-
Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten Plattenabsorber, wobei Befestigungsmittel zur Halterung des Plattenabsorbers im Gehäuse vorgesehen sind, wobei die Befestigungsmittel derart ausgebildet sind, dass zum einen eine unmittelbare Anlage des Plattenabsorbers am Gehäuse verhindert wird und zum anderen eine aus unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen resultierende Relativbewegung des Plattenabsorbers gegenüber dem Gehäuse möglich ist. Derartige Solarkollektoren sind in vielfacher Art und Weise bekannt und dienen dazu, ein Trägermedium mittels Solarenergie zu erwärmen. Die
US 4 201 190 A zeigt einen Solarkollektor mit Merkmalen des Anspruchs 1, welcher mittels steifer Drahtelemente in einem Gehäuse befestigt ist. Aus der
DE 20 2007 002 920 Ul ist beispielsweise ein Sonnenkollektor mit einem Aufnahmerahmen und einem Wärmetauscher bekannt, wobei zwischen dem Aufnahmerahmen und dem Wärmetauscher im Wesentlichen Auf Zug beanspruchte Verbindungsmittel angeordnet sind. Ferner ist aus der
DE 201 05 162 U1 ein Sonnenkollektor bekannt, wobei der Absorber mittels eines federnd ausgelegten und ein Federelement aufweisenden Absorberhalters am Sonnenkollektor befestigt ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Solarkollektor bereitzustellen, der sich auf einfache Art und Weise fertigen lässt und der dennoch funktionssicher arbeitet.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Solarkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein derartiger Solarkollektor sieht folglich vor, dass das Gehäuse und der Plattenabsorber aus unterschiedlichen Materialien sind und dass die Befestigungsmittel einen Befestigungsabschnitt zur Anordnung am Gehäuse und einen parallel zum Plattenabsorber verlaufenden Auflageabschnitt zur Auflage eines Randabschnitts des Plattenabsorbers aufweisen. Ferner erstreckt sich der Befestigungsabschnitt im Wesentlichen senkrecht zum Plattenabsorber und es ist ein gebogener Übergangsabschnitt zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Auflageabschnitt vorgesehen und dass das Befestigungsmittel aus einem ebenen Blechteil hergestellt ist. Der Befestigungsabschnitt ist dabei derart ausgebildet, dass er auf einen sich senkrecht zum Plattenabsorber erstreckenden, am Gehäuse vorgesehenen Haltesteg aufsteckbar ist. Hierdurch kann das Befestigungsmittel senkrecht von oben in das Gehäuse eingeführt werde, wobei es dann auf den Haltesteg aufsteckbar ist. Vorzugsweise ist am Befestigungsmittel eine Aufsteckklaue vorgesehen, die den Haltesteg wenigstens abschnittsweise umschließt. Insbesondere kann zudem eine Haltezunge am Befestigungsmittel vorgesehen sein, welche mit dem Gehäuse derart zusammenwirkt, dass ein Abnehmen des Befestigungsmittels entgegen der Aufsteckrichtung nicht oder nur schwer möglich ist. Zudem können Rastmittel vorgesehen sein, mit denen das Befestigungsmittel am Haltesteg und/oder am Gehäuse verrastet wird. Der Haltesteg verläuft dabei im Wesentlichen parallel zur Gehäusewandung und bildet mit der Gehäusewandung eine Tasche. Im Bodenbereich der Tasche kann dabei vorzugsweise eine Abflussöffnung für sich bildendes Kondenswasser vorgesehen sein.
-
Die Befestigungsmittel haben beim erfindungsgemäßen Solarkollektor folglich insgesamt drei Funktionen: Sie dienen zur Fixierung des Plattenabsorbers im Gehäuse. Sie verhindern ein unmittelbares Anliegen des Plattenabsorbers am Gehäuse. Sie lassen unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Plattenabsorbers gegenüber dem Gehäuse zu. Im Gehäuse können dabei mehrere Befestigungsmittel, insbesondere vier, sechs oder acht Befestigungsmittel, zur Halterung des Absorbers vorgesehen sein. Der Absorber selbst kann insbesondere einen schalenförmigen Aufbau aufweisen, wobei vorzugsweise zwei Schalhälften vorgesehen sind, die dauerhaft miteinander verbunden sind. Das Gehäuse kann zudem auf der Oberseite vorzugsweise mit einer durchsichtigen Scheibe, insbesondere einer Glasscheibe, verschlossen sein. Aufgrund der Auflage des Randabschnitts des Plattenabsorbers kann insbesondere erreicht werden, dass eine ausreichende Auflage des Absorbers am Befestigungsabschnitt gewährleistet wird, ohne dass der Plattenabsorber unmittelbar am Gehäuse zur Auflage kommt. Zudem können insbesondere in der Ebene des Plattenabsorbers auftretende Längenausdehnungen des Plattenabsorbers ausgeglichen werden. Aufgrund des Vorsehens des gebogenen Übergangsabschnitts kann erreicht werden, dass eine thermische Ausdehnung des Plattenabsorbers in der Ebene des Plattenabsorbers ausgeglichen werden kann. Bei der Herstellung des Befestigungsmittels aus einem ebenen Blechteil wir das Blechteil dann entsprechend ausgeschnitten oder ausgestanzt und entsprechend gebogen. Derart hergestellte Befestigungsmittel lassen sich in großer Stückzahl vergleichsweise kostengünstig fertigen und weisen zudem die geforderten Eigenschaften auf.
-
Das Gehäuse an sich kann vorzugsweise aus einem Kunststoff bestehen. Der Plattenabsorber kann vorzugsweise aus einem metallischen Material, vorzugsweise aus Edelstahl, Aluminium, oder Blech sein. Insbesondere dann, wenn der Plattenabsorber aus einem metallischen Material und das Gehäuse aus einem Kunststoff ist, treten sehr unterschiedliche Wärmeausdehnungen bei einer Bestrahlung des Solarkollektors durch Sonnenlicht auf. Aufgrund der metallischen Oberfläche der Absorberplatte, welche insbesondere noch eine entsprechende farbliche Beschichtung vorsehen kann, kann diese weit über 100° C heiß werden. Das metallische Material der Absorberplatte dehnt sich dann entsprechend aus. Das Kunststoffgehäuse wird weniger heiß und dehnt sich weniger aus. Dabei muss vermieden werden, dass der metallische, sehr heiß werdende Plattenabsorber in Berührkontakt mit dem Gehäuse kommt, um Beschädigungen oder ein Aufschmelzen des Gehäuses aufgrund der hohen Temperatur des Plattenabsorbers zu vermeiden.
-
Insbesondere dann, wenn der Plattenabsorber aus einem metallischen Material, ist vorteilhaft, wenn dieser mit einer Innenbeschichtung, die vorzugsweise aus Kunststoff sein kann, beschichtet ist. Eine Beschichtung kann dabei beispielsweise derart erfolgen, dass ein elektrisch leitendes Beschichtungsmaterial verwendet wird, das im flüssigen Zustand in den Plattenabsorber gegossen wird. Durch Anlegung an einer entsprechenden elektrischen Spannung am Plattenabsorber kann erreicht werden, dass sich der Kunststoff mit gleichmäßiger Dicke an der Innenseite des Absorbers anlegt. Nach dem Aushärten des Kunststoffs kann folglich eine dauerhafte, vergleichsweise gleichmäßige und dünne Innenbeschichtung des Plattenabsorbers erreicht werden.
-
Vorteilhafterweise kann das Befestigungsmittel eine Ankerzunge aufweisen, die zur Fixierung des Befestigungsmittels mit dem Haltesteg und/oder mit der Wandung der Tasche zusammenwirkt. Die Wandung kann insbesondere in dem Bereich, in dem die Ankerzunge gegen sie wirkt, aufgeraut oder geriffelt ausgebildet sein, so dass ein Abnehmen des Befestigungsmittels entgegen der Aufsteckrichtung nicht oder nur schwer möglich ist. Die Ankerzunge kann dabei zudem unter Vorspannung an der Wandung anliegen, so dass sich die Ankerzunge beim versuchten Abnehmen des Befestigungsmittels in die Wandung eingräbt.
-
Das Befestigungsmittel kann zudem einen im Wesentlichen senkrecht zum Auflageabschnitt verlaufenden Halteabschnitt zur Einfassung einer den Plattenabsorber umlaufenden Absorberkante aufweisen. Aufgrund des Halteabschnitts kann ein ungewolltes Verlagern des Plattenabsorbers in dessen Ebene verhindert werden. Insbesondere dann, wenn mehrere Befestigungsmittel vorgesehen sind, welche an unterschiedlichen Seiten des Plattenabsorbers diesen im Gehäuse fixieren, kann unterbunden werden, dass es zu einem Berührkontakt zwischen der den Plattenabsorber umlaufenden Absorberkante und dem Gehäuse kommt.
-
Die Befestigungsmittel sind dabei derart angeordnet, dass sie eine kühlrippenartige Funktion haben. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Befestigungsmittel zwar im Bereich, in dem sie in Berührkontakt mit dem Plattenabsorber stehen, eine entsprechend hohe Temperatur aufweisen können. In dem Bereich, in dem die Befestigungsmittel allerdings mit dem Gehäuse zusammenwirken, weisen die Befestigungsmittel eine deutlich niederere Temperatur auf, welche nicht zu Beschädigungen des Kunststoffs führt.
-
Ferner ist vorteilhaft, wenn die Befestigungsmittel einen Hintergriffsabschnitt mit einer im Wesentlichen parallel zum Auflageabschnitt verlaufenden Rückhaltekante derart aufweisen, dass die Rückhaltekante zusammen mit dem Auflageabschnitt eine Spaltaufnahme zur Aufnahme einer den Plattenabsorber umlaufenden Absorberkante bildet. Der Hintergriffsabschnitt ist dabei vorzugsweise am Halteabschnitt angeordnet. Aufgrund der Spaltaufnahme und aufgrund des Eingreifens der Absorberkante in die Spaltaufnahme kann erreicht werden, dass ein Herausnehmen des Plattenabsorbers senkrecht zu dessen Flächenerstreckung nicht ohne Weiteres möglich ist. Der Plattenabsorber wird folglich hierdurch ebenfalls sicher im Gehäuse gehaltert.
-
Dabei ist denkbar, dass der Hintergriffsabschnitt eine schräg verlaufende Einführkante derart vorsieht, dass beim Einsetzen des Plattenabsorbers der Hintergriffsabschnitt elastisch nachgiebig nach seitlich außen verformt wird und in der Endmontagelage nach seitlich innen zurückschnappt, so dass die Spaltaufnahme den Randbereich bzw. die Absorberkante aufnimmt. Hierdurch wird erreicht, dass ein einfaches Einsetzen des Plattenabsorbers senkrecht zu dessen Flächenerstreckung, also von oben nach unten, möglich ist. Beim Einsetzen weichen die Hintergriffsabschnitte also seitlich aus. In der Endmontage schnappen diese zurück, so dass dann ein Entnehmen des Plattenabsorbers nicht mehr ohne Weiteres möglich ist.
-
Im Gehäuse selbst können Anschlussabschnitte für Wärmeträgerleitungen vorgesehen sein. Diese Anschlussabschnitte sind vorzugsweise aus einem unterschiedlichen Material wie das restliche Gehäuse, insbesondere aus einem gummiartigen oder elastomerartigen Kunststoff. Hierdurch kann zugleich eine geeignete Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Wärmeträgerleitung erzielt werden.
-
Im Gehäuse können zudem Halteabschnitte für Haltemittel zur Halterung des Gehäuses an einem Trägerteil, beispielsweise an einem Kantholz oder einer Dachlatte, integriert sein. Die Integration der Halteabschnitte ist insbesondere dann vergleichsweise einfach, wenn das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt ist. Die Halteabschnitte können insbesondere als Ausnehmungen am Gehäuse vorgesehen sein, in welche dann beispielsweise klammerartige Befestigungsteile eingreifen können.
-
Ferner ist vorteilhaft, wenn an der Unterseite des Gehäuses abstehende Sicherungsabschnitte zur Sicherung des Gehäuses gegen Abrutschen auf einer schiefen Ebene vorgesehen sind. Die Sicherungsabschnitte können beispielsweise im Querschnitt L-förmig ausgebildet sein. Durch die Sicherungsabschnitte kann das Gehäuse beispielsweise auf eine schiefe Ebene, beispielsweise ein Schrägdach, aufgesetzt werden, ohne dass dieses abrutscht.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind am Gehäuse Tragemittel zum händischen Transportieren des Kollektors vorgesehen. Derartige Tragemittel können beispielsweise ein ausfahrbarer Tragegriff sein, der insbesondere dann, wenn das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt ist, leicht integrierbar ist.
-
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
-
Es zeigen:
- 1 eine Einzelteildarstellung eines Solarkollektors;
- 2 die perspektivische Draufsicht auf einen Plattenabsorber;
- 3 die perspektivische Unteransicht des Plattenabsorbers gemäß 2;
- 4 einen Ausschnitt auf ein offenes Gehäuse mit Plattenabsorber;
- 5 einen Ausschnitt auf ein offenes Gehäuse ohne Plattenabsorber;
- 6 einen Querschnitt durch das Gehäuse im Bereich eines Haltemittels;
- 7 das Haltemittel gemäß 6 in Einzelteildarstellung;
- 8 die Unteransicht des Gehäuses gemäß 1;
- 9 einen vergrößerten Teilausschnitt der Unteransicht gemäß 8; und
- 10 einen weiteren vergrößerten Teilausschnitt der Unteransicht gemäß 8.
-
Der in der 1 dargestellte Solarkollektor 10 besteht im Wesentlichen aus drei Bauteilen, nämlich einem Gehäuse 12, einem in dem Gehäuse 12 unterbringbaren Plattenabsorber 14 und einer Abdeckscheibe 16. Der Solarkollektor kann dabei auf einer Unterkonstruktion angeordnet werden, beispielsweise einem in 1 ansatzweise dargestellten Träger 18.
-
Aus den 2 und 3, in denen der Plattenabsorber 14 dargestellt ist, wird deutlich, dass dieser insgesamt vier Anschlüsse 20 aufweist, wobei jeweils zwei Anschlüsse über eine Verteilerleitung 22 miteinander verbunden sind. Von der Verteilerleitung 22 zweigen sich in Längsrichtung erstreckende Absorberkanäle 24 ab. Die Oberseite des Plattenabsorbers 14 ist, wie aus 2 deutlich wird, eben ausgebildet. Auf diese trifft im Betrieb des Solarkollektors 10 die Sonneneinstrahlung. Der Plattenabsorber 14 ist derart aufgebaut, dass er aus zwei metallischen Hälften 15.1 und 15.2 besteht. In die untere metallische Hälfte 15.2 sind die Verteilerleitungen 20 und die Absorberkanäle 24 eingeformt. Die obere Hälfte 15.1 wird von einem ebenen Blech gebildet. Der Absorber 14 sieht dabei - wie in 6 erkennbar ist - einen umlaufenden Randbereich 25 mit einer Absorberkante 26 vor, in deren Bereich das Oberteil 15.1 und das Unterteil 15.2 des Absorbers dicht miteinander gefügt sind, beispielsweise durch eine geeignete Verschweißung.
-
Wie aus der 4 deutlich wird, wird der Plattenabsorber 14 zu dessen Montage in das Gehäuse 12 von axial oben eingesetzt. Zur Halterung des Absorbers 14 im Gehäuse 12 sind Befestigungsmittel 28 vorgesehen.
-
In der 5 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Eckbereichs des Gehäuses 12 dargestellt, und zwar ohne den Plattenabsorber 14. Deutlich zu erkennen ist ein in das Gehäuse 12 eingeformter Anschlussabschnitt 30, der insbesondere aus einem zum restlichen Gehäuse unterschiedlichen, insbesondere aus einem gummiartigen Material, sein kann. Durch den Anschlussabschnitt 30 können Zuführleitungen zu den Anschlüssen 20 hindurchragen. Aus 5 wird ferner deutlich, dass das Gehäuse 12 auf dessen Innenseite eine wenigstens abschnittsweise umlaufende Schulter 32 aufweist. Im Bereich der Schulter 32 sind dabei Aussparungen 34 vorgesehen, in deren Bereich die Befestigungsmittel 28 angeordnet sind.
-
Aus dem Schnitt gemäß 6 wird deutlich, dass am Gehäuse 12 im Wesentlichen parallel zur Gehäusewandung 35 verlaufende Haltestege 36 vorgesehen sind. Auf den gezeigten Haltesteg 36 ist das Befestigungsmittel 28 aufgesteckt.
-
Aus 7 wird deutlich, dass das Befestigungsmittel 28 einen Befestigungsabschnitt 38 und einen Auflageabschnitt 40 aufweist, wobei zwischen dem Befestigungsabschnitt 38 und dem Auflageabschnitt 40 ein gebogener Übergangsabschnitt 42 vorhanden ist. An den Auflageabschnitt 40 schließt sich ein im Wesentlichen parallel zum Befestigungsabschnitt 38 verlaufender Halteabschnitt 44 an, an welchem zwei Hintergriffsabschnitte 46 vorgesehen sind.
-
Der Befestigungsabschnitt 38 weist parallel zueinander verlaufende Wandungsabschnitte 48 auf, welche eine Klaue 50 bilden. Wie aus 6 deutlich wird, wird zur Befestigung des Befestigungsmittels 28 der Befestigungsabschnitt 38 derart auf den Haltesteg 36 aufgeschoben, dass der Haltesteg 36 von der Klaue 50 umschlossen wird. Zur sicheren Fixierung des Befestigungsmittels 28 am Gehäuse 35 sieht das Befestigungsmittel 28 zudem eine Ankerzunge 52 vor, deren freien Ende gegen die Gehäusewandung 35 derart wirkt, dass ein Entfernen des Befestigungsmittels 28 aus dem Gehäuse 12 nicht oder nur schwer möglich ist. Die Ankerzunge 52 wirkt dabei vorteilhafterweise mit einer Vorspannung gegen die Gehäusewandung 35 und gräbt sich in das Material der Gehäusewandung 35 ein, wenn versucht werden sollte, diese nach oben herauszuziehen.
-
Wie ebenfalls aus 6 deutlich wird, liegt in der Endmontageposition die Absorberkante 26 auf dem Anlageabschnitt 40 auf. Aufgrund des gebogenen Übergangsabschnitts 42, der sich von dem vertikal verlaufenden Befestigungsabschnitt hin zum horizontal verlaufenden Auflageabschnitt 38 erstreckt, können thermische Ausdehnungen des Plattenabsorbers 14 ausgeglichen werden. Das Befestigungsmittel 38 ist folglich in Richtung der Ebene des Plattenabsorbers 14 elastisch nachgiebig.
-
Im Betrieb des Solarkollektors trifft die Sonneneinstrahlung auf die Oberseite des Plattenabsorbers 14. Dadurch wird dieser sehr stark erhitzt, und kann eine Temperatur im Bereich von 100° bis 200° erreichen. Insbesondere dann, wenn der Plattenabsorber 14 aus einem metallischen Material ist, geht damit einher eine entsprechende thermische Ausdehnung. Diese thermische Ausdehnung kann durch die beschriebenen Befestigungsmittel 28 ausgeglichen werden.
-
Wie ebenfalls aus 6 deutlich wird, verläuft der Halteabschnitt 44 senkrecht zum Auflageabschnitt 40. Die beiden Hintergriffsabschnitte 46 sind dabei ungefähr in einem 45°-Winkel senkrecht zum Auflageabschnitt 40 hin zum Plattenabsorber 14 abgebogen. Die Hintergriffsabschnitte 46 weisen dabei jeweils eine parallel zum Auflageabschnitt verlaufende Rückhaltekante 54 auf, die zusammen mit dem Auflageabschnitt eine Spaltaufnahme 56 bildet. Wie aus 6 deutlich wird, befindet sich das freie Ende der Absorberkante 26 in der Spaltaufnahme 56. Dadurch kann der Plattenabsorber 14 nach oben hin nicht , oder nur schwerlich, entnommen werden.
-
Wie aus 6 und 7 deutlich wird, weisen die Hintergriffsabschnitte 46 nach schräg unten hin verlaufende Einführkanten 58 auf. Beim Einsetzen des Plattenabsorbers 14 gleitet die Absorberkante 26 an diesen Einführkanten 58 entlang und drängt dadurch den Halteabschnitt 44 nach seitlich außen. Aufgrund des Übergangsabschnitts 42 ist das Befestigungsmittel 28 in diesem Bereich elastisch nachgiebig ausgebildet. In der Endmontagelage, wie sie in 6 gezeigt ist, schnappt dann der Halteabschnitt 44 in seine Endposition zurück, so dass letzten Endes die Absorberkante 26 in der Spaltaufnahme 56 liegt.
-
Aus 6 wird deutlich, dass der Haltesteg 36 zusammen mit der Gehäusewandung 35 eine Tasche 60 bildet. Im Bodenbereich der Tasche 60 sind Abflussöffnungen 62 vorgesehen, durch welche sich an der Wandung 35 bildendes Kondenswasser abfließen kann.
-
Das in der 7 gezeigte Befestigungsmittel 28 ist aus einem ebenen Blechteil durch entsprechendes Ausschneiden oder Ausstanzen und Abbiegen oder Abkanten hergestellt. Das Blechteil weist eine vergleichsweise geringe Dicke auf, wodurch dieses eine kühlrippenartige Funktion bekommt. Im Betrieb erwärmt sich der Auflageabschnitt 44 des Befestigungsmittels 38 aufgrund des vergleichsweise heißen Plattenabsorbers 14. Durch den Übergangsabschnitt 42 findet eine ausreichende Kühlung statt, so dass das Befestigungsmittel 28 in seinem Befestigungsabschnitt 38 eine Temperatur aufweist, welche zu keiner Zerstörung oder Beeinträchtigung des Kunststoffs des Gehäuses 12 führt.
-
Wie insbesondere ebenfalls aus 6 deutlich wird, ist die Anordnung des Plattenabsorbers 14 im Gehäuse 12 derart, dass der Plattenabsorber 14 keinen Berührungskontakt mit dem Kunststoffgehäuse 12 hat. Der Plattenabsorber 14 ist folglich stets zum Gehäuse 12 beabstandet. Insofern kann eine Beschädigung des Kunststoffgehäuses 12 durch den vergleichsweise heißen Plattenabsorber 14 unterbunden werden.
-
Aus den 8, 9 und 10 wird deutlich, dass auf der Unterseite des Gehäuses 12 Halteabschnitte 64 für Haltemittel zur Halterung des Gehäuses 12 an einem Trägerteil in das Gehäuse 12 integriert sind. Über die Halteabschnitte 64 kann das Gehäuse 12 beispielsweise mittels Krallen am Trägerteil 18, wie es in 1 angedeutet ist, befestigt werden. Ferner wird deutlich, dass an der Unterseite des Gehäuses 12 abstehende Sicherungsabschnitte 66 vorgesehen sind. Über diese Sicherungsabschnitte kann ein Abrutschen des Gehäuses 12 auf einer schiefen Ebene unterbunden werden. Insbesondere liegen die Sicherungsabschnitte 66 in der Endmontagelage an dem Trägerteil 18 an.
-
Aus dem vergrößerten Ausschnitt gemäß 10 wird deutlich, dass in das Gehäuse Tragemittel in Form von ausziehbaren Griffen 68 integriert sein können. Hierdurch kann ein händischer Transport des Solarkollektors 10 erleichtert werden.
