DE10164670A1

DE10164670A1 - Heliothermischer Flachkollektor-Modul

Info

Publication number: DE10164670A1
Application number: DE2001164670
Authority: DE
Original assignee: Rheinzink GmbH and Co KG
Current assignee: Rheinzink GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2002-08-29
Also published as: DE20022009U1

Description

Die Erfindung betrifft einen selbsttragenden, heliothermi schen Flachkollektor-Modul, umfassend:

- ein Metallblech-Paneel, das auf seiner der zu bestrah lenden Seite abgewandten Rückseite mit einer register artigen Anordnung von untereinander in Abstand liegen den Rohren für einen Durchlauf eines flüssigen Mediums kontaktierend belegt ist,
- und eine thermoisolierende Schicht.

Ferner betrifft die Erfindung ein Dach und/oder eine Fassade eines Gebäudes mit heliothermischen Flachkollektor-Modulen.

Flachkollektor-Module der vorgenannten Art, die die Sonnen wärme absorbieren und an ein strömendes Wärmeträgermedium abgeben, sind seit langem bekannt. Das die Sonnenenergie ab sorbierende Metallblech-Paneel wird mit den Rohren so ver bunden, daß ein direkter metallischer Kontakt zwischen den Bauteilen gegeben ist. Das Metallblech-Paneel besteht aus einem gut wärmeleitenden, temperatur- und korrosionbeständi gen Material, überwiegend aus Zink, Kupfer oder aus Alumini um. Die Rohre werden über ein Haltesystem mit dem Metall blech-Paneel verbunden, wie beispielsweise der DE 44 35 209 zu entnehmen ist. Das Haltesystem besteht aus mehreren läng lichen Absorberprofilen, die mit Haltebacken versehen sind und die jeweils mit zwei seitlich angeordneten Blechstreifen über Nut und Feder zu verbinden sind. Ein Metallblech-Paneel entsteht also erst nach einer arbeitsaufwendigen Verbindung der Absorberprofile mit den seitlichen Blechstreifen. Nach teilig ist auch, daß die Oberfläche des Metallblech-Paneels mehrere durch die Nut-Feder-Verbindungen bedingten Uneben heiten aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist, einen heliothermischen Flachkol lektor-Modul anzugeben, bei dem das Rohrsystem in verein f achter Weise mit dem Metallblech-Paneel integriert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem heliothermischen Flachkollek tor-Modul der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß

- die Rohren der registerartigen Anordnung auf der Rück seite des Metallblech-Paneels jeweils über eine Träger schiene befestigt sind,
- die thermoisolierende Schicht ein den Flachkollektor- Modul versteifender Hartschaum-Kern ist, an dem Auskeh lungen zur Aufnahme von Trägerschienen und Rohren ein gearbeitet sind, wobei die in die Auskehlungen plat zierten Trägerschienen mit einer der Rückseite des Me tallblech-Paneels zugewandten Oberfläche des Hart schaum-Kerns fluchten.

Die Trägerschiene besteht vorzugsweise aus einem Flachpro fil, das eine Halterung zur Aufnahme des Rohrs und zwei sich an die Halterung anschließende Flügelteile aufweist, welche Flügelteile flach auf der Rückseite des Metallblech-Paneels aufliegen.

Die Halterung kann ein längliches Q- oder U-förmiges Profil teil der Trägerschiene sein, dessen längliche Öffnung zur Aufnahme des Rohrs entweder dem Hartschaum-Kern oder dem Me tallblech-Paneel zugewandt ist. Hierbei ist das Rohr in das Profilteil derart eingepresst, daß sein ursprünglich kreis runder Querschnitt nach dem Einpressen in das Profilteil abgeflacht ist. Es ist denkbar, Rohre von einem ovalen Quer schnitt zu verwenden, welcher Querschnitt nach dem Einpres sen annähernd kreisrund ist.

Der Hartschaum-Kern und gegebenenfalls eine dem Metallblech- Paneel gegenüberliegende Versteifungsplatte verleihen dem Flachkollektor-Modul eine erwünschte Steifigkeit und Stabi lität, so daß der Modul als selbsttragendes Bauteil verwen det werden kann.

Die metallenen Trägerschienen sind vorzugsweise als Strang preßprofile aus Aluminium hergestellt, die mit dem Metall blech-Paneel verklebt, verschweißt oder vernietet sein kön nen.

Die Rohre bestehen aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer oder Edelstahl. Es ist aber nicht ausgeschlossen, anstelle der metallenen peripher metallbeschichtete Kunststoff-Rohre oder unbeschichtete Kunststoff-Rohre zu verwenden.

Die Versteifungsplatte kann wiederum aus beliebigem verstei fenden Material bestehen, wie Holzwerkstoff, Kunststoff oder Metall.

Von großem Vorteil ist, daß der Kontakt zwischen dem Rohrsy stem und dem Metallblech-Paneel ununterbrochen ist. Dadurch kann auch die Kondenswasserbildung und elektrochemische Kor rosion vermieden werden.

Selbstverständlich können die Flachkollektor-Module zum Küh len des jeweiligen Raums genutzt werden, da die Wärme über den Kollektor abgegeben werden kann. Außerdem besteht die Möglichkeit, die gewonnene Wärmeenergie zum Schmelzen des Schnees im Winter auszunutzen. Es kann beispielsweise eine kombinierte, automatisch gesteuerte Technik gewählt werden, bei der eine sogenannte Direktheizung durch Flachkollektor- Module unterstützt werden kann.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß der Modul gemäß Erfindung ein Niedrigtemperatur-Flachkollektor ist, bei dem kein "Treibhauseffekt" auftritt, d. h. auf der zu bestrahlen den Seite des Metallblech-Paneels keine zusätzliche transpa rente Abdeckungen vorhanden sind, die normalerweise einen abgedichteten, aufzuheizenden Raum bilden. Das Metallblech- Paneel ist also direkt den Sonnenstrahlen ausgesetzt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind einem nach folgen Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Flachkollektor-Modul in einer per spektivischen Sicht;

Fig. 2 einen Flachkollektor-Modul in einer zweiten Ausführungsform, im Querschnitt;

Fig. 3 einen Flachkollektor-Modul in einer dritten Ausführungsform, ebenso im Quer schnitt;

Fig. 4 perspektivisch einen Schaumstoff-Kern mit Auskehlungen;

Fig. 5a bis 5c unterschiedliche Ausführungsformen einer Trägerschiene, perspektivisch;

Fig. 6a und 6b Anbringurg eines Rohrs an der Träger schiene, schematisch im Querschnitt;

Fig. 7 ein mit den Trägerschienen integriertes Rohrsystem, schematisch;

Fig. 8 Anbringung von Trägerschienen an dem Schaumstoff-Kern, perspektivisch; und

Fig. 9 Teil eines Daches und einer Fassade, teilweise verkleidet mit Flachkollektor- Modulen, perspektivisch gesehen.

In Fig. 1 ist ein Flachkollektor-Modul 10.1 dargestellt, der aus einem flachen, rechteckigen Metallblech-Paneel 1, einer registerartigen Anordnung 3 von zueinander parallel verlau fenden Rohren 3.1. . .3.n und einer thermoisolierenden Schicht 4, hier: ein Hartschaum Kern 14 (Polystyrolschaum) von einer Dicke 23 mm, besteht. Das Material des vorbewit terten und dadurch dunkleren Metallblech-Paneels 1 ist eine Titan-Zink-Legierung, hier: ein Produkt der Anmelderin, RHEINZINK GmbH & Co. KG in Datteln. Durch die Oberflächenbe handlung wird ein höher Absorptionsgrad erzielt, da weniger Reflexion stattfindet.

Das Metallblech-Paneel 1 weist im vorliegenden Fall folgende Ausmaße auf:

- Länge 3500 mm,
- Breite 600 mm,
- Dicke 1,0 mm.

Die aus Kupfer bestehenden Rohre 3.1. . .3.n weisen jeweils einen Außendurchmesser von 10 mm auf. Die Rohre 3.1. . .3.n verlaufen in einem einheitlichen Abstand A = 125 mm vonein ander (s. Fig. 7). So können im einzelnen Flachkollektor- Modul 10.1 von der Breite 600 mm vier parallel angeordnete Rohrabschnitte untergebracht sein.

Die Rohre 3.1. . .3.n sind im vorliegenden Fall als eine ein stückige, mäanderartig verlaufende Schlaufe 30 (vgl. Fig. 7) ausgebildet.

Die Trägerschienen 20.1. . .20.n weisen jeweils eine Halterung 23 in Form eines länglichen, sich über die ganze Länge der Trägerschiene erstreckenden U-Profil-Teils 21 sowie zwei sich an das U-Profil-Teils 21 anschließende Flügelteile 22.1, 22.2 auf, wie in Fig. 5a bis 5c dargestellt. Die Trägerschiene gemäß Fig. 5a und Fig. 5b besteht aus einem be kannten U-Profil bzw. Q-Profil mit zwei nach außen abgewin kelten Schenkeln (Flügelteilen 22.1, 22.2). Die Trägerschie ne in ihrer bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 5a besitzt ein sich über die ganze Breite durchgehend erstreckendes Flachteil 28 und die Halterung 23.

Wesentlich für die Erfindung ist die Anbringung der Träger schienen 20.1. . .20.n an dem Hartschaum-Kern 14. Zu diesem Zweck sind an einer dem Metallblech-Paneel 1 zugewandten Oberseite 24 Auskehlungen 7.1. . .7.n ausgefräst, deren Quer schnitt dem Querschnitt der Trägerschienen entspricht (vgl. Fig. 4). In die Auskehlungen 7.1. . .7.n werden entsprechende Trägerschienen 20.1. . .20.n eingelegt und dort verklebt, so daß die Flügelteile 22.1, 22.2 bzw. Flachteil 28 mit der ebenen Oberseite 24 des Hartschaum-Kerns 14 fluchten, wie in Fig. 8 gezeigt.

Die Fig. 6a und 6b zeigen Anbringung von Rohren an der Trägerschiene. Das Rohr wird in die Öffnung 27 eingepreßt, so daß eine in Fig. 6b dargestellte, formschlüssige Verbin dung entsteht, wobei das Rohr infolge der Andrückkraft eine Abflachung 29 annimmt.

Ferner ist der Fig. 2 ein sandwichartiger Flachkollektor- Modul 10.2 zu entnehmen, der sich aus dem Metallblech-Paneel 1, den Rohren 3.1. . .3.n, dem Hartschaum-Kern 14 und einer Versteifungsplatte 5 zusammensetzt. Die mit dem Hartschaum- Kern 14 verklebte Versteifungsplatte 5 besteht aus Alumini um.

Als thermoisolierendes Material kommen die von der Firma Dow Chemicals vertriebenen Hartschaumplatten (Extruderschaum) zum Einsatz. Der ganze Verbund weist eine Gesamtdicke von ca. 25 mm auf und ist als Ersatz von Holzschalung einsetz bar. Die Metallblech-Paneele 1 werden im vorliegenden Fall in Falzleisten-Technik miteinander verbunden. Wie die Fig. 2 zeigt, weist das Metallblech-Paneel 1 zwei gegenüberliegen de, winkelig abgebogene Kanten 13.1, 13.2 auf. Hierbei wird auf das Gebrauchsmuster Nr. 200 09 511.0 der Anmelderin ver wiesen, das eine vereinfachte Falzleisten-Anordnung ausführ lich beschreibt.

In Fig. 3 sind zur Verbindung der Metallblech-Paneele 1 mit einander in Falztechnik bogenförmige Randprofile 17, 18 (vgl. Fig. 3; Flachkollektor-Modul 10.3) vorgesehen.

Eine weitere Ausführungsform (nicht dargestellt) sieht vor, das Metallblech-Paneel 1 einstückig mit den Trägerschienen 20.1. . .20.n als Strangpreßprofil herzustellen, vorzugsweise aus Aluminium. Ein solches Strangpreßprofil läßt sich ein fach mit dem entsprechend ausgekehlten Hartschaum-Kern 14 verkleben. Es ist auch denkbar, ein einstückiges Strangpreß profil anzufertigen, bei dem anstelle der Trägerschienen zur Aufnahme von Rohren innere Kanäle vorgesehen sind, so daß auf Rohre verzichtet werden kann.

In Fig. 9 ist schematisch eine Metallblech-Verkleidung 50 ei nes Daches 100 und einer Fassade 200 dargestellt. Die gesam te Metallblech-Verkleidung 50 besteht aus mehreren vorbewit terten Titan-Zink-Paneelen, die eine einheitliche Oberflä chenstruktur 26 aufweisen. Sowohl an der Fassade 200, als auch am Dach 100 sind jeweils zwei Reihen von Flachkollek tor-Modulen 10.1. . .10.3 angeordnet, die mit den übrigen Flachabschnitten der Metallblech-Verkleidung 50 fluchten. An die Flachkollektor-Modulen ist auch eine nicht dargestellte Wärme- oder Umlaufpumpe angeschlossen.

Bezugszeichenliste

1

Metallblech-Paneel

3

Anordnung

3.1

. . .

3

.n Rohr

4

Schicht

5

Versteifungsplatte

10.1

. . .

10.3

Flachkollektor-Modul

13.1

,

13.2

Kante

14

Hartschaum-Kern

17

Randprofil

18

Randprofil

20.1

. . .

20

.n Trägerschiene

21

U-Profil-Teil

22.1

,

22.2

Flügelteil

23

Halterung

24

Oberseite

27

Öffnung

28

Flachteil

29

Abflachung

30

Schlaufe
A Abstand

Claims

1. Selbsttragender, heliothermischer Flachkollektor-Modul (10.1; 10.2; 10.3), umfassend:
ein Metallblech-Paneel (1), das auf seiner der zu be strahlenden Seite (11.1) abgewandten Rückseite (11.2) mit einer registerartigen Anordnung (3) von untereinan der in Abstand liegenden Rohren (3.1. . .3.n) für einen Durchlauf eines flüssigen Mediums kontaktierend belegt ist,
und eine thermoisolierende Schicht (4),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rohren (3.1. . .3.n) der registerartigen Anordnung (3) auf der Rückseite (11.2) des Metallblech-Paneels jeweils über eine Trägerschiene (20.1. . .20.n) befe stigt sind,
die thermoisolierende Schicht (4) ein den Flachkollek tor-Modul (10.1; 10.2; 10.3) versteifender Hartschaum- Kern (14) ist, an dem Auskehlungen (7.1. . .7.n) zur Auf nahme von Trägerschienen (20.1. . .20.n) und Rohren (3.1. . .3.n) eingearbeitet sind, wobei die in die Aus kehlungen (7.1. . .7.n) platzierten Trägerschienen (20.1. . .20.n) mit einer der Rückseite (11.2) des Me tallblech-Paneels zugewandten Oberfläche (24) des Hart schaum-Kerns (14) fluchten.

2. Flachkollektor-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trägerschiene (20.1. . .20.n) eine Halterung (23) zur Aufnahme des Rohrs (3.1. . .3.n) aufweist, an die sich wenigstens ein auf der Rückseite (11.2) des Metallblech-Paneels flach aufliegendes Flü gelteil (22.1, 22.2) anschließt.

3. Flachkollektor-Modul nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Halterung (23) ein Q- oder U-förmiges Profilteil (21) der Trägerschiene (20.1. . .20.n) ist, dessen längliche Öffnung (27) zur Aufnahme des Rohrs entweder dem Hartschaum-Kern (14) oder dem Metallblech- Paneel (1) zugewandt ist.

4. Flachkollektor-Modul nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3.1. . .3.n) zylindrisch oder abgeflacht sind.

5. Flachkollektor-Modul nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3.1. . .3.n) in das Pro filteil (21) derart eingepresst ist, daß sein ursprüng lich kreisrunder Querschnitt (Q1) nach dem Einpressen in das Profilteil abgeflacht ist, oder sein ursprüng lich ovaler Querschnitt nach dem Einpressen annähernd kreisrund ist.

6. Flachkollektor-Modul nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoisolie rende Schicht (4) auf ihrer dem Metall-Paneel (1) ge genüberliegenden Seite mit einer Versteifungsplatte (5) verklebt ist.

7. Flachkollektor-Modul nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschiene (20.1. . .20.n) mit dem Metallblech-Paneel (1) verklebt, verschweißt oder vernietet ist.

8. Flachkollektor-Modul nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech- Paneel (1) einstückig mit wenigstens einer Trägerschie ne (20.1. . .20.n) als Strangpreßprofil ausgeführt ist.

9. Flachkollektor-Modul nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3.1. . .3.n) aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer oder Edelstahl bestehen.

10. Flachkollektor-Modul nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3.1. . .3.n) aus peripher metallbeschichtetem Kunst stoff oder aus unbeschichtetem Kunststoff bestehen.

11. Flachkollektor-Modul nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallblech- Paneele (1) aus einer Titan-Zink-Legierung bestehen.

12. Flachkollektor-Modul nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschiene (20.1. . .20.n) aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium besteht.

13. Flachkollektor-Modul nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungs platte (5) aus Holzwerkstoff, Kunststoff oder aus Me tall, vorzugsweise aus Aluminium besteht.

14. Dach (100) oder Fassade (200) eines Gebäudes mit einer Metallblech-Verkleidung (50), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Verkleidung aus heliother mischen Flachkollektor-Modulen (10.1; 10.2; 10.3) gemäß Anspruch 1 besteht und mit den übrigen Flachabschnitten der Metallblech-Verkleidung (50) fluchtet.

15. Dach oder Fassade nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das zum Flachkollektor-Modul (10.1; 10.2; 10.3) gehörende, metallische Paneel eine den Sonnen strahlen ausgesetzte Oberflächenstruktur (26) aufweist, die der Oberflächenstruktur anderer Paneele ohne Rohren und Trägerschienen entspricht.