DE102010047290B4

DE102010047290B4 - Solarkollektoranordnung

Info

Publication number: DE102010047290B4
Application number: DE102010047290A
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: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: DE102010047290A1

Abstract

Solarkollektoranordnung (10) mit mindestens drei zueinander parallel angeordneten Scheibenelementen, wobei ein erstes Scheibenelement (12) und ein zweites Scheibenelement (14) einen ersten nach außen mediendicht abgedichteten Zwischenraum (18) begrenzen, wobei das zweite Scheibenelement (14) und ein drittes Scheibenelement (16) einen nach außen mediendicht abgedichteten zweiten Zwischenraum (20) begrenzen, wobei in dem ersten Zwischenraum ein Absorber (22) angeordnet ist, welcher mit einem wärmeaufnehmenden Fluid durchströmbar oder durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Gasdruckausgleich zwischen dem ersten Zwischenraum (18) und dem zweiten Zwischenraum (20) das zweite Scheibenelement (14) genau eine in einem Randbereich (40, 42) des zweiten Scheibenelements (14) angeordnete Aussparung (52) in Form einer Bohrung (54) zur einzigen Verbindung zwischen dem ersten Zwischenraum (18) und dem zweiten Zwischenraum (20) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarkollektoranordnung mit mindestens drei zueinander parallel angeordneten Scheibenelementen, wobei ein erstes Scheibenelement und ein zweites Scheibenelement einen ersten nach außen mediendicht abgedichteten Zwischenraum begrenzen, wobei das zweite Scheibenelement und ein drittes Scheibenelement einen nach außen mediendicht abgedichteten zweiten Zwischenraum begrenzen, wobei in dem ersten Zwischenraum ein Absorber angeordnet ist, welcher mit einem wärmeaufnehmenden Fluid durchströmbar oder durchströmt ist.
Aus der DE 10 2004 032 091 B4 ist eine Solarkollektoranordnung mit einem transparenten Deckelement, einem Absorberelement und einer Gehäuserückwand bekannt. Zwischen dem Absorberelement und der Gehäuserückwand ist ein Trennelement angeordnet, welches eine Konvektionsbarriere bildet. Das Trennelement ermöglicht einen Gasdruckausgleich zwischen den Teilräumen der Solarkollektoranordnung, indem es gaspermeabel ist oder Durchbrechungen aufweist oder mit einem Spalt beabstandet zu einem Gehäuse angeordnet ist. Das Trennelement ist vorzugsweise aus dünnen Folien aus Metall oder aus temperaturbeständigem Kunststoff hergestellt.
Aus der DE 41 41 195 A1 ist ein Sonnenenergiekollektor bekannt, bei welchem ein zwischen zwei Scheibenelementen vorgesehener Freiraum und ein zwischen einem der Scheibenelemente und einer Wärmeisolationsplatte vorgesehener Freiraum mittels Leitungen mit einem außerhalb der Freiräume angeordneten Dehnungsbehälter verbunden werden.
Aus der DE 102 58 377 A1 ist eine Mehrscheiben-Isolierverglasung mit vier Scheiben und drei Scheibenzwischenräumen bekannt, wobei mindestens eine der inneren Scheiben eine Durchgangsöffnung bildet.
Aus der DE 1 141 418 B ist eine Entlüftungsöffnung in der Wandung eines Glashohlkörpers bekannt.
Ausgehend von der DE 10 2004 032 091 B4 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher einen hohen Wirkungsgrad aufweist und eine hohe Isolationswirkung hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für einen Gasdruckausgleich zwischen dem ersten Zwischenraum und dem zweiten Zwischenraum das zweite Scheibenelement genau eine in einem Randbereich des zweiten Scheibenelements angeordnete Aussparung in Form einer Bohrung zur einzigen Verbindung zwischen dem ersten Zwischenraum und dem zweiten Zwischenraum aufweist.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass eine einzige Verbindungsstelle zur Verbindung der Zwischenräume ausreicht, um einen Gasdruckausgleich zu schaffen, gleichzeitig jedoch eine Teilchenströmung zwischen den Zwischenräumen weitestgehend vollständig ausschließen zu können. Hierdurch ist es möglich, die maximal zur Verfügung stehende Wärmeaufnahmefähigkeit des Absorbers zu nutzen und gleichzeitig die Isolationswirkung der Dreifachscheibenanordnung zu maximieren.
Die erfindungsgemäß vorgesehene einzige Aussparung des zweiten Scheibenelements ermöglicht einen Gasdruckausgleich zwischen dem ersten Zwischenraum, in welchem der Absorber angeordnet ist, und dem zweiten Zwischenraum. Hierdurch kann vermieden werden, dass sich infolge einer Erwärmung des Absorbers der Druck in dem ersten Zwischenraum erhöht und das zweite Scheibenelement verformt wird.
Bevorzugt ist es, wenn das erste Scheibenelement als Glasscheibe ausgebildet ist. Das erste Scheibenelement ist dann in bevorzugter Weise als nach außen weisendes Scheibenelement in einer Fassade oder in einer Dachhaut eines Gebäudes angeordnet oder anordenbar.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das zweite Scheibenelement als Glasscheibe ausgebildet ist. Hierdurch kann die Isolationswirkung der Solarkollektoranordnung weiter erhöht werden, insbesondere im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten, gaspermeablen Folien aus Metall.
Bevorzugt ist es ferner, wenn das dritte Scheibenelement als Glasscheibe ausgebildet ist. Insbesondere sind alle drei Scheibenelemente als Glasscheiben ausgebildet, sodass ein Isolierscheibenverbund mit zwei isolierend wirkenden Zwischenräumen geschaffen werden kann. Ein solcher Isolierscheibenverbund weist eine hohe Isolationswirkung auf und ist darüber hinaus optisch sehr ansprechend, sodass eine einfache Integration in eine Fassade oder eine Dachhaut eines Gebäudes ermöglicht wird.
Der Querschnitt der Aussparung beträgt maximal ungefähr 15 mm², sodass vermieden werden kann, dass innerhalb der Aussparung einander entgegengesetzte Teilchenströmungen zwischen dem ersten Zwischenraum und zwischen dem zweiten Zwischenraum entstehen, wie dies bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Spaltbeabstandung eines Trennelements zu einem Gehäuse oder bei einer Mehrzahl von Durchbrechungen der Fall ist.
Für eine einfache Herstellbarkeit der Aussparung ist es bevorzugt, wenn ein Querschnitt der Aussparung mindestens ungefähr 5 mm² beträgt.
Erfindungsgemäß ist die Aussparung in Form einer Bohrung ausgeführt, welche in einem Randbereich des zweiten Scheibenelements angeordnet ist, sodass eine optisch unauffällige Anordnung geschaffen werden kann.
Beispielsweise betragt ein Abstand der Aussparung zu einer seitlichen Berandung des zweiten Scheibenelements hochstens ungefahr 50 mm.
Insbesondere wenn das zweite Scheibenelement als Glasscheibe ausgebildet ist, ist es bevorzugt, wenn ein Abstand der Aussparung zu einer seitlichen Berandung des zweiten Scheibenelements mindestens ungefahr 5 mm betragt, sodass ein seitliches Ausbrechen des Scheibenmaterials wahrend der Herstellung, dem Transport und dem Einbau der Solarkollektoranordnung in ein Gebaude vermieden werden kann.
Durch die Beabstandung der Durchbrechung zu einer Berandung des zweiten Scheibenelements ist es daruber hinaus besonders einfach, die Zwischenraume mit einer Abdichtmasse nach außen mediendicht abdichten zu konnen. Auch bei einer thermisch bedingten Ausdehnung oder Kontraktion der Solarkollektoranordnung bleibt somit der nach außen mediendichte Abschluss der Zwischenraume erhalten.
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 Ausfuhrungsform einer Solarkollektoranordnung und
2 eine Seitenansicht der Solarkollektoranordnung gemäß 1.
Eine Ausfuhrungsform einer Solarkollektoranordnung ist in der Zeichnung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Solarkollektoranordnung 10 weist 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 dritten Scheibenelement 16 angeordnet. Das dritte Scheibenelement 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 dritte Scheibenelement 16 eine dem Gebaudeinneren zugewandte Innenscheibe.
Die Scheibenelemente 12, 14 und 16 sind vorzugsweise als Glasscheiben ausgebildet, insbesondere aus Einscheibensicherheitsglas. Die Materialstarke der Scheibenelemente 12, 14 und 16 betragt beispielsweise 4 mm.
Das erste Scheibenelement 12 und das zweite Scheibenelement 14 begrenzen zwischen sich einen ersten Zwischenraum 18. Das zweite Scheibenelement 14 und das dritte Scheibenelement 16 begrenzen zwischen sich einen zweiten Zwischenraum 20.
In dem ersten Zwischenraum 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 Fluidstromungswege 28 auf, welche uber einen Fluideingang 30 mit warmeaufnehmendem Fluid gespeist sind. Erwarmtes Fluid ist uber einen Fluidausgang 32 aus dem Absorber 22 abfuhrbar.
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 ersten Zwischenraums 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 Ubersichtsgrunden nicht dargestellt.
Zur Beabstandung des zweiten Scheibenelements 14 und des dritten Scheibenelements 16 sind 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 Fuhrungsprofile 46 zur Aufnahme von Randabschnitten des Absorbers 22 auf. Entlang der Fuhrungsabschnitte 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 zweiten Zwischenraums 20 ist eine entsprechende Abdichteinrichtung 50 vorgesehen.
Die Abdichteinrichtungen 48 und 50 sind beispielsweise aus einer elastischen Abdichtmasse gebildet und ermöglichen es, beide Zwischenräume 18 und 20 nach außen mediendicht abzudichten, sodass kein Gasaustausch zwischen den Zwischenraumen 18 und 20 und der Umgebung des Solarkollektors 10 stattfinden kann.
Bei einer Erwarmung des Absorbers 22 durch Sonneneinstrahlung durch das erste Scheibenelement 12 hindurch auf den Absorber 22 erwärmt sich auch ein in dem ersten Zwischenraum 18 enthaltenes Gas, beispielsweise Argon. Mit zunehmender Erwarmung steigt der Druck in dem ersten Zwischenraum 18. Da das in dem zweiten Zwischenraum enthaltene Gas 20 nicht in entsprechender Weise erwarmt wird, ist der Druck in dem zweiten Zwischenraum 20 niedriger. Um nun einen Gasdruckausgleich zu ermoglichen, weist das zweite Scheibenelement 14 eine Aussparung 52 in Form einer Bohrung 54 auf. Die Bohrung 54 ist die einzige Verbindung zwischen dem ersten Zwischenraum 18 und dem zweiten Zwischenraum 20, welche einen Gasdruckausgleich ermöglicht. Die Bohrung 54 ist relativ klein und weist einen Durchmesser von beispielsweise hochstens ungefähr 5 mm, insbesondere höchstens ungefahr 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 betragt 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 Hohe mittig angeordnet.

Claims

Solarkollektoranordnung (10) mit mindestens drei zueinander parallel angeordneten Scheibenelementen, wobei ein erstes Scheibenelement (12) und ein zweites Scheibenelement (14) einen ersten nach außen mediendicht abgedichteten Zwischenraum (18) begrenzen, wobei das zweite Scheibenelement (14) und ein drittes Scheibenelement (16) einen nach außen mediendicht abgedichteten zweiten Zwischenraum (20) begrenzen, wobei in dem ersten Zwischenraum ein Absorber (22) angeordnet ist, welcher mit einem wärmeaufnehmenden Fluid durchströmbar oder durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Gasdruckausgleich zwischen dem ersten Zwischenraum (18) und dem zweiten Zwischenraum (20) das zweite Scheibenelement (14) genau eine in einem Randbereich (40, 42) des zweiten Scheibenelements (14) angeordnete Aussparung (52) in Form einer Bohrung (54) zur einzigen Verbindung zwischen dem ersten Zwischenraum (18) und dem zweiten Zwischenraum (20) aufweist.
Solarkollektoranordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Scheibenelement (12) als Glasscheibe ausgebildet ist.
Solarkollektoranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Scheibenelement (14) als Glasscheibe ausgebildet ist.
Solarkollektoranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Scheibenelement (10) als Glasscheibe ausgebildet ist.
Solarkollektoranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Aussparung (52) maximal ungefähr 15 mm² beträgt.
Solarkollektoranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Aussparung (52) mindestens ungefähr 5 mm² beträgt.
Solarkollektoranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (56) der Aussparung (52) zu einer seitlichen Berandung (58) des zweiten Scheibenelements (14) höchstens ungefähr 50 mm beträgt.
Solarkollektoranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (56) der Aussparung (52) zu einer seitlichen Berandung (58) des zweiten Scheibenelements (14) mindestens ungefähr 5 mm beträgt.