DE102008013686B4

DE102008013686B4 - Solar-Kollektoren

Info

Publication number: DE102008013686B4
Application number: DE102008013686A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: DE102008013686A1

Abstract

Solar-Kollektoren in der Form von durchströmten, eine Anzahl von Luftkanälen bildenden, plattenförmigen Dachflächen-Kollektoren, dadurch gekennzeichet, dass unterhalb der Dachflächen-Kollektoren eine als Abstandshalter wirkende Unterkonstruktion vorgesehen ist, die parallel zu den Dachflächen-Kollektoren durchströmbar ist und so für Unterströmung der Absorberfläche sorgt.

Description

Die Erfindung betrifft Solar-Kollektoren in der Form von durchströmten, eine Anzahl von Luftkanälen bildenden, plattenförmigen Dachflächen-Kollektoren.
Derartige Dachflächen-Kollektoren zur Erwärmung von Luft sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 103 04 536 bekannt. Diese Kollektoren, die zumeist aus koextrudierten Kunststoff-Hohlkammerprofilen bestehen, bieten eine große Anzahl von Vorteilen, wie etwa die einfache Herstellung und Montage, die gleichzeitige Funktion als Dacheindeckung und/oder Wandverkleidung, das geringe Gewicht und dergleichen. Die wesentlichen Nachteile bestehen in dem eingeschränkten Wirkungsgrad dieser Dachflächen-Kollektoren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad der herkömmlichen Dachflächen-Kollektoren zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch Dachflächen-Kollektoren gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind, dass unterhalb der Dachflächen-Kollektoren eine als Abstandshalter wirkende Unterkonstruktion vorgesehen ist, die parallel zu den Dachflächen-Kollektoren durchströmbar ist.
Durch einen Unterbau, der eine Querschnittsfläche entstehen läßt, die annähernd der Querschnittsfläche des Hohlkammerprofils der Dachflächen-Kollektoren entspricht, wird eine Unterströmung der Dachflächen-Kollektoren erreicht. Dies führt zu einer Steigerung und Verbesserung des Wirkungsgrades um bis zum 15%. Wird diese Unterströmung so geführt, dass aus der linearen Durchströmung eine gezielt turbulente Strömung entsteht, wird der Wirkungsgrad weiter erhöht.
Die Unterkonstruktion kann entweder zusätzliche Kanäle bilden, die parallel zu den Kanälen der Dachflächenkollektoren verlaufen, oder auch mehr oder weniger vollständig offen sein. Bei einer derartigen offenen Konstruktion ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Unterkonstruktion aus Elementen besteht, die zur Verwirbelung der strömenden Luft beitragen und damit den Wärmeübergang zwischen den unterseitig erwärmten Dachplatten und der Luft erhöhen.
Als Elemente einer Unterkonstruktion, die für gute Luftverwirbelung sorgen, kommen beispielsweise gekantete Lochblechprofile oder durchbrochene Kunststoffprofile in Betracht.
Die Herstellung eines Abstands zur Montagefläche kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum einen können verschiedene Unterkonstruktionen hergestellt werden, auf die die Dachflächen-Kollektoren aufgelegt und auf denen sie befestigt werden. Diese Unterkonstruktionen können aus Holz, Kunststoff, Metall, usw. bestehen.
In jeder Fall wird die Unterkonstruktion so ausgeführt, dass eine aufsteigende Luftströmung parallel zu der Luftströmung in den Kollektoren erreicht wird. Damit diese Luftströmung möglichst turbulent ist, kann die Unterkonstruktion Strömungswege erzwingen, die die Luft auf zickzack-förmiger oder meanderförmiger Bahn führen. Die Unterkonstruktion kann auch unmittelbar an die Unterseite der Dachflächen-Kollektoren angeformt, z. B. angespritzt sein.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt einen Querschnitt durch einen Dachflächen-Kollektor mit angeformter, z. B. anextrudierter Unterkonstruktion;
2 ist ein Querschnitt ähnlich 1, zeigt jedoch eine andere Ausführungsform;
3 ist ein Querschnitt durch zwei verbundene Dachflächen-Kollektoren, die auf einer Unterkonstruktion befestigt sind;
4 ist eine entsprechende Darstellung mit einer anderen Unterkonstruktion;
5 zeigt in ähnlicher Weise zwei verbundene Dachflächen-Kollektoren auf einer Unterkonstruktion aus Lochblech;
6 zeigt in Draufsicht eine Unterkonstruktion, die Strömungskanäle parallel zu den Strömungskanälen der zugehörigen Dachflächen-Kollektoren bildet;
7 zeigt eine Unterkonstruktion mit zickzack-förmigem Strömungskanal; und
8 veranschaulicht eine Unterkonstruktion mit gekanteten Lochblech- oder Kunststoffprofilen quer zu der Strömungsrichtung der Dachflächen-Kollektoren.
1 zeigt einen Dachflächen-Kollektor im Querschnitt. Der Kollektor ist ein Extrusionsteil aus Kunststoff. Dieses Extrusionsteil ist im oberen Bereich 10 transparent, so dass die Sonnenstrahlung hindurchdringen kann. Der untere Bereich 12 ist dunkel, insbesondere schwarz eingefärbt, so dass die Sonnenstrahlung absorbiert wird. Auf diese Weise wird die in den Kanälen 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 befindliche Luft erwärmt. Da die Dachflächen-Kollektoren im allgemeinen auf einher schräg ansteigenden Dachfläche verlegt werden, kann die Luft in den Kanälen 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 aufsteigen. Sie kann über einen Wärmetauscher geleitet oder unmittelbar als warme Luft genutzt werden.
Der Dachflächen-Kollektor ist als Nut- und Feder-Platte ausgebildet. Die Feder 28 läßt sich in die Nut 30 einer angrenzenden, entsprechenden Platte einschieben.
Der dargestellte Dachflächen-Kollektor unterscheidet sich von den bekannten Kollektoren dadurch, dass an die Unterseite Stege 32, 34 angeformt sind, die durchgehend über die Länge des Dachflächen-Kollektors laufen und auf diese Weise unterhalb des Dachflächen-Kollektors einen großen Kanal 36 bilden, indem eine aufsteigende Luftströmung entstehen kann, die insgesamt zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Dachflächen-Kollektoren beitragen kann.
2 unterscheidet sich von 1 dadurch, dass hier an der Unterseite des Dachflächen-Kollektors mehrere Stege 38, 40, 42, 44, 46, 48 angeformt sind, die den Stegen 32, 34 entsprechen, jedoch eine größere Anzahl von Kanälen 54, 52, 54, 56, 58 bilden, in denen sich aufsteigende Luft befinden kann und in denen die Luft erwärmt wird.
Durch die Stege gemäß 1 und 2 werden die Dachflächen-Kollektoren in Abstand zu der Montagefläche gehalten, und innerhalb dieses Abstandes werden die erwähnten Kanäle für strömende Luft gebildet. Bei 1 und 2 handelt es sich um angeformte Abstandshalter. Anstelle angeformter Abstandshalter kann natürlich auch ein Unterbau oder eine Unterkonstruktion verwendet werden, auf der die Dachflächen-Kollektoren verlegt werden und die Abstandshalter bilden.
3 zeigt eine Unterkonstruktion, die aus Leisten 60, 62 besteht, die in Richtung der Kanäle der Dachflächen-Kollektoren verlegt sind und auf diese Weise zusätzliche Kanäle 64, 66 innerhalb der Unterkonstruktion bilden.
4 zeigt eine Unterkonstruktion, bei der anstelle einzelner Leisten 60, 62 auch andere Unterkonstruktionen, wie etwa Platten 66 mit Füßen 68 verwendet werden können. Auch auf diese Weise werden mehrere Kanäle 70 gebildet. Die in 4 gezeigte Unterkonstruktion verläuft in regelmäßigen Abständen von beispielsweise 50 cm quer zur Strömungsrichtung und besteht beispielsweise aus durchbrochenem Vierkantrohr und sorgt so für Verwirbelung der Unterströmung, d. h. aus der überwiegend linearen Strömung wird eine turbulente Strömung, die die Wärmemenge an der Unterseite der Kollektorfläche besser aufnehmen kann.
In 5 sind ebenfalls, wie in 3 und 4, zwei verbundene Dachflächen-Kollektoren der beschriebenen Art zeigt, die sich auf einer Unterkonstruktion 72 aus gekantetem Lochblech befinden. Durch das Lochblech wird die strömende Luft weitgehend verwirbelt, so dass die Wärmeaufnahme und Übertragung verbessert wird. Auch bei 5 geht es um eine Unterkonstruktion, die für eine Verwirbelung der Strömung sorgt. Diese Konstruktion besteht beispielsweise aus abgekantetem Lochblech, das quer zur Strömungsrichtung verlegt ist.
6 bis 8 zeigen verschiedene Unterkonstruktionen in Draufsicht.
6 beispielsweise stellt eine Unterkonstruktion aus Leisten oder dergleichen dar, die Kanäle 74, 76, 78 bilden, deren Strömungsrichtung parallel zur Strömungsrichtung der nicht dargestellten, auf der Unterkonstruktion befindlichen Dachflächen-Kollektoren liegt.
In 7 ist eine Unterkonstruktion 80 vorgesehen, die in Strömungs- bzw. Dachneigungsrichtung keine vollständigen Kanäle bildet, sondern nur abschnittsweise verlegte, unterbrochene Profile aus Metall oder Kunststoff enthält, die ihrerseits zusätzlich durchbrochen sein können und eine weitgehend turbulente Luftströmung hervorruft, die zu einem verstärktem Wärmeaustausch an der Unterseite der Kollektoren führt.
8 zeigt eine Unterkonstruktion, die keine Kanäle bildet, bei der also die gesamte Dachfläche unterströmt ist. Hier liegen jedoch in Abständen von beispielsweise 50 cm quer zu der aufsteigenden Strömungsrichtung der Luft unterhalb des Daches Profile, beispielsweise Lochblechprofile, Vierkantrohr-Profile mit Unterbrechungen oder auch Kunststoffprofile mit Luftdurchlässen. Diese Profile dienen dazu, die aufsteigende Luft innerhalb der Unterkonstruktion zu verwirbeln und mit der Unterseite der Dachplatten in engeren Wärmeaustausch zu bringen.

Claims

Solar-Kollektoren in der Form von durchströmten, eine Anzahl von Luftkanälen bildenden, plattenförmigen Dachflächen-Kollektoren, dadurch gekennzeichet, dass unterhalb der Dachflächen-Kollektoren eine als Abstandshalter wirkende Unterkonstruktion vorgesehen ist, die parallel zu den Dachflächen-Kollektoren durchströmbar ist und so für Unterströmung der Absorberfläche sorgt.
Solar-Kollektoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachflächen-Kollektoren an der Unterseite angeformte Abstandshalter (32, 34, 38, 40, 42, 44, 46, 48) aufweisen, die wenigstens einen durchströmten Kanal (36) bilden.
Solar-Kollektoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachflächen-Kollektoren auf einer Unterkonstruktion (60, 62, 66, 72) verlegt sind, die wenigstens einen Luftkanal pro Dachflächen-Kollektor bildet.
Solar-Kollektoren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion aus Holzleisten besteht.
Solar-Kollektoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion aus Metallschienen und/oder Rechteckrohren gebildet ist, durch die die Luftströmung verwirbelt ist.
Solar-Kollektoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion aus abgekanteten Lochblech-Elementen gebildet ist, durch die die Luftströmung verwirbelt ist.
Solar-Kollektoren ach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion zickzack-förmige oder meanderförmige Luftkanäle bildet.
Solar-Kollektoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterrkonstruktion aus Kunststoffelementen besteht, die für eine Luftverwirbelung sorgen.