypen, zwischen die beiden Randteile eingesetzt, bis die gewünschte Kollektorgröße erreicht ist. Untereinander ...

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Solarkollektor, insbesondere einem Flachkollektor für die Erwärmung einer Flüssigkeit durch Solarstrahlung, wobei die Flüssigkeit ein Leitungssystem eines im Kollektor befindlichen Absorbers durchströmt. Zwecks Effizienz werden meist große Dachflächen mit Kollektoren bestückt, die zu einem gemeinsamen Wirkungskreis und zu koppeln sind.

Ein gegebenes Problem solcher Kollektoren nach dem Stand der Technik bleibt, dass diese aufwendig herzustellende Einzelanfertigungen und somit kostenintensive Baueinheiten sind. Für dieses Problem wurde bisher keine Lösung gefunden. Eine solche Lösung zu finden ist Aufgabe der Erfindung.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Der erfindungsgemäße Solarkollektor mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine relativ große Kollektorfläche mit nur wenigen modulartigen Gehäusekassetten bildbar ist, in die ein einstückiger Absorber mit seinem Leitungssystem eingesetzt wird. Die Erfindung macht sich das Prinzip eines Baukastensystems zu nutze. Grundsätzlich sind mit nur drei verschiedenen modulartigen Kassettentypen ein Kollektor mit nahezu beliebigen Abmessungen bildbar. Die ersten beiden Kassettentypen sind Randteile, die links und/oder rechts verwendbar sind. Je nach Bedarf werden so viele Mittelteile, dies sind die dritten Kassettentypen, zwischen die beiden Randteile eingesetzt, bis die gewünschte Kollektorgröße erreicht ist. Untereinander werden die Kassetten zwar mit der erforderlichen Dehnungsfreiheit jedoch schubsicher verbunden und bilden eine Einheit, in die ein einstückiger durchgängiger Absorber mit endseitigen Sammlern einsetzbar ist. Es werden bei einer schnellen Montage keine besonderen Verbindungselemente benötigt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmeleiste einen in Leistenlängsachse ausgerichteten Längsschlitz besitzt, in dem die parallel benachbarten Randseiten zweier Kassettenmodule aufgenommen sind. Diese Leiste ermöglicht die Aufnahme des Absorbers, der in seiner Längserstreckung genügend Bewegungsfreiheit besitzt, aber damit gegen Querschübe gesichert ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmeleiste an ihrer dem Schlitz fernen Seite als ein für die Aufnahme von orthogonal zur Leiste verlaufenden Absorberrohren geeignetes Sattelteil ausgebildet ist. Damit übernimmt die Leiste die Führungsaufgabe, indem sie als Auflage für den Absorber dient. Der Absorber wird dadurch an jedem Modulübergang gestützt, sodass die Spannweite seiner Auflage regelmäßig und nicht zu weit ist. Trotzdem kann sich der Absorber individuell ausdehnen, wobei ein Verrutschen in vertikaler Richtung ausgeschlossen ist, da er im Kollektorgehäuse fixiert ist.

Hierzu ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Sattelteil aus von einander beabstandeten muldenartigen Ausnehmungen gebildet ist. Dadurch liegen die Absorberrohre formschlüssig im Sattelteil, wodurch für diese, eine quer zu den Rohren auftretenden Kräfte oder Bewegungen entgegenwirkende Schubsicherung gebildet vorliegt.

Bevorzugt besteht die Leiste aus einem nicht wärmeleitenden Material, z. B. Holz. Dies verhindert einen unnötigen Energieverlust durch Wärmeableitung.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kassettenmodule jeweils aus einem einstückigen abgekanteten Aluminiumblech bestehen. Dadurch besitzen die Kassettenmodule die Eigenart einer Wanne, in der die nötige Dämmung eingelegt wird. Durch die Verformung des Aluminiumblechs werden unnötige Kälte/Wärmebrücken vermieden, die ansonsten durch Schweißverbindungen oder mechanische Verbindungselemente auftreten können.

Unterstützend hierzu ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Kassettenmodul als jeweils ein linkes bzw. rechtes Randmodul ausgebildet ist, das an drei Seiten als C-Profil geformt und an seiner vierten an das benachbarte Kassettenmodul anschließenden Randseite als ein sich vertikal erhebender Steg ausgebildet ist und dass ein Kassettenmodul als Mittelmodul ausgebildet ist, das an zwei gegenüberliegenden Randseiten als C-Profil geformt und an seinen beiden anderen, an die benachbarten Module anschließenden Randseiten jeweils als ein sich vertikal erhebender Steg ausgebildet ist. Diese Merkmale stellen sicher, dass ein Kollektor mit nahezu beliebiger Feldgröße aus nur drei Arten von Kassettenmodulen bildbar ist. Die Kollektorgrößen reichen von der Kombination von nur zwei Randteilen bis hin zu Übergrößen, in denen zwischen zwei Randmodulen eine Vielzahl von Mittelteilen adaptiert sind.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes randseitig verwendbares Kassettenmodul;
Fig. 2 eine Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Kassettenmoduls;
Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Kassettenmoduls;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 verlaufenden Linie IV- IV in einer Vergrößerung;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 verlaufenden Linie V-V in einer Vergrößerung;
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Kollektor der aus zwei randseitig verwendbaren Kassettenmodulen gebildet ist;
Fig. 7 einen Schnitt entlang der in Fig. 6 verlaufenden Linie VII- VII in einer Vergrößerung;
Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Kollektor der aus zwei randseitig verwendbaren und einem mittleren Kassettenmodul gebildet ist;
Fig. 9 einen Schnitt entlang der in Fig. 8 verlaufenden Linie IX- IX in einer Vergrößerung;
Fig. 10 einen Schnitt entlang der in Fig. 8 verlaufenden Linie X-X in einer Vergrößerung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 bis 5 zeigen ein Kassettenmodul 1 für den randseitigen Einsatz. An seinen beiden Schmalseiten 2, 3 und einer Längsseite 4 besitzt das Kassettenmodul 1 eine C-Profilartige Ausgestaltung, wobei die oberen Profilflansche 5, 6, 7 einen etwa parallel zu den Seiten 2, 3 oder 4 zum Kassettenboden 8 hin ausgerichteten Steg 9, 10, 11. Dadurch werden an den Seiten 2, 3 und 4 Kammern 12, 13, 14 gebildet, in denen jeweils eine Verstärkungsleiste 15, 16, 17 eingesetzt ist. Die mit 18 bezeichnete Längsseite trägt einen vertikal aufrecht stehenden Steg 19.
Die Fig. 6 und 7 zeigen einen Kollektor 20, der aus zwei Kassettenmodulen 1, 1' gebildet ist. Beide Kassettenmodule 1, 1' sind an ihren Längsseiten 18, 18' so aneinander angrenzend positioniert, dass sich die beiden parallel benachbarten Stege 19, 19 berühren und gemeinsam in einem Längsschlitz 22 einer Aufnahmeleiste 21 zu liegen kommen, welche über die Stege übergestülpt ist. Die Stege 19, 19' werden bevorzugt mit einer Clinchzange oder einer anderen geeigneten schubsicheren Verbindungstechnik zusammengefügt. Die Aufnahmeleiste 21 ist an ihrer dem Längsschlitz 22 fernen Seite als ein für die Aufnahme von orthogonal zur Leiste verlaufenden Absorberrohren 23 geeignetes Sattelteil 24 ausgebildet ist, indem dort entsprechend des Rohrabstandes von einander beabstandete Mulden 25 eingearbeitet sind. Die Absorberrohre 23 tragen den hochselektiven Absorber 26. Unterhalb des Absorbers ist ein ausgasungsfreies Dämmmaterial 27 eingelegt, das bevorzugt mit einer nicht näher dargestellten Aluminiumfolie überdeckt ist. Der Kollektor 20 ist mit einem Solarglas 28 verschlossen, das mit einem Vorlegband 31 unterlegt ist. In das mit 39 bezeichnete Profil ist ein Niederhalter 38 aus einem dauerelastischen temperaturbeständigen Material eingeclipst. Dieser verhindert ein Heraustreten des Absorbers aus dem Sattelteil. Zusätzlich wird der Solarkollektor mit einer Abdeckung 40 versehen. Diese ist von haubenförmiger Gestalt und beherbergt in ihrem Inneren eine weitere Dichtleiste 41, wobei die Randspalten als auch unter der Dichtleiste dauerelastischer Kleber 42 eingebracht ist.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen einen Kollektor 30, bestehend aus zwei randseitigen Kassettenmodulen 1, 1' und einem mittleren Kassettenmodul 1". Der Aufbau des in den vorangegangenen Zeichnungen dargestellten Kollektors setzt sich in diesem Ausführungsbeispiel fort. Entsprechend besitzen die randseitigen Kassettenmodule den gleichen Aufbau, wobei zwischen diesen ein Mittelelement eingesetzt ist. Die Verbindung zwischen dem mittleren Kassettenmodul 1" und den beiden randseitigen Kassettenmodulen 1 und 1' erfolgt durch das Aufsetzen der Aufnahmeleiste 21 auf die beiden benachbarten Stege 19 und 19". Die Aufnahmeleiste 21 ist an ihrer dem Längsschlitz 22 fernen Seite als ein für die Aufnahme von orthogonal zur Leiste verlaufenden Absorberrohren 23 geeignetes Sattelteil 24 ausgebildet ist, indem dort entsprechend des Rohrabstandes von einander beabstandete Mulden 25 eingearbeitet sind.
Der in Fig. 10 dargestellte Randbereich lässt das randseitige Kassettenmodul 1' erkennen, das durch die Verstärkungsleiste 17 komplettiert. Weiter ist dargestellt, wie das Absorberrohr 23 in das Sammelrohr 32 einführt. In diesem Bereich liegt ausreichend Platz für die Ausdehnung des Absorbers vor. Das Kassettenmodul ist mit ausgasungsfreiem Dämmmaterial 27 unterhalb und mit ebensolchem Material 27' im Randbereich ausgefüllt und zumindest teilweise mit Alufolie 33 bedeckt. Mit 34 ist ein Niederhalter bezeichnet, der sich über das Sammelrohr 32 erstreckt. Nachdem ein Vorlegband 35 und das Solarglas 28 mit Silikondichtmasse 36 aufgelegt ist, wird ein Überwurfrahmen 37 aufgesetzt. Auch hier ist an den sensiblen Stellen des Kollektorgehäuses ein Dauerelastischer Kleber als Dichtmaßnahme eingesetzt.
Alle der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung entnehmbaren Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. Bezugszahlenliste 1 Kassettenmodul
1' Kassettenmodul
1" Kassettenmodul
2 Schmalseite von 1, 1'
3 Schmalseite von 1, 1'
4 Längsseite von 1, 1'
5 Profilflansch
6 Profilflansch
7 Profilflansch
8 Kassettenboden
9 Steg
10 Steg
11 Steg
12 Kammer
13 Kammer
14 Kammer
15 Verstärkungsleiste
16 Verstärkungsleiste
17 Verstärkungsleiste
18 Längsseite
19 Steg
19' Steg
19" Steg
20 Kollektor
21 Aufnahmeleiste
22 Längsschlitz in 21
23 Absorberrohr
24 Sattelteil von 21
25 Mulde in 24
26 Absorber
27 Dämmmaterial
27' Dämmmaterial
28 Solarglas
29 -
30 Kollektor
31 Vorlegband
32 Sammelrohr
33 Alufolie
34 Niederhalter
35 Vorlegeband
36 Dauerelastischer Kleber (UV-Beständig)
37 Überwurfrahmen
38 Niederhalter
39 Profil
40 Abdeckung
41 Dichtleiste
42 Dauerelastischer Kleber

Claims

1. Solarkollektor (20, 30), insbesondere ein Flachkollektor für die Erwärmung einer Flüssigkeit durch Solarstrahlung, wobei die Flüssigkeit ein Leitungssystem eines in ein Kollektorgehäuse des Kollektors (20, 30) eingesetzten einstückigen hochselektiven Absorbers (26) durchströmt,
wobei das Kollektorgehäuse aus nebeneinander angeordneten quaderförmigen Kassettenmodulen (1, 1', 1") gebildet ist,
die mit ihren parallel benachbarten Randseiten (4, 4') schubsicher verbunden und in einer gemeinsamen den Absorber (26) tragenden Aufnahmeleiste (21) eingefasst sind,
und an ihren sich linear zueinander erstreckenden benachbarten Randseiten (2, 3, 3') durch eine die Kassettenmodule (1, 1', 1") übergreifende Verstärkungsleiste (15, 17) verbunden sind.

2. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeleiste (21) einen in Leistenlängsachse ausgerichteten Längsschlitz (22) besitzt, in dem die parallel benachbarten Randseiten (2, 3, 3') zweier Kassettenmodule (1, 1', 1") aufgenommen sind.

3. Kollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeleiste (21) an ihrer dem Schlitz (22) fernen Seite als ein für die Aufnahme von orthogonal zur Leiste verlaufenden Absorberrohren (23) geeignetes Sattelteil (24) ausgebildet ist.

4. Kollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sattelteil (24) aus von einander beabstandeten Mulden (25) gebildet ist.

5. Kollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeleiste (21) aus einem nicht wärmeleitenden Material beschaffen ist.

6. Kollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassettenmodule (1, 1', 1") jeweils aus einem einstückigen abgekanteten Aluminiumblech bestehen.

7. Kollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kassettenmodul (1, 1') als Randmodul ausgebildet ist, das an drei Seiten als C-Profil geformt und an seiner vierten an das benachbarte Kassettenmodul anschließenden Randseite als ein sich vertikal erhebender Steg (19, 19') ausgebildet ist.

8. Kollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kassettenmodul (1") als Mittelmodul ausgebildet ist, das an zwei gegenüberliegenden Randseiten als C- Profil geformt und an seinen beiden anderen, an die benachbarten Module anschließenden Randseiten jeweils als ein sich vertikal erhebender Steg (19") ausgebildet ist.

9. Kollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubsicherung zwischen den Kassettenmodulen durch eine Niet- oder Clinchverbindung deren parallel zueinander benachbarten Stege (19, 19', 19") gebildet ist.

10. Kollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest stellenweise sich quer über die Absorberrohre (23) erstreckende Niederhalter (38) vorgesehen sind.