DE102010047289B4

DE102010047289B4 - Solarkollektoranordnung

Info

Publication number: DE102010047289B4
Application number: DE102010047289A
Authority: DE
Inventors: Hans Franke; Elmar Dohmann
Original assignee: FRADO IMMOBILIEN und BETEILIGUNGSGBR (VERTRETUNGSBERECHTIGTER GESELLSCHAFTER ELMAR DOHMANN 34466 WOLFHAGEN); FRADO IMMOBILIEN und BETEILIGUNGSGBR VERTRETUNGSBERECHTIGTER GESELLSCHAFTER ELMAR DOHMANN
Current assignee: Schollglas Holding- und Geschaeftsfuehrungsges De
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: DE102010047289A1

Abstract

Solarkollektoranordnung (10) mit mindestens zwei Scheibenelementen (12, 14), welche gemeinsam mit einem Rahmen einen Innenraum (18) begrenzen, in welchem ein Absorber (22) angeordnet ist, welcher mit einem wärmeaufnehmenden Fluid durchströmbar oder durchströmt ist, wobei eine Temperaturerfassungseinrichtung (78) zur Erfassung einer Temperatur des Fluids vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerfassungseinrichtung (78) einen Verbindungsabschnitt (80) zur Verbindung mit einem Fluidanschluss (30, 32, 60, 62) des Absorbers (22) umfasst und dass der Absorber (22) mindestens drei miteinander identische Fluidanschlüsse (30, 32, 60, 62) aufweist, welche jeweils wahlweise für die Zuführung von zu erwärmendem Fluid, für die Abführung von erwärmtem Fluid oder zur Verbindung mit der Temperaturerfassungseinrichtung (78) nutzbar oder genutzt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarkollektoranordnung mit mindestens zwei Scheibenelementen, welche gemeinsam mit einem Rahmen einen Innenraum begrenzen, in welchem ein Absorber angeordnet ist, welcher mit einem wärmeaufnehmenden Fluid durchströmbar oder durchströmt ist, wobei eine Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Temperatur des Fluids vorgesehen ist.
Aus der DE 196 33 106 A1 ist ein Solar-Flachkollektor bekannt, welcher zur Vermeidung einer Überhitzung eine Regelungseinrichtung aufweist. Hierfür wird die Temperatur der Absorberflüssigkeit gemessen und es wird gegebenenfalls zu stark erwärmte Absorberflüssigkeit in ein Depot außerhalb des Absorbers abführt.
Aus der DE 20 2005 001 324 U1 ist ein Luft-Solar-Kollektor für Wärmepumpen bekannt, bei welcher die an einem Kollektoraustritt anliegende Soletemperatur gemessen wird.
Ausgehend von der DE 196 33 106 A1 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher möglichst einfach herstellbar und flexibel nutzbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer eingangs genannten Solarkollektoranordnung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass für die Zuführung und die Abführung von Fluid in den Absorber und aus dem Absorber ohnehin Fluidanschlüsse vorhanden sind, welche nun erfindungsgemäß zur Verbindung mit einer Temperaturerfassungseinrichtung nutzbar sind. Hierfür weist die Temperaturerfassungseinrichtung einen Verbindungsabschnitt auf, welcher der Geometrie zumindest eines Fluidanschlusses des Absorbers angepasst ist. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, einen separaten Zugang zu dem wärmeaufnehmenden Fluid zu schaffen, wie dies bei dem eingangs genannten Stand der Technik der Fall ist.
Die erfindungsgemäße Solarkollektoranordnung ermöglicht somit eine zuverlässige Temperaturkontrolle, ohne dabei den für die Temperaturkontrolle zu treibenden konstruktiven Aufwand zu erhöhen.
Bevorzugt ist es, wenn der Verbindungsabschnitt in Form eines Steckabschnitts ausgebildet ist, welcher in einen Fluidanschluss in Form eines endseitigen Fluidleitungsabschnitts einsteckbar, eingesteckt, aufsteckbar oder aufgesteckt ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Verbindung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und fluidführenden Bereichen des Absorbers.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn eine Einsteck- oder Aufsteckrichtung parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids verläuft. Dies ermöglicht es, den Fluidanschluss, welcher für eine Steckverbindung mit der Temperaturerfassungseinrichtung genutzt werden kann, auch als Fluideingang oder als Fluidausgang nutzen zu können.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Absorber mindestens drei miteinander identische Fluidanschlüsse aufweist, welche jeweils wahlweise für die Zuführung von zu erwärmendem Fluid, für die Abführung von erwärmtem Fluid oder zur Verbindung mit der Temperaturerfassungseinrichtung nutzbar oder genutzt sind. Dies ermöglicht es, je nach Einbaulage der Solarkollektoranordnung entscheiden zu können, welcher Fluidanschluss für welchen Zweck (Zuführung oder Abführung oder Positionierung der Temperaturerfassungseinrichtung) genutzt werden soll.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform sind zwei Fluidanschlussstücke vorgesehen, welche jeweils mit einem endseitigen Fluidleitungsabschnitt verbindbar oder verbunden sind und jeweils wahlweise als Fluideingang oder als Fluidausgang nutzbar oder genutzt sind. Auf diese Weise kann ein modulares Baukastensystem geschaffen werden.
Bevorzugt ist es, wenn die Fluidanschlussstücke miteinander identisch sind, sodass sowohl für den Fluideingang als auch für den Fluidausgang geeignete, identische Bauteile bereitgestellt werden können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Absorber mindestens vier miteinander identische Fluidanschlusse aufweist, welche jeweils wahlweise für die Zuführung von zu erwärmendem Fluid, für die Abführung von erwarmtem Fluid, zur Verbindung mit der Temperaturerfassungseinrichtung oder zum Verschließen mit einer zusätzlich bereitgestellten Verschlusseinrichtung nutzbar oder genutzt sind. Hierdurch kann ein erweitertes Baukastensystem geschaffen werden. Bei der Verschlusseinrichtung handelt es sich im einfachsten Fall um einen Verschlussstopfen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Solarkollektoranordnung und
2 eine Seitenansicht der Solarkollektoranordnung gemäß 1.
Eine Ausführungsform einer Solarkollektoranordnung ist in der Zeichnung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Solarkollektoranordnung 10 weist zwei oder drei parallel zueinander angeordnete Scheibenelemente auf. Ein erstes Scheibenelement 12 bildet eine Außenseite der Solarkollektoranordnung. Ein zweites Scheibenelement 14 ist zwischen dem ersten Scheibenelement 12 und einem optional vorhandenen dritten Scheibenelement 16 angeordnet. Das zweite Scheibenelement 14 oder das dritte Scheibenelement 16 bildet eine weitere Außenseite der Solarkollektoranordnung 10. Bei Verwendung der Solarkollektoranordnung 10 als Fassadenelement oder als Dachhautelement bildet das erste Scheibenelement 12 eine Außenscheibe und das zweite Scheibenelement 14 oder das dritte Scheibenelement 16 eine dem Gebäudeinneren zugewandte Innenscheibe.
Die Scheibenelemente 12, 14 und gegebenenfalls 16 sind vorzugsweise als Glasscheiben ausgebildet, insbesondere aus Einscheibensicherheitsglas. Die Materialstärke der Scheibenelemente 12, 14 und 16 beträgt beispielsweise 4 mm.
Das erste Scheibenelement 12 und das zweite Scheibenelement 14 begrenzen zwischen sich einen Innenraum 18. Falls ein drittes Scheibenelement vorhanden ist, begrenzen das zweite Scheibenelement 14 und das dritte Scheibenelement 16 zwischen sich einen Zwischenraum 20.
In dem Innenraum 18 ist ein Absorber 22 angeordnet, welcher als Flachabsorber ausgebildet ist und insbesondere im Rollbondverfahren hergestellt ist. Der Absorber 22 weist beispielsweise zwei Plattenelemente 24 und 26 auf. Bevorzugt ist es, wenn ein erstes Plattenelement 24 eben ausgebildet ist, sodass bei Blick durch das erste Scheibenelement 12 hindurch der Absorber 22 eben erscheint. Ein zweites Plattenelement 26 weist in 1 mit strichpunktierten Linien angedeutete Fluidströmungswege 28 auf, welche über einen Fluidanschluss 30 mit wärmeaufnehmendem Fluid gespeist sind. Erwärmtes Fluid ist über einen Fluidanschluss 32 aus dem Absorber 22 abführbar.
Zur Beabstandung des ersten Scheibenelements 12 und des zweiten Scheibenelements 14 sind Rahmenelemente 34 vorgesehen, welche sich zwischen dem ersten Scheibenelement 12 und dem zweiten Scheibenelement 14 entlang des Umfangs des Innenraums 18 erstrecken. Die Rahmenelemente 34 erstrecken sich entlang einer Unterseite 36 der Solarkollektoranordnung 10, entlang einer Oberseite 38 und entlang von seitlichen Randbereichen 40 und 42, welche sich zwischen der Unterseite 36 und der Oberseite 38 erstrecken. In der Zeichnung sind die Rahmenelemente 34, welche sich entlang der Seitenbereiche 40 und 42 erstrecken, aus Übersichtsgründen nicht dargestellt.
Wenn ein drittes Scheibenelement 16 vorhanden ist, sind Beabstandung des zweiten Scheibenelements 14 und des dritten Scheibenelements 16 Abstandshalter 44 vorgesehen, welche sich ebenfalls entlang der Unterseite 36, der Oberseite 38 und entlang der Seitenbereiche 40, 42 erstrecken.
Die Rahmenelemente 34 sind als Rahmenprofile ausgebildet und weisen auf ihrer dem ersten Zwischenraum 18 zugewandten Innenseite Führungsprofile 46 zur Aufnahme von Randabschnitten des Absorbers 22 auf. Entlang der Führungsabschnitte 46 ist der Absorber 22 gleitend gelagert, sodass es bei einer Erwarmung des Absorbers 22 nicht zu Verspannungen zwischen dem Absorber 22 und den Rahmenelementen 34 kommt.
Eine nach außen mediendichte Abdichtung des ersten Zwischenraums 18 wird mittels einer ersten Abdichteinrichtung 48 erreicht, welche sich entlang des Umfangs der Rahmenelemente 34 um den ersten Zwischenraum 18 herum erstreckt.
Zur Abdichtung des gegebenenfalls vorhandenen Zwischenraums 20 ist eine entsprechende Abdichteinrichtung 50 vorgesehen.
Die Abdichteinrichtungen 48 und 50 sind beispielsweise aus einer elastischen Abdichtmasse gebildet und ermöglichen es, den Innenraum 18 und den Zwischenraum 20 nach außen mediendicht abzudichten, sodass kein Gasaustausch zwischen diesen Räumen und der Umgebung des Solarkollektors 10 stattfinden kann.
Bei einer Erwärmung des Absorbers 22 durch Sonneneinstrahlung durch das erste Scheibenelement 12 hindurch auf den Absorber 22 erwärmt sich auch ein in dem Innenraum 18 enthaltenes Gas, beispielsweise Argon. Mit zunehmender Erwärmung steigt der Druck in dem Innenraum 18. Da das in dem gegebenenfalls vorhandenen Zwischenraum enthaltene Gas 20 nicht in entsprechender Weise erwärmt wird, ist der Druck in dem Zwischenraum 20 niedriger. Um nun – falls ein drittes Scheibenelement 16 vorhanden ist – einen Gasdruckausgleich zu ermöglichen, weist das zweite Scheibenelement 14 eine Aussparung 52 in Form einer Bohrung 54 auf. Die Bohrung 54 ist die einzige Verbindung zwischen dem Innenraum 18 und dem Zwischenraum 20, welche einen Gasdruckausgleich ermöglicht. Die Bohrung 54 ist relativ klein und weist einen Durchmesser von beispielsweise höchstens ungefähr 5 mm, insbesondere höchstens ungefähr 4 mm auf.
Bevorzugt ist es, wenn die Aussparung 52 in einem der Randbereiche 40, 42 angeordnet ist und somit außerhalb eines Hauptblickfeldes liegt. Ein Abstand 56 zwischen einer seitlichen Berandung 58 des zweiten Scheibenelements und der Aussparung selbst beträgt beispielsweise 25 mm.
Die Aussparung 52 ist vorzugsweise bezogen auf den Abstand zwischen der Unterseite 36 und der Oberseite 38 symmetrisch, d. h. auf halber Höhe mittig angeordnet.
Die Fluidströmungswege 28 sind zusätzlich zu den Fluidanschlüssen 30 und 32 mit weiteren Fluidanschlüssen 60 und 62 fluidwirksam verbunden. Die Fluidanschlusse 30, 32, 60, 62 sind jeweils in Form endseitiger Fluidleitungsabschnitte 64, 66, 68 bzw. 70 ausgebildet. Diese Fluidleitungsabschnitte bestehen im einfachsten Fall aus Rohrenden. Die Fluidleitungsabschnitte 64, 66, 68, 70 sind miteinander identisch.
Zwei der Fluidleitungsabschnitte, beispielsweise die Fluidleitungsabschnitte 64 und 66, sind jeweils mit einem Anschlussstück 72 bzw. 74 verbunden. Die Anschlussstücke 72 und 74 sind miteinander identisch und jeweils als Fluideingang oder als Fluidausgang für die Fluidströmungswege 28 nutzbar. Die Anschlussstücke 72 und 74 weisen jeweils einen Verbindungsabschnitt 76 zur Verbindung mit den endseitigen Fluidleitungsabschnitten 64 bzw. 66 auf. Die Verbindung kann beispielsweise in Form einer Steckverbindung ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann eine elastische Dichtmasse zur Abdichtung zwischen den Verbindungsabschnitten 76 und den Fluidleitungsabschnitten 64 bzw. 66 verwendet werden.
Die Solarkollektoranordnung umfasst ferner eine Temperaturerfassungseinrichtung 78, welche einen Verbindungsabschnitt 80 zur Verbindung mit einem der Fluidleitungsabschnitte, beispielsweise mit dem Fluidleitungsabschnitt 68, aufweist. Auch bei dieser Verbindung handelt es sich vorzugsweise um eine Steckverbindung.
Die Temperaturerfassungseinrichtung 78 umfasst einen Temperatursensor, dessen Wirkstelle mit dem Fluid in Kontakt steht, das in den Fluidstromungswegen 28 geführt ist.
Die Solarkollektoranordnung 10 umfasst ferner eine Verschlusseinrichtung 82, welche zum Verschließen eines der Fluidanschlüsse, beispielsweise des Fluidanschlusses 62, dient. Die Verschlusseinrichtung 82 umfasst im einfachsten Fall einen Kopfteil 84, welcher mit einem Fußteil 86 verbunden ist, welcher als Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem endseitigen Fluidleitungsabschnitt 70 dient. Auch bei dieser Verbindung handelt es sich vorzugsweise um eine Steckverbindung.
Die Solarkollektoranordnung 10 ermöglicht eine flexible Nutzung der unterschiedlichen Fluidanschlüsse 30, 32, 60 und 62. Darüber hinaus muss zur Kontaktierung des Fluids mit der Temperaturerfassungseinrichtung 78 kein zusätzlicher Zugang geschaffen werden.

Claims

Solarkollektoranordnung (10) mit mindestens zwei Scheibenelementen (12, 14), welche gemeinsam mit einem Rahmen einen Innenraum (18) begrenzen, in welchem ein Absorber (22) angeordnet ist, welcher mit einem wärmeaufnehmenden Fluid durchströmbar oder durchströmt ist, wobei eine Temperaturerfassungseinrichtung (78) zur Erfassung einer Temperatur des Fluids vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerfassungseinrichtung (78) einen Verbindungsabschnitt (80) zur Verbindung mit einem Fluidanschluss (30, 32, 60, 62) des Absorbers (22) umfasst und dass der Absorber (22) mindestens drei miteinander identische Fluidanschlüsse (30, 32, 60, 62) aufweist, welche jeweils wahlweise für die Zuführung von zu erwärmendem Fluid, für die Abführung von erwärmtem Fluid oder zur Verbindung mit der Temperaturerfassungseinrichtung (78) nutzbar oder genutzt sind.
Solarkollektoranordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungabschnitt (80) in Form eines Steckabschnitts ausgebildet ist, welcher in einen Fluidanschluss (30, 32, 60, 62) in Form eines endseitigen Fluidleitungsabschnitts (64, 66, 68, 70) einsteckbar, eingesteckt, aufsteckbar oder aufgesteckt ist.
Solarkollektoranordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einsteck- oder Aufsteckrichtung parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids verläuft.
Solarkollektoranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Fluidanschlussstücke (72, 74) vorgesehen sind, welche jeweils mit einem endseitigen Fluidleitungsabschnitt (64, 66, 68, 70) verbindbar oder verbunden sind und jeweils wahlweise als Fluideingang oder als Fluidausgang nutzbar oder genutzt sind.
Solarkollektoranordnung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidanschlussstücke (72, 74) miteinander identisch sind.
Solarkollektoranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (22) mindestens vier miteinander identische Fluidanschlüsse (30, 32, 60, 62) aufweist, welche jeweils wahlweise für die Zuführung von zu erwärmendem Fluid, für die Abführung von erwärmtem Fluid, zur Verbindung mit der Temperaturerfassungseinrichtung (78) oder zum Verschließen mit einer zusätzlich bereitgestellten Verschlusseinrichtung (82) nutzbar oder genutzt sind.